温压FeSiAl软磁粉芯的研究

摘要

金属磁粉芯是一种具备磁电转换功效的新型软磁材料。从使用频率和功率来看，金属磁粉芯均介于金属软磁材料与铁氧体之间，广泛应用于电子通讯、雷达、开关电源等领域。FeSiAl磁粉芯具有高的饱和磁感应强度、高的磁导率、良好的频率特性和低的损耗等特点，且价格低廉。它的开发和应用很好地迎合了电子元器件小型化、薄型化、轻量化和高效化的发展趋势。
　　本文采用水雾化法生产的FeSiAl粉末，并将温压工艺引入磁粉芯的制备之中。根据FeSiAl粉末特性和温压工艺特点，设计多组实验，主要研究绝缘包覆、温压成形和退火处理等工艺对其性能的影响。采用日本理学株式会社D/MAX-UltimⅣ型X射线衍射对原始粉末和经过绝缘包覆及退火处理的粉末进行物相分析;采用国产MATS-2010SA软磁交流测试仪测量磁粉芯的磁损耗;采用英国稳科电子仪器公司产3260B型精密磁性元件分析仪测量样品的电感。本文总结出以下结论:
　　1.绝缘包覆可提高磁粉芯的力学性能，且降低磁损耗。首先，随磷酸溶液浓度从0％增加到5.0wt％，磁粉芯的密度和磁导率均逐渐降低，而磁损耗则先降低后升高;其次，随粘结剂（硅酸钠和233耐高温有机硅树脂）添加量从1.0wt％增加到5.0wt％，磁粉芯的密度、磁导率和磁损耗均逐渐降低。当磷酸溶液浓度为0.7 wt％，粘结剂添加量为1.5wt％时，磁粉芯的综合性能最佳:退火后磁粉芯的密度为5.737g/cm3,磁导率为134.0，磁损耗为15.04W/kg。
　　2.温压成形是磁粉芯制备中的关键一环。首先，本文采用硬脂酸盐（硬脂酸锂、硬脂酸锌）和聚乙二醇作为复合润滑剂。结果表明:采用硬脂酸锌和聚乙二醇作为复合润滑剂效果更优;其次，随温压温度从室温增加到140℃，磁粉芯的密度逐渐增大，磁导率先升高后降低，而磁损耗则先降低后升高;最后，随温压压力从600MPa提高到1200MPa，磁粉芯的密度逐渐增大，磁导率先升高后降低，而磁损耗则先降低后升高。结论是:当采用质量比为2∶3、添加量为1.3％的硬脂酸锌和聚乙二醇作为润滑剂，温压温度为100℃，温压压力为1100MPa时，磁粉芯的密度及综合性能最佳:退火后磁粉芯的密度为5.749g/cm3,磁导率为134.0，磁损耗为12.28 W/kg。
　　3.退火处理是影响磁粉芯磁性能最敏感的一道工序。首先，随退火温度从室温升高到690℃，磁粉芯的密度逐渐减小，磁导率先升高后降低，而磁损耗则先降低后升高;其次，随退火时间从0.5h延长到2h，磁粉芯的密度逐渐减小，磁导率先升高后降低，而磁损耗则先降低后升高。当采用630℃×1h退火处理，磁粉芯的综合性能最佳:退火后磁粉芯的密度为5.737g/cm3,磁导率为137.9,磁损耗为12.63W/kg。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 温压工艺的简介

1．1．1 引言

1．1．2 温压工艺的提出

1．1．3 温压工艺的关键技术

1．1．4 温压工艺的致密性机理

1．2 软磁材料的简介

1．2．1 软磁材料的分类及发展

1．2．2 软磁材料磁学参量

1．3 磁粉芯

1．3．1 磁粉芯的分类及应用

1．3．2 磁粉芯性能的影响因素

1．4 本课题意义及研究内容

第二章 实验方案及性能测试

2．1 实验设备及仪器

2．2 实验材料及药品

2．3 实验方案

2．3．1 技术路线图

2．3．2 总实验方案

2．4 样品的密度测算、形貌表征与性能测试

2．4．1 样品密度测算

2．4．2 样品形貌表征

2．4．3 动态磁性能测试

第三章 绝缘包覆对FeSiAl软磁粉芯性能的影响

3．1 钝化处理对磁粉芯性能的影响

3．1．1 实验方案

3．1．2 实验结果分析

3．2 粘结剂对磁粉芯性能的影响

3．2．1 实验方案

3．2．2 实验结果分析

3．3 小结

第四章 温压工艺对FeSiAl软磁粉芯性能的影响

4．1 硬脂酸锂和聚乙二醇对磁粉芯性能的影响

4．1．1 实验方案

4．1．2 实验结果分析

4．2 硬脂酸锌和聚乙二醇对磁粉芯性能的影响

4．2．1 实验方案

4．2．2 实验结果分析

4．3 温压温度对磁粉芯性能的影响

4．3．1 实验方案

4．3．2 实验结果分析

4．4 温压压力对磁粉芯性能的影响

4．4．1 实验方案

4．4．2 实验结果分析

4．5 小结

第五章 退火处理对FeSiAl软磁粉芯性能的影响

5．1 退火温度对磁粉芯性能的影响

5．1．1 实验方案

5．1．2 实验结果分析

5．2 退火时间对磁粉芯性能的影响

5．2．1 实验方案

5．2．2 实验结果分析

5．3 小结

全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

声明

致谢