惠州鐵硅鋁磁粉芯制造項目建議書

1、文檔來源為 : 從網(wǎng)絡收集整理 .word 版本可編輯 .歡迎下載支持惠州鐵硅鋁磁粉芯制造項目建議書篇一：鐵硅鋁磁粉芯生產(chǎn)工藝的研究鐵硅鋁磁粉芯生產(chǎn)工藝的研究 惠州市科力磁元有限公司 王壽良摘要 近年來對生產(chǎn)優(yōu)良性能的鐵硅鋁磁粉芯進行了開發(fā)研 究，摸索了生產(chǎn)工藝過程對磁電性能的影響。因此，總結(jié)了 制作 Fe-Si-AL 磁粉芯的主要幾個工藝因素對磁電性能的影 響及指出在制作過程中要注意的問題。研究結(jié)果表明：磁粉 芯的磁電性能主要取決于粉末材料的成份、粉末粒度的分布、 絕緣介質(zhì)的含量、成型壓力及熱處理工藝。化學成份偏離 Sendust或Kool My范圍太大會導致 Fe-Si-AI磁粉芯的綜 合

2、性能達不到實用要求，粉末粒度分布偏粗、絕緣介質(zhì)含量 少、成型密度大和適當?shù)臒崽幚?，會得到最佳的導磁率?e125或卩e147的磁電性能。、八 、-前言 近年來科學技術的發(fā)展，特別是強調(diào)節(jié)能減排，減少環(huán) 境污染，節(jié)省貴重資源，對電子、電器行業(yè)的推動很大。與 本項目有關的是太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、大功率照明電源、 電動大型電動汽車快速充電器以及工業(yè)控制設備，都涉及開 關電源，其中有頻率變換、 儲能線路濾波、 功率因數(shù)校正器、 抗電磁干擾等都要應用電感，且必須要用到鐵芯以提高電感 1文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，已整理， word 版本可編輯 .文檔來源為 : 從網(wǎng)絡收集整理 .word 版本可編輯 .歡迎下載支

3、持量和良好的磁性能。數(shù)十赫茲的頻率是大量應用硅鋼片制造 變壓器電機、電器等的鐵芯，數(shù)兆赫茲到數(shù)十兆赫茲應用軟 磁鐵氧體制作電感鐵芯，而數(shù)十千赫茲到數(shù)百千赫茲則要用 金屬磁粉芯，金屬磁粉芯中大量應用價格低的純鐵粉芯，但 鐵芯損耗大，磁導率約為 75。合金磁粉芯中鐵鎳、鐵鎳鉬磁 粉芯價格較高，而鐵硅鋁磁粉芯作為一種新型電子器件用磁 性材料價格適中，磁性能與鐵鎳、鐵鎳鉬磁粉芯相近，所以 促進了鐵硅鋁磁粉芯的開發(fā)、研究和生產(chǎn)。合金磁粉芯是用合金具有本征的磁特性，將其制成粉末 與絕緣介質(zhì)混合壓制而成的一種軟磁材料。鐵硅鋁磁粉芯具 有高飽和磁感應強度、高的交直流疊加特性及良好的溫度穩(wěn) 定性、低的鐵芯損耗、

4、低成本，適合電子器件的高頻化、大 功率、小型化及抗電磁干擾的要求， 市場應用范圍不斷擴大， 受到電子行業(yè)極大的關注。本（本文來自： 小草范文網(wǎng) : 惠州鐵硅鋁磁粉芯制造項 目建議書 ） 文試驗采用直空感應爐冶煉、機械球磨制粉和模 壓成型方法制造成鐵硅鋁磁粉芯，并對其生產(chǎn)工藝因素對磁 電性能的影響進行分析討論。1. 試驗方法鐵硅鋁磁粉芯的生產(chǎn)工藝流程如下：合金冶煉 - 機械破碎 - 退火處理 - 絕緣包覆 - 模 壓成型 - 熱處理 - 加固 -表面噴涂油漆。1.1 粉末樣品的制備用 200kg 真空感應爐冶煉化學成份為 （A）9.5%Si 、5.5%Al ， 余為 Fe：（B）9.0%Si、5

