[发明专利]一种四层包覆的铁基纳米晶软磁粉芯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种四层包覆的铁基纳米晶软磁粉芯及其制备方法，属于合金软磁粉芯技术领域。本发明通过在铁基纳米晶表面包覆四层包覆层，不仅使软磁粉芯的包覆层更加稳定，获得更高的电阻率以降低软磁粉芯的涡流磁损耗，而且包覆层的厚度＜40nm，极大地降低了非磁性物质对软磁粉芯磁性能的破坏；同时，对包覆后的纳米晶磁粉采用无保温和快速冷却的热处理工艺，实现了四层包覆的铁基纳米晶软磁粉芯的高磁导率和低磁损耗；本发明所述四层包覆的铁基纳米晶软磁粉芯在Bm＝0.1T、50kHz的测试条件下，磁导率均＞80，磁损耗均＜150kW/m³，具有低磁损耗、高磁导率的优点。

技术领域

本发明涉及合金软磁粉芯技术领域，具体涉及一种四层包覆的铁基纳米晶软磁粉芯及其制备方法。

背景技术

磁粉芯是由磁性粉末和绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料，绝缘介质可将粉末颗粒隔离，降低了涡流磁损耗和磁导率，以保证磁粉芯在高频下具有恒磁导率；磁粉芯具有优异的综合磁性能，如高饱和磁化强度、良好的恒定有效磁导率的频率稳定性、高电阻率、低磁芯磁损耗；软磁粉芯材料可以设计成“E”形、“POT”形、环形和条形等各种形状的电子元件，形状的可塑性使其在电子元器件市场发挥着重要的作用。目前市场上主要有铁、铁硅铝、铁镍以及新型非晶和纳米晶合金等各类软磁粉芯，非晶纳米晶磁粉芯相较于其他磁粉芯，具有更高的磁导率、更低的铁损、更好的高频特性；其制备工艺流程首先通过熔体快淬法制成非晶带材，随后经机械破碎成非晶纳米晶磁粉；然后对非晶纳米晶磁粉颗粒进行钝化和无机/有机绝缘包覆处理；再将包覆处理后的非晶纳米晶磁粉放入模具中压制成型；最后对成型后的磁粉芯在真空或惰性气体下经过合适的退火工艺后得到高性能的非晶纳米晶磁粉芯。

由于非晶纳米晶磁粉是通过带材破碎法制备，在球磨破碎的过程中容易引入杂质，导致粉末的组分不均匀，且所获得的粉末多为带有尖锐棱角、形状不规则的片状，难以包覆，影响磁粉表面绝缘效果，导致磁粉芯的磁损耗较高，同时，其饱和磁感应强度较低，导致磁粉芯的抗直流偏置能力较差，另外，成分较为单一的包覆剂会导致磁粉芯的绝缘包覆层不稳定，例如有机绝缘层包覆的磁粉芯热稳定性不高，不能进行高温退火处理，且制得磁粉芯的力学性能及相关磁学性不能很好地满足应用的要求，无机物包覆层的脆性又限制了压制成型工艺中获得高密度的磁粉芯；而有机-无机复合包覆法同时保留了有机和无机的优势，因而研究也越来越多；但由于四层包覆的均匀性和厚度等因素的调控不佳，影响了磁粉芯的磁性能。

随着基础电子元件向小型化、更高频率和更高效率的方向发展，非晶及纳米晶磁粉需要具有更低的磁芯磁损耗和更高的有效磁导率；因此，开发一种具有优异性能的非晶纳米晶磁粉芯及其制备方法成为当前非晶纳米晶软磁粉芯材料的研究热点问题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种具有低磁损耗、高磁导率的四层包覆的铁基纳米晶软磁粉芯及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种四层包覆的铁基纳米晶软磁粉芯，所述四层包覆的铁基纳米晶软磁粉芯由铁基纳米晶和包覆层组成，所述包覆层从内到外分别为钝化层、SiO₂层、硬脂酸盐层和有机硅树脂层，包覆层的厚度＜40nm。