[發明專利]一種基于新型磷化液工藝的軟磁復合材料制備方法

在審

• 申請號: 201911373591.6
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111009371A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 李旺昌;李萬甲;車聲雷;應耀;余靚;李涓;喬梁
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;H01F41/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種基于新型磷化液工藝的軟磁復合材料制備方法，所述的軟磁復合材料是以鐵基軟磁粉體為原料，采用磷化和離子包覆的工藝在鐵粉或鐵基合金表面生成金屬磷酸鹽絕緣包覆層；具體制備方法如下：將清洗后的鐵基軟磁粉體加入含有特定金屬離子的磷化液中，放入干燥箱干燥，獲得預處理后的磁粉；將預處理后的磁粉加入粘結劑干燥后再加入潤滑劑，壓制成型，置于氮氣或氬氣氛圍中，熱處理獲得軟磁復合材料。本發明制得的軟磁復合材料具有低損耗、高磁導率和高磁感應強度。

技術領域

本發明涉及一種軟磁復合材料及其制備方法,具體涉及一種以金屬磷酸鹽作為絕緣包覆層，采用磷化和離子包覆的工藝在鐵粉或鐵基合金表面生成金屬磷酸鹽絕緣包覆層后壓制成型制得軟磁復合材料的方法，制得的材料可應用于開關電源、電動機磁芯、充電器磁芯、變壓器磁芯等。

背景技術

磁性材料廣泛的應用于電子，計算機和通信領域，現如今已經徹底的改變了我們的生活。目前磁粉芯因具有相對較高的磁通密度、較好的溫度穩定性和機械沖擊適應性，而廣泛應用于航空、汽車、家用電器等領域中的微電機、電感器件、快速驅動及脈沖變壓器。但傳統的磁性材料在使用過程中也出現了一些弊端，當一些常用的電器設備如電動機在工作時，用于制造電動機機芯的硅鋼片之間就會產生很大的渦流現象，這種渦流現象不但會造成能量的巨大損耗，還會使電動機溫度升高。基于考慮到降低這種渦流現象帶來的能量損耗，可以研究開發出一種新型綠色節能材料作為電動設備的機芯。同時，隨著電子元器件和電子設備的發展，電器越來越往集成化和小型化的方向發展，這要求磁性材料有更高的磁導率和更小的損耗。隨著電氣設備小型化趨勢以及為解決上述能源問題，對各式微型磁粉芯的需求日益顯著。為了研制出能效更高、體積更小、質量更輕的粉芯，開發新型軟磁復合材料(SMCs)成為當前熱點，SMCs材料，有時也稱為“絕緣包覆鐵粉”，是近年來逐漸發展起來的一種新型鐵基粉末軟磁材料。這種材料的設計思路就是將鐵芯的高飽和磁感應強度以及絕緣物質巨大的電阻率這兩種特性結合起來，發揮二者的優勢。

SMCs材料的絕緣包覆層的種類比較多，但以有機聚合物和無機氧化物為主，有機的如有機硅樹脂、酚醛樹脂、磷酸鹽類等，無機絕緣包覆層有MgO、SiO₂、Al₂O₃等。但這些材料都有各自的優缺點，如有機絕緣層的復合材料無法在高溫下工作，甚至無法進行較高溫度的熱處理。而無機絕緣層的軟磁復合材料中絕緣層的飽和磁感應強度普遍不高且磁導率較低，所以無機絕緣層加入后材料的飽和磁感應強度和磁導率都有一定程度的下降。目前對此類材料有很多的研究，也有大量相關的科研論文及專利，但總的來說，此類材料還有很多未解決的問題，其綜合性能也還有進一步提升的空間，有著廣闊的開發研究前景。

發明內容

本發明目的是提供一種基于新型磷化液工藝的軟磁復合材料制備方法，該方法提供金屬磷酸鹽作為絕緣包覆層，采用磷化和離子包覆的工藝在鐵粉或鐵基合金表面生成金屬磷酸鹽絕緣包覆層。制得的軟磁復合材料具備低損耗、高磁導率和高磁感應強度。

本發明采用的技術方案是：

本發明提供一種基于新型磷化液工藝的軟磁復合材料制備方法，所述軟磁復合材料以鐵基軟磁粉體為原料，通過向磷化液中加入金屬離子對鐵基軟磁粉體進行絕緣包覆，從而在鐵基軟磁粉體表面形成金屬磷酸鹽包覆層，具體按如下方法制備：將清洗后的鐵基軟磁粉體緩慢加入含有特定金屬離子的磷化液中，放入干燥箱在40-120℃下干燥，獲得預處理后的磁粉；將預處理后的磁粉加入粘結劑干燥后再加入潤滑劑，在600～2000MPa條件下壓制成型，置氮氣或氬氣氛圍中，200-1000℃放置30～400min，獲得軟磁復合材料。

上述技術方案中，進一步的，所述的鐵基軟磁粉體為下列之一：純鐵粉、鐵硅鋁粉、鐵鎳合金粉、鐵鎳鉬合金粉、鐵硅鉻合金粉或鐵硅合金粉，更優選純鐵粉。

進一步的，所述的純鐵粉粒徑為3～400μm。