[发明专利]一种无机/有机双层复合包覆的金属磁粉芯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无机/有机双层复合包覆的金属磁粉芯及其制备方法。制备方法包括以下步骤：(1)将铁基软磁加入磷酸溶液中，反应，洗涤，加入聚酰胺酸溶液，再次反应，烘干，得到无机/有机双层复合包覆铁基软磁；(2)将有机/有机双层复合包覆铁基软磁压制成环形生坯，退火热处理，得到无机/有机双层复合包覆的金属磁粉芯。本发明通过无机/有机双层复合包覆技术使得包覆层均匀致密、高电阻率、界面结合性好，达到了提高金属磁粉芯磁导率、改善磁导率的频率稳定性、降低损耗的效果。

技术领域

本发明涉及软磁功能材料技术领域，尤其涉及一种无机/有机双层复合包覆的金属磁粉芯及其制备方法。

背景技术

金属磁粉芯(Soft Magnetic Composite，SMC)由表面绝缘的金属粉末颗粒组成，采用粉末冶金技术制造，可以一步压制成具有复杂形状的部件，并具有良好的各向同性磁性能。与硅钢片相比，SMC材料具有磁各向同性、允许复杂形状、涡流损耗小、低成本等诸多优点，有望在特定领域代替硅钢片用于制作电机的定子铁芯。近几十年来，随着SMC材料的发展，国外的研究人员选取SMC在电机领域中开展广泛的应用研究，且在许多商业领域应用方面也获得了成功。但用于电机的SMC材料还存在磁导率低、饱和特性差等明显缺点，且随着电机高频化、高速化的发展趋势，对其损耗提出了更高的要求。

如何充分利用SMC的优势，弥补其缺点，成为该种材料在研究工作中的热点和难点。绝缘包覆是最关键环节，对提高磁粉芯电阻率、降低高频损耗起决定性作用。而且，绝缘物质的性质以及添加量会直接影响压制效果，进而影响SMC的磁导率大小。目前，电机用SMC材料的绝缘包覆主要以有机聚合物和无机氧化物为主。针对不同使用范围，最近几年国内外迅速开发了一系列SMC产品及绝缘包覆工艺。采用有机聚合物作为绝缘包覆材料已经商品化。2005年，日本JFE公司研发了铁—树脂混合粉末并投入生产，这种SMC材料是以粒度约为100μm的纯铁型还原铁粉为基本原料的。日本住友电工公司开发了新型树脂粘结剂的SMC材料“FM-CM”，它在添加少量树脂的前提下，压坯密度高，高频磁性能优良和耐热性高。虽然有机树脂包覆层可以使压坯具有高电阻率，降低涡流损失，但其综合性能却并不足以使其取代传统硅钢片在铁芯材料中的地位。由于掺入了大量绝缘树脂，单位体积内磁性颗粒含量降低，直流磁通密度低。另一方面，树脂的性质又限制了坯体的热处理温度，由于绝缘包覆层耐热性能差，材料在200℃时机械强度也显著降低。针对有机聚合物耐热温度低的现状，研究人员成功开发了在磁性粉末表面直接涂覆绝缘膜的技术，其中铁粉颗粒双层涂覆法是在铁粉表面先涂以10-100μm厚的极薄磷酸盐覆盖膜，然后只需添加极少量的树脂，即可在压制和热处理过程中实现树脂的绝缘包覆，最终获得高绝缘性和高磁特性的软磁材料。这项技术不但提高了压坯密度，增强了绝缘包覆层的热稳定性，而且实验证明，磷酸盐涂层对铁粉表面氧化还起到一定抑制作用。瑞典Hoganas公司发明的商业化磷酸盐绝缘包覆技术代表了国际先进水平，有效降低了涡流损耗，而且具有较好的磁学性能和机械性能。然而，由于原材料中仍含有机组分，热处理温度依然受限制。瑞典Hoganas公司生产的Somaloy^TM500的最高推荐热处理温度在500℃范围，否则绝缘性将急剧恶化。为继续提高热处理温度，以无机氧化物为绝缘包覆材料已成为目前研究重点。欧洲研究热源采用了溶胶-凝胶工艺在铁粉表面涂覆氧化硅层，但薄的涂层对铁粉的湿润性不佳，而过厚的涂层使SMC材料密度下降，磁性能变差。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种无机/有机双层复合包覆的金属磁粉芯。

本发明的另一目的在于提供上述的无机/有机双层复合包覆的金属磁粉芯的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种无机/有机双层复合包覆的金属磁粉芯的制备方法，包括以下步骤：

(1)无机/有机双层复合包覆铁基软磁粉末的制备

将铁基软磁和磷酸溶液混合，反应，洗涤，加入聚酰胺酸溶液，再次反应，烘干，得到无机/有机双层复合包覆铁基软磁；