铁粉芯详细.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,铁粉芯,铁粉芯是以高纯铁粉或羰基铁粉经绝缘、成型、涂覆后制成的磁芯。,各种铁粉芯的饱和磁感强度,Bs,值高达,500-1300mT,，磁导率范围从,22,100,；能在高的磁化场下不被饱和，具有良好的交、直流叠加稳定性；初始磁导率,i,随频率的变化稳定性好；价格在各种金属软磁粉芯中是最低的。但高频下损耗高。,羰基铁粉,羰基铁粉是通过,CO,与铁在高温高压下反应，生成,5,羰基铁油状物，经低压分离后得到产品。经退火防氧化处理即可得到。当温度为,200,，,200bar,的条件下羰基合成反应式如下,Fe+5COFe(CO),5,羰基铁在,300,，,1bar,的条件下分解为,Fe,和,CO,Fe(CO),5,Fe+5CO,在分解过程中，因为,Fe,有催化,CO,与,CO,2,反应的作用，通常采用通,NH,3,作为保护气体来抑制该反应。这样一来羰基铁粉中就不可避免的会有,N,元素的存在。从旋风收集器中收集到的产品一般铁含量约在,97%,左右，其中,C,和,N,的含量均小于,1%,。由于有,Fe,2,O,3,，,Fe,3,N,等杂质的存在，同时，铁粉表面也会对,CO,和,NH,3,气体有一定的吸附，这些因素造成铁粉硬度比较大，通常被称之为硬粉。,将铁粉用,H,2,气体还原,1,小时，铁含量将提高到,99.0%,左右，同时其他元素的含量也将明显降低。这种还原过的羰基铁粉，硬度稍低，也被称之为软粉。羰基铁粉活性很大，正常情况放置一段时间后，因为熵的增加，会发生自动团聚。发生团聚的铁粉颗粒度增加，颗粒粘结，对于注射成型应用有比较大的影响。目前市场上质量最好的羰基铁粉为德国,BASF,公司生产。,材质型号：,-2,材质：,是一种低导磁率材料，它比其他没有附加空隙损耗的材料更能降低操作时的交流通量密度。,-8,材质：,这种材料在高偏流下损耗低，且线性良好，是良好的高频材料。此种材料在铁粉芯中价格是最贵的。真正的,-8,材质型铁粉芯是用羰基铁粉生产的，较一般材质价高达,10,倍以上。,-18,材质：,这种材料跟,-8,材质一样损耗较低，但导磁率较高，且有良好的直流饱和特性，价格较低。,-26,材质：,最为通用的材料，是一种使用成本效益高的材料。适于功率转换和线路滤波等各种用途，目前使用最为广泛。,-28/-30,材质：,这种材料导磁率较低，具有良好的线性度，价格低廉，使用广泛，特别是广泛使用于大尺寸的大功率,UPS,抗流器。,-33/-34/-35,材质：,此种材料具有,-8,材质类似的优良特性，且高直流偏场下线性良好，是,-8,材质的良好代用品。适合高频下磁芯损耗可允许较,-8,材质大一些的情况下使用，其价格比,-8,材质大大降低。,-38,材质：,是一种高磁导率，可替代材料,-26,的低成本选择，最适合线性频率的应用,-40,材质：,其特性及通用性类似于,-26,材质。在使用较大尺寸磁芯的情况下，其价格比,-26,材质便宜。,-45,材质：,一种磁导率最高的材料，可替代材料,-52,，但磁芯损耗较高,-52,材质：,这种材料具有与,-26,材质一样的导磁率，然而在高频下损耗比,-26,材质低，在新型的高频抗流器上得到广泛使用。,-2/93,材质：,是一种可替代材料,-2,但不昂贵的选择，适应于高频率时磁芯损耗不重要的情况。高偏流时线性良好。,-8/93,材质：,是一种可替代材料,-8,，但不昂贵的选择，磁芯损耗接近,-8,，高偏流时线性良好。,材质性能,磁芯损耗对照表,(mW/cm,3,),铁粉芯,铁粉芯温度特性,铁粉芯一般适用于,-65125,的温度范围，当磁芯处于较高的温度环境中，会使电感品质因数（,Q,）永久性的降低，这是由于其在制造过程中使用了有机粘结剂，如环氧树脂等；当使用温度超过,150,时，其材料内部的树脂会恶化，使磁芯的损耗增大，降低铁粉芯的使用寿命。这种特性的偏离程度取决于时间、温度、磁芯大小、频率和磁通密度等。,科达磁电公司磁性材料研发中心最近新研制出使用温度在,210,的铁粉芯,TAF208,系列产品。磁性材料研发中心主要依靠合金磁芯的生产技术，对铁粉芯的生产工艺进行了调整，采用了无机粘结剂，并进行高温热处理，开发出,TAF208,系列耐高温产品,常用软磁磁芯的特点比较,由于铁粉芯的磁通量比铁氧体多近三倍，在通常衰减,50%,的情况下，如果设计方案使用适度饱和的铁粉芯，那么就可以在磁芯体积减少,35%,的情况下获得更佳性能。