一種軟磁復(fù)合材料的絕緣包覆處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種軟磁復(fù)合材料的絕緣包覆方法。將軟磁粉放入管式爐中央的石英管中，通入流速為1.0-2.5L/min的氮?dú)?，同時(shí)加熱到1000oC以上的滲氮溫度，保溫20min以上，保溫時(shí)繼續(xù)通入氮?dú)猓淞魉僮優(yōu)?00-1000mL/min，隨爐冷卻，并保持氮?dú)饬魉俨蛔?，得到絕緣包覆后的軟磁粉。本發(fā)明絕緣包覆后的軟磁粉表面形成的金屬氮化物和氧化物的膜致密性優(yōu)良，覆蓋均勻，起到很好的絕緣作用。壓制成的磁環(huán)可在高溫下退火熱處理以去除內(nèi)應(yīng)力，大大降低了軟磁粉芯的磁損耗。本發(fā)明能有效解決軟磁粉芯的傳統(tǒng)絕緣包覆方法所得到的包覆層耐高溫性不強(qiáng)，結(jié)合能力不高，均勻性不好等問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種軟磁復(fù)合材料的絕緣包覆處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磁性材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種軟磁復(fù)合材料的絕緣包覆處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬軟磁復(fù)合材料(又稱磁粉芯)是將金屬軟磁粉末通過(guò)粉末冶金工藝制造的一種軟磁材料。隨著信息技術(shù)和機(jī)電行業(yè)快速發(fā)展，要求磁性器件往高頻化、小型化、智能化以及低損耗化。金屬軟磁粉芯在這些方面比目前常用的硅鋼片和軟磁鐵氧體都有更大的優(yōu)勢(shì)，因而發(fā)展迅速和廣泛應(yīng)用。
[0003]磁粉芯制備過(guò)程中，絕緣包覆工藝是關(guān)鍵步驟之一。絕緣包覆是指在磁性顆粒表面均勻包覆一層絕緣膜，以降低磁粉芯在高頻下使用時(shí)的損耗。一般要求絕緣包覆層薄而均勻、結(jié)合性能好、熱穩(wěn)定性高及電阻率高，以減少因渦流損耗而引起的能量損耗。目前關(guān)于絕緣包覆工藝可大體分為以下幾類:
(I)有機(jī)包覆
常用的有機(jī)絕緣劑包括環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等。專利CNI224899A公布了采用環(huán)氧樹(shù)月旨、酚醛樹(shù)脂等有機(jī)物對(duì)FeSiAl磁粉芯進(jìn)行絕緣包覆。但由于這些有機(jī)物的耐熱性能不佳，耐熱溫度一般不超過(guò)200°C，因此在后續(xù)的制備工藝中，無(wú)法對(duì)壓制后的磁粉芯進(jìn)行有效的熱處理以去除內(nèi)應(yīng)力。
[0004](2)無(wú)機(jī)包覆
無(wú)機(jī)包覆中應(yīng)用最為廣泛的工藝是磷酸鹽包覆，如專利CN1656575A、CN1211943A和CN1845805A等。磷酸鹽包覆存在的最大的問(wèn)題是隨著熱處理溫度升高，磷酸絕緣層分解，電阻率急劇下降。氧化物如二氧化硅、氧化鎂、氧化鈦等由于其良好的絕緣性也被用于磁粉芯的絕緣包覆。專利CN100500783A制備了有Si02、A102、Zr02、云母粉的納米顆粒的混合物包覆的FeSiAl磁粉芯。但氧化物具有脆性，在壓制過(guò)程中容易發(fā)生破裂，影響包覆效果。
[0005](3)有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合包覆
由于有機(jī)絕緣層包覆的磁粉芯熱穩(wěn)定性不高，不能進(jìn)行高溫退火處理，且制得磁粉芯的力學(xué)性能及相關(guān)磁學(xué)性不能很好地滿足應(yīng)用的要求；而無(wú)機(jī)物包覆層的脆性又限制了壓制成型工藝中獲得高密度的磁粉芯。有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合包覆法同時(shí)保留了有機(jī)和無(wú)機(jī)的優(yōu)勢(shì)，因而研究也越來(lái)越多。專利CN101226807A技術(shù)采用溶膠凝膠法制備了二氧化硅和有機(jī)聚合物復(fù)合絕緣包覆。專利CN1167990A，通過(guò)在鐵粉中添加S12、硅氧烷樹(shù)脂和有機(jī)鈦化合物制得了可以耐高溫的絕緣包覆膜。但復(fù)合包覆法并沒(méi)有克服有機(jī)樹(shù)脂的耐熱性等問(wèn)題，因此需要開(kāi)發(fā)耐高溫、結(jié)合力好且能夠均勻包覆的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決軟磁粉芯的傳統(tǒng)絕緣包覆方法所得到的包覆層均勻性不好、結(jié)合能力不強(qiáng)、耐高溫性不好等問(wèn)題，提供一種軟磁復(fù)合材料的絕緣包覆處理方法。[0007]軟磁復(fù)合材料的絕緣包覆處理方法是:將軟磁粉放入管式爐中央的石英管中，通入流速為1.0-2.5 L/min的氮?dú)猓瑫r(shí)加熱到1000°C以上的滲氮溫度，保溫20 min以上，保溫時(shí)繼續(xù)通入氮?dú)?，其流速變?yōu)?00-1000 mL/min,隨爐冷卻，并保持氮?dú)饬魉俨蛔儯玫浇^緣包覆后的軟磁粉。
[0008]所述的軟磁粉包括鐵娃磁粉或鐵娃招磁粉,軟磁粉粒徑為20-200 μ m0
[0009]本發(fā)明通過(guò)這種高溫表面熱處理的包覆工藝，使軟磁粉芯表面生成一層均勻致密的金屬氮化物和氧化膜，起到很好的絕緣作用，有效解決了軟磁粉芯的傳統(tǒng)絕緣包覆方法所得的包覆膜耐熱性能不好，均勻性不強(qiáng)，結(jié)合能力不強(qiáng)的問(wèn)題。因而，這種絕緣膜耐高溫，可進(jìn)行高溫下退火處理，大大降低了軟磁粉芯高頻下應(yīng)用的磁損耗。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1
將粒徑為20-200 μ m的FeSi磁粉放入管式爐中央的石英管中，通入流速為1.0 L/min的氮?dú)?，同時(shí)加熱到1200°C的滲氮溫度，保溫25 min，保溫時(shí)繼續(xù)通入氮?dú)?，其流速變?yōu)?000 mL/min,隨爐冷卻，并保持氮?dú)饬魉俨蛔?得到絕緣包覆后的FeSi磁粉。FeSi磁粉絕緣包覆之后包覆層完整均勻，沒(méi)有裂縫。將絕緣包覆后的FeSi磁粉壓制成環(huán)型粉芯。測(cè)試性能后發(fā)現(xiàn)，絕緣包覆后的磁粉芯熱穩(wěn)定性比較高，可以有效進(jìn)行高溫?zé)崽幚硪韵齼?nèi)應(yīng)力。絕緣包覆后的磁粉芯磁導(dǎo)率為106，50 kHzUOO mT條件下的功耗為370 kW/m3，證明有良好的軟磁性能。
[0011]實(shí)施例2
將粒徑為20-200 μ m的FeSiAl磁粉放入管式爐中央的石英管中，通入流速為2.5 L/min的氮?dú)?，同時(shí)加熱到1200°C的滲氮溫度，保溫60 min，保溫時(shí)繼續(xù)通入氮?dú)猓淞魉僮優(yōu)?00 mL/min,隨爐冷卻，并保持氮?dú)饬魉俨蛔?，得到絕緣包覆后的FeSiAl磁粉。FeSiAl磁粉絕緣包覆之后表面包覆層完整均勻，沒(méi)有裂縫。將絕緣包覆后的FeSiAl磁粉壓制成環(huán)型粉芯。測(cè)試性能后發(fā)現(xiàn)，絕緣包覆后的磁粉芯熱穩(wěn)定性比較高，可以有效進(jìn)行高溫?zé)崽幚硪韵齼?nèi)應(yīng)力。絕緣包覆后的磁粉芯磁導(dǎo)率為92，50 kHz、100 mT條件下的功耗為237 kff/m3,證明有良好的軟磁性能。
[0012]實(shí)施例3
將粒徑為20-200 μ m的FeSiAl磁粉放入管式爐中央的石英管中，通入流速為1.5 L/min的氮?dú)猓瑫r(shí)加熱到1100°G的滲氮溫度，保溫40 min，保溫時(shí)繼續(xù)通入氮?dú)猓淞魉僮優(yōu)?00 mL/min,隨爐冷卻，并保持氮?dú)饬魉俨蛔儯玫浇^緣包覆后的FeSiAl磁粉。FeSiAl磁粉絕緣包覆之后表面包覆層完整均勻，沒(méi)有裂縫。將絕緣包覆后的FeSiAl磁粉壓制成環(huán)型粉芯。測(cè)試性能后發(fā)現(xiàn)，絕緣包覆后的磁粉芯熱穩(wěn)定性比較高，可以有效進(jìn)行高溫?zé)崽幚硪韵齼?nèi)應(yīng)力。絕緣包覆后的磁粉芯磁導(dǎo)率為95，50 kHz、100 mT條件下的功耗為242 kff/m3,證明有良好的軟磁性能。
【權(quán)利要求】
1.一種軟磁復(fù)合材料的絕緣包覆處理方法，其特征在于，將軟磁粉放入管式爐中央的石英管中，通入流速為1.0-2.5 L/min的氮?dú)猓瑫r(shí)加熱到1000°C以上的滲氮溫度，保溫20min以上，保溫時(shí)繼續(xù)通入氮?dú)?，其流速變?yōu)?00-1000 mL/min，隨爐冷卻，并保持氮?dú)饬魉俨蛔?，得到絕緣包覆后的軟磁粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軟磁復(fù)合材料的絕緣包覆處理方法，其特征在于:所述的軟磁粉包括鐵娃磁粉或鐵娃招磁粉，軟磁粉粒徑為20-200 μ mo
【文檔編號(hào)】B22F1/02GK104028746SQ201410229817
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】嚴(yán)密, 高鑫偉, 吳琛, 姜銀珠 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)