[发明专利]一种软磁粉芯的制备方法

说明书

本发明提供一种软磁粉芯的制备方法。首先将磁粉表面进行改性后原位生成TiO₂，在磁粉颗粒表面形成致密均匀的TiO₂绝缘包覆层，然后采用树脂对该表面包覆TiO₂的磁粉进一步进行绝缘包覆，形成二次绝缘包覆。该方法能够解决传统物理包覆过程中易团聚、包覆效果差的问题，可实现磁粉的有效绝缘，同时能够有效避免由于有机绝缘材料热稳定性低而引起的磁粉芯性能降低、高频损耗增加的问题。

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，具体涉及一种具有低损耗、高频稳定性和高直流偏置软磁粉芯及其制备方法。

背景技术

软磁粉芯是一种由磁性材料粉末与绝缘介质混合压制而成的软磁材料。目前，实际生产和生活中应用的软磁粉芯主要包括金属软磁粉芯(铁粉芯、铁硅粉芯、铁硅铝粉芯、铁镍粉芯和铁镍钼粉芯)、非晶、纳米晶和铁氧体粉芯等。软磁粉芯具有良好的软磁性能及频率特性，是目前制作电感器件尤其是高频、大电流、大功率电路中电感器及功率变压器的关键材料。

为了提高软磁粉芯的性能，降低高频损耗，需要在磁粉表面包覆厚度适中、高电阻率且附着性良好的绝缘层。目前常采用有机和无机材料作为绝缘包覆层，其中以树脂为主要构成的有机绝缘剂多为物理包覆过程，导致磁粉与绝缘剂无法完全分散，造成磁粉包覆均匀性差。专利CNI224899A公布了采用环氧树脂、酚醛树脂等有机物作为磁粉间的绝缘介质，但是由于这些有机绝缘剂较低的热分解温度，限制了磁粉芯的热处理温度，而较低的热处理温度不能完全消除压制过程中的应力释放，导致磁粉芯性能较差。

近年来，无机绝缘包覆由于其优异的绝缘性及热稳定性而逐渐成为磁粉芯包覆的研究热点。最常使用的无机绝缘剂主要为磷酸盐和无机氧化物，其中磷酸盐包覆因其简单的处理过程已是目前应用较广泛的方法。专利CN1845805A、CN1211943A、CN1656575A及CN1211943A等都公布了采用磷酸钝化获得磷酸盐膜绝缘层的方法，但是利用磷酸钝化方法得到的磷酸盐包覆层在热处理温度超过500℃会逐渐分解，导致电阻率急剧下降，磁粉芯的损耗明显增大。于是出现了使用SiO₂、MgO及Al₂O₃等无机氧化物作为绝缘层，这些无机氧化物绝缘层普遍具有高温稳定性，它克服了有机绝缘材料和磷酸盐包覆层热分解的缺陷。专利CN101089108A直接利用无机氧化物与铁磁性粉末混合在磁粉颗粒表面实行绝缘包覆，但是这种简单的处理方法导致磁粉颗粒容易团聚且包覆层致密度及均匀性差。

发明内容

针对上述技术现状，本发明旨在提供一种软磁粉芯的制备方法，利用该方法绝缘包覆后的磁粉颗粒分散性良好，能够实现磁粉的有效绝缘，从而大幅提高磁粉表面的电阻率，降低磁粉芯损耗。

为了实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：一种软磁粉芯的制备方法，包括如下步骤：

(1)将磁粉加入聚乙烯吡咯烷酮分散液中，搅拌均匀，得到表面改性的磁粉；然后，加入钛酸丁酯或钛酸四丁酯，再逐滴加入去离子水搅拌反应，所得产物真空干燥后得到表面包覆TiO₂的绝缘磁粉；

(2)将步骤(1)得到的表面包覆TiO₂的绝缘磁粉与树脂溶液搅拌混合，过筛、干燥，得到树脂包覆的绝缘磁粉，即，在步骤(1)得到的表面包覆TiO₂的绝缘磁粉的表面包覆树脂绝缘层；

(3)将步骤(2)得到的树脂包覆的绝缘磁粉压制成型，得到磁粉芯。

所述步骤(1)中，磁粉包括但不限于金属软磁粉末、非晶软磁粉末、纳米晶软磁粉末中的一种或几种。金属软磁粉末包括但不限于纯铁粉、铁硅粉、铁镍粉、铁镍钼粉中的一种或者几种。

所述步骤(1)中，聚乙烯吡咯烷酮分散液中溶剂不限，包括无水乙醇、丁醇、乙二醇、甲醇、异丙醇等。