一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途，特别是一种高频应用的具备高磁导率且高频低损耗的混合磁性粉末及其制备方法和用途。本发明专利技术通过将不同磁特性、不同粒度分布的磁性粉末进行表面氮氧化硅化处理，得到表面包覆有氮氧化硅薄膜的磁性粉末，并铜将不同的磁性粉末进行搭配堆积，在常规的压制压力下就能够达到高堆积密度和超高绝缘电阻，具有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途
本专利技术属于电感电子元件制造
，尤其涉及一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途。
技术介绍
由于电子技术的进步和市场的发展趋势，促使电感元件朝向高频化、小型化和低功耗的目标发展。将不同的磁性粉末混合再通过压力成型制程形成磁性体或磁芯用于制造电感元件的技术已为人所熟知，其中使用的压粉磁芯可由软磁材料和含有粘着材料的软磁粉末混合物所制成，然后再将这种含有磁性粉末和粘着材料的混合物经由压力成型制程形成磁性体或磁芯。利用软磁粉末制成的磁芯部件可以用作具有高磁导率的磁性材料件，被应用于限制和引导电气、机电和磁性装置如升压电路、发电、变电设备中使用的电抗器、变压器、扼流线圈等电感器中，具备这样的压粉芯的电感器兼备磁导率高、铁损低和直流叠加特性优异等特性。一般在电子应用，特别是交流电(AC)应用中，磁芯部件的两个关键特征为磁导率和磁芯损耗特征。材料的磁导率提供材料变得磁化的能力或材料携带磁通量的能力的指示。磁导率定义为诱发磁通量与磁化力或场强度的比。当磁性材料曝露于快速改变磁场时，磁芯的总能量因出现磁滞损耗和/或涡电流损耗而减少。磁滞损耗由所需能量消耗超过磁芯部件内的保留磁力所造成。涡电流损耗由磁芯部件中产生电流所造成且基本上产生电阻损耗。CN103415899B提供了一种压粉磁心用铁基软磁性粉末，其是在压粉磁心用铁基软磁性粉末的表面形成磷酸系化成被膜，并在此被膜表面形成有硅酮树脂被膜。通过上述的磷酸系和硅酮树脂，对粉末包覆形成绝缘被膜，达到提高粉末绝缘电阻、热稳定性及降低涡流损耗的目的。但是由于磷酸系韧性低，在增加了成型压力的情况下，有时涂层膜会破损，且在650℃以上的退火温度下不太稳定，进而会大幅度增加涡流损耗而恶化电感性能。CN102543350A提供了一种磁通密度、铁损以及机械强度优越的压粉磁心，其通过将铁基软磁性粉末与多羟基羧酸酰胺等润滑剂混合制成混合物，并将该混合物压缩成型得到压粉成形体，达到高磁通密度的效果。该专利技术虽然通过优化润滑剂体系达到高的压制密度(高磁通密度)，但还不足以满足现有电感小型化后要求的高频低损耗且高磁导率的性能，还需要进一步地提高磁通密度。上述方案中所述磁性粉末存在韧性较差、损耗较大及磁导率低等缺点，因此，开发一种用于制造电感电子元件的混合磁性粉末，特别是一种高频应用的具备高磁导率、高频低损耗且在常规的压制压力下就能够达到高堆积密度、超高绝缘电阻的混合磁性粉末，是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高频应用的软磁混合粉末及其制备方法和用途，特别是一种高频应用的具备高磁导率且高频低损耗的混合磁性粉末及其制备方法和用途。本专利技术通过将不同磁特性、不同粒度分布的磁性粉末进行表面氮氧化硅化处理，得到表面包覆有氮氧化硅薄膜的磁性粉末，再通过对不同的磁性粉末进行搭配堆积，在常规的压制压力下就能够达到高堆积密度和超高绝缘电阻。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种软磁混合粉末，所述软磁混合粉末包括第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末；所述第二磁性粉末和第三磁性粉末的中位粒径均小于第一磁性粉末的中位粒径；所述第二磁性粉末和所述第三磁性粉末的磁特性不同；所述第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末表面均包覆有氮氧化硅薄膜。本专利技术所述磁性粉末表面包覆的氮氧化硅膜可以保护磁性粉末，避免出现磁滞损耗和/或涡电流损耗的问题。优选地，所述第一磁性粉末表面的氮氧化硅薄膜的厚度为10～120nm，例如：10nm、20nm、30nm、40nm、70nm、90nm或120nm等，优选为20～100nm，进一步优选为30～50nm。优选地，所述第二磁性粉末表面的氮氧化硅薄膜的厚度为8～40nm，例如：8nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm或40nm等，优选为15～25nm。优选地，所述第三磁性粉末表面的氮氧化硅薄膜的厚度为15～70nm，例如：15nm、25nm、35nm、45nm、60nm或70nm等，优选为20～50nm。本专利技术所述磁性粉末表面包覆的氮氧化硅膜厚度处在上述范围可以使粉末绝缘电阻较低、高频下涡流损耗较低、初始磁导率较高以及磁滞损耗较小。优选地，所述第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末均各自独立的通过合金粉末表面包覆氮氧化硅薄膜得到。优选地，制备所述第一磁性粉末的第一合金粉末包括Fe-Si-Al软磁合金、Fe-Ni软磁合金、Fe-Si软磁合金、Fe-Si-Cr软磁合金和Fe-Si-Ni软磁合金中的任意一种或至少两种的组合。优选地，制备所述第二磁性粉末的第二合金粉末包括Fe-Si-Al软磁合金、Fe-Ni软磁合金、Fe-Si软磁合金、Fe-Si-Cr软磁合金、Fe-Si-Ni软磁合金和羰基铁粉中任意一种或至少两种的组合。优选地，制备所述第三磁性粉末的第三合金粉末为非晶合金，优选所述非晶合金包括Fe-Si-B类非晶合金、Fe-Si-Cr-B类非晶合金和羰基铁粉非晶合金中任意一种或至少两种的组合。优选地，所述第一磁性粉末的中值粒径D50为15～45μm，例如：15μm、20μm、25μm、30μm、35μm或45μm等，优选为21～30μm。优选地，所述第二磁性粉末的中值粒径D50为1.5～10μm，例如：1.5μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等，优选为4～7μm。优选地，所述第三磁性粉末的中值粒径D50为3～10μm，例如：3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等，优选为5～8μm。本专利技术所述三种磁性粉末的中值粒径D50在上述范围内能够实现不同种粉末有效地粒度搭配堆积，从而获得应用高频条件下良好的磁导率、降低磁芯损耗。优选地，以所述混合磁性粉末的质量为100％计，所述第一磁性粉末的质量百分含量为50～80％，例如：50％、60％、65％、70％、75％或80％等。优选地，所述第二磁性粉末占混合磁性粉末的质量百分含量为10～40％，例如：10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％等。优选地，所述第三磁性粉末占混合磁性粉末的质量百分含量为5～15％，例如：5％、6％、7％、8％、9％、10％12％或15％等。本专利技术所述混合磁性粉末质量占比需在上述范围内，以减少磁芯损耗、防止初始磁导率和大电流下叠加DCB100Oe性能偏低的风险。第二方面，本专利技术提供了第一方面所述软磁混合粉末的制备方法，所述制备方法包括：将第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末进行均匀化处理，得到所述软磁混合粉末。优选地，所述均匀化处理在三维混合机中进行。优选地，所述均匀化处理的时间为1～2h，例如：1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h或2h等。优选地，所述第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末的制备方法包括：在第一合金粉末、第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软磁混合粉末，其特征在于，所述软磁混合粉末包括第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末；/n所述第二磁性粉末和第三磁性粉末的中位粒径均小于第一磁性粉末的中位粒径；所述第二磁性粉末和所述第三磁性粉末的磁特性不同；/n所述第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末表面均包覆有氮氧化硅薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种软磁混合粉末，其特征在于，所述软磁混合粉末包括第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末；
所述第二磁性粉末和第三磁性粉末的中位粒径均小于第一磁性粉末的中位粒径；所述第二磁性粉末和所述第三磁性粉末的磁特性不同；
所述第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末表面均包覆有氮氧化硅薄膜。


