CN113707403A - 一种磁性颗粒及其制造工艺 - Google Patents
一种磁性颗粒及其制造工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113707403A CN113707403A CN202010444118.9A CN202010444118A CN113707403A CN 113707403 A CN113707403 A CN 113707403A CN 202010444118 A CN202010444118 A CN 202010444118A CN 113707403 A CN113707403 A CN 113707403A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- magnetic particles
- iron
- layer
- alcohol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 84
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 68
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 32
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 22
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 21
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 10
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- -1 silicate ester Chemical class 0.000 claims description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 24
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 22
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 14
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 239000012792 core layer Substances 0.000 claims description 11
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 3
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- IWICDTXLJDCAMR-UHFFFAOYSA-N trihydroxy(propan-2-yloxy)silane Chemical compound CC(C)O[Si](O)(O)O IWICDTXLJDCAMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 abstract description 18
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 abstract description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 12
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 7
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 7
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical class [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 3
- 229910000863 Ferronickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000005307 ferromagnetism Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000005955 Ferric phosphate Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- FRIKWZARTBPWBN-UHFFFAOYSA-N [Si].O=[Si]=O Chemical compound [Si].O=[Si]=O FRIKWZARTBPWBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- YYLGKUPAFFKGRQ-UHFFFAOYSA-N dimethyldiethoxysilane Chemical compound CCO[Si](C)(C)OCC YYLGKUPAFFKGRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 229940032958 ferric phosphate Drugs 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000002883 imidazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000399 iron(III) phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000012686 silicon precursor Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- HQYALQRYBUJWDH-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(propyl)silane Chemical compound CCC[Si](OC)(OC)OC HQYALQRYBUJWDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/02—Permanent magnets [PM]
- H01F7/0205—Magnetic circuits with PM in general
- H01F7/021—Construction of PM
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
- H01F41/026—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets protecting methods against environmental influences, e.g. oxygen, by surface treatment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种磁性颗粒及其制造工艺。本发明的技术方案是：采用溶胶凝胶法制作的一种磁性颗粒，包括核层以及包覆住核层且厚度为1~1000nm的壳层，核层为纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金，所述壳层为无定形二氧化硅或二氧化硅与硅树脂的杂化物。本发明提供的方案工艺、设备、操作简单，合成出的磁性粉体‑二氧化硅层或二氧化硅与硅树脂的杂化物组成的核壳磁性颗粒，既能最大程度的保持磁性颗粒原有的电磁性能，壳层的保护层又能有效保护磁性粉体，使之免受外界的环境刺激，给予了磁性粉体优异的绝缘性能，即使在冷热冲击，高电压电流冲击的条件下，依然有优异的绝缘表现。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁性材料，特别涉及一种磁性颗粒及其制造工艺。
背景技术
目前对铁磁性粉体进行保护和钝化的主流工艺是用磷酸等酸性物质进行钝化，在磁性颗粒表面生成一薄层的磷酸铁盐，包覆在铁磁性粉体颗粒表面。这层钝化层对铁磁性粉体颗粒面临外界环境的影响及绝缘性有一定保护作用，但包覆和钝化效果却仍不够理想。如果磷酸(或其他酸类，因结果类似，故以下都表述为磷酸)加入量少或者磷酸钝化反应时间短，保护和钝化效果就会不明显。如果磷酸加入量增加，或延长磷酸钝化时间，保护和钝化效果会提升，但也会牺牲铁磁性颗粒表面更多的铁元素(这些铁磁性元素转变成没有铁磁性的磷酸铁盐等物质)，导致铁磁性急剧下降。另外，由于磷酸钝化工艺生成的钝化层为磷酸无机盐类，该保护层硬且脆，在热冲击，应力或物理压力等条件下，会发生碎裂，从而导致绝缘保护层的保护效果失去功能，进而导致以此制备的器件性能劣化。
公开号为CN109754977A的中国专利中公开了一种用五层包覆材料的方法钝化和保护铁磁性材料的制备方法，该方法可以有效提高磁性粉体颗粒的防锈蚀和耐压性。但五层的包覆层都是逐一进行的工艺，可以确定的是，该工艺非常繁复和冗长，且五层包覆层的最内一层也是用磷酸钝化。五层包覆层也必然对铁磁性粉体的磁性有非常大的损失。
