FeSiAl磁粉芯的制备及性能研究
铁硅铝磁粉芯软磁性能优异，性价比高，能够满足电子元器件实现微型化、高频化及多功能化的要求，在许多应用领域具有其它材料难以比拟的优势。本文研究了FeSiAl合金粉的表面处理工艺及磁粉芯制备工艺，包括合金粉的球磨扁平化处理、氮化/磷化绝缘处理工艺，以及压制成型工艺。探讨了表面处理工艺、润滑剂含量、成型压力、退火温度等对FeSiAl磁粉芯性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪（XRD）、振动样品磁强计(VSM)观测粉末的形貌、晶体结构和饱和磁化强度，利用动态磁滞回线测试装置测试磁粉芯的功率损耗，并采用扫描电子显微镜的X射线能量色散谱(EDS)分析氮化粉的成分，利用交流电阻测试仪测量阻抗，取其实部测得样品电阻，通过计算得出样品的电阻率。研究结果表明: 1)对FeSiAl合金粉进行了球磨扁平化处理。球磨时间分别为20 h、40 h和60 h，球料质量比为12∶1，经过60 h球磨后粉末几乎完全扁平化。 2)对FeSiAl合金粉进行了表面氮化处理。在1027℃温度条件下对球磨20 h、40 h和60 h的FeSiAl合金粉分别氮化了30 min、50 min、70 min、90 min和110 min，发现氮化90 min时磁粉的饱和磁化强度略有下降，仍达到77.53 A·m2/kg，用该条件下所处理的FeSiAl合金粉制备出来的磁粉芯在100 kHz/300 mT测试条件下功率损耗最小，为58.18 W/kg。当氮化时间延长到110 min时，磁性能显著下降，饱和磁化强度降低到68.23A·m2/kg。 3)对FeSiAl合金粉进行了表面磷化处理。室温条件下采用体积百分比为2％、4％、6％和8％的磷化液对球磨20 h、40 h和60 h的FeSiAl合金粉磷化了15 min。结果表明，磷化后合金粉的饱和磁化强度随磷化液体积百分比的增加而减小，所制备磁粉芯的功率损耗先减小，后保持不变。当磷化液体积百分比为6％时，磷化处理的磁粉饱和磁化强度为68.91A·m2/kg，所制备磁粉芯在100 kHz/300 mT测试条件下功率损耗接近于最低，为98.24 W/kg。 4)研究了润滑剂质量分数对磁粉芯性能的影响，测试了不同质量分数润滑剂所制备磁粉芯的功率损耗、有效磁导率和品质因数。结果表明，随着润滑剂质量分数的增加，磁粉芯的功率损耗和有效磁导率减小，品质因数增大。当润滑剂质量分数为0.8wt.％时样品的磁性能最好。 5)采用了FeSiAl氮化粉与未经表面处理的球磨粉混合制备磁粉芯，测试了混合粉的饱和磁化强度以及所制备磁粉芯的功率损耗、有效磁导率和品质因数。结果表明，当氮化粉的质量占总质量的60％时，混合粉的饱和磁化强度为87.25 A·m2/kg，所制备磁粉芯在100kHz/300mT测试条件下功率损耗接近于最低，为69.12 W/kg。 6)探讨了成型压力对磁粉芯性能的影响，测试了不同压力条件下磁粉芯的功率损耗、有效磁导率、品质因数。结果表明，随着压力的增加，磁粉芯的功率损耗先减小后增大，有效磁导率一直增大，品质因数先增大后减小。当磁粉芯的成型压力为2000MPa时样品的磁性能最好，磁粉芯的功率损耗最低、品质因数最大。 7)研究了退火工艺对磁粉芯性能的影响，测试了经不同温度退火处理的磁粉芯的功率损耗、有效磁导率和品质因数。结果表明，随着退火温度的升高，磁粉芯的功率损耗先减小后变大，有效磁导率和品质因数先增大后减小。当退火温度为660℃/690℃、保温1h样品的磁性能最好，磁粉芯的功率损耗最小、有效磁导率和品质因数最大。
FeSiAl磁粉芯;饱和磁化强度;功率损耗;品质因数;软磁性能;球磨扁平化处理
广东工业大学
硕士
微电子学与固体电子学
何玉定
2014
中文
TM271.2
85
2014-10-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）