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金属粉末的性能探究与分解

文章出处:责任编辑:发表时间:2020-08-28【

  由于分布气隙的存在,磁粉芯具有低磁导率、恒磁导率的特点,多年来一直广泛应用于电力电子和电子信息领域。随着电子工业的发展,对于电子产品微型化的要求越来越高,对磁粉芯性能的要求也随之提高,这也就意味着新型磁粉芯必须具备高的饱和磁感应强度、低的高频损耗、良好的性能稳定性(包括温度稳定性、不同直流偏磁场下磁导率的稳定性、不同频率下磁导率稳定性),同时使用噪声低、价格低廉。铁硅硼合金是一种常用的铁基非晶合金,具有高电阻、高饱和磁通密度、极低铁损、价格低廉等优点,且经过退火处理后带材容易变脆,是理想的制备磁粉芯的原料。

金属粉末的性能探究与分解


  本文采用粉末冶金工艺,研究了Fe78Si9B13非晶带材机械破碎法制备的粉末性能,并重点考察了这种新型磁粉芯与常规磁粉芯的磁性能(包括磁粉芯的温度稳定性、有效磁导率随频率、直流叠加场的变化以及在高频下的Q值、损耗等)的差别。
  1试验本实验选用安泰科技股份幸运飞艇官网生产的铁基非晶带材(成分为Fe78Si9B13(原子百分数),带宽1030mm,厚度为2632m,基本性能如所示)经过预处理后用机械球磨法制备成非晶粉末,同时采用气流破碎法对粉末形貌进行修正,经过筛分和粒度配比,获得-100 325目的粉末。
  本实验制备非晶磁粉芯所采用的工艺流程为:(1)粉末钝化处理;(2)绝缘包覆;(3)压制成形;(4)固化处理。将上述-100 325目的粉末在8的磷化液中钝化处理1h,然后向粉末中加入4的绝缘剂和2的粘接剂进行包覆处理后,在YT32-100C四柱液压机上用18t/cm2的压力冷压制成环形样品,样品尺寸为(2616)11(mm)。最后在空气中进行420固化处理1h.
  采用X射线方法测定所制得的粉末的晶化状态,靶材为Cu.采用JSM6400扫描电子显微镜观察非晶粉末机械球磨和气流磨后的形貌,用Agilent4284测量磁粉芯的电感、品质因数(Q)、频率特性和直流叠加特性。根据公式e=(Lle109)/4N2Ae计算磁粉芯样品的有效磁导率。
  式中:L为电感(H),le为样品有效磁路长度(cm),Ae为样品有效截面积(cm2),N为绕线匝数。采用IWATSUSY8232BH测试仪对样品的高频损耗进行测试。通过与Magnetics公司的产品样本做比较,对比同一磁导率下不同种类磁粉芯的温度稳定性、有效磁导率随频率、直流叠加场的变化以及在高频下的Q值、损耗等差别。
  2结果及讨论21粉末的X衍射分析及电镜形貌分析经过球磨气流复合破碎法制备的-100粉末的X射线衍射谱。由图可见该衍射谱中出现了并不明显的衍射峰,证明粉末少量被晶化,大部分为非晶态结构。
  分别为经过球磨和球磨气流复合破碎法制备的-100粉末形貌。由图可见,带材直接球磨破碎后,粉末呈片状,存在大量锋利尖角,大颗粒的粉末中存在长条形粉末和类三角形粉末,而小颗粒则为类四方形。经过球磨气流复合破碎法制备的粉末颗粒边缘比较圆滑,粉末长条和尖角现象减少,多数粉末接近圆片形。这与带材破碎制备粉末的特点有关。带材机械破碎制粉主要依靠带材折断而得,这决定其粉末存在尖角过多的问题,而这种形貌不利于粉末的绝缘包覆。实验证明气流破碎法可修正粉末形貌,是减少粉末尖角形貌的有效途径之一。
  22磁粉芯的性能
  芯(AMP)与美国Magnetics产品样本所列磁导率为60的FeNiMo坡莫合金磁粉芯(MPP)、FeNi高磁通粉芯(HF)、和FeSiAl粉芯(Sendust)随频率的变化曲线。可见,2MHz频率范围内,非晶磁粉芯的频率特性与Magnetics公司的MPP、Sendust粉芯相当,优于HF粉芯,当频率增加到1MHz时,非晶磁粉芯的磁导率衰减为98,而Magnetics公司的HF粉芯的磁导率降到915.
  非晶磁粉芯与美国Magnetics磁导率为60的FeNiMo坡莫合金磁粉芯(MPP)、FeNi高磁通粉芯(HF)和FeSiAl粉芯(Sendust)磁导率衰减随直流偏磁场的变化。
  直流叠加是衡量磁粉芯动态特性的重要参数。在某些电路中,交变磁场与直流磁场同时作用于磁粉芯,在此工况下磁粉芯不但要具备良好的电磁特性,还应具有良好的直流叠加特性,即在叠加直流偏置源时磁粉芯的有效磁导率衰减变化越小越好。由图4可以看出,直流叠加磁场值为100Oe时,非晶磁粉芯的有效磁导率衰减变化值为34,优于Sendust粉芯及MPP粉芯,适合做大电流下的电感器件。
  非晶磁粉芯与美国Magnetics磁粉芯产品的磁导率衰减随温度的变化非晶磁粉芯与美国Magnetics磁导率为60的FeNiMo坡莫合金磁粉芯(MPP)、FeNi高磁通粉芯(HF)和FeSiAl粉芯(Sendust)磁导率衰减随温度的变化。可见,非晶磁粉芯与HF和Sendust粉芯具备相当的温度稳定性,其衰减范围均在005以内。
  为频率在100kHz下,磁导率为60的Fe78Si9B13非晶磁粉芯与美国Magnetics磁导率为60的FeNiMo坡莫合金磁粉芯(MPP)、FeNi高磁通粉芯(HF)和FeSiAl粉芯(Sendust)等磁粉芯产品的损耗随磁感应强度的变化。可见,非晶磁粉芯损耗低于美国MagneticsHF粉芯,与Sendust粉芯的3结论(1)非晶带材球磨制粉存在粉末边缘尖锐,不利于绝缘包覆的问题,可通过气流破碎改善其形貌。球磨气流复合破碎法是改善带材破碎制粉的有效途径之一。
  (2)磁导率为60的Fe78Si9B13非晶磁粉芯,其频率特性在2MHz范围内,与MagneticsMPP、Sendust粉芯相当;其磁导率随温度的衰减范围在005以内,直流叠加性能优于MPP、Sendust粉芯,在100kHz、01T条件下,其损耗低于美国MagneticsHF粉芯,与Sendust粉芯相当,是综合性能良好的新型磁粉芯。
 

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