在一些公开的技术资料中，也有在铁磁性颗粒表面包覆二氧化硅的工作，如在公开的文献资料里：Key Engineering Materials ISSN:1662-9795,Vol.697,pp 303-306，也报道了一种在铁镍合金微粒表面生长二氧化硅壳层的方法，但该方法需要先在铁镍合金颗粒表面用硅烷偶联剂处理，然后再进行多次清洗，再进行包覆壳层，过程繁复。另外该方法中，每处理1份合金粉体，需要消耗至少285份的溶液，效率极低，基本没有工业化价值。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种工艺、设备、操作简单，合成出的磁性粉体-二氧化硅层或二氧化硅与硅树脂的杂化物组成的核壳磁性颗粒，既能最大程度的保持磁性颗粒原有的电磁性能，壳层的保护层又能有效保护磁性粉体，使之免受外界的环境刺激，提供了磁性粉体优异的绝缘性能，甚至在冷热冲击，高电压电流冲击的条件下，依然有优异的绝缘表现的壳核磁性颗粒及其制造工艺。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种磁性颗粒，包括核层以及包覆住核层且厚度为1～1000nm的壳层，所述核层为纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金，所述壳层为无定形二氧化硅或二氧化硅与硅树脂的杂化物。
优选的，所述磁性颗粒大小为100nm～100um。
优选的，一种磁性颗粒的制造工艺，采用溶胶凝胶法制作，包括以下步骤，
(1)、将纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金投入到水-醇-氨溶液中并搅拌，使得纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金水-醇-氨溶液中充分分散，温度为10～50℃，所述水-醇-氨溶液为作为溶剂的水-醇溶液以及作为催化剂的氨水溶液的混合液；
(2)、向步骤(1)的混合物中加入硅酸酯或硅酸酯与有机硅前驱物的混合物，所述硅酸酯为正硅酸甲酯，正硅酸乙酯，正硅酸异丙酯中的一种或几种的组合，所述功能性有机硅前驱物的结构为：
R1为甲基或乙基，n为0到9的自然数，R2，R3为官能团；
(3)、待步骤(2)反应10～300min后，除去混合物中的水，醇和氨并干燥后得到磁性颗粒。
优选的，金属磁性粉体与液体组分的重量比为10：1～1：10。
优选的，金属磁性粉体与液体组分的重量比为10：2～10：10。
优选的，水-醇-氨溶液与硅酸酯或硅酸酯与功能性有机硅前驱物的混合物中以重量计，含5～50％的水，1～20％的氨水，50～95％的甲醇、乙醇或者异丙醇。
优选的，水-醇-氨溶液与硅酸酯或硅酸酯与功能性有机硅前驱物的混合物中以重量计，含10～30％的水，3～10％的氨水，70～90％的乙醇或者异丙醇。
优选的，硅酸酯与有机硅前驱物的比例为100：0～100：100。
优选的，硅酸酯与有机硅前驱物的比例为100：0～100：50。
优选的，溶胶凝胶法工艺中温度为20～40℃，步骤(3)中的反应时间为30～200min。
本发明相对于现有技术具有如下优点，本发明提供了一种更为简单和高效的工艺，能够方便，容易而可控的在磁性微粒表面生成一层非晶二氧化硅或二氧化硅与硅树脂杂化绝缘保护层，形成一种核-壳磁性颗粒。该核-壳结构的磁性颗粒及工艺有如下优势：
1、工艺简单，无需加热，加压，惰性气体保护等要求。采用溶胶凝胶法，对设备、环境、操作要求低，成本更低。
2、反应时间短，溶剂添加量少。该工艺使用醇-水混合物为溶剂，更环保，更安全，更经济。
3、二氧化硅或二氧化硅与硅树脂杂化层的厚度可控，从1纳米到1微米的厚度，都可以通过硅酸酯或硅酸酯与功能性有机硅前驱物的加入量定量地可控地生长在磁性颗粒表面。
4、与磷酸等酸性钝化方案相比，该溶胶凝胶工艺是在弱碱性环境下进行，磁性颗粒表面的金属元素几乎没有任何的损失，电磁性能优于酸性钝化。
5、该方法不但可以在磁性颗粒表面生长出二氧化硅层，还可以通过在硅酸酯中加入一定量的含有不同官能团的有机硅前驱物，得到二氧化硅与硅树脂杂化的绝缘保护层。杂化有硅树脂的绝缘保护层，可以通过有机硅前驱物上带有的不同官能团，赋予绝缘保护层新的，特有的功能性，比如疏水性、韧性、与不同树脂结合的反应性等(与环氧树脂反应的环氧官能团，与不饱和树脂反应的乙烯基等等)。尤其是杂化了特定官能团的硅树脂，可以使得二氧化硅绝缘保护层改变了原来纯无机二氧化硅的硬脆的缺点，使得壳层更具有韧性，这样在面临冷热冲击，电压电流冲击的条件下，表现出更好的绝缘性能以及耐腐蚀性能。杂化有其他硅树脂的二氧化硅绝缘保护层，也因为引入了需要的官能团，更为磁性颗粒的更广泛应用带来了可能。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
