一種軟磁合金粉體表面包覆二氧化硅絕緣膜層的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軟磁合金粉體表面包覆二氧化硅絕緣膜層的方法。制備方法包括步驟：1）將氯源物質(zhì)平鋪在容器底部；2）將硅源前驅(qū)體、助劑和待包覆軟磁合金粉體混勻得到混合料，將混合料平鋪在另一容器底部；或者將混合料平鋪在氯源物質(zhì)上；3）將平鋪有氯源物質(zhì)的容器，平鋪有混合料的另一容器置于氫氣氛圍中進(jìn)行處理；或者，將平鋪有氯源物質(zhì)、混合料的容器置于氫氣氛圍中進(jìn)行處理；4）自然退火至室溫后取出，即得到包覆后的軟磁合金粉體，之后經(jīng)過磁選，即可。按照上述方法制備的表面包覆二氧化硅絕緣膜層的軟磁合金粉體。本發(fā)明的得到的包覆層均勻且厚度可控，最薄可達(dá)納米級(jí)別，并具耐高溫特性，包覆層與粉體結(jié)合緊密，在高溫及高壓下膜層結(jié)合良好，不脫落。
【專利說明】
-種軟磁合金粉體表面包覆二氧化括絕緣膜層的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種軟磁合金粉體表面包覆二氧化娃絕緣膜層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子設(shè)備高頻化、小型化、薄型化的發(fā)展，磁粉忍也呈現(xiàn)出高Bs(飽和磁化強(qiáng) 度），高μ(磁導(dǎo)率），高Tc(居里溫度），低Ps(滿流損耗），低化(矯頑力）的發(fā)展趨勢(shì)。相對(duì)于鐵 氧體磁忍，軟磁合金具有高Bs，高μ(靜態(tài)磁導(dǎo)率)的顯著優(yōu)勢(shì)。但軟磁合金材料電阻小，隨頻 率上升滿流損耗迅速增加，極大限制了其在較高頻率的使用。近年隨著大功率逆變器，變壓 器等在新能源領(lǐng)域的需求持續(xù)增長(zhǎng)，軟磁合金粉忍作為核屯、元件得到了大范圍使用，但軟 磁合金粉忍的高磁導(dǎo)率的特性并未得到最好的利用。充分利用軟磁合金的高飽和磁感應(yīng)強(qiáng) 度及高磁導(dǎo)率特性的關(guān)鍵是如何解決材料的低電阻率問題。獲得高致密度的關(guān)鍵工藝實(shí)現(xiàn) 高溫?zé)Y(jié)，獲得高電阻率的關(guān)鍵是提高粉體表面包覆層的耐高溫特性及電阻特性。傳統(tǒng)工 藝中也普遍采用粉體表面包覆處理的工藝，如對(duì)合金粉體包覆氧化物，有機(jī)物，憐酸鹽等各 類高電阻材料。但傳統(tǒng)工藝更多的是關(guān)屯、包覆層的電阻特性，并未考慮對(duì)元件進(jìn)行燒結(jié)。如 專利號(hào)為特開2002-241644的日本專利公開了一種采用二氧化鐵進(jìn)行粉體的方法:采用多 元簇酸，氯化鐵對(duì)超細(xì)磁性粉體進(jìn)行包覆，獲得了顏色為藍(lán)色或紫紅色的磁性顆粒。但采用 化學(xué)沉淀法進(jìn)行制備，操作較為復(fù)雜，且并未驗(yàn)證其高溫?zé)Y(jié)特性。專利號(hào)為CN103426580 的專利采用憐酸鹽對(duì)軟磁合金粉體實(shí)現(xiàn)原位包覆，實(shí)現(xiàn)合金表面生成鐵氧體薄層。專利號(hào) 為CN200610124964及CN201310096126專利都采用磁粉與鐵氧體粉體直接混合的方法，包覆 不完全，未能達(dá)到完全的包覆效果。專利號(hào)為CN201310096126.9專利采用溶膠凝膠法獲得 鐵氧體顆粒，但工藝復(fù)雜，操作困難，且并未驗(yàn)證其高溫?zé)Y(jié)特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種軟磁合金粉體表面包覆二氧化娃絕緣膜層的方法。
[0004] 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是： 一種表面改性的軟磁合金粉體，軟磁合金粉體表面包覆有二氧化娃絕緣膜層。
