一种磁芯的分体式水镀金属化方法与流程

1.本发明涉及磁芯加工技术领域，具体涉及一种磁芯的分体式水镀金属化方法。


背景技术：

2.目前，市面上的电感磁芯(core)主要是由镍锌铁氧体材料、锰锌铁氧体材料和软磁合金材料制作而成。镍锌铁氧体磁芯的表面电阻高(1gω～1000gω)，可以通过端银水镀方式来进行金属化，而锰锌铁氧体磁芯和软磁合金磁芯由于表面电阻低(mω级及以下)，采用水镀方式来进行金属化容易发生爬镀扩散的问题。软磁合金磁芯可以采用pvd(真空磁控溅射等方式)电镀工艺进行金属化，但形成的金属化层的耐温效果和附着强度都不如端银水镀方式，无法应用于目前行业内最常用的点焊工艺(点焊温度500℃左右)。锰锌铁氧体磁芯受限于水镀金属化的爬镀扩散问题，主要被用在不需要金属化的场合，应用受到了很大限制。研究表明，锰锌铁氧体磁芯如果能够用于金属化磁芯领域，其必然会比镍锌铁氧体磁芯具有更大的性能优势和更广阔的应用前景。
3.以上陈述仅仅是提供与本发明有关的背景信息，而不必然构成现有技术。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种磁芯的分体式水镀金属化方法。
5.本发明所采取的技术方案是：
6.一种磁芯的分体式水镀金属化方法包括以下步骤：
7.1)利用锰锌铁氧体材料或软磁合金材料制作主体磁芯；
8.2)利用氧化铝陶瓷材料制作电极部位基体，再进行端银、镀镍和镀锡，得到金属化的电极部位；
9.3)将金属化的电极部位和主体磁芯用粘结剂进行粘结，即得磁芯成品。
10.优选的，步骤1)所述主体磁芯的制作流程包括压制成型、烧结和抛光清洗。
11.优选的，所述压制成型的成型压力为500kgf/cm2～1000kgf/cm2，成型时间为1s～2s。
12.优选的，所述烧结在1300℃～1400℃下进行，保温时间为4h～6h。
13.优选的，步骤2)所述氧化铝陶瓷材料中al2o3的质量百分含量≥95％。
14.进一步优选的，步骤2)所述氧化铝陶瓷材料为河南济源兄弟材料有限公司的普通型氧化铝造粒粉pz
‑
95。pz
‑
95的技术指标：al2o3的质量百分含量≥95％，坯体密度为2.3g/cm3～2.4g/cm3，粒径为75μm～250μm，松装密度为1.1g/cm3～1.2g/cm3，烧成温度为1630℃，保温时间2.5h～3h，收缩率为15％
±
0.5％，成瓷密度≥3.68g/cm3，收缩率测试条件：圆柱直径为30mm，单面压力为80mpa，重量为20g，所受压力为1t/cm2。
15.优选的，步骤2)所述电极部位基体的制作流程包括压制成型、烧结和抛光清洗。
16.优选的，所述压制成型的成型压力为500kgf/cm2～1000kgf/cm2，成型时间为1s～2s。
17.优选的，所述烧结在1600℃～1630℃下进行，保温时间为2h～3h。
18.优选的，步骤2)所述端银的具体操作为：先在电极部位沾银浆，再110℃～140℃烘烤20min～30min，再600℃～700℃烧银9min～16min。
19.优选的，步骤2)所述端银形成的银层的厚度为6μm～15μm。
20.优选的，步骤2)所述镀镍的参数为：电流12a～26a，电镀时间1.5h～2.5h，镀镍层厚度2μm～6μm。
21.优选的，步骤2)所述镀锡参数为：电流9a～18a，电镀时间1.5h～3.0h，镀锡层厚度3μm～8μm。
22.优选的，步骤3)所述粘结剂为硅酸盐无机胶黏剂。
23.优选的，所述硅酸盐无机胶黏剂由以下质量百分比的组分组成：
