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摘要

目前金属软磁粉芯材料在高频电感等电子元件的应用前景广阔, 然而其主要的构成元素属于过渡金属, 表面易形成致密的氧化层, 影响其软磁性能的调控. 为了解决这些问题, 本文引入H ₂/Ar混合气体高温预处理工艺对FeNiMo原粉进行还原, 证实了还原性气氛高温处理可以有效地去除材料表面的金属氧化物, 增加金属单质的含量, 进而显著提升FeNiMo原粉的有效磁导率. 对预处理后的FeNiMo粉末进行SiO ₂绝缘包覆, 所获得的FeNiMo/SiO ₂软磁复合材料表面包覆均匀; 与未处理FeNiMo原粉包覆SiO ₂所形成的软磁复合粉芯相比, H ₂/Ar混合气体高温预处理后的FeNiMo/SiO ₂具有更高的有效磁导率、更低的损耗. 与同类其他软磁复合粉芯相比, 通过H ₂/Ar混合气体高温预处理工艺和绝缘包覆工艺的协同效应, 所制备的FeNiMo/SiO ₂复合粉芯具有优异的软磁性能. 因此经过还原性气氛高温预处理工艺后的绝缘包覆可以更大程度地提升软磁粉芯复合材料的有效磁导率, 降低其损耗, 为软磁复合粉芯材料性能的提升提供了一种新的策略.

关键词:

FeNiMo/
SiO₂包覆/
热处理/
磁性能

Abstract

Nowadays, metal soft magnetic materials are mainly used in electronic components such as high-frequency inductors. Since all the elements in the soft magnetic alloys are transition metals, dense oxide layer is easily formed on their surfaces, which can affect the regulation of soft magnetic properties. In order to solve the problems, in this work, an innovative high-temperature pretreatment process in H ₂/Ar mixture is adopted to pretreat FeNiMo raw powders. We confirm that the high temperature treatment in reducing atmosphere can effectively remove metal oxides from the FeNiMo material surface and increase the content of elemental states, thereby further significantly improving the effective permeability of FeNiMo raw powders. The pretreated FeNiMo powder is evenly coated with SiO ₂layers, forming the FeNiMo/SiO ₂soft magnetic composites. Compared with the untreated FeNiMo powder coated with SiO ₂, the FeNiMo/SiO ₂pretreated with H ₂/Ar mixture gas at high temperatures has high effective permeability and low loss. Our FeNiMo/SiO ₂cores prepared by the synergistic effect of high-temperature pretreatment process in H ₂/Ar mixture and insulation coating process have more excellent soft magnetic properties than other iron-based soft magnetic composites. Therefore, the insulation coating after being pretreated at high temperature in reducing atmosphere can greatly improve the permeability and reduce the core loss of soft magnetic composites. This will provide a new strategy for enhancing the soft magnetic properties of the composite cores.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.
3.
4.

通信作者:熊政伟,zw-xiong@swust.edu.cn; 王雨,wangyu_dzkjdx@yahoo.com;

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 11904299, U1930124)资助的课题.

Authors and contacts

1.
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3.
4.

Corresponding author:Xiong Zheng-Wei,zw-xiong@swust.edu.cn; Wang Yu,wangyu_dzkjdx@yahoo.com;

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11904299, U1930124).

文章全文: translate this paragraph

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SMCs	50 kHz		100 kHz		B/ mT	Ref.
SMCs	μ_eff	P_s/ (kW·m^–3)	μ_eff	P_s/ (kW·m^–3)	B/ mT	Ref.
FeNiMo/ SiO₂	46.8	18.97	46.7	55.52	20	This work
		217.3		773.7	50
		1026		3905	100
FeNiMo/ Al₂O₃	87.6	321.78	—	—	100	[11]
FeNiMo/ resin	—	—	30	~6180	100	[12]
Fe/Al₂O₃	88.1	310.65	—	—	20	[8]
Fe/NiZn	43.5	94.83	43.14	199.3	20	[13]
FeSiCr/ SiO₂	36	311	—	—	50	[14]
Fe/Al₂O₃	—	—	～35	400—500	20	[15]

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Fixed condition	Constant
Fixed condition	C_m	α	β
B= 20 mT	0.02702	1.56019	2.44999
B= 50 mT	0.01310	1.96241	2.26657
B= 100 mT	0.02483	1.91492	2.18883
f= 20 kHz	0.03042	1.34380	2.36837
f= 50 kHz	0.10170	1.63830	2.36837
f= 100 kHz	0.03017	1.30323	2.83566

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