本發明涉及電子元件
技術領域：
，特別涉及一種非晶復合磁芯及其制備方法。
背景技術：
：21世紀是信息化的時代，信息化的快速發展使得人們對于電子設備和產品的依賴性越來越大，而這些電子設備和產品都離不開電源。開關電源相對于線性電源具有效率、體積和重量等方面的優勢，尤其是高頻開關電源正變得更輕、更小、效率更高且更可靠，這使得高頻開關電源成為應用最廣泛的電源，其應用領域從家庭用的燈飾、空調、電視、電腦電源等到辦公室打印復印機等等。隨著國內外能源日益緊張，環境污染問題日益嚴重，對用電設備節能降耗的要求越來越高，也就對其電源使用效率的要求越來越高。由于在AC-DC開關電源的輸入端，電源經全波整流后，整流器與電容、電感電路組成非線性組的儲能能組件；雖然輸入正弦交流電壓，但因為負載的非線性，導致電流輸入波形嚴重畸變。因此，大量應用整流電路，會使電網供給嚴重畸變的非正弦電流，并且輸入端功率因子下降。目前，開關電源在應用過程中主要存在兩類問題：1、不同負載時效率無法均衡：用電設備不會24小時都在額定功率滿負荷運行，有部分時間處于待機狀態，而主動式PFC設計時會針對50％以上負載做主要設計，導致輕載時電源的效率低下。2、斷續工作模式下的主動式PFC或者感性負載上有交變的大電流，都會導致開關器件容易受到損傷，開關損耗加大，無功功耗增加，降低整機的效率。要解決開關電源的上述問題，要求PFC電感的磁芯具有過大電流且不易飽和的特性，并且具有高磁導率，能提供大電流瞬變阻抗。而現有技術中的磁芯由各種軟磁合金粉末壓制而成，所以具有無數個均勻分布的小氣隙，這就決定了它具有強大的抗飽和能力，也就是能大電流下不飽和，但也因為分布氣隙，導致磁導率低下，一般不超過200，瞬變阻抗低。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種非晶復合磁芯及其制備方法，在具有過大電流和不易保護的前提下，具有高的磁導率。本發明提供了一種非晶復合磁芯，由包括如下質量含量的原料依次經壓制和熱處理得到：80～99％的磁性非晶合金粉，0.5～8％的絕緣包覆劑和余量的鐵氧體磁芯；表面包覆絕緣包覆劑后的磁性非晶合金粉包覆于鐵氧體磁芯表面。優選的，所述所述原料包括82～95％的磁性非晶合金粉，1～2％的絕緣包覆劑和余量的鐵氧體磁芯。優選的，所述磁性非晶合金粉的粒度為100～500目。優選的，所述磁性非晶合金粉包括鐵基非晶合金粉、鈷基非晶合金粉、鐵鎳基非晶合金粉或鈷鎳基非晶合金粉。優選的，所述鐵氧體磁芯的材質包括錳鋅鐵氧體和/或鎳鋅鐵氧體。本發明還提供了上述非晶復合磁芯的制備方法，包括以下步驟：(1)將磁性非晶合金粉與絕緣包覆劑混合，得到混合物料；(2)將所述步驟(1)得到的混合物料與鐵氧體磁芯模壓成型，使混合物料包覆于鐵氧體磁芯表面，得到坯體；(3)將所述步驟(2)得到的坯體進行預熱處理，得到非晶復合磁芯前驅體；(4)將所述步驟(3)得到的非晶復合磁芯前驅體進行退火處理，得到非晶復合磁芯。優選的，所述步驟(1)中混合的溫度為15～130℃，混合的速率為5～60r/min，混合的時間為5～80min。優選的，所述步驟(2)中模壓成型的壓力為10～30t/cm2。優選的，所述步驟(3)中預熱處理的溫度為100～300℃，預熱處理的時間為10～80min。優選的，所述步驟(4)中退火處理的溫度為300～500℃，退火處理的時間為10～80min。本發明提供了一種非晶復合磁芯及其制備方法。本發明提供的非晶復合磁芯由包括如下質量含量的原料依次經壓制和熱處理得到：80～99％的磁性非晶合金粉，0.5～8％的絕緣包覆劑和余量的鐵氧體磁芯；表面包覆絕緣包覆劑后的磁性非晶合金粉包覆于鐵氧體磁芯表面。本發明利用磁性非晶粉的過大電流不飽和能力，配合鐵氧體磁芯的高磁導率，使非晶復合磁芯同時具有過大電流不飽和以及高磁導率的特性，能夠減少電流畸變，解決低阻抗大開關電流的瞬態電流畸變問題，降低大電流的瞬變損耗，起到大電流瞬間通斷軟著陸的作用，保護用電設備，提高電源功率因素。實驗結果表明，本發明提供的非晶復合磁芯提高了初始磁導率，磁場強度為0.2(Oe)時，非晶復合磁芯的磁導率達10000，基本為鐵氧體磁芯的初始磁導率，是現有技術中的非晶磁粉芯磁導率的172倍。