[發明專利]具有雙包覆層的FeSiCr合金磁粉及其制備方法、磁粉芯及其制備方法

有效

• 申請號: 202110315108.X
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113096906B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 余紅雅;賴曉翔;鐘喜春;劉仲武;馮越
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;H01F3/08;H01F41/02
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發明公開了具有雙包覆層的FeSiCr合金磁粉及其制備方法、磁粉芯及其制備方法。本發明的具有雙包覆層的FeSiCr合金磁粉的組成包括由內至外依次設置的FeSiCr合金內核、二氧化硅包覆層和硅酸鈉包覆層。本發明的磁粉芯由本發明的具有雙包覆層的FeSiCr合金磁粉壓制而成。本發明的FeSiCr合金磁粉具有二氧化硅和硅酸鈉雙包覆層，二氧化硅和硅酸鈉均具有優異的耐熱性，且硅酸鈉具有優異的粘合性能、熱膨脹系數與二氧化硅接近，由其壓制而成的磁粉芯具有高耐熱性、高磁導率和低損耗。

技術領域

本發明涉及軟磁材料技術領域，具體涉及具有雙包覆層的FeSiCr合金磁粉及其制備方法、磁粉芯及其制備方法。

背景技術

磁粉芯是由鐵磁性粉末顆粒與絕緣介質混合壓制而成的一種軟磁材料，其具有高飽和磁感應強度和高電阻率，廣泛應用在高速電機、開關電源和電力工業等領域。近年來，新能源汽車發展迅速，而車規級電子元器件成為了研究熱點。

羰基鐵粉具有高飽和磁化強度和優異的直流偏置性能，同時價格低廉，因而廣泛應用于中低頻場合。FeSiAl磁粉芯具有高頻低損耗的性能優勢，可應用在高頻場合，但是FeSiAl磁粉芯的直流疊加性能較差。FeSiCr合金磁粉芯直流疊加特性次于羰基鐵粉芯，但優于FeSiAl磁粉芯，且Cr元素的添加使得FeSiCr合金磁粉的機械性能、耐蝕性和耐老化性能均要優于FeSiAl磁粉芯，更加適用于高溫環境，同時具有較高的性價比。因此，FeSiCr合金磁粉芯在車規級電感等要求低壓大電流、大功率密度的領域具有良好的發展前景。

眾所周知，車規級電感應用于高溫條件，因此要求其具有比普通商用電感更高的耐溫等級。同時，由于電感在工作過程中會產生以熱量形式散失的損耗，高損耗會使磁粉芯在工作過程中溫度急劇上升，包覆層分解，最終導致電感失效，因此，降低磁損耗是車規級電感亟需解決的關鍵問題。

磁損耗主要包括磁滯損耗和渦流損耗，在低頻下磁滯損耗為主要損耗，在高頻下渦流損耗為主要損耗。絕緣包覆是降低磁粉芯損耗和提高耐溫性的關鍵步驟。目前，最常使用的無機絕緣包覆劑包括磷酸鹽和無機氧化物。磷酸鹽包覆工藝較為成熟，應用廣泛，但由于磷化層在溫度超過550℃時會分解，最終會導致高頻下渦流損耗急劇升高。無機氧化物包括SiO₂、Al₂O₃和TiO₂等，常采用無機氧化物復合有機樹脂包覆工藝，無機氧化物具有優異的絕緣性和優于磷酸鹽的熱穩定性，但無機有機包覆層復合結構間的熱膨脹系數差異較大，磁粉芯在熱處理過程中有機樹脂包覆層會承受更多的熱應力，加速了樹脂與無機包覆層的剝離。

綜上可知，現有的磁粉芯均難以完全滿足車規級電感的實際應用需求，亟需開發性能更加優異的磁粉和磁粉芯。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種具有雙包覆層的FeSiCr合金磁粉及其制備方法。

本發明的目的之二在于提供一種磁粉芯及其制備方法。

本發明所采取的技術方案是：

一種具有雙包覆層的FeSiCr合金磁粉，其組成包括由內至外依次設置的FeSiCr合金內核、二氧化硅包覆層和硅酸鈉包覆層。

優選的，所述具有雙包覆層的FeSiCr合金磁粉中二氧化硅的質量百分含量為1.25％～5.00％。

優選的，所述具有雙包覆層的FeSiCr合金磁粉中硅酸鈉的質量百分含量為1.0％～3.0％。

上述具有雙包覆層的FeSiCr合金磁粉的制備方法包括以下步驟：

1)將FeSiCr合金粉分散到表面活性劑分散液中，進行表面改性，得到FeSiCr合金粉分散液；

2)將氨水和正硅酸乙酯溶液依次加入FeSiCr合金粉分散液中，進行第一次包覆，得到具有二氧化硅包覆層的FeSiCr合金磁粉；