熱處理對水霧化Fe74Cr2Mo2Sn2P10C2Si4B4非晶磁粉芯性能的影響
采用水霧化Fe74Cr2Mo2Sn2P10C2Si4B4非晶磁粉制備出了高頻特性較好的磁粉芯。研究了去應力退火和磁場退火對磁粉芯磁性能的影響。結果表明:非晶磁粉芯壓制后的去應力退火處理能有效提高磁導率和品質因數。過高熱處理溫度使非晶粉末晶化,析出導電性較差的非鐵磁相,惡化磁性能。最佳退火溫度為400℃,最佳的磁性能為:在3500 kHz的頻率下,μ=40.5,Q=225。磁場退火對Fe74Cr2Mo2Sn2P10C2Si4B4非晶磁粉芯磁導率影響較小。縱向磁場退火能增大非晶磁粉芯的損耗,橫向磁場退火能降低非晶磁粉芯的損耗,磁粉芯總損耗變化主要來源于磁滯損耗。
鐵基非晶態合金由于原子排布呈無序狀態,晶體中的磁晶各向異性消失,導致非晶合金的矯頑力和損耗較低,具有優異的綜合磁性能[1-3]。在FeSiB合金基礎上添加一些合金元素制成的非晶合金具
有優異的軟磁性能,在電子、電力領域已經得到廣泛的應用[4-6]。目前非晶合金的應用產品大都用冷淬薄帶卷繞成磁芯,但高頻段的損耗特性限制了薄帶卷芯應用場合,高磁導率非晶合金在10 ~100 kHz磁導率就開始下降,最高適用頻率僅為300 ~ 500 kHz。為了解決這一問題,研究人員通過將非晶帶材破碎制備出了非晶磁粉芯,有效的降低了磁芯的損耗,提高了頻率使用范圍。但帶材破碎粉末多為帶棱角的片狀,難以絕緣,從而導致磁粉芯的損耗增高,采用霧化法制粉可以較好的解決此問題。目前采用霧化法制備非晶粉末并合成磁粉芯的研究報道較少[7-8]。筆者采用水霧化Fe74Cr2Mo2 Sn2 P10 C2 Si4 B4非晶磁粉制備出高頻性能較好的磁粉芯,研究了熱處理對非晶磁粉芯動態磁性能的影響,并討論了其相應的物理機制。另外,磁場熱處理是一種提高材料軟磁磁性能的重要工藝,但將磁場熱處理應用于磁粉芯的報道較少。筆者將磁場熱處理應用于Fe74 Cr2Mo2 Sn2 P10 C2 Si4 B4非晶磁粉芯的制備中,對比磁退火處理與普通退火處理對非晶磁粉芯的影響,并研究相應的性能變化機理。
1、實驗材料及方法
1. 1、實驗原材料
圖1 顯示了水霧化Fe74 Cr2Mo2 Sn2P10 C2 Si4B4非晶磁粉的微觀形貌。可以看出,水霧化Fe74 Cr2Mo2 Sn2P10C2 Si4B4非晶磁粉的顆粒較圓滑,益于進行粉末絕緣包覆。非晶粉末粒度小于180 μm,且粉末的粒度分布較好,適合壓制制備磁粉芯。
1) Fe74 Cr2Mo2 Sn2 P10 C2 Si4B4非晶磁粉芯壓制后的退火處理有效地提高磁粉芯的磁性能。退火溫度升高,磁粉芯的磁導率和品質因數升高,損耗降低。過高的熱處理溫度會使非晶粉末晶化,形成導電性能較差的非鐵磁相,惡化磁性能;
2) Fe74 Cr2Mo2 Sn2 P10 C2 Si4B4非晶磁粉芯最佳的退火溫度為400 ℃,最佳的磁性能為: 在3500 kHz 的頻率下,μ = 40. 5,Q = 225;
3) 磁場退火對Fe74 Cr2Mo2 Sn2 P10 C2 Si4B4非晶磁粉芯磁導率的影響較小,損耗影響較大。縱向磁場退火能夠增大非晶磁粉芯的損耗,橫磁場退火能夠降低非晶磁粉芯的損耗,磁粉芯的總損耗變化主要來源于磁滯損耗。