[发明专利]一种多绝缘层铁硅基软磁粉芯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多绝缘层铁硅基软磁粉芯及其制备方法。其技术方案是：将铁硅合金粉末置于100～260℃的水蒸汽环境下搅拌0.5～3h，得到复合粉末。将复合粉末进行真空干燥，装入模具，于300～1200MPa条件下冷压成型，得到坯体。将坯体置于高温烧结炉内，在真空条件下或保护性气氛条件下，升温至800～1300℃，烧结0.5～5h，得到烧结坯体。将烧结坯体置于热处理炉中，在真空条件下或保护性气氛条件下，升温至500～1200℃，热处理0.5～5h，随炉冷却，制得多绝缘层铁硅基软磁粉芯。本发明工艺简单和生产周期短，所制备的多绝缘层铁硅基软磁粉芯的绝缘包覆层均匀且薄，涡流损耗低、饱和磁感应强度高和矫顽力低。

技术领域

本发明属于铁硅基软磁粉芯技术领域。具体涉及一种多绝缘层铁硅基软磁粉芯及其制备方法。

背景技术

铁硅基软磁粉芯因其高磁导率、低损耗、低磁致伸缩、优异的热稳定性和直流偏置能力，作为电源电路不可或缺的磁性元件，广泛应用于逆变器、电感器、变压器及扼流圈等电子元器件中，涉及电机、电讯、电源等众多领域。

值得一提的是，随着使用频率的提高，软磁粉芯的涡流损耗呈指数式增长，而磁性粒子的绝缘包覆无疑是减小涡流损耗最有效的方法。在此基础上，绝缘包覆主要分为有机包覆和无机包覆两种。常见的有机包覆方法是将磁性颗粒与有机包覆材料混于丙酮或乙醇等有机溶剂中，充分搅拌后干燥，获得软磁复合粉末，经进一步压实和热处理得到软磁粉芯，操作简单、成本较低且包覆效果较好。然而，传统有机包覆材料如酚醛树脂、环氧树脂等耐热性较差，在200℃以上无法进行高温热处理和消除高温残余应力，影响了磁性能。且有机材料包覆的软磁粉芯在长期工作中因涡流损耗而发热，会导致有机绝缘层老化，甚至热分解，从而削弱软磁粉芯的绝缘性，增大涡流损耗以及影响软磁粉芯的稳定性。因此，无机包覆材料以其优异的化学和热稳定性以及电绝缘性而备受关注。

常用无机包覆材料主要有磷酸盐、氧化物(Al₂O₃、MgO、SiO₂等)和软磁铁氧体，常见的包覆方法则是通过简单的搅拌或是球磨等物理方法将磁性颗粒与无机绝缘包覆材和粘结剂混合，之后进行高强压力压实成型，最终得到软磁粉芯；此外，还有共沉淀和溶胶凝胶等化学包覆工艺。以上包覆方法，最主要的目的在于对磁性颗粒进行绝缘包覆，而如何将每个磁性颗粒均匀且致密的包覆起来，实现磁性颗粒间的有效绝缘，显得尤为重要。

为此，科技人员进行了广泛研究，如“一种金属软磁粉芯用无机绝缘粘接剂及其制备方法”(CN200710099337.2)专利技术直接将磁性颗粒与电绝缘的无机氧化物混合，制备方法简单，但难以实现磁性颗粒间的有效绝缘，损耗降低有限，且会造成无机包覆材料的团聚，恶化磁性能。而“一种金属软磁复合材料用粉末的包覆方法及磁体的制备方法”(CN201310351622.4)专利技术通过溶胶-凝胶法在铁颗粒表面包覆Al₂O₃，其溶胶-凝胶的制备过程复杂，单次产量少，无法扩大生产，且原料损耗较多，成本较高。此外，“一种铁基软磁合金粉末包覆方法及软磁复合材料制备方法”(CN201510602786.9)专利技术通过高温氧化得到氧化层，然后酸洗去除铁氧化物，留下含SiO₂、Al₂O₃和Cr₂O₃等氧化层，最后添加粘结剂和润滑剂进行压实，得到软磁复合材料。所得软磁复合材料的绝缘层较为均匀，磁性能较好，但制备工艺复杂、操作不易、能量与原料损耗较多和不利于大量制备。

发明内容

本发明旨在克服上述技术缺陷，目的在于提供一种工艺简单和生产周期短的多绝缘层铁硅基软磁粉芯的制备方法；用该制备方法制备的多绝缘层铁硅基软磁粉芯的绝缘包覆层均匀且薄，涡流损耗低、饱和磁感应强度高和矫顽力低。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：

第一步、复合粉末制备