用于磁芯粉的制备方法及磁芯粉.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010802711.6 (22)申请日 2020.08.11 (71)申请人 海宁科优力电子科技股份有限公司 地址 314400 浙江省嘉兴市海宁经济开发 区漕河泾路9号2号厂房 (72)发明人 郭峰 (74)专利代理机构 北京科亿知识产权代理事务 所(普通合伙) 11350 代理人 汤东凤 (51)Int.Cl. H01F 1/24(2006.01) H01F 41/00(2006.01) B22F 9/08(2006.01) (54)发明名称 一种用于磁芯粉的制备方法及。

2、磁芯粉 (57)摘要 本发明公开了一种用于磁芯粉的制备方法， 包括以下步骤： S1， 加热合金为液体， 并去除杂质 元素； S2， 将所述液体经过细孔流出， 并通过高压 冷却介质驱使其按照预定的方向流动并冷却； S3， 在温度持续降低的过程中， 析出夹杂物元素； S4， 将液体存放至预制的容器中冷却成型； S5， 在 所述夹杂物元素的析出温度下对合金进行退火， 分离夹杂物， 还公开了一种基于该方法生产的磁 芯粉， 相比传统方法制备的磁粉芯， 具有密度高、 绝缘特性好、 残余应力小等优点， 可以有效降低 磁粉芯的损耗并改善其磁导率。 权利要求书1页 说明书4页 CN 112038032 A 20。

3、20.12.04 CN 112038032 A 1.一种磁芯粉的制备方法， 包括以下步骤： S1， 加热合金为液体， 并去除杂质元素； 其特征在于， 还包括以下步骤： S2， 将所述液体经过细孔流出， 并通过高压冷却介质驱使其按照预定的方向流动并冷 却； S3， 在温度持续降低的过程中， 析出夹杂物元素； S4， 将液体存放至预制的容器中冷却成型； S5， 在所述夹杂物元素的析出温度下对合金进行退火， 分离夹杂物。 2.如权利要求1所述的一种磁芯粉的制备方法， 其特征在于， 在步骤S3中， 所述夹杂物 元素被析出时， 所述合金处于半固态或者固态。 3.如权利要求2所述的一种磁芯粉的制备方法， 。

4、其特征在于， 所述夹杂物析出后存在于 晶界以及合金颗粒的表面。 4.如权利要求2所述的一种磁芯粉的制备方法， 其特征在于， 在步骤S3中， 所述合金所 在的温度区域为0.50Tm-0.85Tm之间。 5.如权利要求1所述的一种磁芯粉的制备方法， 其特征在于， 所述合金为软磁金属， 并 包括低熔点夹杂物的元素， 其中低熔点夹杂物的元素S的重量百分比在0.05-0.50之 间。 6.如权利要求5所述的一种磁芯粉的制备方法， 其特征在于， 所述软磁金属为铁硅铝合 金、 铁镍软磁合金、 铁硅软磁合金、 坡莫合金。 7.如权利要求1所述的一种磁芯粉的制备方法， 其特征在于， 加热的方法为电磁感应加 热法。

5、、 电渣加热法或者热传导法。 8.如权利要求1所述的一种磁芯粉的制备方法， 其特征在于， 冷却介质为氮气、 氩气或 者去离子水， 所述细孔为漏眼， 喷盘围绕在漏眼周围， 冷却介质通过所述喷盘喷出。 9.一种磁芯粉， 其特征在于， 包括依据权利要求1-8任一项所述的方法制得的合金， 所 述合金的致密度大于等于85,磁导率大于等于125。 10.如权利要求9所述的一种磁芯粉， 其特征在于， 所述合金的致密度大于等于88。 权利要求书 1/1 页 2 CN 112038032 A 2 一种用于磁芯粉的制备方法及磁芯粉 技术领域 0001 本发明涉及磁芯粉的制备方法技术领域， 具体涉及一种能够制备高致。

6、密度的磁芯 粉制备方法， 以及具有高磁导率磁芯粉。 背景技术 0002 磁粉芯是具有分布气隙特征的一类软磁材料， 其材料由金属粉末、 粉末表面绝缘 剂及粘结剂组成； 颗粒之间依靠表面的绝缘剂彼此保持绝缘， 粉末之间依靠粘结剂彼此保 持一定的粘结强度， 颗粒之间的气隙成为主要的储能空间。 0003 传统软磁粉芯出现于20世纪初的美国， 随着第三次科技革命的兴起及广泛发展， 作为电差模电感材料的金属软磁粉芯得到了普及应用， 其作为功率因素校正电感、 滤波电 感等在现代电路中的作用不可替代且至关重要。 传统软磁粉芯包括铁粉芯、 铁硅粉芯、 铁硅 铝粉芯、 坡莫合金粉芯， 它们各具特色而互不替代。 但。