5、.0%AI，余為Fe。在真空中澆成鑄錠，將 合金鑄錠粗破碎后進入球磨機磨粉，再進行純氫氣保護熱處 理。然后按-100 目 +120目，-120 目 +200目，-200 目 +325 目和-325目分篩,以備制造不同磁導率卩e進行粒度配比。1.2 磁粉芯樣品的制造將上述粉末粒度根據(jù)不同的磁導率進行不同粒度組成， 再進行粉末表面化學處理（鈍化） ，添加絕緣劑、內(nèi)潤滑劑及脫模劑，模壓成型為外徑26.92mm 內(nèi)徑14.70 mm、高為11.18 mm 的環(huán)形樣品 , 在氮氣保護下進行熱處理 , 以消除壓制應力和 磁性能調(diào)整 , 還要進行加固處理（在環(huán)氧和酚醛組合的樹脂 中浸潤），表面噴涂耐200

6、C的改良型環(huán)氧樹脂油漆， 使得樣 品表面絕緣。1.3 磁粉芯樣品的測試用LCR數(shù)字電橋測量樣品在 10KHZ200KHZ頻率下的電 感量L （卩H）和品質(zhì)因數(shù) Q值（參考）、交直流疊加性能（AC=100KHz DC Bias H=20 Oe ）鐵芯損耗（50KHz 500Gs）,用線徑0.5mm的漆包線繞25 匝。根據(jù)公式 卩e=L*Le/0.4 n N2Ae*10-2計算出有效磁導 率,H=0.4 n NI/Le 計算 DCBias 的磁場,B=E *108 /4.44fAeN 計算鐵芯損耗測量時的 E 值。常用 AL=L/N2 電感因子對應產(chǎn) 品樣本的磁導率。2試驗方案、試驗結(jié)果及討論2.

7、1 化學成份對磁性能的影響a、二種化學成份的比較 眾所周知，上世紀三十年代，日本山本達治等人在研究Fe - Si-AI系三元合金磁特性時，發(fā)現(xiàn)9.5% Si 、5.5% Al余為 Fe 的合金有優(yōu)良的軟磁特性被稱為 Sendust 合金，初 始磁導率卩o35100,最大磁導率卩m1XX0飽和磁感應強度 Bs1.05Ts（ 特斯拉 ） ，剩余磁感應強度 Br3350 Gs（ 高斯） ， 電阻率P81.cm,還有磁晶各向異性常數(shù)K1接近于零，磁致伸縮系數(shù)入s為零，而且磁性對應力敏感性較小，唯一 的缺點是合金硬度 Hv500,不能像普通硅鋼片（含Si 3.5%） 那樣軋成薄帶，但是它具有脆性容易制成

8、粉末的特性，利用 這種性能可以制成磁粉芯。隨后美國M AGNETICS公司研究發(fā)現(xiàn)，化學成份 9% Si、6% Al余為Fe的合金（Kool My） 也具有 Sendust 合金類似的磁特性。 為研究 Sendust 與 Kool My合金成份對磁性能的影響得到如下的差異，在同等的工 藝條件下，卩e125有如下的結(jié)果：Sendust合金居里溫度 Tc460CKool My合金居里溫度 Tc500C卩e125磁粉芯規(guī)格26.92/AL=157nH/N2 2%Sendust DC Bias H=20 Oe y e=7274%y 0損耗 50KHz 500Gs Pw=75 80mw/cm3Kool

9、My DC Bias H=20 Oe y e=7476%y 0損耗 50KHz 500Gs Pw=80 85mw/cm3Kool My磁粉芯的電感量及損耗的溫度變化25125C,要優(yōu)于 Sendust, Kool My磁粉芯電感量 L(10KHz) 從25125C下降2% 損耗上升 1.52%,Sendust磁粉芯 L(10KHz)下降45%損耗上升45% 所以Kool My的溫 度穩(wěn)定性略好一些 .分析Kool My磁粉芯的 DCBias略高于Sendust的DCBias 的值 , 可能是前者的飽和磁感應強度，即BS1.05T。而損耗稍高于后者，可能是磁晶各向異性常數(shù)稍偏離接近于零，有待后期

