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绝缘粘结剂对铁硅铝磁粉芯软磁性能的影响


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工 业 技 术 

绝缘 粘 结 剂对 铁 硅 铝 磁 粉 芯 软磁 性 能 的影 响 
陈玉 兰 郭东 兰  ( 广东省梅 州市磁 性材 料厂  广 东梅州  5 0 1 

1 3) 4 摘 要: 本论文 主要 探讨水玻 璃绝缘 粘结剂 与硅酮树 麝绝缘粘 结剂对铁 硅铝麟扮 芯的磁 导卒 ,损耗 、品质 因数 的影响规律 及机理 ,为   铁 硅 铝 磁 粉 芯 大规 模 生 产 找 出 最 佳 的 绝 缘 粘 结 剂提 供 理 论 依 据 。   关键 词 : 铁硅铝磁粉芯  绝缘粘结荆  软磁性能  中图分类号 : M 7 T 2  文献标识 码 :   A 文章 编号 : 6 4 0 8 (0 9 0 () 0 5 - 2 1  - 9 X 2 0 )6 b 0 4 0   7 - 制粉 一粉 末分 级 一 退 火 一粒 度 配 比 一  粉末 绝 缘 包 覆 一 成 型 一制 品热 处 理 一 稳 定  化 处 理 一 涂 层 一 性 能 检 测 一成 品  早期 的 铁 硅铝 磁 粉 芯 由于 工 作 频 率 比  较 低 , 对 磁 导 率要 求 较 高 而 对 损 耗 要 求  只 不 高 , 着 铁 硅 铝 磁 粉 芯 应 用 的 工 作 频 率  随 越 来越 高 , 低 高频 损耗 就 成 了突 出 问题 , 降   因 此 粉 末绝 缘 包 覆 工 序 成 为 影 响软 磁 性 能  的 关 键 工 序 。此 工 序 中 除 了将 合 金 粉 末 颗 

1前言 
铁硅 铝磁 粉芯 自 2 0世纪 3 0年 代被 发现  以来 , 因其具 有 较高 的 电阻 率以 及在 弱 磁场  中具 有 较 高 的 磁 导 率和 低 磁 损 耗 而 倍 受重  视 , 且他 的能 量 储存 能 力比 铁镍 钼铁 硅 铝  而 磁 粉芯 高 。铁 硅 铝 磁粉 芯 适 中的 价 格和 较  低 的 损 耗使 之 成 为 目前 开关 电源 的 能 量储  存 和 滤波 电感 器 中 应 用 最广 泛 的 材料 。   铁硅铝磁粉芯的制备过程如下 :  

粒 包 覆 起 来 , 少颗 粒 接 触 , 加 电 阻 , 减 增 阻  隔 粉 芯 之 间 的 涡 流 , 而 降 低 粉 芯 的涡 流  从 损 耗 使 交 流性 能 得 到 进 一 步 改 善 ; 一 方  另

面 能 使 粉 末在 压制 和 随 后 的 热处 理 工 序 中  

起 到 提 高 压坯 密度 和 机 械 强 度 的作 用 。绝  缘 包 覆 工 序 质 量 的好 坏 首 先 是绝 缘 粘 结 剂  的选 择 , 缘 粘 结 剂 按 其 组 分 的 作 用 分 为  绝 钝 化 剂 、主 绝缘 剂 、粘 结 剂 、耦 联 剂 和 润  滑 剂 …。 本 论 文 主 要 探 讨 水 玻 璃 为 粘 结 剂  的绝 缘 粘 结 剂( 称 水 玻 璃 绝 缘 粘 结 剂) 简 与  硅 酮 树 脂 为 粘 结 剂 的 绝缘 粘 结 剂 ( 称 硅  简 酮 树 脂 绝 缘 粘 结 剂 ) 铁 硅 铝 磁粉 芯 的 磁  对 导率 、损 耗 、 品质 因数 的影 响规 律及 机理 ,   为 铁硅 铝 磁 粉 芯 大 规 模生 产 找 出 最 佳 的绝  缘粘结剂提供理论依据 。  

2实验方法 

21 . 原材 料  铁 硅 铝 磁 粉 的 重 量 百 分 比 大 约 是 
F 7 %~8 %, i%~ l %, 3 ~6 此 外 , e8 2 S8 0 Al% %,  

