[发明专利]一种非晶纳米晶复合磁粉芯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种非晶纳米晶复合磁粉芯及其制备方法。 

背景技术

非晶、纳米晶软磁合金具有优异的软磁性能，其薄带卷绕铁芯制品获得了广泛应用。但由于高频下涡流损耗大，非晶、纳米晶软磁合金薄带卷绕铁芯很难在高频下使用。因此，采用粉末冶金工艺，研发高频下的非晶、纳米晶磁粉芯已是必然趋势。磁粉芯是一种新型的复合电子材料，它是由非晶带材粉末与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。其制备工艺流程如附图1所示，其步骤依次为非晶带材脆化处理、机械法破碎成粉末、筛分、钝化处理和绝缘包覆、模压成形、热处理制成磁粉芯，最后进行性能测试。 

由于粉末颗粒很小（一般在38μm~180μm），又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面，由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁率。由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，故磁导率随频率的变化也就较为稳定，粉芯可以制备成各种形状的异形件。由于粉末被绝缘材料包围，形成分散气隙，大大降低了金属软磁材料的高频涡流损耗，使磁粉芯具有抗饱和特性与宽频响应特性，主要用于开关电源磁芯、共模电感，高频逆变器和零序互感器等。 

随着电子产品向小型化与高频化方向的发展，要求磁器件在较宽的频率下，具有恒定的磁导率，在高频下，磁粉芯具有低的损耗，即要求磁粉芯在中高频下具有优良的动态性能和低的损耗。但是纳米晶磁粉芯虽然具有良好的频率特性，但是由于粉末通常采用带材球磨的方法获得，粉末存在异性化问题，绝缘也比较困难，损耗较高；铁基非晶磁粉芯，磁导率较低，基本在100以下，而损耗是所有磁粉芯中最低的。 

为克服上述缺陷，申请号为2005101325001、授权公告号为CN100490029C的中国专利《磁粉芯用非晶纳米晶复合粉末及其磁粉芯制备方法》公开了一种非晶纳米晶磁粉芯，包括0.2-7wt%的绝缘剂，0.01-5wt%粘结剂，0.01-2wt%润滑剂，50-95wt%铁基纳米晶粉末或铁基非晶粉末，5-50wt%铁硅粉、铁硅铝粉、铁基纳米晶粉、铁基非晶粉、铁镍粉和铁镍钼粉中的至少一种；粘结剂选自以下物质：有机粘结剂、如环氧树脂，或无机粘结剂、如磷酸盐；绝缘剂选自以下物质：1、氧化物粉末，如SiO₂、CaO、Al₂O₃、TiO₂等，2、硅酸盐类、磷酸盐类等，3、其他矿物粉，如云母粉、高岭土等，4、化学方法生成的表面薄膜或发生的表面氧化物。 

但是上述软磁材料当选用酚醛树脂或环氧树脂等有机物作为粘结剂时，仍具有以下缺陷：1、由于掺入了大量的绝缘树脂，单位体积内磁性颗粒含量降低，直流磁通密度低。2、经有机物粘结、压实后，粉末间的密度相对较低，造成材料的饱和磁感应强度和磁导率都不高。3、由于有机物的使用温度低，耐热性和温度稳定性较差，压制后的块体材料，在经过热处理后机械强度显著降低。 

作为与本发明申请有关的现有技术文献包括： 

中国发明专利CN101118797B

中国发明专利CN1967736A

中国发明专利CN101787499B。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种含有机粘结剂的非晶纳米晶复合磁粉芯，使其具有优良的磁性能和机械强度，本发明还提供了该复合磁粉芯的制备方法。 

本发明的技术方案为：一种非晶纳米晶复合磁粉芯，主要由铁基非晶粉末、铁基纳米晶粉末、有机粘结剂和绝缘剂组成，绝缘剂采用无机氧化物、碳化物和氮化物的混合物。 

优化的，所述无机氧化物选自SiO_2、Al₂O_3、TiO_2、ZrO₂的一种或多种；所述碳化物选自AlC、TiC中的一种或两种；所述氮化物选自AlN、TiN中的一种或两种。 

优化的，有机粘结剂和绝缘剂的重量分别占两种粉末总重量的0.5~2wt%和0.5~4wt%。 

优化的，有机粘结剂和绝缘剂的重量分别占两种粉末总重量的0.5~1wt%和1~2.3wt%。