[發明專利]一種金屬軟磁粉芯發藍絕緣包覆方法

在審

• 申請號: 201710656752.7
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107452495A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 蘇海林;張政;韓仕杰;孟慶珅;周苗苗
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02
• 代理公司: 合肥金安專利事務所34114
• 代理人: 金惠貞

技術領域

本發明屬于磁性材料的制備技術領域，具體涉及一種金屬軟磁粉芯的絕緣包覆處理方法。

背景技術

金屬軟磁粉芯是一種具有較高電阻率和磁感應強度的新型復合材料，是由鐵磁性顆粒和絕緣介質混合壓制而成。金屬軟磁粉芯的基本構成單元是微米數量級的磁粉顆粒，所以在高頻條件下磁粉顆粒內的渦流很小，加上絕緣包覆層對顆粒的絕緣包覆作用，可以有效增加磁粉顆粒表面電阻率，降低渦流損耗。金屬軟磁粉芯具有高的飽和磁感應強度和有效磁導率、較低的損耗、良好的直流偏置性能和頻率穩定性等優點，廣泛用于各種電子電力器件中。

絕緣包覆是金屬軟磁粉芯的關鍵工藝，目前主要分為有機絕緣包覆和無機絕緣包覆。有機絕緣包覆由于多為物理混合，磁粉在有機絕緣劑中無法完全分散，造成磁粉不能包覆完全導致絕緣效果不佳。此外，有機包覆層因為熱分解溫度較低，不能承受高溫退火，所以有機包覆的軟磁粉芯不能有效地去除殘余應力和粘結劑，導致損耗較高。目前，常用的有機絕緣劑主要包括環氧樹脂、酚醛樹脂等。但由于有機物不能耐受高溫退火，所以這種包覆方法會造成磁粉芯絕緣層被破壞，導致損耗較高，且有機包覆的磁芯經長時間工作后，會出現老化現象。無機絕緣包覆工藝是金屬軟磁粉芯行業目前最主要的絕緣包覆工藝，主要包括磷酸鈍化和氧化物包覆等方法。但磷酸鈍化包覆的最大問題在于隨著熱處理溫度升高到700-800℃以上，磷酸鹽絕緣層通常會逐漸分解，導致電阻率急劇降低，粉芯損耗快速增大，因此，該方法的熱處理溫度僅采用40-60℃。在如此低的溫度下退火，雖然可以避免磷酸鹽絕緣層分解，但壓制引入的內應力無法有效釋放，會造成粉芯磁導率的降低，因此，該專利并未提及磁導率這個軟磁粉芯最關鍵的性能參數。除此之外，磷酸鈍化對于抗腐蝕性較好的磁粉絕緣包覆效果較差。而氧化物包覆雖然絕緣層電阻率高，熱穩定性好，但工藝復雜，成本較高。

從物性來看，發藍膜是一種高電阻率的絕緣介質層，因此，將發藍工藝應用于金屬軟磁粉芯的絕緣，只要能在軟磁粉芯的金屬原料粉末表面實現發藍膜的均勻生成，就有望同時實現絕緣工藝的低成本和粉芯的良好磁電性能。因此，發藍工藝應用于軟磁粉芯絕緣包覆的關鍵在于如何設計發藍液的配方以及控制發藍工藝的參數，以實現高電阻率絕緣材質在磁粉表面的均勻包覆，同時避免上述傳統發藍工藝的各種問題。截至目前，還沒有發藍絕緣工藝應用于金屬軟磁粉芯領域的公開報道。

發明內容

針對金屬軟磁粉芯傳統包覆方法絕緣不均勻、包覆層電阻率不高、耐高溫性不好等問題，本發明提供一種金屬軟磁粉芯絕緣包覆處理方法。

本發明采用發藍工藝配方先對金屬磁粉進行發藍處理，使磁粉表面生成一層發藍膜，再對已發藍的磁粉進行氧化物輔助絕緣包覆處理。

本發明的操作步驟如下：（1）絕緣包覆，（2）壓制成型，（3）熱處理。

所述（1）絕緣包覆的具體操作步驟如下：

（1.1）制備發藍粉

按質量百分比將60-80%量的磁粉和20-40%量的發藍液混合，升溫攪拌均勻，使磁粉表面生成一層發藍膜，烘干，獲得發藍粉；

（1.2）制備絕緣粉

按質量百分比將60-80%量的發藍粉、0.5-10%量的氧化物和20-30%量的水，常溫混合攪拌均勻，在發藍磁粉外表面形成一層氧化物絕緣層，烘干，獲得絕緣粉；

（1.3）制備待成型磁粉

按質量百分比將99-99.6%量的絕緣粉、0.2-0.5%量的粘結劑和0.2-0.5%量的脫模劑，在混料機里進行均勻混合，得到待成型磁粉。

進一步限定的技術方案如下：

所述步驟（1.1）中，所述磁粉為鐵硅磁粉或鐵硅鋁磁粉或鐵鎳磁粉或非晶磁粉。

所述發藍液按質量百分比由0.1-1%量的氫氧化鈉或氫氧化鈣、1-10%量的硝酸鈣或氧化錳、80-98%量的水混合均勻制成。

所述步驟（1.1）中，從室溫升溫到80-110℃，保溫攪拌20-40min；烘干條件為90-120℃保溫20-40min。

所述步驟（1.2）中，所述氧化物為氧化硅或氧化鎂或氧化鋁或氧化鈣或氧化鋅或高嶺土。

所述步驟（1.2）中，20-30℃條件下，混合攪拌20-40min；烘干條件為90-120℃保溫20-30min。

與現有的金屬軟磁粉芯包覆方法相比，本發明的有益技術效果體現在以下方面：

(1) 采用發藍工藝制成表面具有發藍膜的金屬磁粉，發藍膜絕緣包覆為基礎絕緣，反應均勻，厚度可控，使磁粉具有良好的磁性能和物理性能。