一种磁性颗粒及其制造工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种磁性颗粒及其制造工艺。本发明专利技术的技术方案是：采用溶胶凝胶法制作的一种磁性颗粒，包括核层以及包覆住核层且厚度为1~1000nm的壳层，核层为纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金，所述壳层为无定形二氧化硅或二氧化硅与硅树脂的杂化物。本发明专利技术提供的方案工艺、设备、操作简单，合成出的磁性粉体-二氧化硅层或二氧化硅与硅树脂的杂化物组成的核壳磁性颗粒，既能最大程度的保持磁性颗粒原有的电磁性能，壳层的保护层又能有效保护磁性粉体，使之免受外界的环境刺激，给予了磁性粉体优异的绝缘性能，即使在冷热冲击，高电压电流冲击的条件下，依然有优异的绝缘表现。然有优异的绝缘表现。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性颗粒及其制造工艺


[0001]本专利技术涉及一种磁性材料，特别涉及一种磁性颗粒及其制造工艺。

技术介绍

[0002]目前对铁磁性粉体进行保护和钝化的主流工艺是用磷酸等酸性物质进行钝化，在磁性颗粒表面生成一薄层的磷酸铁盐，包覆在铁磁性粉体颗粒表面。这层钝化层对铁磁性粉体颗粒面临外界环境的影响及绝缘性有一定保护作用，但包覆和钝化效果却仍不够理想。如果磷酸(或其他酸类，因结果类似，故以下都表述为磷酸)加入量少或者磷酸钝化反应时间短，保护和钝化效果就会不明显。如果磷酸加入量增加，或延长磷酸钝化时间，保护和钝化效果会提升，但也会牺牲铁磁性颗粒表面更多的铁元素(这些铁磁性元素转变成没有铁磁性的磷酸铁盐等物质)，导致铁磁性急剧下降。另外，由于磷酸钝化工艺生成的钝化层为磷酸无机盐类，该保护层硬且脆，在热冲击，应力或物理压力等条件下，会发生碎裂，从而导致绝缘保护层的保护效果失去功能，进而导致以此制备的器件性能劣化。
[0003]公开号为CN109754977A的中国专利中公开了一种用五层包覆材料的方法钝化和保护铁磁性材料的制备方法，该方法可以有效提高磁性粉体颗粒的防锈蚀和耐压性。但五层的包覆层都是逐一进行的工艺，可以确定的是，该工艺非常繁复和冗长，且五层包覆层的最内一层也是用磷酸钝化。五层包覆层也必然对铁磁性粉体的磁性有非常大的损失。
[0004]在一些公开的技术资料中，也有在铁磁性颗粒表面包覆二氧化硅的工作，如在公开的文献资料里：Key Engineering Materials ISSN:1662-9795,Vol.697,pp 303-306，也报道了一种在铁镍合金微粒表面生长二氧化硅壳层的方法，但该方法需要先在铁镍合金颗粒表面用硅烷偶联剂处理，然后再进行多次清洗，再进行包覆壳层，过程繁复。另外该方法中，每处理1份合金粉体，需要消耗至少285份的溶液，效率极低，基本没有工业化价值。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种工艺、设备、操作简单，合成出的磁性粉体-二氧化硅层或二氧化硅与硅树脂的杂化物组成的核壳磁性颗粒，既能最大程度的保持磁性颗粒原有的电磁性能，壳层的保护层又能有效保护磁性粉体，使之免受外界的环境刺激，提供了磁性粉体优异的绝缘性能，甚至在冷热冲击，高电压电流冲击的条件下，依然有优异的绝缘表现的壳核磁性颗粒及其制造工艺。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种磁性颗粒，包括核层以及包覆住核层且厚度为1～1000nm的壳层，所述核层为纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金，所述壳层为无定形二氧化硅或二氧化硅与硅树脂的杂化物。
[0007]优选的，所述磁性颗粒大小为100nm～100um。
[0008]优选的，一种磁性颗粒的制造工艺，采用溶胶凝胶法制作，包括以下步骤，
[0009](1)、将纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金投入到水-醇-氨溶液中并搅拌，使得纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种
的合金水-醇-氨溶液中充分分散，温度为10～50℃，所述水-醇-氨溶液为作为溶剂的水-醇溶液以及作为催化剂的氨水溶液的混合液；
[0010](2)、向步骤(1)的混合物中加入硅酸酯或硅酸酯与有机硅前驱物的混合物，所述硅酸酯为正硅酸甲酯，正硅酸乙酯，正硅酸异丙酯中的一种或几种的组合，所述功能性有机硅前驱物的结构为：
[0011][0012]R1为甲基或乙基，n为0到9的自然数，R2，R3为官能团；
[0013](3)、待步骤(2)反应10～300min后，除去混合物中的水，醇和氨并干燥后得到磁性颗粒。