10、試驗證實。b. 二種成分的冶煉偏差根據(jù)近幾年的試驗及生產(chǎn)對 Sendust 合金及 Kool My 合金化學組成進行了對磁粉芯性能的影響，得知：合金的冶 煉不可能達到理想的成份，初步結(jié)論是 Sendust 合金中 Si 可以是 9.5 0.2% , Al : 5.4 5.7%,C 0.015%,余為 Fe 及 不可避免的微量雜質(zhì)元素。Kool My含金Si可以是9.0 0.2%,AI:6.0 0.1%,C 0.015%,余為Fe及微量雜質(zhì)元素（主 要是原料工業(yè)純鐵中殘余的） 。c .幾種制粉方法的比較現(xiàn)行的制粉方法有兩類， 一為霧化法， 一為機械破碎法。 霧化法又有水噴水冷和氣霧化法，前者制取

11、的粉末多為球形 顆粒，模壓時球形堆積，成型性差且含氧量會高，造成磁粉 芯損耗加大。氣霧化法制取的粉末多為規(guī)則多角形，容易壓 制成型，壓制密度大，磁粉芯損耗小，但成本高。機械破碎 法是將含金冶煉成鑄錠再經(jīng)粗破碎后球磨成一定粒度后再 按卩e值要求配制。用非真空感應爐冶煉的含氧量要比真空 感應爐冶煉的高，往往會大于 0.1%，造成磁導率偏低，只有 加大壓力增加粉重才能達到卩 e125的水平。機械破碎法的粉 末多為不規(guī)則多角形，對壓制性能沒有什么影響。2.2 其他元素對磁性能的影響 .a、碳含量的影響一般在磁粉芯中碳含量要在 0.015%以下，不論C是固溶 在合金還是以游離碳化物存在，均會造成磁導率下

12、降，磁芯 損耗增加，特別是磁滯損耗，矯頑力也會增高，此現(xiàn)象稱磁 時效現(xiàn)象。b. 氧含量的影響 過高的氧含量都會使磁性能變壞，不管它是形成非金屬氧化物夾雜（如 Al2O3、SiO2 等） 還是以固溶于鐵磁性元子 之間，都會阻礙磁疇的運動狀態(tài)，一般是0.1%以下，最好是0.04%以下。c. 氮含量的影響 一般成品中氮含量控制在 0.04%以下，過高的氮含量固 溶于合金中，會使矯頑力He增加，卩值下降，當以氮化物（如ALN）存在時，磁性能會變壞，這是引起磁時效的原因。d. 硫含量的影響據(jù)資料介紹，過高的硫含量，會使合金的卩0、Bs下降， 磁滯損耗、矯頑力升高，但是若形成 M nS夾雜對磁性能影 響較

13、小。e. 磷含量的影響據(jù)資料介紹，磷固溶于a Fe可顯著提高其電阻率而使 渦流損耗降低，為此曾試驗添加少量磷（0.15%）的 Kool M卩磁粉芯，發(fā)現(xiàn)球磨效率有所提高，這可能是磷使合金變 脆的原因，對磁性能影響不明顯。f. 鈦含量的影響為改善合金鈦錠的粗結(jié)晶狀態(tài)，試驗添加Ti 0.30.5%結(jié)晶明顯變小，卩e值略有提高，對其他性能影響不明顯。2.3 粒度分布對磁性能的影響 為了得到最佳的不同磁導率的磁粉芯的磁電性能。經(jīng)過 試驗，還是要有不同的粒度分布為好，結(jié)果如下：磁導率 -100+120 目 -120+200 目 -200+325 目 -325 目125 5.0% 15 3% 余量30%9

14、0 2.0%15 3% 余量35%75 1.0%15 3% 余量40%60 0 10%余量50%有的專利報道，制造卩e60磁粉芯全部用-325目粉料， 這就要求較好的造粒工藝才能保證壓制時的粉料流動性，至 于卩e26磁粉芯可以用卩e60的粒度分布，添加 篇二：正在迅速崛起的鐵硅鋁 （FeSiAl） 磁粉芯鐵硅鋁磁粉芯正在迅速崛起，全球正以40%以上的速度在發(fā)展。XX年在1.12億美元。我國XX年計在5億美元左右。 我國XX年大約在500萬元人民幣。促進這一新型節(jié)能化材 料的發(fā)展，晉升磁性強國！我們已開發(fā)成功國際上公認的磁 導率： ui=26,60,75,90,125, 并已產(chǎn)業(yè)化，最高頻率達到