7、是近年来随着电力电子行业的发展， 器件小型化、 多功能化、 高频化及高功率密度的要求导致现有磁粉芯不能同时满足现代电 路的发展要求， 因此提高传统磁粉芯的特性成为主要方向之一。 0004 传统磁粉芯技术主要在于： (1)将金属软磁粉末表面绝缘， 即钝化， 使得金属粉末 在压制成型后彼此保持绝缘， (2)压制成型， 将具有绝缘层的金属粉末在模具中进行压制成 型， 为了满足工艺需求会在具有绝缘层的金属粉末中混有粘结剂； (3)将压制成型后的金属 粉芯进行去应力退火， 使得材料的软磁特性得以实现。 在此过程中， 一方面为了满足绝缘特 性和工艺性会牺牲一部分磁特性， 另一方面绝缘层在制备过程中难以实现。

8、均匀化， 影响磁 芯粉的性能。 发明内容 0005 为了解决上述技术问题， 本发明提供了一种用于磁芯粉的制备方法， 以及并通过 该方法形成一种绝缘层薄且均匀的磁芯粉， 来提升产品质量。 0006 本发明的技术方案如下： 0007 一种磁芯粉的制备方法， 包括以下步骤： 0008 S1， 加热合金为液体， 并去除杂质元素； 0009 S2， 将所述液体经过细孔流出， 并通过高压冷却介质驱使其按照预定的方向流动 并冷却； 0010 S3， 在温度持续降低的过程中， 析出夹杂物元素； 0011 S4， 将液体存放至预制的容器中冷却成型； 0012 S5， 在所述夹杂物元素的析出温度下对合金进行退火，。

9、 分离夹杂物。 0013 优选地， 在步骤S3中， 所述夹杂物元素被析出时， 所述合金处于半固态或者固态。 0014 进一步地， 所述夹杂物析出后存在于晶界以及合金颗粒的表面。 0015 优选地， 在步骤S3中， 所述合金所在的温度区域为 0.50Tm-0.85Tm之间， 在所述温 度区域既可以保证金属粉末凝固为固体， 又使得绝缘物质可以获得绝缘层物质相变需要的 说明书 1/4 页 3 CN 112038032 A 3 驱动力。 0016 进一步地， 所述合金为软磁金属， 并包括低熔点夹杂物的元素， 其中低熔点夹杂物 的元素S的重量百分比在0.05-0.50之间。 所述低熔点夹杂物的元素S在所。

10、述温度区间 内使得由S和合金元素构成的绝缘层物质能够被析出。 0017 优选地， 所述软磁金属为铁硅铝合金、 铁镍软磁合金、 铁硅软磁合金、 坡莫合金。 0018 优选地， 加热的方法为电磁感应加热法、 电渣加热法或者热传导法。 0019 进一步地， 冷却介质为氮气、 氩气或者去离子水， 所述细孔为漏眼， 喷盘围绕在漏 眼周围， 冷却介质通过所述喷盘喷出。 0020 一种磁芯粉， 其特征在于， 包括采用前述的方法制得的合金， 所述合金的致密度大 于等于82。 0021 进一步地， 所述合金的致密度大于等于85， 通过减少绝缘层厚度实现致密度的 提升， 也就是说， 通过减少合金中低熔点夹杂物的元。

11、素S的含量来减小绝缘层厚度， 从而提 升压制密度。 0022 有益效果： 本发明通过将合金材料熔炼过程中刻意掺杂的杂质元素， 实现在雾化 粉末冷凝过程中这些杂质元素与合金成分在粉末表面析出固相物质并形成绝缘层， 从而从 根本上实现在金属粉末表面覆盖薄且均匀的绝缘层； 利用该方法获得的磁粉芯密度比传统 方法制备的磁粉芯密度高、 绝缘特性好、 残余应力小， 因此可以有效降低磁粉芯的损耗并改 善其磁导率。 具体实施方式 0023 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通 技术。

12、人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范 围。 0024 实施例 0025 一种磁芯粉的制备方法， 其主要包括以下步骤： 0026 S1， 加热合金为液体， 并去除杂质元素； 0027 S2， 将所述液体经过细孔流出， 并通过高压冷却介质驱使其按照预定的方向流动 并冷却； 0028 S3， 在温度持续降低的过程中， 析出夹杂物元素； 0029 S4， 将液体存放至预制的容器中冷却成型； 0030 S5， 在所述夹杂物元素的析出温度下对合金进行退火， 分离夹杂物。 0031 在本实施例所提供的一种磁芯粉的制备方法， 其具体可以通过以下加工工艺进行 实现： 00。

