本發(fā)明屬于軟磁材料，具體涉及一種高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、軟磁材料是一種具有低矯頑力和高磁導(dǎo)率的磁性材料。軟磁材料易于磁化，也易于退磁，廣泛用于電工設(shè)備和電子設(shè)備中。軟磁材料按其成分組成可分為金屬軟磁材料、鐵氧體軟磁材料和非晶納米晶軟磁材料三大類。金屬軟磁材料的電阻率小，高頻的渦流損耗很大，導(dǎo)致其只能應(yīng)用在100khz的中低頻率。為此將金屬軟磁顆粒進(jìn)行表面絕緣處理，然后再進(jìn)行模壓成型，使其渦流損耗降低，提升其工作頻率。盡管如此，通常的金屬軟磁復(fù)合材料依然無法工作在更高的頻率。鐵氧體軟磁材料具有高磁導(dǎo)率和較高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(bs)的特性，但高頻下的損耗仍然較大，導(dǎo)致其在高頻下的應(yīng)用受限。
2、非晶納米晶軟磁材料是通過對(duì)非晶前驅(qū)體進(jìn)行適當(dāng)退火處理而得到的，退火相是由非晶基體和納米晶析出相所組成的復(fù)合相。納米晶相的析出提高了材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，而納米晶相之間的交換耦合作用又使得材料保持較小的矯頑力。因此非晶納米晶軟磁材料往往具有較好的軟磁綜合性能。一般來說，材料的bs越高，所用材料的體積和質(zhì)量就更小，這符合電子電器設(shè)備向小型化、高頻化的發(fā)展趨勢(shì)，因此高bs型軟磁材料成為軟磁領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
3、對(duì)于非晶納米晶軟磁材料而言，要提高材料的bs，需提高材料中鐵磁性元素的含量，即，需要降低其他非鐵磁性元素含量，而其他非鐵磁性元素含量的降低會(huì)導(dǎo)致材料晶化過程的可控性降低，劣化材料的軟磁性能，因此為保證良好的綜合性能，非晶納米晶軟磁材料的bs普遍在1.6t以下。
4、專利cn?111081466?a公開了一種非晶納米晶軟磁復(fù)合材料的制備方法：在表面活性劑的作用下，通過金屬有機(jī)醇鹽水解對(duì)非晶軟磁粉體進(jìn)行絕緣包覆，然后將低熔點(diǎn)玻璃相均勻分散在有機(jī)樹脂中，將樹脂和絕緣包覆的非晶粉體均勻混合，然后進(jìn)行模壓成型，將生坯在一定溫度下空氣退火然后在450到800℃氮?dú)馔嘶?。所得非晶納米晶軟磁復(fù)合材料具有高頻低損耗的特性，但其引入了較多的非鐵磁性低熔點(diǎn)玻璃相，對(duì)非晶納米晶軟磁復(fù)合材料的bs存在不利影響；且對(duì)主體非晶軟磁粉體進(jìn)行絕緣包覆也對(duì)材料的磁導(dǎo)率及bs存在不利影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料的制備方法。
2、本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料。
3、本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
4、一種高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料的制備方法，包括如下制備步驟：
5、(1)將鐵基非晶帶材經(jīng)破碎處理成厚度為5～25μm，直徑大小為30～80μm的扁平粉末，得到鱗片狀非晶軟磁粉體；
6、(2)將平均粒度為2～20μm的球形鐵硅軟磁粉經(jīng)絕緣包覆處理，得到絕緣包覆改性球形磁粉；
7、(3)將步驟(1)所得鱗片狀非晶軟磁粉體、步驟(2)所得絕緣包覆改性球形磁粉與粘結(jié)樹脂混合后模壓成型，先在450～550℃溫度下進(jìn)行退火晶化處理，然后升溫至600～900℃燒結(jié)處理，得到高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料。
8、進(jìn)一步地，步驟(1)中所述鐵基非晶帶材采用成分體系為fe(100-x-y-z)sixbymz(x、y、z表示原子百分比)，厚度為5～30μm的鐵基非晶帶材；其中3≤x≤20，2≤y≤15，0≤z≤5，m為cu、nb、v、ti、cr中的至少一種金屬元素。
9、進(jìn)一步地，步驟(2)中所述球形鐵硅軟磁粉為硅原子百分含量為1％～12％的氣霧化球形鐵硅軟磁粉。
10、進(jìn)一步地，步驟(2)中所述球形鐵硅軟磁粉中鐵原子百分含量高于步驟(1)中所述鐵基非晶帶材的鐵原子百分含量。
11、進(jìn)一步地，步驟(2)中所述絕緣包覆處理的步驟如下：
