铁硅铝磁芯及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种铁硅铝磁芯及其制备方法，属于磁材料技术领域，能够解决现有气雾化铁硅铝粉末损耗高、直流偏置能力弱等技术问题。该技术方案包括采用金属冶炼、气雾化喷粉制备铁硅铝粉末；对所述铁硅铝粉末进行筛分，将不同筛目范围下筛分得到的粉末按比例混合均匀；对混合均匀的粉末进行绝缘包覆处理，然后压制成型得到磁芯；对所述磁芯进行退火处理，然后向磁芯表面喷涂绝缘处理剂。本发明专利技术能够应用于高磁性能铁硅铝磁芯的生产过程中。

【技术实现步骤摘要】
铁硅铝磁芯及其制备方法
本专利技术属于磁材料
，尤其涉及一种铁硅铝磁芯及其制备方法。
技术介绍
1936年，日本人山本和增本专利技术了一种不含镍金属的具有高导磁率的合金，即铁硅铝合金，由于其专利技术地为日本的仙台斯特，故又称为仙台斯特合金。该合金的标准成分为Al5.4％，Si9.6％，其余为Fe，该合金的显著特点是具有趋近于零的磁各向异性系数K1和饱和磁滞伸缩系数λs。相比其他软磁复合材料，FeSiAl软磁复合材料具有损耗低、电阻高、成本低、无噪音等综合优点，使其备受青睐。随着电子技术的提高，对磁性器件的要求也越来越高，主要往小型化、高频化的方向发展，这无疑需要对磁损耗和温升性能都提出更高的要求。为了优化铁硅铝粉末的性能，市场上逐步以气雾化方式替代传统的破碎方式来制备铁硅铝粉末。气雾化制粉的优势在于除去了由破碎、球磨等整形工艺带来的应力、降低了氧含量，因此，气雾化铁硅铝无论是铁损耗Pcv(kw/m3)还是直流偏置能力都比破碎铁硅铝具有明显优势。目前市场上气雾化铁硅铝粉末质量参差不齐，而损耗更低、直流偏置能力更高的磁性能粉末产品一直是软磁粉末生产行业追求的方向。因此，如何优化铁硅铝的磁性能，挖掘其潜力，这对提高粉末生产商的市场竞争力，或是软磁材料的发展都具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提出一种铁硅铝磁芯及其制备方法，由该方法制备得到的铁硅铝磁芯可实现磁芯更低损耗，同时直流偏置能力得到有效提高，可有效满足目前市场对软磁材料的发展需求。为了达到上述目的，本专利技术一种铁硅铝磁芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用金属冶炼、气雾化喷粉制备铁硅铝粉末；对所述铁硅铝粉末进行筛分，将不同筛目范围下筛分得到的粉末按比例混合均匀；对混合均匀的粉末进行绝缘包覆处理，然后压制成型得到磁芯；对所述磁芯进行退火处理，然后向磁芯表面喷涂绝缘处理剂；其中，所述绝缘包覆处理包括：向所述混合均匀的粉末中加入云母粉，混合均匀；加入磷酸溶液钝化，混合均匀，干燥后，加入硅溶胶的水溶液，混合均匀，进行干燥；再依次加入低熔点玻璃粉和硅酮树脂，混合均匀；最后加入硬脂酸锌，混合均匀。作为优选，金属冶炼时采用非真空冶炼方式，冶炼温度为1400-1800℃；气雾化喷粉时采用液氮作为雾化保护气体，喷盘压力为5-30bar，喷粉流速为7-30kg/min。作为优选，不同筛目范围下筛分得到的粉末比例为：-100～+150目占1-3％，-150～+200目占10-15％，-200～+250目占10-20％，-250～+400目占20-25％，-400目占比≥32％。作为优选，绝缘包覆处理包括：向所述混合均匀的粉末中加入添加量为0.1-2.0wt％的云母粉，混合均匀；加入添加量为0.1-2wt％的磷酸溶液进行钝化，混合均匀，干燥后，加入添加量为0.1-1.0wt％的硅溶胶的水溶液，混合均匀，进行干燥；再依次加入添加量为0.1-1.5wt％的低熔点玻璃粉和添加量为0.2-2.0wt％的硅酮树脂，混合均匀；最后加入添加量为0.5wt％的硬脂酸锌，混合均匀。作为优选，压制成型所采用的压力为14-28t/cm2，压制得到的环形磁芯的外径为27mm。作为优选，退火处理于750-850℃、在氮气保护下操作不超过2小时。作为优选，所述喷涂绝缘处理采用环氧树脂为处理剂。本专利技术还提供了一种如上述任一项技术方案所述的制备方法制备得到的铁硅铝磁芯。作为优选，所述铁硅铝磁芯在磁导率60时，其100Oe的DC-bias≥64％，磁芯损耗低至300kw/m3。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：1、本专利技术制备的铁硅铝磁芯通过细化粉末的粒度配比，可使混合粉末具有优异的填充效果，增加粉末的松装密度和振实密度，提高流动性，进而提高磁芯的压制密度和磁芯重量，最终提高直流偏置能力，获得外径为27mm的磁芯在60磁导率时，100Oe的DC-bias为64％；2、通过优化绝缘剂的配方并研究云母粉的添加顺序及其添加量的变化对磁芯绝缘性的影响，从而获得损耗低至PCV(100kHz/100mT)＝300kw/m3的磁芯性能；3、通过压制成型和退火处理，得到了组织均匀、高强度、高致密度的合金软磁粉芯；4、通过喷涂绝缘处理，提高软磁粉芯的耐蚀性和使用时间。