1、题目：铁硅铝磁粉心直流偏置特性研究系 （部）：电子科学与技术系专 业 班：电子科学与技术0805班姓 名：吴建敏学 号：U200813928指导教师：龚荣洲2012年 06 月摘 要鉴于铁硅铝磁粉心材料在电工电子行业中的广泛应用及材料的偏置特性对其工作性能的影响，本论文对着重对铁硅铝磁粉心的直流偏置特性进行研究。在实验中选取晶品-200目，晶品-120目，金南-200目，欣达-200目的4种粉料，选择不同的4种工艺，在成型压力分别为18.4t/cm2、 19.7t/cm2 、 21.0t/cm2 、22.4cm2 、 23.7t/cm2，退火温度为660，比较在8AT/cm、16 AT/cm、
2、24 AT/cm、32 AT/cm直流偏置场下磁粉心的直流叠加特性。在本文中，发现随着压力的增大，磁粉心的直流偏置特性会变差；粒度越大，直流偏置特性越差，反之粒度越小，直流偏置特性越好；在不同的工艺下，即使同一种粉料，同一种压强，由于添加的绝缘剂不同，即对应的表面处理不同，也表现出不同的直流偏置特性。其中金南、晶品粉料可实现磁导率90磁心、直流偏置性达到美磁90水平；欣达、晶品（-120）粉料可实现磁导率125磁心、直流偏置性可达到美磁125水平。本文在最后对磁粉心的直流偏置特性进行了总结，并对本文以外未涉及到的相关研究进行了展望。关键词：铁硅铝磁粉心 直流偏置 磁导率 工艺参数Abstrac
3、t In view of the impact of material bias characteristics to their work performance and Sendust powder core material widely used in electric and electronic industry , this paper focuses on the DC bias characteristics of Sendust powder core . We selected Jingpin -200 mesh , Jingpin-120 mesh , Jinnan -
4、200mesh , Xinda -200mesh, four powders ,four kinds of process, a total of 16 groups of experiments, the molding pressure of 18.4t/cm2 , 19.7t/cm2 , 21.0t/cm2 22.4/cm2 , 23.7t/cm2 ,annealing temperature of 660 to compare the DC superposition characteristic of Magnetic power core under 8AT/cm、16 AT/cm
5、、24 AT/cm、32 AT/cm of DC bias field . In this article, As the pressure increases , the DC bias characteristics of the powder core will be worse .the greater of the particle size , the worse of the DC bias characteristics . the smaller of the particle size , the better of the DC bias characteristics
6、; in different process , even the same kind o fthe powder , the same kind of pressure, because of the different added insulation , corresponding different surface treatment , showed a different DC bias characteristics . Jinnan and Jingpin powder can reach permeability to 90, the DC bias magnetic to