[0005] -種軟磁合金粉體表面包覆二氧化娃絕緣膜層的方法，包括如下步驟： 1) 將氯源物質(zhì)平鋪在容器底部； 2) 將娃源前驅(qū)體、助劑和待包覆軟磁合金粉體混勻得到混合料，將混合料平鋪在另一 容器底部;或者將混合料平鋪在氯源物質(zhì)上； 3) 將平鋪有氯源物質(zhì)的容器，平鋪有混合料的另一容器置于氨氣氛圍中進(jìn)行處理； 或者，將平鋪有氯源物質(zhì)、混合料的容器置于氨氣氛圍中進(jìn)行處理； 處理的步驟為：W3~10°C/分鐘的升溫速率升溫至250~450°C保溫0.5~4小時(shí)，之后繼續(xù) W 3~10°C /分鐘的升溫速率升溫至1000~1300°C賠燒0.5~2小時(shí)； 4) 自然退火至室溫后取出，即得到包覆后的軟磁合金粉體，之后經(jīng)過磁選，即可。
[0006] 所述的娃源前驅(qū)體為金屬娃粉。
[0007] 所述的氯源物質(zhì)為氯化巧、氯化鐘、氯化鋼、氯化鐵、氯化鐵、氯化錠中的至少一 種。
[0008] 所述的水源物質(zhì)為氧化鐵、氧化儀、氧化鋼、氧化鋒、氧化銅中的至少一種。
[0009] 所述的助劑為氧化巧、碳酸巧、碳酸鋼、燒堿、氧化侶中的至少一種。
[0010] 所述的容器為耐熱容器。
[0011] 置于氨氣氛圍中進(jìn)行處理具體為置于通入氨氣的管式爐中進(jìn)行處理;氨氣的流量 為200~600毫升/分鐘。
[0012] 各物質(zhì)的用量為:待包覆軟磁合金粉體100重量份、金屬娃粉20~50重量份、氯源物 質(zhì)10~40重量份、水源物質(zhì)10~40重量份、助劑^20重量份。
[0013] 按照上述方法制備的表面包覆二氧化娃絕緣膜層的軟磁合金粉體。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)單可控，在軟磁合金粉體表面包覆一層二氧化娃絕緣層。該包覆層通 過化學(xué)法生成，生成的二氧化娃包覆層均勻緊密的沉積在軟磁合金粉體表面，包覆層均勻 且厚度可控，最薄可達(dá)納米級(jí)別，并具耐高溫特性，包覆層與粉體結(jié)合緊密，在高溫及高壓 下膜層結(jié)合良好，不脫落。
【附圖說明】
[0015] 圖1軟磁合金粉體二氧化娃包覆后的沈Μ及邸S圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] -種表面改性的軟磁合金粉體，軟磁合金粉體表面包覆有二氧化娃絕緣膜層;優(yōu) 選的，所述的二氧化娃絕緣膜層的厚度為納米級(jí)或者微米級(jí)。
[0017] 在本發(fā)明中，所述娃源前驅(qū)體是金屬娃粉[Si],所述氯源物質(zhì)是氯化巧[CaCb]、 氯化鐘比Cl]、氯化鋼陽aCl]、氯化鐵[FeCb]、氯化鐵[Ti(n4]、及氯化錠[畑此1]的一種或多 種，所述水源物質(zhì)是氧化鐵[Fe203]、氧化亞儀[NiO]、氧化鋼[Mo03]、氧化鋒[ZnO]及氧化銅 [CuO]的一種或多種，所述助劑成分是氧化巧[CaO]、碳酸巧[CaO)3]、碳酸鋼WaC〇3]、燒堿 [化0H]及氧化侶[Ab化]中的一種或多種；制備時(shí)的各原料的用量如下:待包覆軟磁合金粉 體100重量份、金屬娃粉20~50重量份、氯源物質(zhì)10~40重量份、水源物質(zhì)10~40重量份及助劑 ^20重量份； 一種軟磁合金粉體表面包覆二氧化娃絕緣膜層的方法，制備步驟如下： (1) 將氯源物質(zhì)平鋪厘鉢的底部； (2) 將娃粉、助劑和待包覆軟磁合金粉體采用混料機(jī)W20~100轉(zhuǎn)/分鐘混料10~240分 鐘，時(shí)間長(zhǎng)短由原料量確定，保證均勻混合，之后將混合后的原料粉均勻鋪展在步驟（1)平 鋪了氯源物質(zhì)的厘鉢里或者平鋪在另一個(gè)厘鉢上； (3) 將第二步中氯源物質(zhì)和原料粉平鋪在一起的厘鉢或者兩個(gè)分別平鋪氯源物質(zhì)和原 料粉的厘鉢置于通有流量為200~600毫升/分鐘的氨氣的管式爐中，分別W3~lOtV分鐘的 升溫速率升溫至250~450°C保溫0.5~4小時(shí)，之后繼續(xù)W3~10°C/分鐘的升溫速率升溫至 1000~1300 °C賠燒0.5~2小時(shí)； (4) 自然退火至室溫后取出，即得到包覆后的軟磁合金粉體，之后經(jīng)過磁選，得到最終 的軟磁合金粉體。
[0018] (5)將步驟(4)得到的粉體進(jìn)行清洗、干燥及壓環(huán)測(cè)量其性能。
[0019] 由上述步驟1)-4)所制備的表面包覆有二氧化娃絕緣膜的軟磁合金粉體。
