表面处理剂对复合材料软磁粉芯的影响(已发).doc

表面处理剂对复合材料软磁粉芯的影响胡雪松1，2杜琰1，31.南昌大学 材料科学与工程学院，江西 南昌，3300312.江西工业贸易职业技术学院 机电系，江西 南昌，3300313.江西中医学院 计算机系，江西 南昌，330004摘要：本文通过高纯铁粉进行表面改性处理，改性后的铁粉体与SiO2粉体利用高能球磨方法进行复合，研制适用于高频的铁基磁粉芯，研究结果表明，复合材料磁粉芯的磁导率和能量损耗显著优于粉体未表面处理和复合的磁粉芯，铁粉经过表面处理后阻碍了铁粉的烧结长大，使得磁粉芯在频率为510MHz范围品质因数明显提高。铁粉经过表面处理后与5wt%的Al2O3粉体复合后，其磁粉芯综合软磁性能最佳关键词：表面处理；磁粉芯；软磁性能中图分类号：TM271+.2; TB331 文献标识码：A1.引言科技发展的过程中，随着电子产品的不断开发，都不断地对软磁材料提出新的要求。通常希望软磁材料具有：有效磁导率e高、电阻率高、饱和磁感应强度Bs高、居里温度Tc高；同时还希望材料的矫顽力Hc低、损耗Pc低、磁致伸缩系数低、磁晶各向异性低 1,2。复合软磁材料可以综合多种软磁材料的特点，成为软磁材料研究的重要方向3,4。2. 实验方法 首先对高纯铁粉进行表面改性处理，以提高铁粉的绝缘性和分散性，表面改性后的铁粉体与Al2O3利用高能球磨方法进行复合，复合粉体在570MPa压力下在模具中制备成磁粉芯；1000保温1h。热处理后，用直径为0.31mm的铜线绕100圈做为初级线圈的匝数（N1），再用直径为0.21mm的铜线绕300圈做为次级线圈的匝数（N2），在。用用直径为0.31mm的铜线将磁粉芯绕5圈，测试其Q值磁性能。本次实验采用MATS-2010SD型软磁直流测试装置来测试样品的直流软磁性能。采用FEI QBG-3D高频Q表（中国上海爱仪公司）上测试粉芯的中心频率和Q值的大小。3.结果与讨论图1是 Al2O3粉体/200目铁粉磁粉芯微观结构，可以看到：当Al2O3添加量为1wt%时，磁粉芯热处理后完全烧结，这时，铁粉之间出现冶金结合，磁粉芯涡流损耗剧增。当体Al2O3添加量为3wt%时，磁粉芯热处理后也出现完全烧结，粉体之间界面消失，出现冶金结合并且具有大量陶瓷相，这是就是Al2O3粉体/铁基复合材料。 (a)1% Al2O3 (b)3% Al2O3 (c)5% Al2O3图1 Al2O3粉体/200目铁粉磁粉芯微观结构图2 是Al2O3粉体/200目铁粉磁粉芯经表面处理与不经表面处理品质因数比较，可以看到：铁粉经过表面处理后在频率为510MHz范围品质因数明显提高，磁粉芯颗粒大小影响品质因数5 ,此结果说明，铁粉表面处理阻碍了铁粉的烧结长大。 (a)1% Al2O3 (b)3% Al2O3 (c)5% Al2O3图2 Al2O3粉体/200目铁粉磁粉芯品质因数 从表1 5可以看出：随着Al2O3粉体添加量的增加，磁粉芯的起始磁导率和最大磁导率均显著增加，相应地，Bs值也迅速上升。未经表面处理的磁粉芯的Hc值很高，出现该现象的原因可能是因为微量氧化物粉体在高温烧结时与铁粉发生反应，导致Hc值升高；铁粉经过表面处理后与氧化物复合制成的磁粉芯，其磁导率显著大于未表面处理的磁粉芯，而且Hc值也显著下降；铁粉经过表面处理后与5wt%的Al2O3粉体复合后，其磁粉芯综合软磁性能最佳。表1 Al2O3 /Fe磁粉芯的软磁性能wt %imPu(J/m3)Bs(mT)Br(mT)Hc(A/m)Br/BsHi(A/m)Hj(A/m)Hs(A/m)Al2O31%15.129.9101.889.127.74780.310513.14466.226363%21.581.32292.8296125.13580.422613.14393.126265%3286131.8123.268.8329.10.558713.14381.82627Al2O3 +表面处理剂1%32.7258.9286.7161.2135.8367.80.842413.26405.326233%44.58207.5588.6397.5244.7360.30.615613.640.5326485%56.191873713161823620.575913.1719.1826304 结论（1）当体Al2O3添加量为3wt%时，磁粉芯热处理后，出现冶金结合并且具有大量陶瓷相，这是就是Al2O3粉体/铁基复合材料；（2）铁粉经过表面处理后阻碍了铁粉的烧结长大，使得磁粉芯在频率为510MHz范围品质因数明显提高；（3）铁粉经过表面处理后与5wt%的Al2O3粉体复合后，其磁粉芯综合软磁性能最佳。参考文献1 刘亚丕, 何时金,包大新,等. J.磁性材料及器件,2002,34(2):26-322 何水校. J.磁性材料及器件,2001,32(6):27-303 Persson Mats. J.Metal Powder Report, 2000, 55:10-114 李海华, 冯则坤, 余洪斌,等. J.硅酸盐通报, 2003, (2):62-655 汤振杰，朱正吼.J .功能材料,2008 ,39 (8) :1268作者简介：胡