本發明涉及一種金屬粉末的制備方法，尤其涉及一種鐵硅磁粉芯的制備方法。

背景技術：

金屬軟磁粉芯是指由微米量級的鐵磁性粉末和絕緣介質經過壓制而形成的一類金屬復合材料,在磁粉顆粒之間存在著一些分布式的氣隙。電力電子器件不斷向高頻化、節能化、高效化、小型化的發展趨勢是金屬軟磁粉芯出現的重要原因。而金屬軟磁材料、鐵氧體軟磁材料以及非晶納米晶軟磁材料均無法同時滿足電力電子器件的這些發展需求。

硅鋼片的缺點是在高頻下渦流損耗大,并且產生很大的噪音；鐵氧體軟磁材料的缺點是飽和磁通密度小,且熱穩定性差；非晶納米晶軟磁材料在高頻下渦流損耗大,飽和磁通密度較低,噪音較大,在大電流下較容易飽和。而金屬軟磁粉芯綜合了上述軟磁材料的優點,在高頻下的渦流損耗較低,還具有飽和磁通密度較高和直流偏置性能優良等特性。

金屬軟磁粉芯被廣泛用于光伏逆變器、電抗器、開關電源、UPS電源等現代電力電子裝置中,作為PFC電感、輸出濾波電感、諧振電感、EMI電感和反激變壓器等器件的鐵芯。隨著光伏逆變器與高頻開關電源等高端電力電子器件的發展及電器行業對電磁兼容要求的提高,金屬軟磁粉芯產業獲得了快速發展,其市場需求不斷增大。目前廣泛應用于該領域的金屬磁粉芯主要是鐵硅磁粉芯，鐵硅磁粉芯雖然成本低，直流疊加性能高，但損耗較高(在f＝100kHz，Bm＝100mT時，Pcv≈2100mW/cm3)，發熱比較嚴重，不利于器件節能高效化。中國專利CN102303115A中在鐵硅材料中添加微量的Nb和V元素可以抑制鐵硅合金的氧化，防止氧化物夾雜在晶粒內部，減小矯頑力，降低磁芯的磁滯損耗，但是微量的Nb和V元素的摻入對鐵硅合金的電阻率影響較小，渦流損耗較高，因此鐵硅磁粉芯的整體損耗偏高。

中國專利CN103824669A、CN103839642A、CN103839644A分別通過在鐵硅合金基礎上添加鎳元素制得不同磁導率的鐵硅鎳磁粉芯，雖然直流疊加性能比較優異，但是損耗在f＝100kHz，Bm＝100mT時，Pcv≈1000mW/cm3，對于器件使用要求還有較大差距。

綜上所述，由于目前鐵硅金屬磁粉芯的損耗較大，影響了其使用范圍，因此有必要進一步降低鐵硅磁粉芯的功率損耗以滿足器件的使用要求。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種低損耗鐵硅磁粉芯的制備方法。

本發明所要解決的技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種有效磁導率為μ60的低損耗鐵硅磁粉芯的制備方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種低損耗鐵硅磁粉芯的制備方法，其特征在于包括以下步驟:

①選取不同粒度的鐵硅粉末按照設定的比例進行混合，得到粉末A；

②將磷酸丙酮溶液放入粉末A中進行粉末顆粒表面處理，不斷攪拌直至丙酮揮發完全，得到粉末B；

③將適量云母粉加入到粉末B中，并攪拌均勻。

④將適量的DC-805(請提供詳細的中文名)丙酮溶液對攪拌均勻后的粉末B進行絕緣包覆處理，烘干處理；

⑤將潤滑劑加入到烘干后的粉末中進行潤滑處理；然后置于模具中進行室溫模壓成型，制得磁環毛坯；

⑥在保護氣氛中對磁環毛坯進行退火處理，得到磁粉芯，將磁粉芯從退火爐中取出后放入淬火介質中進行快速冷卻至室溫；

⑦將冷卻后的磁粉芯進行表面環氧樹脂涂覆處理，制得鐵硅磁粉芯。

作為優選，步驟①所述的鐵硅粉末用泰勒網篩進行分級后按照+200目：-200～+300目：-300～+400目＝0.3:19:18:62.7的重量比進行粒度配比混合得到粉末A。

作為優選，步驟②中所述磷酸加入量為粉末A重量的0.3～1％，丙酮加入量為粉末A(應該是A，沒有C)重量的5～20％。

作為優選，步驟③中所述云母粉的加入量為粉末A重量的0.5～2％。

作為優選，步驟④中所述的DC-805硅酮樹脂的加入量為粉末A重量的0.2～1％，丙酮加入量為粉末A重量的10～20％。

作為優選，步驟⑤中所述的潤滑劑為硬脂酸鹽、二硫化鉬、六方氮化硼、硬脂酸鋁等一種或幾種。

作為優選，步驟⑤中所述的潤滑劑添加量為粉末質量的0.2-1.5％。

作為優選，步驟⑤中所述室溫模壓成型壓力為1800～2000MPa，保壓時間5～10s。

作為優選，步驟⑥中退火溫度為700～760℃，保溫時間為30～60min。

作為優選，步驟⑥中所述淬火的介質為水、水溶液、礦物油、熔鹽、熔堿等中的至少一種。

與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明通過對鐵硅粉末進行絕緣包覆處理后進行模壓成型，熱處理,快速冷卻和表面噴漆，得到鐵硅磁粉芯。本發明制得的鐵硅磁粉芯具有成本低，損耗低，直流疊加性能優異的特點。

