铁氧体/FeSiAl复合磁粉芯的制备与表征

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FeSiAl软磁复合磁粉芯因为其电阻率高、高频损耗低、成本低而得到广泛的应用。目前铁硅铝磁粉芯的制备主要采用云母、高岭土等传统粘结包覆的方式,由于这些包覆剂均为非磁性物质,因此这种粘结包覆工艺会降低磁粉芯的磁性能。本文用软磁铁氧体作为绝缘包覆剂制备FeSiAl复合磁粉芯,在保证磁粉芯高磁导率、损耗低等优点的前提下,还极大地提高了磁粉芯的磁性能。首先,以溶剂热法,通过控制溶剂热反应时间、溶剂热反应温度以及锰锌元素配比合成了颗粒大小均匀,磁性能优良的锰锌铁氧体。结果表明,随着溶剂热时间的延长,溶剂热温度的提高以及锰锌铁氧体中锰元素的增加,锰锌铁氧体的结晶度提高,颗粒变大且趋于均匀,饱和磁化强度增大。其中200℃下溶剂热8h时制备出的Mn0.6Zn0.4Fe2O4其结晶度高,颗粒在200nm左右,饱和磁化强度可达69.147emu/g,综合性能最佳。其次,以溶剂热法,通过控制溶剂热反应时间、溶剂热反应温度以及镍锌元素配比合成了颗粒大小均匀,磁性能优良的镍锌铁氧体。结果表明,随着溶剂热时间从2h延长至8h,镍锌铁氧体的结晶度提高,颗粒变大且趋于均匀,饱和磁化强度增大,8h-12h结晶度和颗粒尺寸保持稳定,但由于出现杂质,导致其饱和磁化强度降低。溶剂热温度提高以及镍锌铁氧体中镍元素的增加,均能使得镍锌铁氧体结晶度提高,颗粒尺寸变大且趋于均匀,饱和磁化强度变大。其中,200℃下溶剂热8h时制备出的Ni0.3Zn0.7Fe2O4,其结晶度高,颗粒在200nm左右,饱和磁化强度可达77.515emu/g,综合性能最佳。最后,利用综合性能最佳的锰锌铁氧体和镍锌铁氧体作为绝缘包覆剂,制备铁氧体/FeSiAl复合磁粉芯,得出复合磁粉芯制备的最佳工艺参数。将铁硅铝磁粉用0.4wt.%的磷酸液钝化,1.6GPa下压制成型,氮气气氛保护下退火热处理1h,当铁氧体的含量为3%,热处理温度为660℃时,此时所制备的铁氧体/FeSiAl复合磁粉芯磁导率最大,其中锰锌铁氧体/FeSiAl复合磁粉芯磁导率为72,镍锌铁氧体/FeSiAl复合磁粉芯磁导率为77;当热处理温度为700℃时,此时所制备的铁氧体/FeSiAl复合磁粉芯损耗最低,其中锰锌铁氧体/FeSiAl复合磁粉芯损耗为770mw/cm3,镍锌铁氧体/FeSiAl复合磁粉芯损耗为625mw/cm3。热处理温度增加,复合磁粉芯的直流偏置特性逐渐降低,铁氧体含量增加,复合磁粉芯的直流偏置特性逐渐增加。
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