一种高频低损耗铁基软磁复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高频低损耗铁基软磁复合材料的制备方法，其步骤包括：制备铁磁性粉末并对铁磁性粉末热处理；对铁磁性粉末筛分，然后将三种粒度铁磁性粉末混合得到混合铁磁性粉末；在混合铁磁性粉末中加入改性剂混合均匀得到混合料；向混合料中加入钝化剂进行钝化，然后加入偶联剂和粘合剂进行绝缘包覆；将绝缘包覆后的混合料压制成型为软磁复合材料；对压制成型的软磁复合材料热处理，然后进行表面绝缘处理。本发明专利技术提供的高频低损耗铁基软磁复合材料的制备方法，具有高饱和磁感应强度、高磁导率以及低的高频损耗等优异性能。高磁导率以及低的高频损耗等优异性能。高磁导率以及低的高频损耗等优异性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高频低损耗铁基软磁复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及金属软磁材料
，特别涉及一种高频低损耗铁基软磁复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着21世纪信息技术和电子产品数字化的发展，对软磁材料和元件提出了新的要求，如器件的小型化、片式化、高频化、高性能、低损耗等。软磁材料在各种器件中起到能量耦合传递及转换的作用，在能源日益紧缺和环境问题日趋严重的今天，降低软磁材料的损耗提高磁芯效率，在节能及环境污染等方面也有重大的意义。近年来，由于第三代功率半导体材料SiC和GaN的技术突破，成功打破了功率开关器件高频率损耗的发展瓶颈，与此同时，在高频传输条件下功率磁性材料的发展则成为了影响超大规模数字集成电路高频化发展的重要制约因素之一。
[0003]随着5G通信爆发式的发展和应用，更是对磁性元器件提出了更高的要求。在新型智能通讯设备上，集成电路上的功率电感达到40～50只，采用高频传输的方式可以明显减小这些功率元器件的尺寸，便于集成电路微型化发展，但传输频率提高势必造成元件损耗增加，如何实现高频下的低损耗则是目前功率软磁材料发展的重要方向之一。
[0004]20世纪初，随着硅钢片逐步取代低碳钢，使得电力在输送过程中的损耗进一步降低。但由于硅钢片的应用频率有限(<20kHz)，当频率超过其应用范围，损耗将急剧恶化。因此，近年来电子设备以及集成电路的快速发展又带动了软磁合金薄带和软磁铁氧体等材料的兴起，软磁合金薄带同样无法满足1MHz以上频率范围的低损耗要求，而软磁铁氧体尽管在高频率下表现出低功耗，但由于其饱和磁感应强度相对较低(<0.5T)，限制了器件的小型化。铁基非晶软磁复合材料的出现，弥补了硅钢片、软磁合金薄带和软磁铁氧体在1MHz以上频率范围的性能缺点。
[0005]高频铁基软磁复合材料是以具有良好软磁性能的合金为内核原料，在表面进行有机或无机绝缘包覆处理后，通过粉体冶金法压制成型的一种磁芯材料。非晶态/纳米晶合金由于其独特的组织结构、高效的制备工艺、优异的材料性能和广阔的应用前景一直受到材料科学工作者和产业界的特别关注。但是目前两种材料制备软磁复合材料存在两个问题：(1)非晶/纳米晶硬度较高，成型压力较低时不能保证成型质量，成型压力太大会导致绝缘包覆层的破裂且磁芯存在很大的内应力。(2)目前的功率电感器件需要较低热处理温度保证铜线圈的绝缘层不被破坏，但是低的热处理温度不能有效改善软磁复合材料的性能。
[0006]因此，当前亟需一种具有高饱和磁感应强度、高磁导率以及低的高频损耗等优异软磁性能的软磁复合材料。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有高饱和磁感应强度、高磁导率以及低的高频损耗等优异性能的高频低损耗铁基软磁复合材料的制备方法。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高频低损耗铁基软磁复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009]制备铁磁性粉末并对铁磁性粉末热处理；
[0010]对铁磁性粉末筛分，然后以重量百分比计，将粒度为
‑
230～+325筛目的第一铁磁性粉末40～60％、将粒度为
‑
325～+400筛目的第二铁磁性粉末10～60％和将粒度为
‑
650～+800筛目的第三铁磁性粉末20～80％混合得到混合铁磁性粉末；
[0011]在混合铁磁性粉末中加入改性剂混合均匀得到混合料；
[0012]向混合料中加入钝化剂进行钝化，然后加入偶联剂和粘合剂进行绝缘包覆；
[0013]将绝缘包覆后的混合料压制成型为软磁复合材料；
[0014]对压制成型的软磁复合材料热处理，然后进行表面绝缘处理。
[0015]进一步地，所述制备铁磁性粉末采用水气联合雾化法制备，其方法包括将包括纯铁、工业硅、金属铌、金属铜、金属铬、铁硼和碳的原材料混合加热熔化成液态混合料，液态混合料经导管送进雾化室，在高压水流和气流作用下冷却并雾化成铁磁性粉末。
[0016]进一步地，所述对铁磁性粉末热处理是在惰性气体氛围内将铁磁性粉末在500℃
‑
600℃加热保温1
‑
3小时。
