一种软磁复合材料及微电机用定子片的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种软磁复合材料及微电机用定子片的制备方法，属于微电机制备技术领域。上述软磁复合材料由软磁粉末、电介质层和导电层组成，所述软磁粉末外表面包覆所述电介质层，所述电介质层外表面包覆所述导电层。本发明专利技术制备出饱和磁感应强度及磁导率高、损耗低的异质复合定子片，用于电机转速达12万转微电机定子。提高了微电机的可靠性，具有高频(转速每分钟超过12万转)的显著优势

【技术实现步骤摘要】
一种软磁复合材料及微电机用定子片的制备方法


[0001]本专利技术涉及微电机制备
，具体提供一种软磁复合材料及微电机用定子片的制备方法。

技术介绍

[0002]铁基软磁复合材料(又称磁粉芯)具备高磁感应强度、高磁导率、低矫顽力和低损耗的性能特点，在电气、计算机、通讯等领域有着诱人的应用前景。随着地球能源紧缺，减少能源损耗成为一种紧迫的要求，因此软磁复合材料的低损耗对于替代目前的电机定子等应用有着非常大的优势。
[0003]磁粉芯包含的种类很多，常见的有铁粉芯、铁镍磁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁镍钼磁粉芯、铁硅镍磁粉芯等。最早研究的是铁粉芯，铁粉芯的优势在于压型性好、饱和磁感应强度高和有效磁导率高，并且成本很低，十分适合工业生产应用。但是铁粉芯电阻率低，在交流电场下工作，涡流损耗过大，磁损耗高，高频性能差。
[0004]解决铁粉芯涡流损耗高的缺点，进行有效的绝缘包覆是关键。现在常见的包覆分为有机包覆和无机包覆。相关工艺方法的专利很多，例如，CN103666364A采用偶联剂及有机树脂进行包覆；CN104368807A采用溶胶凝胶在铁粉包覆纳米三氧化二铝后再包覆偶联剂和硅树脂的无机-有机复合包覆；CN104036899A提到的在铁粉表面通过渗氮工艺形成Fe4N包覆层等。
[0005]专利CN104157389A公开了一种高性能软磁复合材料的制备方法，包括铁粉的选料配比、绝缘包覆、压制成型、高温退火、三元研磨、含浸、烘烤等步骤。采用高纯度水雾化铁粉和羰基铁粉混合有效避免尖峰状或双峰现象，同时正态分布良好，有效提高铁芯构件的压制密度。采用纳米氮化硅和氮化铝介电材料包覆铁粉，有效防止铁粉氧化，有利于减少涡流损耗。该专利技术制备工艺简单、效率高、包覆完全，铁粉表面的绝缘包覆层能有效降低铁芯构件的磁损耗，所制得的构件涡流损耗小，饱和磁感应强度高，导磁率及电阻率很高，具有较高的磁性能和力学性能，该加工方法成本低廉，成形精度高。
[0006]现有专利对SMC材料的制备进行了不同方法的概述，但是对于其包括从原材料选择、包覆剂及包覆方法选择等工艺没有一个详细的说明，各步骤对材料最终性能影响没有给出阐述。随着SMC材料在高效电机定子中的成功应用，该领域对SMC材料需求量逐渐增大。要制备出饱和磁感应强度及磁导率高、损耗尤其是低频下磁滞损耗低的电机定子用SMC材料，就目前专利所公布的工艺没有明确概述，无法进行满足该性能的材料制备。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种软磁复合材料及微电机用定子片的制备方法，本专利技术制备出饱和磁感应强度及磁导率高、损耗低的异质复合定子，用于电机转速达12万转微电机定子。将微电机的可靠性提高2-4倍，且具有高频(转速每分钟超过12万转)的显著优势-低损耗；软磁复合材料高的磁感应强度(2T)保证其具有更高的功率(约2
倍)。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：
[0009]一方面，本专利技术提供一种软磁复合材料，由软磁粉末、电介质层和导电层组成，所述软磁粉末外表面包覆所述电介质层，所述电介质层外表面包覆所述导电层。
[0010]进一步的，所述电介质层厚度为5-15nm；所述导电层厚度为15-50nm；
[0011]所述电介质层为磷酸包覆层或正硅酸乙酯包覆层；所述导电层为氧化亚镍和四氧化三钴包覆层。
[0012]进一步的，所述软磁粉末为粒径10-30μm的二次还原铁粉，纯度＞99％。
[0013]另一方面，本专利技术提供一种上述软磁复合材料的制备方法，包括：
[0014]步骤1：取软磁粉末过筛，将粗颗粒筛出，筛下粉备用；
[0015]步骤2：将上述软磁粉末进行电介质层包覆，形成绝缘包覆材料；
[0016]步骤3：将步骤2绝缘包覆材料进行导电层包覆，即得软磁复合材料。
[0017]进一步的，所述步骤1具体为：选取10-30μm的二次还原铁粉，纯度＞99％，过筛，将粗颗粒筛出，筛下粉备用。
