[發(fā)明專利]一種高磁導(dǎo)率低損耗鐵基軟磁復(fù)合材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211319158.6
• 申請日: 2022-10-26
• 公開（公告）號: CN115762949A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李靜;李婉嬌;張朝云;朱琦璟;徐燁;彭曉領(lǐng);徐靖才;洪波;王新慶;葛洪良
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量大學(xué)
• 主分類號: H01F1/34
• 分類號: H01F1/34;H01F1/36;H01F41/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及磁性材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種高磁導(dǎo)率低損耗鐵基軟磁復(fù)合材料,該材料包括基體材料和絕緣介質(zhì)。本發(fā)明包括如下步驟：通過水熱法制備石榴石型鐵氧體RIG(R＝Y(jié)、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ce等)，按比例將基體材料(包括鐵粉、鐵硅、鐵硅鋁、鐵硅鉻、鐵鎳、鐵鎳鉬、非晶納米晶磁粉)和鐵氧體混合均勻，再經(jīng)壓力壓實(shí)和退火處理制得。退火后的軟磁復(fù)合材料具有較好的絕緣性，可以有效地隔絕顆粒接觸，降低磁損耗。本發(fā)明的配方新穎，所采用的石榴石型鐵氧體從未用于軟磁復(fù)合材料絕緣介質(zhì)領(lǐng)域，其具有良好的、可調(diào)控的磁性能，能夠提高軟磁復(fù)合材料的綜合性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁性材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高磁導(dǎo)率低損耗鐵基軟磁復(fù)合材料。

背景技術(shù)

隨著信息化和工業(yè)化的發(fā)展，電子器件和設(shè)備日益小型化、高頻化，軟磁材料也朝著高頻、高磁導(dǎo)率和低損耗的方向發(fā)展。金屬軟磁材料具有較高的飽和磁通密度，但其的電阻率較低，在高頻下具有較大的渦流損耗。軟磁鐵氧體具有較大的電阻率，在高頻條件下的渦流損耗較小，但是其飽和磁化強(qiáng)度較低，因此功率密度較低。通過在金屬磁粉表面包覆一層耐高溫的絕緣物質(zhì)，可以在保持較高的磁導(dǎo)率的同時有效地阻止顆粒間的接觸，從而提高材料的電阻率，降低在高頻下的渦流損耗。因此，開發(fā)具有良好熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和磁性能的軟磁復(fù)合材料，成為了磁性材料領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)。

絕緣介質(zhì)包括有機(jī)和無機(jī)兩類。有機(jī)絕緣介質(zhì)指的是絕緣性能優(yōu)異的硅樹脂、環(huán)氧樹脂等樹脂類，無機(jī)絕緣介質(zhì)主要包括具有良好的耐熱性的Al₂O₃、MgO等無機(jī)材料，雖然這兩者材料能夠降低渦流損耗，但由于都不具備磁性，在包覆量較大時會降低磁導(dǎo)率，因此如何同時改善材料的磁導(dǎo)率和磁損耗成為亟待解決的問題。有一方法是在金屬磁粉表面包覆一層帶有磁性的絕緣物質(zhì)，專利CN108597717A使用錳鋅鐵氧體包覆磁粉，結(jié)果提高了軟磁復(fù)合材料的磁飽和強(qiáng)度并降低了磁損耗。與錳鋅鐵氧體相比，石榴石型鐵氧體的電阻率更高，在高頻下更有利于抑制渦流損耗，并且石榴石型鐵氧體的Ms可以針對不同使用場合通過離子取代或摻雜改變。石榴石型鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)與天然石榴石礦相同，具有體心立方晶格，屬于立方晶系，因此其磁性能既與尖晶石系鐵氧體MnZn、NiZn鐵氧體不同，也與磁鉛石型六角鐵氧體(Y型、Z型、W型和M型等)。此外，石榴石型鐵氧體的制備工藝簡單、制備溫度較低，過程綠色環(huán)保，十分適合用作軟磁復(fù)合材料的絕緣層。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高磁導(dǎo)率低損耗鐵基軟磁復(fù)合材料，可以提高軟磁復(fù)合材料的磁導(dǎo)率，同時降低磁損耗。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種高磁導(dǎo)率低磁損耗鐵基軟磁復(fù)合材料，由鐵磁性金屬顆粒和石榴石鐵氧體材料構(gòu)成。制備步驟如下：

1)原材料制備

石榴石鐵氧體的制備流程如下：稱取適量的稀土硝酸鹽和九水硝酸鐵溶于去離子水中，攪拌均勻后調(diào)節(jié)PH，然后將混合溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中水熱反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后對混合物進(jìn)行離心、洗滌并干燥。

2)絕緣包覆

將煅燒后的粉末按比例與基體材料混合，并倒入粘結(jié)劑-乙醇溶液中攪拌均勻，然后在真空干燥箱中干燥以獲得混合粉體。

3)壓制成型和退火

將潤滑劑與混合粉體混合均勻后倒入模具中，經(jīng)壓制后轉(zhuǎn)移至管式爐中進(jìn)行退火處理。

作為優(yōu)選，所采用的基體材料為商用磁粉，包括鐵粉、鐵硅、鐵硅鋁、鐵硅鉻、鐵鎳、鐵鎳鉬、非晶FeSiB等，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80.0wt.％～99.9wt.％。