[01229616]高性能非晶纳米晶磁芯和磁粉芯

作为非常优秀的软磁材料,铁基非晶纳米晶带材在电子和电力电子元件方面的使用量特别巨大。本项目主要以铁基非晶纳米晶带材应用在高频共模电感磁芯产品、高频铁基非晶恒导磁滤波电感磁芯产品为研究对象展开研究的。共模电感磁芯广泛应用于空调、冰箱、电视机、电源等家用电器上,具有巨大的应用市场;对于共模电感产品来说,希望带材的软磁性能好而压磁敏感度小,尤其是带材处于最佳软磁状态时,要求带材的压磁敏感度小而且稳定性好;针对海尔、格力、美的空调产品提出的未来发展要求,开发具有高频特性且带材力敏感性较差的共模电感磁芯是迫不及待的。滤波电感主要用在电源中的扼流圈、储能电感,DC/DC （AC/DC） 转换器用滤波线圈,常规差模滤波线圈,汽车音响用滤波线圈,适配器及电池充电器用滤波线圈等;大部分滤波电感器件工作在大电流下,磁芯极易饱和,需制备大体积的磁芯才能满足要求;因此如何提高直流电感的饱和特性,减少这类器件的体积、重量,并同时提高功率密度成为磁性元件的一个重要发展方向。 本项目围绕上述两个产品,重点研究了以下8个方面： （1）铁基非晶纳米晶带材制备技术与装备; （2）铁基非晶纳米晶带材成分设计; （3）铁基非晶纳米晶带材表面改性; （4）非晶纳米晶磁芯封装技术; （5）非晶纳米晶磁芯热处理技术（非晶纳米晶磁芯热处理技术与装备、磁场热处理技术与装备）; （6）非晶纳米晶磁芯产品设计与制备（共模电感、差模滤波电感、电抗器、高频变压器、电流互感器、电力变压器）; （7）金属磁粉与磁粉芯; （8）非晶纳米晶带材压磁特性。 主要获得了以下突出成果： （1）开发出了具有中国特色的铁基非晶带材生产核心装备及其相应技术——ZZH型非晶喷带机及其喷带工艺。ZZH型非晶生产线单机生产能力≥130Kg/h,铁基非晶带材生产一次性合格率≥80%。 （2）为了提高铁基带材10KHz以上时的磁导率（尤其是100KHz）,我们系统地研究了微量稀土La和V改性的FeSiB和FeCuNbSiB两种铁基非晶带材性能,开发了ZH107-7非晶合金,并进行了长时间的实践应用。达到的铁基非晶带材水平：宽度1mm～85mm,厚度18～35 m,平均厚度22～25 m。铁基非晶带材密度为7.18～7.25g/cm3、电阻率为130μΩ·cm ～180μΩ·cm、居里温度为530℃～570℃。 （3）采用ZH107-7成分带材制备的高频共模电感磁芯经最佳热处理工艺处理后达到的工业技术水平为：f=1kHz,μe≥80000; f=100kHz,μe≥10000;f=200kHz,μe≥2000。解决了铁基纳米晶带材及共模电感磁芯的高频特性问题,使产品频带扩展到1kHz～200kHz;大大降低了铁基纳米晶带材及其共模电感磁芯的应力敏感性,使产品稳定性显著提高。目前已经在国内广泛应用,创造了很大的经济价值和社会价值。 （4）开发了高性能高频恒导磁差模电感磁芯及磁粉芯产品。制备的差模电感磁芯达到的工业化技术水平为：f=20kHz～200kHz,μe≥30,Hj≥8000A/m。在差模电感铁基非晶纳米晶磁芯研究方面,研究了其性能影响因素（磁芯气隙大小、退火温度和工作温度）,永磁预磁化技术以及磁芯切口技术,开发了一套具有本项目组特色的恒导磁差模电感磁芯,且在实际中得到广泛应用。在金属磁粉与磁粉芯研究方面,重点研究了高性能铁硅粉芯、铁硅铝磁粉芯、纳米晶磁粉芯。制备的铁基磁粉芯性能指标：有效磁导率：20～200（测试条件：10KHz、1V）;损耗：P0.05T/50KHz = 87.3mw/cm3 （有效磁导率=157时）;高频特性：f由10KHz升至300KHz时,磁导率变化率 ＜15%;Hj≥8000A/m。