{"id":3215,"date":"2026-04-04T05:56:32","date_gmt":"2026-04-04T05:56:32","guid":{"rendered":"https:\/\/am-printing.com\/?p=3215"},"modified":"2026-04-01T06:00:44","modified_gmt":"2026-04-01T06:00:44","slug":"phosphating-process-on-the-properties-of-fesial-soft-magnetic-powder","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/am-printing.com\/de\/phosphating-process-on-the-properties-of-fesial-soft-magnetic-powder\/","title":{"rendered":"Einfluss des Phosphatierungsverfahrens auf die Eigenschaften von weichmagnetischem FeSiAl-Pulver"},"content":{"rendered":"

Einfluss des Phosphatierungsverfahrens auf die Eigenschaften von weichmagnetischem FeSiAl-Pulver<\/strong><\/p>\n\n\n\n

FeSiAl-Weichmagnetlegierungspulver findet breite Anwendung in der Hochfrequenzelektronik, im Motorenbau, bei der elektromagnetischen Abschirmung, im Bereich der gr\u00fcnen Energie usw.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Einf\u00fchrung<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Weichmagnetische Werkstoffe sind ein wesentlicher Bestandteil der modernen Leistungselektronikindustrie und spielen eine wichtige Rolle bei der Energieumwandlung, Signalumformung und -\u00fcbertragung.<\/p>\n\n\n\n

Weichmagnetische Metallwerkstoffe sind ein wichtiger Bestandteil der weichmagnetischen Werkstoffe. Dazu z\u00e4hlen unter anderem elektrisch reines Eisen, Eisen-Silizium-Legierungen, Eisen-Silizium-Aluminium-Legierungen, polykristallines Permalloy sowie amorphe und nanokristalline weichmagnetische Legierungswerkstoffe usw.<\/p>\n\n\n\n

Zu den Verfahren zur Herstellung weichmagnetischer Metallwerkstoffe z\u00e4hlen vor allem das Gas- und das Wasserzerst\u00e4ubungsverfahren.<\/p>\n\n\n\n

FeSiAl-Legierungspulver ist ein in den letzten Jahren rasch weiterentwickeltes weichmagnetisches Material, das im Zerst\u00e4ubungsverfahren hergestellt wird. Es zeichnet sich durch einen hohen spezifischen Widerstand, hervorragende S\u00e4ttigungseigenschaften und geringe Hochfrequenzverluste aus und eignet sich besonders f\u00fcr die Herstellung kleiner, hochfrequenter und leistungsstarker Schl\u00fcsselinduktivit\u00e4ten.<\/p>\n\n\n\n

 Da es sich jedoch um eine neue Art von Legierungspulver handelt, ist die Forschung zur Oberfl\u00e4chenbehandlung und zum Beschichtungsverfahren von FeSiAl-Legierungspulver noch nicht ausgereift, insbesondere was die Oberfl\u00e4chenphosphatierung von FeSiAl-Legierungspulver betrifft. Es werden verschiedene Phosphatierungsverfahren angewendet, um die Pressbarkeit, die elektromagnetischen Eigenschaften und die mechanische Festigkeit von weichmagnetischem FeSiAl-Pulver unter unterschiedlichen Phosphatierungsbedingungen zu untersuchen.<\/p>\n\n\n\n

01<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Versuchsmaterialien und Methoden<\/strong><\/p>\n\n\n\n

1.1 Herstellung von weichmagnetischem FeSiAl-Pulver<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Man nehme 5 Portionen FeSiAl-Rohpulver mit einer Korngr\u00f6\u00dfe von -500 Mesh. Stellen Sie Phosphat-Alkoholl\u00f6sungen mit Phosphors\u00e4urekonzentrationen (Gew.-%) von 0,1 (ohne Phosphat), 0,2, 0,4, 0,8 und 1,6 her. Das Gewicht des Alkohols in der L\u00f6sung betr\u00e4gt 12% des Gewichts des Rohpulvers. Mischen Sie die Phosphat-Alkoholl\u00f6sungen mit dem Rohpulver und r\u00fchren Sie um, bis eine gleichm\u00e4\u00dfige Aufschl\u00e4mmung entsteht. Lassen Sie diese 30 Minuten stehen und trocknen Sie die Aufschl\u00e4mmung anschlie\u00dfend, um das phosphatierte FeSiAl-Pulver f\u00fcr die weitere Verwendung zu erhalten.<\/p>\n\n\n\n

Chemische Zusammensetzung:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Los-Nr. 20260130-J<\/p>\n\n\n\n

