本發(fā)明涉及金屬防銹,具體涉及一種絕緣包覆軟磁粉體及其制備方法與應用。
背景技術(shù):
1、一體成型電感具有體積小、頻率特性好、損耗低等優(yōu)異性能,廣泛用于電源模塊、便攜式電子設備、pc顯卡等領(lǐng)域。隨著自動化控制技術(shù)、智能終端等電子制造領(lǐng)域的進步,一體成型電感的應用環(huán)境也愈發(fā)嚴苛、多樣化,特別是某些存在高溫高濕、高酸堿度的應用環(huán)境,因此需要對成型電感的原料金屬軟磁粉進行絕緣處理,旨在保證磁性能的同時提高其可靠性。
2、目前,主流的絕緣包覆工藝包括有機包覆、磷化以及無機包覆等方式。其中,有機包覆與磷化需使用大量的化學試劑作為溶劑,對環(huán)境會造成污染;另外,有機包覆一般采用環(huán)氧樹脂、有機硅樹脂類物質(zhì),如cn?117711787a公開了一種金屬磁粉芯高磁導率生產(chǎn)工藝,其選用fesicr磁粉作為主體材料,通過溶膠凝膠法將mgo包覆在fesicr磁粉的表面后,再復配一定比例的cip磁粉;接著,利用環(huán)氧樹脂進行絕緣包覆,然后進行壓制成型與熱處理。這種方法形成的絕緣層一般較厚,且會造成金屬粉末團聚,影響后續(xù)成型工藝,采用其壓制而成的電感通常都存在絕緣電阻在烘烤后大幅降低的問題。而傳統(tǒng)磷化制備的絕緣層易開裂、易剝落。
3、無機包覆,例如采用物理或者化學法包覆納米氧化物、磷酸鹽等。其中物理包覆工藝較為簡單,但絕緣輔料易于團聚,分散性差,會導致粉末整體包覆不均勻且易脫落;采用化學包覆方法可獲取較為均勻的絕緣層,但是絕緣層的結(jié)構(gòu)會受反應物的濃度及時間的影響,絕緣層的致密度和強度不易把控,且會與粉體中金屬元素發(fā)生反應,更是影響一體成型電感的電絕緣性能及軟磁性能。
4、cn?117095893a公開了一種雙層絕緣包覆軟磁粉體及其制備方法和應用,所述雙層絕緣包覆軟磁粉體包括軟磁粉體,所述軟磁粉體表面依次包覆有無機絕緣層和有機絕緣層,所述無機絕緣層的制備原料包括無機粉體、硅烷偶聯(lián)劑和分散劑,所述有機絕緣層的制備原料包括熱固性樹脂。該發(fā)明通過對軟磁粉體進行無機和有機兩層絕緣包覆來提高雙層絕緣包覆軟磁粉體的綜合性能,但存在工藝較為復雜、雙重包覆工藝難以把握平衡并實現(xiàn)精準調(diào)控的問題。
5、因此,針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,需要提供一種防銹效果好、工藝簡單、磁性能優(yōu)異、耐壓性能好的絕緣包覆軟磁粉體。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種絕緣包覆軟磁粉體及其制備方法與應用,所得絕緣包覆軟磁粉體具有防銹效果好、磁性能優(yōu)異、耐壓性能好的特點,可用于制備高性能一體成型電感。
2、為達到此發(fā)明目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
3、第一方面,本發(fā)明提供了一種絕緣包覆軟磁粉體的制備方法,所述制備方法包括如下步驟:
4、(1)球磨混合fesicr軟磁粉體與絕緣粉料,得到球磨粉體;
5、(2)將絕緣劑溶液與步驟(1)所得球磨粉體加熱并混合至溶劑揮發(fā),所得粉體經(jīng)烘干后得到所述絕緣包覆軟磁粉體;
6、步驟(2)所述絕緣劑溶液由絕緣劑與溶劑機械混合后得到。
7、本發(fā)明提供的絕緣包覆軟磁粉體的制備方法,采用絕緣粉料與絕緣劑兩部分,對軟磁粉體進行復合絕緣包覆,同時控制合適的絕緣包覆工藝參數(shù),使得制備得到的絕緣包覆軟磁粉體具有防銹效果好、磁性能優(yōu)異、耐壓性能好的特點,能夠滿足作為一體成型電感原料的高性能要求。
