寧波材料所優(yōu)化鐵基非晶磁粉芯絕緣包覆層及磁粉芯性能

　　鐵基非晶磁粉芯是由非晶軟磁合金粉末和絕緣介質(zhì)混合壓制而成的一種軟磁復(fù)合材料，在高頻下具有恒磁導(dǎo)率、高電阻率、低損耗、溫度穩(wěn)定性好、價(jià)格適中等特點(diǎn)，滿(mǎn)足電子設(shè)備和器件向高頻化、小型化和大電流方向發(fā)展的趨勢(shì)，是磁粉芯材料的重要發(fā)展方向，得到了科研工作者越來(lái)越廣泛的關(guān)注，在其制備工藝和應(yīng)用研究方面取得了顯著的進(jìn)步。但是，由于受傳統(tǒng)鐵基非晶軟磁合金非晶形成能力較低的限制，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用的非晶磁粉只能采用帶材破碎法來(lái)制備，存在著尖銳的棱角，難以絕緣，使磁粉芯的損耗較高；同時(shí)，為了提高非晶磁粉芯的高頻性能，在制備過(guò)程中加入了大量的非磁性物質(zhì)，導(dǎo)致其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度降低，不利于電子元器件的小型化和高頻化。因此，如何提高非晶磁粉芯的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，降低高頻損耗，是提高磁粉芯性能的關(guān)鍵，也是推廣非晶磁粉芯應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)，是該領(lǐng)域研究的重要課題。 

　　中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所非晶軟磁研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)研究，開(kāi)發(fā)了具有高非晶形成能力和優(yōu)異軟磁性能的FeSiBP系塊體非晶合金，可采用氣霧化法制備出球狀非晶粉末，有效解決了傳統(tǒng)非晶帶材破碎法制備的粉末存在著尖銳的棱角，難以絕緣，導(dǎo)致磁粉芯損耗較高的問(wèn)題。此外，針對(duì)納米軟磁鐵氧體粉末具有高的電阻率（~107 W•m）和一定的磁性的特點(diǎn)，研究人員在非晶磁粉芯制備過(guò)程中將其作為絕緣劑使用，降低了非磁性物質(zhì)的含量，提高了磁粉芯的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和軟磁性能，同時(shí)，采用超聲振蕩分散的方法，解決了納米軟磁鐵氧體粉末在環(huán)氧樹(shù)脂丙酮溶液中易團(tuán)聚、難以均勻分散的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了其在鐵基非晶粉末表面的均勻包覆（如圖1所示），可降低磁粉芯的損耗，有利于電子元器件的高頻化和小型化。研究發(fā)現(xiàn)，采用納米軟磁鐵氧體粉末取代環(huán)氧樹(shù)脂，當(dāng)納米軟磁鐵氧體粉末的含量為3%時(shí)，磁粉芯的磁導(dǎo)率得到大幅提高，從57提高到了89，通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化熱處理工藝（430 ℃，1h），磁導(dǎo)率提高到121，同時(shí)，其損耗也大幅降低，在100kHz, 0.1T條件下，損耗僅為900mW/cm3 （如圖2所示），與高磁通鐵鎳磁粉芯相比，其磁導(dǎo)率提高了近一倍，而損耗降低了30%，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Intermetallics, 71 (2016) 1-6和 Journal of Alloys and Compounds, 696 (2017) 1323-1328等國(guó)際期刊上，并申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利（201610914730.1）。這種性能優(yōu)異的新型鐵基非晶磁粉芯有望作為電感濾波器、調(diào)頻扼流圈、開(kāi)關(guān)電源主振鐵芯及逆變器等元器件，廣泛用于電訊、雷達(dá)、電視、電源、太陽(yáng)能發(fā)電等技術(shù)中。 

　　該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（51601205、51671206）和浙江省公益技術(shù)應(yīng)用研究計(jì)劃（2016C31025）等項(xiàng)目的支持。 

鐵基非晶磁粉芯截面的表面元素分布狀態(tài) 

鐵基非晶磁粉芯截面的表面元素分布狀態(tài)