用于包覆非晶及納米晶磁粉的絕緣粘結(jié)劑及包覆方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及磁粉的包覆領(lǐng)域，特別涉及一種用于包覆非晶及納米晶磁粉的絕緣粘 結(jié)劑及包覆方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬軟磁粉芯是通過(guò)將金屬或合金軟磁材料制成的粉末與絕緣添加物混合壓制 而成的一種軟磁材料，由于鐵磁性顆粒小，又被非磁性絕緣物隔開(kāi)，因此可以隔絕渦流，高 頻損耗低，可用于高頻下的電子元器件。非晶及納米晶磁粉芯是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一種新型的 金屬軟磁材料，是將非晶或納米晶軟磁粉末壓制粘結(jié)，制成各種形狀的磁粉芯。由于非晶 /納米晶粉末具有獨(dú)特的非晶或微晶原子結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的磁特性，以其為原料制備而成的非 晶/納米晶磁粉芯具有較好的直流偏置特性、在大電流下工作而不飽和、高頻下?lián)p耗較低 等特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛用于新能源（光伏、風(fēng)電等）、消費(fèi)電子（空調(diào)、平板電視等）和電動(dòng) 汽車等領(lǐng)域，用作各類開(kāi)關(guān)電源、PFC電路中電感器件的磁芯元件。非晶及納米晶磁粉芯 與High-Flux(高磁通磁粉芯）相比具有磁芯損耗低、成本低、不受鎳價(jià)格影響的優(yōu)勢(shì)；與 Sendust (鐵硅鋁磁粉芯）相比具有直流偏置能力強(qiáng)、承載電流更大的優(yōu)勢(shì)；與MPP(鐵鎳鉬 磁粉芯）相比具有直流偏置能力強(qiáng)、承載電流更大、成本低的優(yōu)勢(shì)。相比其他金屬磁粉芯的 優(yōu)勢(shì)，非晶及納米晶磁粉芯根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域和需求的不同，可作為High-Flux、鐵硅鋁磁粉芯、 MPP的替代。
[0003] 絕緣包覆是非晶及納米晶磁粉芯制備過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，絕緣包覆層性能是影響 磁粉芯高頻損耗的重要因素，絕緣層如果包覆不完整或被破壞，將急劇增加磁粉顆粒間的 渦流損耗，從而增大磁粉芯的高頻損耗。而絕緣包覆效果主要取決于絕緣粘結(jié)劑材料和包 覆方法。
[0004] 目前，絕緣包覆材料主要分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩種。常用的有機(jī)絕緣粘結(jié)劑主要包括： 環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮樹(shù)脂、聚酰亞胺、酚醛樹(shù)脂等，單獨(dú)使用遇高溫易分解，熱穩(wěn)定性較差。常用 的無(wú)機(jī)絕緣粘結(jié)劑主要包括：高嶺土、云母、滑石粉、氧化鎂、氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、硅酸 鈉等，單獨(dú)使用機(jī)械強(qiáng)度差，不易加工。
[0005] 磁粉的包覆方法有機(jī)械混合法、溶膠凝膠法等，溶膠凝膠法工藝較復(fù)雜，需要高溫 熱處理，易導(dǎo)致非晶及納米晶發(fā)生晶化，在制備過(guò)程中通常采用單純的機(jī)械攪拌法進(jìn)行非 晶及納米晶磁粉的包覆，但是此方法易出現(xiàn)包覆不完整、不均勻的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于包覆非晶及納米晶磁粉的 絕緣粘結(jié)劑及包覆方法。
[0007] 為了克服單獨(dú)使用有機(jī)絕緣粘結(jié)劑和無(wú)機(jī)絕緣粘結(jié)劑的缺點(diǎn)，本發(fā)明將有機(jī)、無(wú) 機(jī)絕緣材料和一種具有兩性結(jié)構(gòu)的表面改性材料三者同時(shí)使用，使有機(jī)和無(wú)機(jī)材料可以更 好地粘結(jié)，提高了非晶及納米晶磁粉芯的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，這種具有兩性結(jié)構(gòu)的表面 改性材料，與有機(jī)物和無(wú)機(jī)物之間均有良好的親和性，分子兩端可分別與有機(jī)、無(wú)機(jī)絕緣材 料反應(yīng)，本發(fā)明中選用的表面改性材料為有機(jī)鉻絡(luò)合物、硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸化合物中 的一種或多種。
[0008] 另外，為了實(shí)現(xiàn)更好地包覆，本發(fā)明采用了超聲攪拌+機(jī)械攪拌同時(shí)進(jìn)行的方式 對(duì)非晶納米晶磁粉進(jìn)行絕緣包覆，該攪拌方式相對(duì)于單純機(jī)械攪拌而言，通過(guò)超聲振動(dòng)和 發(fā)熱與機(jī)械攪拌結(jié)合的方式，可使攪拌具有更均勻、包覆效果更好的優(yōu)點(diǎn)。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
[0010] -種用于包覆非晶及納米晶磁粉的絕緣粘結(jié)劑，該絕緣粘結(jié)劑由有機(jī)粘結(jié)劑、無(wú) 機(jī)粘結(jié)劑和表面改性材料組成，其中，所述表面改性材料為有機(jī)鉻絡(luò)合物、硅烷類、鈦酸酯 類和鋁酸化合物中的一種或多種。
[0011] 在上述絕緣粘結(jié)劑中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述有機(jī)粘結(jié)劑、無(wú)機(jī)粘結(jié)劑和表 面改性材料的質(zhì)量比為5-40:5-40:1-10。
[0012] 在上述絕緣粘結(jié)劑中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述有機(jī)粘結(jié)劑選自環(huán)氧樹(shù)脂、硅 酮樹(shù)脂、聚酰亞胺和酚醛樹(shù)脂中的至少一種。
[0013] 在上述絕緣粘結(jié)劑中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述無(wú)機(jī)粘結(jié)劑選自高嶺土、云 母、滑石粉、氧化鎂、氧化鋁、氧化硅、氧化鈦和硅酸鈉中的至少一種。
[0014] 在上述絕緣粘結(jié)劑中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述有機(jī)鉻絡(luò)合物為甲基丙烯酸 氯化鉻鹽，所述硅烷類為氨丙基三乙氧基硅烷，所述鈦酸酯類為異丙基三（二辛基焦磷酸 酰氧基）鈦酸酯，所述鋁酸化合物為異丙氧基二硬脂酸酰氧基鋁酸酯。
[0015] 采用上述絕緣粘結(jié)劑對(duì)非晶及納米晶磁粉進(jìn)行包覆的方法，包括如下步驟：
[0016] 預(yù)處理步驟，采用機(jī)械和超聲同時(shí)攪拌的方式將所述磁粉與所述表面改性材料的 溶液混合，從而得到預(yù)處理后的物料；
[0017] -次烘干步驟，將所述預(yù)處理后的物料烘干，從而得到一次烘干后的物料；
[0018] 粉末絕緣包覆處理步驟，采用機(jī)械和超聲同時(shí)攪拌的方式將所述一次烘干后的物 料與所述有機(jī)粘結(jié)劑和無(wú)機(jī)粘結(jié)劑的混合溶液混合，從而得到包覆處理粉末；
[0019] 二次烘干步驟，將所述包覆處理粉末烘干，從而得到包覆磁粉。
[0020] 在上述方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述預(yù)處理步驟中，所述表面改性材 料的用量為所述磁粉總質(zhì)量的〇. lwt %~lwt %，在所述表面改性材料溶液中，所述表 面改性材料的質(zhì)量百分比濃度為〇. 1-1% ;優(yōu)選地，所述機(jī)械和超聲同時(shí)攪拌混合的時(shí) 間為30-180min ;更優(yōu)選地，所述機(jī)械攪拌的轉(zhuǎn)速為50-500rpm，所述超聲攪拌的頻率為 20-40kHz ;更優(yōu)選地，所述表面改性材料溶液的溶劑為無(wú)水乙醇、水或丙酮。
[0021] 在上述方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述一次烘干步驟中，先將所述預(yù)處理 后的物料在真空條件下放置20-80min，之后再在常壓條件下進(jìn)行烘干；所述烘干的溫度優(yōu) 選為50-100°C，所述烘干的時(shí)間優(yōu)選為20-180min。
[0022] 在上述方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述粉末絕緣包覆處理步驟中，所述有 機(jī)粘結(jié)劑的用量為所述磁粉總質(zhì)量的〇. 5wt%~4wt%，所述無(wú)機(jī)粘結(jié)劑的用量為磁粉總 質(zhì)量的0. 5wt%~4wt%，在所述混合溶液中，所述有機(jī)粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比濃度為1-8%， 所述無(wú)機(jī)粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比濃度為1-8% ;優(yōu)選地，所述機(jī)械和超聲同時(shí)攪拌混合的時(shí) 間為30-180min ;更優(yōu)選地，所述機(jī)械攪拌的轉(zhuǎn)速為50-500rpm，所述超聲攪拌的頻率為 20-40kHz ;更優(yōu)選地，所述有機(jī)粘結(jié)劑和無(wú)機(jī)粘結(jié)劑的混合溶液的溶劑為丙酮、二甲苯或無(wú) 水乙醇。
[0023] 在上述方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述二次烘干步驟中，先將所述包覆處 理粉末在真空條件下放置20-80min，之后再在常壓條件下進(jìn)行烘干；所述烘干的溫度優(yōu)選 為30-120°C，所述烘干的時(shí)間優(yōu)選為20-180min。
[0024] 分析可知，本發(fā)明公開(kāi)的用于包覆非晶及納米晶磁粉的絕緣粘結(jié)劑及包覆方法， 提高了非晶或納米晶磁粉芯的綜合性能，具有高磁導(dǎo)率、高頻下?lián)p耗低；另外，本發(fā)明得到 的非晶或納米晶磁粉芯具有非常優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。再者，本發(fā)明采用超聲攪拌 +機(jī)械攪拌的方式對(duì)磁粉進(jìn)行包覆，具有攪拌更均勻、包覆完整的優(yōu)點(diǎn)；該包覆方法通過(guò)超 聲振動(dòng)和發(fā)熱與機(jī)械攪拌結(jié)合的方式進(jìn)行混料絕緣包覆，相對(duì)于單純機(jī)械攪拌而言，可使 攪拌具有更均勻、包覆效果更好的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為本發(fā)明包覆方法中使用的攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明包覆方法中使用的烘干罐結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：圖1中：1入料口、2壓力表、3泄壓閥、4超聲振動(dòng)棒、41超聲源端、 42超聲振動(dòng)端、5機(jī)械攪拌槳、51槳葉、52攪拌軸、6出料口、7殼體、13主軸；
[0028] 圖2中：8烘干罐入口、9烘干罐出口、10加熱元件、11出氣口、12罐體。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于此。
[0030] 本發(fā)明提供的用于包覆非晶及納米晶磁粉的絕緣粘結(jié)劑由有機(jī)粘結(jié)劑、無(wú)機(jī)粘結(jié) 劑和表面改性材料組成。下面對(duì)這三種組分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0031] 有機(jī)粘結(jié)劑可以是本領(lǐng)域常用的有機(jī)粘結(jié)劑，優(yōu)選地，選自環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮樹(shù)脂、 聚酰亞胺和酚醛樹(shù)脂中的至少一種。
[0032] 無(wú)機(jī)粘結(jié)劑可以是本領(lǐng)域常用的無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，優(yōu)選地，選自高嶺土、云母、滑石粉、 氧化鎂、氧化鋁、氧化娃、氧化鈦和娃酸鈉中的至少一種。
[0033] 表面改性材料可以為常規(guī)偶聯(lián)劑，優(yōu)選地，為有機(jī)鉻絡(luò)合物、硅烷類、鈦酸酯類和 鋁酸化合物中的一種或多種。其中，有機(jī)鉻絡(luò)合物優(yōu)選為甲基丙烯酸氯化鉻鹽，硅烷類優(yōu)選 為氨丙基三乙氧基硅烷，鈦酸酯類優(yōu)選為異丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）鈦酸酯，鋁酸化 合物優(yōu)選為異丙氧基二硬脂酸酰氧基鋁酸酯。
[0034] 優(yōu)選地，在使用過(guò)程中，所述有機(jī)粘結(jié)劑、無(wú)機(jī)粘結(jié)劑和表面改性材料的質(zhì)量比 為 5-40:5-40:1-10，比如 5:5:1、5:5:5、5:5:10、5:7:1、5:15:1、5:20:1、5:30:1、5:38:1、 5:40:1、10:10:1、10:10:5、10:10:9、10:5:1、20:5:1、30:5:1、40:5:1、5:7:5、5:15:5、 5:20:5、5:30:5、5:38:5、5:40:5、10:5:5、20:5:5、30:5:5、40: