一种提高磁粉芯绝缘层致密度的材料及其方法技术

一种金属软磁粉芯的制备方法，该方法包括以下步骤：步骤1)选取金属磁粉，所述金属磁粉为铁硅铝磁粉或者铁硅磁粉，粒径30～77μm占比大于95％；步骤2)将金属表面调整剂溶于水中，溶质与溶剂重量比为1：10～1：4；溶液配置完成后，加入到金属磁粉中，搅拌，加入量为金属磁粉质量的1％～5％；待粉末干燥后备用；步骤3)绝缘包覆：经过表面调整剂处理的金属磁粉，继续进行绝缘包覆；步骤4)将无机绝缘粉末倒入步骤3)得到的浆料中混合搅拌后，干燥，将干燥后的磁粉研磨后得到包覆磁粉；步骤5)向包覆磁粉中加入占包覆磁粉重量0.3％～1.0％的脱模剂并混合均匀，制成待制成型磁粉；步骤6)压制成型：通过压机将待成型磁粉制成磁粉芯毛坯件，其中压机施加的压制为14～24吨/cm

【技术实现步骤摘要】
一种提高磁粉芯绝缘层致密度的材料及其方法
本专利技术涉及软磁磁性材料及粉末冶金
，具体是一种可以提高合金软磁材料绝缘性及其使用方法。
技术介绍
金属软磁粉芯是由铁磁性的金属粉末与绝缘介质混合均匀压制而成的一种复合软磁材料。现在设计和制作各类开关电源的扼流圈和电感时，基本上都选用铁硅铝磁粉芯、铁镍磁粉芯和铁镍钼磁粉芯，大功率电源变换中用到逆变器和电抗器时，选用铁硅比较多。电力电子设备集中的功能越来越多，单位面积上增加的功率消耗成倍增长，给各元器件带来更大的损耗。当今社会发展要求轻量化、节能化的器件越来越严格，因此需要单位体积的能量密度迅速提高。现有金属软磁粉芯的制备方法一般是用磷酸、铬酸等酸性溶液对磁粉进行钝化处理后，加入绝缘剂、树脂类有机粘接剂和脱模剂混合均匀经模压成型，热处理后获得磁粉芯。专利CN102938312A选用磷酸和硝酸锌水溶液对磁粉进行钝化处理后，加入硅酸钠和高岭土的水溶液进行绝缘包覆并烘干，再加入脱模剂模压成型，热处理后得到铁硅铝金属软磁粉芯。此专利中涉及的包覆方法，工艺较复杂，使用材料种类多，包覆效果并不佳，材料成型密度低，性能一般。中国专利技术专利CN103151134B采用硅酮树脂-铁氧体复合包覆的方法，制备了绝缘性能好、磁导率高的软磁磁粉，该方法中包括软磁性金属颗粒的表面改性和偶联处理，形成包围每个金属颗粒的复合绝缘层。同时该专利技术由于工艺复杂，所用Mn、Zn铁氧体合成步骤多等因素，导致规模化的工业应用比较少。氧化物的包覆可以更有效提高绝缘性，但是包覆厚度和分布状态影响压制性能和对模具的损伤程度。现在的绝缘包覆多使用复合、多层次材料，当原料固定之后，包覆绝缘介质的方法控制着粉心气隙分布，也影响直流特性和涡流损耗等粉心关键性能指标。提供一种操作简单、绿色环保、生产成本低、磁性能稳定性好的金属软磁粉芯制备方法是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术基于粉末钝化技术的进步，开发的粉末处理工艺、包覆工艺和采用特别包覆原材料，使得磁粉芯总损耗大幅度降低，直流偏置特性提高。本专利技术的目的就是提供一种绿色环保、生产成本低、磁性能稳定性好的金属软磁粉芯制备方法。