15、 20MHz。正在迅速崛起的鐵硅鋁（ FeSiAl ）磁粉芯 海寧市伊爾曼格電子有限公司 祁峰祁關泉 鐵硅鋁磁粉芯是新型復合電子材料，國外稱為 Sendust 或 KoolMu 磁粉芯。國內(nèi)常稱鐵硅鋁（ FeSiAl ）磁粉芯。我 國正在發(fā)展之中，全球正在以40%以上的速度在發(fā)展，下面介紹鐵硅鋁磁粉芯的發(fā)展情況。一、正在迅速崛起的鐵硅鋁磁粉芯 進入二十一世紀以來， 逆變電路高頻化， 高功率密度小， 小型化及抗電磁干擾的更高要求，加上人們對金屬磁粉芯認 識的提高，全球鐵硅鋁磁粉芯以40%以上的速度在發(fā)展，超過了任何其他軟磁材料 1 。鐵硅鋁磁粉芯在靜悄悄地迅速 崛起！據(jù)不完全統(tǒng)計， XX 年產(chǎn)值

16、 0.8 億美元， XX 年產(chǎn)值應在1.12億美元，據(jù)此，到 XX年將近有5億美元的產(chǎn)值。 現(xiàn)在，發(fā)展鐵硅鋁磁粉芯的主要國家是美國、韓國、日 本、俄羅斯、英國、印度、中國等。現(xiàn)在，我們國家XX年，大約不到 500 萬元人民幣！我國的市場主要由美國、韓國占領，江蘇省進口大約5000 萬元人民幣。 現(xiàn)在，我們國家，具有國家獨立技術的公司主要有我們海寧伊爾曼格電子有限公司、上海鋼鐵研究 所附屬工廠、武漢鋼鐵所的浩源。還有進口粉料的北京七星 飛行、湖州柯達、杭州波峰、及美國獨資企業(yè)建立的廈門工 廠。這大體是國內(nèi)的情況。二、鐵硅鋁磁粉芯在磁性材料中的位置 隨著電子技術的高節(jié)能化，新型的電子節(jié)能材料鐵 硅

17、鋁磁粉芯，越來越顯得重要。我們可以從下列磁性材料中 可看到鐵硅鋁磁粉芯的位置。具體是如下：可見鐵硅鋁磁粉芯是金屬軟磁植材料的重要組成部分， 具有十分重要的位置。它是金屬磁粉芯鐵鎳鉬磁粉芯、高磁通磁粉芯、鐵 硅鋁磁粉芯，由于金屬價格的原因，鐵硅鋁磁粉芯發(fā)展特別 迅速。三、鐵硅鋁磁粉芯是高頻化的必經(jīng)趨勢 隨著電子技術的發(fā)展，設備小型化、輕型化、導致電子 器件的必須小型化。而小型化、功率密度化、必須使磁粉芯 材料的高頻化及低損耗化，而鐵硅鋁磁粉芯具有高頻率化， 低損耗化的特點，從下面的公式可見：V=3/4 （ WR JBF）V:磁粉芯的體積；W功率；R:電阻；J ：電流密度；B:磁感應強度；F:頻率

18、從式可見， 在一定的功率下， 鐵硅鋁磁粉芯的頻率越高， 體積就越小。所以高頻化必須要發(fā)展高頻電子材料，而鐵硅 鋁磁粉芯，已經(jīng)具有高頻化，低損耗的條件?，F(xiàn)在鐵硅鋁磁粉芯實際上已分為五大類，分成最高頻率 8MHz; i=75, 最高頻率 3MHz; i=26, 最高頻率20MHz, i=60,i=90, 最高頻率 2MHz, i=125, 最高頻率 1MHz. 例,損耗以 i=26, 54 8%u H,Q值在 300KHz, (Z 0.26 路徑， V=1V。 i=125 ，F(xiàn)eSiAl 磁粉芯來說，功率損耗 P=140/Kg; 而 鐵粉芯是P=680W/Kg,鐵粉芯比鐵硅鋁磁粉大 3.8倍。四、

