【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及金屬軟磁材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高致密度的片狀粉磁粉芯材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、近幾年來(lái)磁粉芯材料（smcs）被廣泛使用在新能源汽車、光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、大數(shù)據(jù)中心等新型行業(yè)之中，成為了近些年來(lái)熱度最高的新型軟磁材料。這種材料不僅繼承了金屬軟磁材料高飽和磁通密度的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，微小的磁粉顆粒尺寸和表面絕緣還有效抑制了材料的渦流效應(yīng)。因此，該材料是一種具備高飽和磁通密度、高直流偏置、高居里溫度、高應(yīng)用頻段和低損耗等綜合優(yōu)勢(shì)的軟磁材料，完美適配于當(dāng)前電子器件向小型化、高頻化、高功率化、高可靠性等方向發(fā)展的需求。
2、磁粉芯材料相較于其他塊狀金屬軟磁材料和鐵氧體軟磁材料，其內(nèi)部存在強(qiáng)烈的退磁場(chǎng)，從而導(dǎo)致金屬磁粉芯的磁導(dǎo)率較低。目前商用的金屬磁粉芯材料的磁導(dǎo)率僅為29、60和90。通過(guò)使用高徑厚比的片狀顆粒來(lái)降低退磁場(chǎng)成為了提升金屬軟磁粉芯磁導(dǎo)率最簡(jiǎn)單、有效的方法。浙江工業(yè)大學(xué)車聲雷課題組曾試驗(yàn)表明，采用高徑厚比的片狀fesial磁粉顆粒制備的磁粉芯材料磁導(dǎo)率相較傳統(tǒng)fesial磁粉芯可以提升10倍左右。
3、雖然片狀磁粉填充的磁芯相較于傳統(tǒng)球狀粉和破碎粉的有著高磁導(dǎo)率、更高應(yīng)用帶寬的優(yōu)勢(shì)；然而，片狀磁粉顆粒由于明顯增加的比表面積以及成型過(guò)程中很難通過(guò)滑移實(shí)現(xiàn)密排堆積結(jié)構(gòu)等原因，導(dǎo)致其制備的磁粉芯材料很難實(shí)現(xiàn)高致密度結(jié)構(gòu)，從而使其性能大打折扣。
4、目前片狀磁粉的制備方法主要包括流延法和層壓法。其中，流延法在制備片狀粉的樣品的過(guò)程中需加入大量粘結(jié)劑，這就導(dǎo)致流延法制備的樣品致密度低、
5、因此，如何解決片狀粉無(wú)法制備成高致密度的問(wèn)題便成了改善片狀粉磁粉芯性能的關(guān)鍵點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的之一，就在于提供一種高致密度的片狀粉磁粉芯材料的制備方法，以解決上述問(wèn)題。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是這樣的：一種高致密度的片狀粉磁粉芯材料的制備方法，以徑厚比不低于10的片狀磁粉顆粒為原料，先對(duì)片狀磁粉顆粒進(jìn)行粘結(jié)劑包覆，然后對(duì)包覆后的材料進(jìn)行磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)取向處理，再進(jìn)行成型、熱處理，即得。
3、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述原料片狀磁粉顆粒選自fesial、fesicr、fesi、feni、fenimo、羰基鐵中的一種。
4、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述粘結(jié)劑包覆的方法為，將原料片狀磁粉顆粒和粘合劑混合后，加入到與所述粘合劑對(duì)應(yīng)的溶劑中，并在超聲條件下進(jìn)行分散混合；之后，將磁粉顆粒-粘合劑-溶劑的混合液進(jìn)行研磨直至溶劑揮發(fā)殆盡，然后向其中加入潤(rùn)滑劑。
5、作為進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述粘合劑選自硅樹脂或聚乙烯醇、聚氨酯、酚醛中的至少一種，所述溶劑選自丙酮或酒精，所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鋅類潤(rùn)滑劑。
6、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)取向處理在磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)取向設(shè)備中進(jìn)行，所述的磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)取向設(shè)備包括一個(gè)取向模具、一個(gè)外加磁場(chǎng)以及一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，其中，
7、所述取向模具由非磁性材料制作，取向模具形貌是取決于制備磁粉芯的形貌，例如：本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例所制備的磁粉芯為環(huán)形磁粉芯，則取向模具主要由外圈、中心軸、底座和封頂蓋組成，當(dāng)制作其他形貌磁芯時(shí)需做相應(yīng)的調(diào)整，取向模具的作用是作為片狀磁粉的容器，使其能在磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)作用，從而控制片狀粉的排列，同時(shí)模具又能限制住片狀磁粉，使其不會(huì)因磁場(chǎng)作用而吸附至磁極上；
8、所述外加磁場(chǎng)由一對(duì)n、s磁極組成，兩磁極正對(duì)放置，旨在兩磁極間產(chǎn)生一個(gè)垂直于磁極表面、強(qiáng)度約為0.1~0.5t的均勻磁場(chǎng)，在本專利技術(shù)中磁場(chǎng)的作用是實(shí)現(xiàn)片狀磁粉排列在同一個(gè)平面中，所以磁場(chǎng)強(qiáng)度大小無(wú)太大影響；
9、所述轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備由位于底部的電機(jī)與非磁性傳動(dòng)桿組成，底部的電機(jī)通過(guò)非磁性傳動(dòng)桿帶動(dòng)取向模具在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)取向的目的，所述旋轉(zhuǎn)速度為1～60轉(zhuǎn)/分鐘，在這里轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是為了使片狀磁粉均勻受力，所以轉(zhuǎn)動(dòng)取向的時(shí)間以及轉(zhuǎn)速對(duì)磁粉芯無(wú)明顯影響。