具體實施方式本發明提供了一種非晶復合磁芯，由包括如下質量含量的原料依次經壓制和熱處理得到：80～99％的磁性非晶合金粉，0.5～8％的絕緣包覆劑和余量的鐵氧體磁芯；所述磁性非晶合金粉和絕緣包覆劑包覆于鐵氧體磁芯表面。在本發明中，制備所述非晶復合磁芯的原料包括質量含量為80～99％的磁性非晶合金粉，優選為82～95％，更優選為88～92％。在本發明中，所述磁性非晶合金粉的粒度優選為100～500目，更優選為150～400目，最優選為200～300目。在本發明中，所述磁性非晶合金粉的的形狀優選為球形或片狀。在本發明中，所述磁性非晶合金粉優選包括鐵基非晶合金粉、鈷基非晶合金粉、鐵鎳基非晶合金粉或鈷鎳基非晶合金粉。本發明對所述磁性非晶合金粉的來源沒有特殊的限定，采用本領域技術人員熟知的市售磁性非晶合金的粉末產品或市售磁性非晶合金的帶材粉碎得到即可。在本發明中，所述磁性非晶合金優選包括鐵基非晶合金、鈷基非晶合金、鐵鎳基非晶合金或鈷鎳基非晶合金。在本發明的實施例中，所述鐵基非晶合金可具體為1K101、1K102、1K103、1K104、1K105、1K106或1K107。在本發明的實施例中，所述鈷基非晶合金可具體為1K201、1K202J或1K203。在本發明的實施例中，所述鐵鎳基非晶合金可具體為1K501J、1K501H、1K502J或1K503J。在本發明的實施例中，所述鈷鎳基非晶合金可具體為1K601或1K601J。在本發明中，所述磁性非晶合金粉使非晶復合磁芯具有過大電流且不易飽和的特性。在本發明中，制備所述非晶復合磁芯的原料包括質量含量為0.5～8％的絕緣包覆劑，優選為1～2％，更優選為1.2～1.5％。本發明對所述絕緣包覆劑的種類沒有特殊的限定，采用本領域技術人員熟知的磁粉芯用絕緣包覆劑即可。在本發明中，所述絕緣包覆劑優選包括磷酸、硅酸鈉、硅酸鉀、正硅酸乙酯，硬脂酸鋅、硅酮樹脂、云母和高嶺土中的一種或多種。在本發明中，所述絕緣包覆劑能夠對磁性非晶粉進行絕緣包覆并粘結。在本發明中，按原料總質量為100％計，制備所述非晶復合磁芯的原料還包括余量的鐵氧體磁芯。在本發明中，所述鐵氧體磁芯的初始磁通量優選為2000～12000，更優選為4000～10000，最優選為6000～8000。在本發明中，所述鐵氧體磁芯的材質優選包括錳鋅鐵氧體和/或鎳鋅鐵氧體。在本發明中，當所述鐵氧體磁芯的材質包括錳鋅鐵氧體和鎳鋅鐵氧體時，所述錳鋅鐵氧體和鎳鋅鐵氧體的質量比優選為1～99:99～1，更優選為10～90:90～10，最優選為20～80:80～20。本發明對所述鐵氧體磁芯的種類及來源沒有特殊的限定，采用本領域技術人員熟知的市售產品即可。在本發明中，所述鐵氧體磁芯使非晶復合磁芯具有高磁導率。本發明還提供了一種上述技術方案所述非晶復合磁芯的制備方法，包括以下步驟：(1)將磁性非晶合金粉與絕緣包覆劑混合，得到混合物料；(2)將所述步驟(1)得到的混合物料與鐵氧體磁芯模壓成型，使混合物料包覆于鐵氧體磁芯表面，得到坯體；(3)將所述步驟(2)得到的坯體進行預熱處理，得到非晶復合磁芯前驅體；(4)將所述步驟(3)得到的非晶復合磁芯前驅體進行退火處理，得到非晶復合磁芯。本發明將磁性非晶合金粉與絕緣包覆劑混合，得到混合物料。在本發明中，所述混合的溫度優選為15～130℃，更優選為25～100℃，最優選為50～60℃；所述混合的速率優選為5～60r/min，更優選為10～50r/min，最優選為20～30r/min；所述混合的時間優選為5～80min，更優選為20～60min，最優選為30～40min。在本發明中，所述混合使絕緣包覆劑包覆于磁性非晶合金粉表面。得到混合物料后，本發明將所述混合物料與鐵氧體磁芯模壓成型，使混合物料包覆于鐵氧體磁芯表面，得到坯體。在本發明中，所述模壓成型的壓力優選為10～30t/cm2，更優選為15～25t/cm2，最優選為18～22t/cm2。在本發明中，所述壓力下保壓的時間優選為2～30s，更優選為10～20s。在本發明中，所述模壓成型優選使混合物料包覆于鐵氧體磁芯表面。在本發明中，所述模壓成型具體優選為：在模具中加入部分混合物料，再加入鐵氧體磁芯，最后將剩余部分混合物料填充于鐵氧體和模具間的空隙中加壓。