[发明专利]一种耐高温高表面电阻铁基软磁磁芯的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高温高表面电阻铁基软磁磁芯的制备方法，经过粉末退火、粉末绝缘包覆和造粒、颗粒成型以及烧结可制备出耐高温高表面电阻铁基软磁磁芯。本发明所述制备方法过程简单、容易实现，环保，对原料的利用率高，适合工业规模化生产。本发明所述的耐高温高表面电阻铁基软磁磁芯可耐750℃高温，在25V电压下，表面电阻值超过50MΩ。另外，本发明所述产品可替代镍锌铁氧体产品，有助于实现电子产品的小型化。

技术领域

本发明属于软磁磁性材料技术领域，涉及到一种耐高温高表面电阻铁基软磁磁芯的制备方法。

背景技术

随着CPU的主频不断提高，以及大功率、体积小的要求，在网通、中高端手机、智能电子设备、医疗保健、机器人及汽车电子领域，具有耐大电流、电磁特性平稳、温升稳定等优势的铁基软磁复合材料得到较快的发展。但是，现有的铁基软磁复合材料存在电阻低，或者电阻高但不耐高温和容易老化的缺点，不适合磁胶电感磁芯后续耐700℃温度的工艺要求。因此提高耐高温铁基软磁复合材料的表面电阻显得非常迫切。目前国内对这方面的技术研究主要集中在使用无机绝缘剂对粉末颗粒进行包覆来达到耐高温和绝缘的目的。由于无机物绝缘材料不溶于水或粒度大(一般都在10um以上)等特点，在水中以悬浊液而不是以溶液形式存在，难以把粉末包覆均匀，且无机绝缘剂包覆的材料存在成型后强度差等缺点，达不到量产要求。专利号CN105149574提供了一种包覆方法，通过把铁基软磁复合材料在有氧气氛中进行氧化，再把粉末放入酸液中反应，清除掉粉末颗粒表面的部分氧化铁，再清洗、烘干粉末，然后使用有机绝缘材料对烘干后的粉末进行包覆、成型，并在保护气氛炉中高温烧结。该发明采用化学包覆方法，来提高材料电阻。但是该发明的缺点也是显而易见的。首先，对粉末均匀氧化很难实现，通常粉末的氧化方式是把粉末堆放在匣钵内，放入高温炉中烧结。匣钵内表面与空气接触的粉末很容易氧化或者会全部氧化，内部的粉末由于与空气隔离就难氧化或不氧化，造成钵内的粉末氧化不均匀，会影响材料的整体电磁特性。其次，对氧化后的粉末进行酸洗，实施起来会非常困难，酸不但能与氧化物反应，更容易与复合材料中的金属铁反应，最终会使材料的磁性能变差，而且会产生更多的污染物；另外，该发明所述制备工艺太过复杂，包括粉末氧化、粉末酸洗、清洗烘干、粉末退火、配料、成型、保护气氛烧结7个工序。该发明中能保证粉末均匀氧化和材料电磁特性只存在理论上的可能，很难实现规模化生产。并且严格按照CN105149574的方法进行多次验证，均不能达到想要的效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐高温高表面电阻铁基软磁磁芯的制备方法。制备的过程相对现有技术而言更加简洁环保，制备出来的产品同时满足耐高温和高表面电阻的要求。

本发明所述技术方案是先把含有Si、Cr、Al的铁基软磁复合材料进行成型处理形成坯件，然后把成型坯件在空气炉中烧结，通过控制烧结工艺使坯件表层的金属元素Si、Cr、Al氧化，使得坯件表面生成高电阻率的SiO₂、Cr₂O₃、Al₂O₃氧化物，来达到提高磁芯表面电阻的目的。

一种耐高温高表面电阻铁基软磁磁芯的制备方法，包括以下步骤：

(1)粉末退火：将颗粒直径为5-80μm的铁基软磁复合粉末放入高温真空炉(由合肥费舍罗热能技术有限公司提供，型号为箱式真空炉FZQ-60/10)或钟罩炉(由中国电子科技集团公司第48研究所提供，型号为钟罩式烧结窑炉-RBN14-32*32*100*4/UM)中，通入含有H₂的保护性气体(H₂占保护性气体体积分数的1-6％，优选2-4％，进一步优选3％)，升温至650-950℃，(优选700-900℃)，保温2-5小时(优选2.5-3.5小时，进一步优选3小时)，并随炉自然冷却至室温，制得粉末A，备用；