图 1 磁导 率 随频 率 的 变化   

还 含 有 少 量 的 N 、P、T 等 。 i i   实 验 所 用 铁硅 铝 合 金 粉 末 用 1 0目至  0 3 0目的 筛 网 进 行过 筛粉 末分 级处 理 , 以  2 按 图 2 不 同 添加 量 的绝 缘 粘 结 剂磁 导 率    下 重 量 比例 进行 粒 度 配 比 :   随 频 率 变 化 
F e u r y’ z   r q e.     c J

l 0 1 0目 4 , 5 ~ 2 0 目 8   O ~ 5 % 10 5 %,
2 0 3 0目 3 %, 2 目 5 % 。 5 ~ 2 4 30 4  

本 实 验 采 用 的 水 玻 璃 绝 缘 粘 结 剂 与硅  酮 树 脂 绝缘 粘 结 剂 是 在 不含 铬 酐 的 前 提下 
自配 的 。  

图3 P   h随频 率的 变化 

图4 P   e随频率 的变 化 

2. 2粉末 的绝 缘处理  首先将合金粉末在烘箱 中 1O   ℃下 烘  2 干 2 h。将 均 匀混 合后 的粉 末 倒入 自配 的绝  缘粘结剂 中, 1 0 在 8 ℃下 加 热 搅 拌 烘 干 , 最  后 加 入 作 为 脱 模剂 的 硬 脂酸 锌 。   2. 3样 品的制备  将 预处 理 后的 粉末 用 YE一 2 0二柱液  0 压 机 冷 压 制 备 环 形 样 品 , 尺 寸 为 中 2 .  其 69 中 1 7 l . mm , 实验 采 用的 压力 为  4.  1 0 本 l MP 。所 制 备 压 坯 密 度 约 为 ( . 0 . 9 a 5 6 ~5  8 ) / m 。加 压速 度约 为 3 6 c 2 mi 。 3g c   .T/ m / n  保压 1  mi n。产 品 1 0℃x3 8 h稳定化 处理 后  在 氩 气 保 护 下进 行 6 0℃xl 6 h去 除 压 制 应  力 的热 处 理 , 保温 结 速 后 快 速冷 却 至 室 温 。  

2. 4样 品观 察和 测量  铁 硅 铝 磁 粉 芯 的 动 态 磁 性 能 采 用 日本  进 口 S 2 2 — 分析 仪 进行 测量 , 采 用 Y8 3 B H     日本 电子 J M 一 4 0扫描 电子 显微 镜 对 磁  S 60 粉芯的粉末形貌进行分析 。  

3实验 结果与分析讨 论 
A. 玻 璃 绝 缘 粘 结 剂  水 B 硅 酮树 脂 绝缘 粘 结 剂  . 图 5不 R 绝 缘 粘 结 剂 磁 粉 芯 扫 描 电镜 照片 

3. 1绝缘 粘结 剂对 磁导 率 的影响  图 1 示 俩 种 绝 缘 粘 结 剂 的 添 加 量 为  表

5  4

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工 业 技 术 
25 %时, . wt 铁硅 铝 磁粉 芯磁 导率 随 频率 的  变 化 关 系 , 图 中 可 以 看 出铁 硅 铝 磁 粉 芯  从 具 有 比 较 高 的 频 率 稳 定 性 , 说 明实 验 采  这 用 的绝 缘 包 覆 工艺 对 合 金粉 末颗 粒 的 包覆  是 充 分的 , 同时 可 以 看 出 同等 情 况下 , 酮  硅 树 脂 绝缘 粘 结 剂 比水 玻 璃 绝 缘粘 结 剂 在获  得 优 良 的恒 导 磁性 的 同时具 有更 高 的 磁导  率。   图 2为加 入 2 5 %、3 5 %和 5 %  .wt . wt wt 硅 酮 树 脂 绝 缘 粘 结 剂 时 , 粉 芯 磁 导 率 随  磁 频 率的 变化 。 由图 2 见 , 可 绝缘 粘结 剂 含量  不 同, 导率随频率的变化规律不 同。当 磁   粘结 剂含 量 为 2 5 %时 , 品初始 磁导 率  . wt 样 大 , 着 频 率 升 高 , 导 率 迅 速 下降 ; 随 磁 当粘  结 剂 含 量 为 3. wt 时 , 品 的 磁 导 率 为  5 % 样 1 O左右 , 频 率特 性较 好 。 当粘结 剂 含 量  2 且 增加 到 5 % 时 , 品磁 导 率 下降 到 9 , wt 样 7 随  着频 率 升 高 , 导 率基 本 不 变 。总 之 , 着  磁 随 绝缘 粘 结 剂的 增 多 , 粉 芯 的磁 导率 降低 , 磁   但 频 率特 性 提 高 。   3  2绝 缘粘 结剂对 损耗 的影响  铁硅铝磁粉芯 损耗包括 磁滞损耗 P   h 和涡 流损 耗 P ( 括剩 余 损耗 P ) e包 r 。图 2 与  图 3显示 当绝 缘 剂的 添加 量 为 2 5 %时 , . wt   铁硅 铝 磁 粉 芯 的 磁 滞 损 耗 Ph和 涡 流 损 耗  Pe随 着 使用 频 率 的 增加 而 增 大 , 与 公式  这
P o =P +P = n  .f C 2 f/r 描 述   tt h e B1 6+ d B22