[0020] 本發(fā)明的基本原理是:首先將金屬娃粉在250~450°C范圍內(nèi)與氯源前驅(qū)體物質(zhì)揮 發(fā)出的氯化氨反應(yīng)生成Ξ氯氨娃并均勻的沉積到軟磁合金粉體表面； Si+3肥 1 一 Si 肥 13+出（g) 其次將生成的Ξ氯氨娃在300~1000°C溫度范圍內(nèi)與水源前驅(qū)體在氨氣氛圍中還原生 成的水逐步水解生成氧化娃； SiHCl3+2 出 0一 Si〇2+3 肥 l(g)+出（g) 然后在1000~1300°C溫度范圍內(nèi)，生成的氧化娃與助劑部分發(fā)生反應(yīng)生成無機(jī)粘結(jié)劑 娃酸鹽，該娃酸鹽可起到致密化氧化娃膜層且顯著增強(qiáng)氧化娃膜層的粘接牢靠性的作用； 最后將包覆的軟磁合金粉體進(jìn)行清洗、干燥及壓環(huán)成型進(jìn)行性能檢測(cè)。
[0021] 本發(fā)明化學(xué)法生成的二氧化娃是由金屬娃粉和氯化氨反應(yīng)生成的Ξ氯氨娃水解 而得到。Ξ氯氨娃在250~450°C范圍內(nèi)處于氣態(tài)，容易均勻擴(kuò)散并沉積到待包覆軟磁粉體表 層，而Ξ氯氨娃化學(xué)活性高，室溫下遇水即可劇烈發(fā)生水解反應(yīng)生成二氧化娃。若Ξ氯氨娃 在未沉積到粉體表層便發(fā)生水解生成二氧化娃時(shí)，會(huì)使二氧化娃膜層不均勻，甚至不能包 覆到粉體表層。氨氣還原一般常見氧化物的反應(yīng)溫度多數(shù)處于400~100°C范圍內(nèi)，小于400 °C時(shí)的還原速率很慢，產(chǎn)生的水量不足W使生成的Ξ氯氨娃大量水解出二氧化娃，并且此 溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生的少量水有助于含氯無機(jī)物揮發(fā)出氯化氨。因此采用氨氣還原無機(jī)氧化物 生成的水去和Ξ氯化娃發(fā)生水解反應(yīng)生成氧化娃的方式可W促進(jìn)含氯無機(jī)物的氯源物質(zhì) 揮發(fā)出大量氯化氨，并且能夠促進(jìn)Ξ氯氨娃均勻沉積后再發(fā)生水解反應(yīng)，保證二氧化娃膜 層的均勻性。更重要的是，通過高溫氧化娃和助劑物質(zhì)反應(yīng)生成具有粘結(jié)作用的娃酸鹽，能 夠顯著提高二氧化娃膜層的高溫粘結(jié)性。驗(yàn)證例表明，該工藝易操作且性能可控，包覆的二 氧化娃膜層具耐高溫特性，包覆層與粉體結(jié)合緊密，在高溫及高壓下膜層結(jié)合良好，不脫 落。成型后的器件滿足使用要求。
[0022] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明： 實(shí)施例1: 一種軟磁合金粉體表面包覆二氧化娃絕緣膜層的方法，制備步驟如下： (1) 將16質(zhì)量份的氯化巧、30質(zhì)量份的氯化鐵平鋪厘鉢的底部； (2) 將20質(zhì)量份的娃粉、5質(zhì)量份的氧化巧、14質(zhì)量份的碳酸鋼和待包覆軟磁合金粉體 MPP采用混料機(jī)W100轉(zhuǎn)/分鐘混料10分鐘，保證均勻混合，之后將混合后的原料粉均勻鋪展 在步驟(1)平鋪了氯源物質(zhì)的厘鉢里； (3 )將第二步中氯源物質(zhì)和原料粉平鋪在一起的厘鉢置于通有流量為400毫升/分鐘的 氨氣的管式爐中，分別W3°C/分鐘的升溫速率升溫至250°C保溫0.5小時(shí)，之后繼續(xù)W3°C/ 分鐘的升溫速率升溫至l〇〇〇°C賠燒0.5小時(shí)； (4)自然退火至室溫后取出，即得到包覆后的軟磁合金粉體，之后經(jīng)過磁選，得到最終 的軟磁合金粉體。
[0023] (5)將步驟(4)得到的粉體進(jìn)行清洗、100°C干燥0.化，壓環(huán)測(cè)量其性能。
[0024] 實(shí)施例2-20采用的原料，參數(shù)條件具體見下表1，制備方法流程同實(shí)施例1。
[0025] 本發(fā)明通過了在實(shí)驗(yàn)室所做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果見W下各表。
