[發明專利]一種磁性材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810595962.4
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108597713B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 彭曉領;李靜;楊艷婷;徐靖才;金紅曉;金頂峰;洪波;王新慶;葛洪良
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;H01F1/153;H01F41/02
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本發明涉及一種軟磁復合材料的制備方法，具體步驟為：原料由片狀軟磁合金、絕緣介質、溶劑、分散劑和粘接劑構成；將軟磁合金、絕緣介質、溶劑、分散劑混合球磨5~30 h；隨后加入粘接劑，繼續球磨0.5～10h，真空脫氣，得到彌散漿料；將彌散漿料注入流延機中，刮刀的高度為10~500μm，控制流延機速度為0.5～5cm/s；干燥溫度20～30℃，相對濕度為30～60%，獲得干燥平整的流延帶；將干燥后的流延帶進行復合疊片壓制，而后經切割成不同尺寸的軟磁復合磁環；獲得的磁環中片狀磁粉沿環面平行排列，具有高磁導率。本發明的優點是：無需取向磁場，采用流延法可以連續高效的制備有序排列的片狀結構，有效提高復合材料磁導率。

技術領域

本發明涉及一種軟磁復合材料的制備方法，屬于磁性材料制備領域。

背景技術

軟磁材料是具有低矯頑力和高磁導率的磁性材料，廣泛應用于電力、信息、能源、交通和國防等領域，是重要的功能材料和國民經濟的關鍵基礎材料。隨著電力和電子裝備日益小型化、輕量化、高頻化、集成化，軟磁材料的需求量越來越大，軟磁材料也朝著高磁導率、高頻率、低損耗的方向發展。金屬軟磁材料飽和磁通密度、磁導率高，可以滿足小型化的需求，但電阻率低，高頻渦流損耗大，因此通常在工頻下使用；鐵氧體是亞鐵磁性材料，飽和磁通密度低、工作時能量轉換效率低，但電阻率高、高頻損耗低，因此通常在高頻（MHz~GHz）使用。軟磁復合材料結合了金屬軟磁材料和軟磁鐵氧體的優點：主相為軟磁合金，飽和磁通密度高、能量轉換效率高；界面絕緣層具有高電阻，高頻損耗低。因此軟磁復合材料具有高磁通和低損耗的特點，可以同時滿足高頻（kHz~MHz）使用和體積小型化的需求。

國內諸多高校、科研院所和生產企業都開展了軟磁復合材料的研究，工作重點集中在磁性相成分設計、界面絕緣包覆和磁體工藝優化三個方面，以提高磁性能，改善磁通密度、磁導率和磁損耗特性。首先，磁性相成分設計主要從軟磁合金自身出發，通過添加元素改善合金的磁導率、矯頑力及電阻率等特性。其次，界面絕緣包覆是軟磁復合材料的研究重點，通過對軟磁顆粒充分絕緣隔離，提高電阻率、降低渦流損耗；良好的包覆層應厚度薄以保證高磁導率，結構完整以保證充分的絕緣包覆；絕緣包覆材料既可以為無機物（玻璃粉、水玻璃、MgO、SiO₂和Al₂O₃等）、有機物（環氧樹脂、酚醛樹脂和有機硅等），也可以為有機無機復合包覆。再次，工藝優化主要通過調整制備參數，優化材料微觀結構，提升磁性能。

軟磁復合材料磁性能雖不斷提升，但自身結構導致材料磁導率低。基于兩個因素：一、合金顆粒被非磁性絕緣層隔開，磁路隔斷、磁阻高；二、非磁性界面導致磁化過程中合金顆粒內出現自由磁極，局域退磁場大。高磁阻與局域退磁場效應的共同作用導致磁導率降低、磁滯損耗增大。磁阻與磁路中非磁性絕緣層總厚度直接相關，而退磁場由合金顆粒形狀決定，因此軟磁復合材料的低磁導率是由自身結構所必然導致。如何通過優化組織結構以降低局域退磁場和磁阻，是提升材料磁導率降低損耗的關鍵。

中國專利2012104332238利用磁場使磁性顆粒沿磁場方向形成鏈狀團簇，進行獲得單向透光特性；中國專利2009101405358 、2016110014476、2016110015356、2016110017173采用片狀軟磁合金或鐵氧體在聚合物或石蠟基體中磁場取向來獲得復合材料，取向有序結構對材料的磁導率或損耗有一定優化，但基體中非磁性相含量依然過高，磁導率低、高頻損耗高的缺點依然沒有本質改善。

針對軟磁復合材料磁導率低的共性問題，本發明采用流延工藝使片狀磁粉沿磁環平面（工作磁路方向）平行有序排列，最終獲得高磁導率的軟磁復合材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種軟磁復合材料的制備方法。

本發明設計一種新型結構軟磁復合材料：軟磁合金顆粒為片狀結構，所有片狀顆粒皆沿磁環平面（工作磁路方向）平行有序排列；采用流延法制備這種結構軟磁復合材料，從而提高復合材料磁導率。