[发明专利]一种复合软磁材料及制备方法

权利要求书

1.一种复合软磁材料，其特征在于复合软磁材料由磁粉内层、硅酸盐玻璃中间层和有机聚合物绝缘外层组成。 

2.根据权利要求1所述的一种复合软磁材料，其特征在于所述的磁粉内层中磁粉为纯Fe粉、Fe-Ni-Co系金属粉末、Fe-Ni系金属粉末、Fe-Si-Al系金属粉末、Fe-Co系金属粉末、Fe-Si系金属粉末、Fe-P系金属粉末、Fe₃O₄粉末或Fe-Cr系金属粉末，且所述磁粉的粒径为10μm～500μm。 

3.根据权利要求1所述的一种复合软磁材料，其特征在于所述的有机聚合物绝缘外层中有机聚合物为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙酯共聚物、尼龙6、尼龙66、尼龙6/66、聚亚苯硫醚、聚亚苯硫酮、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、氯乙烯-偏氯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、四氟乙烯/全氟烷基乙烯醚共聚物、四氟乙烯/六氟丙烯、聚偏氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚苯醚、聚醚醚酮、聚醚酮、聚芳酯、聚砜、聚醚砜、聚甲醛、聚碳酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚丁烯、聚异丁烯、聚甲基戊烯、丁二烯树脂、聚乙烯氧化物、羟基苯基聚酯、聚对二甲苯树脂、硅树脂、环氧树脂、苯酚树脂、乙丙橡胶、聚丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶等橡胶和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或者两种及两种以上混合物。 

4.如权利要求1所述的一种复合软磁材料的制备方法，其特征在于复合软磁材料的制备方法是按以下步骤完成的： 

一、制备固液混合物：将磁粉放入清洗剂中，然后在超声频率为24KHz～35KHz下超声清洗10min～20min，过滤得到清洗后磁粉，向清洗后磁粉中加入乙醇和油酸，并用质量浓度为20%～30%的氨水将pH值调节至8.5～9.5，然后进行超声分散或搅拌分散，即得到固液混合物；步骤一中所述的油酸与磁粉的质量比为(0.03～0.2):1;步骤一中所述的油酸与乙醇的体积比为1:(40～75)；步骤一中所述的清洗剂为蒸馏水； 

二、制备磁粉表面包覆二氧化硅层的固液混合物：向步骤一得到的固液混合物中加入乙醇，然后采用质量浓度为20%～30%的氨水将pH值调节至8.5～9.5，然后在搅拌速度为600r/min～1200r/min和pH值为8.5～9.5的条件下搅拌反应，将正硅酸乙酯等份为2～4份，在搅拌反应过程中每间隔0.5h～1.5h加入1份正硅酸乙酯，最后一次加入正硅酸乙酯后，继续在搅拌速度为600r/min～1200r/min和pH值为8.5～9.5的条件下搅拌反应0.5h～3h；即得到磁粉表面包覆二氧化硅层的固液混合物；步骤二中所述的加入的乙醇与固液混合物的体 积比为(2～4):1；步骤二中所述的加入的正硅酸乙酯的总质量与固液混合物中磁粉的质量比为(0.25～0.4):1； 

三、制备磁粉表面包覆硅酸盐玻璃的固液混合物：向步骤二得到的磁粉表面包覆二氧化硅层的固液混合物中加入油酸、正硅酸乙酯和质量浓度为10%～20%的金属醇盐/有机溶液，然后采用质量浓度为20%～30%的氨水将pH值调节至8.5～9.5，并在搅拌速度为600r/min～1200r/min和pH值为8.5～9.5的条件下搅拌反应1h～6h，得到磁粉表面包覆硅酸盐玻璃的固液混合物；步骤三中所述的加入的油酸与磁粉表面包覆二氧化硅层的固液混合物中磁粉的质量比为(0.05～0.1):1；步骤三中所述的加入的正硅酸乙酯与磁粉表面包覆二氧化硅层的固液混合物的体积比为(0.25～0.6):1；步骤三中所述的加入的质量浓度为10%～20%的金属醇盐/有机溶液中金属醇盐与磁粉表面包覆二氧化硅层的固液混合物中磁粉的质量比为(0.05～0.6):1；步骤三中所述的金属醇盐/有机溶液中下金属醇盐的化学式为M(OR)_x；其中所述的M(OR)_x中的M为Ti、B、Be、Mn、In、Ge、Al、Zr、Na、K、Li、Mg、Ca、Mg和Ba中的一种或其中几种的组合；其中所述的M(OR)_x中的R为C_nH_2n+1，且所述的C_nH_2n+1中n为1～4；其中所述的M(OR)_x中的x为1～5，且所述的M(OR)_x呈电中性； 