1.2 Herstellung von FeSiAl-Kernen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Eine Mischung aus Epoxidharz und Aceton herstellen und das phosphatierte FeSiAl-Pulver in die Epoxidharz-Aceton-L\u00f6sung geben, um eine Aufschl\u00e4mmung zu bilden. Diese 30 Minuten lang gleichm\u00e4\u00dfig vermischen und anschlie\u00dfend die Aufschl\u00e4mmung zu Pulver trocknen lassen, um das mit Epoxidharz beschichtete phosphatierte FeSiAl-Pulver zu erhalten. Gie\u00dfen Sie das mit Epoxidharz beschichtete, phosphatierte FeSiAl-Pulver zum Pressen in eine Magnetringform. Der Pressdruck betr\u00e4gt 600 MPa, wodurch ein weichmagnetischer FeSiAl-Ring entsteht. Legen Sie den Magnetpulverkern zum Trocknen und Aush\u00e4rten in einen Strahltrocknungsofen.<\/p>\n\n\n\n

1.3 Leistungspr\u00fcfung des Pulverkerns<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Induktivit\u00e4t des Magnetrings wird mit einem hochpr\u00e4zisen LCR-Messger\u00e4t gemessen. Die Gleichstrom-S\u00e4ttigungsbest\u00e4ndigkeit des Magnetrings wird mit einem Gleichstrom-Vorspannungs-Pr\u00fcfsystem getestet. Die Verluste des Magnetrings unter verschiedenen Magnetfeldbedingungen werden mit einem Leistungssignal-Pr\u00fcfsystem gemessen. Die mechanische Festigkeit des Magnetrings wird mit einer Universal-Zugpr\u00fcfmaschine gepr\u00fcft.<\/p>\n\n\n\n

Testergebnisse und Auswertung<\/strong><\/p>\n\n\n\n

2.1 Der Einfluss des Phosphors\u00e4uregehalts auf die Pressdichte von FeSiAl-Magnetkernen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 1: REM-Aufnahme des durch Gaszerst\u00e4ubung hergestellten FeSiAl-Pulvers<\/p>\n\n\n\n

Wie aus Abbildung 2 ersichtlich ist, \u00e4ndert sich die Pressdichte des FeSiAl-Magnetkerns in Abh\u00e4ngigkeit vom Phosphors\u00e4uregehalt. Mit steigender Phosphors\u00e4uremenge nimmt die Pressdichte des FeSiAl-Magnetkerns allm\u00e4hlich ab. Ohne Zugabe von Phosphors\u00e4ure betr\u00e4gt die Pressdichte 5,688 g\/cm\u00b3, bei Zugabe von 1,6% Phosphors\u00e4ure liegt sie bei 5,438 g\/cm\u00b3.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 2: Pressdichte des FeSiAl-Kerns in Abh\u00e4ngigkeit vom Phosphors\u00e4uregehalt<\/p>\n\n\n\n

2.2 Der Einfluss des Phosphorgehalts auf die magnetische Permeabilit\u00e4t<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Abbildung 3 zeigt den Verlauf der effektiven Permeabilit\u00e4t von FeSiAl-Magnetkernen in Abh\u00e4ngigkeit vom Phosphors\u00e4uregehalt. Die effektive Permeabilit\u00e4t wurde mit einem hochpr\u00e4zisen LCR-Messger\u00e4t gemessen. Die Pr\u00fcfspannung betrug 0,5 V und die Pr\u00fcf-Frequenz 100 kHz. Es ist zu erkennen, dass die effektive Permeabilit\u00e4t der FeSiAl-Magnetkerne mit steigendem Phosphors\u00e4uregehalt allm\u00e4hlich abnimmt. Ohne Zugabe von Phosphors\u00e4ure betr\u00e4gt die effektive Permeabilit\u00e4t von FeSiCr 26,7, und bei Zugabe von 1,6% Phosphors\u00e4ure sinkt die Permeabilit\u00e4t auf 19,5.<\/p>\n\n\n\n

