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应用于一体成型电感的羰基铁粉-铁硅铬混合软磁金属粉末_李伟健.pdf
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1、磁性材料及器件 第 54 卷 第 3 期 2023 年 5 月 96 应用于一体成型电感的羰基铁粉-铁硅铬混合软磁金属粉末李伟健,聂建文,邢冰冰,盖鹏祥(天通控股股份有限公司,浙江海宁 314400)摘要:将羰基铁粉末与铁硅铬合金粉末按照不同比例混合后钝化、包覆、压制成磁粉心,测试和分析了其磁环密度、磁导率、直流叠加特性及损耗性能。结果表明,相对于铁硅铬合金粉末,羰基铁粉具有密度高、叠加特性好、损耗低的优点;但是其缺点是磁导率低,仅为铁硅铬合金粉末的85%。两种粉末混合制备的磁环特性并非羰基铁粉与铁硅铬合金粉末的简单叠加,而是存在一定的偏差。随频率升高,铁硅铬合金粉末磁环损耗增幅低于羰基铁粉末
2、磁环,100 kHz/50 mT条件下前者损耗为羰后者的1.22倍,低于50 kHz/50 mT时的1.35倍。关键词:一体成型电感;羰基铁粉末;铁硅铬合金粉末;损耗中图分类号:TM55 文献标识码:A 文章编号:1001-3830(2023)03-0096-04DOI:10.19594/ki.09.19701.2023.03.016著录格式:李伟健,聂建文,邢冰冰,等.应用于一体成型电感的羰基铁粉-铁硅铬混合软磁金属粉末J.磁性材料及器件,2023,54(3):96-99./LI Wei-jian,NIE JIan-wen,XING Bing-bing,et al.Carbonyl iron
3、-FeSiCr mixed soft magnetic metal powder for molding inductor J.Journal of Magnetic Materials and Devices,2023,54(3):96-99.Carbonyl iron-FeSiCr mixed soft magnetic metal powder for molding inductorLI Wei-jian,NIE JIan-wen,XING Bing-bing,GE Peng-xiangTDG Holding Co,Ltd,Haining 314400,ChinaAbstract:Af
4、ter mixing carbonyl iron powder and iron silicon chromium alloy powder in different proportions,passivating,coating and pressing the magnetic ring,through testing the density,permeability,DC superposition and loss characteristics of the magnetic ring,it is found that compared with iron silicon chrom
5、ium alloy powder,carbonyl iron has the advantages of high density,good superposition characteristics and low loss,but its disadvantage is low permeability,which is only 85%of that of iron silicon chromium alloy powder.The magnetic ring characteristics of the two mixed powders are not the weighted va
6、lues of carbonyl iron and iron silicon chromium alloy powders,but there is a certain deviation.With the increase of frequency,the loss increase of ferrosilicon chromium alloy powder magnetic ring is lower than that of carbonyl ferromagnetic ring.The loss of iron silicon chromium alloy powder magneti
7、c ring at 100 kHz/50 mT is 1.22 times that of carbonyl iron powder magnetic ring,which is lower than 1.35 times that at 50 kHz/50 mT.Key words:molding inductor;carbonyl iron powder;iron silicon chromium alloy powder;loss1 引言磁性材料广泛应用于电子、电气产品,是材料行业的基础之一1。它具有实现能量转换、存储等特殊功能。软磁材料作为磁性材料中应用最广、种类最繁多的材料之一,在各
8、个领域均得到广泛应用2-4。软 磁 复 合 材 料(soft magnetic composites,SMC)是通过在铁磁颗粒表面包覆绝缘膜而获得的一类材料5。与传统的叠片钢磁芯相比,采用粉末冶金方式制备的SMC磁芯具有一系列独特的性能,包括磁性能的三维各向同性、非常低的涡流损耗、中高频率下相对低的总损耗和灵活的磁芯结构设计等,能大幅降低磁芯的质量和体积,应用前景广阔6-8。一体成型电感(模压电感)是一种新兴的电感器,其包括座体和绕组本体,座体是将绕组本体埋入金属磁性粉末内部压铸而成,引脚为绕组本体的引出脚直接成形于座体表面。与传统电感相比,一体成型电感制成工艺简单、生产效率高、漏磁小,目前收
9、稿日期:2022-06-21 修回日期:2022-11-12通讯作者:邢冰冰 E-mail:李伟健等:应用于一体成型电感的羰基铁粉-铁硅铬混合软磁金属粉末 97 已经广泛应用于DC模块、工控主板、显卡、平板电脑、笔记本电脑、车载设备、分配电源系统、LED路灯设备、通讯设备、医疗设备等9-10。常用于制备一体成型电感的原料为铁硅铬合金粉末和羰基铁粉末,本实验将这两种粉末按不同比例混合后绝缘包覆、造粒、压制,制备成磁环,考察其电磁特性。2 实验方法采用商用铁硅铬、羰基铁粉为原料,其粒径测试结果如表1所示,羰基铁粉末较细、铁硅铬粉末粒径较粗。按照表2的分组对粉末进行混合后,分别加入0.5 wt%的磷
10、酸和 8 wt%的丙酮稀释剂进行钝化搅拌,待粉末干燥后置于烤箱内进行100 15 min干燥,然后加入粉末质量的3.0 wt%的环氧树脂脂搅拌均匀后进行60目造粒,将粒剂进行60 1 h烘烤后过50+200目分筛,取造粒粉料加入其质量的0.4 wt%纳米硬脂酸镁为润滑剂,混合均匀后即为成品粉末。分别称取2 g粉末在6 t压力条件下,压制外径为 14 mm、内径为 8 mm 的磁环,在氮气氛进行180 120 min烘烤固化,随炉冷却至室温。绕制线径为 0.5 mm 的铜线 15 匝,采用 Agilent4285A LCR测试仪测试磁环电感值(测试条件为0.25 V,频率为 100 kHz,电源
11、功率为 50 W),推算粉末磁导率;采用扫描电子显微镜(SEM,JSM-6490LV)观察粉末的形貌;采用日本理学株式会社制造的D Max/R B型X射线衍射仪分析样品的相成分(Cu K靶辐射,波长=0.15406 nm,石墨单色器,管电流 30 mA,管电压40 kV,测试角度范围1080,步长0.02,扫描速度为5/min);采用Chroma 3302自动零件分析仪完成电流的加载与感值测试,加载电流为16 A、24 A,考察其直流叠加特性;采用Mitutoyo游标卡尺测试磁环高度,从而计算得到磁环密度;采用日本岩崎通信株式会社的Sy8218 B-H分析仪测试磁芯损耗,测试条件分别为50 k
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