其具体的方法如下：一种金属软磁粉芯的制备方法，该方法包括以下步骤：步骤1)选取金属磁粉，所述金属磁粉为铁硅铝磁粉或者铁硅磁粉，粒径30～77μm占比大于95％；步骤2)将金属表面调整剂溶于水中，溶质与溶剂重量比为1：10～1：4；溶液配置完成后，加入到金属磁粉中，搅拌，加入量为金属磁粉质量的1％～5％；待粉末干燥后备用；步骤3)绝缘包覆：经过表面调整剂处理的金属磁粉，继续进行绝缘包覆；其中：绝缘包覆的具体操作方式为：首先配置磷酸溶液，以水或者乙醇为溶剂，磷酸与溶剂比例为1：5～1：2；在金属磁粉中加入占磁粉重量3～10％的磷酸溶液，金属磁粉搅拌均匀、反应5min～30min形成磁粉浆料，将浆料加热到40℃～80℃保温并不断搅拌直至磁粉浆料干燥；步骤4)将无机绝缘粉末倒入步骤3)得到的浆料中混合搅拌后，干燥，将干燥后的磁粉研磨后得到包覆磁粉；步骤5)向包覆磁粉中加入占包覆磁粉重量0.3％～1.0％的脱模剂并混合均匀，制成待制成型磁粉；步骤6)压制成型：通过压机将待成型磁粉制成磁粉芯毛坯件，其中压机施加的压制为14～24吨/cm2；步骤7)热处理：采用氮气作保护气氛，将磁粉芯毛坯件置于680℃～780℃环境中保温25min～90min，制成半成品磁粉芯；作为优选，所述无机绝缘粉末是硅酸钠、滑石粉、玻璃粉、云母粉、高岭土粉等多元氧化物之一种或者几种混合粉；作为优选，所述步骤1)中的金属磁粉通过破碎法、气雾法或者真空熔炼破碎法制备得到。作为优选，步骤5)所述，脱模剂为硬脂酸锌粉末。本专利技术相对现有技术主要具有以下优点：1.制作工艺简单，使用设备简单；2.选用表面调整剂+磷酸溶液对磁粉进行绝缘包覆，溶液不排放、不浪费，使用效果好，成本低且无污染；3.制备过程使用有机溶剂可以回收利用，节约成本且无污染；4.采用本方法制作的金属软磁粉芯具有良好的磁性能稳定性，较高的直流偏置特性和较低的磁芯损耗。附图说明图1铁硅铝磁粉表面调整处理后的磷化绝缘形貌；图2绝缘的铁硅铝磁粉电阻率及与密度的关系；图3铁硅磁粉表面调整处理后的磷化绝缘形貌。具体实施方式实施例1步骤1)取普通破碎法制粉的铁硅铝磁粉1kg，经140目网筛过筛，磁粉粒度30～77μm占比大于95％；步骤2)向金属磁粉中加入占金属磁粉重量2％的金属表面调整剂金属表面调整剂，为使表调剂分散得更好，使用10g水作稀释剂，金属磁粉搅拌均匀、反应15min形成磁粉干料；步骤3)绝缘包覆：将3.5g磷酸倒入干燥的浆料中混合搅拌，加入15g水作稀释剂，搅拌磁粉15min以上形成磁粉浆料，将浆料加热到40℃～80℃保温并不断搅拌直至磁粉浆料干燥；步骤4)将无机绝缘粉末玻璃粉倒入步骤3)得到的浆料中混合搅拌后，干燥后研磨得到包覆磁粉；绝缘包覆好的粉末可以从图1中观察到，绝缘层均匀一致性好；步骤5)；向包覆磁粉中加入占包覆磁粉重量0.45％的脱模剂硬脂酸锌4.5g并混合均匀，制成待制成型磁粉；步骤6)压制成型：通过压机将待成型磁粉制成磁粉芯毛坯件磁环，其中压机施加的压强为17吨/cm2；步骤7)热处理：采用氮气气作保护气氛，将磁粉芯毛坯件置于710℃环境中保温35min，制成半成品磁粉芯；经静电喷涂绝缘漆，制成磁粉芯成品，测试：磁环性能测试见下表1；实施例1a和实施例1b根据实施例1提供的方法制作的样品，现有产品为市售购买所得样品；结果明显地显示出：总损耗和品质因素都是本专利技术的产品全面占优。主要原因是绝缘包覆的致密化作用，以更少的无机绝缘材料添加，获得更高的绝缘效果，不但粉末电阻率提高，见图2，而且非磁性材料减少，成型密度提高，由空隙造成的损耗降低，由此总损耗降低，直流偏置HDC性能提高，见下表2。