13、32 (1)通过加热的方法将所需合金的成份熔炼为液体并进行去除杂质元素、 脱碳、 脱 磷、 除气、 除渣等工序， 在该工序中能够对杂质元素进行初步去除， 其中所述加热的方法可 以是电磁感应加热法、 电渣加热法、 热传导法等常规冶金加热方法， 所述合金为可以是铁硅 铝合金、 铁镍软磁合金、 铁硅软磁合金、 坡莫合金等软磁金属。 0033 (2)经过步骤(1)之后， 该合金成份中除所需要的金属成份外， 还会存在在合金凝 说明书 2/4 页 4 CN 112038032 A 4 固过程可析出低熔点夹杂物的元素， 例如S、 Mn等元素， 其中S的重量百分比优选控制在 0.05-0.50之间。 0034。

14、 (3)将合金液体倒入中间钢包使之得到保温静置， 然后将静置后不含沉淀物的较 为洁净的合金液体倒入喷嘴钢包， 所述喷嘴钢包的底部带有漏眼并使得合金液体能够通过 该漏眼流出。 0035 (4)流出的合金液体瞬间被漏眼周围的喷盘所喷出的高压冷却介质破碎为液滴并 使之得到快速冷却， 并以一定方向沿下方继续运动， 具体地， 所述喷盘围绕在漏眼周围， 其 冷却介质喷出后形成的形状可以是锥形等常规形状， 冷却介质可以是氮气、 氩气、 空气、 去 离子水等常规雾化冷却介质。 0036 (5)随着从所述漏眼流出的液滴持续的运动， 所述液滴的温度也持续降低并在某 一温度以下从晶格中部分析出多余的S等夹杂物形成元。

15、素， 夹杂物S,Mn析出后存在于晶界 以及颗粒表面， 此时合金颗粒处于半固态或固态， 此时可以在此位置下方放置一个可上下 运动的底座， 使得合金的颗粒撞击底座后粘附于该底座上， 该底座的材料可以是铝或铝合 金、 铜或铜合金、 铁或铁合金、 镍或镍合金， 其洛氏硬度小于等于30， 且该底座的大小和形状 要与雾化液滴形成的形状相匹配以便于尽可能多地收集液滴， 另外该底座具有冷却装置使 得底座温度不会持续升高， 随着粘附的合金厚度的增加， 可根据需要及时调整底座的位置。 0037 (6)在所述底座上沉积的合金， 在底座的冷却作用下能够保持固态， 最后将该合金 与底座分离即得到块状的合金， 此时该合金。

16、内部在晶界以及颗粒结合界面存在一定量的低 熔点夹杂物。 0038 (7)在夹杂物析出温度下将该方法制备的合金进行退火， 利用该方法制备的合金 其致密度大于等于85,电阻率提高10倍及以上。 0039 下面结合具体的工艺参数进一步详细说明， 金属软磁粉末通过采用气雾化方法制 备， 例如制备参数氮气气压5MPa， 材料成份为 FeSi6.5SX， X分别为0.02、 0.05.0.1、 0.2、 0.5、 0.8， 雾化温度 1600， 在该条件下， 在雾化过程中粉末随着温度逐渐降低， 绝缘物质 在960-1350之间可以析出但不充分， 随后将雾化后的粉末在氮气保护气氛中在1200进 行2小时退火。

17、以使得绝缘层物质充分析出， 并进行过筛获得-150目的粉末。 0040 然后， 将具有绝缘层的金属粉末与0.5的有机树脂混合， 混合均匀的复合材料在 1500MPa下进行成型压制， 并在580进行去应力退火1小时， 在此过程中需要氮气作为保护 气氛。 0041 最后， 进行磁导率测试、 铁损测试、 密度测试。 0042 通过在磁芯粉的真密度为7.5.铁损测试条件为0.1T， 100kHz， 磁导率测试条件 100kHz， 1V20匝， 密度测试采用密度计(排水法)， 测试后， 得出： 说明书 3/4 页 5 CN 112038032 A 5 0043 0044 通过以上技术方案可知， 本发明所提供的磁芯粉的制备方法所生产的磁芯粉， 相 比比传统方法制备的磁粉芯其整体密度高、 绝缘特性好、 残余应力小， 因此可以有效降低磁 粉芯的损耗并改善其磁导率。 0045 以上所述的仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本领域的普通技术人员 来说， 在不脱离本发明创造构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明 的保护范围。 说明书 4/4 页 6 CN 112038032 A 6 。