一种罐形合金磁芯及其制备方法

摘要

本发明涉及磁芯制备技术领域，提供了一种罐形合金磁芯的制备方法，包括以下步骤：S1.制作生坯：准备合金磁粉料，首先压制成柱状或方形粗坯，然后采用精雕机对粗坯进行精雕，形成具有开槽的罐形精雕坯；S2.热处理；将精雕坯送入连续热处理炉，在一定温度下热处理一段时间，然后抽真空含浸一段时间，并加压含浸，得到粗品罐形合金磁芯；S3.将热处理后的粗品罐形合金磁芯进行修整、清洗；最后采用静电喷漆，即得罐形合金磁芯；上述制备方法使得所得的罐型磁芯一致性较好，节约了成本，提高了生产线效率，保证了产品的精度和稳定性；且得到的罐形合金磁芯外观效果完美、成品率高。

权利要求

1.一种罐形合金磁芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1. 制作生坯：准备合金磁粉料，首先压制成柱状或方形的粗坯，然后采用精雕机对粗坯进行精雕，形成具有开槽的罐形精雕坯；精雕时：先雕外侧的U形槽；然后对粗坯的轴心纵向开孔，形成中心孔；最后雕内部的环形槽使之形成中心的中心柱；所述合金磁粉料为铁镍磁粉芯、铁硅磁粉芯、铁硅铝磁粉芯中的任意一种；所述铁镍磁粉芯按重量百分比计，包括

50‑60%铁和40‑50%镍；铁硅磁粉芯按重量百分比计，包括5‑10%硅和90‑95%铁；铁硅铝磁粉芯按重量百分比计，包括5‑10%铝、5‑10%硅和80‑90%铁；

S2. 热处理：将精雕坯送入连续热处理炉，经热处理后，然后抽真空含浸一段时间，并加压含浸，得到粗品罐形合金磁芯；

S3. 将热处理后的粗品罐形合金磁芯进行修整、清洗；最后采用静电喷漆，即得罐形合金磁芯。

2.根据权利要求1所述罐形合金磁芯的制备方法，其特征在于，所述U形槽开设有至少一个。

3.根据权利要求1所述罐形合金磁芯的制备方法，其特征在于，S2中热处理时经600‑

800℃热处理2‑4小时。

4.根据权利要求1所述罐形合金磁芯的制备方法，其特征在于，S2中含浸时，增加强度至500N以上。

5.根据权利要求4所述罐形合金磁芯的制备方法，其特征在于，S2中含浸时，含浸液体采用热固性树脂，含浸温度为常温。

6.一种罐形合金磁芯，其特征在于，由权利要求1‑5任一项制备方法制备得到。

说明书

一种罐形合金磁芯及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及磁芯制备技术领域，具体而言，涉及一种罐形合金磁芯及其制备方法。

背景技术

[0002] 软磁材料，指的是当磁化发生在Hc不大于1000A/m的磁性材料，可以用最小的外磁场实现最大的磁化强度，具有低矫顽力和高磁导率，广泛用于电工设备和电子设备中。软磁磁芯是指用软磁材料生产的磁芯，按照成分分类包括铁镍、铁硅、铁硅铝、铁粉芯、铁氧体等。罐型磁芯是常用磁芯的一种，因其外形似罐而得名。

[0003] 在罐型磁芯应用中，骨架和绕组几乎金部被磁芯包裹起来,致使它对EMI(EMI是指电子产品工作会对周边的其他电子产品造成干扰，与此关联的还有EMC规范，是电子电器产品经常遇上的问题，干扰种类有传导干扰和辐射干扰)的屏蔽效果非常好。罐型磁芯尺寸均符合IEC标准，在制造的时候互换性非常好，可提供简单型骨架(无插针的)和PCB板安装骨架(有插针)；由于罐型形状的设计，致使与其它类型同等尺寸的磁芯相比费用更高；由于它的形状不利于散热，因此不适于应用于大功率变压器电感器。

[0004] 现有技术中制造罐形(状)合金磁芯比较常规的制造法为模具成型法，采用定制而得的模具、器具来按坯制做，如公开号为CN105070478A的中国专利公开了一种罐型磁芯制作方法，包括如下步骤：将铁氧体粉进行一次球磨、预烧、二次球磨、压铸成型、烧结，还包括所述磁芯烧结后拼接的步骤，但利用模具压制成型及拼接的过程中，所制得的产品结构稳定性较差且制得的罐型磁芯产品一致性较差；除此之外，定制模具，成本较高，周期较长，模具报废率高，模具材质不同，导致稳定性不可控因素较多，影响合金磁芯产品的成型产出效果，从而影响其在下游电子器件中的应用。

