FeSiB磁粉芯的制备工艺与性能研究

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1、硕士学位论文FeSiB磁粉芯的制备工艺与性能研究作者姓名黄垒学科专业材料加工工程指导教师余红雅副教授所在学院材料科学与工程学论文提交日期2018年6月PreparationprocessandPropertiesofFeSiBMagneticPowderCoresAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuangLeiSupervisor：AssociateProf.YuHongyaSouthChinaUniversityofTechnologyGua

2、ngzhou,China分类号：TB43学校代号：10561学号：201520115841华南理工大学硕士学位论文FeSiB磁粉芯的制备工艺与性能研究作者姓名：黄垒指导教师姓名、职称：余红雅副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：材料加工工程研究方向：软磁性材料论文提交日期：2018年4月25日论文答辩日期：2018年6月4日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：欧阳柳章委员：高岩、曾德长、余红雅、匡同春摘要磁粉芯作为一种复合软磁材料,通过粉末冶金工艺压制而成。磁粉芯具有

3、良好的综合性能，它既综合了金属软磁材料和铁氧体软磁材料的优点，同时也可最大限度克服二者的不足。随着科技的快速发展，电子器件向着小型化、大容量、高精度及高灵敏度方向发展，因此要求磁粉芯具有高的饱和磁感应强度、高磁导率、低损耗等优异的性能。FeSiB磁粉芯的饱和磁感应强度较高、损耗较低、直流偏置性能好以及耐腐蚀性好，具有广阔的应用前景。不同粒度的FeSiB磁粉制备的非晶磁粉芯的磁性能不同。FeSiB磁粉粒度较小时，制备的磁粉芯的磁损耗较低，但是磁导率也较低；而磁粉粒度较大时，制备的磁粉芯的磁导率较高，但是磁

4、损耗也较高。针对这一问题，本文针对不同粒度的FeSiB磁粉制备的磁粉芯具有不同的优缺点展开研究。（1）本文针对600目FeSiB磁粉制备的非晶磁粉芯，具有较低的磁损耗，但磁导率也较低，通过添加铁粉制备FeSiB/Fe复合磁粉芯来提高磁导率。主要研究了铁粉含量、磷化处理、磷化液浓度、压制压力及热处理对FeSiB/Fe复合磁粉芯磁性能的影响。通过实验得出结论：铁粉的添加可以有效提高FeSiB非晶磁粉芯的磁导率及饱和磁化强度，但是磁损耗也随着升高。通过对铁粉进行磷化处理，可以保障磁粉芯具有较高磁导率的前提下降

5、低损耗，尤其Fe含量为20wt.%的FeSiB/Fe复合磁粉芯，在50mT、100kHz测试条件下，未被磷化时复合磁粉芯磁损耗为182.1W/kg，而磷化后复合磁粉芯的磁损耗为141.3W/kg，相对降低了22.5%，而且磁导率基本没有变化。基于上述实验，本文对制备工艺进行了优化。实验表明磷化液浓度、压制压力及热处理温度对复合磁粉芯性能影响很大。当铁粉添加量为20wt.%，磷化液浓度为4wt.%，在压制压力为1200MPa,退火温度为450℃时，得到此最佳工艺制备的复合磁粉芯，其磁导率为42.3，磁损耗

6、为141.3W/kg。（2）针对300目FeSiB磁粉制备非晶磁粉芯，具有较高的磁导率，但磁损耗也较高。第一种方案是通过添加铁氧体制备FeSiB/铁氧体复合磁粉芯来降低磁损耗。主要研究了铁氧体粒径、含量对FeSiB/铁氧体复合磁粉芯的性能影响。通过实验得出结论：不同粒径的铁氧体对复合磁粉芯性能影响很大；添加500目铁氧体粉末的复合磁粉芯的磁性能比含有300目和700目铁氧体的复合磁粉芯磁性能较好。在50mT、100kHz测试条件下，铁氧体含量为10wt.%的复合磁粉磁导率为41.0，其磁损耗为115W/

7、kg。相比与FeSiB非晶磁粉芯的磁损耗降低了24.8%，而磁导率有所降低。铁氧体含量对复合磁粉I芯的性能影响也很大；含4wt.%铁氧体的复合磁粉芯的磁导率最高为42.4；未添加铁氧体的FeSiB磁粉芯的磁导率为43.3；含4wt.%铁氧体的复合磁粉芯的磁导率基本没有降低。随着铁氧体含量继续增加，复合磁粉芯的磁导率开始下降。随着铁氧体的含量增加，复合磁粉芯的磁损耗随着降低，Q值也会增加。在100kHz条件下，未添加铁氧体的FeSiB磁粉芯的磁损耗为152W/kg，而添加铁氧体质量分数为8wt.%的复合磁

8、粉芯的磁损耗为120W/kg，后者降低了21.7%。第二种方案是通过对FeSiB非晶磁粉进行磷酸盐-有机硅树脂复合包覆来降低磁粉芯的磁损耗。主要研究了磷酸盐-有机硅树脂复合包覆、磷化液浓度及磷化温度对磁粉芯性能的影响。通过实验得出结论：磷酸盐-有机硅树脂复合包覆能够有效降低FeSiB磁粉芯的磁损耗。与未处理的FeSiB磁粉芯相比较，复合包覆的FeSiB磁粉芯的磁损耗降低了30.8%，但是同时也降低了磁粉芯的磁导率。磷化液浓度为6%时，复合包