[发明专利]一种纳米晶磁粉芯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米磁性材料的制备方法，尤其是涉及一种纳米晶磁粉芯的制备方法。

背景技术

磁粉芯是一种由软磁粉末经过绝缘包覆后，通过粉末冶金方法制备的一种复合软磁材料。由于铁磁性颗粒很小，又被非磁性电绝缘膜物质隔开。因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有较低的磁导率及恒导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生趋肤现象，磁导率随频率变化也较为稳定。它具有高频损耗小、温度稳定性好、磁导率随频率变化小、饱和磁通密度高、磁导率的恒定区域广，且磁导率可以通过绝缘介质和铁磁性粉末的比例来调节等优点。因此，磁粉芯可以广泛应用于通讯、能源、汽车工业、家电产品、自动门控和电感器、滤波器、互感器、逆变器等各种电子元器件的生产上。

非晶纳米晶软磁材料是近期发展起来的一种环保型绿色材料，是传统软磁材料包括硅钢、铁氧体和坡莫合金等的替代产品，在理论研究和应用研究领域都取得了显著突破。非晶纳米晶合金因其具有优异的软磁性能、成本低廉、工艺简单等优点，为我国的传统改造和高新技术迅速发展事业做出了卓越贡献。随着电子设备、电子仪器向着小型化、轻量化方向的发展，纳米晶软磁合金以其高磁导率、低高频损耗和较高饱和磁感应强度等性能特点，突显出其越来越大的优势。纳米晶软磁合金磁粉芯已在高频大电流大功率的领域中获得了成功应用，如UPS电源的升压环和滤波电感、军用开关电源的滤波电感和储能电感、油田大功率开关电源滤波电感等。

近年来，很多研究都致力于非晶、纳米晶磁粉芯的开发，主要侧重于磁粉芯制备过程中粉末粒度、粘结剂种类及含量、成型压力、热处理工艺等。关于粉末钝化对磁粉芯的影响研究不多。粉末钝化后生成了一层很薄的磷化膜，由于它是一层非金属的不导电隔离层，能使金属表面的优良导体转变为不良导体，增大了纳米晶颗粒的电阻率，有利于磁粉芯损耗降低，频率特性稳定，品质因数增大。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有高的饱和磁感应强度、低的高频损耗、良好的稳定性的纳米晶磁粉芯的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种纳米晶磁粉芯的制备方法，包括以下步骤：

(1)晶化处理：将成分为Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉的非晶带材在真空热处理炉中热处理并随炉冷却，得到晶化后的纳米晶带；

(2)球磨处理：将晶化后的纳米晶带在行星式球磨机中球磨，筛分得到不同粒度的纳米晶粉末；

(3)钝化：将纳米晶粉末在磷化液中钝化0.5～1小时，并烘干，得到带有磷化膜的纳米晶粉末；

(4)混合：将带有磷化膜的纳米晶粉末与绝缘剂及粘结剂混合，得到混合均匀的粉末；

(5)成型：将混合均匀的粉末放入模具中压制成型，得到压制成型的磁粉芯；

(6)热处理：将压制成型的磁粉芯在真空或惰性气体保护下进行热处理，得到热处理后的磁粉芯；

(7)绝缘固化：将热处理后的磁粉芯在绝缘胶中浸渍1～3小时，得到绝缘固化后的磁粉芯；

(8)包装：在绝缘固化后的磁粉芯外层浸漆或喷涂一层薄膜，得到纳米晶磁粉芯。

步骤(1)所述的热处理所需的温度为500～600℃，热处理所需的时间为0.5小时。

步骤(2)所述的球磨处理的工艺条件为：料球比1∶50，行星式球磨机的大盘转速为180转/分钟，球磨时间3小时。

步骤(3)所述的磷化液为3wt％的磷酸溶液。

步骤(4)所述的带有磷化膜的纳米晶粉末、绝缘剂及粘结剂的质量比为1∶1％～5％∶1％～10％。

步骤(4)所述的绝缘剂为云母及硬脂酸锌的混合物，粘结剂为聚酰亚胺树脂。

步骤(5)的成型过程中，缓慢施压，达到成型压力后保压3～5分钟，成型压力为500～1000Mpa。

步骤(6)所述的热处理所需的温度为100～550℃，热处理所需的时间为0.5～3小时。

步骤(6)所述的惰性气体为氩气。

步骤(7)所述的绝缘胶为环氧树脂。

检测包装后的磁粉芯的磁性能，包括初始磁导率、品质因数等。采用压溃强度对磁粉芯的强度进行测试。