表1表2实施例2步骤1)取气雾化法制粉的铁硅磁粉1kg，经160目网筛过筛，磁粉粒度30～77μm占比大于95％；步骤2)向金属磁粉中加入占金属磁粉重量2.5％的金属表面调整剂金属表面调整剂，为使表调剂分散得更好，使用8g水作稀释剂，金属磁粉搅拌均匀、反应15min形成磁粉干料；步骤3)绝缘包覆：将4.5g磷酸倒入干燥的浆料中混合搅拌，加入15g无水乙醇作稀释剂，搅拌磁粉20min以上形成磁粉浆料，使其充分反应并干燥；步骤4)将无机绝缘粉末高岭土粉倒入浆料中混合搅拌，干燥后研磨得到包覆磁粉；绝缘包覆好的粉末可以从图3中观察到，绝缘层均匀一致性好；步骤5)向包覆磁粉中加入占包覆磁粉重量0.6％的脱模剂硬脂酸锌6g并混合均匀，制成待制成型磁粉；步骤6)压制成型：通过压机将待成型磁粉制成磁粉芯毛坯件磁环，其中压机施加的压强为18吨/cm2；步骤7)热处理：采用氮气作保护气氛，将磁粉芯毛坯件置于730℃环境中保温35min，制成半成品磁粉芯；经静电喷涂绝缘漆，制成磁粉芯成品，测试：磁环基本性能见下表3；实施例2a和实施例2b根据实施例1提供的方法制作的样品，结果很明显，磁芯损耗是本专利技术的产品更低，并且在成型密度上更有优势，而直流偏置性能HDC和其他厂商提供的产品保持一致的好，见下表4样品磁性能HDC值。表3表4实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属软磁粉芯的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤1)选取金属磁粉，所述金属磁粉为铁硅铝磁粉或者铁硅磁粉，粒径30～77μm占比大于95％；步骤2)将金属表面调整剂溶于水中，溶质与溶剂重量比为1：10～1：4；溶液配置完成后，加入到金属磁粉中，搅拌，加入量为金属磁粉质量的1％～5％；待粉末干燥后备用；步骤3)绝缘包覆：经过表面调整剂处理的金属磁粉，继续进行绝缘包覆；其中：绝缘包覆的具体操作方式为：首先配置磷酸溶液，以水或者乙醇为溶剂，磷酸与溶剂比例为1：5～1：2；在金属磁粉中加入占磁粉重量3～10％的磷酸溶液，金属磁粉搅拌均匀、反应5min～30min形成磁粉浆料，将浆料加热到40℃～80℃保温并不断搅拌直至磁粉浆料干燥；步骤4)将无机绝缘粉末倒入步骤3)得到的浆料中混合搅拌后，干燥，将干燥后的磁粉研磨后得到包覆磁粉；步骤5)向包覆磁粉中加入占包覆磁粉重量0.3％～1.0％的脱模剂并混合均匀，制成待制成型磁粉；步骤6)压制成型：通过压机将待成型磁粉制成磁粉芯毛坯件，其中压机施加的压制为14～24吨/cm2；步骤7)热处理：采用氮气作保护气氛，将磁粉芯毛坯件置于680℃～780℃环境中保温25min～90min，制成半成品磁粉芯。...

【技术特征摘要】
1.一种金属软磁粉芯的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤1)选取金属磁粉，所述金属磁粉为铁硅铝磁粉或者铁硅磁粉，粒径30～77μm占比大于95％；步骤2)将金属表面调整剂溶于水中，溶质与溶剂重量比为1：10～1：4；溶液配置完成后，加入到金属磁粉中，搅拌，加入量为金属磁粉质量的1％～5％；待粉末干燥后备用；步骤3)绝缘包覆：经过表面调整剂处理的金属磁粉，继续进行绝缘包覆；其中：绝缘包覆的具体操作方式为：首先配置磷酸溶液，以水或者乙醇为溶剂，磷酸与溶剂比例为1：5～1：2；在金属磁粉中加入占磁粉重量3～10％的磷酸溶液，金属磁粉搅拌均匀、反应5min～30min形成磁粉浆料，将浆料加热到40℃～80℃保温并不断搅拌直至磁粉浆料干燥；步骤4)将无机绝缘粉末倒入步骤3)得到的浆料中...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂军武，柯昕，何文浩，杨敏，严露，
申请(专利权)人：浙江东睦科达磁电有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33