[发明专利]一种非晶纳米晶软磁复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种非晶纳米晶软磁复合材料的制备方法与应用，该材料是由非晶纳米晶软磁粉体和玻璃相构筑的软磁复合材料，采用如下方法制成：在表面活性剂的作用下，通过金属有机醇盐水解对非晶纳米晶软磁粉体进行绝缘包覆，然后将低熔点玻璃相均匀分散在有机树脂中，将树脂和绝缘包覆的非晶粉体均匀混合，然后进行模压成型，将生坯在一定温度下空气退火然后在450到800℃氮气退火。本发明的软磁复合材料具有高频低损耗的特性，在100kHz 100mT下，损耗在200到600mw/cm³之间。可用于功率开关电源、扼流圈、功率谐振电感器、脉冲变压器或无线充电等领域。

技术领域

本发明涉及一种具备优良电磁性能的非晶纳米晶软磁复合材料及其制备方法与应用，该非晶纳米晶软磁复合材料可用于高频功率开关电源、扼流圈、功率谐振电感器、脉冲变压器或无线充电等领域。

背景技术

随着高速大容量5G通信技术和GaN等第三代半导体技术的发展，电子器件朝着小型化、高频化、高度集成化、多功能化、可穿戴化的方向发展。这对电子信息材料也提出了新的要求。作为信息的发射、传输、接收、处理、记录以及电能的变换、传输等过程中必不可少的软磁材料，面临着高频率、高饱和磁通密度和低功耗的巨大挑战，已经成为限制下一代电子器件发展的关键因素。

近些年中国新能源汽车市场增速显著，以及在这一领域国家政策的倾斜。预计2018年新能源汽车产销或达100万辆。与此同时，新能源汽车对汽车电源转换以及充电效率等都提出了更为苛刻的要求。汽车电源方面，其急需解决的问题就是如何降低大功率负载的耗电量。比如汽车中车窗升降机、座椅调节器和直流电机控制器等大功率控制应用。至于充电以及充电桩的应用上，目前电动汽车行业面临着续航里程短、充电时间长、充电站资源严重不足的问题，使得大多消费者对电动汽车行业仍心存疑虑，同时这也是众多车载电源及充电桩企业的一大心病。

金属软磁复合材料是一种常用的功能材料，由于其具有较好的高频软磁性能、较低的损耗及高饱和磁化强度，将在电源、充电桩、无线充电等领域得到更为广泛地研究与应用。但是金属软磁材料的电阻率小，高频的涡流损耗很大，导致其只能应用在100kHz的中低频率。为此将金属软磁颗粒进行表面绝缘处理，然后再进行模压成型，使其涡流损耗降低，提升其工作频率。尽管如此，通常的金属软磁复合材料依然无法工作在更高的频率。近年来，非晶纳米晶材料的出现为我们提供了新的出路。研究表明非晶纳米晶软磁材料能够工作在更高频率，但是非晶纳米晶材料硬度非常高，且晶化温度很低，导致其难以成型。

为此本发明通过对非晶纳米晶粉体粒径进行筛选，并通过特殊的表面绝缘工艺和有机无机混合包覆的方法实现非晶纳米晶软磁复合材料的成型。新型的软磁复合材料引领了器件的向高能量密度、小型化方向发展的潮流。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种非晶纳米晶软磁复合材料及其制备方法与应用。该非晶纳米晶软磁复合材料具有高频率和低损耗的优势，可用于功率开关电源、扼流圈、功率谐振电感器、脉冲变压器或无线充电等领域。

本发明采用的技术方案如下：

非晶纳米晶软磁复合材料的制备方法，如下：

粉体表面绝缘处理：将一定量的偶联剂溶液和非晶纳米晶软磁粉体加入到适量金属醇盐溶液中，金属醇盐为非晶纳米晶软磁粉体质量的0.2％～4％，然后缓慢烘干，得到金属醇盐包覆的软磁粉体；

模压成型：将低熔点的玻璃相粉体均匀分散在有机树脂中，然后将适量的有机树脂加入到前述包覆的软磁粉体中，使其均匀混合，然后进行模压成型；其中，低熔点的玻璃相粉体为前述制得软磁粉体质量的0.5％～6％；

退火处理：将得到的坯体在200～450℃空气退火，然后在450～800℃氮气退火，即得到所需产品。