四、清洗干燥：将步骤三中得到的磁粉表面包覆硅酸盐玻璃的固液混合物静置10min～30min，然后进行分离，对分离得到的固体进行清洗，将清洗后固体放入干燥箱中，在温度为40℃～80℃下干燥20min～360min，将干燥后的固体用电磁铁进行筛选，即得到硅酸盐玻璃包覆的磁粉； 

五、混合：将硅酸盐玻璃包覆的磁粉加入粘度为10mPa·s～10000mPa·s的偶联剂溶液中，然后采取振动球磨研磨法、行星式球磨研磨法或机械搅拌混合均匀，最后进行干燥，干燥至恒重为止，即得到混合物；步骤五中所述的硅酸盐玻璃包覆的磁粉中磁粉与偶联剂溶液中溶质的质量比为100:(0.2～3.0)；步骤五中所述的偶联剂溶液中溶质为偶联剂，溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙醇、甲苯、苯、二甲苯、硬脂酸和液体石蜡中的一种或几种的混合物；其中所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂； 

六、包覆有机聚合物：采用干混或湿混将粒径为0.5μm～100μm的有机聚合物粉末与步骤五得到的混合物混合均匀，得到包覆硅酸盐玻璃/有机聚合物粉末的磁粉；步骤六中所述的有机聚合物粉末与步骤五得到的混合物中磁粉的质量比为(0.2～7):100； 

七、机械混粉：向包覆硅酸盐玻璃/有机聚合物粉末的磁粉中加入润滑剂，然后进行机械混合，混匀后得到包覆硅酸盐玻璃/有机聚合物粉末的磁粉/润滑剂混合物；步骤七中所述的包覆硅酸盐玻璃/有机聚合物粉末的磁粉与润滑剂的质量比为100:(0.1～2)；步骤七中所述 的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、金属硬质酸化物或其中所述金属硬质酸化物为硬脂酸锌、硬脂酸锂或硬脂酸钙； 

八、压制：将步骤七得到的包覆硅酸盐玻璃/有机聚合物粉末的磁粉/润滑剂混合物放入模具中，然后在温度为20℃～90℃和机械压力为400MPa～2500MPa下压制成型，即得到复合软磁材料的坯料； 

九、热处理：对步骤八得到的复合软磁材料的坯料进行保护气氛热处理或真空热处理，即得到复合软磁材料； 

步骤九中所述的保护气氛热处理具体操作如下：首先将步骤八得到的复合软磁材料的坯料置于氮气、氩气或氢气气氛下，然后以升温速率8℃/min～12℃/min升温至200℃～900℃，并在氮气、氩气或氢气保护下和温度为200℃～900℃条件下对步骤八得到的复合软磁材料的坯料进行热处理10min～300min，然后以降温速率8℃/min～12℃/min降温至室温，即得到复合软磁材料； 

步骤九中所述的真空热处理具体操作如下：首先将步骤八得到的复合软磁材料的坯料置于真空条件下，然后以升温速率8℃/min～12℃/min升温至200℃～900℃，在真空度为10^-1Pa～10^-3Pa和温度为200℃～900℃条件下对步骤八得到的复合软磁材料的坯料进行热处理10min～300min，然后以降温速率8℃/min～12℃/min降温至室温，即得到复合软磁材料。