一种磁性颗粒，包括核层以及包覆住核层且厚度为1～1000nm的壳层，所述核层为纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金，所述壳层为无定形二氧化硅或二氧化硅与硅树脂的杂化物。如果是合金，铁的含量不低于70％。核层可以是晶体态，也可也是非晶体态。本方案的磁性颗粒的形状可以为球形或者是任何不规则形状。
优选的，所述磁性颗粒大小为100nm～100um。
优选的，一种磁性颗粒的制造工艺，采用溶胶凝胶法制作，包括以下步骤，
(1)、将纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金投入到水-醇-氨溶液中并搅拌，使得纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金水-醇-氨溶液中充分分散，温度为10～50℃；磁性粉体颗粒与液体组分的混合方式可以是搅拌浆分散，也可以是捏合机或混炼机等分散方式，所述水-醇-氨溶液为作为溶剂的水-醇溶液以及作为催化剂的氨水溶液的混合液。
(2)、向步骤(1)的混合物中加入硅酸酯或硅酸酯与功能性有机硅前驱物的混合物，所述硅酸酯为正硅酸甲酯，正硅酸乙酯，正硅酸异丙酯中的一种或几种的组合，所述有机硅前驱物的结构为：
R1为甲基或乙基，n为0到9的自然数，R2，R3为官能团；R2，R3为具有一定结构的官能团，包括但不限于，烷基，乙烯基，环氧基，咪唑基，(甲基)丙烯酸酯基等。R2，R3可以相同，也可以不相同。二氧化硅层或二氧化硅与硅树脂的杂化物的壳层厚度可以精确的通过加入前驱物的量的来控制。
(3)、待步骤(2)反应10～300min后，除去混合物中的水，醇和氨并干燥后得到磁性颗粒。反应结束后过滤或直接加热蒸出混合物中的水，醇和氨等物质。
优选的，金属磁性粉体与液体组分的重量比为10：1～1：10。
优选的，金属磁性粉体与液体组分的重量比为10：2～10：10。
优选的，水-醇-氨溶液与硅酸酯或硅酸酯与功能性有机硅前驱物的混合物中以重量计，含5～50％的水，1～20％的氨水，50～95％的甲醇、乙醇或者异丙醇。
优选的，水-醇-氨溶液与硅酸酯或硅酸酯与功能性有机硅前驱物的混合物中以重量计，10～30％的水，3～10％的氨水，70～90％的乙醇或者异丙醇。
优选的，硅酸酯与功能性有机硅前驱物的比例为100：0～100：100。
优选的，硅酸酯与功能性有机硅前驱物的比例为100：0～100：50。
优选的，溶胶凝胶法工艺中温度为20～40℃，步骤(3)中的反应时间为30～200min。
本发明是为解决铁磁性颗粒的防锈蚀及绝缘性，耐压性，而设计的一种高效、可控的钝化工艺。通过该工艺可以精准地在铁磁性颗粒表面生长可控厚度的二氧化硅层或二氧化硅与硅树脂杂化壳层。该工艺不同于酸性钝化，不损失任何磁性颗粒表面的金属元素，既有效的隔绝外界的化学侵蚀，又为磁性粉体颗粒提供了优异的绝缘保护。用该工艺钝化的磁性颗粒材料，在很多被动元器件中，将极大提升这些被动元器件的信赖性，稳定性和耐候性。另外，该方法不但可以在磁性颗粒表面生长出二氧化硅层，还可以通过在硅酸酯中加入一定量的功能性有机硅前驱物，得到二氧化硅与硅树脂杂化的绝缘保护层。这些杂化了硅树脂的绝缘保护层，可以通过硅烷偶联剂的不同官能团，可以赋予绝缘保护层新的，独特的功能性，比如疏水性、韧性、与不同树脂结合的反应性(与环氧树脂反应的环氧官能团，与不饱和树脂反应的乙烯基官能团等等)。尤其是杂化了特定官能团的硅树脂，可以使得二氧化硅绝缘保护层改变了原来纯无机二氧化硅的硬脆的缺点，使其更具有韧性，这样在面临冷热冲击，电压电流冲击的条件下，表现出更好的性能。杂化有其他硅树脂的二氧化硅绝缘保护层，也因为引入了需要的官能团，更为磁性颗粒的更广泛应用带来了可能。
下面以5个实施例来验证本发明的方案。
实施例1
室温下将1公斤巴斯夫的EQ羰基铁粉(粒径D50＝5微米)，加入到500克水-醇-氨溶液中，该溶液中，水占20％，乙醇占75％，氨占5％。开动搅拌，使得羰基铁在溶液中充分分散，然后在该混合物中加入35克正硅酸乙酯，并继续搅拌90分钟。反应结束后，将混合物静置1小时，倾倒出上层清液后，干燥下层沉淀。得到二氧化硅壳层，羰基铁核层的磁性微粒。经透射电镜测试，测试得到壳层厚度为28纳米。
经测试，未经包覆壳层的羰基铁粉压制的片状测试片，体积电阻率为5*10-5Ω·cm，而包覆了二氧化硅壳层的粉体测试片，体积电阻率为2*109Ω·cm。绝缘性提升14个数量级，非常明显。
实施例2
过程完全重复实施例1，只是将正硅酸乙酯的加入量改为70克。经透射电镜测试，测试得到壳层厚度为48纳米。理论计数值为46纳米，与理论值吻合的非常好。因为硅酸酯水解的转化率非常高，水解生成的二氧化硅几乎100％沉积在铁核表面，即，通过硅酸酯的加入量可以精确控制壳层厚度。反过来，给出一个设定的厚度，可以通过理论计算，计算出所需加入硅酸酯的量。
注：二氧化硅壳密度按照2克/立方厘米计算(已经被证明该溶胶凝胶法生成的二氧化硅是非晶态，有相关文献报道，密度约为2克/立方厘米)