附圖說明

圖1為各實施例中制得的鐵硅磁粉芯在頻率f＝100kHz，工作磁感Bm＝100mT條件下，損耗隨退火溫度變化關系圖。

圖2為各實施例中制得的鐵硅磁粉芯在H＝100Oe條件下，直流偏置特性隨退火溫度變化關系圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。

實施例(1)：一種高直流偏置特性低損耗鐵硅磁粉芯的制備方法，包括以下步驟:

將鐵硅粉末用泰勒網篩進行分級，按照+200目、-200+300目、-300+400目、-400目的粒度大小進行分級。然后按照+200目：-200+300目：-300+400目＝0.3:19:18:62.7的重量比進行粒度配比混合得到粉末A。將一定濃度的磷酸丙酮溶液放入混合好的磁粉A中進行粉末顆粒表面處理，不斷攪拌直至丙酮揮發完全，磷酸加入量為粉末A重量的0.3％，丙酮加入量為粉末A重量的15％。然后將適量含有DC-805硅酮樹脂的丙酮溶液加入經過表面處理后的粉末A中，不斷攪拌直至丙酮揮發完全，其中DC-805硅酮樹脂的加入量為粉末A重量的0.5％，丙酮加入量為粉末A重量的10％。然后將上述處理的粉末放入烘干箱內在200℃烘干60分鐘后取出。將適量的硬脂酸鋅作為潤滑劑加入到粉末中，硬脂酸鋅占粉末重量的0.5％。將混合均勻的粉末置于事先準備好的模具中，壓制成27mm*14.70mm*11.2mm的磁環，成型壓力為1900MPa，保壓時間為5s，獲得磁環毛坯。將成型后的磁環毛坯在N2氣氛下分別在700℃、720℃、740℃、760℃保溫30分鐘。然后將磁環取出迅速放入礦物油中保持1分鐘后取出并將磁環表面清洗干凈。然后對磁環表面采用環氧樹脂進行涂覆、固化處理，最終得到有效磁導率為μ60的鐵硅磁粉芯。經測試可知，制得的磁環性能如圖1和圖2中的本發明實施例(1)所示。

實施例(2)：一種高直流疊加特性低損耗鐵硅磁粉芯的制備方法，包括以下步驟:

將鐵硅粉末用泰勒網篩進行分級，按照+200目、-200+300目、-300+400目、-400目的粒度大小進行分級。然后按照+200目：-200+300目：-300+400目＝0.3:19:18:62.7的重量比進行粒度配比混合得到粉末A。將一定濃度的磷酸丙酮溶液放入混合好的磁粉A中進行粉末顆粒表面處理，不斷攪拌直至丙酮揮發完全，磷酸加入量為粉末A重量的0.3％，丙酮加入量為粉末A重量的15％。然后將適量含有DC-805硅酮樹脂的丙酮溶液加入經過表面處理后的粉末A中，不斷攪拌直至丙酮揮發完全，其中DC-805硅酮樹脂的加入量為粉末A重量的0.5％，丙酮加入量為粉末A重量的10％。然后將上述處理的粉末放入烘干箱內在200℃烘干60分鐘后取出。將適量的硬脂酸鋅作為潤滑劑加入到粉末中，硬脂酸鋅占粉末重量的0.5％。將混合均勻的粉末置于事先準備好的模具中，壓制成27mm*14.70mm*11.2mm的磁環，成型壓力為1900MPa，保壓時間為5s，獲得磁環毛坯。將成型后的磁環毛坯在N2氣氛下分別在700℃、720℃、740℃、760℃保溫30分鐘。然后將磁環取出迅速放入礦物油中保持2分鐘后取出并將磁環表面清洗干凈。然后對磁環表面采用環氧樹脂進行涂覆、固化處理，最終得到μ60的鐵硅磁粉芯。經測試可知，制得的磁環性能如圖1和圖2中的本發明實施例(2)所示。

實施例(3)：一種高直流疊加特性低損耗鐵硅磁粉芯的制備方法，包括以下步驟:

將鐵硅粉末用泰勒網篩進行分級，按照+200目、-200+300目、-300+400目、-400目的粒度大小進行分級。然后按照+200目：-200+300目：-300+400目＝0.3:19:18:62.7的重量比進行粒度配比混合得到粉末A。將一定濃度的磷酸丙酮溶液放入混合好的磁粉A中進行粉末顆粒表面處理，不斷攪拌直至丙酮揮發完全，磷酸加入量為粉末A重量的0.3％，丙酮加入量為粉末A重量的15％。然后將適量含有DC-805硅酮樹脂的丙酮溶液加入經過表面處理后的粉末A中，不斷攪拌直至丙酮揮發完全，其中DC-805硅酮樹脂的加入量為粉末A重量的0.5％，丙酮加入量為粉末A重量的10％。然后將上述處理的粉末放入烘干箱內在200℃烘干60分鐘后取出。將適量的硬脂酸鋅作為潤滑劑加入到粉末中，硬脂酸鋅占粉末重量的0.5％。將混合均勻的粉末置于事先準備好的模具中，壓制成27mm*14.70mm*11.2mm的磁環，成型壓力為1900MPa，保壓時間為5s，獲得磁環毛坯。將成型后的磁環毛坯在N2氣氛下分別在700℃、720℃、740℃、760℃保溫30分鐘。然后將磁環取出迅速放入礦物油中保持3分鐘后取出并將磁環表面清洗干凈。然后對磁環表面采用環氧樹脂進行涂覆、固化處理，最終得到μ60的鐵硅磁粉芯。經測試可知，制得的磁環性能如圖1和圖2中的本發明實施例(3)所示。