[发明专利]一种软磁复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种软磁复合材料及其制备方法，所述软磁复合材料按如下方法制备：将清洗后的铁粉缓慢加入沸腾碱液中，加热搅拌2～180min，冷却，将反应液过滤，滤饼洗涤后干燥，获得预处理后的铁粉；将预处理后的铁粉与10g/L‑40g/L粘结剂的丙酮溶液混合，超声分散，自然风干，在600～2000MPa条件下压制成型，置氮气氛围中，400～1000℃放置30～400min，获得软磁复合材料；本发明采用液相化学的工艺原位生成有磁性的氧化物绝缘包覆层，工艺简单、操作方便、成本低廉、生产效率高，而且该方法绿色环保，适于工业上的大规模的生产。

(一)技术领域

本发明涉及一种软磁复合材料及其制备方法。

(二)背景技术

磁性材料广泛的应用于电子，计算机和通信领域，现如今已经彻底的改变了我们的生活。在过去的几十年里不同类型的磁性材料包括纯铁和它的合金以及软磁和永磁铁氧体都已经得到了很好的应用。随着我国经济的迅速发展，能源的过度开发与环境保护之间的矛盾越来越大，进入新世纪以来，能源的节约和循环利用成为解决此危机重要的途径。例如当一些常用的电器设备如电动机在工作时，用于制造电动机机芯的硅钢片之间就会产生很大的涡流现象，这种涡流现象会造成能量的巨大损耗。基于考虑到降低这种涡流现象带来的能量损耗，可以研究开发出一种新型绿色节能材料作为电动设备的机芯。目前磁粉芯因具有相对较高的磁通密度、较好的温度稳定性和机械冲击适应性，而广泛应用于航空、汽车、家用电器等领域中的微电机、电感器件、快速驱动及脉冲变压器。随着电气设备小型化趋势以及为解决上述能源问题，对各式微型磁粉芯的需求日益显著。为了研制出能效更高、体积更小、质量更轻的粉芯，开发新型软磁复合材料(SMCs)成为当前热点，SMCs材料，有时也称为“绝缘包覆铁粉”，是近年来逐渐发展起来的一种新型铁基粉末软磁材料。这种材料的设计思路就是将铁芯的高饱和磁感应强度以及绝缘物质巨大的电阻率这两种特性结合起来，发挥二者的优势。

SMCs材料的绝缘包覆层的种类比较多，但以有机聚合物和无机氧化物为主，有机的如各种树脂、稀酸等，还有无机绝缘包覆层，例如磷酸盐、SiO₂、金属氧化物等，这些材料都有各自的优缺点。目前此类材料也面临着许多问题，如有机绝缘层的复合材料无法在高温下工作，甚至无法进行较高温度的热处理，且饱和磁感应强度由于绝缘物质的介入降低的很厉害。而无机绝缘层的软磁复合材料饱和磁感应强度普遍不高且磁导率较低。目前对此类材料有很多的研究，也有大量相关的科研论文及专利，但总的来说，此类材料还有很多未解决的问题，其综合性能也还有进一步提升的空间，有着广阔的开发研究前景。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种具备低损耗、高磁导率和高磁感应强度的软磁复合材料，提供具有磁性的氧化物作为绝缘包覆层，采用液相化学的工艺在铁粉或铁基合金表面原位生长成磁性绝缘包覆层。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种软磁复合材料(SMCs)，所述软磁复合材料以铁粉为原料，通过液相化学工艺在其表面均匀包覆磁性氧化物而成，具体按如下方法制备：将清洗后的铁粉缓慢加入沸腾碱液中，继续加热搅拌2～180min(通常为90～180℃反应2～180min)，冷却，将反应液过滤，滤饼洗涤后干燥，获得预处理后的铁粉；将预处理后的铁粉与粘结剂和丙酮混合，超声分散，自然风干，在600～2000MPa条件下压制成型，置氮气氛围中，400-1000℃放置30～400min，获得软磁复合材料；所述碱液为NaOH、NaNO₂、K₄Fe(CN)₆、K₂Cr₂O₇和Na₃PO₄中的一种或几种混合的水溶液；所述粘结剂为环氧树脂、聚乙烯醇、石蜡、酚醛树脂、磷酸钠或硅酸钠中的一种；所述粘结剂占预处理后铁粉质量的0.1％～3％，优选0.5％；所述丙酮体积用量以预处理后铁粉质量计为0.1-1ml/g，优选0.25ml/g。