8、優(yōu)選地,步驟(1)所述絕緣粉料包括二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氧化鋯、氧化銅、二氧化鈦、氧化鈣、氧化銻、氧化鐵、氧化錫、氧化硼、云母粉、高嶺土或膨潤土中的任意一種或至少兩種的組合,典型但非限制性的組合包括二氧化硅、氧化鋁與二氧化鈦的組合,氧化鋅、氧化鋯與氧化鋁的組合,二氧化鈦、氧化鈣、氧化銻、氧化鐵、氧化錫與氧化硼的組合,或二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氧化鋯、氧化銅、二氧化鈦、氧化鈣、氧化銻、氧化鐵、氧化錫、氧化硼、云母粉、高嶺土與膨潤土的組合。
9、優(yōu)選地,所述絕緣粉料為二氧化硅、氧化鋁與二氧化鈦的組合時,二氧化硅、氧化鋁與二氧化鈦的質(zhì)量比為2:1:1。
10、優(yōu)選地,所述絕緣粉料為氧化鋯、氧化鋁與氧化鋅的組合時,氧化鋯、氧化鋁與氧化鋅的質(zhì)量比為2:2:1。
11、優(yōu)選地,步驟(1)所述絕緣粉料的用量為fesicr軟磁粉體質(zhì)量的0.1-2wt%,例如可以是0.1wt%、0.5wt%、0.75wt%、1.8wt%或2wt%,但不限于所列舉的數(shù)值,數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用,優(yōu)選為0.5-1.8wt%。
12、優(yōu)選地,步驟(1)所述球磨混合的轉(zhuǎn)速為100-500r/min,例如可以是100r/min、200r/min、300r/min、400r/min或500r/min,但不限于所列舉的數(shù)值,數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
13、優(yōu)選地,步驟(1)所述球磨混合的時間為1-30min,例如可以是1min、5min、10min、20min或30min,但不限于所列舉的數(shù)值,數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
14、優(yōu)選地,所述絕緣劑包括磷酸、硝酸、乙酸、磷酸氫二銨、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鋁、氨基三甲叉膦酸、羥基乙叉二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、聚天冬氨酸或聚環(huán)氧琥珀酸中的任意一種或至少兩種的組合,典型但非限制性的組合包括磷酸、硝酸與磷酸二氫鋁的組合,硝酸、磷酸二氫鋁與聚天冬氨酸的組合,或磷酸、硝酸、乙酸、磷酸氫二銨、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鋁、氨基三甲叉膦酸、羥基乙叉二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、聚天冬氨酸與聚環(huán)氧琥珀酸的組合。
15、優(yōu)選地,所述絕緣劑為磷酸、硝酸與磷酸二氫鋁的組合時,磷酸、硝酸與磷酸二氫鋁的質(zhì)量比為1:0.1:1。
16、優(yōu)選地,所述絕緣劑為硝酸、磷酸二氫鋁與聚天冬氨酸的組合時,硝酸、磷酸二氫鋁與聚天冬氨酸的質(zhì)量比為1:5:10。
17、優(yōu)選地,所述絕緣劑的用量為fesicr軟磁粉體質(zhì)量的0.01-1wt%,例如可以是0.01wt%、0.05wt%、0.16wt%、0.8wt%或1wt%,但不限于所列舉的數(shù)值,數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用,優(yōu)選為0.05-0.8wt%。
18、優(yōu)選地,所述溶劑的用量為fesicr軟磁粉體質(zhì)量的1-15wt%,例如可以是1wt%、5wt%、8wt%、10wt%或15wt%,但不限于所列舉的數(shù)值,數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
19、優(yōu)選地,所述溶劑包括水。
