[发明专利]一种气雾化制备核壳结构软磁材料的装置及方法

说明书

本发明涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种气雾化制备核壳结构软磁材料的装置及方法，包括依次连接的真空熔炼系统、气雾化包覆系统和粉末收集室；所述真空熔炼系统包括真空熔炼室，所述真空熔炼室由隔板分割为低熔点金属熔炼系统和高熔点磁性材料熔炼系统，所述真空熔炼室内设有第一真空系统、第一保护气氛气路和第一冷却系统。本发明的装置将制粉和绝缘包覆两个过程合二为一，通过表面能和尺寸效应，在金属或合金粉末表面形成一层均匀的低熔点金属层，与空气氧化成低熔点金属氧化物绝缘层，得到核壳结构软磁材料，该工艺节省能耗，降低成本，可以实现小尺寸，绝缘包覆层厚度为10~100 nm，且分布均匀的粉末大规模工业化制备。

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种气雾化制备核壳结构软磁材料的装置及方法。

背景技术

软磁材料是一类重要的磁性材料，具有易磁化和充磁的特性，被广泛应用于各种电力设备和电子器件中。软磁材料要求具备：高磁导率高饱和磁通密度高电阻率高稳定性低矫顽力低损耗低磁致伸缩系数和低磁晶各向异性。

磁芯是一类重要的软磁材料，为了增加电磁体的磁感应强度，在电感线圈的磁路中设置了磁芯。磁芯主要有硅钢片、铁基合金粉芯、铁氧体磁芯和非晶纳米晶磁芯。叠层硅钢片通常应用于低中频（≤2 KHz）电机上，铁氧体磁粉由于磁通密度低常用于弱磁场中，非晶纳米晶磁芯热稳定性和可加工性差。

传统的铁基合金粉末以破碎法为主，其制备方法成熟、成本较低、直流偏置能力良好。而气雾化铁基合金粉末具有更低的损耗，以及更高的直流偏置能力，可以有效地满足更高性能电子器件的要求，逐渐替代了传统的破碎法铁基合金粉末。

磁粉芯是指铁磁性粉末与绝缘介质混合压制而成的一种复合软磁材料，铁磁粉末间存在绝缘介质，磁粉芯可以隔绝涡流。颗粒之间的间隙效应导致材料具有恒导磁特性，由于颗粒尺寸小，基本不发生屈服现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定，主要用于高频电感。

对于磁性粉末的绝缘包覆是影响磁粉芯性能的一个重要工艺。目前，对于气雾化铁基磁粉的绝缘包覆，都是在收集到气雾化铁基磁粉后，进行后续绝缘包覆工艺。这样的后续绝缘包覆工艺会导致绝缘包覆层厚度不均，包覆不充分等缺点，进一步导致气雾化铁基磁粉芯的磁性能无法充分释放。因此，针对包覆层厚度不均和包覆不充分等要求，尚需开展制粉和包覆工艺一体化气雾化制粉装备及制粉方法的研究工作。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术中存在的问题，提供了一种将制粉和绝缘包覆两个过程合二为一的气雾化制备核壳结构软磁材料的装置。

本发明还提供了一种利用上述装置气雾化制备核壳结构软磁材料的方法，该方法节省能耗，降低成本，可以实现小尺寸（低至0.1 μm），绝缘包覆层厚度为10~100 nm，且分布均匀的软磁粉末大规模工业化制备。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种气雾化制备核壳结构软磁材料的装置，包括依次连接的真空熔炼系统、气雾化包覆系统和粉末收集室；所述真空熔炼系统包括真空熔炼室，所述真空熔炼室由隔板分割为低熔点金属熔炼系统和高熔点磁性材料熔炼系统，所述真空熔炼室内设有第一真空系统、第一保护气氛气路和第一冷却系统；所述气雾化包覆系统包括雾化室，置于雾化室的设于低熔点金属熔炼系统的下方的等离子电弧系统、设于高熔点磁性材料熔炼系统的下方的等离子电弧-气雾化系统、第二真空系统、第二保护气氛气路、Ar气路和第二冷却系统。

本发明提供了一种双相复合式气雾化制粉装置，将制粉和绝缘包覆两个过程合二为一，通过表面能和尺寸效应，在金属或合金粉末（高熔点磁性材料）表面形成一层均匀的低熔点金属层，与空气氧化成低熔点金属氧化物绝缘层，得到核壳结构软磁材料均匀的低熔点金属氧化物绝缘层。

作为优选，所述隔板设有通孔，所述隔板的材质为金属或陶瓷。