[发明专利]一种具有表面包覆结构的铁硅复合磁粉芯及其制备方法在审

专利信息
申请号: 202010147098.9 申请日: 2020-03-05
公开(公告)号: CN113363067A 公开(公告)日: 2021-09-07
发明(设计)人: 王斌;祖伟皓;黄月文 申请(专利权)人: 中科院广州化学有限公司;国科广化(南雄)新材料研究院有限公司;南雄中科院孵化器运营有限公司
主分类号: H01F41/02 分类号: H01F41/02;H01F1/147;H01F1/20
代理公司: 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 代理人: 宫爱鹏
地址: 510650 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 具有 表面 结构 复合 磁粉芯 及其 制备 方法
【说明书】:

发明公开了一种具有表面包覆结构的铁硅复合磁粉芯及其制备方法,该方法首先将硅烷偶联剂滴加入用无水乙醇分散的铁硅复合磁粉中,对铁硅复合磁粉进行表面活化1~2h,之后缓慢滴加碱性溶液,再缓慢滴加硅酸酯,用硅酸酯对活化后的铁硅复合磁粉进行表面改性后得到SiO2包覆的铁硅复合磁粉芯。该方法制备的具有表面包覆结构的铁硅复合磁粉芯原材料成本低,采用化学包覆方法制备过程清洁环保。包覆后的复合磁粉芯颗粒间绝缘,从而在保持磁粉芯高频情况下能够降低损耗,提高使用寿命,最终可以实现在高频、大功率应用领域内广泛应用。

技术领域

本发明属于复合材料领域,具体涉及一种具有表面包覆结构的铁硅复合磁粉芯及其制备方法。

背景技术

随着现代电子器件的小型化与轻量化,电子领域对铁基复合磁粉的性能提出了更高的要求:在工作频率越来越高的同时应尽可能降低功率损耗。而在金属磁粉中,铁硅复合磁粉因其本身磁晶各向异性常数小,磁致伸缩系数几乎为零,而且具有更好的直流叠加特性、高的频率稳定性等磁性能,特别适用于目前低压强电流、大功率密度及高磁通量化的技术要求,在电子元器件、能源行业中具有巨大的商业应用前景。但是在高频、大功率应用领域,由于铁硅复合磁粉损耗较高并且有明显的发热现象,会导致磁粉烧损、失效。目前通用工艺方案为在铁硅复合磁粉表面包覆一层绝缘物质,提高磁粉的电阻从而降低损耗,提高使用寿命。该方案一般包括简单包覆、模压、退火、固化等工艺制备成复合材料。其中,在模压成型后退火处理可以消除粉末制备和模压成形过程所引入的各种缺陷与内应力,进而降低损耗。但是上述方法操作繁琐,在工业生产中退火等热处理工艺步骤对空气污染较大。总体来看不利于绿色发展要求。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处,本发明的首要目的在于提供一种具有表面包覆结构的铁硅复合磁粉芯。

本发明的第二个目的在于提供上述具有表面包覆结构的铁硅复合磁粉芯的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现:

一种具有表面包覆结构的铁硅复合磁粉芯的制备方法,首先将硅烷偶联剂滴加入用无水乙醇分散的铁硅复合磁粉中,对铁硅复合磁粉进行表面活化1~2h,之后缓慢滴加碱性溶液,再缓慢滴加硅酸酯,用硅酸酯对活化后的铁硅复合磁粉进行表面改性后得到SiO2包覆的铁硅复合磁粉芯。

硅烷偶联剂的分子结构式一般为:Y-R-Si(OR)3(式中Y为有机官能基,SiOR为硅烷氧基)。首先硅烷偶联剂的有机官能基Y与铁硅复合磁粉脱水缩合形成氢键进行表面活化,然后利用硅酸酯与硅烷偶联剂的硅烷氧基水解-缩聚反应在活化后的铁硅复合磁粉表面包覆SiO2,最终合成SiO2包覆的铁硅复合磁粉芯。

优选地,一种具有表面包覆结构的铁硅复合磁粉芯的制备方法,包括以下步骤:

(1)将铁硅复合磁粉均匀分散在无水乙醇中,再升温至40℃~50℃后,滴加硅烷偶联剂,滴加完后在40℃~50℃条件下反应1~2h;

(2)将步骤(1)所得溶液升温到60℃~70℃后,先缓慢滴加碱性溶液,再缓慢滴加硅酸酯,滴加完毕后继续反应3~6h,得到SiO2包覆的铁硅复合磁粉芯;

所述步骤(1)和步骤(2)都在搅拌下进行;

所述步骤(1)中滴加硅烷偶联剂的速度为0.2~0.3g/min;步骤(2)中缓慢滴加碱性溶液与硅酸酯的速度为0.03~0.04ml/min。

优选地,所述步骤(1)中的铁硅复合磁粉为Fe-6.5wt%Si;

所述步骤(1)和步骤(2)的升温速度为2~3℃/min;

所述步骤(2)中碱性溶液为氨水、NaOH溶液或KOH溶液中的至少一种。

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