磁粉芯作為軟磁材料的新興發(fā)展成果相較于傳統(tǒng)軟磁材料在電力電子方面有著巨大的應用潛力。本文以氣霧化FeSiB磁粉末為原料,經(jīng)過預處理、包覆、成型壓制和退火處理等過程制備了FeSiB磁粉芯,并研究了不同成型壓強對磁粉芯磁性能的影響。結果表明,經(jīng)鈍化處理后的FeSiB粉末相比于未鈍化粉末具有更穩(wěn)定、致密的表面包覆層,提高了磁粉芯的電阻率、降低了磁損耗。對比不同成型壓強下磁粉芯的磁性能,得出隨著壓強的增加,磁粉芯的磁導率先增加后減小,且在較寬頻率范圍內有著穩(wěn)定的頻率特性,當成型壓強為1 400 MPa,f為100 kHz,B_m為50 mT時,磁粉芯表現(xiàn)出良好的軟磁性能,其中磁導率為17.66,磁損耗為103.04 W/kg,Q值為64.34。 

【文章來源】：功能材料. 2020,51(08)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

氣霧化FeSiB粉末DSC曲線和氣霧化FeSiB粉末XRD曲線

圖2為鈍化-包覆前后FeSiB粉末的SEM圖。圖2(a)為未鈍化粉末,可以看出粉末顆粒的粒徑分布在10～20 μm,外形基本呈球形。圖2(b)為經(jīng)過鈍化處理的FeSiB粉末,對比圖2(a),可以發(fā)現(xiàn)鈍化后FeSiB粉末的表面較為光亮, 這是因為粉末顆粒經(jīng)過鈍化處理后,表面形成一層磷化膜,粗糙度降低。圖2(c)為未鈍化-包覆后FeSiB粉末的SEM圖像,可以看出大部分顆粒表面并未有包覆層或包覆不完整。圖2(d)為經(jīng)過鈍化處理的FeSiB粉末包覆后SEM圖像,可以看出粉末顆粒基本被絕緣層包覆。綜合分析可知,未經(jīng)處理的FeSiB粉末具有親水性極性,而有機絕緣(粘結劑)環(huán)氧樹脂為疏水非極性材料,絕緣粘結劑不能直接均勻包覆粉末顆粒。鈍化處理后,在粉末顆粒表面形成疏水性鈍化膜,提高顆粒的流動性,增強粉末的成型能力,使環(huán)氧樹脂與FeSiB粉末能夠更好地結合,均勻、致密地包覆在球形粉末上,有助于減少磁粉芯的損耗,提高磁粉芯品質因數(shù)Q值。2.3 磁粉芯性能分析

為了防止粉末顆粒非晶相晶化,保留非晶相的優(yōu)點,磁粉芯采用冷壓成型。而由壓力導致的內應力會阻礙疇壁遷移和磁疇轉動,導致磁粉芯有效磁導率降低。因此,需要對壓制成型的磁粉芯進行低溫退火處理以消除內應力,根據(jù)DSC測試的結果,由于FeSiB粉末的玻璃化轉變溫度為782 K,為了防止磁粉芯進一步晶化,壓制成型后的去應力退火溫度應低于782 K,因此選取退火溫度為682K,退火時間為1 h[25]。圖3為800 MPa和1 600 MPa下壓制成型的磁粉芯退火后的SEM圖像�？梢钥闯�,隨著壓強的增大,樹脂被壓實,粉末間隙減小。當成型壓強從800 MPa增加到1 400 MPa時,磁粉芯密度從4.63 g/cm3增加到4.94 g/cm3,變化較大;當壓強繼續(xù)增加到1 600 MPa時,密度增加至4.97g/cm3,磁粉芯的密度增長很小,同時,過大的壓強會導致磁粉芯內部產(chǎn)生更大的內應力,此時僅靠退火并不能消除所有的內應力。圖4 磁粉芯磁性能測試結果圖:不同壓強下磁粉芯磁導率、損耗和Q值隨磁場頻率f的變化;100kHz下磁粉芯隨壓強變化的磁導率、損耗和Q值

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Fe80.8Si7.2B6Nb5Cu非晶/納米晶磁粉芯軟磁性能研究[J]. 張宗陽,劉先松,張叢,李浩浩,孟祥雨,劉超成.  人工晶體學報. 2017(07)

碩士論文
[1]Fe基合金磁粉芯的制備及性能優(yōu)化[D]. 朱帥宇.南京大學 2012



本文編號：3573005