一种电感用FeSiCr软磁粉末及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种电感用FeSiCr软磁粉末及其应用，属于合金材料领域，按重量百分比计包括如下成分：Fe89‑92％，Si5.0‑6.0％，Cr3.0‑4.0％，V0.2‑0.5％，Ni0.2‑0.5％，C≤0.02％，P≤0.005％，S≤0.005％。将制得的软磁粉末与3.5％的胶水混合，100℃下烘烤3小时；再取烘干粉末17.2g，压制并在180℃下烘烤1小时，得到外径17mm，内径14.5mm，高度为5.8mm的磁环。本发明专利技术的有益效果是：通过对FeSiCr三元合金各元素配比进行设计，引入V，Ni等元素进行微合金化改性，并使用水雾化方法得到该粉末，该粉末具有磁环磁导率高、电阻率大、功率损耗低等特性。

【技术实现步骤摘要】
一种电感用FeSiCr软磁粉末及其应用
本专利技术涉及合金材料领域，具体而言，涉及一种电感用FeSiCr软磁粉末及其应用。
技术介绍
模压一体成型电感因其具有较高的电感量，可耐大电流冲击的特性，特别是可以小型化，片式化。在家用智能电气，工业制造电子设备，逐渐取代了传统的环形电感，特别是在笔记本电脑、手机和智能穿戴设备上，模压一体成型电感以其小巧多变的形状和灵活可控的电磁特性，成为不可缺少而且应用数量越来越大的基础电磁元器件。这种电感器件一般采用软磁材料制造。软磁材料是指容易磁化，矫顽力Hc极低(Hc＜1000m/A)的磁性材料。它可以在较低的磁场下实现最大的磁化强度。因此软磁材料广泛应用于电源器、滤波器、扼流器中的电感器件中。今年来由于通信科技的发展，通信设备需要在更高的频率下工作，并且需要非常低的功率损耗以保证信号的强度和可靠性。最早被使用的软磁材料是铁粉，目前在扼流线圈、CD电感等行业中仍在大量使用，Fe粉的优势是价格非常便宜，但是其缺点是功率损耗大，尤其是铁损很大，因此不能在高频下使用。为了降低铁损，在纯铁中加入Si元素提高电阻率，并且发现Si元素的添加也起到了降低磁滞损耗的作用。另外，因为纯铁的耐锈性很差，导致电感器的寿命很短(即使表面喷漆也不能长期使用)。因此向纯铁中还添加Cr元素起到抗腐蚀的作用，延长电感的使用寿命。总体而言，FeSiCr三元合金软磁材料是比较理想的适用于高频(0-10MHz)下，具有较高磁导率和较低功率损耗且抗腐蚀性较好的软磁材料。但是，Si、Cr元素比例的不同，又会带来不同的电磁特性。一般而言，Si元素可以提高电阻率降低铁损，但是随着Si的增多，FeSiCr材料的磁导率会降低，同时抗腐蚀性也会大幅度下降。Cr添加目的是增强抗腐蚀性，但是随着Cr含量的增多磁导率会快速降低，影响了应用特性。目前市面上FeSiCr三元合金软磁材料的磁导率、直流偏置特性和耐氯离子腐蚀性等综合性能表现，如何平衡FeSiCr三元合金软磁材料中各元素的比例及通过引入其他元素的方式来改善其综合性能一直是业内关注的重要问题。
技术实现思路
针对现有技术中FeSiCr软磁材料磁导率、直流偏置特性和耐氯离子腐蚀性综合性能表现并不佳的问题，本专利技术通过对FeSiCr三元合金各元素配比进行设计，再引入V，Ni等元素进行微合金化改性，使用水雾化方法得到的粉末具有磁环磁导率高、电阻率大、功率损耗低等特性。具体技术方案如下：一种电感用FeSiCr软磁粉末，按重量百分比计包括如下成分：Fe89-92％，Si5.0-6.0％，Cr3.0-4.0％，V0.2-0.5％，Ni0.2-0.5％，C≤0.02％，P≤0.005％，S≤0.005％。Si的添加可以提高电阻率降低高频产生涡流损耗，在电感中这种涡流损耗表现为铁损，随之带来电感温度上升。这不仅会造成电感寿命缩短，信号失真。当电感温度上升到一点温度，会熔化绝缘胶造成电感短路，从而集成电路板过流短路烧毁，这是最为致命的事故。因此Si的添加可以大幅度降低电感温度上升。Cr的添加目的是增强抗腐蚀性。在FeSiCr合金冶炼过程中，加入Cr元素使三元合金充分合金化，经过雾化成为粉末。粉末的表面在空气中以及氧化性介质中，很快在粉末表面形成致密氧化铬的膜，阻止了腐蚀进一步进行，从而大大延缓了腐蚀的速度。实验显示，Cr的添加含量在4.0-8.0％之间可大幅度改善电感的抗腐蚀性，提高电感在盐雾环境下和高温高湿环境下的抗腐蚀时间。但是对于磁导率来说，随着Cr含量的增多，软磁粉末的磁导率会快速降低，影响了应用特性。因此Cr的添加必须在合理范围内，以获得磁导率和抗腐蚀性的优化平衡。V的添加目的有两个，第一个目的提高软磁粉末电阻率，少量的V的添加(0.2-0.5％)可以较大的增加电阻率。第二个目的是在合金粉末雾化过程中合金钢液在被雾化介质破碎为熔融液滴时，V的添加可以提高液滴的表面能，使其更容易发生球化。