高磁导率高绝缘阻抗磁性粉末的研究

摘要

随着信息技术的蓬勃发展，电子行业也在飞速进步，然而电感业却身处瓶颈难于突破，从技术方面看，原因主要有两个：一方面是生产原料的预处理未能达到预想效果，难以将粉末表面充分绝缘并均匀包覆，使得粉末具有高磁导率的同时，具有高的绝缘阻抗；另一方面便是加工工艺的选择有待商榷，传统的常温加工生产已经难以满足产品高密度、密度均匀分布的要求。
　　为此，文章以软磁铁硅粉末为研究对象，通过测试不同磷化条件下得到的钝化粉性质，发现随着反应时间的延长、反应温度的升高与反应溶液pH值的降低，磁环密度与磁导率均呈现规律性降低，同时绝缘阻抗与抗压强度呈现升高趋势。在反应过程中，粉末表面与磷酸发生磷化反应，经过形核及长大的过程，最终在粉末表面包覆了凹凸不平的磷酸亚铁，该膜层具有很好的绝缘性，可以提高粉末的绝缘阻抗，同时由于其表面特性，有效得增加了压坯的抗压强度；但是过多的磷酸亚铁也会降低粉末的密度与磁导率。实验得到最佳钝化条件为：粉末与等质量的 pH值为3的磷酸溶液，在50℃条件下反应15min。最终测得磁环最佳数据为：磁导率为36.3，绝缘阻抗为50MΩ，密度为7.30 g/cm3，抗压强度为6.0Kg/cm2。
　　在研究有机包覆对粉末磁导率和绝缘阻抗的影响时发现，随着固化剂含量的增加，反应过程中放热量与磁环密度均呈现先增加后降低的趋势，但不同种固化剂对于磁环绝缘阻抗与抗压强度影响不同，2-甲基咪唑对提高绝缘阻抗的贡献较大，乙二胺则更突出贡献于抗压强度；另外，随着偶联剂的增加，磁环绝缘阻抗增大、磁导率降低，抗压强度先增加后降低。经过对实验数据的对比与分析，得到胶黏剂的配方为：双酚A型环氧树脂为黏料，其加入量为软磁金属粉末质量的3％；2-甲基咪唑为固化剂和固化促进剂，其加入量选定为双酚A型环氧树脂质量的30%；邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯为增塑剂，其加入量选定为双酚 A型环氧树脂质量的1%；铝酸酯偶联剂为偶联剂，其加入量选定为双酚A型环氧树脂质量的3%。最终压制的磁环磁导率可达36.3，绝缘阻抗为50MΩ，密度为7.3g/cm3，抗压强度为6Kg/cm2。
　　通过研究压制成形工艺对一体成型电感的密度和局部密度差的影响发现，随着压制温度、压制压力、保压时间的增加，电感密度先增大后保持不变，同时局部密度差减小到稳定；随着润滑剂加入量的增加，电感密度先增大后降低，局部密度差逐渐降低到很小（0.01 g/cm3）。获得试验范围条件下较佳的成形工艺为：压制温度为150℃，压制压力为500MPa，保压时间为10s，润滑剂种类选择为硬脂酸镁，加入量为0.3 wt%，最终获得的一体成型电感密度高达7.53g/cm3、局部密度差为0.02g/cm3。

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第一章绪论

1.1引言

1.2磁性材料概述

1.3软磁材料简介

1.4软磁粉末的处理

1.5文章相关知识

1.6本课题研究意义与内容

第二章研究方法与设备

2.1粉末的处理操作

2.2所需设备与药品

2.3性能的测定与结果分析

第三章粉末磷化工艺的研究

3.1磷化实验结果分析

3.2磷化膜层的物相分析

3.3反应机理分析

3.4本章小结

第四章粉末用胶黏剂配方的研究

4.1粉末用胶黏剂的简单介绍

4.2实验数据分析

4.3本章小结

第五章成形工艺的研究

5.1粉末造粒方法的实验与测试

5.2温压压制工艺对电感密度影响的分析

5.3本章小结：

结论

参考文献

致谢

攻读期间取得的科研成果