发明内容

[0005] 本发明为了实现市场上现有罐形合金磁芯制备难、技术不成熟的问题，本发明采用的技术方案利用合金磁芯成型加数控精雕相结合的方法，制备罐形(状)合金磁芯，所得产品一致性较好且稳定，制备方法具有环保、使用便捷、生产效率高、可操作性强、智能化生产化程度更高的特点。

[0006] 本发明提供了一种罐形合金磁芯的制备方法，包括以下步骤：

[0007] S1.制作生坯：准备合金磁粉料，首先压制成柱状或方形粗坯，然后采用精雕机对粗坯进行精雕，形成具有开槽的罐形精雕坯；

[0008] S2.热处理：将精雕坯送入连续热处理炉，在一定温度下热处理一段时间，然后抽真空含浸一段时间，并加压含浸，得到粗品罐形合金磁芯；

[0009] S3.将热处理后的粗品罐形合金磁芯进行修整、清洗；最后采用静电喷漆，即得罐形合金磁芯。

[0010] 进一步地，S1中精雕时：先雕外侧的U形槽；然后对轴心纵向开孔，形成中心孔；最后雕内部的环形槽使之形成中心的中心柱。

[0011] 进一步地，所述U形槽开设有至少一个。

[0012] 进一步地，S2中热处理时经600‑800℃热处理2‑4小时。

[0013] 进一步地，S2中含浸时，增加强度至500N以上。

[0014] 进一步地，S2中含浸时，含浸温度为常温，含浸液体采用热固性树脂，热固性树脂可选为环氧树脂和/或酚醛树脂，较优地为其混合物。

[0015] 进一步地，所述合金磁粉料为铁镍磁粉芯、铁硅磁粉芯、铁硅铝磁粉芯的任意一种。

[0016] 进一步地，所述铁镍磁粉芯按重量百分比计，包括50‑60％铁和40‑50％镍；铁硅磁粉芯按重量百分比计，包括5‑10％硅和90‑95％铁；铁硅铝磁粉芯按重量百分比计，包括5‑10％铝、5‑10％硅和80‑90％铁。

[0017] 一种罐形合金磁芯，由上述任一项制备方法制备得到。

[0018] 本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

[0019] 1、本发明制备方法可很好地满足高厚比大于5的产品的制作需求，且得到的产品稳定性好，产品具有高饱和磁通密度，适用于大电流，高功率的电子器件的使用。

[0020] 2、本发明制备方法首先压制柱状的实心粗坯之后，直接对实心粗坯进行精雕，依次精雕U形槽口、中心孔、环形槽，然后对精雕后的生坯进行热处理，使得最终所得的罐型磁芯一致性较好，节约了成本，提高了生产线效率，保证了产品的精度和稳定性；且得到的罐形合金磁芯外观效果完美、成品率高。

[0021] 3、本发明制备方法简便、可操作性强，制备人员不再为模具犯难，且生产周期缩短。

附图说明

[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0023] 图1为本发明实施例1提供的罐形合金磁芯的结构示意图；

[0024] 图2为本发明实施例1提供的罐形合金磁芯的俯视图；

[0025] 图3为本发明实施例2提供的罐形合金磁芯的俯视图；

[0026] 图标：1‑罐形合金磁芯，11‑中心柱，111‑中心孔，12‑环形槽，13‑环形槽外壁，131‑U形槽。

具体实施方式

[0027] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

[0028] 下面对本发明实施例提供的一种罐形合金磁芯的制备方法进行具体说明。

[0029] 一种罐形合金磁芯的制备方法，包括以下步骤：

[0030] S1.制作生坯：准备合金磁粉料及辅助配料，首先压制成柱状或方形粗坯，然后采用精雕机对粗坯进行精雕，形成具有开槽的罐形精雕坯；

[0031] 现有技术中，使用模具制备多采用“粗模成型”、“复杂多套模具成型”、“罐型多部分拼接”、“模具+熟坯加工”的方式，采用上述方式压坯成型后，直接热处理，上述压坯成型是直接压制成具有开槽的生坯，即通过压制的方式，得到粗产品形状，然后再热处理操作；然而在用模具生产的过程中，存在生坯压制精度过差的问题，尤其是当高厚比过大时(如高厚比大于5时)，由于罐形产品自身的结构具有台阶，且制作时单位压力大，产品的生产过程更是无法保持稳定性和密度均一性。由于U形槽和环形槽外壁较薄，在压制过程中，很难成型，即使成型了由于外侧壁粉料密度小，且侧壁有开槽，生坯压制精度差、稳定性差，这样导致U形槽部分、罐内环形槽部分在后续热处理工艺过程中产生缺陷，或者在熟坯加工中产生缺陷。而U形槽、环形槽的精度、缺陷程度，直接关系到绕线之后元件的性能，如EMI屏蔽效果变差等。因此，“单位压力大、结构有台阶、高厚比大”，这三个因素导致模具制作的产品，不稳定或是缺陷多(如密度不均匀，高度不稳定，暗裂，起层等问题)，就不能进行连续生产。

