添加少量稀土元素铈或镧的软磁铁硅铝合金磁粉芯的制作方法

摘要

本发明公开了一种添加少量稀土元素铈或镧的软磁铁硅铝合金磁粉芯的制作方法。包括如下步骤：1)将工业纯铁、多晶硅、纯铝、铈铁合金或镧铁合金投入真空感应炉内进行冶炼，熔炼成含有少量铈或镧的FeSiAl合金铸锭，合金铸锭组成成分为：Si 9.0～9.8％、Al 5.4～6.0％、Ce或La 0.02～0.25％、C 0.006～0.015％、O2 0.008～0.010％、S 0.008～0.028％、P 0.03～0.035％、其余为Fe，用机械破碎成FeSiAl合金粉末，经保护气氛高温热处理后筛分；2)上述FeSiAl合金粉末用磷酸酒精进行表面钝化处理后，再添加0.20％高岭土，0.20％润滑剂，0.50％脱模剂混合均匀，模压成型，3)热处理，表面喷涂。本发明能提高磁芯电阻系数，降低高频涡流损耗，具有较低的磁芯损耗。改善磁导率的温度稳定性，使得工作温度上升至125℃时磁导率下降幅度小于3％。

说明书

技术领域

本发明涉及磁性物体的制作方法，尤其涉及一种添加少量稀土元素铈或镧的软磁铁硅铝合金磁粉芯的制作方法。这种磁粉芯使用范围非常广泛，主要适用于LED电源、开关电源及UPS中PFC电感和输出滤波电感、EMI滤波器中差模电感、反激变换器中主变压器及其它脉冲变压器等。

背景技术

铁硅铝合金具有优良的软磁特性，早在上世纪三十年代就被日本人发现，特别是特定成分Si～9.6％、Al～5.4％，余量为Fe的合金，μm值可达16万，被命名为Sendust合金。只是因为硅、铝在冶炼时容易产生偏析和烧损而没有得到广泛的应用。上世纪九十年代由于冶炼技术的进步和电子工业的发展需求，推动了铁硅铝合金磁粉芯的发展。随后日本金子秀夫在Sendust合金中加钕(Nd)，改善了它的加工性，磁性(μ₀，μ_m，Hc，Bs)、耐磨性均不降低。有的研究者加合金元素(Sn，Be，Ti，V，Y，B，Mo，W，Cr等)后合金硬度提高了，有的耐磨性提高了。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种添加少量稀土元素铈或镧的软磁铁硅铝合金磁粉芯的制作方法。

添加少量稀土元素铈或镧的软磁铁硅铝合金磁粉芯的制作方法包括如下步骤：

1)将工业纯铁、多晶硅、纯铝、铈铁合金或镧铁合金投入真空感应炉内进行冶炼，熔炼成含有少量稀土元素铈或镧的FeSiAl合金铸锭，其合金铸锭组成的质量百分比含量为：Si 9.0～9.8％、Al 5.4～6.0％、Ce或La 0.02～0.25％、C 0.006～0.015％、O₂ 0.008～0.010％、S 0.008～0.028％、P 0.03～0.035％、其余为Fe。

2)将合金铸锭用机械破碎成FeSiAl合金粉末，经保护气氛高温热处理后筛分，使FeSiAl合金粉末粒度组成的质量百分比含量为：-100～+140目占5％，-140～+200目占15％，-200～+300目占45％，-300目占35％。

3)上述FeSiAl合金粉末用磷酸酒精溶液进行表面钝化处理后，再添加0.2％高岭土，0.2％润滑剂，0.5％脱模剂混合均匀；使用干粉自动成型液压机模压成型，压强为22～25T/cm²，压制形状为环形。

4)压制成型产品在氮气保护下热处理，热处理温度为：640～690℃，最后用环氧树脂油漆喷涂后得到添加少量稀土元素铈或镧的软磁铁硅铝合金磁粉芯。

所述的脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钡。所述的润滑剂为硫化钼。本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1)提高了铁硅铝合金磁粉芯的电阻系数，由于合金中添加少量稀土元素铈或镧，使合金的电阻系数可达82-85x10^-6Ω·m；