12、將鐵硅軟磁粉加入到溶劑中分散均勻，然后加入硅溶膠和硅烷偶聯(lián)劑攪拌混合反應(yīng)；反應(yīng)完成后噴霧干燥，得到絕緣包覆改性球形磁粉。
13、優(yōu)選地，所述溶劑為乙醇、異丙醇中的至少一種。
14、優(yōu)選地，所述鐵硅軟磁粉、溶劑、硅溶膠和硅烷偶聯(lián)劑加入的質(zhì)量比為100:100～400:6～15:2～6。
15、進(jìn)一步地，步驟(3)中所述粘結(jié)樹脂為環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂或丙烯酸樹脂。
16、優(yōu)選地，所述粘結(jié)樹脂的加入量為非晶軟磁粉體和絕緣包覆改性球形磁粉總質(zhì)量的0.5％～5％。
17、進(jìn)一步地，步驟(3)中所述非晶軟磁粉體與絕緣包覆改性球形磁粉混合的質(zhì)量比為100:1～10。
18、一種高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料，通過上述方法制備得到。
19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
20、(1)本發(fā)明采用少量絕緣包覆改性的球形鐵硅軟磁粉與非晶軟磁粉體進(jìn)行復(fù)合，一方面可以進(jìn)一步提高退火晶化處理后非晶納米晶軟磁材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度；另一方面通過小粒徑絕緣包覆改性球形磁粉對(duì)鱗片狀非晶納米晶軟磁粉體進(jìn)行填充，可有效提高鱗片狀非晶納米晶軟磁粉體的粘結(jié)效果和致密度，顯著提高其綜合磁性能。
21、(2)本發(fā)明的非晶納米晶軟磁材料采用扁平的非晶軟磁粉體作為主要基體成分，其與小粒徑絕緣包覆改性磁粉復(fù)合成型后的鱗片狀復(fù)合結(jié)構(gòu)能夠有效降低磁晶各向異性，從而降低高頻下的損耗。
22、(3)本發(fā)明通過預(yù)先對(duì)鐵硅磁粉和/或鐵硅鋁磁粉進(jìn)行二氧化硅和硅烷偶聯(lián)劑絕緣包覆處理，一方面能夠降低高頻下的損耗，另一方面能夠提高與粘結(jié)樹脂的結(jié)合力，有效提高鱗片狀非晶納米晶軟磁粉體的粘結(jié)效果和均勻性，提高綜合磁性能。
1.一種高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料的制備方法，其特征在于，包括如下制備步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述鐵基非晶帶材采用成分體系為fe(100-x-y-z)sixbymz，厚度為5～30μm的鐵基非晶帶材；其中3≤x≤20，2≤y≤15，0≤z≤5，m為cu、nb、v、ti、cr中的至少一種金屬元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述球形鐵硅軟磁粉為硅原子百分含量為1％～12％的氣霧化球形鐵硅軟磁粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述球形鐵硅軟磁粉中鐵原子百分含量高于步驟(1)中所述鐵基非晶帶材的鐵原子百分含量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述絕緣包覆處理的步驟如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料的制備方法，其特征在于，所述溶劑為乙醇、異丙醇中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料的制備方法，其特征在于，所述鐵硅軟磁粉、溶劑、硅溶膠和硅烷偶聯(lián)劑加入的質(zhì)量比為100:100～400:6～15:2～6。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述粘結(jié)樹脂為環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂或丙烯酸樹脂；所述粘結(jié)樹脂的加入量為非晶軟磁粉體和絕緣包覆改性球形磁粉總質(zhì)量的0.5％～5％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述非晶軟磁粉體與絕緣包覆改性球形磁粉混合的質(zhì)量比為100:1～10。
10.一種高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度非晶納米晶軟磁材料，其特征在于，通過權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的方法制備得到。