[0032] 因此，发明人创新性地提出一种罐型磁芯制备的新工艺，主要是用毛坯加雕刻的方法来制作大高厚比的罐形合金磁粉心产品，其核心在于，压制柱状的实心粗坯之后，直接对实心粗坯进行精雕，具体地，如果是圆柱型坯，在精雕时，包括如下步骤：导入设计尺寸；刀具对圆柱侧面进行精雕；刀具开U形槽131；刀具开圆柱轴向的中心孔111；刀具开圆柱内部的圆环形槽12。如果采用方形坯，则导入设计尺寸；将方坯雕为柱形坯；后续步骤与圆柱形处理步骤相同。此外，为了减少顶面和底面的加工，粗坯成型时，通过控制进料量和压力，保证柱体的高度与罐型磁芯的设计高度一致。

[0033] 采用上述步骤的原因在于：U形槽131和环形槽12是最容易出现机械加工缺陷的部位，发明人通过压制实心粗坯后，再开U形槽131，这样即可保证在开槽时有比较厚的径向距离，避免材料壁过薄，导致U形槽131的加工面和其他衔接部由于机械应力集中导致裂纹等缺陷，影响后续使用性能；然后对实心粗胚轴心处纵向打孔，形成中心孔111，而在此基础上再开环形槽12时，由于中心孔111已加工，槽定位更精准，且U形槽131附近材料已切割，这样由此进刀精雕，进刀量进一步减少，加工进程短，工作效率更高，也减少了刀具磨损，客观上延长了设备使用寿命，且所得的生坯精度及稳定性均较高。

[0034] S2.热处理：将精雕坯送入连续热处理炉，经600‑800℃热处理2‑4小时，然后采用抽真空含浸设备进行含浸，并增加强度至500N以上，含浸时，含浸温度为常温，含浸液体采用热固性树脂，热固性树脂较优地可选为环氧树脂与酚醛树脂的混合物，得到粗品罐形合金磁芯；

[0035] 发明人通过压制实心粗坯后，再开U形槽、中心孔及内部的环形槽，然后对精雕后的精雕坯直接热处理，减少了现有技术中在热处理之后本领域常用的熟坯加工步骤，因熟坯加工比生坯更困难，热处理后由于材料硬度大，若此时对熟坯加工，对刀具要求较高，且一旦加工不好，由于粉料已被热处理成型，不仅造成原材料的浪费，而且需要从头重新加工，费事费力，增大生产成本，降低工作效益；而发明人着重在热处理前的生坯处理上，即使成型不好，重新加工也不会造成经济损失，且不会过多的影响效益，可及时的调整进入的生产工序，且前期生坯处理的精度越高，后续处理工艺就越简化，仅用修理毛刺或其他表面不平整问题即可，减少了后续的工作量，提高生产线效率，保证了产品的精度和稳定性。

[0036] S3.将热处理后的粗品罐形合金磁芯进行修整、清洗；最后采用静电喷漆，即得罐形合金磁芯。

[0037] 另外，U形槽可在一侧仅开一个，也可在对侧分别开一个(即开设两个)，或在外侧均匀开设多个，根据使用需求进行调整即可；当需要开两个U形槽时，刀具开完一侧的U形槽；再在对侧开U形槽即可。另外，精雕时U形槽的底部可开至粗坯底面也可以不开到底面，即与粗坯底面留有一定距离，具体地可根据使用需要进行加工。

[0038] 优选地，所述合金磁粉料为铁镍磁粉芯、铁硅磁粉芯、铁硅铝磁粉芯或铁氧体磁芯中的任意一种，也可以是纯铁粉。具体地，所述铁镍磁粉芯按重量百分比计，包括50‑60％铁和40‑50％镍；铁硅磁粉芯按重量百分比计，包括5‑10％硅和90‑95％铁；铁硅铝磁粉芯按重量百分比计，包括5‑10％铝、5‑10％硅和80‑90％铁。

[0039] 一种罐形合金磁芯，由上述任一项制备方法制备得到。

[0040] 实施例1‑铁硅

[0041] 一种罐形合金磁芯的制备方法，包括以下步骤：

[0042] S1.制作生坯：准备500g铁硅粉及辅助配料，粉料调配后，首先压制成圆柱状粗坯，然后采用精雕机对粗坯进行精雕：先雕外侧的U形槽，本实施例中仅开了一个U形槽；然后对轴心纵向开孔，形成中心孔；最后雕内部的环形槽，并按照高厚比为7雕刻得到环形槽外壁，使之形成中心的中心柱；

