[发明专利]一种低功耗软磁合金材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于磁材料制备领域，公开了一种低功耗软磁合金材料及其制备方法和应用，该低功耗软磁合金材料的制备方法包括如下步骤：将铁、硅、镍、磷、硼、碳熔炼成金属液，再进行雾化形成球形颗粒，并冷却，得到粉末；将上述粉末的表面喷涂氧化物和磷酸溶液，热还原处理，得到表面形成绝缘层的粉末；将热处理后的粉末与硅溶胶和环氧树脂混合，再进行喷雾干燥制粒，即得软磁合金颗粒；将软磁合金颗粒进行压力成型，再进行热处理，即得。本发明制备的软磁合金材料，磁通密度高，颗粒内部和颗粒间涡流小，功耗得到降低，能够满足目前器件对高绝缘、高频化、高饱和磁通密度和低功耗的需求。

技术领域

本发明属于磁材料制备领域，具体涉及一种低功耗软磁合金材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着信息化的快速发展，使得服务器的容量越来越高，处理速度越来越快，而电源是电子设备的核心和动力，相关技术领域对滤波器、电感等器件的技术要求越来越高，而提升工作效率和散热优化仍是亟待解决的问题。

软磁合金材料具有高饱和磁通密度、高磁导率、优异的电流叠加和高居里温度等特点被广泛用于电子设备电源技术中，在电源到器件的能量转换中起到关键作用。

但现有技术中合金软磁材料电阻率低，高频下涡流大，发热严重从而限制其在高频下的使用，而随着电子器件对高频化及高转换效率的要求的提高，对提升材料的使用频率和降低材料的发热量十分重要。为克服现有技术的缺点，需对合金粉料表面进行绝缘包覆或内部晶化颗粒间增加绝缘析出相从而提升其电阻率，降低合金材料颗粒间和颗粒内部的涡流，降低损耗，减小发热，提升能量转换的效率。

现有技术中公开了一种低功耗金属软磁复合材料及其制备方法。该软磁复合材料合金磁粉的组成以原子比表示满足下式：Fe_100-x-ySi_xM_y，其中M选自Mg、Ca、La中的一种或多种，下标x、y表示相应合金元素的原子百分比，满足以下条件：0x≤20，0y≤5。该成分配方的软磁合金自身具有较高电阻率，在含氧气氛中加热时在晶界析出氧化物层，整体电阻率得到进一步提高。制备磁粉可直接粘结并压制成为软磁复合材料，具有低功耗、良好磁性能及降低成本的优势。该发明通过添加易氧化金属的成分，通过在含氧气氛中处理使易氧化金属在表面形成氧化层而Fe等产生有限的氧化层，提升材料电阻率从而降低材料功耗而最低限度的降低因Fe的氧化导致的材料性能劣化，但通过形成氧化膜的方式，材料的显微硬度上升，加工过程中应力增加导致可达密度下降，体积单位内磁性相降低，磁滞上升。且氧化过程中部分合金元素的偏析导致非磁性相析出增大，导致磁滞升高，最终的功耗等的优化幅度有限。

现有技术还公开了一种低功耗软磁合金材料及其制备方法、电子器件，所述低功耗软磁合金材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将金属材料制备得到球形的粉末，其中，所述金属材料包括如下成分：82-94wt％Fe、3-6wt％Si、1.5-4.5wt％Al、0.35-2.0wt％Cr、0.5-2.0wt％P、0.5-2.0wt％B、0.05-0.5wt％Co、0.05-0.5wt％Cu、0.05-0.5wt％C；(2)将所述球形的粉末在300～500℃保护气氛下热处理，形成晶化颗粒。该方法所制得的材料具有高的磁导率、高的饱和磁通和低功耗等优点。该发明通过Si、Al元素的添加来优化材料的功耗并保持一定的饱和磁感应强度，Al、Cr元素的添加与Fe产生的晶相导致材料的磁化强度下降，从而导致材料的抗直流叠加能力下降，材料虽能降低功耗，但在大电流下材料性能会显著恶化，并不能完全的解决高负载低功耗的问题。

对合金粉料进行成分设计对于降低材料的功耗对产品开发具有重要作用，因此开发新的高性能的高磁通密度低功耗的软磁材料技术十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种低功耗软磁合金材料及其制备方法和应用，经过该制备方法得到的软磁合金材料，磁通密度高，软磁合金材料的颗粒内部和颗粒间涡流小，功耗得到降低，能够满足目前器件对高绝缘、高频化、低功耗和高可靠性的需求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：