一种铁基非晶复合磁粉芯及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属磁性材料技术领域，公开了一种铁基非晶复合磁粉芯及其制备方法和应用，其中，铁基非晶复合磁粉芯采用PTFE粉末对铁基非晶合金粉末进行包覆，PTFE的加入能够减轻磁粉颗粒间的滑动阻力，降低粉芯成型时的压力，提高磁粉芯的致密度，从而进一步提高磁粉芯的饱和磁感应强度；同时，由于PTFE的烧结固化温度与铁基非晶合金的退火温度接近，因此只需进行一次热处理即可同时实现磁粉芯的烧结和去应力退火；且经热处理后的PTFE颗粒实现了连接固化，大幅提升磁性的力学性能，并安全消除压制过程带来的内应力和材料本身的残余应力，从而进一步显著改善磁粉芯的磁学性能。本发明专利技术的铁基非晶复合磁粉芯具有高饱和磁感应强度和低损耗特性，可应用在电子器件中。可应用在电子器件中。

【技术实现步骤摘要】
一种铁基非晶复合磁粉芯及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于磁性材料
，具体涉及一种铁基非晶复合磁粉芯及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铁基非晶软磁合金具有高饱和磁感应强度、低矫顽力和低损耗的优势，在软磁材料领域具有重要应用。铁基非晶合金带材在变压器、变电器等方面的应用已趋于成熟，为更好地满足电子设备对高性能电感器部件的强烈需求，目前研究人员已开始着力发展高性能铁基非晶复合磁粉芯材料。
[0003]与传统的软磁合金不同的是，铁基非晶合金处于亚稳态，当温度超过晶化温度(约550℃左右)后将发生晶化，导致其力学和磁学性能急剧变化。因此，采用传统的高温烧结方法难以制备铁基非晶合金磁粉芯。目前，铁基非晶合金磁粉芯的制备过程通常包括以下几个步骤：粉末混合、钝化处理、包覆处理、压制成型和退火热处理；或采用制粉、混粉、钝化、偶联、绝缘包覆、润滑处理、压制成型、退火热处理、喷涂绝缘处理；或采用粉末混合、钝化处理、粘结、包覆造粒处理、压制成型处理和退火热处理。其中粉末混合、钝化和包覆处理是为了使磁性颗粒之间实现良好绝缘，以及能够较好地压制成型；成型后的粉末内应力较大，需要进行热处理消除应力改善磁性。可见目前现有的铁基非晶磁粉芯的制备工艺流程较为繁琐复杂，有必要在保证磁粉芯相关性能的前提下尽可以优化磁粉芯制备过程和合理减少工艺流程，以提高磁粉芯制备效率和降低成本。
[0004]但目前铁基非晶复合磁粉芯中的绝缘剂主要为环氧树脂、硅树脂、聚酰胺树脂等，尽管这些有机树脂具有良好的绝缘性能，但普遍存在以下问题：1)不耐高温，既限制了热处理温度，不利于改善磁性，又限制了使用温度、局限了应用场景；2)润滑性差，需要额外加入润滑剂(如云母粉等)以改善磁粉芯的致密度；3)依靠成型压力保证结构强度，树脂主要起绝缘包覆作用，因此制得的磁粉芯的磁学性能和力学性能不足，整体强度较弱，无法满足需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种铁基非晶复合磁粉芯及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0006]为了克服上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种铁基非晶复合磁粉芯，包括铁基非晶合金粉末和PTFE粉末。
[0008]具体地，PTFE，即聚四氟乙烯(Teflon)，俗称“塑料王”，是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，其具有良好的润滑性能，一方面能够有效缓解冷压过程中金属磁性颗粒对的模具磨损作用；另一方面，PTFE的加入能够减轻磁粉颗粒间的滑动阻力，降低粉芯成型时的压力，提高磁粉芯的致密度，从而提高磁粉芯的饱和磁感应强度。
[0009]作为上述方案的进一步改进，按重量份计，所述铁基非晶复合磁粉芯包括铁基非
晶合金粉末90
‑
98.5份和PTFE粉末1.5
‑
10份。
[0010]具体地，PTFE粉末的添加量过少难以保证磁粉芯具有良好的绝缘性；添加量过多会导致材料磁性能恶化，包括降低饱和磁感应强度以及增加磁滞损耗等。
[0011]作为上述方案的进一步改进，所述铁基非晶合金粉末为铁基非晶软磁系粉末，包括Fe
73
Si
11
B
