SMC復合軟磁材料的表面包覆技術
發(fā)布時間：
2023-11-17 09:02
來源：
SMC復合軟磁材料的表面包覆技術
粉末冶金生產鐵基軟磁材料時，為降低渦流損耗通常會用到兩種常用的表面包覆技術。
(1) 一種是利用合金添加劑來提高材料電阻率，降低渦流損耗，如鐵—硅合金（通常含 Si 3%）鐵—磷合金（一般含 P 0.45%~0.75%），鐵—鎳合金（含鐵 50%，含鎳50%）等。但這樣降低了飽和磁感應強度，而且合金含量在商業(yè)使用上還有一定限度。這種方法適合應用于直流或較低頻率交流裝置。
(2) 另一種方法則是對磁性顆粒進行絕緣包覆處理，這就是SMC復合軟磁材料 (Soft Magnetic Composite)。SMC 材料，有時也稱“絕緣包覆鐵粉”，是近年來逐漸發(fā)展起來的一種新型鐵基粉末軟磁材料。它通常選用高純鐵粉的基材，經有機材料和無機材料絕緣包覆處理，利用粉末冶金技術使混合粉末成為各向同性的材料。
根據絕緣包覆材料的不同， SMC 材料大概可以分為以下幾類：
有機絕緣包覆鐵粉
90 年代，人們認為可以將有機樹脂包覆的鐵磁粉末作為鐵芯的原材料，用在中頻至高頻的電磁轉換裝置中。這類材料是由鐵粉和樹脂組成，有時還添加少量的潤滑劑；在壓制-熱處理過程中實現鐵粉的絕緣包覆。
二十世紀末，日本已利用環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂作為粘結劑，直接生產出壓粉磁芯。
2000 年加拿大Quebec公司指出，只要運用高壓縮性、高純度的水霧化鐵粉，這類鐵-樹脂SMC材料也可應用在較低頻率的場合。 2005 年，日本JFE公司已經開發(fā)了鐵-樹脂混合粉末并投入生產，這種SMC材料是以粒度約為 100μm的純鐵型還原鐵粉為基本原料。
無機-有機結合絕緣包覆鐵粉
現已開發(fā)成功在磁性粉末表面直接涂覆絕緣膜的技術，其中鐵粉顆粒雙層涂覆法是在鐵粉表面先涂以10~100nm厚的極薄磷酸鹽覆蓋膜，然后只需添加極少量的樹脂，即可在壓制和熱處理過程中實現樹脂的絕緣包覆，最終獲得高磁特性和高絕緣性的軟磁材料。這項技術不但提高了壓坯密度，增強了絕緣包覆層的熱穩(wěn)定性；而且實驗證明，磷酸鹽涂層對鐵粉表面氧化還起到一定抑制作用。
目前瑞典的Höganäs AB公司發(fā)明的SMC材料其商業(yè)化的磷酸鹽絕緣包覆技術代表了國際先進水平。這類材料不但有效降低渦流損耗，而且具有較好的磁學性能和機械性能。近來很多研究都SomaloyTM系列（somaloy 700 1p;somaloy 700 3p,somaloy700 5p;somaloy 1000)SMC粉末為原料來研究不同制備工藝對SMC鐵芯各種性能的影響。
這類SMC鐵芯具有高機械強度，高磁通密度，中低頻低鐵損的性能；但當頻率在1KHz時，其鐵損是傳統疊層硅鋼片（片層厚度0.35 mm）的2-3倍。針對高頻應用領域， T. MAEDA等嘗試改進了無機絕緣包覆鐵粉與樹脂的混合方法。他們在壓制之前，先將樹脂用濕法涂覆在有無機絕緣層的鐵粉上。這種改進不但使熱處理溫度提高了近150°C，而且在高于300Hz使用時，鐵損也較低。
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