实施例3
将75公斤合金铁粉(日本川崎制钢KIP304AS，粒径D50＝12微米)分散于12公斤水-醇-氨溶液中，该溶液中，水占10％，异丙醇占88％，氨占2％。开动搅拌，使得合金铁粉在溶液中充分分散，然后在该混合物中加入1.5公斤正硅酸甲酯，保持反应温度25到30度之间，并继续搅拌30分钟。反应结束后，加热反应器至100摄氏度并继续搅拌，直至所有的液体挥发完全，得到二氧化硅壳层包覆的合金铁核层的磁性微粒。经透射电镜测试，测试得到壳层厚度为15纳米。
经测试，未经包覆壳层的合金基铁粉5克，分散到pH值为2的盐酸溶液100毫升中，2分钟后，可见明显的气泡冒出(铁和盐酸反应生成氢气)。而包覆有二氧化硅的合金铁粉，在同样条件下，2小时后后才有气体缓慢冒出。由此可见，包覆有保护层的合金铁粉对酸性的耐腐蚀性有明显的提升。
实施例4
室温下将200公斤公斤羰基铁粉(巴斯夫SQ粒径D50＝7微米)投料到捏合机中，100公斤水-醇-氨溶液也投入到其中，该溶液中，水占30％，乙醇你占64％，氨占6％。开动捏合机，使得羰基铁粉在溶液中充分分散，然后在该混合物中加入7公斤正硅酸异丙酯和500克二甲基二乙氧基硅烷的混合物，并继续搅拌130分钟。反应结束后，过滤，并加热干燥，得到包覆有二氧化硅和硅树脂杂化层的羰基铁粉。经透射电镜测试，其壳层厚度为50纳米。
将该得到粉体和未经包覆的羰基铁粉各20克，同时放入盐雾试验机。24小时后，未经包覆的羰基铁粉生锈明显，而包覆有保护层的羰基铁粉，几乎未见生锈。可见，包袱了二氧化硅-硅树脂杂化壳层的羰基铁粉耐盐雾性能提升显著。
实施例5
常温下将5公斤非晶合金铁粉(江苏天一，D50＝10微米)，5公斤水-醇-氨溶液一起投入到混炼机中，该溶液中，水占18％，乙醇占79％，氨占3％。开动混炼机，使得非晶粉在溶液中分散均匀，然后在在混合液中加入150克正硅酸甲酯和12克γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的混合物。并继续搅95分钟。反应结束后，加热反应器至100摄氏度并继续搅拌，直至所有的液体挥发完全，得到二氧化硅和硅树脂杂化外层包覆的非晶合金铁核层的磁性微粒。经电镜测试，测试得到壳层厚度为65纳米。
将未包覆和包覆后的非晶合金铁粉，加入等量的环氧树脂(3.5％，环氧树脂所占总体比重)，混合均匀后分别压制成电感，并加热完全固化环氧树脂。固化后，两种电感的感值几乎无差别，但包覆之后合金压制的电感弯曲强度比未包覆的样本大50％以上。三次回流焊之后，包覆之后的电感绝缘性比未包覆的非晶粉压制的电感绝缘性高出6个数量级。可见，因为包覆有外层的二氧化硅和硅树脂杂化层，非晶合金铁粉的绝缘性要远远优于未经包覆的非晶合金铁粉；因为杂化壳层里有环氧基，所以，压制成电感并固化后，与环氧树脂形成化学键。从而使得环氧树脂与非晶合金铁粉体的结合力大大提升。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种磁性颗粒，其特征在于：包括核层以及包覆住核层且厚度为1～1000nm的壳层，所述核层为纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金，所述壳层为无定形二氧化硅或二氧化硅与硅树脂的杂化物。
2.根据权利要求1所述的一种磁性颗粒，其特征在于：所述磁性颗粒大小为100nm～100um。
3.一种磁性颗粒的制造工艺，其特征在于：采用溶胶凝胶法制作，包括以下步骤，
(1)、将纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金投入到水-醇-氨溶液中并搅拌，使得纯铁或羰基铁或铁与镍，钴，铬，硅，锰，碳当中的一种或几种的合金在水-醇-氨溶液中充分分散，温度保持10～50℃，所述水-醇-氨溶液为作为溶剂的水-醇溶液以及作为催化剂的氨水溶液的混合液；
(2)、向步骤(1)的混合物中加入硅酸酯或硅酸酯与功能性有机硅前驱物的混合物，所述硅酸酯为正硅酸甲酯，正硅酸乙酯，正硅酸异丙酯中的一种或几种的组合，所述功能性有机硅前驱物的结构为：
R1为甲基或乙基，n为0到9的自然数，R2，R3为官能团；
(3)、待步骤(2)反应10～300min后，除去混合物中的水，醇和氨并干燥后得到磁性颗粒。
4.根据权利要求3所述的一种磁性颗粒的制造工艺，其特征在于：金属磁性粉体与液体组分的重量比为10：1～1：10。
5.根据权利要求4所述的一种磁性颗粒的制造工艺，其特征在于：金属磁性粉体与液体组分的重量比为10：2～10：10。
6.根据权利要求3所述的一种磁性颗粒的制造工艺，其特征在于：水-醇-氨溶液与硅酸酯或硅酸酯与功能性有机硅前驱物的混合物中以重量计，含5～50％的水，1～20％的氨水，50～95％的甲醇、乙醇或者异丙醇。
