[发明专利]用于制备磁芯的组合物和制备该组合物的方法

说明书

本发明涉及用于制备磁芯的组合物，其包含各自基于组合物的质量90‑95重量％软磁粉末和5‑10重量％聚合物基体材料，其中聚合物基体材料包含基于聚合物的质量50‑100重量％热塑性聚氨酯。本发明进一步涉及制备该组合物的方法和由该组合物制成的磁芯。

本发明涉及用于制备磁芯的组合物，其包含软磁粉末和聚合物基体材料。本发明进一步涉及制备组合物的方法。

磁芯例如用作具有高渗透率的磁材料片用于在电、机电和磁装置如电磁体、变压器、电机、感应器和磁装置中限定和引导磁场。这些组件通常通过在模具中在高压下将软磁粉末模塑而以不同的形状和尺寸生产。

在电子应用中，特别是在交流电(AC)应用中，磁芯组件的两个关键特性是磁导率和磁芯损耗特性。在该上下文中，材料的磁导率提供其变得磁化的能力或其携带磁通的能力的指示。渗透率定义为感生的磁通量与磁化力或场强的比。当磁材料暴露于快速变化的磁场时，磁芯的总能量由于磁滞损耗和/或涡流损耗的出现而降低。磁滞损耗是由克服磁芯组件内的保留磁力的必需能量消耗导致的。涡流损耗是由磁芯组件中由于由AC条件导致的变化通量导致的电流产生而导致的，并且主要产生电阻损耗。

一般而言，用于高频应用的装置对磁芯损耗敏感，并且为降低由于涡流导致的损耗，想要软磁粉末颗粒的良好绝缘。实现这一点的最简单方式是将各颗粒的绝缘层增厚。然而，绝缘层越厚，软磁颗粒得到的芯密度越低且磁通密度降低。此外，通过在高压下压缩模塑而提高磁通密度的尝试可能导致芯中较大的应变，因此导致较高的磁滞损耗。

为制造包含软磁粉末且具有最佳关键特性的芯，必需同时提高芯的电阻率和密度。为此，理想地将颗粒用具有高绝缘性能的薄绝缘层覆盖。在磁粉领域中，存在该问题的不同路线。

WO-A 2007/084363涉及制备冶金粉末组合物的方法和由其制备的压实制品。冶金粉末组合物包含贱金属粉末，其至少部分地被金属磷酸盐和颗粒内部润滑剂覆盖。所用内部润滑剂包括例如聚酰胺、C₅-C₃₀脂肪酸、聚酰胺的金属盐、C₅-C₃₀脂肪酸的金属盐、C₅-C₃₀脂肪酸的铵盐、硬脂酸锂、硬脂酸锌、硬脂酸锰、硬脂酸钙、亚乙基双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、聚烯烃及其组合。通过磷酸盐涂层和内部润滑剂的组合，可提高金属颗粒和压实部件的润滑性，同时降低存在的有机化合物的量。

EP-B 0 810 615描述了包含具有绝缘层的颗粒的软磁粉末复合芯。特别地，将软磁颗粒由包含磷酸化溶液的溶液处理，所述磷酸化溶液包含溶剂和磷酸盐。另外，溶液包含表面活性剂和锈抑制剂，所述锈抑制剂为含有氮和/或硫且具有抑制氧化铁形成的孤电子对的有机化合物。

EP-B 0 765 199公开了将铁基颗粒与热塑性材料的粉末组合物和润滑剂混合，所述润滑剂选自硬脂酸盐、蜡、石蜡、天然和合成脂肪衍生物以及聚酰胺类型的低聚物。将所得混合物在热塑性树脂的玻璃化变化温度或熔点以下的温度下压实并将压实产物加热以将热塑性树脂固化。由于加入热塑性材料中的润滑剂，该方法是耗时较少的，但不能达到软磁性能的必要改进。

包含软磁粉末和聚合物基体材料的组合物还描述于例如EP-A 0 264 287、EP-A 0534 744、US 6,451,221、EP-A 0 554 009或DE-A 10 2011 010757中。

在磁颗粒上形成绝缘层的已知方法通常抓住一个关键特性，即密度或绝缘性能，同时保持其它不变。因此，可得到的电阻率和磁导率有限。因此，本领域中仍需要进一步改进处理软磁粉末的方法以达到由这类粉末制备的磁芯组件的最佳结果。

因此，本发明的目的是提供用于制备磁芯的组合物，其显示出高电阻率、高渗透率并且是非腐蚀性的。另外，该组合物应当可使用用于聚合物材料的经典方法如注射模塑加工。另外，本发明的目的是提供制备组合物的方法并提供不需要其它腐蚀保护并且显示出高磁性能以及足够的挠性和低脆性以对用于电子应用中而言是稳定的磁芯。