高温时二者的磁通量差异会更加明显，因为铁氧体的磁通量会随温度升高而降低，而铁粉芯则相对保持稳定。,铁粉芯：使用安匝数,800,能在高的磁化场下不被饱和,能保证电感值最好的交直流叠加稳定性。在,200kHz,以内频率特性稳定；但高频损耗大，适合于,10kHz,以下使用。,MPP,磁芯（钼坡莫合金粉芯,81%Ni,2%Mo,17%Fe,）：使用安匝数,100kHz,：,e,：,10 125,HF,磁芯（高磁通量粉芯,50%Ni,50%Fe,）：使用安匝数,500,，能使用在较大的电源上，在较大的磁场下不易被饱和，能保证电感的最小直流漂移，,e,：,20 125,FeSiAl,磁芯：代替铁粉芯使用，使用频率可大于,8kHz,。,DC,偏压能力介于,MPP,与,HF,之间。铁氧体：饱和磁密低,(5000Gs),，,DC,偏压能力最小,四种金属磁粉芯性能和价格对比,金属磁粉芯与其它铁磁材料应用对比,1.,应用之功率变压器,2.,应用之,RF,变压器,3.,应用之精密变压器,4.,应用之纯电感,铁粉芯,生产工艺,日本专利申请公开,(JP-A)72102/1987,提出了一种用于,铁粉芯的铁粉，其氧含量为,0.15wt,-0.5wt,。平均颗粒尺寸为,40170m,，平均长径比为,4,1,25,1,。在铁颗粒上的氧化物涂层提供了颗粒之间的绝缘以减小涡流损失。因为目标是高于约,1 MHz,的高频带，所以氧含量较高。使用环氧树脂粘结剂制备的铁粉芯产生较高的磁滞损失，因为为了降低矫顽磁力必须在高温下进行退火处理。,JP-A 222207/1986,提出了一种通过使磁性金属粉末与氧化硅溶胶或氧化铝溶胶接触，然后干燥和成形来制备铁粉芯的方法。据描述，由于干燥引起氧化硅溶胶或氧化铝溶胶凝胶化，形成三维网络结构，高温下的热处理不会对金属颗粒之间的绝缘层有不良影响。但是，由于干燥的氧化硅溶胶或氧化铝溶胶没有较好的粘结作用，在热处理后只有很小的形状保持能力，从而导致了低强度。由于热处理温度限制在,500,或更低，所以不能取得足够的退火效果。,JP-A 219902/1992,提出了一种含有铁磁粉末的铁粉芯组合物，可以在高到,600,的温度下退火，用,3.9wt%,的,SiO,2,作为粘合剂，使该组合物压实和成形。所说的二氧化硅通过硅酸乙酯水解而获得。但是，从硅酸乙酯水解得到的涂层没有足够的粘结作用，不能产生高机械强度的铁粉芯。,1997,年，日本研发出一种用于铁粉芯的铁粉组合物，包括由颗粒尺寸维,75200,m,的颗粒组成的铁粉、按固体计,0.0150.15wt%,（以铁粉为基准）的二氧化硅溶胶、,0.050.5wt%,（以铁粉为基准）的硅氧烷树脂、和,1050wt%,（以硅氧烷树脂为基准）的有机钛化合物。,铁粉组合物还可以包括最多,29wt%,的（以硅氧烷树脂和有机钛化合物的总量为基准）的分散剂。所说的分散剂优选的是乙基纤维素。优选的是铁粉经过氧化处理。,本发明提供一种铁粉芯，主要由颗粒尺寸为,75200um,的铁粉颗粒、,0.030.1wt%,的硅、,15210ppm,的钛和,3002500ppm,的氧组成。,1.,提供一种在第一方面中定义的制备铁粉芯的铁粉组合物。,2.,把所说的制备铁粉芯的铁粉组合物在,50250,下进行固化处理。,3.,把所说的粉末组合物压成块体。,4.,在,550650,把所说的块体在惰性气氛下退火。,本发明在硅氧烷树脂中添加一种有机钛化合物作为硅氧烷树脂的交联剂，并且在压块之前，在较低的温度下进行固化处理使硅氧烷树脂的交联反应进行到一定程度。这种部分固化不仅避免了铁粉在压块之前的团聚和绝缘涂层在压块过程中的开裂，而且改进了所说的块体的保形性。压块后进行退火处理，是硅氧烷树脂在作为交联剂的有机钛化合物的存在下完全固化。因此所说的退火处理导致了铁粉芯具有极高的机械强度。,二氧化硅溶胶和硅氧烷树脂是耐热的，使得即使在高温退火处理使铁粉释放应力以减小矫顽磁力，在铁颗粒之间仍能保持足够的绝缘以防止涡流损耗增大。,通过适当地氧化高纯铁粉，并添加少量的绝缘粘结剂，使非磁性部分的百分比最小，以防止任何磁性能的损失，并在铁颗粒之间保持足够的绝缘以及足够的磁芯强度。因此，所说的铁粉芯在,5010000Hz,，尤其是在,501000Hz,的频带上性能良好，可以替代传统硅钢叠层磁芯。,铁粉芯用途,高频抗流器,功率转换输出抗流器,EMI,噪音滤波器,脉冲变压器,DC,输入输出滤波器,调光抗流器,功率因数修正电感器,连续态返驰电感器,铁粉芯,