软磁粉末的球形度对电感的电磁性有重要意义，首先球形粉末的形状规则，压制中容易发生粉末间滑移，从而提高了压制密度，减少粉末间空隙，这样可以提高电感的感值，减少能量损耗。其次球形粉末经过绝缘包覆后容易形成均匀致密的绝缘包覆膜，从而提高了电感的绝缘能力，降低了高频或高电压时短路的风险。向FeSiCr软磁材料中加入Ni元素的目的是提高耐腐蚀性能。Ni元素不同于Cr元素在表面形成致密氧化铬膜的抗腐蚀机制，Ni元素对于防止点腐蚀有比较好的效果，在与Cr元素同时存在的合金中，特别是对含氯离子酸性环境下的点腐蚀有比较突出的效果。其次，Ni元素和Fe一样属于铁磁性物质，加入Ni不会带来磁导率的降低。因此，在FeSiCr中添加Ni元素既可以提高耐腐蚀性能，特别是提高电感在含氯离子酸性环境的耐腐蚀性。Ni元素属于贵金属，过多的添加会提高FeSiCr软磁粉末的价格，其次Ni的磁导率低于Fe，过多的添加也会降低材料的磁导率，因此本专利技术中Ni的添加量不超过0.5％。关于硫磷含量，硫磷属于杂质元素，过多的硫磷存在不仅会加速FeSiCr粉末的腐蚀速度，还会提高FeSiCr的矫顽力，增加了损耗。因此本专利技术控制硫磷杂质含量在0.005％以下。在FeSiCr软磁材料中C元素也是有害元素，碳的存在可以加速FeSiCr粉末在空气中的氧化速度。C也是提高矫顽力的元素，过多的C也会带来损耗增加。虽然很多碳化物带有磁性，从降低损耗和提高防腐蚀性来考虑，本专利技术中将C含量控制在0.01％以下。优选地，按重量百分比计包括如下成分：Si5.5％，Cr4.0％，V0.3％，Ni0.3％，余量为Fe。优选地，按重量百分比计包括如下成分：Si6.0％，Cr3.5％，V0.5％，Ni0.5％，余量为Fe。优选地，所述软磁粉末的激光粒度D10：3.50-4.20μm，D50：7.90-8.40μm，D90：25.80-27.10μm。优选地，所述软磁粉末的激光粒度D10：3.8μm，D50：8.3μm，D90：26.82μm。优选地，所述软磁粉末松装密度为2.50-2.90g/cm3，振实密度为4.00-4.10g/cm3。优选地，所述软磁粉末松装密度为2.76g/cm3，振实密度为4.02g/cm3。本专利技术还提供了一种电感用FeSiCr软磁粉末的应用，采用如权利要求1-7任一项所述软磁粉末为原料制备磁环电感，且磁环电感在其直流偏置感值下降率＜15％，磁导率＞43。优选地，包括如下步骤：步骤一，将软磁粉末与占软磁粉末重量3.5％的胶水混合，100℃下烘烤3小时；步骤二，取烘干粉末17.2g，压制并在180℃下烘烤1小时，得到外径17mm，内径14.5mm，高度为5.8mm的磁环。采用本专利技术技术方案产生的有益效果如下：(1)通过对FeSiCr三元合金各元素配比进行设计，再引入V，Ni等元素进行微合金化改性，使用水雾化方法得到的粉末具有磁环磁导率高、电阻率大、功率损耗低等特性。(2)Si含量为5.0-6.0％，保证了软磁粉末具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电感用FeSiCr软磁粉末，其特征在于，按重量百分比计包括如下成分：Fe 89-92％，Si 5.0-6.0％，Cr 3.0-4.0％，V 0.2-0.5％，Ni 0.2-0.5％，C≤0.02％，P≤0.005％，S≤0.005％。/n

【技术特征摘要】
1.一种电感用FeSiCr软磁粉末，其特征在于，按重量百分比计包括如下成分：Fe89-92％，Si5.0-6.0％，Cr3.0-4.0％，V0.2-0.5％，Ni0.2-0.5％，C≤0.02％，P≤0.005％，S≤0.005％。


2.根据权利要求1所述的一种电感用FeSiCr软磁粉末，其特征在于，按重量百分比计包括如下成分：Si5.5％，Cr4.0％，V0.3％，Ni0.3％，余量为Fe。


3.根据权利要求1所述的一种电感用FeSiCr软磁粉末，其特征在于，按重量百分比计包括如下成分：Si6.0％，Cr3.5％，V0.5％，Ni0.5％，余量为Fe。


4.根据权利要求1所述的一种电感用FeSiCr软磁粉末，其特征在于，所述软磁粉末的激光粒度D10：3.50-4.20μm，D50：7.90-8.40μm，D90：25.80-27.10μm。


5.根据权利要求1所述的一种电感用FeSiCr软磁粉末，其特征在于，所述软磁粉末的激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵放，唐明强，乐晨，林晨，陈义华，
申请(专利权)人：泉州天智合金材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35