[发明专利]一种高频高饱和复合材料、制备方法及共模电感

说明书

本发明公开一种高频高饱和复合材料、制备方法及共模电感。本发明方法获得的高频高饱和复合材料及其制成的共模电感，高频高饱和复合材料包含Nb、B、Cr、C形成多元合金体系，降低熔炼喷雾冷却需要的非晶化的温度，从而更容易达到非晶化的效果，并通过表面化学沉积氧化铝层、氧化硅层、氧化铋层包覆层，降低颗粒间的导热系数使非晶在热处理过程中能形成更稳定和均一的纳米晶和非晶的混合组织，并防止颗粒间因模压成型造成较大的颗粒间涡流，并形成均匀的非磁性间隙提高使用频率和饱和性能，而纳米晶和非晶的混合组织的均一化进一步提升的材料的使用频率和饱和性能，充分满足应用需求。

技术领域

本发明涉及电感技术领域，尤其涉及一种高频高饱和复合材料、制备方法及共模电感。

背景技术

随着电子技术的发展，开关电源由于体积小、效率高等特点得到了广泛应用。然而由于其高频性，功率开关器件在开通和关断的过程中产生较大变化率的电压和电流，导致严重的EMI噪声。严重的电磁干扰不仅影响开关电源的工作还会导致周边器件无法正常工作。为了降低EMI噪声，必须使用共模电感进行抑制。虽然共模噪声的电流很小，几乎不能造成磁芯饱和，但随着电子器件的功耗增加，使用的温度环境持续上升，导致共模电感的工作环境温度高，而器件的饱和特性非常容易受到温度的影响而劣化，导致在实际工作过程中噪声抑制效果降低。而磁芯材料的饱和性能是导致其产生的主要原因。而铁氧体材料由于其Bs较低导致直流叠加性能较差，而合金材料由于电阻率低导致高频性能高频差。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种高频高饱和复合材料、制备方法及共模电感，满足高频的使用需求。

本发明的技术方案如下：提供一种高频高饱和复合材料的制备方法，包括以下步骤。

S1：将原材料合金在高温下熔炼成金属液，对金属液进行雾化，然后对雾化后的金属液快速冷却，形成不定形粉末；其中原材料合金的材料组成为：84-94.8wt％Fe、3.5-7.5wt％Si、0.5-3.0wt％Cr、1.0-4.0wt％B、0.1-1.0wt％Nb、0.1-0.5wt％C。优选的，原材料合金在高频炉中熔炼形成金属液。具体的，可以采用高速的冷却水冲击雾化后的金属液来快速冷却。

S2：取粒径为0.1-40um的不定形粉末，在160℃-400℃的真空下，在粒径为0.1-40um的不定形粉末表面化学气相沉积1-3um的氧化铝层、氧化硅层、氧化铋层中的一种或至少两种的组合，获得沉积粉末。

S3：将沉积粉末在400-1100℃的保护气氛下处理0.5-8小时，获得高频高饱和复合材料。优选的，保护气氛为氮气或氩气。

通过加入Nb、B、Cr、C形成多元合金体系，降低熔炼喷雾冷却需要的非晶化的温度，从而更容易达到非晶化的效果，并通过表面化学沉积氧化铝层、氧化硅层、氧化铋层包覆层，降低颗粒间的导热系数使非晶在热处理过程中能形成更稳定和均一的纳米晶和非晶的混合组织，并防止颗粒间因模压成型造成较大的颗粒间涡流，并形成均匀的非磁性间隙提高使用频率和饱和性能，而纳米晶和非晶的混合组织的均一化进一步提升的材料的使用频率和饱和性能。

本发明还提供一种高频高饱和复合材料，采用前述的高频高饱和复合材料的制备方法制成。

本发明还提供一种共模电感，采用前述的高频高饱和复合材料，向高频高饱和复合材料中添加其重量的0.01％-0.5％的粘结树脂，混合均匀，然后在40-90℃的真空下干燥0.5-6小时，得到烧结材料；其中，所述粘结树脂在600℃以上温度灼烧后的C残留量小于1000ppm；将烧结材料在温度80℃-270℃的模具内使用200MPa-500MPa压制制得电感胚体，然后将电感胚体在700-1600℃下烧结1-12小时得到共模电感。

高频高饱和复合材料与粘结树脂的混合采用混合机混合10-60min。