一体成型电感用高饱和防锈FeSiCr粉绝缘包覆工艺开发
作者单位：东莞理工学院
学位级别：硕士
导师姓名：常春涛;柯海波
授予年度：2024年
学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）]
摘 要：随着电子设备智能化的发展,电感倾向于小型化、高频化、集成化。从原来的绕线式电感发展到如今的一体成型电感。本文所探讨的一体成型电感,其基体材料采用高饱和防锈FeSiCr粉软磁复合材料。相较于传统的软磁材料,高饱和防锈FeSiCr粉软磁复合材料一方面拥有稳定的磁导率、高饱和磁感应强度以及优良的直流偏置特性,这些特性恰好弥补了软磁铁氧体磁通密度低、直流偏置特性差,以及金属软磁合金在高频段电阻率低的缺陷,因此在一体成型电感制造中得到了广泛应用。另一方面,随着一体成型电感的应用环境日益复杂（如高温潮湿、高盐及酸碱环境）,对其综合性能和可靠性的要求也愈发严格。FeSiCr磁粉是在Fe Si合金的基础上进行研发的,虽然添加Cr元素能提升磁粉的防锈性能,但单一的FeSiCr磁粉仍存在电阻率低、在高温高湿条件下容易生锈的问题。因此,需要对合金粉末表面进行绝缘包覆处理,以降低电感损耗,提升其工作可靠性,并有效防止电感在恶劣工作环境下生锈失效。 本论文首先以气雾化FeSiCr磁粉作为研究对象,通过对气雾化FeSiCr磁粉包覆工艺参数的改进和调整得到一个最佳的绝缘包覆工艺方案,然后再用水雾化FeSiCr磁粉对气雾化绝缘包覆工艺方案进行性能评价,工艺方法是采取无机-有机双重绝缘包覆处理,来提高合金粉末整体各方面性能,重点研究对象是无机绝缘包覆工艺,其工艺内容可以分为两个部分,第一部分是制备了无机磷酸盐,第二部分是使用硅烷偶联剂对SiO进行表面改性同时与其他无机物相结合,这两部分相结合制备出的无机绝缘包覆剂提高了与铁硅铬粉体的亲和性,促进了SiO-AlO/Al（OH）和无机磷酸盐在粉体表面的均匀包覆。实验的目标是通过合理的绝缘包覆处理在尽量不降低磁导率的基础上提高材料样品的电阻率,同时保证高温潮湿恶劣环境下的电感耐压值以及盐雾的防锈特性。 在气雾化FeSiCr粉绝缘包覆工艺参数的变化对磁粉整体性能的影响的研究中发现:（1）氢氧化铝在绝缘工艺中不参与反应,对磁粉的孔隙起到一个填充的作用。（2）PVP表面活性剂的加入在绝缘粉固化升温之后可以提升磁粉表面的活性,促进与绝缘剂的紧密结合。（3）聚乙二醇分散剂对已生成的无机绝缘包覆剂起到了很好的分散效果,抑制它们分子间的团聚。（4）MgO和磷酸的配比以及绝缘粉的固化温度和时间对FeSiCr软磁复合材料综合性能和盐雾产生很大的影响,在0.2wt%MgO和0.2wt%HPO配比条件下、（160℃1h+180℃1h）固化温度的条件下,磁环的磁性能和盐雾性能都达到最佳。 使用气雾化FeSiCr粉最优的绝缘包覆工艺,对水雾化FeSiCr磁粉进行了性能评价,得出结论:（1）研磨后片状的MgO与球形微米MgO对比,在压制成型中,片状MgO是面接触而球形MgO是点接触,前者单位面积受到的压力小,片状的MgO整体包覆效果较好,其次球形微米MgO比纳米MgO更容易团聚,导致反应不充分也不均匀。（2）在前期,密度和磁导率随着成型压力的增大而增大,当成型压力到达8t时密度还会有所升高但磁导率基本保持不变,综合考虑成型压力等于8t的时候其综合性能达到最佳。（3）磷化程度对磁粉的绝缘包覆性能产生很大的影响,磷化比重0.2wt%时磁粉表面生成一层薄膜此时密度和绝缘阻抗值都显著提高。
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