热处理对水雾化Fe74Cr2Mo2Sn2P10C2Si4B4非晶磁粉芯性能的影响

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)黑龙江八一农垦大学工程学院 作者:李庆达

  采用水雾化Fe74Cr2Mo2Sn2P10C2Si4B4非晶磁粉制备出了高频特性较好的磁粉芯。研究了去应力退火和磁场退火对磁粉芯磁性能的影响。结果表明:非晶磁粉芯压制后的去应力退火处理能有效提高磁导率和品质因数。过高热处理温度使非晶粉末晶化,析出导电性较差的非铁磁相,恶化磁性能。最佳退火温度为400℃,最佳的磁性能为:在3500 kHz的频率下,μ=40.5,Q=225。磁场退火对Fe74Cr2Mo2Sn2P10C2Si4B4非晶磁粉芯磁导率影响较小。纵向磁场退火能增大非晶磁粉芯的损耗,横向磁场退火能降低非晶磁粉芯的损耗,磁粉芯总损耗变化主要来源于磁滞损耗。

  铁基非晶态合金由于原子排布呈无序状态,晶体中的磁晶各向异性消失,导致非晶合金的矫顽力和损耗较低,具有优异的综合磁性能[1-3]。在FeSiB合金基础上添加一些合金元素制成的非晶合金具
有优异的软磁性能,在电子、电力领域已经得到广泛的应用[4-6]。目前非晶合金的应用产品大都用冷淬薄带卷绕成磁芯,但高频段的损耗特性限制了薄带卷芯应用场合,高磁导率非晶合金在10 ~100 kHz磁导率就开始下降,最高适用频率仅为300 ~ 500 kHz。为了解决这一问题,研究人员通过将非晶带材破碎制备出了非晶磁粉芯,有效的降低了磁芯的损耗,提高了频率使用范围。但带材破碎粉末多为带棱角的片状,难以绝缘,从而导致磁粉芯的损耗增高,采用雾化法制粉可以较好的解决此问题。目前采用雾化法制备非晶粉末并合成磁粉芯的研究报道较少[7-8]。笔者采用水雾化Fe74Cr2Mo2 Sn2 P10 C2 Si4 B4非晶磁粉制备出高频性能较好的磁粉芯,研究了热处理对非晶磁粉芯动态磁性能的影响,并讨论了其相应的物理机制。另外,磁场热处理是一种提高材料软磁磁性能的重要工艺,但将磁场热处理应用于磁粉芯的报道较少。笔者将磁场热处理应用于Fe74 Cr2Mo2 Sn2 P10 C2 Si4 B4非晶磁粉芯的制备中,对比磁退火处理与普通退火处理对非晶磁粉芯的影响,并研究相应的性能变化机理。

1、实验材料及方法

1. 1、实验原材料

  图1 显示了水雾化Fe74 Cr2Mo2 Sn2P10 C2 Si4B4非晶磁粉的微观形貌。可以看出,水雾化Fe74 Cr2Mo2 Sn2P10C2 Si4B4非晶磁粉的颗粒较圆滑,益于进行粉末绝缘包覆。非晶粉末粒度小于180 μm,且粉末的粒度分布较好,适合压制制备磁粉芯。

  1) Fe74 Cr2Mo2 Sn2 P10 C2 Si4B4非晶磁粉芯压制后的退火处理有效地提高磁粉芯的磁性能。退火温度升高,磁粉芯的磁导率和品质因数升高,损耗降低。过高的热处理温度会使非晶粉末晶化,形成导电性能较差的非铁磁相,恶化磁性能;

  2) Fe74 Cr2Mo2 Sn2 P10 C2 Si4B4非晶磁粉芯最佳的退火温度为400 ℃,最佳的磁性能为: 在3500 kHz 的频率下,μ = 40. 5,Q = 225;

  3) 磁场退火对Fe74 Cr2Mo2 Sn2 P10 C2 Si4B4非晶磁粉芯磁导率的影响较小,损耗影响较大。纵向磁场退火能够增大非晶磁粉芯的损耗,横磁场退火能够降低非晶磁粉芯的损耗,磁粉芯的总损耗变化主要来源于磁滞损耗。

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