7、reach the level of the America magnetic of 90; Xinda and jinpin ( -120 ) powder can reach permeability to125 ,the DC bias can reach the America magnetic of125.In the last of the DC bias characteristics of the powder cores are summarized and looked ahead of what is not related to this article .Keywor
8、ds: Fe-Si-Al magnetic powder core DC magnetic bias Permeability Process parameters目录摘 要IAbstractII目录III1 绪论11.1课题目的及意义11.2铁硅铝磁粉心简介11.3国内外研究现状41.4论文结构安排52 实验技术理论62.1电感量与磁导率的关系62.2成型压力的计算62.3直流偏置的影响因素72.4 磁粉心制备技术基础83 实验方法113.1方案选择113.2方案选择原因123.3 铁硅铝磁粉心的制备123.4 试验样品的直流偏置测试154 实验结果与分析164.1 四种工艺下磁粉心的直流偏
9、置性能164.2 成型压力对直流偏置的影响224.3 粉料粒度对直流偏置的影响224.4 表面处理对直流偏置的影响244.5实验中存在的问题255 总结265.1 实验结论265.2 磁粉心展望26致谢28参考文献29301 绪论1.1课题目的及意义了解金属软磁粉心的特点及应用；了解铁硅铝金属软磁粉心的制备工艺；通过工艺实验制备 =125铁硅铝磁粉心，通过成分结构表征与性能测试分析，掌握铁硅铝磁粉心的性能调控方法及机制。研究铁硅铝粉末的表面包覆改性工艺、粒度配比、成型压强及热处理温度对磁粉心性能的影响规律；分析制备工艺与磁粉心性能间的关联。着重分析铁硅铝磁粉心直流偏置特性。近年来，随着全球经济
10、的发展，石油、煤炭等不可再生能源的开采与使用都呈加速趋势，这使得全球性能源面临枯竭的危险，同时也带来了比较严重的环境污染问题，威胁到人类赖以生存的自然环境。以太阳能发电为代表的新能源由于具有清洁环保和可再生的特点，成为未来能源发展的重要趋势，并得到了世界各国所的高度重视。太阳能发电系统的效率由太阳能电池的转换效率和中间环节的效率决定。由于目前太阳能电池的转换效率还比较低，实际商品化的一般效率在12左右，因此太阳能发电的成本相对比较高。逆变器是不可或缺的组成部分，如果逆变器的效率不高，将使得来之不易的电能在中间环节中消耗掉，十分可惜。Fe基非晶、纳米晶合金磁粉心，尤其是非晶雾化粉末磁粉心由于具有
11、综合性能优越、低成本的特点，是太阳能逆变器用滤波电感及储能电感的理想材料，但其在材料体系、粉末制备、磁粉心制备方面目前仍存在问题，有必要进行深入的研究和开发。本文研究了制备铁硅铝磁粉心的整个制备工艺流程，讨论磁粉粒度大小、绝缘包覆工艺、成型压力和去应力退火对铁硅铝磁粉心综合性能的影响。最后，着重对磁粉心的直流偏置特性加以分析。1.2铁硅铝磁粉心简介1.2.1磁粉心的特性磁粉心是将铁磁性粉末与绝缘介质混合压制而成的一种复合软磁材料。由于在铁磁性粉末颗粒的表面均匀包覆着一层绝缘介质膜，磁粉心的电阻率高，因而涡流损耗很低，适合于较高频率应用(20kHz以上)。此外，磁粉心还具有较高的饱和磁感应强度、
12、良好的频率特性和恒导磁等优点，使得磁粉心作为电感滤波器、扼流线圈广泛应用于电子通讯、雷达、电源开关等领域，已经成为软磁材料重要的组成部分。磁粉心生产历史悠久，最早出现的磁粉心是19世纪末用蜡绝缘包覆磨碎的铁粉后压制而成，但存在损耗大、品质因数小的缺点，因此研究者们通过改变粉末成分先后研制出了综合性能更加良好的坡莫合金(Fe-Ni)粉心、钼坡莫合金(2Mo-81Ni-Fe)粉心等。第二次世界大战期间，日本和德国又研制了铁硅铝(Sendust)合金磁粉心，其在具备Fe-Ni合金粉心优良磁性的同时，性价比更高。随着电子技术的迅猛发展，对电子器件的高频化、高功率密度化、小型化及抗电磁干扰的要求日益提高
13、，磁粉心材料由于其特殊的磁性能使其在许多应用场合具有其它软磁材料难以比拟的优势，市场需求日益增加。在各类磁粉心中，铁硅铝磁粉心由于具有良好的高频磁性能、宽恒磁导率及低损耗、低成本等特点，正以高增长速度迅速发展起来，在输出电感、线路滤波器、功率因数校正器等器件中得到了广泛的应用。二次大战之后，高电阻率软磁铁氧体的问世以及迅速发展，使金属磁粉心的研究发展一度陷入低潮。直到1984年美国联合公司利用Fe78Si16B6非晶粉末制备了非晶磁粉心，才为金属磁粉心的发展注入了活力。近年来随着纳米技术、机械合金化等技术的发展，磁粉心的发展又出现了新的高潮，国内外学者纷纷开始了新型非晶、纳米晶磁粉心的研究。根
