[发明专利]溶胶浸润的玻璃粉包覆层的软磁复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及软磁材料及其制备方法。

背景技术

软磁复合材料是指在磁粉之间互相独立并通过绝缘层材料连接起来的一类软磁材料。这种软磁复合材料的突出优点是交流磁场下具有低的铁损和三维各向同性性质。因此可以制备很多常规软磁材料难以实现的部件，已应用在开关磁阻，谐振电感，防抱死制动传感器，电磁驱动装置，无刷直流电机，旋转机械，低频滤波器等领域。软磁复合材料的制备工艺通常是对金属或合金磁性粉末表面包覆无机物和有机物的绝缘层，或采用磁性粉末基体—高电阻率连续纤维复合方式形成复合软磁粉体，然后采用粉末冶金压实工艺制备成密实的块体软磁材料。对于现有的有机物包覆层的软磁复合材料来说，在其制备过程中需要施加大于800MPa的压力，以达到所需要的压实密度，但同时又要满足良好的饱和磁感应强度和磁导率，就需要对含有有机物包覆层的软磁复合材料进行退火来去除材料的残余应力，由于有机物包覆层通常不耐高温，所以很难有效去除其残余应力。对于现有的无机物包覆层的软磁复合材料来说，包覆层的绝缘性达不到要求，而且现有的含P或S的包覆层对环境污染严重，于是出现了用SiO₂、MgO、SiO₂与水混合物、Al₂O₃与水混合、ZrO₂与水混合、云母粉与水混合物制备的无机绝缘层作为无机物包覆层，无机绝缘层普遍具有高温稳定，它克服了有机物包覆层通常不耐高温的缺点。但是现有的无机绝缘层也有缺点，磁粉与无机绝缘层的结合性不好，通过退火的方法有效去除制备过程中的残余应力会导致软磁复合材料的力学性能较差，现有的无机物包覆的软磁复合材料的横向断裂强度小于70MPa；同时，无机绝缘层和磁粉的热膨胀系数相差较大，在温差较大的环境或是在长时间使用过程中会在磁粉内产生热应力，导致无机物包覆层的软磁复合材料无法具有优良的磁性能。这些问题都制约着软磁复合材料的发展和应用。

发明内容

本发明是要解决在现有的无机物包覆层的软磁复合材料中，通过退火的方法有效去除制备过程中的残余应力又导致现有的软磁复合材料的横向断裂强度小于70MPa和无机绝缘层和磁粉的热膨胀系数相差较大的问题，而提供了溶胶浸润的玻璃粉包覆层的软磁复合材料及其制备方法。

溶胶浸润的玻璃粉包覆层的软磁复合材料是由磁粉、包覆磁粉的二氧化硅层、包覆在二氧化硅层外的玻璃粉层和玻璃溶胶浸渗层组成；其中，磁粉为具有磁性的金属粉、具有磁性的金属合金粉和具有磁性的金属化合物粉中的一种或其中几种的组合。

溶胶浸润的玻璃粉包覆层的软磁复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：

一、将磁粉放入清洗剂中以24KHz~35KHz的频率超声10min~20min，过滤得到洁净磁粉，在洁净磁粉中加入乙醇和油酸，使用质量百分浓度为20%~30%的氨水将溶液的pH值调节至8.5～9.5，以24KHz~35KHz的频率超声分散1小时~2小时或以600r/min~1200r/min的转速搅拌1小时~2小时，得到固液混合物；其中，油酸和磁粉的质量比为（0.03~0.2）：1，油酸和乙醇的体积比为1：（40~75），磁粉为具有磁性的金属粉、具有磁性的金属合金粉和具有磁性的金属化合物粉中的一种或其中几种的组合；

二、在步骤一得到的固液混合物中加入乙醇，用质量百分浓度为20%~30%的氨水将溶液的pH值调节至8.5～9.5，在以600r/min~1200r/min的转速进行搅拌和固液混合物的pH值为8.5～9.5的条件下，分2~4次加入等量的正硅酸乙酯，每次间隔0.5小时~1.5小时，加入的正硅酸乙酯的总质量与磁粉的质量比为（0.25~0.4）：1，全部加入后，反应0.5小时~1.5小时，将反应得到的固液混合物静置10min~30min，倒掉溶液，将得到的固体清洗，过滤，将清洗后固体放入干燥箱中，温度为40℃~80℃，干燥20min~360min，将干燥后的固体用电磁铁进行筛选，即得到包覆二氧化硅层的磁粉；其中，加入的乙醇与步骤一得到的固液混合物的体积比为（2~4）：1；