19、節(jié)能化必然要發(fā)展鐵硅鋁磁粉芯 金屬磁粉芯，主要有鐵鎳鉬磁粉芯，高磁通磁粉芯，鐵硅鋁磁粉芯三類。這三類均具有優(yōu)越的性能。但是鐵鎳鉬磁 粉含Ni81%,Mo2%,Fe17%高磁通磁粉芯含 Ni50%, Fe50% 鐵 硅鋁磁粉芯均不含貴金屬 Ni ， Mo 材料，在今天的形式下， Ni , Mo價格昂貴，用戶除軍事領域之外，均用鐵硅鋁磁粉芯 取代。鐵粉芯，具有優(yōu)越的性能，價格便宜，廣泛應用，但功 率損耗太大。 鐵硅鋁磁粉芯 i=125 ，是 i=26 ， 60， 75， 90 中損耗最大，但與鐵粉芯相比，功耗應相當小，鐵硅鋁磁粉 芯功率損耗 P=140W/KG鐵粉芯的磁損耗P=680W/KG鐵硅鋁

20、磁粉芯比鐵粉芯小 3.8 倍。節(jié)能環(huán)境的條件下，鐵硅鋁磁粉芯是必然的選擇。五、鐵硅鋁磁粉芯 2，主要有哪些技術特性？1. 頻率特性i=26 , fe=20MHz,描述，則有： i=125,fe=1MHz, 我們用磁導率的百分數(shù)與頻率來從圖可見，磁導率具有好的頻率特性。2. 直流偏置磁場與 MnZn 鐵氧體相比，即使開氣隙，偏置電流用的是很 小的； NiZn 鐵氧體相比，卻是弱流中應用，而鐵硅鋁磁粉芯 可用很大的電流，是大電流中應用，可以從 0- 幾百安培。其 磁場可大到 500 奧斯特。磁場與電流，可用 H=節(jié)， H 是磁場， N 是導線匝數(shù)， I 是電流， le 是有效磁 場度。下面我們用圖

21、形來描述： 來調(diào) 從圖可見，有效磁導率與直流磁場的關系，明顯優(yōu)越。3. 有效磁導率與交流（AC）磁通密度我們用有效磁導率的變化值與交流磁通密度（GAUSS）來表示。明顯具有交流磁通密度大，變化小的優(yōu)點。我們用 圖來描述：4. 有效磁導率對溫度的變化率；有效磁導率對溫度的變化率；-50 C +100 C,i=60 , 100 X 10-5 / C；i=125 , 200 X 10-5 / C。溫度的變化率隨著磁導率的增加而變大，125, 200X 10-5 /C,具體如下：i=26 , 80X 10-5 /C, 而 i=i=75，120X 10-5 /C； i =26, 80X 10-5 /C；

22、 i=90 ,160 X 10-5 / C；篇三：鐵硅鋁磁芯的優(yōu)勢鐵硅鋁磁芯的優(yōu)勢 究竟是選擇磁粉芯，還是鐵粉芯？ 相信這個許多工程師在進行開關電源方案的設計中經(jīng)常碰 到。在高功率電感磁芯選擇的問題上，磁芯、粉芯、鐵硅鋁 以及鐵氧體中的選擇和比較是工程師經(jīng)常探討的問題。市場 上高功率電感的磁芯選擇還是挺多的，可供選擇的電感材料 有：鐵硅鋁（KoolM卩）、鐵粉芯、鐵硅（硅鋼疊片）、間隙 鐵氧體、鉬坡莫（MPP和高磁通（HighFlux ）等。那么他 們究竟有什么特性適合怎么樣的應用呢？磁芯材料比較鐵硅鋁與間隙鐵氧體 鐵硅鋁和間隙鐵氧體是兩種常用 的材質(zhì)，在軟飽和方面，間隙鐵氧必須在下降曲線的安

