[发明专利]高性能纳米晶磁芯

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能纳米晶磁芯。

背景技术

在电力电子设备中，噪声是主要的电路干扰源，所以必须使用各种滤波器件用来降低噪声。而磁粉芯作为差模电感的主要元件，在滤波器中起着关键作用。目前磁粉芯产品主要有铁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁镍磁粉芯、MPP磁粉芯等。常规铁粉芯价廉，但是高频特性不良。现在在设计和制作各类开关电源的扼流圈和电感时，基本上都选用铁硅铝磁粉芯、铁镍磁粉芯和MPP磁粉芯。

与铁粉芯相比，铁硅铝磁粉芯具有非常低的磁芯损耗，同时其频率特性较好，但是铁硅铝磁粉芯在较大电流下的直流偏置能力较差，所以使得铁硅铝磁粉芯在不利条件下的使用受到了限制。

而铁镍磁粉芯在1MHz的频率范围内具有极佳的频率特性，并且损耗较低。而且在金属磁粉芯中，铁镍磁芯具有最高的直流偏置能力，产品性能好。但是铁镍磁粉芯中还有50%的镍，价格高昂，生产成本高。

同理MPP磁粉芯同样在1MHz的频率范围内具有极佳的频率特性，并且在各种金属磁粉芯中磁芯损耗最低。但是MPP磁粉芯的直流偏置能力一般，同时MPP磁粉芯还有镍、钼等贵重金属，价格高昂，使得它难以得到广泛应用。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种高性能纳米晶磁芯，该磁芯具有稳定的磁导率、损耗值和直流偏置能力。

为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种高性能纳米晶磁芯，采用如下步骤制备：

1）对利用快速冷却方法制得的铁基非晶薄带进行热处理，将其转变成纳米晶薄带；其中，铁基非晶薄带质量百分比为：3～15%Ni，1～10%Si，1～4%B，1～9%Al，余量为Fe；

2）对所述纳米晶薄带进行破碎得到纳米晶金属粉末；

3）对所述纳米晶金属粉末进行球磨整形；

4）对所述纳米晶金属粉末进行筛选，然后混合成由90%～98%的通过-200筛目的第一粉末和2%～10%的通过-150～+200筛目的第二粉末组成的粉末颗粒分布；

5）将混合的纳米晶金属粉末再与粘接剂混合，通过压制成型磁芯；并将所述成型的磁芯进行退火，然后用绝缘树脂涂布所述磁芯。

作为优选，所述步骤1）中的铁基非晶薄带热处理在500～700℃下、在惰性气体中进行1～3小时。

作为优选，所述步骤5）中的粘接剂为硅酸钠，添加浓度为3～8wt‰。

作为优选，所述步骤5）中的磁芯热处理在500～700℃下、在氢气和氮气的混合气体中进行1～3小时。进一步优选，所述氢气和氮气的混合气体质量比为：氢气5～15%，余量为氮气。

本发明由于采用了以上的技术方案，可用于制备磁导率μ=26～90的纳米晶磁芯，磁芯具有稳定的磁导率、损耗值和直流偏置能力。具有以下优点：1、制作工艺简单，使用设备简单，生产成本低；2、采用本发明方法制作的具有特定磁导率的磁芯产品，在保持良好的电感量、较高的品质因数的同时，降低了产品的损耗值，提高了直流偏置能力。本发明的纳米晶磁粉芯主要适用于开关电源的功率因素校正以及开关电源的输出滤波，以此来提高交换功率的效率，并且可以在一定的场合替换铁硅铝磁粉芯、铁镍磁粉芯和MPP磁粉芯。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

一种高性能纳米晶磁芯，采用如下步骤制备：

1）对利用快速冷却方法制得的铁基非晶薄带进行热处理，将其转变成纳米晶薄带；其中，铁基非晶薄带质量百分比为：3～15%Ni，1～10%Si，1～4%B，1～9%Al，余量为Fe；

2）对所述纳米晶薄带进行破碎得到纳米晶金属粉末；

3）对所述纳米晶金属粉末进行球磨整形；

4）对所述纳米晶金属粉末进行筛选，然后混合成由90%～98%的通过-200筛目的第一粉末和2%～10%的通过-150～+200筛目的第二粉末组成的粉末颗粒分布；

5）将混合的纳米晶金属粉末再与粘接剂混合，通过压制成型磁芯；并将所述成型的磁芯进行退火，然后用绝缘树脂涂布所述磁芯。

本发明主要研究制备工艺对相同成分配比的磁粉芯的性能影响。下面选取磁导率为60的特征值，通过对粉末颗粒分布、铁基非晶薄带热处理温度、磁粉芯热处理保护气体、粘接剂比例等方面对本发明方案进行说明。

实例1：