本發明對所述兩部分混合物料的比例沒有特殊的限定，根據模具和鐵氧體磁芯的尺寸進行調整即可。本發明對所述模具的尺寸沒有特殊的限定，根據所需磁芯的尺寸進行調整即可。在本發明中，所述模具優選為中通圓柱體；所述模具的外徑優選為20～50mm，更優選為25～40mm；所述模具的內徑優選為10～20mm，更優選為14～15mm；所述模具的高度優選為10～20mm，更優選為11～15mm。本發明對所述鐵氧體磁芯的尺寸沒有特殊的限定，根據所需磁芯的尺寸進行調整即可。在本發明中，所述鐵氧體磁芯優選為中通圓柱體；所述鐵氧體磁芯的外徑優選為20～40mm，更優選為25～35mm；所述鐵氧體磁芯的內徑優選為20～30mm，更優選為22～26mm；所述鐵氧體磁芯的高度優選為1～3mm。得到坯體后，本發明將所述坯體進行預熱處理，得到非晶復合磁芯前驅體。在本發明中，所述預熱處理的溫度優選為100～300℃，更優選為150～250℃，最優選為180～220℃；所述預熱處理的時間優選為10～80min，更優選為20～70min，最優選為30～50min。在本發明中，所述預熱處理優選在真空或惰性氣體保護下進行。在本發明中，所述真空的真空度優選為0.001～0.1Pa。在本發明中，所述惰性氣體的流量優選為3～6L/min；所述惰性氣體優選為氮氣或氬氣。在本發明中，所述預熱處理能夠使包覆劑中的有機物碳化。得到非晶復合磁芯前驅體后，本發明將所述非晶復合磁芯前驅體進行退火處理，得到非晶復合磁芯。在本發明中，所述退火處理的溫度優選為300～500℃，更優選為350～450℃，最優選為380～420℃；所述退火處理的時間優選為10～80min，更優選為20～70min，最優選為30～50min。在本發明中，所述退火處理優選在真空或惰性氣體保護下進行。在本發明中，所述真空的真空度優選為0.001～0.1Pa。在本發明中，所述惰性氣體的流量優選為3～6L/min；所述惰性氣體優選為氮氣或氬氣。在本發明中，所述退火可以消除應力。為了進一步說明本發明，下面結合實施例對本發明提供的非晶復合磁芯及其制備方法進行詳細地描述，但不能將它們理解為對本發明保護范圍的限定。對比例1:江西艾特磁材有限公司的ETA330060非晶磁粉芯，標準磁導率60，標準成分為1k101，尺寸為OD33.1mm×ID19.2mm×HT11.5mm，涂裝前的有效尺寸為：OD33.02mm×ID19.90mm×HT10.67mm。實施例1:將150目重量為27.65g的1K101磁性非晶合金粉與1g磷酸、1g硅酸鈉和0.35g高嶺土以5～60r/min變化速率室溫混合5min，得到混合物料；將20g混合物料放入OD33.02mm×ID19.9mm×HT15mm的模具中，然后將尺寸為OD30mm×ID25mm×HT3mm的鎳鋅鐵氧體粉芯3g放入模具中，最后將余下的10g混合物料放入模具中，壓力達到21t/cm2時保持10s，退模成型得到坯體；將坯體在真空度0.08Pa的條件下，200℃保溫50min預熱處理，得到非晶復合磁芯前驅體；在同樣的真空條件下，在420℃恒溫60min，隨爐冷卻，得到非晶復合磁芯。實施例2:將250目重量為29.56g的1K101磁性非晶合金粉與0.22g正硅酸乙酯和0.22g硬脂酸鋅以5～60r/min變化速率80℃混合10min，得到混合物料；將20g混合物料放入OD33.02mm×ID19.9mm×HT15mm的模具中，然后將尺寸為OD30mm×ID25mm×HT3mm的錳鋅鐵氧體磁芯3g放入模具中，最后將余下的10g混合物料放入模具中，加壓18t/cm2保持15s，退模成型，得到坯體；在流量為5L/min的氮氣條件中，250℃預熱處理30min，得到非晶復合磁芯前驅體；在相同氣氛中，390℃退火處理80min，得到非晶復合磁芯。實施例3:將300目重量為28g的1K101磁性非晶合金粉與0.5g硅酮樹脂和1.5g云母以5～60r/min變化速率60℃混合10min，得到混合物料；將20g混合物料放入OD33.02mm×ID19.9mm×HT15mm的模具中，然后將尺寸為OD30mm×ID25mm×HT1mm的錳鋅鐵氧體磁芯和尺寸為OD30mm×ID25mm×HT2mm的鎳鋅鐵氧體磁芯共3g依次放入模具中，最后將余下的10g混合物料放入模具中，加壓20t/cm2保持15s，退模成型，得到坯體；在流量為3L/min的氬氣條件中，200℃預熱處理40min，得到非晶復合磁芯前驅體；在相同氣氛中，450℃退火處理60min，得到非晶復合磁芯。