10、本專利技術(shù)的磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)取向是通過(guò)上述的磁場(chǎng)取向設(shè)備來(lái)完成的；其進(jìn)行磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)取向的方法可以為：將待取向的磁粉裝入到取向模具中，再把裝有片狀磁粉的取向模具置于磁場(chǎng)中，啟動(dòng)電機(jī)使裝有磁粉的取向模具在約為0.3t的磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)取向3min，從而完成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)取向。
11、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述熱處理的方法為：在氮?dú)夥諊逻M(jìn)行時(shí)長(zhǎng)15～120min、溫度為500～750℃的熱處理。
12、本專利技術(shù)的目的之二，在于提供一種采用上述的方法所制得的高致密度的片狀粉磁粉芯材料。
13、本申請(qǐng)的專利技術(shù)人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：片狀粉磁粉芯難以壓制成高致密度的主要原因是由片狀粉顆粒雜亂無(wú)序的堆積造成的；雜亂無(wú)序的片狀磁粉顆粒不會(huì)像球狀顆粒那樣在外加壓力條件下產(chǎn)生滑移和微弱的形變來(lái)形成密排堆積結(jié)構(gòu)，而是會(huì)發(fā)生彎折等彈性形變現(xiàn)象。當(dāng)外加壓力撤去時(shí)形變的顆粒就會(huì)破壞磁粉芯的密排堆積狀態(tài)，從而導(dǎo)致磁粉芯破碎。因此，解決磁粉顆粒雜亂無(wú)序排列的問(wèn)題是片狀粉磁粉芯成型的關(guān)鍵。
14、本專利技術(shù)通過(guò)在片狀粉磁粉芯材料成型過(guò)程中引入磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)取向環(huán)節(jié)，從而對(duì)微小片狀磁粉顆粒的排列進(jìn)行調(diào)整，使得所有磁粉顆粒平行密排堆積，進(jìn)一步壓制成高致密度結(jié)構(gòu)的磁粉芯。
15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：本專利技術(shù)解決了高致密度片狀磁粉填充磁粉芯成型難的問(wèn)題，通過(guò)該方法制備出的片狀粉磁粉芯具有高磁導(dǎo)率、高工作頻率、高飽和磁化強(qiáng)度、高機(jī)械強(qiáng)度和較低的損耗等優(yōu)勢(shì)，本方法為高致密度片狀粉磁粉芯的發(fā)展提供了關(guān)鍵技術(shù)。
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1.一種高致密度的片狀粉磁粉芯材料的制備方法，其特征在于，以徑厚比不低于10的片狀磁粉顆粒為原料，先對(duì)片狀磁粉顆粒進(jìn)行粘結(jié)劑包覆，然后對(duì)包覆后的材料進(jìn)行磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)取向處理，再進(jìn)行成型、熱處理，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料片狀磁粉顆粒選自FeSiAl、FeSiCr、FeSi、FeNi、FeNiMo、羰基鐵中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑包覆的方法為，將原料片狀磁粉顆粒和粘合劑混合后，加入到與所述粘合劑對(duì)應(yīng)的溶劑中，并在超聲條件下進(jìn)行分散混合；之后，將磁粉顆粒-粘合劑-溶劑的混合液進(jìn)行研磨直至溶劑揮發(fā)殆盡，然后向其中加入潤(rùn)滑劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘合劑選自硅樹脂或聚乙烯醇、聚氨酯、酚醛中的至少一種，所述溶劑選自丙酮或酒精，所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鋅類潤(rùn)滑劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)取向處理在磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)取向設(shè)備中進(jìn)行，所述的磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)取向設(shè)備包括一個(gè)取向模具、一個(gè)外加磁場(chǎng)以及一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，其中，所述取向模具由非磁性材料制作，取向
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱處理的方法為：在氮?dú)夥諊逻M(jìn)行時(shí)長(zhǎng)15～120min、溫度為500～750℃的熱處理。
7.權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的方法所制得的高致密度的片狀粉磁粉芯材料。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高致密度的片狀粉磁粉芯材料的制備方法，其特征在于，以徑厚比不低于10的片狀磁粉顆粒為原料，先對(duì)片狀磁粉顆粒進(jìn)行粘結(jié)劑包覆，然后對(duì)包覆后的材料進(jìn)行磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)取向處理，再進(jìn)行成型、熱處理，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料片狀磁粉顆粒選自fesial、fesicr、fesi、feni、fenimo、羰基鐵中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑包覆的方法為，將原料片狀磁粉顆粒和粘合劑混合后，加入到與所述粘合劑對(duì)應(yīng)的溶劑中，并在超聲條件下進(jìn)行分散混合；之后，將磁粉顆粒-粘合劑-溶劑的混合液進(jìn)行研磨直至溶劑揮發(fā)殆盡，然后向其中加入潤(rùn)滑劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘合劑...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張航，王國(guó)武，董鑫，王雨，楊陸，武文杰，李奇，李光學(xué)，孫小龍，張晨虎，鄭祖應(yīng)，吳彬，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西南應(yīng)用磁學(xué)研究所中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第九研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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