用于包覆非晶及納米晶磁粉的絕緣粘結劑及包覆方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及磁粉的包覆領域，特別涉及一種用于包覆非晶及納米晶磁粉的絕緣粘 結劑及包覆方法。
【背景技術】
[0002] 金屬軟磁粉芯是通過將金屬或合金軟磁材料制成的粉末與絕緣添加物混合壓制 而成的一種軟磁材料，由于鐵磁性顆粒小，又被非磁性絕緣物隔開，因此可以隔絕渦流，高 頻損耗低，可用于高頻下的電子元器件。非晶及納米晶磁粉芯是近年來開發的一種新型的 金屬軟磁材料，是將非晶或納米晶軟磁粉末壓制粘結，制成各種形狀的磁粉芯。由于非晶 /納米晶粉末具有獨特的非晶或微晶原子結構及優異的磁特性，以其為原料制備而成的非 晶/納米晶磁粉芯具有較好的直流偏置特性、在大電流下工作而不飽和、高頻下損耗較低 等特點，已經被廣泛用于新能源（光伏、風電等）、消費電子（空調、平板電視等）和電動 汽車等領域，用作各類開關電源、PFC電路中電感器件的磁芯元件。非晶及納米晶磁粉芯 與High-Flux(高磁通磁粉芯）相比具有磁芯損耗低、成本低、不受鎳價格影響的優勢；與 Sendust (鐵硅鋁磁粉芯）相比具有直流偏置能力強、承載電流更大的優勢；與MPP(鐵鎳鉬 磁粉芯）相比具有直流偏置能力強、承載電流更大、成本低的優勢。相比其他金屬磁粉芯的 優勢，非晶及納米晶磁粉芯根據應用領域和需求的不同，可作為High-Flux、鐵硅鋁磁粉芯、 MPP的替代。
[0003] 絕緣包覆是非晶及納米晶磁粉芯制備過程中的關鍵技術，絕緣包覆層性能是影響 磁粉芯高頻損耗的重要因素，絕緣層如果包覆不完整或被破壞，將急劇增加磁粉顆粒間的 渦流損耗，從而增大磁粉芯的高頻損耗。而絕緣包覆效果主要取決于絕緣粘結劑材料和包 覆方法。
[0004] 目前，絕緣包覆材料主要分為有機和無機兩種。常用的有機絕緣粘結劑主要包括： 環氧樹脂、硅酮樹脂、聚酰亞胺、酚醛樹脂等，單獨使用遇高溫易分解，熱穩定性較差。常用 的無機絕緣粘結劑主要包括：高嶺土、云母、滑石粉、氧化鎂、氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、硅酸 鈉等，單獨使用機械強度差，不易加工。
[0005] 磁粉的包覆方法有機械混合法、溶膠凝膠法等，溶膠凝膠法工藝較復雜，需要高溫 熱處理，易導致非晶及納米晶發生晶化，在制備過程中通常采用單純的機械攪拌法進行非 晶及納米晶磁粉的包覆，但是此方法易出現包覆不完整、不均勻的現象。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種用于包覆非晶及納米晶磁粉的 絕緣粘結劑及包覆方法。
[0007] 為了克服單獨使用有機絕緣粘結劑和無機絕緣粘結劑的缺點，本發明將有機、無 機絕緣材料和一種具有兩性結構的表面改性材料三者同時使用，使有機和無機材料可以更 好地粘結，提高了非晶及納米晶磁粉芯的熱穩定性和機械強度，這種具有兩性結構的表面 改性材料，與有機物和無機物之間均有良好的親和性，分子兩端可分別與有機、無機絕緣材 料反應，本發明中選用的表面改性材料為有機鉻絡合物、硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸化合物中 的一種或多種。
[0008] 另外，為了實現更好地包覆，本發明采用了超聲攪拌+機械攪拌同時進行的方式 對非晶納米晶磁粉進行絕緣包覆，該攪拌方式相對于單純機械攪拌而言，通過超聲振動和 發熱與機械攪拌結合的方式，可使攪拌具有更均勻、包覆效果更好的優點。
[0009] 為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：
[0010] -種用于包覆非晶及納米晶磁粉的絕緣粘結劑，該絕緣粘結劑由有機粘結劑、無 機粘結劑和表面改性材料組成，其中，所述表面改性材料為有機鉻絡合物、硅烷類、鈦酸酯 類和鋁酸化合物中的一種或多種。
[0011] 在上述絕緣粘結劑中，作為一種優選實施方式，所述有機粘結劑、無機粘結劑和表 面改性材料的質量比為5-40:5-40:1-10。
[0012] 在上述絕緣粘結劑中，作為一種優選實施方式，所述有機粘結劑選自環氧樹脂、硅 酮樹脂、聚酰亞胺和酚醛樹脂中的至少一種。
[0013] 在上述絕緣粘結劑中，作為一種優選實施方式，所述無機粘結劑選自高嶺土、云 母、滑石粉、氧化鎂、氧化鋁、氧化硅、氧化鈦和硅酸鈉中的至少一種。
[0014] 在上述絕緣粘結劑中，作為一種優選實施方式，所述有機鉻絡合物為甲基丙烯酸 氯化鉻鹽，所述硅烷類為氨丙基三乙氧基硅烷，所述鈦酸酯類為異丙基三（二辛基焦磷酸 酰氧基）鈦酸酯，所述鋁酸化合物為異丙氧基二硬脂酸酰氧基鋁酸酯。
[0015] 采用上述絕緣粘結劑對非晶及納米晶磁粉進行包覆的方法，包括如下步驟：