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种铁硅铝磁芯的制备方法，包括以下步骤：S1：采用金属冶炼、气雾化喷粉制备铁硅铝粉末；S2：对所述铁硅铝粉末进行筛分，将不同筛目范围下筛分得到的粉末按比例混合均匀；S3：对混合均匀的粉末进行绝缘包覆处理，然后压制成型得到磁芯；S4：对所述磁芯进行退火处理，然后向磁芯表面喷涂绝缘处理剂；其中，所述绝缘包覆处理包括：向所述混合均匀的粉末中加入云母粉，混合均匀；加入磷酸溶液钝化，混合均匀，干燥后，加入硅溶胶的水溶液，混合均匀，进行干燥；再依次加入低熔点玻璃粉和硅酮树脂，混合均匀；最后加入硬脂酸锌，混合均匀。本实施例提供的铁硅铝磁芯的制备方法通过优化粉末的粒度配比、绝缘剂的配方以及云母粉的添加顺序，使得制备得到的铁硅铝磁芯在磁芯损耗以及直流偏置能力方面均得到了显著提高。具体的，对粉末的粒度配比进行优化，可使混合粉末具有优异的填充效果，增加粉末的松装密度和振实密度，提高流动性，进而提高磁芯的压制密度和磁芯重量，最终提高直流偏置能力；此外，本实施例对于绝缘包覆处理时包覆材料进行了优化同时对云母粉的添加顺序进行了优化，使得在保证绝缘材料起到必要的绝缘作用时，添加尽量少的绝缘物质，在保证电阻率高的基础上降低绝缘层的厚度，才能更有效的提高粉末颗粒之间的紧实性，从而有效提高磁芯的DC-Bias性能。还需要说明的是，气雾化喷粉过程的原材料配比为Al：5.4％，Si：9.6％，其余为铁。上述配比能够形成稳定的铁硅铝结构，保证气雾化铁硅铝的优异的磁性能。在一优选实施例中，金属冶炼时采用非真空冶炼方式，冶炼温度为1400-1800℃；气雾化喷粉时采用液氮作为雾化保护气体，喷盘压力为5-30bar，喷粉流速为7-30kg/min。本实施例对初始铁硅铝粉末的处理方式进行了优化，其中，冶炼温度可为1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃、1700℃、1750℃或上述范围内的其他任意温度值，喷盘压力可为10bar、15bar、20bar、25bar或上述范围内的其他任意压力值，喷粉流速可为7kg/min、10kg/min、15kg/min、20kg/min、25kg/min或上述范围内的其他任意流速值。具体的，本领域技术人员可根据实际生产情况在上述范围内进行合理调整。在一优选实施例中，不同筛目范围下筛分得到的粉末比例为：-100～+150目占1-3％，-150～+200目占10-15％，-200～+250目占10-20％，-250～+400目占20-25％，-400目占比≥32％。本实施例中对筛后粉末的比例进行了优化，包括对所选取的筛后粉末粒度区间范围以及粗细颗粒的占比的优化，这主要是因为粉末粒度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁硅铝磁芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用金属冶炼、气雾化喷粉制备铁硅铝粉末；对所述铁硅铝粉末进行筛分，将不同筛目范围下筛分得到的粉末按比例混合均匀；对混合均匀的粉末进行绝缘包覆处理，然后压制成型得到磁芯；对所述磁芯进行退火处理，然后向磁芯表面喷涂绝缘处理剂；其中，所述绝缘包覆处理包括：向所述混合均匀的粉末中加入云母粉，混合均匀；加入磷酸溶液钝化，混合均匀，干燥后，加入硅溶胶的水溶液，混合均匀，进行干燥；再依次加入低熔点玻璃粉和硅酮树脂，混合均匀；最后加入硬脂酸锌，混合均匀。

【技术特征摘要】
1.一种铁硅铝磁芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用金属冶炼、气雾化喷粉制备铁硅铝粉末；对所述铁硅铝粉末进行筛分，将不同筛目范围下筛分得到的粉末按比例混合均匀；对混合均匀的粉末进行绝缘包覆处理，然后压制成型得到磁芯；对所述磁芯进行退火处理，然后向磁芯表面喷涂绝缘处理剂；其中，所述绝缘包覆处理包括：向所述混合均匀的粉末中加入云母粉，混合均匀；加入磷酸溶液钝化，混合均匀，干燥后，加入硅溶胶的水溶液，混合均匀，进行干燥；再依次加入低熔点玻璃粉和硅酮树脂，混合均匀；最后加入硬脂酸锌，混合均匀。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，金属冶炼时采用非真空冶炼方式，冶炼温度为1400-1800℃；气雾化喷粉时采用液氮作为雾化保护气体，喷盘压力为5-30bar，喷粉流速为7-30kg/min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，不同筛目范围下筛分得到的粉末比例为：-100～+150目占1-3％，-150～+200目占10-15％，-200～+250目占10-20％，-250～+400目占20-25％，-400目占比≥32％。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓雨，庞靖，纪杰，江志滨，
申请(专利权)人：青岛云路先进材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37