2)降低了铁硅铝磁粉芯的功率损耗，用这种合金制成的铁硅铝合金磁粉芯在磁导率为125±5、频率为50KHz、磁感应强度为500Gs条件下铁心的功率损耗可降低至70mw/cm³以下；

3)改善了磁芯磁导率的温度稳定性，用这种合金制成磁导率为125的铁硅铝磁粉芯，其磁导率的温度稳定性强，工作温度升至125℃时磁导率的下降幅度小于3％。

具体实施方式

实施例1：

1)铁硅铝合金冶炼选用公称100Kg的真空中频感应炉，先将工业纯铁熔化，然后依次将多晶硅、纯铝、铈铁合金投入真空感应炉内进行冶炼，采用电磁搅拌熔炼成FeSiAl合金铸锭，使其FeSiAl合金铸锭组成的质量百分比含量为：Si9％，Al 6.0％，Ce 0.02％，C 0.015％，O₂ 0.010％，S 0.008％，P 0.035％，余为Fe.

2)将合金铸锭用机械破碎成FeSiAl合金粉末，经保护气氛高温热处理后筛分，使FeSiAl合金粉末粒度组成的质量百分比含量为：-100～+140目占5％，-140～+200目占15％，-200～+300目占45％，-300目占35％。

3)对粉末进行表面钝化处理，抽取上述FeSiAl合金粉末1000g，再用5g磷酸倒入80g酒精中配比成磷酸酒精溶液，将磷酸酒精溶液倒入这1000g的FeSiAl合金粉末中进行搅拌均匀使其干燥，然后再添加高岭土2g、硫化钼2g、硬脂酸锌5g混合均匀；使用干粉自动成型液压机模压成型，压强为22T/cm²，压制环形尺寸：外径Φ26.90mm，内径Φ14.70mm，高度11.20mm。；

4)压制成型产品在氮气保护热处理，热处理温度为：670℃，最后用环氧树脂油漆喷涂后得到添加少量稀土元素铈的软磁铁硅铝合金磁粉芯。合金电阻系数达82.5×10^-6Ω·m。试样检测采用绕制电感线圈用漆包线Φ0.5mm，26匝。其磁性参数如表1。

表1

电感量107.5μH对应电感系数159nH/N²，符合磁导率125。

磁导率随温度变化如表2：

表2

实施例2：

制作方法同实施例1，合金化学成分为Si 9.56％，Al 5.4％，Ce 0.125％，C0.012％，O₂ 0.010％，S 0.025％，P 0.032％，余为Fe，压制压强23T/cm²，热处理温度690℃。

合金电阻系数为83.8×10^-6Ω·m。

实施例2制品的磁性参数如表3。

压制环形尺寸：外径Φ16.50mm，内径Φ10.15mm，高度6.35mm。绕制电感线圈漆包线Φ0.5mm，17匝。

表3

电感量21.4μH对应电感系数74nH/N²符合磁导率125。

磁导率随温度变化率如表4

表4

实施例3：

制作方法同实施例1，化学成分为Si 9.80％，Al 5.62％，Ce 0.250％，C 0.008％，O₂ 0.008％，S 0.028％，P 0.030％，余为Fe，压制压强25T/cm²，热处理温度640℃

合金电阻系数为85.2×10^-6Ω·m。

磁粉芯制品的磁性能参数如表5

压制尺寸：外径Φ33.0mm，内径Φ19.95mm，高度11.20mm。绕制电感线圈漆包线Φ0.5mm，33匝。

表5

电感量149.2μH对应电感系数137nH/N²对应磁导率125。

磁导率随温度变化率如表6

表6

实施例4：

制作方法同实施例1，主要化学成分如表7，余数为Fe(均为质量百分数)。

表7

压制环形尺寸同实施例1，合金电阻系数如表7。

磁粉芯制品的磁性能参数如表8

表8

DC Bias 20 Oe，100KHz，均大于74％，上表电感量对应磁导率125±5％

磁导率随温度变化如表9

表9