[0026] 注:表1和表2分別是二氧化娃包覆膜層的制備記載及壓制成環(huán)后的性能檢測(cè)。在 運(yùn)Ξ個(gè)表中，"MPP"是所用原料"鐵儀鋼軟磁合金粉體"的簡(jiǎn)寫，"SCCM"是氨氣體積流量"毫 升/分鐘"的簡(jiǎn)寫。
[0027] 從表1-2中可W看出，本發(fā)明制備二氧化娃表面包覆的軟磁合金粉體，具有膜層耐 高溫且可保持高電阻率的特性。成型后，其測(cè)量性能具有低滿流損耗、高飽和磁化強(qiáng)度，且 在不同頻率下能夠保持較高磁導(dǎo)率。圖1所示為表1中配方5的包覆原料制備出的包覆后軟 磁合金粉體的圖片和抓S結(jié)果，可W看出表面被二氧化娃膜均勻包覆，而形成的娃酸巧 確保了包覆層能牢固附著在軟磁合金粉體上。
[00%]表1.二氧化娃包覆膜層的制備記載及壓制成環(huán)后的性能檢測(cè)
表2.二氧化娃包覆膜層的制備記載及壓制成環(huán)后的性能檢測(cè)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種表面改性的軟磁合金粉體，其特征在于:軟磁合金粉體表面包覆有二氧化硅絕 緣膜層。2. -種軟磁合金粉體表面包覆二氧化硅絕緣膜層的方法，其特征在于:包括如下步驟： 1) 將氯源物質(zhì)平鋪在容器底部； 2) 將硅源前驅(qū)體、助劑和待包覆軟磁合金粉體混勻得到混合料，將混合料平鋪在另一 容器底部;或者將混合料平鋪在氯源物質(zhì)上； 3) 將平鋪有氯源物質(zhì)的容器，平鋪有混合料的另一容器置于氫氣氛圍中進(jìn)行處理； 或者，將平鋪有氯源物質(zhì)、混合料的容器置于氫氣氛圍中進(jìn)行處理； 處理的步驟為：以3~10°C/分鐘的升溫速率升溫至250~450°C保溫0.5~4小時(shí)，之后繼續(xù) 以3~10 °C /分鐘的升溫速率升溫至1000~1300 °C焙燒0.5~2小時(shí)； 4) 自然退火至室溫后取出，即得到包覆后的軟磁合金粉體，之后經(jīng)過磁選，即可。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種軟磁合金粉體表面包覆二氧化硅絕緣膜層的方法，其特 征在于:所述的硅源前驅(qū)體為金屬硅粉。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種軟磁合金粉體表面包覆二氧化硅絕緣膜層的方法，其特 征在于:所述的氯源物質(zhì)為氯化鈣、氯化鉀、氯化鈉、氯化鐵、氯化鈦、氯化銨中的至少一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種軟磁合金粉體表面包覆二氧化硅絕緣膜層的方法，其特 征在于:所述的水源物質(zhì)為氧化鐵、氧化鎳、氧化鉬、氧化鋅、氧化銅中的至少一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種軟磁合金粉體表面包覆二氧化硅絕緣膜層的方法，其特 征在于:所述的助劑為氧化鈣、碳酸鈣、碳酸鈉、燒堿、氧化鋁中的至少一種。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種軟磁合金粉體表面包覆二氧化硅絕緣膜層的方法，其特 征在于:所述的容器為耐熱容器。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種軟磁合金粉體表面包覆二氧化硅絕緣膜層的方法，其特 征在于:置于氫氣氛圍中進(jìn)行處理具體為置于通入氫氣的管式爐中進(jìn)行處理;氫氣的流量 為200~600毫升/分鐘。9. 根據(jù)權(quán)利要求2-8中任一項(xiàng)所述的一種軟磁合金粉體表面包覆二氧化硅絕緣膜層的 方法，其特征在于:各物質(zhì)的用量為:待包覆軟磁合金粉體100重量份、金屬硅粉20~50重量 份、氯源物質(zhì)10~40重量份、水源物質(zhì)10~40重量份、助劑1~20重量份。10. 按照權(quán)利要求9所述的方法制備的表面包覆二氧化硅絕緣膜層的軟磁合金粉體。
【文檔編號(hào)】B22F1/02GK105965012SQ201610399503
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】汪小明, 劉波, 郭春生, 劉凱
【申請(qǐng)人】廣州新萊福磁電有限公司