[发明专利]一种高强度低损耗的软磁合金复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度低损耗的复合材料及其制备方法，将软磁合金材料熔炼获得合金液，合金液由喷盘喷出后，并于氮气气氛中冷却获得软磁合金粉末，采用偶联剂对软磁合金粉末进行表面改性获得改性粉末，将改性粉末与玻璃粉末混合获得混合粉，将混合粉与树脂混合后造粒获得粒料，粒料压制成型获得磁环，磁环进行烧结即得软磁合金复合材料；本发明中对合金粉料进行科学的成分设计和合理匹配的工艺设计对于降低材料的功耗和提升磁元件强度具有重要作用，用本方法新开发制备的高可靠性、低损耗软磁合金材料，实质性地解决了软磁合金材料在汽车电子中高频、大电流条件下应用的难题。

技术领域

本发明涉及软磁合金材料制备的技术领域，尤其涉及一种高强度低损耗的复合材料其制备方法。

背景技术

随着汽车电子化的普及和客户对汽车功能需求的不断提高，其中的DC-DC电源功率越来越大，该类DC-DC功率电源具有高频、低电压、大电流的特点。普通的软磁材料虽然适合高频，但因其Bs低，易饱和，很难能满足大电流的使用要求，软磁合金材料因具有高Bs、高磁导率、优异电流叠加和高居里温度等特点在该类大功率场景中应用得越来越多，但常规的软磁合金材料电阻率低、高频下涡流损耗大，导致发热严重损耗高而限制了其在高频下使用的比例。面对电子器件对高频化、低功耗及高可靠性的要求，一方面要提高软磁合金材料的电阻率，以降低材料的高频损耗，提高电阻率常规的包覆很难做到，需对合金粉料表面进行创新的绝缘包覆，另一方面，为提高元器件的强度从而提高其在汽车中使用的可靠性，目前的软磁合金普遍采用烧结后含浸树脂的工艺来提升磁体强度，但含浸树脂的工艺对磁体强度提升的幅度小且树脂存在老化的问题导致可靠性差。现有低损耗材料颗粒间结合力差，通过树脂含浸增加强度，存在老化风险。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明的第一个目的在于提供一种高强度低损耗的的软磁合金复合材料的制备方法。本发明的制备方法，一是通过快速冷却保证金属颗粒内部的晶粒小以减小材料的涡流损耗，二是通过表面改性使玻璃更好的分散吸附在金属粉末表面，三是通过压力烧结工艺进行烧结进一步的使玻璃均匀分布在颗粒间，提高颗粒间的电阻率从而达到降低涡流损耗和提高颗粒间的结合力，通过使用该方法能够制备高强度、低损耗的软磁合金材料。

本发明的第二个目的在于提供上述制备方法所制得的一种高强度低损耗的软磁合金复合材料，本发明所提供的软磁合金复合材料颗粒内部晶粒小，且颗粒间有密实、均匀的玻璃微层，能够满足目前器件对高频低损耗和高强度高可靠性的需求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种高强度低损耗的软磁合金复合材料的制备方法，将软磁合金材料熔炼获得合金液，合金液由喷盘喷出后，并于氮气气氛中冷却获得软磁合金粉末，采用偶联剂对软磁合金粉末进行表面改性获得改性粉末，将改性粉末与玻璃粉末混合获得混合粉，将混合粉与树脂混合后造粒获得粒料，粒料压制成型获得磁环，磁环进行烧结即得软磁合金复合材料；

所述软磁合金材料，按质量百分比计，成分组成如下：Fe 90.75wt％～94.97wt％、Si 2.9wt％～4.5wt％、Al 2.0wt％～4.0wt％、B 0.1wt％～0.5wt％、Mn 0.01wt％～0.05wt％、Ca 0.01wt％～0.15wt％、Ni 0.01wt％～0.05wt％。

本发明的软磁合金材料通过控制Fe/Si/Al在本发明的范围内，可使材料的磁各项异性常数和磁滞伸缩系数趋零从而降低磁损耗，同时通过B，Mn等元素的加入抑制晶粒尺寸长大，降低内部的涡流损耗。

进一步的优选，所述软磁合金材料，按质量百分比计，成分组成如下：

Fe90.75wt％～94.88wt％、Si2.9wt％～4.5wt％、Al2.0wt％～4.0wt％、B0.1wt％～0.5wt％、Mn0.01wt％～0.05wt％、Ca0.01wt％～0.15wt％、Ni0.01wt％～0.05wt％。

优选的方案，所述熔炼的温度为1300～1500℃。