[发明专利]一种提高铁硅铬磁粉心直流叠加特性和频率稳定性的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性电子元器件制造技术领域，具体涉及一种提高铁硅铬磁粉心直流叠加特性和频率稳定性的制备方法。

背景技术

磁粉心是由磁性材料粉末与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料，其电阻率要比合金大得多，因此涡流损耗较小，可以使用在较高的频率下。又因为其具有较高的饱和磁化强度，所以也可用于较高的功率下。这些特性使得磁粉心在许多应用场合具有其他磁性材料难以比拟的优势，被广泛应用于通讯、光伏系统、电源、仪器仪表、自动化控制等产品中的滤波器、变压器、扼流线圈等磁性元器件的磁心。

随着电子信息技术、太阳能/风能发电、新能源汽车等新能源产业的发展，对电子器件高频化、小型化、高功率密度化的需求更加迫切。传统磁心材料已经无法满足应用的要求；研究人员开始努力寻找新的磁心材料，对磁心材料提出的要求是：不仅希望软磁材料具有磁导率高、电阻率高、饱和磁化强度高、居里温度高的特性，而且还希望软磁材料矫顽力低、功率损耗低、磁致伸缩系数低、磁晶各向异性低等。

由于Cr可以提高材料的塑性、机械强度、以及在恶劣环境中的抗腐蚀能力，通过在Fe-Si合金中添加Cr得到Fe-Si-Cr合金粉末并制成磁心，其工作温度可达200℃，并且避免了磁粉心在高温工作时的热老化问题。Cr元素的晶体结构和α-Fe相非常相似，所以向Fe-Si中添加的Cr元素很容易便从(Fe，Cr)过度相中进入到α-Fe晶相。Cr元素作为一种具有非对称自旋密度的反铁磁性金属，其融入铁基合金后由于反铁磁相影响到铁磁相的磁晶各向异性，铁磁相和反铁磁相将发生相互转变，随着Cr元素的增加合金中将会出现无序相和有序相的相互转变，从而改变了合金的磁性能，通过控制Cr元素的量可以得到具有特定属性的金属软磁性材料。该材料制造成铁硅铬合金金属磁粉心，以高性价比和优良的直流叠加特性、高频低损耗特性、成型工艺简单等特点，使其性能特点正好填补于纯铁粉心和原有其他三种合金磁心(铁镍、铁硅铝、铁镍钼)之间。

与铁粉心相比，由于添加了Si、Cr两种元素，其具有不易老化、功率损耗低的优点；与Fe-Si-Al相比，Fe-Si-Cr中的CrSi和CrSi₂具有较为稳定的温度特性，使Fe-Si-Cr可以在较高的温度下使用，Fe-Si-Cr还具有更优的直流叠加特性，更低的价格，而且Fe-Si-Cr的密度和可塑性比Fe-Si-Al好；与铁镍磁粉心相比，二者的直流叠加特性相当，功率损耗比铁镍磁粉心略高，但是价格要远低于铁镍磁粉心，因此该材料制备成的合金磁心具有广阔的应用领域。使用该材料制备的合金磁心特别适合目前低压大电流、高功率密度、高频化的趋势。

公开号为WO2016056351A1的专利讲述了一种使用SiO₂对铁硅铬进行包覆以增加其电阻率的方法，但其操作较为复杂，该方法制备出的磁心磁导率比较低，且专利中未涉及铁硅铬磁粉心的饱和磁化强度、直流叠加特性及截止频率。

公开号为CN105177396A的专利讲述了一种用气相SiO₂对铁硅铬进行包覆的方法，专利中所阐述的操作步骤同样较为复杂，该方法制备出的磁心磁导率比较低，且专利中未涉及铁硅铬磁粉心的饱和磁化强度、直流叠加特性及截止频率。

发明内容

本发明提供了一种提高铁硅铬磁粉心直流叠加特性和频率稳定性的制备方法，解决了现有技术的不足，使产品直流叠加特性以及应用频率得到提高的同时，兼具有较高的磁导率、较好的功率损耗特性。其磁导率稳定频率达到在40MHz，截止频率达到400MHz，在外加直流磁场100Oe时磁导率为初始时的60％以上，其饱和磁化强度可达1.3T以上。

本发明所采用的技术方案如下：

一种提高铁硅铬磁粉心直流叠加特性和频率稳定性的制备方法，包括以下步骤：

(1)取适量铁硅铬磁粉加入丙酮溶液用超声波对铁硅铬磁粉进行清洗，以去除铁硅铬磁粉表面可能存在的污染物(锈渍、油污等)，然后烘干。所述铁硅铬磁粉中各组分含量为：Fe-90.0％，Si-4.8％，Cr-5.2％；

(2)将步骤(1)中清洗好的铁硅铬磁粉加入到磷酸丙酮溶液中，不断搅拌进行钝化处理，钝化温度为(15～75)℃，钝化时长为(0.5～2)h；钝化完成后用丙酮对其进行抽洗，抽洗次数为(3～4)次。其中所用磷酸为分析纯浓磷酸，磷酸与铁硅铬磁粉质量比为(0.003～0.050):1，丙酮与铁硅铬磁粉质量比为(0.15～0.30):1。