[发明专利]高磁导率低损耗软磁复合材料的制备方法及其磁环

说明书

本发明公开了一种高磁导率低损耗软磁复合材料的制备方法，在球形软磁合金颗粒外包覆磁性氧化物颗粒层以形成混合粉末；将混合粉末装入模具使混合粉末被压制成型；对成型过程中的混合粉末施加外磁场，所述磁场平行于工作磁路平面，垂直于工作磁路平面法向；去应力退火而获得软磁复合材料。该技术方案非常简便，对磁粉、设备都没有严苛要求，并且无需对现有设备做出大的改进，只需要增加外磁场施加设备，即可实现软磁材料的高性能；软磁合金和磁性氧化物在磁环水平和垂直方向非对称分布，造成工作磁路方向的磁导率更高、损耗更低；本发明由于采用设备少、工艺步骤少、工艺简单，可以快速实现软磁复合材料的工业应用。

技术领域

本发明涉及磁性材料制备领域，尤其涉及一种高磁导率低损耗软磁复合材料的制备方法及其磁环。

背景技术

软磁材料具有低矫顽力和高磁导率，因而既易于磁化，也易于退磁，广泛用于能量转换和通信设备中。

软磁复合材料最显著的缺点是由于磁性粒子之间被非磁性体分开，磁路隔断，磁导率低。目前已有很多技术用磁性氧化物来替代传统绝缘介质，既可以起到增大电阻率的作用，又不会使磁路磁阻增大很多，对磁导率的损耗降低。但显然，软磁复合材料的磁导率仍然偏低。

如何通过简易可行的技术方案实现高磁导率低损耗的软磁复合材料及相应的材料制备依然是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高磁导率低损耗软磁复合材料的制备方法，可以解决上述技术问题中的一个或是多个。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案如下：

一种高磁导率低损耗软磁复合材料的制备方法，在球形软磁合金颗粒外包覆磁性氧化物颗粒层以形成混合粉末；将混合粉末装入模具使混合粉末被压制成型；对成型过程中的混合粉末施加外磁场，所述外磁场平行于工作磁路平面，垂直于工作磁路平面法向；去应力退火而获得软磁复合材料。

在现有技术的常规理论中，球形的软磁合金颗粒各向磁性相同，对其施加外磁场理论上是无用的，而本发明跳出常规思路，创造性的施加了一个平行于工作磁路平面的外磁场，由于受外磁场的作用，软磁合金和磁性氧化物都被磁化，磁化方向与外磁场一致。被磁化后的磁性粉末由于磁性作用，在磁场方向排列更加紧密有序。另外，颗粒更小的磁性氧化物更是择优填充了大尺寸软磁合金颗粒间的水平间隙。因此磁性氧化物颗粒在球形软磁合金颗粒周围形成非对称分布，即沿外磁场方向磁性氧化物的含量较多，而沿磁环轴向磁性氧化物的含量较少。这种排列的结果是水平方向磁路磁阻更低、电阻率更大，因此可以获得更高的磁导率和更低的损耗。

优选的：所述磁场强度为0.1～10T。

优选的：所述磁场为线圈磁场、电磁铁磁场或脉冲磁场中的一种。

优选的：在压制混合粉末成型的过程中始终施加外磁场。

优选的：所述球形软磁合金颗粒的质量分数为90wt.％～99.9wt.％；所述的磁性氧化物层的质量分数为0.1wt.％～10wt.％。

优选的：所述球形软磁合金颗粒为Fe、Fe-Si、Fe-Ni、Fe-Ni-Mo、Fe-Si-Al、Fe-Si-B非晶、铁基纳米晶合金中的一种。

优选的：所述磁性氧化物层为Mn-Zn铁氧体、Ni-Zn铁氧体、Mg-Zn铁氧体、Ni-Cu-Zn铁氧体、Co₂Y平面六角铁氧体、Co₂Z平面六角铁氧体中的一种。从理论上来收，几种磁性氧化物性能稳定，可以多种混合来对球形软磁合金颗粒进行包覆。

优选的：所述球形软磁合金颗粒的直径为5μm～40μm；所述磁性氧化物颗粒的直径为10nm～200nm。

优选的：所述球形软磁合金颗粒通过气雾化法或水雾化法制备获得。