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        金屬粉末的性能探究與分解

        作者:翔宇粉末冶金制品

        發布時間:2020-10-24

        來源:本站 閱讀數量:247次 點贊數量:63次

        導讀:由于分布氣隙的存在,磁粉芯具有低磁導率、恒磁導率的特點,多年來一直廣泛應用于電力電子和電子信息領域。隨著電子工業的發展,對于電子產品微型化的要求越來越高,對磁粉芯性能的要求也隨之提高,這也就意味著新型磁粉芯必須具備高的飽和磁感應強度、低的高頻損耗、良好的性能穩定性(包括溫度穩定性、不同直流偏磁場下磁

        由于分布氣隙的存在,磁粉芯具有低磁導率、恒磁導率的特點,多年來一直廣泛應用于電力電子和電子信息領域。隨著電子工業的發展,對于電子產品微型化的要求越來越高,對磁粉芯性能的要求也隨之提高,這也就意味著新型磁粉芯必須具備高的飽和磁感應強度、低的高頻損耗、良好的性能穩定性(包括溫度穩定性、不同直流偏磁場下磁導率的穩定性、不同頻率下磁導率穩定性),同時使用噪聲低、價格低廉。鐵硅硼合金是一種常用的鐵基非晶合金,具有高電阻、高飽和磁通密度、極低鐵損、價格低廉等優點,且經過退火處理后帶材容易變脆,是理想的制備磁粉芯的原料。

        金屬粉末的性能探究與分解


        本文采用粉末冶金工藝,研究了Fe78Si9B13非晶帶材機械破碎法制備的粉末性能,并重點考察了這種新型磁粉芯與常規磁粉芯的磁性能(包括磁粉芯的溫度穩定性、有效磁導率隨頻率、直流疊加場的變化以及在高頻下的Q值、損耗等)的差別。

          1試驗本實驗選用安泰科技股份有限公司生產的鐵基非晶帶材(成分為Fe78Si9B13(原子百分數),帶寬1030mm,厚度為2632m,基本性能如所示)經過預處理后用機械球磨法制備成非晶粉末,同時采用氣流破碎法對粉末形貌進行修正,經過篩分和粒度配比,獲得-100 325目的粉末。

          本實驗制備非晶磁粉芯所采用的工藝流程為:(1)粉末鈍化處理;(2)絕緣包覆;(3)壓制成形;(4)固化處理。將上述-100 325目的粉末在8的磷化液中鈍化處理1h,然后向粉末中加入4的絕緣劑和2的粘接劑進行包覆處理后,在YT32-100C四柱液壓機上用18t/cm2的壓力冷壓制成環形樣品,樣品尺寸為(2616)11(mm)。最后在空氣中進行420固化處理1h.

          采用X射線方法測定所制得的粉末的晶化狀態,靶材為Cu.采用JSM6400掃描電子顯微鏡觀察非晶粉末機械球磨和氣流磨后的形貌,用Agilent4284測量磁粉芯的電感、品質因數(Q)、頻率特性和直流疊加特性。根據公式e=(Lle109)/4N2Ae計算磁粉芯樣品的有效磁導率。

          式中:L為電感(H),le為樣品有效磁路長度(cm),Ae為樣品有效截面積(cm2),N為繞線匝數。采用IWATSUSY8232BH測試儀對樣品的高頻損耗進行測試。通過與Magnetics公司的產品樣本做比較,對比同一磁導率下不同種類磁粉芯的溫度穩定性、有效磁導率隨頻率、直流疊加場的變化以及在高頻下的Q值、損耗等差別。

          2結果及討論21粉末的X衍射分析及電鏡形貌分析經過球磨氣流復合破碎法制備的-100粉末的X射線衍射譜。由圖可見該衍射譜中出現了并不明顯的衍射峰,證明粉末少量被晶化,大部分為非晶態結構。

          分別為經過球磨和球磨氣流復合破碎法制備的-100粉末形貌。由圖可見,帶材直接球磨破碎后,粉末呈片狀,存在大量鋒利尖角,大顆粒的粉末中存在長條形粉末和類三角形粉末,而小顆粒則為類四方形。經過球磨氣流復合破碎法制備的粉末顆粒邊緣比較圓滑,粉末長條和尖角現象減少,多數粉末接近圓片形。這與帶材破碎制備粉末的特點有關。帶材機械破碎制粉主要依靠帶材折斷而得,這決定其粉末存在尖角過多的問題,而這種形貌不利于粉末的絕緣包覆。實驗證明氣流破碎法可修正粉末形貌,是減少粉末尖角形貌的有效途徑之一。

          22磁粉芯的性能

          芯(AMP)與美國Magnetics產品樣本所列磁導率為60的FeNiMo坡莫合金磁粉芯(MPP)、FeNi高磁通粉芯(HF)、和FeSiAl粉芯(Sendust)隨頻率的變化曲線??梢?,2MHz頻率范圍內,非晶磁粉芯的頻率特性與Magnetics公司的MPP、Sendust粉芯相當,優于HF粉芯,當頻率增加到1MHz時,非晶磁粉芯的磁導率衰減為98,而Magnetics公司的HF粉芯的磁導率降到915.

          非晶磁粉芯與美國Magnetics磁導率為60的FeNiMo坡莫合金磁粉芯(MPP)、FeNi高磁通粉芯(HF)和FeSiAl粉芯(Sendust)磁導率衰減隨直流偏磁場的變化。

          直流疊加是衡量磁粉芯動態特性的重要參數。在某些電路中,交變磁場與直流磁場同時作用于磁粉芯,在此工況下磁粉芯不但要具備良好的電磁特性,還應具有良好的直流疊加特性,即在疊加直流偏置源時磁粉芯的有效磁導率衰減變化越小越好。由圖4可以看出,直流疊加磁場值為100Oe時,非晶磁粉芯的有效磁導率衰減變化值為34,優于Sendust粉芯及MPP粉芯,適合做大電流下的電感器件。

          非晶磁粉芯與美國Magnetics磁粉芯產品的磁導率衰減隨溫度的變化非晶磁粉芯與美國Magnetics磁導率為60的FeNiMo坡莫合金磁粉芯(MPP)、FeNi高磁通粉芯(HF)和FeSiAl粉芯(Sendust)磁導率衰減隨溫度的變化??梢?,非晶磁粉芯與HF和Sendust粉芯具備相當的溫度穩定性,其衰減范圍均在005以內。

          為頻率在100kHz下,磁導率為60的Fe78Si9B13非晶磁粉芯與美國Magnetics磁導率為60的FeNiMo坡莫合金磁粉芯(MPP)、FeNi高磁通粉芯(HF)和FeSiAl粉芯(Sendust)等磁粉芯產品的損耗隨磁感應強度的變化??梢?,非晶磁粉芯損耗低于美國MagneticsHF粉芯,與Sendust粉芯的3結論(1)非晶帶材球磨制粉存在粉末邊緣尖銳,不利于絕緣包覆的問題,可通過氣流破碎改善其形貌。球磨氣流復合破碎法是改善帶材破碎制粉的有效途徑之一。

         ?。?)磁導率為60的Fe78Si9B13非晶磁粉芯,其頻率特性在2MHz范圍內,與MagneticsMPP、Sendust粉芯相當;其磁導率隨溫度的衰減范圍在005以內,直流疊加性能優于MPP、Sendust粉芯,在100kHz、01T條件下,其損耗低于美國MagneticsHF粉芯,與Sendust粉芯相當,是綜合性能良好的新型磁粉芯。


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