Aus der Grafik geht hervor, dass die Durchl\u00e4ssigkeit im Bereich der Phosphors\u00e4urekonzentration von 0% bis 0,4% sehr stark vom Phosphors\u00e4uregehalt abh\u00e4ngt. Von 26,7 sinkt sie auf 21,8, was einem R\u00fcckgang um 4,9 entspricht; w\u00e4hrend der Erh\u00f6hung des Phosphors\u00e4uregehalts von 0,4% auf 1,6% sinkt die magnetische Permeabilit\u00e4t des Magnetkerns von 21,8 auf 19,5, was einem R\u00fcckgang von 2,3 entspricht. Die magnetische Permeabilit\u00e4t von FeSiAl-Pulver entsteht durch den Magnetisierungsprozess des Pulvers. W\u00e4hrend des Magnetisierungsprozesses des Pulvers finden zwei Vorg\u00e4nge statt: die Rotation der Magnetdom\u00e4nen und die Verschiebung der Dom\u00e4nenw\u00e4nde. Wenn FeSiAl-Pulver mit einer Phosphors\u00e4ure-Alkoholl\u00f6sung gemischt wird, bildet sich auf der Oberfl\u00e4che des FeSiCr-Pulvers eine Phosphatierungsschicht. Das Vorhandensein der Phosphatierungsschicht behindert die Verschiebung der Dom\u00e4nenw\u00e4nde; bei niedrigem Phosphors\u00e4uregehalt ist die gebildete Phosphatierungsschicht d\u00fcnn und der Hemmungseffekt auf die Verschiebung der Dom\u00e4nenw\u00e4nde gering, sodass die effektive magnetische Permeabilit\u00e4t des FeSiAl-Magneten hoch ist; mit steigendem Phosphors\u00e4uregehalt wird die Phosphatierungsschicht allm\u00e4hlich dicker, und der Hemmungseffekt auf die Verschiebung der Dom\u00e4nenw\u00e4nde nimmt zu, wodurch die effektive magnetische Permeabilit\u00e4t des FeSiAl-Magneten allm\u00e4hlich abnimmt. Andererseits beeinflusst die Bildung der Phosphatierungsschicht auf der Oberfl\u00e4che des FeSiAl-Pulvers die Pressverhalten des Pulvers. Dies f\u00fchrt zu einer Abnahme der Pressdichte des FeSiAl-Magneten und verringert damit zus\u00e4tzlich die effektive magnetische Permeabilit\u00e4t des Magneten.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 3: Leitf\u00e4higkeit des FeSiAl-Kerns in Abh\u00e4ngigkeit vom Phosphors\u00e4uregehalt<\/p>\n\n\n\n

2.3 Der Einfluss des Phosphorgehalts auf die S\u00e4ttigungseigenschaften<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Abbildung 4 zeigt den Verlauf der Gleichstrom-Vorspannungskennlinie des FeSiAl-Magnetkerns in Abh\u00e4ngigkeit vom Phosphors\u00e4uregehalt.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 4: Restpermeabilit\u00e4t des FeSiAl-Kerns in Abh\u00e4ngigkeit vom Phosphors\u00e4uregehalt<\/p>\n\n\n\n

Die Gleichstrom-Vorspannungskennlinie des weichmagnetischen FeSiAl-Pulvers spiegelt wider, wie leicht der FeSiAl-Magnetring im Schaltkreis unter Betriebsbedingungen bei Anlegen eines Gleichstroms den S\u00e4ttigungszustand erreicht. Eine hervorragende S\u00e4ttigungscharakteristik deutet darauf hin, dass der Magnet nur schwer bis zur S\u00e4ttigung magnetisiert werden kann und unter h\u00f6heren Gleichstrombedingungen eingesetzt werden kann; sobald der Magnet jedoch den S\u00e4ttigungszustand erreicht, versagt das weichmagnetische Material, und die Induktivit\u00e4t des Bauteils nimmt rapide ab, was den stabilen Betrieb des gesamten Schaltungssystems beeintr\u00e4chtigt. In diesem Experiment wurde bei einem Gleichstrom-Magnetfeld von 100 Oe im Vergleich zur Situation ohne externes Magnetfeld die \u00c4nderung der magnetischen Permeabilit\u00e4t des FeSiAl-Magnetkerns beobachtet.<\/p>\n\n\n\n

Wenn keine Phosphors\u00e4ure zugesetzt wurde und ein externes Vorspannungsmagnetfeld von 100 Oe angelegt wurde, betrug die magnetische Permeabilit\u00e4t des Magnetkerns 83,21 TP3T des Wertes unter der Bedingung ohne externes Magnetfeld; das hei\u00dft, ohne externes Magnetfeld betrug die magnetische Permeabilit\u00e4t des Magnetkerns 26,7, und nach Anlegen eines Gleichstrom-Vorspannungsfeldes von 1000 Oe betrug die magnetische Permeabilit\u00e4t des Magnetkerns 22,2. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, verbessert sich mit steigendem Phosphors\u00e4uregehalt die Anti-Gleichstrom-Vorspannungsleistung des FeSiAl-Magnetkerns allm\u00e4hlich. Ohne Zugabe von Phosphors\u00e4ure betr\u00e4gt sie 83,21 TP3T. Bei einer Phosphors\u00e4urezugabe von 0,81 TP3T betr\u00e4gt die Restpermeabilit\u00e4t des Magnetkerns unter einer Gleichstromvorspannung von 1000 Oe 89,7. Mit weiter steigendem Phosphors\u00e4uregehalt steigen die Gleichstromvorspannungseigenschaften nicht mehr an, sondern zeigen einen leicht abfallenden Trend.<\/p>\n\n\n\n

