[发明专利]表面氧化工艺制备高磁导低功耗金属软磁复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种金属软磁复合材料的表面氧化包覆处理方法。采用表面氧化法在金属磁粉表面包覆一层致密氧化物膜，经粘结、压制成型、热处理、喷涂工艺，得到新型软磁复合材料。本发明采用表面氧化法对金属磁粉进行绝缘包覆，包覆膜厚度在纳米级别，包覆均匀，结合强度高，不易脱落，同时具有高热稳定性、高电阻率，由于包覆膜较薄，具有高饱和磁通密度与高磁导率。包覆效果优于现有方法，工艺简单可行，适宜工业化生产。

技术领域

本发明涉及磁性材料的制备技术领域，尤其涉及一种金属软磁复合材料的原位表面氧化包覆处理方法。

背景技术

金属软磁复合材料是利用粉末冶金工艺将金属磁粉与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。应用于高频时，软磁复合材料的损耗以涡流损耗为主。涡流损耗会产生大量焦耳热，造成软磁材料磁性能的恶化。为了降低涡流损耗，需要在金属磁粉表面均匀包覆一层高电阻率的绝缘层，将涡流阻隔在磁粉颗粒内部，从而有效降低高频下的涡流损耗。

包括有机包覆和无机包覆两种。包括环氧树脂、酚醛树脂以及硅树脂等在内的有机包覆剂虽然具有良好的延展性，但其耐热温度低，高温热处理时容易发生分解，不能有效消除压制过程中引入的内应力和缺陷，造成磁芯损耗过高。工业上最常用的是无机磷酸盐包覆，但是同样存在热稳定性差的问题。近年来出现了很多利用不同氧化物进行包覆的制备方法，包括SiO₂、MgO、Al₂O₃和铁氧体等。但氧化物本身具有较高的脆性，包覆过程中容易开裂甚至脱落，与磁粉结合性差，包覆效果不佳。表面氧化法是直接与磁粉表面发生反应生成一层致密的氧化膜，从而实现对磁粉的均匀包覆，并且这层氧化膜厚度薄，电阻率高，耐热性好，是一种是优良的绝缘包覆方法。

专利号为201810481447.3的中国发明专利采用水热法在磁粉表面生成一层Fe₃O₄氧化膜，氧化膜电阻率较低，涡流损耗高，同时由于制备工艺复杂，反应所需温度较高，不利于工业化生产。

发明内容

针对目前软磁复合材料的绝缘膜结合性差、耐热温度不高的缺陷，本发明提供了一种金属软磁复合材料的表面氧化绝缘包覆处理方法，在金属软磁复合材料表面氧化生成一层致密的氧化膜，本发明的技术方案如下：

金属软磁复合材料的表面氧化绝缘包覆处理方法包括如下步骤：

1）粒度配比：对金属磁粉过筛后进行粒度配比；

2）表面氧化法绝缘包覆：在去离子水中溶解占去离子水重量30~60 %的强氧化剂，加入醋酸与醋酸钠配制的缓冲溶液，调整溶液pH值为4~7，均匀搅拌10~60 min，得到氧化溶液；将配比好的金属磁粉加入氧化液中，搅拌20~60 min，然后过滤，干燥，得到氧化后的磁粉；向氧化后的磁粉中加入占氧化后的磁粉质量0.5~2.0 %的粘结剂，在加热条件下充分搅拌至混合物完全干燥；最后向氧化的磁粉中加入占氧化后磁粉总重0.5~2.0 %的脱模剂并混合均匀，得到待成型磁粉；

3）压制成型：将待成型磁粉在500~2000 MPa的压强下压成磁芯；

4）热处理：采用氮气或氩气作保护气氛，将软磁复合材料置于500~700 ºC环境中保温30~120 min；

5）表面喷涂：在步骤4）处理后的软磁复合材料表面喷涂一层环氧树脂绝缘漆，制得成品，即得到金属软磁复合材料。

所述的金属磁粉的重量为10~30 g，所述的混合溶液中强氧化剂的质量为6~36 g，去离子水的质量为20~60 g。

所述的金属磁粉是铁粉、铁硅粉、铁硅铝粉、铁钴粉、铁镍粉、铁镍钼粉和铁基非晶粉中的一种或多种。所述的粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、硅树脂、聚氟化乙烯、三聚氰胺树脂、低熔点玻璃粉中的一种或多种。所述的脱模剂为硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙或二硫化钼中的一种或多种。