[发明专利]软磁性复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及软磁性复合材料及其制备方法。具体地，本发明涉及软磁性复合材料（10），其具有由至少两种成分构成的结构，所述成分之一是铁基础合金和第二成分是Fe₁₆N₂。所述铁基础合金包含总计最多50重量%的元素钴、锰和钛和包含最多5重量%的其他元素。所述材料具有粒核（20）的结构，该粒核的表面被绝缘层（30）覆盖，该绝缘层将粒核（20）彼此分开。

技术领域

本发明涉及一种软磁性复合材料。本发明还涉及该软磁性复合材料的用途。最后，本发明涉及该软磁性复合材料的两种制备方法。

背景技术

软磁性复合材料是具有铁基粉末颗粒的粉末基材料，其例如通过颗粒表面的涂层或氧化而彼此电绝缘。在本发明中，软磁性是指所述复合材料具有小于20 A/cm的矫顽磁场强度（Koerzitivfeldstärke）H_c。由于其高的电阻和由此伴随的低的磁滞损耗（Ummagnetisierungsverlust）或涡流损耗（Wirbelstromverlust），尤其在高的频率下，软磁性复合材料用作在电机，快速切换磁致动器以及在电力电子设备的电感元件中的流导体（Flussleiter）。

软磁性复合材料的高磁饱和是对于具有高的功率-和扭矩密度的存储器电抗器（Speicherdrossel）或电机的存储器能量的关键性能。对于由软磁性复合材料构成的致动器，其磁饱和的平方对应于致动器的最大力。然而，具有铁基础粉末的软磁性复合材料的磁饱和受到铁基础粉末的磁饱和和软磁性复合材料的密度的限制。

发明内容

所述软磁性复合材料具有由至少两种成分构成的结构，所述成分之一是铁基础合金和第二成分是Fe₁₆N₂。所述铁基础合金包含总计最多50重量%的元素钴、锰和钛和包含最多5重量%的其他元素。所述复合材料的粒核特别是通过绝缘层彼此分开。绝缘层是指相比于粒核具有更高电阻的层。在本发明中，所述粒核基本上由铁基础合金组成，和所述绝缘层基本上由Fe₁₆N₂组成。Fe₁₆N₂具有2.8T的磁饱和。它具有可以根据式1计算的畴壁强度δ：

（式1）

其中，A是交换常数，和K₁是晶体各向异性常数。Fe₁₆N₂的畴壁强度δ为大约10 nm。当Fe₁₆N₂用作复合材料的成分时，因此可以获得磁饱和特别是大于2T的软磁性复合材料。

所述软磁性复合材料的5重量%至50重量%优选由Fe₁₆N₂组成。

钴、锰和钛是很好实现软磁性复合材料的可制备性和进一步可加工性的合金元素。它们在软磁性复合材料中的含量为总计优选最多25重量%。

所述软磁性复合材料特别适用于电抗器、电力电子设备的变压器、电磁阀或电动机中。

在制备所述软磁性复合材料的方法中，首先提供第一粉末。该粉末由铁基础合金组成，该合金除了铁之外还可以包含总计最多50重量%的元素钴、锰和钛和最多5重量%的其他元素。另外，提供第二粉末，该粉末由多晶的Fe₁₆N₂组成。将所述两种粉末混合和将经混合的粉末压制成部件。

所述两种粉末的混合比例优选如此选择，使得100重量%的经混合的粉末由50重量%至95重量%的第一粉末和5重量%至50重量%的第二粉末构成。这里要防止过高含量的第二粉末使得复合材料的软磁性性能减弱。