24.硅酸钾溶液：20％～50％；
25.磷酸硅：3％～8％；
26.高岭土：10％～35％；
27.tio2：2％～8％；
28.sio2：2％～10％；
29.水：余量。
30.优选的，所述硅酸钾溶液的质量分数为35％～45％，模数m为2～4。
31.优选的，所述高岭土的粒径≤9μm。
32.优选的，所述tio2的粒径≤6.5μm。
33.优选的，所述sio2的粒径≤6.5μm。
34.优选的，步骤3)所述粘结的具体操作为：将金属化的电极部位和主体磁芯用粘结剂粘合，再以0.5℃/min～1℃/min的升温速率从室温(25℃
±
5℃)升温至70℃～90℃，保温1h～3h，再以0.5℃/min～1.5℃/min的升温速率继续升温至130℃～150℃，保温1h～3h。
35.本发明的有益效果是：本发明可以对锰锌铁氧体磁芯和软磁合金磁芯进行水镀金属化，避免了磁芯出现爬镀、点焊不良和端电极附着强度差等问题，最终使得锰锌铁氧体磁芯和软磁合金磁芯能够用于金属化磁芯领域。
36.具体而言：
37.本发明将磁芯分成两部分来制作，主体磁芯采用软磁合金材料或锰锌铁氧体材料制作，而磁芯电极部位则采用氧化铝陶瓷材料制作，再在陶瓷部分进行端银和水镀金属化，再将金属化后的陶瓷电极部位和主体磁芯粘结在一起，既可以充分发挥软磁合金材料和锰锌铁氧体材料本身具有的优异性能，又克服了传统软磁合金材料和锰锌铁氧体材料进行金属化操作存在的爬镀、点焊不良和端电极附着强度差等问题，最终使得锰锌铁氧体磁芯和软磁合金磁芯能够用于金属化磁芯领域。
附图说明
38.图1为本发明的磁芯的分体式水镀金属化方法的工艺流程简图。
39.图2为端电极附着强度测试所采用的测试装置的示意图。
具体实施方式
40.下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
41.实施例1：
42.一种磁芯的分体式水镀金属化方法(工艺流程简图如图1所示)，其包括以下步骤：
43.1)将锰锌铁氧体材料粉料(生产厂家：常熟市三佳磁业有限公司，产品牌号：sj95)加入成型模具，再在成型压力800kgf/cm2下压制成型1s，再升温至1350℃保温烧结5h，再抛光清洗，得到4020系列工字型磁芯(外径长4mm，宽4mm，高2mm)，即主体磁芯；
44.2)将普通型氧化铝造粒粉pz
‑
95加入成型模具，再在成型压力800kgf/cm2下压制成型1s，再升温至1620℃保温烧结2h，再抛光清洗，得到电极部位基体，再在电极部位沾银浆，再130℃烘烤20min，再650℃烧银12min，形成厚度10μm的银层，再置于镀镍液中进行镀镍，镀镍的参数为：电流18a，电镀时间2h，镀镍层厚度4μm，再置于镀锡液中进行镀锡，镀锡参数为：电流15a，电镀时间2.5h，镀锡层厚度6μm，得到金属化的电极部位；
45.3)将20质量份的质量分数40％的硅酸钾溶液(模数m＝3.3)、3质量份的磷酸硅、35质量份的高岭土(粒径≤9μm)、5质量份的tio2(粒径≤6.5μm)、6质量份的sio2(粒径≤6.5μm)和31质量份的去离子水加入高速分散机，开启分散盘1000rpm分散混合1.5h，再过350目筛，得到硅酸盐无机胶黏剂；
46.4)将金属化的电极部位和主体磁芯用硅酸盐无机胶黏剂粘合，再以0.6℃/min的升温速率从室温升温至80℃，保温2h，再以1℃/min的升温速率继续升温至140℃，保温2h，即得磁芯成品。
47.实施例2：