[0018]进一步的，所述步骤2具体为：将软磁粉末与酒精按照1g∶1ml的比例混合，每公斤加入60毫升浓度为0.1-0.4wt％的电介质酒精溶液，搅拌一段时间后烘干，过筛，形成均匀的5-15nm的电介质层。
[0019]进一步的，所述步骤3具体为：
[0020]按照软磁粉末与丙酮1g∶1ml的比例将绝缘包覆材料与丙酮进行混合，加入软磁粉末重量0.2-0.5％的氧化亚镍，球磨进行包覆；然后再加入软磁粉末重量0.2-0.5％的四氧化三钴，球磨进行包覆；然后烘干，过筛，形成15-50nm的导电层；
[0021]所述球磨过程中，料球比为2∶1，球磨转速50转/分钟，球磨时间30分钟。
[0022]再一方面，本专利技术还提供一种微电机用定子片的制备方法，将上述软磁复合材料电化学沉积在50μm厚的铜箔环基底上制备而成。
[0023]进一步的，电化学沉积的电解液为CoSO4·
7H2O 280g/l、COCl
·
6H2O 10g/l、NaH2PO2·
H2O 20g/l和H2BO
3 30g/l的混合液；所述基底作为阴极，阳极为铂金电极。
[0024]本专利技术还提供一种微电极，包括通过上述方法得到的微电极用定子片。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]本专利技术从铁粉原材料到绝缘包覆电介质层，然后进行导电层的包覆，形成新型的软磁复合材料；用制备的软磁复合材料电化学沉积在50μm厚的铜箔环上制成为定子片，制备出饱和磁感应强度及磁导率高、损耗低的异质复合定子片，用于电机转速达12万转微电机定子。可将微电机的可靠性提高2-4倍，且具有高频(转速每分钟超过12万转)的显著优势-低损耗；复合材料高的磁感应强度(2T)保证其具有更高的功率(约2倍)，本专利技术成功制备具有电介质层(绝缘层)、表面导电层的高频微电机用软磁复合材料用异质定子。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例1中软磁复合材料的结构图；
[0028]图2为本专利技术实施例7中电化学沉积示意图；
[0029]图3为本专利技术实施例7中利用实施例4制备的软磁复合材料通过电化学沉积得到的
定子片前后示意图。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例进行详细描述。
[0031]实施例及对比例中所用试剂及材料，如无特殊说明，均可经过商业途径得到。
[0032]本专利技术提供一种软磁复合材料及微电机用定子片的制备方法，具体实施例如下。
[0033]实施例1
[0034]一种软磁复合材料，如图1所示，由软磁粉末、电介质层和导电层组成，所述软磁粉末外表面包覆电介质层，所述电介质层外表面包覆导电层。
[0035]优选的，所述电介质层厚度为5-15nm；所述导电层厚度为15-50nm。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软磁复合材料，其特征在于，由软磁粉末、电介质层和导电层组成，所述软磁粉末外表面包覆所述电介质层，所述电介质层外表面包覆所述导电层。2.根据权利要求1所述的软磁复合材料，其特征在于，所述电介质层厚度为5-15nm；所述导电层厚度为15-50nm；所述电介质层为磷酸包覆层或正硅酸乙酯包覆层；所述导电层为氧化亚镍和四氧化三钴包覆层。3.根据权利要求1所述的软磁复合材料，其特征在于，所述软磁粉末为粒径10-30μm的二次还原铁粉，纯度＞99％。4.权利要求1-3任一所述的软磁复合材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：取软磁粉末过筛，将粗颗粒筛出，筛下粉备用；步骤2：将上述软磁粉末进行电介质层包覆，形成绝缘包覆材料；步骤3：将步骤2绝缘包覆材料进行导电层包覆，即得软磁复合材料。5.根据权利要求4所述的软磁复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1具体为：选取10-30μm的二次还原铁粉，纯度＞99％，过筛，将粗颗粒筛出，筛下粉备用。6.根据权利要求4所述的软磁复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2具体为：将软磁粉末与酒精按照1g∶1ml的比例混合，每公斤加入60毫升浓度为0.1-0.4wt％...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵国庆，孙蕾，梁丽萍，吴玉明，
申请(专利权)人：山东精创磁电产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：