14、据构成磁粉心粉末的成分，可以将传统的磁粉心分为纯铁粉心、铁硅铝粉心、坡莫合金粉心。而最近涌现出的非晶、纳米晶技术应用于磁粉心领域而诞生的新型磁粉心，粉末成分多样，因此本文统称为非晶、纳米晶磁粉心。为了在外加弱磁场下磁性体的磁化强度发生巨大变化，首先要保证磁性体的饱和磁化强度大，其次是阻碍磁化强度变化的阻力要很小。磁化机制的唯象理论认为，磁化是通过畴壁位移和磁矩转动进行的。表示金属和合金的磁各向异性大小的物理量是磁晶各向异性常数Kl以及磁滞伸缩系数s。首先，软磁材料应选择其成分处于磁晶各向异性常数K和饱和磁致伸缩s为零或接近于零区域，这样才能获得高导磁率、低矫顽力的高性能软磁材料。按照这一准则实
15、际开发的材料是坡莫合会和Sendust合金。其次，通过将材料形态非晶化，非晶态材料没有晶粒，也就就是磁品各向异性常数K1为零，由此研究出非品和纳米晶合金。在二元铁铝和铁硅系中，都不存在K1和s同时趋于零的成分。在三元铁硅铝系中存在一组K1趋于零的成分和一组s趋于零的成分，它们相交处的成分则是K1和s都趋于零，如下图1。这种合金是在1932年由增本、山本两博士所发明，其磁导率可同坡莫合金相匹敌，且不含昂贵的镍，是一种值得重视的软磁材料。但Fe-Si-Al合金硬而脆，将粉末压制成磁粉心，取代了铁氧体。为用作磁头材料，在其中加了Cr提高了耐蚀性，开发出耐蚀、耐磨的VTR用的磁头材料。近年在压制磁粉心
16、、电磁屏蔽方面又得到发展。主要用于开关电源磁心、线路噪声滤波器、脉冲变压器、回扫变压器和PFC。如图1，铁硅铝磁粉心的合金为成分，Fe占85wt%，Si 占9.6wt% ，Al占5.4wt% ，其中s和K1 都趋向于零。图1 Fe-Si-Al合金成分与磁性能关系曲线1.2.2 磁粉心的市场概况目前，全球范围内专业生产金属磁粉心的企业主要有以下几家：（1）美国MAGNETICS：主要生产铁硅铝、高磁通、铁镍钼，不生产铁粉心，技术水平处世界领先。据最近的数据，在铁硅铝市场方面，CSC的市场占有份额超过MAGNETICS，但是MAGNETICS的技术仍然处于领先水平。（2）韩国CSC：产品和MAGN
17、ETICS雷同。（3）美国ARNOLD：产品和MAGNETICS雷同。 （4）韩国DONGBU：产品和MAGNETICS雷同，产品技术水平较低。 （5）湖州科达：产品主要是铁粉心和铁硅铝，目前国内的铁硅铝市场占有很大的份额。（6）北京七星：产品主要是高磁通、铁硅铝、铁镍钼、铁粉心，品种类别齐全，铁硅铝占有一定的市场份额。此外，国内有几家专业生产铁粉心的企业，多为台资企业；国内也有少数企业生产高磁通、铁硅铝、铁镍钼，但技术普遍较低，规模十分小。国外在日本和俄罗斯也有企业生产高磁通、铁硅铝、铁镍钼。国内外主要铁硅铝制造公司市场占有份额，如下表所示：表2国内外主要铁硅铝制造公司的市场占有份额公司外资
18、国内合计CSC美磁阿诺德东部科达七星铂科奥真波峰中磁东磁其他月销售（吨）400300501001003030301030101001190占比71.4%28.6%- 如表2中的数据所示，国外的厂家基本占据了国内的市场，国内的磁粉心制造厂家除了湖州科达占据一定的市场份额之外，很多国内的企业都处于规模比较小的阶段，而且前面也提到过铁硅铝市场接下来的增长趋势可人，所以铁硅铝的以后肯定会有比较大的市场空间，这点事毋庸置疑的。1.3国内外研究现状国内外研究前国外对磁粉心的研究和产业化生产处于领先地位，主要集中在美国、西欧、日本和韩国等。我国对磁粉心的研究起步较晚，在磁粉心产业方面只有为数不多的中小企业，
19、并且所生产的产品与国外同类产品还有一定的差距，技术含量不高，多数只是简单的“复制”，这就要求国内研究者们更加努力，尽快赶超国外先进水平，提高我国在磁粉心乃至磁性材料领域的科研与生产的竞争力。近年来随着逆变技术的快速发展及应用，伴随着EMC的需求，金属磁粉心的发展又出现新的势头。世界各国科研工作者们纷纷开始着眼超微晶、纳米晶磁粉心的开发研究。传统上用单一成分合金粉制成的磁粉心已不能满足对磁心多样化的需求，为此把两种及两种以上不同成分的金属软磁合金粉末混合在一起制成复合磁粉心，通过调整各种合金粉的比例，可以控制多方面的磁性能，充分发挥每种粉末的各自优点。如利用铁基非晶与铁氧体复合制成Fe78Si1
