[发明专利]一种复合软磁材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种复合软磁材料及其制备方法。所述复合软磁材料包括内核，位于内核外的第一壳层，以及位于第一壳层外的第二壳层；所述内核为合金，所述合金中包括铁和硅；所述第一壳层包括以无机含硅材料为原料得到的材料，所述第二壳层包括以有机硅为原料得到的材料。所述方法包括：1)将含铁硅原料粉退火，对退火产物进行粒度筛选；2)用无机含硅材料对筛选粉料进行一次包覆；3)用有机硅一次包覆产物进行二次包覆；4)将二次包覆产物与脱模剂混合，进行二次压制；5)将压制产物退火，得到所述复合软磁材料。所述复合软磁材料成型压强低，密度高，MHz级别高频条件下损耗较低，能更好的适应电子器件微型化和高频化的快速发展。

技术领域

本发明属于磁性材料技术领域，涉及一种复合软磁材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着电子器件微型化和高频化的快速发展，对软磁材料同时具有高的磁导率和低的高频损耗提出了更高的要求，而传统的金属软磁材料和铁氧体已无法满足使用要求。软磁复合材料SMCs(Soft Magnetic Composite)，又称磁粉芯，它是将软磁粉体绝缘包覆后，采用粉末冶金工艺压制成所需形状并通过热处理等工艺制备而成的一类软磁材料，具有涡流损耗低、频率特性良好、易于机械加工等优点，因此软磁复合材料受到了全世界的广泛关注。软磁复合材料结合了金属和铁氧体软磁材料的优势，其电阻率较软磁金属大幅提高，能有效降低涡流损耗，且比软磁铁氧体具有更高的饱和磁化强度，更能满足电力电子器件小型化、集成化的要求。软磁复合材料可压制成环形、E型、u型等各种复杂形状，实现元器件一体化生产。因此，软磁复合材料已成为发展与应用增长速度最快的磁性材料，用于生产各类电感器、滤波器、扼流圈和变压器等电力电子关键元器件。现代信息技术及电力电子行业的高速发展，在有力促进软磁复合材料发展的同时，也对软磁复合材料的磁性能和功率损耗提出了更高的要求。国际上对软磁复合材料的研究，一直主要围绕两条主线展开，即研发具有特定性能的软磁合金体系以满足不同应用场合的需求，以及创新绝缘包覆工艺，降低高频损耗。

软磁复合材料主要用在PFC电感，升降压电感，输出滤波电感，功率电感，储能电感等领域，由于其具有优秀的抗饱和能力和良好的高温特性，正在逐渐替代其他软磁材料被广泛应用于电感器件，为电力电子的小型化和可靠性打好很好的基础。随着功率半导体的高频化趋势，电力电子器件朝着高频、高功率密度、小型和节能的方向发展，金属软磁元件在弥补硅钢、铁氧体和非晶带材等各种性能不足的同时，金属磁粉芯在磁通密度高、体积小、噪音低、抗饱和能力强、频率和温度稳定性好、可加工异性器件的优势得以显现，应用场景日益丰富。同时，这些领域与我们国家的战略规划和节能减排密切相关，随着这些年国家再科技领域的投入大幅增加，上述行业有望在今后有更快速的发展，具有广阔的发展前景。

但是，目前市面上较优的软磁复合材料在MHz级别的超高频下的损耗较高(在2MHz200mT的条件下，损耗超过33000Kw/m³)，因此有很大的提高空间。同时，当前市场对MHz高频、低损耗金属软磁复合材料的需求极大。

CN107671298A公开了一种高频FeSiAl合金粉末及其制备方法，属于粉末制备技术领域。该制备方法以棒状抛光铁、块状金属硅、纯铝锭为原料，按照比例进行配料称重，采用真空熔炼获得所需成分的合金钢液，然后利用惰性气体雾化制得合金原粉，原粉经收集、筛分后获得微细粉末。

CN110957096A公开了一种铁硅铝磁芯，其制备方法包括：铸锭熔炼，并在熔炼过程中加入改性超细SiC粉体；制备铁硅铝粉末；对制得的铁硅铝粉末的表面进行磷化处理：对磷化处理后的铁硅铝粉末进行绝缘包覆处理，处理后的材料压制成铁硅铝磁芯；将压制成型的铁硅铝磁芯在氮气氛围下进行退火处理；将退火处理后的铁硅铝磁芯进行表面喷涂处理。

但是上述方法制备磁粉芯的工艺复杂，成型压强高，且在MHz级别的高频条件下的损耗较高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种复合软磁材料及其制备方法。本发明提供的复合软磁材料成型压强低，密度高，MHz级别高频条件下损耗较低。