20、優(yōu)選地,所述機械混合的時間為5-10min,例如可以是5min、6min、8min、9min或10min,但不限于所列舉的數(shù)值,數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
21、優(yōu)選地,步驟(2)所述混合在傾斜式可加熱滾筒中進行。
22、優(yōu)選地,步驟(2)所述混合為向球磨粉體中加入絕緣劑溶液,然后進行滾動攪拌。
23、優(yōu)選地,步驟(2)所述混合的轉(zhuǎn)速為15-30r/min,例如可以是15r/min、18r/min、20r/min、25r/min或30r/min,但不限于所列舉的數(shù)值,數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
24、優(yōu)選地,步驟(2)所述加熱的溫度為40-80℃,例如可以是40℃、50℃、60℃、70℃或80℃,但不限于所列舉的數(shù)值,數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
25、優(yōu)選地,步驟(2)所述烘干的溫度為155-165℃,例如可以是155℃、158℃、160℃、162℃或165℃,但不限于所列舉的數(shù)值,數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
26、優(yōu)選地,步驟(2)所述烘干的時間為1-2h,例如可以是1h、1.2h、1.5h、1.8h或2h,但不限于所列舉的數(shù)值,數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
27、優(yōu)選地,步驟(2)所述烘干之后還包括過篩的步驟。
28、優(yōu)選地,所述過篩的篩網(wǎng)目數(shù)為120-200目,例如可以是120目、140目、160目、180目或200目,但不限于所列舉的數(shù)值,數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
29、作為本發(fā)明所述的制備方法的優(yōu)選技術(shù)方案,所述制備方法包括如下步驟:
30、(1)在轉(zhuǎn)速100-500r/min下球磨混合fesicr軟磁粉體與絕緣粉料1-30min,得到球磨粉體;所述絕緣粉料的用量為fesicr軟磁粉體質(zhì)量的0.1-2wt%;
31、(2)向步驟(1)所得球磨粉體中加入絕緣劑溶液,然后在傾斜式可加熱滾筒中加熱至40-80℃,并在15-30r/min下滾動攪拌至溶劑揮發(fā),所得粉體經(jīng)155-165℃烘干后過120-200目篩,得到所述絕緣包覆軟磁粉體;
32、所述絕緣劑溶液由絕緣劑與溶劑機械混合5-10min后得到;所述絕緣劑的用量為fesicr軟磁粉體質(zhì)量的0.01-1wt%;所述溶劑的用量為fesicr軟磁粉體質(zhì)量的1-15wt%。
33、第二方面,本發(fā)明提供了一種絕緣包覆軟磁粉體,所述絕緣包覆軟磁粉體通過第一方面所述絕緣包覆軟磁粉體的制備方法制備得到。
34、本發(fā)明提供的絕緣包覆軟磁粉體,防銹效果好,磁導率在26-28.5之間,初始耐壓可達600gω以上,經(jīng)回流焊后耐壓測試結(jié)果顯示耐壓性能優(yōu)異。
35、第三方面,本發(fā)明提供了一種如第二方面所述絕緣包覆軟磁粉體的應用,所述絕緣包覆軟磁粉體用于制備一體成型電感。
36、相對于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具有以下有益效果:
37、本發(fā)明提供的絕緣包覆軟磁粉體的制備方法,采用絕緣粉料與絕緣劑兩部分,對軟磁粉體進行復合絕緣包覆,同時控制合適的絕緣包覆工藝參數(shù),制備得到的絕緣包覆軟磁粉體防銹效果好,磁導率在26-28.5之間,初始耐壓可達600gω以上,經(jīng)回流焊后耐壓測試結(jié)果顯示耐壓性能優(yōu)異,能夠滿足作為一體成型電感原料的高性能要求。