非腐蝕性軟磁粉末的制作方法
【專利說明】非腐蝕性軟磁粉末
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種制備非腐蝕性軟磁粉末的方法。本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)及一種通過該方 法制備的產(chǎn)物W及該軟磁粉末的用途。
[0002] 鐵基粉末已長期用作制造電子部件的基礎(chǔ)材料。該類粉末的其他用途包括金屬注 射模塑零件、粉末冶金和各種特殊產(chǎn)品如食品增補(bǔ)劑。
[0003] 軟磁粉末的普遍應(yīng)用包括磁忍部件，其充當(dāng)具有高磁導(dǎo)率的磁性材料件，用于限 制和引導(dǎo)電氣、機(jī)電和磁性裝置如電磁體、變壓器、電動(dòng)馬達(dá)、電感器和磁性組件中的磁場。 運(yùn)些部件通常通過在高壓下在模中模塑軟磁粉末而制成不同形狀和尺寸。
[0004] 在電子應(yīng)用，特別是交流電（AC)應(yīng)用中，磁忍部件的兩個(gè)關(guān)鍵特征為磁導(dǎo)率和忍 損耗特征。就此而言，材料的磁導(dǎo)率提供材料變得磁化的能力或材料攜帶磁通量的能力的 指示。磁導(dǎo)率定義為誘發(fā)磁通量與磁化力或場強(qiáng)度的比。當(dāng)磁性材料曝露于快速改變磁場 時(shí)，忍的總能量因出現(xiàn)磁滯損耗和/或滿電流損耗而減少。磁滯損耗由所需能量消耗超過 忍部件內(nèi)的保留磁力所造成。滿電流損耗由忍部件中產(chǎn)生電流（歸因于由AC條件造成的 改變通量）所造成且基本上產(chǎn)生電阻損耗。 陽0化]一般而言，高頻應(yīng)用的裝置對忍損耗敏感且為減少歸因于滿電流的損耗，需要改 進(jìn)的絕緣特性。實(shí)現(xiàn)此目的的最簡單方式為使各粒子的絕緣層增厚。此外，已發(fā)現(xiàn)生誘造 成電阻減小且防誘層可減小該類損耗。然而，絕緣層越厚，軟磁粒子的忍密度變得越低且磁 通量密度減小。此外，通過高壓力下壓縮模塑增加磁通量密度的嘗試可導(dǎo)致忍中的較大應(yīng) 力，且因此導(dǎo)致較高磁滯損耗。
[0006] 為制造具有最佳關(guān)鍵特征的軟磁粉末忍，需要同時(shí)增加忍的電阻率和密度。出于 此原因，粒子將理想地用具有高絕緣特性的薄絕緣層進(jìn)行覆蓋。在磁粉末領(lǐng)域中，存在解決 此問題的不同途徑。
[0007] W0 2007/084 363A2設(shè)及一種制備冶金粉末組合物的方法和由其制得的壓實(shí)物 品。冶金粉末組合物包含基底金屬粉末，其至少部分由金屬憐酸鹽和粒狀內(nèi)部潤滑劑涂布。 所用內(nèi)部潤滑劑包括例如聚酷胺、Cs至C3。脂肪酸、聚酷胺的金屬鹽、C5至C3。脂肪酸的金屬 鹽、Cs至C3。脂肪酸的錠鹽、硬脂酸裡、硬脂酸鋒、硬脂酸儘、硬脂酸巧、亞乙基雙硬脂酷胺、 聚乙締蠟、聚締控和其組合。通過憐酸鹽涂層和內(nèi)部潤滑劑的組合，可增加金屬粒子和壓實(shí) 部件的潤滑性，同時(shí)減小存在的有機(jī)化合物的量。
[0008] EP0 810 615B1描述軟磁粉末復(fù)合忍，其包含具有絕緣層的粒子。特別地，由包 含憐酸鹽化溶液（其包含溶劑和憐酸鹽）的溶液處理軟磁粒子。另外，溶液包含表面活性 劑和防誘劑，防誘劑為含有具有抑制氧化鐵形成的孤對電子的氮和/或硫的有機(jī)化合物。
[0009] EP0 765 199B1公開滲混鐵基粒子的粉末組合物與熱塑性材料和選自硬脂酸 鹽、蠟、石蠟、天然和合成脂肪衍生物和聚酷胺類型的低聚物的潤滑劑。在低于熱塑性樹脂 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或烙點(diǎn)的溫度下壓實(shí)所獲得的混合物且加熱壓實(shí)產(chǎn)物W固化熱塑性樹 月旨。在添加潤滑劑至熱塑性材料的情況下，該方法較不費(fèi)時(shí)，但無法達(dá)到軟磁特性的實(shí)質(zhì)改 進(jìn)。
[0010] 此外，在金屬加工領(lǐng)域，尤其在金屬表面結(jié)構(gòu)中，采用不同絕緣層W消除腐蝕。例 如，CN101 525 563A提及拋光后清潔劑，其包括用于在進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光清潔時(shí)保護(hù)加 工物體的表面免受腐蝕的腐蝕抑制劑。CN100 588 743A公開一種處理儀合金表面的酸溶 液，其包含兩種酸、腐蝕抑制劑和潤濕劑W使儀合金表面活化W形成致密膜。
[0011] W02006/071226公開一種自工件表面移除氧化物且于工件表面上形成憐酸鐵的方 法。出于此目的，用包含溶解憐酸鹽陰離子、溶解酸、分散芳族簇酸和粘度增加劑的水溶液 處理工件。然而，通過使用該溶液防止用于生產(chǎn)電氣或電子部件的幾基鐵粉受腐蝕使得由 該經(jīng)處理的幾基鐵粉制備的電氣或電子部件的電阻率和磁導(dǎo)率減小。
[0012] 在磁粒子上形成絕緣層的已知方法典型地解決關(guān)鍵特征中的一個(gè)，即密度或絕緣 特性，而保持另一個(gè)恒定。因此，可獲得的電阻率和磁導(dǎo)率為有限的。因此，在此項(xiàng)技術(shù)中 仍需要進(jìn)一步改進(jìn)處理軟磁粉末的方法W達(dá)到對于由該類粉末制備的磁忍部件而言的最 佳結(jié)果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更好腐蝕防護(hù)。
[0013] 因此，本發(fā)明的一個(gè)目的為提供一種軟磁粉末和用于生產(chǎn)對應(yīng)軟磁粉末的方法， 其有助于在用于磁忍部件中時(shí)實(shí)現(xiàn)高電阻率、高磁導(dǎo)率和非腐蝕特性。此外，本發(fā)明的一個(gè) 目的為提供一種允許W簡單、有成本效益且不復(fù)雜的方式實(shí)現(xiàn)前述目的的方法。本發(fā)明的 另一目的為提供包括軟磁粉末的電子部件，其不需要其他腐蝕防護(hù)。就此而言，本發(fā)明的一 個(gè)目的為提供允許在無其他腐蝕防護(hù)層的情況下生產(chǎn)電子部件的軟磁粉末。
[0014] 運(yùn)些目的由包含經(jīng)涂布的軟磁材料粒子的軟磁粉末實(shí)現(xiàn)，涂層包含絕緣處理化合 物和抑制劑，該抑制劑為： 陽〇1引（a)具有通式（I)的簇酸：
[0016]
[0017]其中Ri為單鍵或C i-Ce亞烷基， 陽0化]R2至R6各獨(dú)立地為H、0H、-X-C00H、C i-Ce烷基、C廠Ce鏈締基、C廠Ce烘基、C廠Cy環(huán) 烷基、Ce-Ci2芳基、C00R \ 0R8，
[0019] 或兩個(gè)鄰接基團(tuán)R2至R6-起形成環(huán)，
[0020] X為單鍵或Ci-Ce亞烷基； 陽OW R7、R8為C1-C2。烷基；
[0022] 或簇酸的鹽， 陽02引和/或
[0024]化）通式（II)的化合物： 陽0巧]巧9-〇-)巧1°-〇-)巧。-〇-)P0 (II)
[0026] 其中R9至Rii彼此獨(dú)立地表示未經(jīng)取代或經(jīng)一個(gè)或多個(gè)選自0H和畑2的基團(tuán)取代 的烷基、C2-〔2。鏈締基、C 烘基、C環(huán)烷基、C6-〔12芳基， W27]或 陽02引 R9至R11各獨(dú)立地為具有500至30000g/mol的分子量M前聚二醇結(jié)構(gòu)部分，其任 選地于末端經(jīng)Ci-Cw烷基封端和/或在與0原子連接處由C1-C2。亞烷基鍵結(jié)至P，
[0029] 或
[0030] ri°、rii各獨(dú)立地為H。
[0031] 就本發(fā)明而言，簇酸的鹽包括優(yōu)選為簇酸官能基（特別地金屬簇酸鹽）、簇酸醋官 能基或簇酷胺或官能基的衍生物的簇酸鹽。運(yùn)些包括例如與C1-C4鏈燒醇如甲醇、乙醇、正 丙醇、異丙醇、正下醇、仲下醇和叔下醇的醋。
[0032] 所述目的另外由包括W下步驟的生產(chǎn)軟磁粉末的方法實(shí)現(xiàn)：
[0033] (a)用包含絕緣處理化合物的溶液涂布軟磁材料粒子，
[0034] 化）用包含溶解于有機(jī)溶劑中的抑制劑的溶液涂布絕緣的軟磁材料粒子；
[0035] (C)用樹脂涂布絕緣的軟磁材料粒子， W36] 其中所有涂層在各個(gè)步驟（a)至（C)中施加或其中步驟（a)和化）或其中步驟 化）和（C)在一個(gè)步驟中進(jìn)行且其中任何用于涂布軟磁忍的溶液包含W溶液總體積計(jì)小于 10體積％的水。
[0037] 優(yōu)選地，用于涂布軟磁材料的各溶液包含小于5體積％的水且特別地，各溶液中 的水的量低于2體積％。在一尤其優(yōu)選實(shí)施方案中，85%憐酸的水溶液用作絕緣處理化合 物且溶液中的所有水為憐酸的水。
[0038] 特別地，用于涂布軟磁忍的抑制劑為通式（I)的簇酸或簇酸的鹽或如上文所述的 通式（II)的化合物。
[0039] 若通式（I)的簇酸的基團(tuán)R2至R6中的至少一個(gè)為C00R\0RS，則R嘴RS優(yōu)選為甲 基、乙基、正丙基、異丙基、正下基、仲下基和叔下基。
[0040] 本發(fā)明提供一種最適合于制造電子部件的軟磁粉末。特別地，根據(jù)本發(fā)明涂布的 軟磁粉末在用于制造電子部件如磁忍部件時(shí)，允許實(shí)現(xiàn)高電阻率、高磁導(dǎo)率和非腐蝕特性。
[0041] 生產(chǎn)本發(fā)明的軟磁粉末的方法另外允許通過改變處理溶液和其中所用的抑制劑 含量靈活地調(diào)整該類特征。此外，由于提出的方法的簡單且不復(fù)雜的方式，可實(shí)現(xiàn)批次間的 高一致性，其又允許可靠地生產(chǎn)電子部件?？傮w而言，根據(jù)本發(fā)明涂布的軟磁粉末有助于制 備具有獨(dú)特電磁性能特征的電子部件。另外，包含根據(jù)本發(fā)明涂布的軟磁粉末的電子部件 不需要用于腐蝕防護(hù)的其他層，從而節(jié)約空間和生產(chǎn)成本。
[0042] 絕緣處理化合物優(yōu)選為包含憐酸根的化合物，特別是憐酸。通過用該種包含憐酸 根的化合物處理軟磁忍，軟磁材料涂布有絕緣無定形化合物，例如憐酸或其鹽，該類鹽具有 至少一種選自如下的元素：41、51、1邑、￥、化、8、2'和化。由于運(yùn)些材料提供相當(dāng)良好的絕 緣特性且足W偶合金屬至有機(jī)化合物，故其尤其適合于涂布軟磁粉末。此外，用絕緣處理化 合物涂布制備粉末粒子的表面W使得抑制劑更易于粘附。
[0043] 包含絕緣處理化合物和抑制劑的涂層的平均厚度可處于Inm至1ym之間，優(yōu)選在 1與50nm之間。另外，涂層相對于軟磁材料的量不高于4wt%，因此，可防止通過模塑軟磁 粉末獲得的磁忍的磁通量密度的顯著減小。
[0044] 用絕緣處理化合物涂布軟磁忍的一種方法包括混合軟磁粉末與憐酸或其鹽（任 選地與有機(jī)溶劑混合）。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可選擇適當(dāng)時(shí)間和適當(dāng)溫度條件W形成憐酸 鐵層。可例如在室溫下用絕緣處理化合物進(jìn)行涂布持