磁性鐵粉組合物及其制備方法與磁芯和電感的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬粉末的加工，尤其涉及磁性鐵粉及其制備方法和其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有軟磁材料主要分為鐵氧體（Ferrite)、非晶材質(zhì)（Amorphous)、合金材質(zhì) (Alloypowder)和還原鐵粉（IronPowder)四大類。其中，鐵氧體、非晶材質(zhì)及合金材質(zhì)是 使用700°C以上的高溫退火達到強度和特性要求，所以不會有老化的問題。但是，鐵氧體、非 晶材質(zhì)及合金材質(zhì)不適宜用于制備一體成型的產(chǎn)品，一體成型的產(chǎn)品內(nèi)有漆包線圈，其制 程溫度最高不能超過220°C，否則漆包線圈會燒毀從而失去絕緣功能。若選用合金材質(zhì)當材 料時，必須選擇用添加黏著劑來燒結(jié)硬化。
[0003] 但是，磁性鐵粉需要添加黏著劑并在150C~220°C溫度下燒結(jié)之后硬化來提升強 度，且能增加磁性鐵粉之間的絕緣特性，減少磁芯損耗產(chǎn)生的熱損耗。然而，黏著劑為有機 材質(zhì)，所以會面臨老化的問題，老化會造成絕緣特性變差，進而增加磁芯損耗和溫升，最后 導(dǎo)致電感器燒毀失效。現(xiàn)有軟磁料料中的磁性鐵粉，是使用環(huán)氧樹酯、聚酯樹酯或是硅樹酯 來當作黏著劑的材料，常出現(xiàn)耐溫特性差和老化速度快的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種耐溫且抗老化的軟磁材 料及其制備方法以及采用該磁性鐵粉組合物制備的磁芯。
[0005] 為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：一種磁性鐵粉組合物，其包括：磁性 鐵粉以及形成于磁性鐵粉表面上的磷酸鐵和酚醛樹脂；其中：磷酸鐵占磁性鐵粉質(zhì)量百分 比為0. 06~9% ;酸醛樹脂占磁性鐵粉的質(zhì)量百分比為0. 5~10%。
[0006] 在優(yōu)選方案中，磷酸鐵于所述磁性鐵粉的表面形成一致密的磷酸鐵膜，酚醛樹脂 包覆于所述磷酸鐵膜上。
[0007] 在優(yōu)選方案中，所述磁性鐵粉為還原鐵粉、羰基鐵粉或合金材質(zhì)鐵粉。
[0008] 在優(yōu)選方案中，所述磁性鐵粉組合物的顆粒直徑為300~380mm。
[0009] 本發(fā)明還提供一種磁性鐵粉組合物的制備方法，其包括以下步驟：
[0010] (1)在磁性鐵粉表面上通過反應(yīng)原料形成磷酸鐵膜的反應(yīng)過程，所述反應(yīng)原料包 括：磷酸、磷化促進劑、酒精；其中，磷酸、磷化促進劑、酒精以及未反應(yīng)前的磁性鐵粉的質(zhì) 量比為：(〇· 4 ~60) :1:40:1000 ;
[0011] (2)通過酒精將酚醛樹酯包覆于所述磷酸鐵膜上的過程，其中，酚醛樹脂、酒精以 及步驟（1)中未反應(yīng)前的磁性鐵粉的質(zhì)量比為：（5~100):60:1000。在優(yōu)選方案中，所述 步驟（1)的反應(yīng)過程是在125~135°C的溫度下進行，所述步驟（2)的過程是在85~95°C 的溫度下進行。
[0012] 本發(fā)明還提供一種磁芯，其由上述的磁性鐵粉組合物和潤滑劑混和壓制而成，所 述潤滑劑占所述磁性鐵粉組合物的磁性鐵粉的質(zhì)量百分比為〇. 2~0. 8%。
[0013] 在優(yōu)選方案中，在所述磁性鐵粉組合物和所述潤滑劑相混和之前：先硬化所述磁 性鐵粉組合物，并重新使酚醛樹酯包覆于被硬化的所述磁性鐵粉組合物上。
[0014] 在優(yōu)選方案中，所述潤滑劑為硬酯酸鋅。
[0015] 本發(fā)明還提供一種電感，其包括上述的磁芯以及埋入在所述磁芯里的線圈，所述 磁芯與所述線圈之間一體模壓成型。
[0016] 本發(fā)明的磁性鐵粉組合物及其磁芯具有耐溫、抗老化以及磁芯損耗低等特點，其 具體的有益效果如下：
[0017] (a)本發(fā)明的磁性鐵粉組合物制備方法中所加入的磷酸在每個磁性鐵粉顆粒表面 經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生一層致密的磷酸鐵，使原本導(dǎo)電的磁性鐵粉的表面多一層絕緣層，從而 可以大幅減低磁芯損耗中的渦流損耗。同時，雖然磷酸添加越多，渦流損耗會越低，但是導(dǎo) 磁率會下降，本發(fā)明將控制添加的磷酸占磁性鐵粉的質(zhì)量百分數(shù)為0.04%~6%之間，所 生成的磷酸鐵占磁性鐵粉的質(zhì)量百分數(shù)為〇. 06%~9%之間，從而既能夠減低磁芯損耗中 的渦流損耗，又能夠使導(dǎo)磁率不會下降。
[0018] (b)本發(fā)明的磁性鐵粉組合物制備方法中所加入的酚醛樹酯，主要的目的有三個： 第一，通過表面的再次包覆，提升每個磁性鐵粉顆粒之間的絕緣特性，使渦流損耗更低；第 二，用作為黏著劑，利用這個黏著劑遇到熱會固化的特性，在燒結(jié)后大幅提升產(chǎn)品的強度； 第三，通過添加這個黏著劑的同時，將多個磁性鐵粉顆粒經(jīng)過篩網(wǎng)造粒，形成較大的顆粒， 便于之后成型時入料比較穩(wěn)定。雖然酚醛樹酯添加越多，渦流損耗會越低，強度會越好，但 是導(dǎo)磁率會下降。本發(fā)明將控制添加的酚醛樹酯占磁性鐵粉的質(zhì)量百分數(shù)為〇. 5%~10% 之間，從而既能夠減低磁芯損耗中的渦流損耗，又能夠使導(dǎo)磁率不會下降。
[0019] (c)本發(fā)明的磁芯中所加入的潤滑劑能夠減少產(chǎn)品壓型后與模具之間的摩擦阻 力，避免產(chǎn)品拉裂或拉破。
【附圖說明】
[0020] 圖1為實施例1制得的磁芯參照磁芯損耗的計算公式⑵在不同頻率下得到的磁 芯損耗曲線。
[0021] 圖2為對比實施例1制得的磁芯和實施例1所制得的磁芯的溫度-時間老化曲線。
[0022] 圖3為對比實施例1制得的磁芯、實施例1所制得的磁芯以及現(xiàn)有一般磁芯在 50KHz/500G的條件下的磁芯損耗-時間老化曲線。
[0023] 圖4為對比實施例1制得的磁芯、實施例1所制得的磁芯以及現(xiàn)有一般磁芯在 200KHz/120G的條件下的磁芯損耗-時間老化曲線。
[0024] 圖5為熱重?zé)崾静钔椒治鰞x對實施例1制得的磁芯進行分析后的數(shù)據(jù)圖。
[0025] 圖6為熱重?zé)崾静钔椒治鰞x對對比實施例1制得的磁芯進行分析后的數(shù)據(jù)圖。
[0026] 圖7為熱重?zé)崾静钔椒治鰞x對對比實施例2制得的磁芯進行分析后的數(shù)據(jù)圖。
[0027] 實施方式
[0028] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0029] 本發(fā)明提供一種磁性鐵粉組合物，其包括：磁性鐵粉、形成于磁性鐵粉表面上的磷 酸鐵膜以及包覆于磷酸鐵上酚醛樹脂；其中：磷酸鐵占磁性鐵粉質(zhì)量百分比為0. 06~9%; 酚醛樹脂占磁性鐵粉的質(zhì)量百分比為〇. 5~10%。
[0030] 本發(fā)明的磁性鐵粉組合物的制備方法如下：
[0031] (a)先將0. 4~60g磷酸和lg磷酸促進劑加入酒精40g中均勻攪拌，將溶液加入 磁性鐵粉lKg(Fe>99% )中攪拌15分鐘，再在125~135°C下烘烤并攪拌120分鐘得粉料。
[0032] (b)將5~100g酚醛樹酯加入60g酒精中均勻攪拌，將溶液加入上一步驟制得的 粉料中攪拌10分鐘，待粉料半干時過24目篩網(wǎng)，用85~95°C烘烤30分鐘后，再過一次40 目篩網(wǎng)得粉料。
[0033] (c)將步驟（b)所得的粉料靜置于室溫下晾干24小時，得磁性鐵粉組合物。
[0034] 本發(fā)明還提供一種磁芯，其由以下步驟制得：往上述磁性鐵粉組合物加入硬酯酸 鋅2~8g作為潤滑劑，均勻混和攪拌后，壓制成型為磁芯。
[0035] 本發(fā)明還提供一種電感，其由以下步驟制得：
[0036] (e)在200°C下烘烤上述磁性鐵粉組合物90分鐘，制得硬化后的粉料。
[0037] (f)重復(fù)步驟（b):即將5~100g酚醛樹酯加入60g酒精中均勻攪拌，將溶液加入 上一步驟即步驟（e)制得的粉料中攪拌10分鐘，待粉料半干時過24目篩網(wǎng)，用90°C烘烤 30分鐘后，再過一次40目篩網(wǎng)得粉料。
[0038] (g)將上一步驟制得的粉料加入硬酯酸鋅2~8g，均勻混和攪