[0017]进一步地，所述第一铁磁性粉末、第二铁磁性粉末和第三铁磁性粉末为通过雾化法制备的近球形铁基非晶和/或纳米晶粉末颗粒，且所述第一铁磁性粉末、第二铁磁性粉末和第三铁磁性粉末混合得到的混合铁磁性粉末需在惰性气体氛围内在200～500℃下保温1
‑
3h。
[0018]进一步地，所述改性剂的加入量为所述混合铁磁性粉末重量的5～80％，且所述改性剂粒度为
‑
500～+1000筛目。
[0019]进一步地，所述改性剂为羰基铁粉末、铁镍粉末、铁硅铝粉末、铁硅粉末、氧化铁粉末中的一种或几种，所述改性剂与所述混合铁磁性粉末混合前先进行预退火，退火温度为200～1000℃，保温1
‑
3h。
[0020]进一步地，所述钝化剂为磷酸、锌磷酸、锰磷酸、铁磷酸中的一种或两种；所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸脂偶联剂、钛酸脂偶联剂、金属复合偶联剂中的一种或两种；所述粘合剂为改性硅树脂、水玻璃、环氧树脂中的一种或几种。
[0021]进一步地，所述钝化剂的加入量为所述混合料质量的0.2％～5％；所述偶联剂的加入量为所述混合料质量的0.2％～3％；所示粘合剂的加入量为所述混合料质量的0.2％～5wt％。
[0022]进一步地，所述绝缘包覆后的混合料压制成型为软磁复合材料的压力为500～2000MPa。
[0023]进一步地，所述压制成型的软磁复合材料的热处理方式为在惰性气体保护下进行SPS烧结或退磁场热处理，所述热处理温度为100～600℃，处理时间在5小时以内。
[0024]本专利技术提供的一种高频低损耗铁基软磁复合材料的制备方法，具有以下有益效果：
[0025]1、通过对铁基非晶/纳米晶粉末颗粒合理的粒度搭配，能使软磁复合材料的软磁性能得到进一步增强。
[0026]2、通过添加改性剂，显著降低了软磁复合材料的高频损耗。并且，改性剂是市面能
够买到的普通产品，只需将其加入到铁基非晶/纳米晶粉末颗粒中便能起到降低软磁复合材料高频损耗的效果，简单易操作。
[0027]3、通过绝缘包覆，能降低软磁复合材料在高频下的涡流损耗。
[0028]4、通过压制成型与热处理，能得到形状完整、组织均匀、高强度和具有高频低损耗特性的铁基软磁复合材料。
[0029]5、软磁复合材料表面通过绝缘处理能提高软磁复合材料的使用寿命。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例提供的高频低损耗铁基软磁复合材料的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0031]参见图1，本专利技术实施例提供的一种高频低损耗铁基软磁复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0032]步骤1)制备铁磁性粉末并对铁磁性粉末热处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频低损耗铁基软磁复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：制备铁磁性粉末并对铁磁性粉末热处理；对铁磁性粉末筛分，然后以重量百分比计，将粒度为
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230～+325筛目的第一铁磁性粉末40～60％、将粒度为
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325～+400筛目的第二铁磁性粉末10～60％和将粒度为
‑
650～+800筛目的第三铁磁性粉末20～80％混合得到混合铁磁性粉末；在混合铁磁性粉末中加入改性剂混合均匀得到混合料；向混合料中加入钝化剂进行钝化，然后加入偶联剂和粘合剂进行绝缘包覆；将绝缘包覆后的混合料压制成型为软磁复合材料；对压制成型的软磁复合材料热处理，然后进行表面绝缘处理。2.根据权利要求1所述的高频低损耗铁基软磁复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备铁磁性粉末采用水气联合雾化法制备，其方法包括将包括纯铁、工业硅、金属铌、金属铜、金属铬、铁硼和碳的原材料混合加热熔化成液态混合料，液态混合料经导管送进雾化室，在高压水流和气流作用下冷却并雾化成铁磁性粉末。3.根据权利要求1所述的高频低损耗铁基软磁复合材料的制备方法，其特征在于：所述对铁磁性粉末热处理是在惰性气体氛围内将铁磁性粉末在500℃
‑
600℃加热保温1
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3小时。4.根据权利要求1所述的高频低损耗铁基软磁复合材料的制备方法，其特征在于：所述第一铁磁性粉末、第二铁磁性粉末和第三铁磁性粉末为通过雾化法制备的近球形铁基非晶和/或纳米晶粉末颗粒，且所述第一铁磁性粉末、第二铁磁性粉末和第三铁磁性粉末混合得到的混合铁磁性粉末需在惰性气体氛围内...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丙兴，申继标，王斌，蔡岭文，刘立东，田勇，於扬栋，董江群，王国栋，
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：