一种纳米晶复合磁芯及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种纳米晶复合磁芯及其制备方法。本发明专利技术提供的纳米晶复合磁芯由包括如下质量含量的原料依次经压制和热处理得到：80～99％的磁性纳米晶合金粉，0.5～8％的绝缘包覆剂和余量的铁氧体磁芯；表面包覆绝缘包覆剂后的磁性纳米晶合金粉包覆于铁氧体磁芯表面；利用磁性纳米晶粉的过大电流不饱和能力，配合铁氧体磁芯的高磁导率，减少了电流畸变，解决了低阻抗大开关电流的瞬态电流畸变问题，降低了大电流的瞬变损耗，起到大电流瞬间通断软着陆的作用，保护用电设备，提高了电源功率因素。实验结果表明，本发明专利技术提供的纳米晶复合磁芯提高了初始磁导率，磁场强度为0.2(Oe)时，纳米晶复合磁芯的磁导率达10000，基本为铁氧体磁芯的初始磁导率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子元件
，特别涉及一种纳米晶复合磁芯及其制备方法。
技术介绍
21世纪是信息化的时代，信息化的快速发展使得人们对于电子设备和产品的依赖性越来越大，而这些电子设备和产品都离不开电源。开关电源相对于线性电源具有效率、体积和重量等方面的优势，尤其是高频开关电源正变得更轻、更小、效率更高且更可靠，这使得高频开关电源成为应用最广泛的电源，其应用领域从家庭用的灯饰、空调、电视、电脑电源等到办公室打印复印机等等。随着国内外能源日益紧张，环境污染问题日益严重，对用电设备节能降耗的要求越来越高，也就对其电源使用效率的要求越来越高。由于在AC-DC开关电源的输入端，电源经全波整流后，整流器与电容、电感电路组成非线性组的储能能组件；虽然输入正弦交流电压，但因为负载的非线性，导致电流输入波形严重畸变。因此，大量应用整流电路，会使电网供给严重畸变的非正弦电流，并且输入端功率因子下降。目前，开关电源在应用过程中主要存在两类问题：1、不同负载时效率无法均衡：用电设备不会24小时都在额定功率满负荷运行，有部分时间处于待机状态，而主动式PFC设计时会针对50％以上负载做主要设计，导致轻载时电源的效率低下。2、断续工作模式下的主动式PFC或者感性负载上有交变的大电流，都会导致开关器件容易受到损伤，开关损耗加大，无功功耗增加，降低整机的效率。要解决开关电源的上述问题，要求PFC电感的磁芯具有过大电流且不易饱和的特性，并且具有高磁导率，能提供大电流瞬变阻抗。而现有技术中的磁芯由各种软磁合金粉末压制而成，所以具有无数个均匀分布的小气隙，这就决定了它具有强大的抗饱和能力，也就是能大电流下不饱和，但也因为分布气隙，导致磁导率低下，一般不超过200，瞬变阻抗低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纳米晶复合磁芯及其制备方法，在具有过大电流和不易保护的前提下，具有高的磁导率。本专利技术提供了一种纳米晶复合磁芯，由包括如下质量含量的原料依次经压制和热处理得到：80～99％的磁性纳米晶合金粉，0.5～8％的绝缘包覆剂和余量的铁氧体磁芯；表面包覆绝缘包覆剂后的磁性纳米晶合金粉包覆于铁氧体磁芯表面。优选的，所述所述原料包括82～95％的磁性纳米晶合金粉，1～2％的绝缘包覆剂和余量的铁氧体磁芯。优选的，所述磁性纳米晶合金粉的粒度为100～500目。优选的，所述磁性纳米晶合金粉包括铁基纳米晶合金粉、钴基纳米晶合金粉、铁镍基纳米晶合金粉或钴镍基纳米晶合金粉。优选的，所述铁氧体磁芯的材质包括锰锌铁氧体和/或镍锌铁氧体。本专利技术还提供了上述纳米晶复合磁芯的制备方法，包括以下步骤：(1)将磁性纳米晶合金粉与绝缘包覆剂混合，得到混合物料；(2)将所述步骤(1)得到的混合物料与铁氧体磁芯模压成型，使混合物料包覆于铁氧体磁芯表面，得到坯体；(3)将所述步骤(2)得到的坯体进行预热处理，得到纳米晶复合磁芯前驱体；(4)将所述步骤(3)得到的纳米晶复合磁芯前驱体进行退火处理，得到纳米晶复合磁芯。优选的，所述步骤(1)中混合的温度为15～130℃，混合的速率为5～60r/min，混合的时间为5～80min。优选的，所述步骤(2)中模压成型的压力为10～30t/cm2。优选的，所述步骤(3)中预热处理的温度为100～300℃，预热处理的时间为10～80min。优选的，所述步骤(4)中退火处理的温度为300～500℃，退火处理的时间为10～80min。本专利技术提供了一种纳米晶复合磁芯及其制备方法。本专利技术提供的纳米晶复合磁芯由包括如下质量含量的原料依次经压制和热处理得到：80～99％的磁性纳米晶合金粉，0.5～8％的绝缘包覆剂和余量的铁氧体磁芯；表面包覆绝缘包覆剂后的磁性纳米晶合金粉包覆于铁氧体磁芯表面。本专利技术利用磁性纳米晶粉的过大电流不饱和能力，配合铁氧体磁芯的高磁导率，使纳米晶复合磁芯同时具有过大电流不饱和以及高磁导率的特性，能够减少电流畸变，解决低阻抗大开关电流的瞬态电流畸变问题，降低大电流的瞬变损耗，起到大电流瞬间通断软着陆的作用，保护用电设备，提高电源功率因素。