20、3B9铁氧体复合磁粉心。D. H. Jang, T. H. Noh 等人发现锌磷酸盐涂料对纳米晶合金铁心磁导率有很大的影响，起到很好的绝缘作用6；FUZHENG YIN, HAIBO YANG, JIANJUN TIAN,等人，在发现还原性铁粉在400退火后，铁心的p磁滞损耗值和涡流损耗值的降低，而300，500，600，损耗都比400的要大5；金丹，孙可为，发现可以通过增加粘结剂的用量，退火处理，减小磁粉粒度，来提高磁粉心的品质因数1； 连法增，李庆达等人发现，磁粉心损耗随频率的增加而增大；相同频率下，绝缘剂含量越多，损耗越低；增加绝缘剂含量有助于降低高频涡流损耗9；南昌大学的胡雪松的学位论
21、文，发现粉级搭配可提高磁粉心密度，300目、200目与100目质量比为6:3:2的磁粉心密度相对于300目Fe73.5CulNb3Si13.5B9纳米晶磁粉心提高了5%，最高达到3.76g/cm33；李智华等人在研究直流偏置对铁氧体的功耗时，发现直流偏置确实对铁氧体的特性有一定的影响，铁氧体的磁导率随着直流偏置的增大而减小，直流偏置的存在使铁氧体的反复磁化损耗增大8；罗恒廉等人在研究直流偏置对功率铁氧体性能影响时，发现直流偏置的铁氧体铁心的测试结果表明, 直流偏置确实对铁氧体的特性有一定的影响, 铁氧体的磁导率随着直流偏置的增大而减小, 直流偏置的存在使铁氧体的反复磁化损耗增大4。1.4论文结
22、构安排第一章为绪论，比较全面的介绍了磁粉心的特性和研究现状，说明了课题的目的意义，以及论文的结构安排。第二章为本论文实验方案的论证，实验的原理，方案的选择，以及选择的原因。第三章为实验过程的论述，主要对实验过程中压力的表面处理、压制成型、热处理、加固喷涂、绕线测试，这几个方面做具体的说明。第四章为结果分析，通过实验数据，横向纵向对比，得出粒度、成型压力、表面处理对直流偏置的影响，并把市场上的美磁的磁粉心作比较。第五章为总结和展望，对实验结果加以概括，分析实验中存在的问题，以及对磁粉心发展的展望。2 实验技术理论2.1电感量与磁导率的关系需要说明的几个公式，根据IEC的标准有效磁路长度le=C1
23、2/C2 Ae=C1/C2 Ve=le*Ae=C13/C22 (1)其中C1=2he*lnd1d2 C2=41d2-1d1he2*ln3d1d2 (2)这其中he是磁心的厚度，d1是磁心的外径，d2是磁心的内径，按照标准磁心的外径是20.3mm，内径是12.7mm，厚度是6.35mm，我们磁环的体积比标准略大，但是不是十分的影响，在这里，还是取标准的尺寸，做下面的计算。这样，就可以得到le=49.9835mm，Ae=23.6925mm2，绕线的的圈数n=20。根据计算电感量的公式，推导出计算磁导率的公式有u=L*le*1034*N2*Ae (3)这里为考虑到我们所采用的模具都是相同的，这样到l
24、e、，Ae、n都是固定的值，所以不妨直接得到电感量和磁导率的关系a=uL=le*1034*N2*Ae (4)这里我们得到这个相关的系数a=4.1992。也就是说，直接根据相关的测得的电感量，就可以计算磁心的磁导率。2.2成型压力的计算成型的压力根据活塞的面积可以得到理论上磁环每平方厘米的受力情况，这里首先理论推导一下，然后根据实际测得的参数做比较。根据公式这里满量程是100Mpa，活塞的直径是90mm，这样由上面的公式得到N根据公式，这样得到千斤顶的额定量程。计算过程中，取，都采用标准尺寸做计算。这样的到，磁心的实际面积，所以满量程的时候磁心的压力情况是。因此，在实验过程中的具体压力分别不妨列
25、出一个表格如下：表2实际压力的换算指针读数（Mpa）实际压力（t/cm2）指针读数（Mpa）实际压力（t/cm2）4113.506120.094213.836220.424314.166320.754414.496421.084514.826521.414615.156621.744715.486722.074815.816822.404916.146922.735016.477023.055116.807123.385217.137223.715317.467324.045417.797424.375518.117524.705618.447625.035718.777725.365819.