[0043] S2.热处理：将精雕坯送入连续热处理炉，经600‑800℃热处理2‑4小时，然后采用抽真空含浸设备进行含浸，增加强度至500N，含浸液体采用环氧树脂与酚醛树脂1：1的混合物，处理温度为常温，得到粗品罐形合金磁芯；

[0044] S3.将热处理后的粗品罐形合金磁芯进行修整、清洗；最后采用静电喷漆，即得罐形合金磁芯。

[0045] 经过检测，本实施例所得的产品达到的主要技术性能指标如下：有效磁导率范围3
为26‑90μ；居里温度700℃；最大工作温度为130‑200℃；50KHz/100mT损耗为650mw/cm ；饱和感应强度为16000gauss；直流磁场下，磁导率降低到50％时的直流偏磁场数值为11500A/m；温度稳定性好。

[0046] 实施例2‑铁镍

[0047] 一种罐形合金磁芯的制备方法，包括以下步骤：

[0048] S1.制作生坯：准备500g铁镍粉及辅助配料，粉料调配后，首先压制成圆柱状粗坯，然后采用精雕机对粗坯进行精雕：先雕外侧的U形槽，本实施例中分别于对侧各开了一个U形槽；然后对轴心纵向开孔，形成中心孔；最后雕内部的环形槽，并按照高厚比为6雕刻得到环形槽外壁，使之形成中心的中心柱；

[0049] S2.热处理：将精雕坯送入连续热处理炉，经600‑800℃热处理2‑4小时，然后采用抽真空含浸设备进行含浸，增加强度至550N，含浸液体采用环氧树脂与酚醛树脂1：1的混合物，处理温度为常温，得到粗品罐形合金磁芯；

[0050] S3.将热处理后的粗品罐形合金磁芯进行修整、清洗；最后采用静电喷漆，即得罐形合金磁芯。

[0051] 经过检测，本实施例所得的产品达到的主要技术性能指标如下：有效磁导率范围3
为26‑125μ；居里温度500℃；最大工作温度为130‑200℃；50KHz/100mT损耗为280mw/cm ；饱和感应强度为14000gauss；直流磁场下，磁导率降低到50％时的直流偏磁场数值为14300A/m；温度稳定性好。

[0052] 实施例3‑铁硅铝

[0053] 一种罐形合金磁芯的制备方法，包括以下步骤：

[0054] S1.制作生坯：准备500g铁硅铝粉及辅助配料，粉料调配后，首先压制成圆柱状粗坯，然后采用精雕机对粗坯进行精雕：先雕外侧的U形槽，本实施例中仅开了一个U形槽；然后对轴心纵向开孔，形成中心孔；最后雕内部的环形槽，并按照高厚比为8雕刻得到环形槽外壁，使之形成中心的中心柱；

[0055] S2.热处理：将精雕坯送入连续热处理炉，经600‑800℃热处理2‑4小时，然后采用抽真空含浸设备进行含浸，增加强度至600N，含浸液体采用环氧树脂与酚醛树脂的混合物，处理温度为常温，得到粗品罐形合金磁芯；

[0056] S3.将热处理后的粗品罐形合金磁芯进行修整、清洗；最后采用静电喷漆，即得罐形合金磁芯。

[0057] 经过检测，本实施例所得的产品达到的主要技术性能指标如下：有效磁导率范围3
为14‑125μ；居里温度500℃；最大工作温度为130‑200℃；50KHz/100mT损耗为260mw/cm ；饱和感应强度为10500gauss；直流磁场下，磁导率降低到50％时的直流偏磁场数值为7200A/m；温度稳定性好。

[0058] 对比例1

[0059] 本对比例与实施例1的不同之处在于：S1中将粉料直接放入到具有U形槽、中心孔及环形槽的磨具中压制成型，然后对密封好的模具进行高温燃烧成型；对烧结成型的产品进行磨加工，使产品达到所需尺寸要求。

[0060] 经过检测，本对比例所得的产品达到的主要技术性能指标如下：有效磁导率范围为10‑90μ；居里温度500℃；最大工作温度为130～200℃；饱和感应强度为7000gauss；产品外圈密度差，有明显裂纹及缺损。

[0061] 综上所述，本发明制备方法可满足高厚比大于5的产品的制作需求，且制得到的产品稳定性好，具有高饱和磁通密度，且中心孔分布均匀，涡流损耗小，产品稳定性好，适用范围广。

[0062] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。