2.如权利要求1所述的软磁混合粉末，其特征在于，所述第一磁性粉末表面的氮氧化硅薄膜的厚度为10～120nm，优选为20～100nm，进一步优选为30～50nm；
优选地，所述第二磁性粉末表面的氮氧化硅薄膜的厚度为8～40nm，优选为15～25nm；
优选地，所述第三磁性粉末表面的氮氧化硅薄膜的厚度为15～70nm，优选为20～50nm。


3.如权利要求1或2所述的软磁混合粉末，其特征在于，所述第一磁性粉末、第二磁性粉末和第三磁性粉末均各自独立地通过合金粉末表面包覆氮氧化硅薄膜得到；
优选地，制备所述第一磁性粉末的第一合金粉末包括Fe-Si-Al软磁合金、Fe-Ni软磁合金、Fe-Si软磁合金、Fe-Si-Cr软磁合金和Fe-Si-Ni软磁合金中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，制备所述第二磁性粉末的第二合金粉末包括Fe-Si-Al软磁合金、Fe-Ni软磁合金、Fe-Si软磁合金、Fe-Si-Cr软磁合金、Fe-Si-Ni软磁合金和羰基铁粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，制备所述第三磁性粉末的第三合金粉末为非晶合金，优选所述非晶合金包括Fe-Si-B类非晶合金、Fe-Si-Cr-B类非晶合金和羰基铁粉非晶合金中的任意一种或至少两种的组合。


4.如权利要求1-3任一项所述的软磁混合粉末，其特征在于，所述第一磁性粉末的中值粒径D50为15～45μm，优选为21～30μm；
优选地，所述第二磁性粉末的中值粒径D50为1.5～10μm，优选为4～7μm；
优选地，所述第三磁性粉末的中值粒径D50为3～10μm，优选为5～8μm。


5.如权利要求1-4任一项所述的软磁混合粉末，其特征在于，以所述软磁混合粉末的质量为100％计，所述第一磁性粉末的质量百分含量为50～80％；
优选地，所述第二磁性粉末占软磁混合粉末的质量百分含量...

【专利技术属性】
技术研发人员：金志洪，胡江平，张丛，韩相华，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33