48.一种磁芯的分体式水镀金属化方法(工艺流程简图如图1所示)，其包括以下步骤：
49.1)将锰锌铁氧体材料粉料(生产厂家：常熟市三佳磁业有限公司，产品牌号：sj95)加入成型模具，再在成型压力800kgf/cm2下压制成型1s，再升温至1350℃保温烧结5h，再抛光清洗，得到4020系列工字型磁芯(外径长4mm，宽4mm，高2mm)，即主体磁芯；
50.2)将普通型氧化铝造粒粉pz
‑
95加入成型模具，再在成型压力800kgf/cm2下压制成型1s，再升温至1620℃保温烧结2h，再抛光清洗，得到电极部位基体，再在电极部位沾银浆，再130℃烘烤20min，再650℃烧银12min，形成厚度10μm的银层，再置于镀镍液中进行镀镍，镀镍的参数为：电流18a，电镀时间2h，镀镍层厚度4μm，再置于镀锡液中进行镀锡，镀锡参数为：电流15a，电镀时间2.5h，镀锡层厚度6μm，得到金属化的电极部位；
51.3)将35质量份的质量分数40％的硅酸钾溶液(模数m＝3.3)、5质量份的磷酸硅、24质量份的高岭土(粒径≤9μm)、5质量份的tio2(粒径≤6.5μm)、6质量份的sio2(粒径≤6.5μm)和25质量份的去离子水加入高速分散机，开启分散盘1000rpm分散混合1.5h，再过350目筛，得到硅酸盐无机胶黏剂；
52.4)将金属化的电极部位和主体磁芯用硅酸盐无机胶黏剂粘合，再以0.6℃/min的升温速率从室温升温至80℃，保温2h，再以1℃/min的升温速率继续升温至140℃，保温2h，即得磁芯成品。
53.实施例3：
54.一种磁芯的分体式水镀金属化方法(工艺流程简图如图1所示)，其包括以下步骤：
55.1)将锰锌铁氧体材料粉料(生产厂家：常熟市三佳磁业有限公司，产品牌号：sj95)
加入成型模具，再在成型压力800kgf/cm2下压制成型1s，再升温至1350℃保温烧结5h，再抛光清洗，得到4020系列工字型磁芯(外径长4mm，宽4mm，高2mm)，即主体磁芯；
56.2)将普通型氧化铝造粒粉pz
‑
95加入成型模具，再在成型压力800kgf/cm2下压制成型1s，再升温至1620℃保温烧结2h，再抛光清洗，得到电极部位基体，再在电极部位沾银浆，再130℃烘烤20min，再650℃烧银12min，形成厚度10μm的银层，再置于镀镍液中进行镀镍，镀镍的参数为：电流18a，电镀时间2h，镀镍层厚度4μm，再置于镀锡液中进行镀锡，镀锡参数为：电流15a，电镀时间2.5h，镀锡层厚度6μm，得到金属化的电极部位；
57.3)将45质量份的质量分数40％的硅酸钾溶液(模数m＝3.3)、8质量份的磷酸硅、15质量份的高岭土(粒径≤9μm)、5质量份的tio2(粒径≤6.5μm)、6质量份的sio2(粒径≤6.5μm)和21质量份的去离子水加入高速分散机，开启分散盘1000rpm分散混合1.5h，再过350目筛，得到硅酸盐无机胶黏剂；
58.4)将金属化的电极部位和主体磁芯用硅酸盐无机胶黏剂粘合，再以0.6℃/min的升温速率从室温升温至80℃，保温2h，再以1℃/min的升温速率继续升温至140℃，保温2h，即得磁芯成品。
59.实施例4：
60.一种磁芯的分体式水镀金属化方法(工艺流程简图如图1所示)，其包括以下步骤：
61.1)将铁硅铬软磁合金造粒粉(生产厂家：秦皇岛市雅豪新材料科技有限公司，产品牌号：yt
‑
4)加入成型模具，再在成型压力2000kgf/cm2下压制成型1s，生坯抛光去披锋，再升温至850℃保温烧结2h，得到4020系列工字型磁芯(外径长4mm，宽4mm，高2mm)，即主体磁芯；