23、全區(qū) 進行設計。鐵硅被設計在受控制的下降曲線范圍中，這樣就 能夠提供的容錯特性，特別是在高功率時候。在磁通量比較方面，假設特定的50%下降設計點，鐵硅鋁（Kool M卩）的磁通量是間隙鐵氧體的 2倍以上，這使磁芯 的尺寸可縮小 35%，設計時可以吧磁芯的尺寸縮小 30%至 35%。軟飽和曲線使鐵硅設計本身具有容錯能力，而間隙鐵氧 體則沒有。鐵氧體磁通能力隨溫度變化，而鐵硅保持相對穩(wěn)定。很多鐵氧體供應商或者廠家會給出產(chǎn)品在25%C到100%C不同環(huán)境下材質(zhì)的差異。由于鐵硅鋁的材質(zhì)及結(jié)果和間隙鐵氧體 不同，隨著溫度改變，變化不會很多。 在邊緣損耗方面， 鐵硅不會發(fā)生邊緣損耗，而間隙鐵氧有很大的邊緣

24、損耗。鐵 芯的間隙部分隨著溫度的增加損耗會增加。鐵硅鋁（ KoolM 卩）也有間隙，但是這是均勻的分布式間隙，因為這個形式，在高功率的應用上會更好。對于尺寸和儲能，從鐵硅鋁（ KoolMy ）與錳鋅鐵氧體 在LI2值比較中可以看出，當尺寸都是55mm的大小，測試鐵硅鋁用60 y,鐵硅鋁（KoolM卩）在體積大小的情況下， 儲能大概是錳鋅鐵鐵氧體的 2 倍多。而當儲能一樣的時候， LI2值一樣，鐵硅鋁（Kool M y）體積縮小了很多，對于設 計者來說，這有效縮小了設計尺寸。間隙鐵氧體也有很多優(yōu)點，間隙鐵氧體可以有很高的有效磁導率y eff，鐵氧體可以在 500以上而鐵硅目前受限于 y eff=

25、125 。間隙鐵氧體使用在一些低功率的設計時更為合 適。鐵硅鋁與鐵粉芯 除了承受直流偏置外，開關穩(wěn)壓電感器還有一定交流電， 通常在10kHz至300kHz。這種交流電流會產(chǎn)生高頻磁場，造成磁芯損耗并導致磁芯變熱。 這種情況在鐵硅鋁 （ KoolMy） 中會減少，因此電感更有效率，溫度更低。鐵硅鋁（Kool M y）的磁芯損耗低于鐵粉芯。關于接近 零的磁致伸縮問題，鐵硅鋁（Kool M卩）非常適用于消除濾 波電感中的音頻噪音。鐵硅鋁（ Kool M卩）在制造時沒有使 用有機粘結(jié)劑，因此，沒有任何熱老化問題。所有鐵硅鋁（Kool M卩）磁芯都能在 200C下連續(xù)操作，相對的，鐵粉 芯有磁致伸縮。鐵

26、硅鋁與硅鐵大型電感器中也會使用特級的硅鐵疊片，通常是塊狀或 條狀。硅鐵的優(yōu)勢在于飽和磁通密度較高。鐵硅形狀（ E、U、I 型的磁芯）也可以經(jīng)過適當?shù)臉?gòu)造應用于大型電感器。雖 然硅鐵有較高的飽和磁通密度，但鐵硅具備更多優(yōu)點，例如 較好的軟飽和度、很低的磁芯損耗、溫度穩(wěn)定性和較低的成 本。硅鐵塊具有離散間隙，與鐵硅鋁（KoolMy ）的分布式間隙不同，因此隨著電流增加，飽和出現(xiàn)要快的多。鐵硅鋁（ Ko o l M y ）可利用飽和曲線的優(yōu)點， 設計出較小的電感器。硅鋼裝配件中所用的環(huán)氧樹脂中一般不能像鐵硅鋁（KoolM y ）在 200 C 操作。鐵硅鋁（Kool M y）成本低于同等大小的硅鋼快。在鐵損的部分， 鐵硅的磁芯損耗遠低于硅鋼疊片。 用 20 y鐵硅鋁和硅鐵相比較，在10kHz和50kHz