[发明专利]一种软磁复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种软磁复合材料的制备方法，包括以下步骤：将铁粉和去离子水加入到反应釜中并搅拌，使铁粉与去离子水充分结合，将反应釜放入马弗炉，以一定速率升温至设定温度，保持一段时间后随炉冷却至室温，获得预处理粉末；将预处理粉末过滤，放入恒温烘箱中烘干，再加入粘结剂和润滑剂，搅拌混合均匀；将得到的混合粉末在600～1200MP的压力下压制成环，置于惰性气体氛围中，进行热处理后，制得产品。与现有技术相比，本发明采用原位生成的方法在软磁粉末表面直接生成Fe₃O₄包覆层，经过制粉、压制成型、热处理等工艺，制备出高磁导率、低磁损耗的软磁复合材料，有效减少磁稀释，获得更优异的磁性能。

技术领域

本发明涉及功能材料领域中的软磁复合材料，具体涉及一种软磁复合材料的制备方法。

背景技术

软磁复合材料(soft magnetic composites，简称SMCs)是将金属软磁粉末颗粒与绝缘剂混合或使其表层生成一层致密的绝缘膜，再根据实际需要压制成不同形状的软磁材料。非磁性绝缘相将金属软磁粉末颗粒之间的导电通路切断，涡流无法连通，颗粒之间互相绝缘，因此涡流损耗较低，可以在较高的频率范围内使用；另一方面，由于磁性颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，颗粒间的间隙和颗粒表面包覆的非磁性绝缘层在软磁复合材料中形成分布式气隙，故磁导率随频率变化而变化的幅度较小，磁导率的稳定性较好。此外，SMCs还具有较高的饱和磁化强度、良好的频率稳定性、恒导磁及性能可控性好等优异性能，因此作为谐振电感、功率因数校正电感、输出滤波电感、滤波器电感等广泛电源开关等领域，已成为软磁材料重要的组成部分。

随着电子信息技术的快速发展，人们对各类电子元器件提出了小型化、智能化、高集成化、高能量大功率输入的发展要求。而作为电磁转换装备核心材料之一的SMCs，必将朝着高磁能积(Bs)、高饱和磁化强度(Ms)、高居里温度(Tc)、低磁损耗(Pc)、低矫顽力(Hc)和高频化、小型化、薄型化发展。铁基软磁复合材料是一种具有高性价比的金属软磁复合材料，在功率因数校正电路、脉冲回扫变压器、储能滤波电感器和线路滤波器等领域具有广阔的应用空间。但随其应用频率的提高，涡流损耗加剧。涡流损耗会导致磁芯大量的发热，从而降低了软磁复合材料的相关磁性能。据统计，约有9％的电能损耗来源于电磁转换中产生的焦耳热。所以，如何降低涡流损耗，开发节能型铁基软磁复合材料是当前研究的热点和难点。

一般来说，降低软磁复合材料涡流损耗的主要措施是将磁性粉末与绝缘剂混合，通过绝缘包覆剂将磁性粉末隔离，阻断磁性粉末之间的导电通路，提高软磁复合材料的电阻率，从而降低涡流损耗。绝缘剂一般分为有机绝缘材料与无机绝缘材料两种，有机材料主要为热固性材料，主要包括环氧有机硅树脂、丙烯酸树脂、聚酯、聚氨酯、酚醛树脂等。尽管有机材料具有较大的电阻率和较低的磁损耗，但是有机物本身热稳定性不高，温度过高会出现老化分解，只能在较低温度下使用。无机材料主要包括Al₂O₃、MgO、SiO₂等，它们本身具有很高的电阻率，可以有效的降低磁损耗，热稳定性高，能够经受很高的温度，但是其本身为非磁性材料，将会降低复合材料本身的磁性能，如饱和磁化强度、磁能积等。为了保证SMCs具有良好的磁性能，因此，具有较大电阻率的铁氧体进入研究人员的视线中，Mn-Zn铁氧体、Ni-Zn铁氧体等都被作为包覆材料进行应用，但是，铁氧体很难均匀的涂覆在磁性粉末表面，因此会导致其涡流损耗较大。

中国专利CN105132786B公开了一种高强度软磁复合材料的制备方法，选用储量丰富的Fe为磁性粉末材料；采用液相还原法获得钝化铁粉，再采用高能球磨对高纯氧化镁粉末进行球磨，获得粒度为80nm～100nm的颗粒，再通过机械混合法使钝化铁粉和细化的氧化镁粉末混合均匀，经过压制、热处理获得高强度软磁复合材料；制备出的软磁复合材料电阻率大、涡流损耗小、孔洞缺陷少，强度高。该发明采用钝化和无机物双层包覆的方法，会造成绝缘包覆层厚度过厚，且高纯氧化镁为非磁性，都将会对复合材料的磁性能有很大的稀释，氧化镁本身脆性较大，在压制过程中会出现破碎开裂的情况。

发明内容