62.2)将普通型氧化铝造粒粉pz
‑
95加入成型模具，再在成型压力800kgf/cm2下压制成型1s，再升温至1620℃保温烧结2h，再抛光清洗，得到电极部位基体，再在电极部位沾银浆，再130℃烘烤20min，再650℃烧银12min，形成厚度10μm的银层，再置于镀镍液中进行镀镍，镀镍的参数为：电流18a，电镀时间2h，镀镍层厚度4μm，再置于镀锡液中进行镀锡，镀锡参数为：电流15a，电镀时间2.5h，镀锡层厚度6μm，得到金属化的电极部位；
63.3)将45质量份的质量分数40％的硅酸钾溶液(模数m＝3.3)、8质量份的磷酸硅、15质量份的高岭土(粒径≤9μm)、5质量份的tio2(粒径≤6.5μm)、6质量份的sio2(粒径≤6.5μm)和21质量份的去离子水加入高速分散机，开启分散盘1000rpm分散混合1.5h，再过350目筛，得到硅酸盐无机胶黏剂；
64.4)将金属化的电极部位和主体磁芯用硅酸盐无机胶黏剂粘合，再以0.6℃/min的升温速率从室温升温至80℃，保温2h，再以1℃/min的升温速率继续升温至140℃，保温2h，即得磁芯成品。
65.对比例：
66.一种磁芯的金属化方法，其包括以下步骤：
67.1)将锰锌铁氧体材料粉料(生产厂家：常熟市三佳磁业有限公司，产品牌号：sj95)加入成型模具，再在成型压力800kgf/cm2下压制成型1s，再升温至1350℃保温烧结5h，再抛光清洗，得到4020系列工字型磁芯(外径长4mm，宽4mm，高2mm)，即主体磁芯；
68.2)将主体磁芯排列好后200℃烘30min，再进行pvd真空镀镍，镀镍的参数为：真空度1
×
10
‑3pa，电流21a，氩气保护，镍层厚度2.5μm，再进行pvd真空镀银，镀银的参数为：真空
度1
×
10
‑3pa，电流20a，氩气保护，银层厚度0.8μm，即得磁芯成品。
69.性能测试：
70.1)参照实施例1～4和对比例的方法各制备300个磁芯成品，再进行点焊性能测试(点焊条件：500℃/1～3秒，显微镜下放大10倍观察，要求电极无虚焊，与铜线焊接良好无脱落)，测试结果如下表所示：
71.表1点焊性能测试结果
72.测试指标对比例实施例1实施例2实施例3实施例4点焊不良数量180(虚焊)0000不良比例(％)600000
73.由表1可知：通过实施例1～4的方法进行分体式水镀金属化处理得到的磁芯的点焊性能均良好，未出现虚焊、脱落等不良现象，而对比例是通过真空磁控溅射进行金属化，得到的磁芯虚焊比例高达60％，不适合点焊(只能采用浸渍390℃的焊锡液等方式进行焊接，产能和便捷性均不如点焊)。
74.2)参照实施例1～4和对比例的方法各制备10个磁芯成品，再进行端电极结合强度测试(测试方法：1、过回流焊炉将产品焊接在对应的基板上，如图2所示；2、测试探头对产品施加作用力f，直至产品从基板脱落，标准f≥20n)，测试结果如下表所示：
75.表2端电极结合强度测试结果
[0076][0077][0078]
由表2可知：通过实施例1～4的方法进行分体式水镀金属化处理得到的磁芯的端
电极结合强度良好，均明显优于通过对比例的方法进行金属化处理得到的磁芯，可见，本发明通过分体式的方案解决了合金磁芯和锰锌磁芯难以进行水镀金属化的问题，电极点焊性能得到显著提升。
[0079]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。