摘 要
磁粉芯作为一种重要的磁性功能材料,在各种电感器件、功率变压器等领域具有广泛的应用前景。本文首先总结了目前国内外磁粉芯应用开发现状的调查研究成果。在针对国内外的磁材公司市场调研的基础上,选取了具有代表性的企业来分析研究其产品类型、特性及应用场合。论文作者结合其在广州市德珑电子器件有限公司工程实践的经验,对软磁粉芯的制备工艺和器件生产流程进行了总结,分析了目前软磁粉芯产业的发展现状,提出了目前中国磁粉芯产业存在的主要问题,展望了发展趋势。
作者在调研和工程实践的基础上,采用粉末冶金方法制备了铁粉芯与铁基非晶磁粉芯。运用 XRD、DSC、SEM、VSM、软磁交直流测量装置等测试表征手段分析了材料的结构与性能。研究了对原始粉末不同的处理方式及磁粉芯制备工艺参数调整对铁粉芯以及铁基非晶磁粉芯的磁导率、损耗、矫顽力、品质因数的影响。主要研究内容和结论如下:
(1)本文研究的磁粉芯在 1-100kHz 的频率范围内具有相对稳定的磁导率。工艺参数(粒度大小、绝缘包覆剂类型及含量、成型压力、退火温度等)都对磁粉芯的软磁性能存在影响。
(2)铁粉芯的制备过程中,选用 2wt.%的环氧树脂 E-12 为绝缘粘结剂可获得优异的磁性能。非晶磁粉芯的制备过程中,采用耐高温有机硅树脂 SH-201 作为粘结剂,且用磷酸丙酮溶液对原始粉末进行钝化处理,在颗粒表面形成均匀致密的钝化膜,通过后续的热处理,有助于提升磁导率及降低损耗。
(3)磁粉芯成型需要较大压力,不同类型的磁粉芯所需压力有显著差异。铁粉芯材质较软、易变形,最佳成型压力为 400MPa。而非晶磁粉芯的最佳成型压力为 1200MPa,在此压力下,非晶磁粉芯的密度可达 5.42g/cm3,与此同时磁粉芯的矫顽力达最低值73.7A/m。
(4)选用耐高温有机硅树脂 SH-201 作为粘结剂,可以提高非晶磁粉芯热处理温度。相对于未经热处理的磁粉芯,显著提高磁导率并降低损耗。合理设定热处理温度,可获得具有较高磁导率与品质因数、低矫顽力与损耗的非晶磁粉芯。
(5)通过逐步优化工艺条件,制备铁粉芯的最优工艺为:采用 2wt.%的环氧树脂E-12 作为粘结剂、粒径为 50μm~75μm、在 400Mpa 的压力下压制成型,起始磁导率可达83.1,在 50mT 外场以及 50kHz 测试条件下,有效磁导率可达 105 左右,且单位质量损耗为 75w/kg;制备非晶磁粉芯的最优工艺是以 2wt.%磷酸丙酮溶液钝化处理非晶粉末,加入 2wt.%的耐高温有机硅树脂 SH-201 作为粘结剂,以 1200MPa 的压力压制成型, 于400℃退火处理 30min,在 50mT 外场以及 50kHz 测试条件下,可获得最佳性能是磁导率为 26,损耗最低为 11.1W/kg。
关键词:铁粉芯;铁基非晶磁粉芯;绝缘包覆;退火;软磁性能
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