[發明專利]一種軟磁粉芯的制備方法

在審

• 申請號: 201910254892.0
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109786100A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 董亞強;周幫;賀愛娜;黎嘉威;李潤偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02
• 代理公司: 寧波元為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33291
• 代理人: 單英

本發明提供一種軟磁粉芯的制備方法。首先將磁粉表面進行改性后原位生成TiO₂，在磁粉顆粒表面形成致密均勻的TiO₂絕緣包覆層，然后采用樹脂對該表面包覆TiO₂的磁粉進一步進行絕緣包覆，形成二次絕緣包覆。該方法能夠解決傳統物理包覆過程中易團聚、包覆效果差的問題，可實現磁粉的有效絕緣，同時能夠有效避免由于有機絕緣材料熱穩定性低而引起的磁粉芯性能降低、高頻損耗增加的問題。

技術領域

本發明涉及磁性材料技術領域，具體涉及一種具有低損耗、高頻穩定性和高直流偏置軟磁粉芯及其制備方法。

背景技術

軟磁粉芯是一種由磁性材料粉末與絕緣介質混合壓制而成的軟磁材料。目前，實際生產和生活中應用的軟磁粉芯主要包括金屬軟磁粉芯(鐵粉芯、鐵硅粉芯、鐵硅鋁粉芯、鐵鎳粉芯和鐵鎳鉬粉芯)、非晶、納米晶和鐵氧體粉芯等。軟磁粉芯具有良好的軟磁性能及頻率特性，是目前制作電感器件尤其是高頻、大電流、大功率電路中電感器及功率變壓器的關鍵材料。

為了提高軟磁粉芯的性能，降低高頻損耗，需要在磁粉表面包覆厚度適中、高電阻率且附著性良好的絕緣層。目前常采用有機和無機材料作為絕緣包覆層，其中以樹脂為主要構成的有機絕緣劑多為物理包覆過程，導致磁粉與絕緣劑無法完全分散，造成磁粉包覆均勻性差。專利CNI224899A公布了采用環氧樹脂、酚醛樹脂等有機物作為磁粉間的絕緣介質，但是由于這些有機絕緣劑較低的熱分解溫度，限制了磁粉芯的熱處理溫度，而較低的熱處理溫度不能完全消除壓制過程中的應力釋放，導致磁粉芯性能較差。

近年來，無機絕緣包覆由于其優異的絕緣性及熱穩定性而逐漸成為磁粉芯包覆的研究熱點。最常使用的無機絕緣劑主要為磷酸鹽和無機氧化物，其中磷酸鹽包覆因其簡單的處理過程已是目前應用較廣泛的方法。專利CN1845805A、CN1211943A、CN1656575A及CN1211943A等都公布了采用磷酸鈍化獲得磷酸鹽膜絕緣層的方法，但是利用磷酸鈍化方法得到的磷酸鹽包覆層在熱處理溫度超過500℃會逐漸分解，導致電阻率急劇下降，磁粉芯的損耗明顯增大。于是出現了使用SiO₂、MgO及Al₂O₃等無機氧化物作為絕緣層，這些無機氧化物絕緣層普遍具有高溫穩定性，它克服了有機絕緣材料和磷酸鹽包覆層熱分解的缺陷。專利CN101089108A直接利用無機氧化物與鐵磁性粉末混合在磁粉顆粒表面實行絕緣包覆，但是這種簡單的處理方法導致磁粉顆粒容易團聚且包覆層致密度及均勻性差。

發明內容

針對上述技術現狀，本發明旨在提供一種軟磁粉芯的制備方法，利用該方法絕緣包覆后的磁粉顆粒分散性良好，能夠實現磁粉的有效絕緣，從而大幅提高磁粉表面的電阻率，降低磁粉芯損耗。

為了實現上述技術目的，本發明所采用的技術方案為：一種軟磁粉芯的制備方法，包括如下步驟：

(1)將磁粉加入聚乙烯吡咯烷酮分散液中，攪拌均勻，得到表面改性的磁粉；然后，加入鈦酸丁酯或鈦酸四丁酯，再逐滴加入去離子水攪拌反應，所得產物真空干燥后得到表面包覆TiO₂的絕緣磁粉；

(2)將步驟(1)得到的表面包覆TiO₂的絕緣磁粉與樹脂溶液攪拌混合，過篩、干燥，得到樹脂包覆的絕緣磁粉，即，在步驟(1)得到的表面包覆TiO₂的絕緣磁粉的表面包覆樹脂絕緣層；

(3)將步驟(2)得到的樹脂包覆的絕緣磁粉壓制成型，得到磁粉芯。

所述步驟(1)中，磁粉包括但不限于金屬軟磁粉末、非晶軟磁粉末、納米晶軟磁粉末中的一種或幾種。金屬軟磁粉末包括但不限于純鐵粉、鐵硅粉、鐵鎳粉、鐵鎳鉬粉中的一種或者幾種。

所述步驟(1)中，聚乙烯吡咯烷酮分散液中溶劑不限，包括無水乙醇、丁醇、乙二醇、甲醇、異丙醇等。