[发明专利]一种高磁导率低损耗铁基软磁复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高磁导率低损耗铁基软磁复合材料及其制备方法，该制备方法包含以下步骤：(1)将异丙醇铝、正硅酸乙酯、硼酸和氢氧化钾溶于有机溶剂中，完全溶解后移至反应釜，保温以获得透明胶体状的SiO₂‑Al₂O₃包覆层材料；(2)用油酸对羰基铁粉进行表面改性；(3)加入粘结剂，并与所述的SiO₂‑Al₂O₃包覆层材料及改性后的羰基铁粉混合，以获得具有绝缘包覆层的羰基铁粉核壳颗粒；(4)加入还原铁粉，将羰基铁粉核壳颗粒与还原铁粉球磨混合；(5)将球磨混合后的粉末压制成型；(6)将压制后的材料进行退火处理。本发明在降低涡流损耗的同时，有效降低了材料的低频磁滞损耗，同时还具有较高的磁导率与饱和磁通密度。

技术领域

本发明涉及磁性材料及粉末冶金领域，尤其涉及一种以羰基铁粉、还原铁粉为原料并具有高磁导率和低损耗的金属软磁复合材料及其制备方法。

背景技术

软磁复合材料(Soft Magnetic Composites，SMCs)是以铁磁金属或铁氧体粉末为原料，在其表面包覆上一层绝缘介质后，进行模压成型并经过高温退火处理制得的一种复合材料。近年来，软磁复合材料作为一种新型的磁性材料正受到越来越多的关注。与传统硅钢材料相比，软磁复合材料具有磁晶各向同性、涡流损耗小和易于成型等优势，被广泛应用于制造电机定子、变压器铁芯、电感器等磁性元器件。当前阶段对软磁复合材料的研究主要包括铁基、铁氧体基、非晶带材及纳米晶软磁复合材料四种。铁氧体复合材料饱和磁通密度较低，因而其应用受到限制。非晶与纳米晶软磁复合材料高频损耗相对较高，非晶态的粒子结构导致成型后在高频运行时会产生较大的噪音。相对而言，铁基软磁复合材料不仅具有高饱和磁通密度、高磁导率和低成本的优点，而且具有优异的直流偏置性能，具有旺盛的市场需求和广阔的发展前景。

在对铁粉进行包覆及后续处理的过程中，需要最大限度地降低磁滞损耗及涡流损耗，同时保持较高的磁导率与饱和磁感应强度。因此，铁粉表面绝缘包覆层材料的选择与包覆工艺是决定铁基软磁复合材料电磁性能的重要因素。研究表明，通过在铁粉表面包覆绝缘层可以有效降低材料在高频时的涡流损耗。但对于低频应用来说，磁滞损耗仍然占据很大比重。

发明内容

本发明的目的是克服铁基软磁复合材料在低频应用时磁滞损耗较高的缺陷，提供一种高磁导率和低损耗的铁基软磁复合材料的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种高磁导率低损耗铁基软磁复合材料的制备方法，其包含以下步骤：

步骤(1)，SiO₂-Al₂O₃包覆层材料的制备：将异丙醇铝、正硅酸乙酯、硼酸和氢氧化钾溶于有机溶剂中，完全溶解后移至反应釜，保温以获得透明胶体状的SiO₂-Al₂O₃包覆层材料；

步骤(2)，用油酸对羰基铁粉进行表面改性；

步骤(3)，加入粘结剂，并与所述的SiO₂-Al₂O₃包覆层材料及改性后的羰基铁粉混合，以获得具有绝缘包覆层的羰基铁粉核壳颗粒；

步骤(4)，加入还原铁粉，将所述的羰基铁粉核壳颗粒与还原铁粉球磨混合；

步骤(5)，将球磨混合后的粉末压制成型；

步骤(6)，将压制后的材料进行退火处理，获得所述的高磁导率低损耗铁基软磁复合材料。

较佳地，步骤(1)中，氢氧化钾与异丙醇铝摩尔质量比为1～1.5:12，氢氧化钾与正硅酸乙酯摩尔质量比为1～1.5:5，氢氧化钾与硼酸摩尔质量比为1～2:8。

较佳地，步骤(1)中，保温的温度为70℃～80℃，时间为14h。