[发明专利]用于获得软磁性复合材料(SMC)的铁磁性颗粒表面的涂覆层

说明书

本发明描述用于富集铁磁性颗粒表面并涂覆铁磁性颗粒的方法。更具体地本发明描述获得通过以下方法开发的材料：表面富集，表面氧化，颗粒涂覆，其通过翻滚的干燥粉末混合、通过与硼化合物反应、通过液体玻璃状悬浮液和非金属性化合物，和使用伴随描述技术中的一种或多种的可能性。本发明属于机械工程、电气工程、化学工程和材料工程的领域。

发明领域

本发明描述用于富集颗粒表面层和涂覆颗粒的方法。本发明属于机械工程、电气工程、化学工程和材料工程的领域。

发明背景

目前正在研究制备被称为SMC(软磁性复合材料)的材料的不同方法，目的在于开发工业可行的且经济上可持续的方法。

SMC由使用绝缘材料涂覆的铁磁性粉末复合材料组成，当与粉末冶金技术结合时，就具有重大技术兴趣的电磁目的而言(例如旋转机器、快速转换的传感器和螺线管、电机等)，其为对钢的替代物。

因为每个铁粉末颗粒涂覆有绝缘材料，所以使用涂覆颗粒制备的部件(零件)的电阻率提高，从而降低通过寄生电流的部件磁性损耗。对于中和高频率应用而言提高关于层压电气用钢材的以SMC所制造部件的效率，其中它们的总磁性损耗更多取决于在磁性材料颗粒之间通过寄生电流的损耗(动态损耗部分)而不是通过磁滞的损耗(静态损耗)。

这种类型材料的感兴趣的其他性质包括三维各向同性的铁磁性行为，与可能的热特性改进，加工和装配设计灵活性，从而有助于在规模生产中减少成本。

除了关于开发SMC替代物的大量学术文献之外，已经提交了采用不同工艺用于制备和加工这些材料的许多专利，例如使用有机材料例如树脂(US 2012/0229245 A1)或无机材料例如磷酸盐(US 8187394 B2)、硼化合物(US 2010/0224822 A1)和硅酸盐(US 2013/0181802 A1)涂覆的铁粉末和它们的合金。专利JP 2008063642记载通过蒸发形成膜。

在铁磁性颗粒上具有有机涂层的SMC在成品部件形式的材料的制备中呈现出低成本和简易性。然而，这类复合材料存在严重的缺点，即可能的低加工温度，其相当大地提高它的静态损耗分量。另外，有机涂层的降解是常见的，从而还随时间削弱它的动态损耗分量。至于无机涂层，虽然通常更昂贵，但它们扩大加工可能性(主要关于温度)，允许减小在压缩中引入的缺陷和残余应力，并因此减小静态损耗分量。然而，即使在科学和专利文献中现有技术中发现的涂覆有无机材料的SMC中，确定需要开发提高涂层耐热性的策略，从而允许甚至更高的加工温度，优化用于更大频带的SMC损耗性质。

在科学和专利文献中，在现有技术的检索中，没有发现预料或提出本发明的教导的文献，使得考虑到现有技术，本文提出的方案具有新颖性和创造性。

发明简要描述

本发明包括制备由绝缘相涂覆的铁磁性颗粒的软磁性复合材料(SMC)，目的在于减小它们通过寄生电流的损耗并因此提高电机部件的效率。

在第一目的中，本发明呈现出用于富集具有合金化元素的铁磁性颗粒的表面层的方法，目的在于优化后续的涂覆步骤。这种方法特征在于使用形成稳定化合物(氧化物、氮化物、碳氮化物、氢化物和硼化物)的化学元素例如锰、硅、铝、铬、钛、钽、钒等富集铁颗粒(或磁性材料的其他金属性颗粒)的表面层。可通过升华/再升华、蒸发/冷凝或甚至通过由于机械接触的相互扩散来完成富集。

在第二目的中，本发明包括用于涂覆铁磁性颗粒(优选由第一目的获得的富集的铁磁性颗粒)的方法，这些特征在于后续步骤中的至少一者：

(a)通过翻滚来混合粉末从而涂覆铁磁性颗粒(优选由第一目的中表征的方法获得的那些)，通过添加氧化物材料和铁磁性颗粒至含有钢球的滚筒进行这一过程。翻滚过程具有旋转和时间控制，直至通过在大于50μm的铁磁性颗粒的表面上沉积非常小颗粒尺寸的氧化物材料来涂覆颗粒。在涂覆之后，进行压缩已经涂覆的粉末并烧结热处理在压缩中获得的部件。