用于包覆非晶及纳米晶磁粉的绝缘粘结剂及包覆方法技术

本发明专利技术公开了一种用于包覆非晶及纳米晶磁粉的绝缘粘结剂，其由有机粘结剂、无机粘结剂和表面改性材料组成，其中，所述表面改性材料为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸化合物中的一种或多种。本发明专利技术还公开了采用上述绝缘粘结剂对非晶及纳米晶磁粉进行包覆的方法，包括预处理步骤、一次烘干步骤、粉末绝缘包覆处理步骤、二次烘干步骤。本发明专利技术绝缘粘结剂及包覆方法，提高了非晶或纳米晶磁粉芯的综合性能，具有高磁导率、高频下损耗低；另外，本发明专利技术得到的非晶或纳米晶磁粉芯具有非常优良的热稳定性和机械强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁粉的包覆领域，特别涉及一种用于包覆非晶及纳米晶磁粉的绝缘粘结剂及包覆方法。
技术介绍
金属软磁粉芯是通过将金属或合金软磁材料制成的粉末与绝缘添加物混合压制而成的一种软磁材料，由于铁磁性颗粒小，又被非磁性绝缘物隔开，因此可以隔绝涡流，高频损耗低，可用于高频下的电子元器件。非晶及纳米晶磁粉芯是近年来开发的一种新型的金属软磁材料，是将非晶或纳米晶软磁粉末压制粘结，制成各种形状的磁粉芯。由于非晶/纳米晶粉末具有独特的非晶或微晶原子结构及优异的磁特性，以其为原料制备而成的非晶/纳米晶磁粉芯具有较好的直流偏置特性、在大电流下工作而不饱和、高频下损耗较低等特点，已经被广泛用于新能源(光伏、风电等)、消费电子(空调、平板电视等)和电动汽车等领域，用作各类开关电源、PFC电路中电感器件的磁芯元件。非晶及纳米晶磁粉芯与High-Flux(高磁通磁粉芯)相比具有磁芯损耗低、成本低、不受镍价格影响的优势；与Sendust(铁硅铝磁粉芯)相比具有直流偏置能力强、承载电流更大的优势；与MPP(铁镍钼磁粉芯)相比具有直流偏置能力强、承载电流更大、成本低的优势。相比其他金属磁粉芯的优势，非晶及纳米晶磁粉芯根据应用领域和需求的不同，可作为High-Flux、铁硅铝磁粉芯、MPP的替代。绝缘包覆是非晶及纳米晶磁粉芯制备过程中的关键技术，绝缘包覆层性能是影响磁粉芯高频损耗的重要因素，绝缘层如果包覆不完整或被破坏，将r>急剧增加磁粉颗粒间的涡流损耗，从而增大磁粉芯的高频损耗。而绝缘包覆效果主要取决于绝缘粘结剂材料和包覆方法。目前，绝缘包覆材料主要分为有机和无机两种。常用的有机绝缘粘结剂主要包括：环氧树脂、硅酮树脂、聚酰亚胺、酚醛树脂等，单独使用遇高温易分解，热稳定性较差。常用的无机绝缘粘结剂主要包括：高岭土、云母、滑石粉、氧化镁、氧化铝、氧化硅、氧化钛、硅酸钠等，单独使用机械强度差，不易加工。磁粉的包覆方法有机械混合法、溶胶凝胶法等，溶胶凝胶法工艺较复杂，需要高温热处理，易导致非晶及纳米晶发生晶化，在制备过程中通常采用单纯的机械搅拌法进行非晶及纳米晶磁粉的包覆，但是此方法易出现包覆不完整、不均匀的现象。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种用于包覆非晶及纳米晶磁粉的绝缘粘结剂及包覆方法。为了克服单独使用有机绝缘粘结剂和无机绝缘粘结剂的缺点，本专利技术将有机、无机绝缘材料和一种具有两性结构的表面改性材料三者同时使用，使有机和无机材料可以更好地粘结，提高了非晶及纳米晶磁粉芯的热稳定性和机械强度，这种具有两性结构的表面改性材料，与有机物和无机物之间均有良好的亲和性，分子两端可分别与有机、无机绝缘材料反应，本专利技术中选用的表面改性材料为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸化合物中的一种或多种。另外，为了实现更好地包覆，本专利技术采用了超声搅拌+机械搅拌同时进行的方式对非晶纳米晶磁粉进行绝缘包覆，该搅拌方式相对于单纯机械搅拌而言，通过超声振动和发热与机械搅拌结合的方式，可使搅拌具有更均匀、包覆效果更好的优点。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种用于包覆非晶及纳米晶磁粉的绝缘粘结剂，该绝缘粘结剂由有机粘结剂、无机粘结剂和表面改性材料组成，其中，所述表面改性材料为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸化合物中的一种或多种。在上述绝缘粘结剂中，作为一种优选实施方式，所述有机粘结剂、无机粘结剂和表面改性材料的质量比为5-40:5-40:1-10。在上述绝缘粘结剂中，作为一种优选实施方式，所述有机粘结剂选自环氧树脂、硅酮树脂、聚酰亚胺和酚醛树脂中的至少一种。在上述绝缘粘结剂中，作为一种优选实施方式，所述无机粘结剂选自高岭土、云母、滑石粉、氧化镁、氧化铝、氧化硅、氧化钛和硅酸钠中的至少一种。在上述绝缘粘结剂中，作为一种优选实施方式，所述有机铬络合物为甲基丙烯酸氯化铬盐，所述硅烷类为氨丙基三乙氧基硅烷，所述钛酸酯类为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，所述铝酸化合物为异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯。采用上述绝缘粘结剂对非晶及纳米晶磁粉进行包覆的方法，包括如下步骤：预处理步骤，采用机械和超声同时搅拌的方式将所述磁粉与所述表面改性材料的溶液混合，从而得到预处理后的物料；一次烘干步骤，将所述预处理后的物料烘干，从而得到一次烘干后的物料；粉末绝缘包覆处理步骤，采用机械和超声同时搅拌的方式将所述一次烘干后的物料与所述有机粘结剂和无机粘结剂的混合溶液混合，从而得到包覆处理粉末；二次烘干步骤，将所述包覆处理粉末烘干，从而得到包覆磁粉。在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述预处理步骤中，所述表面改性材料的用量为所述磁粉总质量的0.1wt％～1wt％，在所述表面改性材料溶液中，所述表面改性材料的质量百分比浓度为0.1-1％；优选地，所述机械和超声同时搅拌混合的时间为30-180min；更优选地，所述机械搅拌的转速为50-500rpm，所述超声搅拌的频率为20-40kHz；更优选地，所述表面改性材料溶液的溶剂为无水乙醇、水或丙酮。在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述一次烘干步骤中，先将所述预处理后的物料在真空条件下放置20-80min，之后再在常压条件下进行烘干；所述烘干的温度优选为50-100℃，所述烘干的时间优选为20-180min。在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述粉末绝缘包覆处理步骤中，所述有机粘结剂的用量为所述磁粉总质量的0.5wt％～4wt％，所述无机粘结剂的用量为磁粉总质量的0.5wt％～4wt％，在所述混合溶液中，所述有机粘结剂的质量百分比浓度为1-8％，所述无机粘结剂的质量百分比浓度为1-8％；优选地，所述机械和超声同时搅拌混合的时间为30-180min；更优选地，所述机械搅拌的转速为50-500rpm，所述超声搅拌的频率为20-40kHz；更优选地，所述有机粘结剂和无机粘结剂的混合溶液的溶剂为丙酮、二甲苯或无水乙醇。在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述二次烘干步骤中，先将所述包覆处理粉末在真空条件下放置20-80min，之后再在常压条件下进行烘干；所述烘干的温度优选为30-120℃，所述烘干的时间优选为20-180min。分析可知，本专利技术公开的用于包覆非晶及纳米晶磁粉的绝缘粘结剂及包覆方法，提高了非晶或纳米晶磁粉芯的综合性能，具有高磁导率、高频下损<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于包覆非晶及纳米晶磁粉的绝缘粘结剂，其特征在于，该绝缘粘结剂由有机粘结剂、无机粘结剂和表面改性材料组成，其中，所述表面改性材料为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸化合物中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种用于包覆非晶及纳米晶磁粉的绝缘粘结剂，其特征在于，该绝缘
粘结剂由有机粘结剂、无机粘结剂和表面改性材料组成，其中，所述表面改
性材料为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸化合物中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的绝缘粘结剂，其特征在于，所述有机粘结剂、
无机粘结剂和表面改性材料的质量比为5-40:5-40:1-10。
3.根据权利要求1所述的绝缘粘结剂，其特征在于，所述有机粘结剂选
自环氧树脂、硅酮树脂、聚酰亚胺和酚醛树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的绝缘粘结剂，其特征在于，所述无机粘结剂选
自高岭土、云母、滑石粉、氧化镁、氧化铝、氧化硅、氧化钛和硅酸钠中的
至少一种。
5.根据权利要求1所述的绝缘粘结剂，其特征在于，所述有机铬络合物
为甲基丙烯酸氯化铬盐，所述硅烷类为氨丙基三乙氧基硅烷，所述钛酸酯类
为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，所述铝酸化合物为异丙氧基二
硬脂酸酰氧基铝酸酯。
6.采用权利要求1-5任一所述的绝缘粘结剂对非晶及纳米晶磁粉进行包
覆的方法，其特征在于，包括如下步骤：
预处理步骤，采用机械和超声同时搅拌的方式将所述磁粉与所述表面改
性材料的溶液混合，从而得到预处理后的物料；
一次烘干步骤，将所述预处理后的物料烘干，从而得到一次烘干后的物
料；
粉末绝缘包覆处理步骤，采用机械和超声同时搅拌的方式将所述一次烘
干后的物料与所述有机粘结剂和无机粘结剂的混合溶液混合，从而得到包覆

\t处理粉末；
二次烘干步骤，将所述包覆处理粉末烘干，从而得到包覆磁粉。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

【专利技术属性】
技术研发人员：杜宇，吕建伟，谢旭霞，
申请(专利权)人：中国能建集团装备有限公司北京技术中心，
类型：发明
国别省市：北京;11