26、107825.695919.437926.026019.768026.352.3直流偏置的影响因素影响直流偏置的因素为材料的Bs和Br、气隙。 图2不同的, 下的磁滞回线 图3不同气隙下的磁滞回线由以上两图可以清楚的看出，在保证高的Bs下，降低Br，可以使直流叠加性变好，并且气隙越大磁滞回线越倾斜，加入外加直流偏置磁场时，磁导率变化越大，直流特性越差。图4不同磁导率下的直流偏置曲线由于粉料的粒度越大，磁导率就越大，由上图可以看出，磁导率越大的磁粉心，其直流叠加效果较差，磁导率越小，直流叠加效果越好。2.4 磁粉心制备技术基础2.4.1 磁导率影响因素磁粉粒度、绝缘粘结剂用量、热处理、成型压力都
27、可以对磁导率产生影响。A磁粉粒度与磁导率关系为： (5)其中i为 颗粒本征磁导率，D为颗粒直径，为颗粒间距。可以看出粒径越大，磁导率越大。B 绝缘粘结剂用量对磁导率的影响，磁导率为近似可以看做，其中 时 (6)其中i为颗粒本征磁导率，g为绝缘粘结剂所占体积分数。可以看出粘接剂越少，磁导率越高。C 热处理工艺对磁导率的影响，磁导率受应力影响，表达式如下 (7)其中Ms为材料的饱和磁化强度，K为磁各向异性系数，s为磁致伸缩系数，为材料受到的应力，和为常数。可以看出应力越小，磁导率率越高。D 成型压力的影响，粉料的磁导率表达式为 (8)其中磁粉心的质量为m，密度为，磁粉的质量为m/，密度为/ 。可以
28、看出压力越高，磁导率越高。2.4.2 磁粉心的损耗磁粉心的损耗分为磁滞损耗和涡流损耗。而磁滞损耗仅与材料成分和微观结构有关。总涡流损耗可以分为颗粒内部涡流损耗和颗粒间涡流损耗，可表达如下 (9)其中kb和kp分别为01，表示两种损耗占磁心总涡流损耗的比例。可以看出涡流损耗与频率的平方成正比，所以在高频下占主导地位。由图5，图6可以看出粉末电阻率的增加，磁粉心的涡流损耗减小，粉末颗粒半径的减小，涡流损耗呈减小的趋势，所以减小涡流损耗的办法是增大电阻率，或减小粉末粒度。图5 涡流损耗随电阻率的变化 图6涡流损耗随频率的变化2.4.3铁硅铝磁粉心工艺参数铁硅铝磁粉心的工艺参数为粉料的粒度，粘接剂的添
29、加量，成型压力，热处理温度。随着Fe-Si-Al粉料粒度的减小，磁粉心有效磁导率降低，品质因数Q升高1；增加绝缘剂添加量能够有效地降低Fe-Si-A1磁粉心的涡流损耗，同时也会产生降低复数磁导率的实数部分的负面影响，Fe-Si-Al磁粉心最佳的绝缘剂添加量为0714；Fe-Si-A1磁粉心压制后的退火处理能够有效的消除内应力，提高其磁性能。增加退火温度可以增加样品的有效磁导率，减少磁滞损耗。过高的退火温度(660摄氏度)能够破坏化粒子间的绝缘层，降低磁特性。Fe-Si-Al磁粉心最合适的退火温度为660摄氏度2；磁粉心热处理后，采用慢冷方式冷却的样品，其有效磁导率和品质因数要比快冷方式略高；磁
30、粉心磁导率随成型压力变化的关系为成型压力升高磁导率增加，当增大到一定程度时，磁导率不再增加。可以由成型压力引起的磁粉心分布气隙的变化及粉末绝缘的改变得到解释，成型压力升高，可以提高磁粉心的密度，从而减小磁粉心内部的分布气隙，而磁粉心的磁导率与其内部的分布气隙有着密切的关系，气隙越大，磁导率越小。可见不存在气隙时，磁粉心的有效磁导率恒等于磁粉的磁导率；存在气隙时，磁粉心的有效磁导率低于磁粉的磁导率，且气隙越大磁粉心的密度越小。这是因为随着压力的增大，磁粉心内部的缝隙不断减小，粉末之间互相填充，密度不断增大。当成型压力增大到一定时缝隙缩小到极限，密度不再增加。3 实验方法3.1 方案选择3.1.1
