[发明专利]磁性铁粉组合物及其制备方法与磁芯和电感

说明书

技术领域

本发明涉及金属粉末的加工，尤其涉及磁性铁粉及其制备方法和其应用。

背景技术

现有软磁材料主要分为铁氧体(Ferrite)、非晶材质(Amorphous)、合金材质(Alloypowder)和还原铁粉(IronPowder)四大类。其中，铁氧体、非晶材质及合金材质是使用700℃以上的高温退火达到强度和特性要求，所以不会有老化的问题。但是，铁氧体、非晶材质及合金材质不适宜用于制备一体成型的产品，一体成型的产品内有漆包线圈，其制程温度最高不能超过220℃，否则漆包线圈会烧毁从而失去绝缘功能。若选用合金材质当材料时，必须选择用添加黏着剂来烧结硬化。

但是，磁性铁粉需要添加黏着剂并在150C～220℃温度下烧结之后硬化来提升强度，且能增加磁性铁粉之间的绝缘特性，减少磁芯损耗产生的热损耗。然而，黏着剂为有机材质，所以会面临老化的问题，老化会造成绝缘特性变差，进而增加磁芯损耗和温升，最后导致电感器烧毁失效。现有软磁料料中的磁性铁粉，是使用环氧树酯、聚酯树酯或是硅树酯来当作黏着剂的材料，常出现耐温特性差和老化速度快的问题。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种耐温且抗老化的软磁材料及其制备方法以及采用该磁性铁粉组合物制备的磁芯。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：一种磁性铁粉组合物，其包括：磁性铁粉以及形成于磁性铁粉表面上的磷酸铁和酚醛树脂；其中：磷酸铁占磁性铁粉质量百分比为0.06～9％；酚醛树脂占磁性铁粉的质量百分比为0.5～10％。

在优选方案中，磷酸铁于所述磁性铁粉的表面形成一致密的磷酸铁膜，酚醛树脂包覆于所述磷酸铁膜上。

在优选方案中，所述磁性铁粉为还原铁粉、羰基铁粉或合金材质铁粉。

在优选方案中，所述磁性铁粉组合物的颗粒直径为300～380mm。

本发明还提供一种磁性铁粉组合物的制备方法，其包括以下步骤：

(1)在磁性铁粉表面上通过反应原料形成磷酸铁膜的反应过程，所述反应原料包括：磷酸、磷化促进剂、酒精；其中，磷酸、磷化促进剂、酒精以及未反应前的磁性铁粉的质量比为：(0.4～60):1:40:1000；

(2)通过酒精将酚醛树酯包覆于所述磷酸铁膜上的过程，其中，酚醛树脂、酒精以及步骤(1)中未反应前的磁性铁粉的质量比为：(5～100):60:1000。在优选方案中，所述步骤(1)的反应过程是在125～135℃的温度下进行，所述步骤(2)的过程是在85～95℃的温度下进行。

本发明还提供一种磁芯，其由上述的磁性铁粉组合物和润滑剂混和压制而成，所述润滑剂占所述磁性铁粉组合物的磁性铁粉的质量百分比为0.2～0.8％。

在优选方案中，在所述磁性铁粉组合物和所述润滑剂相混和之前：先硬化所述磁性铁粉组合物，并重新使酚醛树酯包覆于被硬化的所述磁性铁粉组合物上。

在优选方案中，所述润滑剂为硬酯酸锌。

本发明还提供一种电感，其包括上述的磁芯以及埋入在所述磁芯里的线圈，所述磁芯与所述线圈之间一体模压成型。

本发明的磁性铁粉组合物及其磁芯具有耐温、抗老化以及磁芯损耗低等特点，其具体的有益效果如下：

(a)本发明的磁性铁粉组合物制备方法中所加入的磷酸在每个磁性铁粉颗粒表面经过化学反应产生一层致密的磷酸铁，使原本导电的磁性铁粉的表面多一层绝缘层，从而可以大幅减低磁芯损耗中的涡流损耗。同时，虽然磷酸添加越多，涡流损耗会越低，但是导磁率会下降，本发明将控制添加的磷酸占磁性铁粉的质量百分数为0.04％～6％之间，所生成的磷酸铁占磁性铁粉的质量百分数为0.06％～9％之间，从而既能够减低磁芯损耗中的涡流损耗，又能够使导磁率不会下降。

(b)本发明的磁性铁粉组合物制备方法中所加入的酚醛树酯，主要的目的有三个：第一，通过表面的再次包覆，提升每个磁性铁粉颗粒之间的绝缘特性，使涡流损耗更低；第二，用作为黏着剂，利用这个黏着剂遇到热会固化的特性，在烧结后大幅提升产品的强度；第三，通过添加这个黏着剂的同时，将多个磁性铁粉颗粒经过筛网造粒，形成较大的颗粒，便于之后成型时入料比较稳定。虽然酚醛树酯添加越多，涡流损耗会越低，强度会越好，但是导磁率会下降。本发明将控制添加的酚醛树酯占磁性铁粉的质量百分数为0.5％～10％之间，从而既能够减低磁芯损耗中的涡流损耗，又能够使导磁率不会下降。

(c)本发明的磁芯中所加入的润滑剂能够减少产品压型后与模具之间的摩擦阻力，避免产品拉裂或拉破。

附图说明