[发明专利]一种铁氧体包覆FeSiAl金属磁粉芯及其制备方法

说明书

本发明涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种铁氧体包覆FeSiAl金属磁粉芯及其制备方法，包括以下步骤：(1)将FeSiAl金属软磁粉和可溶性铁盐的水溶液混合，加热搅拌后，烘干；(2)和可溶性氢氧化物溶液混合，常温搅拌后，烘干；(3)与粘结剂和润滑剂混合均匀，压制成型，得坯体；(4)将坯体在真空或氮气或氢气中进行热处理，冷却，喷涂，即得铁氧体包覆FeSiAl金属磁粉芯。本发明通过化学共沉积法FeSiAl金属软磁粉外表面形成均匀的铁氢氧化物层，然后经过压制成型和高温热处理，铁氢氧化物层转变为致密均匀的铁氧体绝缘层，避免了铁氧体绝缘层在压制过程中的破裂，外层的铁氧体绝缘层为铁磁性的，可以降低磁稀释作用，进一步提升复合材料的磁性能。

技术领域

本发明涉及磁性材料制造技术领域，尤其涉及一种铁氧体包覆FeSiAl金属磁粉芯及其制备方法。

背景技术

金属软磁粉芯是一种由铁磁性颗粒和绝缘介质混合压制而成的新型复合材料。金属软磁粉芯具有高的饱和磁感应强度和有效磁导率、较低的损耗、良好的直流偏置性能和频率稳定性等优点，广泛用于各种电子器件中。

绝缘包覆是金属磁粉芯的关键工艺，主要分为有机绝缘包覆和无机绝缘包覆。由于有机物不耐高温退火，且有机包覆的磁粉芯经长时间工作后，会出现老化现象。因此，无机绝缘包覆工艺是目前主要的包覆工艺，包括磷酸盐钝化包覆(磷酸锌、磷酸铁和磷酸猛)和氧化物包覆(SiO₂、MgO和铁氧体等)。

磷酸盐钝化包覆的最大问题在于随着热处理温度升高到700℃以上，磷酸盐绝缘层会逐渐分解，导致电阻率急剧降低，磁粉芯损耗快速增大。降低热处理温度，虽然可以避免磷酸盐分解，但是压制过程产生的内应力无法有效释放，会导致磁导率的降低。非磁性氧化物具有极高的电阻率，能够有效降低涡流损耗，且耐热温度较高，可以满足高温热处理的要求。但是，非磁氧化物具有磁稀释作用，非磁性物质会大大降低磁粉芯的饱和磁化强度和磁导率，恶化磁粉芯的磁性能。铁氧体虽然可以解决磁稀释作用，但工艺复杂，成本较高，不利于工业化生产。为获得高磁导率、低损耗的高性能铁硅基软磁磁粉芯，急需改善铁硅基磁粉芯的包覆及制备工艺。

中国专利文献上公开了“一种铁硅合金磁粉芯及其制造方法”，其申请公布号为CN102314986A，该发明将铁硅磁粉加热到50-150℃，然后加入重量浓度0.8-3.2％的磷酸进行表面钝化，干燥后，加入0.3-1.5％的酚醛树脂，再次干燥，压制成型，经热处理后得到铁硅金属软磁粉芯。但是，这种方法在热处理中磷酸盐绝缘层会逐渐分解，导致电阻率急剧降低，磁粉芯损耗快速增大，存在老化问题。

中国专利文献上公开了“一种金属软磁粉芯的制备方法”，其申请公布号为CN103247403A，该发明选用纳米氧化物分散液对金属磁粉进行绝缘包覆，其中MgO纳米颗粒占分散液总重的5-35％。由于这种分散液稳定性差，且MgO纳米颗粒对磁粉的黏着性差，难以实现均匀包覆且容易脱落，导致绝缘性能差，涡流损耗偏大。

中国专利文献上公开了“一种稳定磁导率低损耗的磁粉芯材料及其制备方法”，其申请公布号为CN108335820A，该发明首先向铁粉中加入碱性改性剂进行铁粉末表面机械力化学改性，随后将改性的铁粉与纳米铁氧体粉末进行球磨干混，然后将粘结剂、改性粉末与铁/铁氧体复合粉末混合，搅拌，压制，热处理，获得磁粉芯。但是，该发明在制备过程中，复合粉末中存在较大内应力，需要较高热处理温度，导致磁粉进一步氧化，磁导率会在高频下产生大幅降低。

中国专利文献上公开了“一种复合磁粉芯及其制备方法”，其申请公布号为CN109887698A，该发明分别采用去离子水、丙酮对FeSiCr磁粉进行清洗；其次，采用固相烧结法制备NiZn铁氧体，粉末，球磨，得到铁氧体包覆剂；再次，将FeSiCr磁粉和铁氧体包覆剂搅拌，烘干，压制，热处理，得到磁粉芯。但是，这种方法得到的铁氧体包覆效果差，绝缘性能差。