一種金屬軟磁復(fù)合材料用粉末的包覆方法及磁體的制備方法
【專利摘要】一種金屬軟磁復(fù)合材料用粉末的包覆方法，是由異丙醇鋁作為前驅(qū)物采用溶膠-凝膠及高溫?zé)崽幚矸▉戆惨粚蛹{米Al2O3，再包覆硅烷偶聯(lián)劑和硅樹脂并將包覆的有機物干燥即得到包覆粉末。本發(fā)明還公開了采用上述包覆粉末制備金屬軟磁復(fù)合材料的方法，即是將包覆粉末解碎過篩后添加適量的潤滑劑，進(jìn)而壓制成形，最后將壓坯進(jìn)行退火處理即得到所需的軟磁復(fù)合材料。本發(fā)明的軟磁復(fù)合材料粉末包覆納米Al2O3均勻致密，同時高溫?zé)崽幚砀纳屏舜欧鄣某尚涡浴Ｋ苽涞能洿艔?fù)合材料具有高的磁導(dǎo)率和更低的損耗，頻率穩(wěn)定性好，隨著頻率的提高，磁導(dǎo)率衰減很小，在高頻下具有更小的磁損耗，并且制備設(shè)備簡單、易操作，成本低，特別適合于工業(yè)化大批量、大規(guī)模生產(chǎn)用。
【專利說明】一種金屬軟磁復(fù)合材料用粉末的包覆方法及磁體的制備方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于粉末冶金及磁性材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種金屬軟磁復(fù)合材料用粉 末的包覆方法，以及采用這種包覆粉末來制備軟磁復(fù)合材料的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 軟磁復(fù)合材料是一種重要的電子材料，在電力工業(yè)、電訊工程及高頻無線電技術(shù) 等方面均有重要的應(yīng)用。早期的軟磁復(fù)合材料是采用有機物包覆金屬磁性粉末，然后通過 壓制成形和熱處理等工藝而制備。如美國專利USPatent874908就報道了采用鐵-樹脂復(fù) 合做成軟磁材料。此外Yamaguchi的美國專利U.S. 3935340采用熱塑料包覆層。使用有機 物包覆層時，熱處理溫度被限制在500°C以下，因而所得磁體的磁性能不高。為了進(jìn)一步提 高絕緣層的耐熱溫度，無機物包覆被廣泛采用。無機包覆層主要有金屬氧化物包覆層（如 Al203、Si02、Fe203)、磷酸鹽包覆層(如磷酸鋅、磷酸鐵和磷酸猛等）和硫化物包覆層。如磷酸 溶液處理方法，它是將粉末置入特定濃度、溫度的磷酸溶液中，反應(yīng)一定時間后，經(jīng)過濾、洗 滌、烘干得到絕緣鐵粉。瑞典H6ga&s公司、德國Bosch公司等均采用這種方法獲得軟磁絕 緣鐵粉，并在中國申請了發(fā)明專利。日本JFE公司采用磷酸鋁鹽包覆方法對鐵粉、Fe-Si粉、 Fe-Al粉、Fe-Ni粉等進(jìn)行絕緣化處理，溶液由重鉻酸鹽、磷酸、乙醇、蒸餾水組成，并添加硅 烷或表面活性劑提高金屬粉末壓縮性能，經(jīng)浸泡、過濾、烘干得到絕緣粉末，再通過壓制成 形獲得具有良好絕緣性和高磁通密度的復(fù)合材料，但是，這種方法引入了有毒性的重鉻酸 鹽。
[0003] 實際的軟磁復(fù)合材料多采用無機物和有機物多層包覆。如Katz申請的專利 US2783208報道的雙層包覆層為磷酸和熱固性酚醛樹脂；而Rutz的專利US5063011則采用 的是鐵的磷酸鹽和熱塑性樹脂。Soileau等的專利US4601765報道的是先采用堿金屬硅酸 鹽包覆，然后再包覆硅氧烷樹脂。雙包覆層較能滿足各種性能的要求(磁性、機械、化學(xué)、熱 性能等)。
[0004] 近年來，以超細(xì)甚至納米金屬氧化物(如A1203、Ti02、Si02、Mg02等）作為無機物包 覆層得到普遍采用。歐洲專利EP434669報道在10-300iim的粉末中包覆一層不超過10iim 的堿金屬氧化物。中國發(fā)明專利200610040493. 7報道了一種采用納米Si02包覆羰基鐵粉 的制備方法。中國發(fā)明專利03118558. 4報道了一種硅-鐵均勻包覆型復(fù)合粉的制備方法， 利用高能粉碎設(shè)備將微米級硅粉粉碎成納米級硅粉，然后與球形鐵粉混合球磨，獲得納米 硅均勻包覆在鐵顆粒表面的復(fù)合粉。
[0005] A1203是一種具有高電阻率和耐熱性的絕緣材料，是軟磁復(fù)合粉末的首選包覆物。 而包覆納米氧化物又是最可行的。但是如何把該納米氧化物均勻地而致密地包覆在磁性金 屬粉末上，是當(dāng)前軟磁復(fù)合材料領(lǐng)域的一項新課題。由于納米粉末容易團(tuán)聚，所以不易分散 開，于是李篤信等人(粘結(jié)劑對純鐵磁粉芯性能的影響，粉末冶金工業(yè)，2011，vol. 21，No. 4) 采用納米無機物分散液將納米粉末分散開包覆在磁性粉末上。但是這樣也不能保證納米 粉末能與磁性金屬粉末牢固結(jié)合。為此，本專利采用溶膠-凝膠并結(jié)合高溫?zé)崽幚戆鸭{米A1203均勻而致密地包覆在金屬磁性粉末上，并采用此包覆粉末制備金屬軟磁復(fù)合材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種金屬軟磁復(fù)合材料用粉末的包覆 方法，該方法工藝簡單易操作，且設(shè)備簡單，制得的包覆層薄而均勻致密。
