[发明专利]一种基于核壳功能基元改性的高性能磁粉芯及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种基于核壳功能基元改性的高性能磁粉芯及其制备方法与应用。高性能磁粉芯制备方法包括粉末核粗糙改性、绝缘壳包覆、放电等离子整粒改性、压制烧结等步骤。其中，粉末核粗糙改性增大了粉体表面粗糙度，提高了绝缘壳与粉末核的附着力；二氧化硅绝缘壳包覆层提高了烧结温度，有利于获得更高致密度；放电等离子整粒改性可获得流动性好、包覆壳附着力强、平整化和减薄的核壳功能基元，从而获得高磁感、低损耗的高性能磁粉芯。本发明方法简单，环保，成本低廉，在有效降低铁基磁粉芯损耗的同时，提高其饱和磁化强度与磁导率，可广泛应用于3C产品、通信电子、新能源汽车等多种领域的中高频电子器件。

技术领域

本发明属于软磁材料和中高频领域电子器件领域，具体涉及一种基于核壳功能基元改性的高性能磁粉芯及其制备方法与应用。

背景技术

金属磁粉芯是一种由铁磁性颗粒经绝缘包覆之后压制烧结而成的复合材料，是电感器的核心构件。在3C产品领域中，电感磁芯常用于新一代移动设备，笔记本电脑、桌面电脑、服务器、图形卡、便携式游戏机、个人导航系统以及低高度、高电流的电源和负载点(POL)转换器、分布式电源系统和现场可编程门阵列(FPGA)和个人多媒体设备。在新能源汽车领域，车载电感作为车载导航、车载影音、电动车电池管理系统、高级驾驶辅助系统、无线充电、CAN总线滤波、LED、胎压故障警示系统的重要组成部件，发挥着不可替代的作用。在航空航天和医疗器械等服役条件较为苛刻的工作领域，高性能电感磁粉芯的研发设计更是迫在眉睫。近年来随着5G通讯技术与车联网的不断发展，磁粉芯的应用频率也不断提高，对磁粉芯在高频条件下的低损耗、高磁感特性要求越来越严苛。磁粉芯的损耗由磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗构成，其中，磁粉芯绝缘包覆层的包覆均匀性与完整性决定着磁粉芯涡流损耗的大小，在磁粉芯的服役过程中，每一个由软磁粉末(粉末核)与包覆层(绝缘壳)组成的核壳结构粉末内部将形成非常小的涡流路径，因此一个被绝缘包覆的软磁粉末可以被视为一个核壳功能基元。进而，如果每个核壳功能基元具有较低的涡流损耗和较高的电阻率，则磁粉芯整体将具有低损耗、高电阻率特性。饱和磁感应强度是材料被磁化过程中达到的最大的磁感应强度，与材料本身有关，包覆层作为非磁性物质，它的添加造成了磁性的稀释，整体的饱和磁感应强度降低，所以在保证绝缘性的前提下，希望获得更薄、更平整的包覆层，降低磁粉芯中非磁性相的含量，从而达到高磁感的目的。综上，核壳功能基元的结构优化与改性显著影响着磁粉芯的整体特性，如何优化功能基元的绝缘包覆层结构，提高磁粉芯中高频应用下损耗特性与饱和磁感应强度，开发出适用于中高频应用的高性能磁粉芯是当前软磁材料领域研究的热点和难点。