鐵硅鋁磁粉芯生產(chǎn)工藝的研究

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1、word格式整理版鐵硅鋁磁粉芯生產(chǎn)工藝的研究惠州市科力磁元有限公司王壽良摘要近年來對(duì)生產(chǎn)優(yōu)良性能的鐵硅鋁磁粉芯進(jìn)行了開發(fā)研究，摸索了生產(chǎn)工藝過程對(duì)磁電性能的影響。因此，總結(jié)了制作Fe-Si-AL磁粉芯的主要幾個(gè)工藝因素對(duì)磁電性能的影響及指出在制作過程中要注意的問題。研究結(jié)果表明：磁粉芯的磁電性能主要取決于粉末材料的成份、粉末粒度的分布、絕緣介質(zhì)的含量、成型壓力及熱處理工藝。化學(xué)成份偏離Sendust或KoolΜμ范圍太大會(huì)導(dǎo)致Fe-Si-Al磁粉芯的綜合性能達(dá)不到實(shí)用要求，粉末粒度分布偏粗、絕緣介質(zhì)含量少、成型密度大和適當(dāng)?shù)臒崽幚恚瑫?huì)得到

2、最佳的導(dǎo)磁率μe125或μe147的磁電性能。前言近年來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是強(qiáng)調(diào)節(jié)能減排，減少環(huán)境污染，節(jié)省貴重資源，對(duì)電子、電器行業(yè)的推動(dòng)很大。與本項(xiàng)目有關(guān)的是太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、大功率照明電源、電動(dòng)大型電動(dòng)汽車快速充電器以及工業(yè)控制設(shè)備，都涉及開關(guān)電源，其中有頻率變換、儲(chǔ)能線路濾波、功率因數(shù)校正器、抗電磁干擾等都要應(yīng)用電感，且必須要用到鐵芯以提高電感量和良好的磁性能。數(shù)十赫茲的頻率是大量應(yīng)用硅鋼片制造變壓器電機(jī)、電器等的鐵芯，數(shù)兆赫茲到數(shù)十兆赫茲應(yīng)用軟磁鐵氧體制作電感鐵芯，而數(shù)十千赫茲到數(shù)百千赫茲則要用金屬磁粉芯，金屬磁粉芯中大量

3、應(yīng)用價(jià)格低的純鐵粉芯，但鐵芯損耗大，磁導(dǎo)率約為75。合金磁粉芯中鐵鎳、鐵鎳鉬磁粉芯價(jià)格較高，而鐵硅鋁磁粉芯作為一種新型電子器件用磁性材料價(jià)格適中，磁性能與鐵鎳、鐵鎳鉬磁粉芯相近，所以促進(jìn)了鐵硅鋁磁粉芯的開發(fā)、研究和生產(chǎn)。合金磁粉芯是用合金具有本征的磁特性，將其制成粉末與絕緣介質(zhì)混合壓制而成的一種軟磁材料。鐵硅鋁磁粉芯具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、高的交直流疊加特性及良好的溫度穩(wěn)定性、低的鐵芯損耗、低成本，適合電子器件的高頻化、大功率、小型化及抗電磁干擾的要求，市場(chǎng)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，受到電子行業(yè)極大的關(guān)注。學(xué)習(xí)參考word格式整理版本文試驗(yàn)采用直空

4、感應(yīng)爐冶煉、機(jī)械球磨制粉和模壓成型方法制造成鐵硅鋁磁粉芯，并對(duì)其生產(chǎn)工藝因素對(duì)磁電性能的影響進(jìn)行分析討論。1.試驗(yàn)方法鐵硅鋁磁粉芯的生產(chǎn)工藝流程如下：合金冶煉---機(jī)械破碎---退火處理---絕緣包覆---模壓成型---熱處理---加固---表面噴涂油漆。1.1粉末樣品的制備用200kg真空感應(yīng)爐冶煉化學(xué)成份為（A）9.5%Si、5.5%Al，余為Fe：(B)9.0%Si、5.0%Al，余為Fe。在真空中澆成鑄錠，將合金鑄錠粗破碎后進(jìn)入球磨機(jī)磨粉，再進(jìn)行純氫氣保護(hù)熱處理。然后按-100目~+120目，-120目~+200目，-200目~+

5、325目和-325目分篩，以備制造不同磁導(dǎo)率μe進(jìn)行粒度配比。1.2磁粉芯樣品的制造將上述粉末粒度根據(jù)不同的磁導(dǎo)率進(jìn)行不同粒度組成，再進(jìn)行粉末表面化學(xué)處理（鈍化），添加絕緣劑、內(nèi)潤(rùn)滑劑及脫模劑，模壓成型為外徑Φ26.92mm、內(nèi)徑Φ14.70mm、高為11.18mm的環(huán)形樣品,在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行熱處理,以消除壓制應(yīng)力和磁性能調(diào)整,還要進(jìn)行加固處理（在環(huán)氧和酚醛組合的樹脂中浸潤(rùn)）,表面噴涂耐200℃的改良型環(huán)氧樹脂油漆，使得樣品表面絕緣。1.3磁粉芯樣品的測(cè)試用LCR數(shù)字電橋測(cè)量樣品在10KHz～200KHz頻率下的電感量L（μH）和品質(zhì)因數(shù)

6、Q值（參考）、交直流疊加性能（AC=100KHz、DCBiasH=20Oe）鐵芯損耗（50KHz500Gs）,用線徑Φ0.5mm的漆包線繞25匝。根據(jù)公式μe=L*Le/0.4πN2Ae*10-2計(jì)算出有效磁導(dǎo)率,H=0.4πNI/Le計(jì)算DCBias的磁場(chǎng),B=E*108/4.44fAeN計(jì)算鐵芯損耗測(cè)量時(shí)的E值。常用AL=L/N2電感因子對(duì)應(yīng)產(chǎn)品樣本的磁導(dǎo)率。2．試驗(yàn)方案、試驗(yàn)結(jié)果及討論學(xué)習(xí)參考word格式整理版2.1化學(xué)成份對(duì)磁性能的影響a、二種化學(xué)成份的比較眾所周知，上世紀(jì)三十年代，日本山本達(dá)治等人在研究Fe–Si-Al系三元合金

7、磁特性時(shí)，發(fā)現(xiàn)9.5%Si、5.5%Al余為Fe的合金有優(yōu)良的軟磁特性被稱為Sendust合金，初始磁導(dǎo)率μo~35100,最大磁導(dǎo)率μm~120000，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs~1.05Ts(特斯拉)，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br~3350Gs(高斯)，電阻率ρ~81μΩ.cm,還有磁晶各向異性常數(shù)K1接近于零，磁致伸縮系數(shù)λs為零，而且磁性對(duì)應(yīng)力敏感性較小，唯一的缺點(diǎn)是合金硬度Hv~500，不能像普通硅鋼片（含Si3.5%）那樣軋成薄帶，但是它具有脆性容易制成粉末的特性，利用這種性能可以制成磁粉芯。隨后美國ΜAGNETICS公司研究發(fā)現(xiàn)，化學(xué)成份9%

8、Si、6%Al余為Fe的合金（KoolΜμ）也具有Sendust合金類似的磁特性。為研究Sendust與KoolΜμ合金成份對(duì)磁性能的影響得到如下的差異，在同等的工藝條件下，μe125有如下的