軟磁磁粉芯的制備與性能研究.pdf

1、軟磁磁粉芯作為軟磁材料系列重要組成部分具有獨(dú)特的性能，被廣泛用于電訊、雷達(dá)、電視、電源、太陽(yáng)能發(fā)電等技術(shù)中作為電感濾波器、調(diào)頻扼流圈、開(kāi)關(guān)電源主振鐵芯及逆變器，其工作頻率可以從數(shù)十赫茲到兆赫茲范圍。當(dāng)今信息社會(huì)要求磁性器件向小型化、智能化、高集成化和超快速化等方向發(fā)展。磁粉芯具有高電阻、高頻損耗低，高寬恒導(dǎo)磁等磁性能，使得其在許多應(yīng)用場(chǎng)合是其它軟磁材料難以比擬的。本文的研究工作是以粉末冶金生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)，以傳統(tǒng)磁粉芯的工業(yè)生產(chǎn)工藝過(guò)程為

2、借鑒而進(jìn)行的。系統(tǒng)研究了絕緣包覆、壓制成型、去應(yīng)力退火等制備工藝對(duì)FeSiAl磁粉芯和Fe74Cr2MO2Sn2P10C2Si4B4非晶磁粉芯磁性能的影響，制備出了性能較高的磁粉芯。運(yùn)用改進(jìn)工藝制備出性能較高的FINEMET納米晶磁粉芯。在此基礎(chǔ)上，研究了磁退火處理對(duì)三種金屬軟磁磁粉芯性能的影響。主要結(jié)論如下：
　　 ⑴大粒度磁粉制備的FeSiAl磁粉芯的磁導(dǎo)率較大，損耗也很高。通過(guò)適當(dāng)?shù)拇欧哿６扰浔瓤梢杂行У亟档痛欧坌镜膿p耗，

3、提高磁粉芯的頻率特性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)FeSiAl磁粉芯最佳的粒度配比為：-100～+150目占4％，-150～+250目占8％，-250～+320目占34％，-320目占54％。
　　 ⑵有機(jī)+無(wú)機(jī)絕緣包覆方法適合制備高性能的金屬磁粉芯。添加絕緣介質(zhì)可提高磁粉芯的電阻率，降低渦流損耗，提高品質(zhì)因數(shù)。絕緣介質(zhì)過(guò)多會(huì)使磁粉芯中非磁性物質(zhì)比例增大，磁導(dǎo)率降低。增加成型壓力可以提高FeSiAl磁粉芯的壓潰強(qiáng)度、密度、磁導(dǎo)率，降低矯頑力和損耗：

4、但是過(guò)高的壓力會(huì)使磁粉芯的磁導(dǎo)率降低。增加退火溫度能夠有效地提高FeSiAI磁粉芯的磁導(dǎo)率，降低磁滯損耗和矯頑力；過(guò)高的退火溫度會(huì)增大磁粉芯的渦流損耗，降低磁導(dǎo)率。研究結(jié)果表明，F(xiàn)eSiAl磁粉芯的最佳制備工藝參數(shù)為：絕緣劑添加量為1.0％，成型壓力為1800MPa，退火溫度為660℃，退火時(shí)間為lh。相應(yīng)的磁性能為：50kHz，0.05T下，磁導(dǎo)率為128，損耗低于80mW/cm3。該性能已達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
　　 ⑶磁場(chǎng)退火

5、工藝對(duì)FeSiAl磁粉芯具有一定的影響。縱向磁場(chǎng)退火可提高磁粉芯的磁導(dǎo)率，降低損耗。橫向磁場(chǎng)退火可降低磁導(dǎo)率和損耗?？v向磁場(chǎng)退火獲得的磁粉芯性能較好。
　　 ⑷研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e74Cr2Mo2Sn2P10C2Si4B4非晶磁粉芯最佳的磁粉配比為：+200目占5％，-200～+250目占9％，-250～+320目占11％，-320～+500目占35％，-500目占40％。
　　 ⑸非晶磁粉芯的渦流損耗和磁滯損耗均隨絕緣劑添加

6、量的增加而降低，其中渦流損耗降低幅度較大；絕緣劑添加量過(guò)高或過(guò)低都會(huì)降低非晶磁粉芯的磁導(dǎo)率。增大成型壓力能夠有效地增加非晶磁粉芯的磁導(dǎo)率，降低損耗和矯頑力，但成型壓力過(guò)大，會(huì)降低非晶磁粉芯的性能。增加退火溫度能夠有效地增大非晶磁粉芯的磁導(dǎo)率，降低損耗。但退火溫度過(guò)高會(huì)使非晶磁粉晶化，生成導(dǎo)電性較差的非磁性相，降低磁導(dǎo)率。
　　 ⑹實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)．Fe74Cr2Mo2Sn2P10C2Si4B4。非晶磁粉芯的最佳制備工藝參數(shù)為：絕緣劑添加

7、量為5.O％，成型壓力為1600MPa，退火溫度為400℃，退火時(shí)間為lh。相應(yīng)的性能為：4000kHz，20A/m下，非晶磁粉芯的磁導(dǎo)率為45，總損耗為6mW/cm3。
　　 ⑺磁場(chǎng)退火對(duì)非晶磁粉芯磁導(dǎo)率影響較小?？v向磁場(chǎng)退火能夠增大非晶磁粉芯的總損耗，橫磁場(chǎng)退火能夠降低非晶磁粉芯的總損耗。
　　 ⑻與傳統(tǒng)的納米晶磁粉芯制備工藝相比，改進(jìn)的納米晶磁粉芯制備工藝能夠有效地能夠提高磁導(dǎo)率，降低損耗，提高品質(zhì)因數(shù)。提高磁性能

8、的原因在于，改進(jìn)的工藝能夠較好的釋放磁粉的內(nèi)應(yīng)力。
　　 ⑼實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，納米晶磁粉芯較好的磁粉粒度分布為：-500目占3.5％，-320～+500目占11.6％，-250～+320占25.8％，-200～+250占48.5％，-150～200目占5.2％，-100～+150占5.7％。運(yùn)用該粒度分布，制備出的磁粉芯具有較高的磁性能：在1.6A/m，8000kHz下，磁導(dǎo)率61，總損耗為3.5 mW/cm3。
　　 ⑽對(duì)FI