[发明专利]一种基于新型磷化液工艺的软磁复合材料制备方法

说明书

本发明公开了一种基于新型磷化液工艺的软磁复合材料制备方法，所述的软磁复合材料是以铁基软磁粉体为原料，采用磷化和离子包覆的工艺在铁粉或铁基合金表面生成金属磷酸盐绝缘包覆层；具体制备方法如下：将清洗后的铁基软磁粉体加入含有特定金属离子的磷化液中，放入干燥箱干燥，获得预处理后的磁粉；将预处理后的磁粉加入粘结剂干燥后再加入润滑剂，压制成型，置于氮气或氩气氛围中，热处理获得软磁复合材料。本发明制得的软磁复合材料具有低损耗、高磁导率和高磁感应强度。

技术领域

本发明涉及一种软磁复合材料及其制备方法,具体涉及一种以金属磷酸盐作为绝缘包覆层，采用磷化和离子包覆的工艺在铁粉或铁基合金表面生成金属磷酸盐绝缘包覆层后压制成型制得软磁复合材料的方法，制得的材料可应用于开关电源、电动机磁芯、充电器磁芯、变压器磁芯等。

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。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。但传统的磁性材料在使用过程中也出现了一些弊端，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，这种涡流现象不但会造成能量的巨大损耗，还会使电动机温度升高。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。同时，随着电子元器件和电子设备的发展，电器越来越往集成化和小型化的方向发展，这要求磁性材料有更高的磁导率和更小的损耗。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，有机的如有机硅树脂、酚醛树脂、磷酸盐类等，无机绝缘包覆层有MgO、SiO₂、Al₂O₃等。但这些材料都有各自的优缺点，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。而无机绝缘层的软磁复合材料中绝缘层的饱和磁感应强度普遍不高且磁导率较低，所以无机绝缘层加入后材料的饱和磁感应强度和磁导率都有一定程度的下降。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。

发明内容

本发明目的是提供一种基于新型磷化液工艺的软磁复合材料制备方法，该方法提供金属磷酸盐作为绝缘包覆层，采用磷化和离子包覆的工艺在铁粉或铁基合金表面生成金属磷酸盐绝缘包覆层。制得的软磁复合材料具备低损耗、高磁导率和高磁感应强度。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种基于新型磷化液工艺的软磁复合材料制备方法，所述软磁复合材料以铁基软磁粉体为原料，通过向磷化液中加入金属离子对铁基软磁粉体进行绝缘包覆，从而在铁基软磁粉体表面形成金属磷酸盐包覆层，具体按如下方法制备：将清洗后的铁基软磁粉体缓慢加入含有特定金属离子的磷化液中，放入干燥箱在40-120℃下干燥，获得预处理后的磁粉；将预处理后的磁粉加入粘结剂干燥后再加入润滑剂，在600～2000MPa条件下压制成型，置氮气或氩气氛围中，200-1000℃放置30～400min，获得软磁复合材料。

上述技术方案中，进一步的，所述的铁基软磁粉体为下列之一：纯铁粉、铁硅铝粉、铁镍合金粉、铁镍钼合金粉、铁硅铬合金粉或铁硅合金粉，更优选纯铁粉。

进一步的，所述的纯铁粉粒径为3～400μm。