實施例4:將500目重量為27.5g的1K101磁性非晶合金粉與1g硅酸鉀和1.5g磷酸以5～60r/min變化速率40℃混合10min，得到混合物料；將20g混合物料放入OD33.02mm×ID19.9mm×HT15mm的模具中，然后將尺寸為OD35mm×ID32mm×HT3mm的錳鋅鐵氧體磁芯3g放入模具中，最后將余下的10g混合物料放入模具中，加壓30t/cm2保持15s，退模成型，得到坯體；在流量為3L/min的氬氣條件中，250℃預熱處理40min，得到非晶復合磁芯前驅體；在相同氣氛中，480℃退火處理30min，得到非晶復合磁芯。將對比例1中的非晶磁粉芯、實施例1～4中的非晶復合磁芯進行磁導率測試，測試結果如表1所示。其中，磁導率測試儀表為日本日置3532電橋，磁場提供為常州同惠TH1775偏流源。表1對比例1以及實施例1～4中磁芯的磁導率磁場強度/Oe0.20.50.81.010.020.030.040.050.060.070.080.090.0100.0對比例158.060.059.059.057.055.049.246.845.042.040.837.234.831.2實施例110000.05000.02000.060.055.052.048.846.643.042.040.037.034.031.0實施例210000.08000.05000.0100.055.051.847.045.243.040.138.036.032.028.0實施例310000.06500.03000.070.056.55451.245.642.8414036.232.330.8實施例410000.0800050009056.554.35246.243.841.340.536.332.831.6磁場強度與產品承載的電流成正比，磁場越大，其所承載的電流越大；弱磁場，是交變電流的瞬變起點，高磁導率能提高瞬變阻抗，由表1可知，在弱磁場下，本發明制備得到的非晶復合磁芯的磁導率高，具有較大的瞬變阻抗越，能滿足電路軟開關要求。從表1可以看出，在不同磁場強度下，對比例和實施例1～4中磁芯的磁導率均不為0，均具有大電流不飽和特性；并且當磁場強度較高時，本發明實施例制備得到的非晶復合磁芯的磁導率與對比例中的非晶磁粉芯同樣條件下的磁導率相比，并未有明顯的下降，以50Oe磁場強度為例，本發明所制作磁芯與現有技術通用非晶磁粉芯的磁導率僅下降了(42.8-45)/45＝4.8％，較好的保持了鐵鐵磁芯的原有的大電流不飽和特性；并且，在磁場強度0.8奧斯特(Oe)之前，本發明提供的非晶復合磁芯的磁導率遠遠高于現有非晶磁粉芯；磁場強度為0.2(Oe)時基本為鐵氧體磁芯的初始磁導率。對實施例1～4及對比例1中的磁芯的電源效率進行測試，其中電源選用航嘉金牌80plus\500wpc電源，測試結果如下：在10％輕載及典型負載(50％負載)時，現有非晶磁粉芯測試效率分別為78％、85.6％，實施例1～4制備得到的非晶復合磁芯輕載下的電源效率分別為82.2％、82.8％、84.1％和83.5％；典型負載下的電源效率分別為86.4％、87％、87.7％和89％。可見，本發明制備得到的非晶復合磁芯能大幅度提高電源輕載效率，對典型負載下電源效率也能有效提升。由以上對比例和實施例可以看出，本發明提供的非晶復合磁芯具有過大電流不飽和特性，提高了初始磁導率，磁場強度為0.2(Oe)時，是現有技術中的非晶磁粉芯磁導率的172倍，能夠減少電流畸變，解決低阻抗大開關電流的瞬態電流畸變問題，降低大電流的瞬變損耗，起到大電流瞬間通斷軟著陸的作用，保護用電設備，提高電源功率。以上所述僅是本發明的優選實施方式，并非對本發明作任何形式上的限制。應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。當前第1頁1 2 3