实验结果表明，本专利技术提供的纳米晶复合磁芯提高了初始磁导率，磁场强度为0.2(Oe)时，纳米晶复合磁芯的磁导率达10000，基本为铁氧体磁芯的初始磁导率，是现有技术中的纳米晶磁粉芯磁导率的169倍。具体实施方式本专利技术提供了一种纳米晶复合磁芯，由包括如下质量含量的原料依次经压制和热处理得到：80～99％的磁性纳米晶合金粉，0.5～8％的绝缘包覆剂和余量的铁氧体磁芯；所述磁性纳米晶合金粉和绝缘包覆剂包覆于铁氧体磁芯表面。在本专利技术中，制备所述纳米晶复合磁芯的原料包括质量含量为80～99％的磁性纳米晶合金粉，优选为82～95％，更优选为88～92％。在本专利技术中，所述磁性纳米晶合金粉的晶粒直径优选为1～100nm，更优选为10～80nm，最优选为20～50nm。在本专利技术中，所述磁性纳米晶合金粉的粒度优选为100～500目，更优选为150～400目，最优选为200～300目。在本专利技术中，所述磁性纳米晶合金粉的的形状优选为球形或片状。在本专利技术中，所述磁性纳米晶合金粉优选包括铁基纳米晶合金粉、钴基纳米晶合金粉、铁镍基纳米晶合金粉或钴镍基纳米晶合金粉。本专利技术对所述磁性纳米晶合金粉的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售磁性纳米晶合金的粉末产品或市售磁性纳米晶合金的带材粉碎得到即可。在本专利技术中，所述磁性纳米晶合金优选包括铁基纳米晶合金、钴基纳米晶合金、铁镍基纳米晶合金或钴镍基纳米晶合金。在本专利技术的实施例中，所述铁基纳米晶合金可具体为1K107、1K102、1K103、1K104、1K105、1K106或1K107。在本专利技术的实施例中，所述钴基纳米晶合金可具体为1K201、1K202J或1K203。在本专利技术的实施例中，所述铁镍基纳米晶合金可具体为1K501J、1K501H、1K502J或1K503J。在本专利技术的实施例中，所述钴镍基纳米晶合金可具体为1K601或1K601J。在本专利技术中，所述磁性纳米晶合金粉使纳米晶复合磁芯具有过大电流且不易饱和的特性。在本专利技术中，制备所述纳米晶复合磁芯的原料包括质量含量为0.5～8％的绝缘包覆剂，优选为1～2％，更优选为1.2～1.5％。本专利技术对所述绝缘包覆剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的磁粉芯用绝缘包覆剂即可。在本专利技术中，所述绝缘包覆剂优选包括磷酸、硅酸钠、硅酸钾、正硅酸乙酯，硬脂酸锌、硅酮树脂、云母和高岭土中的一种或多种。在本专利技术中，所述绝缘包覆剂能够对磁性纳米晶粉进行绝缘包覆并粘结。在本专利技术中，按原料总质量为100％计，制备所述纳米晶复合磁芯的原料还包括余量的铁氧体磁芯。在本专利技术中，所述铁氧体磁芯的初始磁通量优选为2000～12000，更优选为4000～10000，最优选为6000～8000。在本专利技术中，所述铁氧体磁芯的材质优选包括锰锌铁氧体和/或镍锌铁氧体。在本专利技术中，当所述铁氧体磁芯的材质包括锰锌铁氧体和镍锌铁氧体时，所述锰锌铁氧体和镍锌铁氧体的质量比优选为1～99:99～1，更优选为10～90:90～10，最优选为20～80:80～20。本专利技术对所述铁氧体磁芯的种类及来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本专利技术中，所述铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米晶复合磁芯，由包括如下质量含量的原料依次经压制和热处理得到：80～99％的磁性纳米晶合金粉，0.5～8％的绝缘包覆剂和余量的铁氧体磁芯；表面包覆绝缘包覆剂后的磁性纳米晶合金粉包覆于铁氧体磁芯表面。

【技术特征摘要】
1.一种纳米晶复合磁芯，由包括如下质量含量的原料依次经压制和热处理得到：80～99％的磁性纳米晶合金粉，0.5～8％的绝缘包覆剂和余量的铁氧体磁芯；表面包覆绝缘包覆剂后的磁性纳米晶合金粉包覆于铁氧体磁芯表面。2.根据权利要求1所述的纳米晶复合磁芯，其特征在于，所述原料包括82～95％的磁性纳米晶合金粉，1～2％的绝缘包覆剂和余量的铁氧体磁芯。3.根据权利要求1或2所述的纳米晶复合磁芯，其特征在于，所述磁性纳米晶合金粉的粒度为100～500目。4.根据权利要求3所述的纳米晶复合磁芯，其特征在于，所述磁性纳米晶合金粉包括铁基纳米晶合金粉、钴基纳米晶合金粉、铁镍基纳米晶合金粉或钴镍基纳米晶合金粉。5.根据权利要求1或2所述的纳米晶复合磁芯，其特征在于，所述铁氧体磁芯的材质包括锰锌铁氧体和/或镍锌铁氧体。6.权利要求1～5任意一项所述的纳米晶复合磁芯的制备方法，包括以下步骤：(1)将磁性纳米晶合金粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛圣华，张勉团，皮金斌，
申请(专利权)人：江西艾特磁材有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36