0 

图6  

O随绝缘 粘结 剂添 加量 的变化 曲线 

的损 耗 随频 率 的 变化 机 制 一 致 。 同时 可 以  看 出 同等 情 况 下 , 用 硅 酮树 脂 绝 缘 粘结  采 剂 比水 玻璃 绝 缘粘 结 剂 具 有 更低 的 磁 滞 损  耗P h和 涡流 损 耗 P 。 e  为减 少 金 属 粉 末 间 的 涡 流 损 耗 , 们  我 将 金 属 粉 末 表 面 均 匀包 覆 绝 缘 层 , 隔 离  以 金 属粉 末 的直 接接 触 。 在 实际 生 产 中添 加  绝 缘 剂 是 降 低 损 耗 的 有 效 方 法 , 以 保 证  可 铁 硅 铝 磁 粉 芯具 有 较 好 的 综 合 磁 性 能 。   对 于工 作频 率 在 l 0 Hz 下的 磁芯 , 0k 以   降 低 磁 滞 损耗 是 最 重 要 的 。 为 降 低 损 耗 ,   就要 降低矫顽 力 Hc 和剩 余磁感 应 强度 。要  达到 此 目的 , 从两 方 面 着手 : 是从 配 方  需 一

成 分 方 面 , 量 使 磁 晶 各 项 异 性 常 数 k一  尽 0 磁 滞 伸缩 常 数 一 0 二是 在 工 艺上 要做 到  , ; 高 密 度 、大 晶粒 、均 匀完 整 、 另相 少 、内  应 力小 、气 孔 少 。   图 5 俩 种 绝缘 粘 结 剂 在 添加 量 为 2   为 . 5 %时 的 铁硅 铝 磁粉 芯 的 扫描 电镜 照 片 , wt   从 图 中 可以 看 出 俩种 绝 缘 粘 结 剂都 在 磁 粉  颗 粒 外 形 成 较 均 匀 的绝 缘 膜 , 体 牯 结 致  磁 密 。但 是 使 用 硅 酮树 脂 绝 缘粘 结 剂 的 铁 硅  铝 磁 粉 芯 界 面 比较 清 晰 , 磁粉 的 亲 和性  与 比 使用 水 玻 璃 绝缘 粘 结 剂 的 铁硅 铝 磁 粉 芯  好 , 结 剂 和 耦 联 剂 将 磁 粉 紧 密 粘 结 在 一  粘 起 , 密 化程 度高 , 料 内部 存 在较 少的 疏  致 材 松、孔隙等组织缺陷。   3. 3绝缘 粘结 剂对 品质 因数 Q 的影 响  品 质 因数 Q 是衡 量铁 硅 铝 磁 粉 芯性 能  好 坏 的 综 合 参数 , 质 因 数 Q越 大 铁 硅 铝  品 磁粉 芯 的磁导 率 越高 , 损耗 越低 。图 6显示  的是 F=l KHz的情 况 下 , 0 铁硅 铝磁 粉 芯 的  品 质因 数 Q随 俩 种绝 缘 粘 结 剂 添加 量 的变  化 曲线 。 由 图 可 知 , 着绝 缘 粘 结 剂 添 加  随 量 的增 加 , 硅 铝 磁 粉 芯 的 品 质 因数 Q 逐  铁 渐 增 大 。这 主 要 是绝 缘 粘 结 剂 的 添加 量 增  大 导 致 了铁 硅 铝 磁 粉 芯 的 损 耗 被 减 小 , 进  而导致其品质因数增加。  

5 结 论 
在铁 硅铝 合金 粉 末 配 比一定 的情 况 下 ,   对 合 金 粉末 的 处 理 好 坏很 大 程 度上 影 响 铁  硅 铝 磁 粉芯 的 性 能 。这 也 说 明在 大 规 模生  产 中绝 缘 剂 的 选 择 及其 添 加 量 的 多少 是决  定 铁硅 铝 磁 粉 芯软 磁 性 能好 坏的 关键 。   ( ) 综 合 软 磁 性 能 考 虑 , 绝缘 粘 结  1从 在 剂的 添加 量为 2.wt % 的情 况下 , 酮树  5 wt 硅 脂 绝缘 粘 结 剂 比水 玻 璃 绝缘 粘结 剂 具 有更  高 的磁 导 率 , 低 的磁 滞 损 耗 Ph和 涡流 损  更 耗 P , 及 更 高 的 品质 因 数 Q。 e以   ( ) 硅 铝磁 粉 芯 在 采用 硅 酮树 脂 绝缘  2铁 粘 结 剂 下 比 水 玻 璃 绝 缘 粘 结 剂 的 形 貌 更  好 , 密 化程 度 高 , 致 材料 内部 存在 较 少 的疏  松 、孔 隙 等组 织 缺 陷 。  