[0014]优选的，金属磁性粉体与液体组分的重量比为10：1～1：10。
[0015]优选的，金属磁性粉体与液体组分的重量比为10：2～10：10。
[0016]优选的，水-醇-氨溶液与硅酸酯或硅酸酯与功能性有机硅前驱物的混合物中以重量计，含5～50％的水，1～20％的氨水，50～95％的甲醇、乙醇或者异丙醇。
[0017]优选的，水-醇-氨溶液与硅酸酯或硅酸酯与功能性有机硅前驱物的混合物中以重量计，含10～30％的水，3～10％的氨水，70～90％的乙醇或者异丙醇。
[0018]优选的，硅酸酯与有机硅前驱物的比例为100：0～100：100。
[0019]优选的，硅酸酯与有机硅前驱物的比例为100：0～100：50。
[0020]优选的，溶胶凝胶法工艺中温度为20～40℃，步骤(3)中的反应时间为30～200min。
[0021]本专利技术相对于现有技术具有如下优点，本专利技术提供了一种更为简单和高效的工艺，能够方便，容易而可控的在磁性微粒表面生成一层非晶二氧化硅或二氧化硅与硅树脂杂化绝缘保护层，形成一种核-壳磁性颗粒。该核-壳结构的磁性颗粒及工艺有如下优势：
[0022]1、工艺简单，无需加热，加压，惰性气体保护等要求。采用溶胶凝胶法，对设备、环境、操作要求低，成本更低。
[0023]2、反应时间短，溶剂添加量少。该工艺使用醇-水混合物为溶剂，更环保，更安全，更经济。
[0024]3、二氧化硅或二氧化硅与硅树脂杂化层的厚度可控，从1纳米到1微米的厚度，都可以通过硅酸酯或硅酸酯与功能性有机硅前驱物的加入量定量地可控地生长在磁性颗粒表面。
[0025]4、与磷酸等酸性钝化方案相比，该溶胶凝胶工艺是在弱碱性环境下进行，磁性颗粒表面的金属元素几乎没有任何的损失，电磁性能优于酸性钝化。
[0026]5、该方法不但可以在磁性颗粒表面生长出二氧化硅层，还可以通过在硅酸酯中加入一定量的含有不同官能团的有机硅前驱物，得到二氧化硅与硅树脂杂化的绝缘保护层。杂化有硅树脂的绝缘保护层，可以通过有机硅前驱物上带有的不同官能团，赋予绝缘保护层新的，特有的功能性，比如疏水性、韧性、与不同树脂结合的反应性等(与环氧树脂反应的环氧官能团，与不饱和树脂反应的乙烯基等等)。尤其是杂化了特定官能团的硅树脂，可以
使得二氧化硅绝缘保护层改变了原来纯无机二氧化硅的硬脆的缺点，使得壳层更具有韧性，这样在面临冷热冲击，电压电流冲击的条件下，表现出更好的绝缘性能以及耐腐蚀性能。杂化有其他硅树脂的二氧化硅绝缘保护层，也因为引入了需要的官能团，更为磁性颗粒的更广泛应用带来了可能。
具体实施方式
[0027]下面对本专利技术作进一步说明。
[0028]一种磁性颗粒，包括核层以及包覆住核层且厚度为1～1000nm的壳层，所述核层为纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金，所述壳层为无定形二氧化硅或二氧化硅与硅树脂的杂化物。如果是合金，铁的含量不低于70％。核层可以是晶体态，也可也是非晶体态。本方案的磁性颗粒的形状可以为球形或者是任何不规则形状。
[0029]优选的，所述磁性颗粒大小为100nm～100um。
[0030]优选的，一种磁性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性颗粒，其特征在于：包括核层以及包覆住核层且厚度为1～1000nm的壳层，所述核层为纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金，所述壳层为无定形二氧化硅或二氧化硅与硅树脂的杂化物。2.根据权利要求1所述的一种磁性颗粒，其特征在于：所述磁性颗粒大小为100nm～100um。3.一种磁性颗粒的制造工艺，其特征在于：采用溶胶凝胶法制作，包括以下步骤，(1)、将纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金投入到水-醇-氨溶液中并搅拌，使得纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金在水-醇-氨溶液中充分分散，温度保持10～50℃，所述水-醇-氨溶液为作为溶剂的水-醇溶液以及作为催化剂的氨水溶液的混合液；(2)、向步骤(1)的混合物中加入硅酸酯或硅酸酯与功能性有机硅前驱物的混合物，所述硅酸酯为正硅酸甲酯，正硅酸乙酯，正硅酸异丙酯中的一种或几种的组合，所述功能性有机硅前驱物的结构为：R1为甲基或乙基，n为0到9的自然数，R2，R3为官能团；(3)、待步骤(2)反应10～300min后，除去混合物中的水，醇和氨并干燥后得到磁性颗粒。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩坤，
申请(专利权)人：上海太朔材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：