[0016] 預處理步驟，采用機械和超聲同時攪拌的方式將所述磁粉與所述表面改性材料的 溶液混合，從而得到預處理后的物料；
[0017] -次烘干步驟，將所述預處理后的物料烘干，從而得到一次烘干后的物料；
[0018] 粉末絕緣包覆處理步驟，采用機械和超聲同時攪拌的方式將所述一次烘干后的物 料與所述有機粘結劑和無機粘結劑的混合溶液混合，從而得到包覆處理粉末；
[0019] 二次烘干步驟，將所述包覆處理粉末烘干，從而得到包覆磁粉。
[0020] 在上述方法中，作為一種優選實施方式，在所述預處理步驟中，所述表面改性材 料的用量為所述磁粉總質量的〇. lwt %~lwt %，在所述表面改性材料溶液中，所述表 面改性材料的質量百分比濃度為〇. 1-1% ;優選地，所述機械和超聲同時攪拌混合的時 間為30-180min ;更優選地，所述機械攪拌的轉速為50-500rpm，所述超聲攪拌的頻率為 20-40kHz ;更優選地，所述表面改性材料溶液的溶劑為無水乙醇、水或丙酮。
[0021] 在上述方法中，作為一種優選實施方式，在所述一次烘干步驟中，先將所述預處理 后的物料在真空條件下放置20-80min，之后再在常壓條件下進行烘干；所述烘干的溫度優 選為50-100°C，所述烘干的時間優選為20-180min。
[0022] 在上述方法中，作為一種優選實施方式，在所述粉末絕緣包覆處理步驟中，所述有 機粘結劑的用量為所述磁粉總質量的〇. 5wt%~4wt%，所述無機粘結劑的用量為磁粉總 質量的0. 5wt%~4wt%，在所述混合溶液中，所述有機粘結劑的質量百分比濃度為1-8%， 所述無機粘結劑的質量百分比濃度為1-8% ;優選地，所述機械和超聲同時攪拌混合的時 間為30-180min ;更優選地，所述機械攪拌的轉速為50-500rpm，所述超聲攪拌的頻率為 20-40kHz ;更優選地，所述有機粘結劑和無機粘結劑的混合溶液的溶劑為丙酮、二甲苯或無 水乙醇。
[0023] 在上述方法中，作為一種優選實施方式，在所述二次烘干步驟中，先將所述包覆處 理粉末在真空條件下放置20-80min，之后再在常壓條件下進行烘干；所述烘干的溫度優選 為30-120°C，所述烘干的時間優選為20-180min。
[0024] 分析可知，本發明公開的用于包覆非晶及納米晶磁粉的絕緣粘結劑及包覆方法， 提高了非晶或納米晶磁粉芯的綜合性能，具有高磁導率、高頻下損耗低；另外，本發明得到 的非晶或納米晶磁粉芯具有非常優良的熱穩定性和機械強度。再者，本發明采用超聲攪拌 +機械攪拌的方式對磁粉進行包覆，具有攪拌更均勻、包覆完整的優點；該包覆方法通過超 聲振動和發熱與機械攪拌結合的方式進行混料絕緣包覆，相對于單純機械攪拌而言，可使 攪拌具有更均勻、包覆效果更好的優點。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明包覆方法中使用的攪拌機結構示意圖；
[0026] 圖2為本發明包覆方法中使用的烘干罐結構示意圖。
[0027] 附圖標記說明：圖1中：1入料口、2壓力表、3泄壓閥、4超聲振動棒、41超聲源端、 42超聲振動端、5機械攪拌槳、51槳葉、52攪拌軸、6出料口、7殼體、13主軸；
[0028] 圖2中：8烘干罐入口、9烘干罐出口、10加熱元件、11出氣口、12罐體。
【具體實施方式】
[0029] 下面通過【具體實施方式】對本發明進行詳細說明，但本發明不限于此。
[0030] 本發明提供的用于包覆非晶及納米晶磁粉的絕緣粘結劑由有機粘結劑、無機粘結 劑和表面改性材料組成。下面對這三種組分進行詳細說明。
[0031] 有機粘結劑可以是本領域常用的有機粘結劑，優選地，選自環氧樹脂、硅酮樹脂、 聚酰亞胺和酚醛樹脂中的至少一種。
[0032] 無機粘結劑可以是本領域常用的無機粘結劑，優選地，選自高嶺土、云母、滑石粉、 氧化鎂、氧化鋁、氧化娃、氧化鈦和娃酸鈉中的至少一種。
[0033] 表面改性材料可以為常規偶聯劑，優選地，為有機鉻絡合物、硅烷類、鈦酸酯類和 鋁酸化合物中的一種或多種。其中，有機鉻絡合物優選為甲基丙烯酸氯化鉻鹽，硅烷類優選 為氨丙基三乙氧基硅烷，鈦酸酯類優選為異丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）鈦酸酯，鋁酸化 合物優選為異丙氧基二硬脂酸酰氧基鋁酸酯。
[0034] 優選地，在使用過程中，所述有機粘結劑、無機粘結劑和表面改性材料的質量比 為 5-40:5-40:1-10，比如 5:5:1、5:5:5、5:5:10、5:7:1、5:15:1、5:20:1、5:30:1、5:38:1、 5:40:1、10:10:1、10:10:5、10:10:9、10:5:1、20:5:1、30:5:1、40:5:1、5:7:5、5:15:5、 5:20:5、5:30:5、5:38:5、5:40:5、10:5:5、20:5:5、30:5:5、40: