[发明专利]有机/无机复合绝缘包覆铁粉的软磁复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及软磁复合材料，尤其涉及一种有机/无机绝缘包覆铁粉的软磁复合材料及其通过溶胶——凝胶制备的方法。

背景技术

软磁复合材料(SMC)是由软磁粉体材料(如铁粉)和占很少部分的表面绝缘介质组成，可以一步由粉末冶金技术压制成具有复杂形状的部件，并具有良好的各向同性磁性能。材料的物理性质决定了它非常适合作为电机的铁心材料，并给电机设计带来了革命性的变化。现有的研究表明，磁粉芯的性能与其绝缘材料及其添加量密切相关。它在很大程度上决定其密度，磁通量，电阻，涡流损失和压制磁粉芯的机械强度。但是，到目前为止，这些材料在工业和商业中的应用还没有重大进展，同时出于商业机密等因素，相关的研究成果报道较少。目前，SMC主要以高分子材料包覆为主，其缺点于压制后的材料不能进行烧结处理，材料的致密度、机械性能及相关磁学性能不能满足其在电机领域和高温等情况下的应用。因而研究者开始转向采用无机物包覆。

中南工业大学粉末冶金国家重点实验室邹联隆等在1000ml蒸馏水中加入适量的重铬酸镁、磷酸、尿素和甘油配制成包覆溶液。将喷雾铁粉在氢气中，800℃还原2小时后，过筛，取一定粒度分布的粉末与包覆液按一定的比例均匀混合，然后在水浴中搅拌初步干燥，最后在200℃下烘干，得到包覆铁粉。

中国专利(申请号：97102244.5，公开号：CN1167990)报道铁粉芯、用于铁粉芯的铁粉及铁粉芯的制备方法。在铁粉中添加了的二氧化硅溶胶、硅氧烷树脂和有机钛化合物。通过使所说的铁粉经过在50～250℃下的固化处理、把粉末压块、在550～650℃在惰性气氛中退火、获得一种基本由具有75～200μm的颗粒尺寸的铁粉颗粒。该二氧化硅溶胶不是采用溶胶-凝胶工艺合成，二氧化硅的分散性不好，且与硅氧烷树脂和有机钛化合物难以实现均匀混合，不存在凝胶过程，难以取得均匀绝缘膜。

中国发明专利(申请号：200610053628.3)公开了一种耐高温铁粉芯的制造方法。它是在100重量份粒度小于300目的电解铁粉，加入10～20重量份，浓度为0.02％～0.20％，pH值为6.3～6.8的铬酸酐水溶液，放入滚筒式炒粉机中炒干，炒干温度为100～150℃；加入0.1～0.5重量份碱式碳酸镁，混合均匀造粒，加入0.2～0.6重量份的有机环氧型粘结剂与0.2～0.6重量份的硬脂酸锌，模压成型。该发明采用铬酸酐水溶液法生产的绝缘膜比磷酸和丙酮法生成的绝缘膜牢固，电阻率高，在模压成型时不易破坏，而且其磁芯损耗较小，成品可以在200℃温度使用，缺点于材料不能进行烧结处理。

中国发明专利(申请号：02120634.1，铁磁金属基粉末、用其制成的铁粉芯和铁磁金属基粉末的制造方法)提供一种含耐热绝缘覆层的铁基粉末和铁粉芯。将含硅树脂和颜料的涂料加入到主要含铁磁金属，特别是铁的原材料粉末中，进行搅拌和混合，此后进行干燥处理以在铁基粉末的表面上形成含硅树脂和颜料的覆层。颜料为金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、矿物质和玻璃中的一种。将涂料喷射到处于流化态的铁基粉末上形成含硅化物、钛化物、锆化物、磷化物和铬化物中至少一种的涂层。

S.N.B.Hodgson等(Journal of Magnetism and Magnetic Materials(2006)，doi：10.1016/j.jmmm.2006.08.002)直接采用SiO₂溶胶(由正硅酸乙酯或正硅酸乙酯和甲基三甲基硅烷通过水解得到)混合，采用SiO₂包敷铁粉。由于二氧化硅的脆性，该工艺得到的包敷铁粉，其表面的SiO₂绝缘膜容易脆裂，包敷效果不是很理想。

用以上方法制备绝缘膜均不很理想，如存在绝缘膜容易脆裂、包覆不均匀、制备工艺复杂等方面问题。到目前为止，此类研究在工业中的应用还没有重大进展，进一步探求性能优异的SMC绝缘膜是非常必要的。

发明内容

为了解决上述的绝缘膜容易脆裂、包覆不均匀、制备工艺复杂、软磁铁复合材料其压制后不能进行烧结处理的技术问题，本发明的一个目的是提供一种有机/无机绝缘包覆铁粉的软磁复合材料。其具有兼顾了有机、无机物包覆的优点，绝缘层的包覆效果及力学性能优异的特点。

本发明的另外一个目的是提供上述的有机/无机绝缘包覆铁粉的软磁复合材料的制备方法。该制备方法采用了溶胶——凝胶，具有工艺简单、成本低的特点。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的方法：