31、 实验方案铁硅铝磁粉心的工艺流程如下：金属原料合金熔炼合金锭破碎粉料热处理表面处理压制成型热处理加固喷涂检验。合金熔炼的重点在于控制合金成分，保证Fe含量为85%；破碎要控制粉料的力度配比；粉料热处理是要降低氧含量、消除机械应力。从表面处理开始是我们所做的工作。表面处理包括粉料的钝化、绝缘和润滑，添加剂包括铬酐、水玻璃、磷酸水、磷酸酒精。压制成型后分别每组设置热处理和非热处理对比；然后测试样品的电感，品质因素，功耗，直流偏置，其中未进行热处理的只需要测试电感量，品质因素。通过晶品，晶品-120，金南，欣达,4种不同的粉料，然后通过添加磷酸水，磷酸酒精，铬酐，水玻璃，4种工艺，总计16组实验，并
32、将其直流偏置特性与市场上的美磁对比，比较最终的磁粉心的性能。3.1.2 实验编号说明在第一阶段测试的是4种粉料，4种工艺。按照在江门的计划表定义江粉工艺（水玻璃工艺）是A1配方，铬酐工艺是B1配方，磷酸酒精工艺是C1配方，磷酸水是D1配方。表4 实验编号名称实验编号江粉工艺（A1）铬酐工艺（B1）磷酸酒精（C1）磷酸水的（D1）欣达粉料（XD）XD-A1XD-B1XD-C1XD-D1金南粉料（JN）JN-A1JN-B1JN-C1JN-D1晶品粉料（JP）JP-A1JP-B1JP-C1JP-D1晶品-120目（JP120）JP120-A1JP120-B1JP120-C1JP120-D13.2方案
33、选择原因磁粉心的性能与他的粒度的大小，表面处理是用的粘接剂的品种和用量，成型压力的大小，热处理温度高低都息息相关，所以采取不能的粉料不同的工艺，或是同一种粉料不同的工艺，所得到的磁粉心的性能就会有所不同，我们为了能得到准确的对比，性能较好的磁粉心，所以就分别从横向和纵向两个方面，不仅对同一种粉料不同的工艺进行横向对比，还通过同一种工艺不同的粉料纵向对比，使得实验结果比较科学可信。3.3 铁硅铝磁粉心的制备实验流程图：热处理压制成型表面处理表面处理绕线测试加固3.3.1 表面处理绝缘包覆是制备磁粉心的关键工艺。目的是用绝缘剂将小磁性粒子隔离开，以提高磁导率降低涡流损耗。目前，磁粉的绝缘包覆方法如
34、下：(1)有机绝缘包覆；(2)无机绝缘包覆；(3)化学法包覆(金属表面生成氧化膜)；(4)有机+无机绝缘包覆。绝缘添加剂对磁粉心的磁导率和损耗有很大的影响。磁导率的实数部分依赖于磁粉心的密度和磁粉的比例，绝缘剂添加量越多，磁粉心的密度越小，磁粉所占的比例越少，从而导致其实数部分磁导率降低。复数磁导率的虚数部分反映了磁心的损耗，虚数部分越大损耗越大。在实际生产中，应该结合具体的性能指标，权衡磁粉心的损耗和磁导率的变化，选择合适的绝缘剂添加量。我们实验时，用的绝缘添加剂如下：A1为0.03%磷酸、0.05%水玻璃、0.3%硅烷偶联剂、0.3%FK胶、0.6%硬脂酸锌；B1为0.03%氧化铬、0.0
35、5%高岭土、0.2%FK胶、0.3%硬脂酸锌+0.3%硬脂酸钡；C1为0.4%磷酸、0.05%高岭土、0.2%FK胶、0.3%硬脂酸锌+0.3%硬脂酸钡；D1为0.5%磷酸、0.05%高岭土、0.2%FK胶、0.3%硬脂酸锌+0.3%硬脂酸钡。实验的表面处理如下：A. 江粉工艺(1)称取200.03g-200目粉料(2)称取磷酸0.62g，去离子水112.03g，混合均匀，取其1/10，即11.28g(3)称取硅酸钠1g，去离子水28.02g，混合均匀，取其1/10，即2.93g(4)采用油浴控温，温度设置为65，粉料随油浴升温期间不断进行搅拌(5)待油浴温度达到65，加入配比好的磷酸水溶液，
36、二者混合搅拌10分钟(6)加入配比好的水玻璃溶液，二者混合搅拌10分钟(7)称取偶联剂0.63g，混合搅拌5分钟(8)二者混合均匀后，将粉料取出，冷却到40(9)称取FK-155胶0.6g，混合搅拌5分钟(10)称取硬脂酸锌1.20g，混合搅拌5分钟B. 欣达工艺(1)称取199.98g粉料(2)称取三氧化铬0.31g，去离子水150.23g，混合均匀，取其1/5，即30.11g(3)采用油浴控温，温度设置为120，粉料随油浴升温，期间不断进行搅拌(4)待油浴温度达到120，混合搅拌5分钟(5)倒入三氧化铬水溶液搅拌混合25分钟(6)加入0.10克高岭土，搅拌混合10分钟(7)将粉料取出，冷却
37、5分钟(8)称取FK-155胶0.39g，加入粉料中，混合约5分钟(9)称取硬脂酸锌0.58g，加入粉料中，混合约5分钟(10)称取硬脂酸钡0.60g，加入粉料中，混合约5分钟C. 磷酸酒精工艺(1)称取200.05g粉料(2)称取磷酸5.03g，酒精80.31g，混合均匀，取其1/5，即17.08g(3)采用磁力搅拌器控温，温度设置为50，将粉料加入约炒粉15min(4)待粉料温度达到50摄氏度左右，加入准备好的磷酸，二者混合、搅拌(5)炒粉约25min之后，称取0.1g高岭土，加入上述的粉料中(6)炒粉约15min之后，二者混合均匀后，将粉料取出(7)称取FK-155胶0.41g，加入粉料
38、中，炒粉约5min(8)称取硬脂酸锌0.61g，加入粉料中，炒粉约5minD. 磷9酸水工艺(1)称取200.01g粉料(2)称取磷酸8.00g，去离子水292.02g，混合均匀，取其1/10，即30.01g(3)采用油浴控温，温度设置为120，粉料随油浴升温，期间不断进行搅拌(4)待油浴温度达到120，混合搅拌5分钟(5)倒入磷酸水溶液搅拌混合25分钟(6)称取0.11g高岭土，搅拌混合10分钟(7)将粉料取出，冷却5分钟(8)称取FK-155胶0.40g，混合搅拌5分钟(9)称取硬脂酸锌0.60g，混合搅拌5分钟(10)称取硬脂酸钡0.60g，混合搅拌5分钟3.3.2 压制成型磁粉心磁导率
39、随成型压力变化的关系为成型压力升高磁导率增加，当增大到一定程度时，磁导率不再增加。我们将每组表面处理完成的粉料放入模具中，用成型压机压制成型。压强为18.4t/cm2、 19.7t/cm2 、 21.0t/cm2 、22.4cm2 、 23.7t/cm2，分别对应成型压机上的指针读数为56MPa、60 MPa、64 MPa、68 MPa和72 MPa。压制成型时需要注意，在压完后需要保压几秒钟，有利于各部分的密度均匀，同时可以让粉末空隙中的空气有足够的时间溢出。压制成型后再脱模取出压环，注意这时的压环没有经过固化处理，要轻拿轻放，小心不要捏碎压环。3.3.3 热处理铁硅铝磁粉心压制后的退火处理
40、能够有效的消除内应力，提高其磁性能。增加退火温度可以增加样品的有效磁导率，减少磁滞损耗。过高的退火温度(660摄氏度)能够恶化粒子间的绝缘层，降低磁特性。铁硅铝磁粉心最合适的退火温度为660摄氏度2。实验过程如下：将压制好的环置于炉中退火，先通氮气一段时间，将炉内空气排净，然后在持续的氮气气氛中升温，升温速率是5/min，升温时间约132min，升温至660时，保温50min。保温时间达到后，立刻取出磁环，用鼓风机速冷，然后将退火之后的磁心放置烘箱中加热，烘箱温度设定为70，加热约1小时。3.3.4加固热处理后为了保证环的机械强度，需要进行加固和喷涂。用W-6C胶10g和丙酮90g，混合均匀制
41、成丙酮树脂，将加热之后的磁心放入该溶液中，直至磁心表面没有气泡为止，取出，放置烘箱，烘干为止。将固化好的磁心，均匀的缠绕绝缘胶布，作为涂层，起到保护和绝缘的目的，另外，也方便在涂层上做标记，区分不同用途和工艺的磁环。3.3.5绕线测试在环上绕上漆包线20匝，用Agilent 4284A 阻抗分析仪、Tescan Vega3进行电感、颗粒形貌的测试。3.4 试验样品的直流偏置测试磁导率在叠加直流磁场H后下降的百分比，为磁粉心的直流偏置特性。直流偏置的测试点，选取的是2A、4A、8A、12A，根据电流可以采用安培定则计算出实际的磁场强度，公式如下：H=N*I/le，这里线圈n=20，磁路长度前面已
42、经算过，是le=4.99835cm，在两种单位之间相差是0.4，具体换算之后列表格如下：表3电流和磁场强度的换算I(A)H(AT/cm)H(AT/m)H(Oe)28.002646800.26461005.642416.005291600.5292011.284624.007942400.7943016.927832.010583201.0584022.5691040.013234001.3235028.2111248.015884801.5886033.8531456.018525601.8527039.495这里要说明的是测试是我们测出的是电感量，根据上面的叙述可以知道磁导率与电感量之间存在
43、着很明确的正比关系，我们就可以在100KHZ时，依据直流偏置特性的定义，二者的电感量相比，就可以得到相应的百分比。4 实验结果与分析4.1 四种工艺下磁粉心的直流偏置性能4.1.1 江粉工艺在采用江粉工艺下，得到以下结果。表格是通过测试时电感量与100kHZ时的电感量之比换算过来的。直流偏置的测量是在频率是100kHz的情况下，分别加以大电流，测得的。需要说明的是以下的在0AT/cm时，所给出的是实际的磁导率。表4-1 XD-A1磁导率直流偏置表格Dc-bias(e/100kHz)H(AT/cm)08163248XD-A1-18.44t/cm28492%85%70%55%XD-A1-19.76
44、 t/cm28092%86%72%58%XD-A1-21.08 t/cm28093%87%74%61%XD-A1-22.40 t/cm27593%88%76%64%XD-A1-23.71 t/cm27493%88%77%65%美磁数据909092%83%65%49%表4-2 JN-A1磁导率直流偏置表格Dc-bias(e/100kHz)H(AT/cm)08163248JN-A1-18.44t/cm28095%89%75%58%JN-A1-19.76 t/cm28695%88%72%54%JN-A1-21.08 t/cm28794%88%71%53%美磁数据909092%83%65%49%表4-3 JP-A1磁导率直流偏置表格Dc-bias(e/100kHz)H(AT/cm)08163248JP-A1-18.44t/cm29890%81%62%45%JP-A1-19.76 t/cm210489%80%61%44%JP-A1-21.08 t/cm210390%80%61%44%美磁数据909092