[0007] 本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種金屬軟磁復(fù)合材料的制備方法，采 用上述包覆粉末進(jìn)行制備，所得軟磁復(fù)合材料具有絕緣性好、性能穩(wěn)定、制備工藝簡單等特 點，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0008] 本發(fā)明解決上述第一個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種金屬軟磁復(fù)合材料用 粉末的包覆方法，其特征在于包括以下步驟：
[0009] 1)把異丙醇鋁和去離子水放入燒杯中并置于80?90°C水浴攪拌溶解30_60min;
[0010] 2)然后加入HN03，繼續(xù)在80?90°C水浴中攪拌10?15h;
[0011] 3)隨后在85?95 °C水浴中靜置陳化20?30h;
[0012] 4)將過濾后得到的A100H溶膠與金屬磁性粉末混合；
[0013] 5)接著在120?150°C下干燥30?150min得到A100H凝膠包覆的粉末；
[0014] 6)將所得到的粉末在H2或分解氨氣氛下高溫?zé)崽幚恚吹玫桨布{米A1203的金 屬磁性粉末；
[0015] 7)最后在步驟6)得到的金屬磁性粉末上先包覆硅烷偶聯(lián)劑，再包覆硅樹脂，并將 混合好的物料于120?180°C保溫干燥30-150min，即得到包覆粉末。
[0016] 作為改進(jìn)，所述步驟1)、2)中的異丙醇鋁、去離子水和HN03的加入量的摩爾比為 1:80 ?100:0.3?0.5。
[0017] 作為改進(jìn)，所述步驟4)中的金屬磁性粉末是由純Fe、Fe-Si、Fe-Si-Al、Fe-Ni、 Fe-Ni-Mo或Fe-Co中的一種或多種組成，金屬磁性粉末平均粒度為20?100iim。
[0018] 再改進(jìn)，所述步驟6)中的高溫?zé)崽幚淼臏囟葹?000?1300°C，保溫時間30? 180min〇
[0019] 再改進(jìn)，所述步驟7)中的金屬磁性粉末占總成分97. 5?99wt%，硅烷偶聯(lián)劑占總 成分0. 3?1.Owt%，娃樹脂占總成分0. 5?1. 5wt%。
[0020] 本發(fā)明解決上述第二個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種軟磁復(fù)合材料的制備 方法，其特征在于包括以下步驟 ：
[0021] 1)以異丙醇鋁作為前驅(qū)物，按照上述任意一種金屬軟磁復(fù)合材料用粉末的包覆方 法獲得包覆粉末；
[0022] 2)將烘干后的包覆粉末進(jìn)行解碎并過篩；
[0023] 3)隨后加入適量潤滑劑后混合均勻；
[0024] 4)將混合料壓制成形；
[0025] 5)最后將壓坯進(jìn)行退火熱處理，即得到所需的軟磁復(fù)合材料。
[0026] 作為優(yōu)選，所述步驟2)的過篩是采用100?200目篩。
[0027] 作為優(yōu)選，所述步驟3)的潤滑劑為KP-11、硬脂酸、硬脂酸鋅或硬脂酸鋰中的一種 或幾種混合，潤滑劑含量為混合料重量的〇. 4?1. 2%。
[0028] 作為優(yōu)選，所述步驟4)的壓制成形的工藝為在800?1500MPa壓力下壓制成環(huán)形、 E形或U形。
[0029] 優(yōu)選的，所述步驟5)的退火熱處理的工藝參數(shù)為：溫度500?1000°C，保溫時間 30?120min，氣氛為H2或分解氨氣氛。
[0030] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：采用溶膠-凝膠及高溫?zé)崽幚矸ㄟM(jìn)行包覆， 所包覆納米A1203無機物層薄而均勻致密，具有優(yōu)良的絕緣性；同時由于高溫?zé)崽幚砀纳屏?金屬磁性粉末壓制成形性，采用本發(fā)明所制備的軟磁復(fù)合材料具有高的磁導(dǎo)率和更低的損 耗，頻率穩(wěn)定性好，隨著頻率的提高，磁導(dǎo)率衰減很小，在高頻下具有更小的磁損耗，并且制 備設(shè)備簡單、易操作，成本低，特別適合于工業(yè)化大批量、大規(guī)模生產(chǎn)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1是本發(fā)明的軟磁復(fù)合材料的制備工藝流程圖；
[0032] 圖2是純鐵粉的SEM照片；
[0033] 圖3是純Fe包覆A100H凝膠后的磁粉照片；
[0034] 圖4是純Fe經(jīng)高溫?zé)崽幚戆布{米A1203后的磁粉照片；
[0035] 圖5是純Fe包覆納米A1203及有機物后的磁粉照片；
[0036] 圖6. 1、圖6. 2是純Fe軟磁復(fù)合材料650°C退火處理后的SME照片。

【具體實施方式】
[0037] 以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0038] 實施例1 :
[0039] 將異丙醇鋁放入去離子水中經(jīng)85°C水浴并磁力攪拌40min，隨后滴入HN03并繼續(xù) 磁力攪拌l〇h，異丙醇鋁、去離子水和硝酸按摩爾比1:80:0. 4配比。磁力攪拌結(jié)束后繼續(xù) 在90°C下水浴靜置陳化20h，將過濾得到的A100H溶膠與用作軟磁復(fù)合材料用的平均粒徑 為35ym的水霧化純Fe粉混合均勻，溶膠重量為水霧化純Fe粉的2%，隨后將混合料在干燥 箱中150°C保溫120min即得到A100H凝膠包覆的粉末。再將所得粉末在H2氣氛中加熱到 1120°C保溫60min。即得到納米A1203所包覆的磁性粉末。隨后將熱處理過的混合料中加入 占總質(zhì)量0. 5%的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行混合均勻，將占總質(zhì)量1%硅樹脂加入混合均勻。將混合 好的物料放入烘干箱中150°C干燥2h，冷卻后物料經(jīng)解碎過100目篩。所得粉末加入0.6% 含量的KP-11潤滑劑混合均勻，隨后經(jīng)llOOMPa壓力壓制成416X48X5環(huán)。將得到的試 樣在純H2氣氛的燒結(jié)爐中650°C熱處理，保溫60min，最后在BH測試儀上對樣品進(jìn)行磁性 能測試。所得試樣性能見表1所示（Bmax=20mT)。
[0040] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種金屬軟磁復(fù)合材料用粉末的包覆方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 把異丙醇鋁和去離子水放入燒杯中并置于80?90°C水浴攪拌溶解30-60min ; 2) 然后加入HN03，繼續(xù)在80?90°C水浴中攪拌10?15h ; 3) 隨后在85?95 °C水浴中靜置陳化20?30h ; 4) 將過濾后得到的A100H溶膠與金屬磁性粉末混合，溶膠重量為金屬磁性粉末重量的 0. 5-3% ； 5) 接著在120?150°C下干燥30?150min得到A100H凝膠包覆的粉末； 6) 將所得到的粉末在H2或分解氨氣氛下高溫?zé)崽幚恚吹玫桨布{米A1203的金屬磁 性粉末； 7) 最后在步驟6)得到的金屬磁性粉末上先包覆硅烷偶聯(lián)劑，再包覆硅樹脂，并將混合 好的物料于120?180°C保溫干燥30-150min，即得到包覆粉末。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的包覆方法，其特征在于：所述步驟1)、2)中的異丙醇鋁、去離 子水和HN03的加入量的摩爾比為1:80?100:0. 3?0.5。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的包覆方法，其特征在于：所述步驟4)中的金屬磁性粉末是由 純Fe、Fe-Si、Fe-Si-Al、Fe-Ni、Fe-Ni-Mo或Fe-Co中的一種或多種組成，金屬磁性粉末平 均粒度為20?100 ii m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的包覆方法，其特征在于：所述步驟6)中的高溫?zé)崽幚淼臏囟?為1000?1300°C，保溫時間30?180min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的包覆方法，其特征在于：所述步驟7)中的金屬磁性粉末占總 成分97. 5?99wt%，硅烷偶聯(lián)劑占總成分0. 3?1. Owt%，硅樹脂占總成分0. 5?1. 5wt%。
6. -種軟磁復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 以異丙醇鋁作為前驅(qū)物，按照權(quán)利要求1?5任意一種所述的包覆方法獲得包覆粉 末； 2) 將烘干后的包覆粉末進(jìn)行解碎并過篩； 3) 隨后加入適量潤滑劑后混合均勻； 4) 將混合料壓制成形； 5) 最后將壓坯進(jìn)行退火熱處理，即得到所需的軟磁復(fù)合材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟2)的過篩是采用100?200 目篩。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟3)的潤滑劑為KP-11、硬脂 酸、硬脂酸鋅或硬脂酸鋰中的一種或幾種混合，潤滑劑含量為混合料重量的〇. 4?1. 2%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟4)的壓制成形的工藝為在 800?1500MPa壓力下壓制成環(huán)形、E形或U形。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟5)的退火熱處理的工藝 參數(shù)為：溫度500?1000°C，保溫時間30?120min，氣氛為H2或分解氨氣氛。
【文檔編號】B22F1/02GK104368807SQ201310351622
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月13日
【發(fā)明者】彭元東, 馬建, 聶軍武, 包崇璽 申請人:東睦新材料集團(tuán)股份有限公司