11
C3Cr2或Fe
78
Si9B
13
中的至少一种。
[0012]作为上述方案的进一步改进，所述铁基非晶合金粉末的粒径为5
‑
30μm。
[0013]具体地，粉末过细存在非晶粉末制备成本过高的问题，粉末过粗则不利于提高复合磁粉芯的电阻、降低磁粉芯损耗。
[0014]作为上述方案的进一步改进，所述PTFE粉末的粒径为0.5
‑
5μm，较小的粒径有利于PTFE粉末分散在铁基非晶合金粉末周边形成微小绝缘层。
[0015]如本专利技术任一项所述的铁基非晶复合磁粉芯的制备方法，包括以下步骤：取铁基非晶合金粉末与PTFE粉末，混合，再经压制成型，然后在惰性气体条件下经热处理，得到所述的铁基非晶复合磁粉芯。
[0016]具体地，PTFE粉末是可变形的，铁基非晶合金粉末不可变形，二者经混合后可使得PTFE粉末分散在铁基非晶合金粉末四周，形成包覆效果。
[0017]作为上述方案的进一步改进，所述压制成型的压力为600
‑
1800MPa。
[0018]作为上述方案的进一步改进，所述热处理的过程为：在热处理炉中升温至360
‑
390℃，保温0.5
‑
1.5h。
[0019]具体地，温度低于360℃时，去应力退火效应减弱，PTFE的烧结性能变差；温度高于390℃，PTFE有分解的风险，因此保温烧结的温度为360
‑
390℃，有利于PTFE颗粒连接固化，从而大幅度提升磁粉芯的力学性能。
[0020]作为上述方案的进一步改进，所述铁基非晶复合磁粉芯的形状为环形。
[0021]具体地，由于PTFE的烧结固化温度为360
‑
390℃，与铁基非晶合金的退火温度(360
‑
450℃)较接近，因此可将压制的磁粉芯在360
‑
390℃下进行一次热处理即可同时实现磁粉芯的烧结和去应力退火，同时，经热处理可使得PTFE颗粒连接固化，大幅度提升磁粉芯的力学性能；更为重要的是，还能够在铁基非晶合金玻璃转变温度以下安全消除压制过程带来的内应力和材料本身的残余应力，从而进一步显著改善磁粉芯的磁学性能。使得获得的铁基非晶复合磁粉芯具有高饱和磁感应强度和低损耗的特性，具有良好的应用前景。
[0022]本专利技术任一项所述的铁基非晶复合磁粉芯在电子器件如电感滤波器、调频扼流圈及逆变器等元器件中的应用。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024]本专利技术提供了一种铁基非晶复合磁粉芯及其制备方法和应用，其中，铁基非晶复合磁粉芯中采用PTFE粉末对铁基非晶合金粉末进行包覆，PTFE的加入能够减轻磁粉颗粒间的滑动阻力，降低粉芯成型时的压力，提高磁粉芯的致密度，从而进一步提高磁粉芯的饱和磁感应强度。同时，由于PTFE的烧结固化温度与铁基非晶合金的退火温度接近，因此只需进行一次热处理即可同时实现磁粉芯的烧结和去应力退火；并且经热处理后的PTFE颗粒实现了连接固化，大幅度提升磁性的力学性能，并安全消除压制过程带来的内应力和材料本身的残余应力，从而进一步显著改善磁粉芯的磁学性能。本专利技术制得的铁基非晶复合磁粉芯具有高饱和磁感应强度和低损耗的特性，可应用在电感滤波器、调频扼流圈及逆变器等电
子器件中，应用前景广泛。
附图说明
[0025]图1为本专利技术制备的铁基非晶复合磁粉芯的成品图；
[0026]图2为本专利技术中实施例3制备的铁基非晶复合磁粉芯的XRD衍射图谱。
具体实施方式
[0027]下面结合实施例对本专利技术进行具体描述，以便于所属技术领本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁基非晶复合磁粉芯，其特征在于，包括铁基非晶合金粉末和PTFE粉末。2.根据权利要求1所述的铁基非晶复合磁粉芯，其特征在于，按重量份计，包括铁基非晶合金粉末90
‑
98.5份和PTFE粉末1.5
‑
10份。3.根据权利要求1或2所述的铁基非晶复合磁粉芯，其特征在于，所述铁基非晶合金粉末的粒径为5
‑
30μm。4.根据权利要求1或2所述的铁基非晶复合磁粉芯，其特征在于，所述PTFE粉末的粒径为0.5
‑
5μm。5.根据权利要求1所述的铁基非晶复合磁粉芯，其特征在于，所述铁基非晶合金粉末成分为Fe
73
Si
11
B
11
C3Cr2或Fe

【专利技术属性】
技术研发人员：斯佳佳，任潞，高炜，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：