2.4 Der Einfluss des Phosphorgehalts auf die Verlustcharakteristika<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Abbildung 5 zeigt den Verlauf der Verlustkennlinien des FeSiAl-Magnetkerns in Abh\u00e4ngigkeit vom Phosphors\u00e4uregehalt.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 5: Verlust des FeSiAl-Kerns in Abh\u00e4ngigkeit vom Phosphors\u00e4uregehalt<\/p>\n\n\n\n

Das weichmagnetische FeSiAl-Material mit niedriger Koerzitivfeldst\u00e4rke wird in einem magnetischen Wechselfeld betrieben und unterliegt sowohl einer Magnetisierung als auch Verlusten. Zu den Hauptverlustquellen bei weichmagnetischen Materialien z\u00e4hlen Wirbelstromverluste und Hystereseverluste. Die in dieser Arbeit verwendeten Testbedingungen f\u00fcr die Verlustmessung betragen 50 mT und 200 kHz. Wie in Abbildung 5 dargestellt, steigen die Kernverluste mit zunehmendem Phosphors\u00e4uregehalt allm\u00e4hlich an. Ohne Zugabe von Phosphors\u00e4ure betragen die Kernverluste bei 50 mT und 200 kHz 1.787 mW\/cm\u00b3. Bei einem Phosphors\u00e4uregehalt in der Phosphatierungsl\u00f6sung von 1,61 TP3T betr\u00e4gt der Kernverlust bei 50 mT und 200 kHz 2.159 mW\/cm\u00b3.<\/p>\n\n\n\n

Nach der Phosphatierung des FeSiAl-Pulvers behindert die auf der Oberfl\u00e4che des FeSiAl-Pulvers gebildete Phosphatschicht das Umklappen der magnetischen Dom\u00e4nen im Magneten. Da die Phosphatschicht die Umkehrung der magnetischen Dom\u00e4nen behindert, hinkt die \u00c4nderung der Magnetisierungsrichtung im FeSiAl-Magneten der \u00c4nderung der Richtung des magnetischen Wechselfeldes hinterher, wodurch Hystereseverluste entstehen. Bei niedrigen Frequenzen dominieren die Hystereseverluste die Verluste des Magnetkerns. Mit steigender Phosphors\u00e4urekonzentration wird die Phosphidschicht allm\u00e4hlich dicker, und die Verankerungswirkung der Phosphidschicht auf die Magnetdom\u00e4nenw\u00e4nde verst\u00e4rkt sich, wodurch der Hystereseeffekt deutlicher wird. Daher steigt der Verlust des FeSiAl-Magnetkerns bei 50 mT und 200 kHz mit zunehmender Phosphors\u00e4urekonzentration an.<\/p>\n\n\n\n

2.5 Der Einfluss des Phosphorgehalts auf die mechanische Festigkeit<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Wie aus Abbildung 6 ersichtlich ist, nimmt die mechanische Festigkeit der Magnetringe nach dem Aush\u00e4rten des fertigen Pulvers mit steigender Phosphors\u00e4urekonzentration in der Phosphatierungsl\u00f6sung allm\u00e4hlich ab. Die mechanische Festigkeit des Magneten vor der Phosphatierung betrug 759 N; als die Phosphors\u00e4urekonzentration auf 1,61 TP3T anstieg, sank die mechanische Festigkeit des Magneten auf 252 N, was eine erhebliche Verringerung darstellt. Die Erh\u00f6hung der Phosphors\u00e4urekonzentration f\u00fchrte zu einer dickeren Phosphatierungsschicht, und die dickere Phosphatierungsschicht wies eine geringere Haftfestigkeit am Substrat auf. Zudem war die dickere Phosphatierungsschicht selbst por\u00f6ser und weniger dicht, was zu einer verringerten Haftkraft zwischen dem FeSiAl-Pulver und dem Epoxidharz f\u00fchrte und dadurch eine Verschlechterung der mechanischen Festigkeit des Magneten zur Folge hatte.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Abbildung 6: Mechanische Festigkeit des FeSiAl-Kerns in Abh\u00e4ngigkeit vom Phosphors\u00e4uregehalt<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Phosphating Process on the Properties of FeSiAl Soft Magnetic Powder FeSiAl soft magnetic alloy powder is widely used in high-frequency electronics, motor fields, electromagnetic shielding, green energy, etc. Introduction Soft magnetic materials are a crucial component in the modern power electronics industry, playing roles in energy conversion, signal transformation, and transmission. Metal soft magnetic materials […]<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-3215","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"blocksy_meta":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3215","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3215"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3215\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3223,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3215\/revisions\/3223"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3215"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3215"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3215"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}