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特的性能，被廣泛用于電訊、雷達、電視、電源、太陽能發(fā)電等技術中作為電感濾波器、調頻扼流圈、開關電源主振鐵芯及逆變器，其工作頻率可以從數十赫茲到兆赫茲范圍。當今信息社會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，高寬恒導磁等磁性能，使得其在許多應用場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工藝為基礎，以傳統(tǒng)磁粉芯的工業(yè)生產工藝過程為

2、借鑒而進行的。系統(tǒng)研究了絕緣包覆、壓制成型、去應力退火等制備工藝對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。運用改進工藝制備出性能較高的FINEMET納米晶磁粉芯。在此基礎上，研究了磁退火處理對三種金屬軟磁磁粉芯性能的影響。主要結論如下：
　　 ⑴大粒度磁粉制備的FeSiAl磁粉芯的磁導率較大，損耗也很高。通過適當的磁粉粒度配比可以有效地降低磁粉芯的損耗，

3、提高磁粉芯的頻率特性。實驗發(fā)現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+無機絕緣包覆方法適合制備高性能的金屬磁粉芯。添加絕緣介質可提高磁粉芯的電阻率，降低渦流損耗，提高品質因數。絕緣介質過多會使磁粉芯中非磁性物質比例增大，磁導率降低。增加成型壓力可以提高FeSiAl磁粉芯的壓潰強度、密度、磁導率，降低矯頑力和損耗：

4、但是過高的壓力會使磁粉芯的磁導率降低。增加退火溫度能夠有效地提高FeSiAI磁粉芯的磁導率，降低磁滯損耗和矯頑力；過高的退火溫度會增大磁粉芯的渦流損耗，降低磁導率。研究結果表明，FeSiAl磁粉芯的最佳制備工藝參數為：絕緣劑添加量為1.0％，成型壓力為1800MPa，退火溫度為660℃，退火時間為lh。相應的磁性能為：50kHz，0.05T下，磁導率為128，損耗低于80mW/cm3。該性能已達到國內領先水平。
　　 ⑶磁場退火

5、工藝對FeSiAl磁粉芯具有一定的影響?？v向磁場退火可提高磁粉芯的磁導率，降低損耗。橫向磁場退火可降低磁導率和損耗。縱向磁場退火獲得的磁粉芯性能較好。
　　 ⑷研究發(fā)現，Fe74Cr2Mo2Sn2P10C2Si4B4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；絕緣劑添加量過高或過低都會降低非晶磁粉芯的磁導率。增大成型壓力能夠有效地增加非晶磁粉芯的磁導率，降低損耗和矯頑力，但成型壓力過大，會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率，降低損耗。但退火溫度過高會使非晶磁粉晶化，生成導電性較差的非磁性相，降低磁導率。
　　 ⑹實驗發(fā)現．Fe74Cr2Mo2Sn2P10C2Si4B4。非晶磁粉芯的最佳制備工藝參數為：絕緣劑添加

7、量為5.O％，成型壓力為1600MPa，退火溫度為400℃，退火時間為lh。相應的性能為：4000kHz，20A/m下，非晶磁粉芯的磁導率為45，總損耗為6mW/cm3。
　　 ⑺磁場退火對非晶磁粉芯磁導率影響較小?？v向磁場退火能夠增大非晶磁粉芯的總損耗，橫磁場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，改進的納米晶磁粉芯制備工藝能夠有效地能夠提高磁導率，降低損耗，提高品質因數。提高磁性能

8、的原因在于，改進的工藝能夠較好的釋放磁粉的內應力。
　　 ⑼實驗發(fā)現，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，磁導率61，總損耗為3.5 mW/cm3。
　　 ⑽對FI