参考文献 
【  1 J徐晖 , . 米 晶 F 7 5 等 纳 e 3. Cu1 Nb3 i . Sl   3 5 B9磁 粉 芯 的 磁性 能 研 究 . 能 材 料 , 功   2 0 ( )4 . 0 3 1 :2 

【】吕银芳 , . 端 正激 变 压器 的设 计 . 2 等 单 现  代 电子技 术 , 0 7 8 : 0 2 0 ( )2 .  

( 接5 上 3页 )   为 5 ~1 m, m   5 软土 层 含 水量 2 % ~3 % , 5 5  

表 1沉 降预 测 成 果 表 

表现 为夹层形式 , 土底 面一般 都有砂 、 软   砾 、 碎石 或 强风 化 片 麻岩 层 , 排水 条 件 好 。   此 段 软 土 地 层 特 征 较 为 明显 , 全 线 工 程  是 地 质 较 差 的 路 段 , 一 定 程 度 上 控 制 着 总  在 体工程进度。   该路段地 基主要采用两 种处理措施 ,   对 于桥 头 段 、管 涵 处 采取 了水 泥湿 喷 桩 复  合 地 基处 理 方 式 , 于普 通路 基 段 采 取 了  对 塑料 排水 带加 堆 载预 压 的处 理方 式 , 从  2 0 年 5 7日开始填 筑 , 0 7 9 2   07 月 2 0 年 月 7日 达到 超载 填 筑 高 度 , 计预 压 期 为六 个 月 , 设   截至 20 年 6 2 08 月 2日断 面数据 资料 见图 2  。 根据 实测 曲线 作 出 △ t ( S 2 一 A t /△ )    关 系 曲线 并进 行线 性 拟 合 , 图 3 示 : 如 所   由图 3 可知 ,/ K2 0 0 0 、1 2 E- 1 C2 = .2 6 /C=5   0, 5 可求 得 c、K代入式() ) 求的沉降值 , 2( 便 3   具 体与 实 测数 据 对 比与预 测 成 果 见表 1   表 中 S 为 最 后一 次 监 测 时 间 t t 对应 的  路 基最 终 沉 降量 , t星 ) S ( 为时 间 t 对应 的 星 

野法预测沉降, 由表 l 知 , 野 法 推 算 的  可 星 软 基超 载 预 压卸 载 控 制【】河 海 大 学学  J. 最终沉 降量一般较实际沉降量稍微偏大 ,   报 , 0 2 2 ( )7   8 . 2 0 , 1 1: 8 1   偏 于 保 守 , 对 工程 较 为 有 利 。 但   【1王 敏 , 绍 伟 . 曲 线 配 合 法 在 武 英 高  2 段 双 速 公路 某软 基 段 沉 降预 测 中 的应 用f】 J.   5结语  建筑 科技 与管 理 , 0 8 1 ( )4   5 . 2 0 ,11:8 0  3 佴 双 预 测 值 与 实 测 值 相 比 较 , 测 值 与 实  [】夏 彩 虹 , 磊 . 曲 线 配 合 法 在 某 软 基  预 沉 降反 分析 中的 应 用[】水文 地 质 工程  J. 测 值误 差较 小 , 预测 值 较 实测 值 稍 微偏 大 ,   地质 , 0 5 ()4   0. 2 0 ,1 : 8 5   偏 于 保 守 , 对 于 控 制 工 后 沉 降 要 求 较 高  但 4 软 的 工程 有利 。说 明星 野 法 预 测 沉 降在 本 工  【】俞 三薄 . 基处 理 中 沉 降经 验 公式 的 应  程 中是 适 用 的 。   用【 】 大 坝 观 测 与 土 工 测试 , 9 , l J. 1 7 2  9 ()4   2  1:04 . 工程 实 际要 求 计算 模 型简 介 实用 , 以  所 5杨 李 基 解 析 方法 在 实 际 工程 中比 数 值 计算 方 法 适  [】 涛 , 国维 . 于 先 验 知 识 的 岩 爆 预  测 研 究【】岩 石 力学 与工 程学 报 , 0 0  J. 20 , 用 , 野法 模型 简便 易懂 , 很 强的适 用性 。 星 有  
()4 9 4 . 4 : 2 ~ 31 

参考文 献 
【】林 代锐 , 国维 , 少杰 . 1 李 黄 汕汾 高 速 公路 

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