7.根据权利要求6所述的一种磁性颗粒的制造工艺，其特征在于：水-醇-氨溶液与硅酸酯或硅酸酯与功能性有机硅前驱物的混合物中以重量计，含10～30％的水，3～10％的氨水，70～90％的乙醇或者异丙醇。
8.根据权利要求3所述的一种磁性颗粒的制造工艺，其特征在于：硅酸酯与功能性有机硅前驱物的比例为100：0～100：100。
9.根据权利要求8所述的一种磁性颗粒的制造工艺，其特征在于：硅酸酯与功能性有机硅前驱物的比例为100：0～100：50。
10.根据权利要求3所述的一种磁性颗粒的制造工艺，其特征在于：溶胶凝胶法工艺中反应温度控制在20～40℃，步骤(3)中的反应时间为30～200min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010444118.9A CN113707403A (zh) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | 一种磁性颗粒及其制造工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010444118.9A CN113707403A (zh) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | 一种磁性颗粒及其制造工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113707403A true CN113707403A (zh) | 2021-11-26 |
Family
ID=78646430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010444118.9A Pending CN113707403A (zh) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | 一种磁性颗粒及其制造工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113707403A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115579233A (zh) * | 2022-10-21 | 2023-01-06 | 广东省科学院新材料研究所 | 一种采用电化学磷化法制备金属磁粉芯的方法 |
| CN116435085A (zh) * | 2023-06-08 | 2023-07-14 | 苏州格纳欣电子科技有限公司 | 一种铁基非晶磁粉芯的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4731191A (en) * | 1985-12-31 | 1988-03-15 | Dow Corning Corporation | Method for protecting carbonyl iron powder and compositions therefrom |
| CN1523076A (zh) * | 2003-09-11 | 2004-08-25 | 复旦大学 | 一种具有核壳结构的磁性荧光双功能微球及其制备方法 |
| CN100999559A (zh) * | 2007-01-04 | 2007-07-18 | 吉林大学 | 一种磁性粒子/聚合物/二氧化硅结构磁性微球的制备方法 |
| CN101923932A (zh) * | 2009-06-09 | 2010-12-22 | 南京大学 | 多功能化双层壳-核结构磁性纳米粒子及其制备方法和应用 |
| CN103500622A (zh) * | 2013-08-30 | 2014-01-08 | 复旦大学 | 磁性无机纳米粒/有序介孔二氧化硅核壳复合微球及其制备方法 |
| CN110283373A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-27 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种热塑磁性复合材料及制备方法 |
-
2020
- 2020-05-22 CN CN202010444118.9A patent/CN113707403A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4731191A (en) * | 1985-12-31 | 1988-03-15 | Dow Corning Corporation | Method for protecting carbonyl iron powder and compositions therefrom |
| CN1523076A (zh) * | 2003-09-11 | 2004-08-25 | 复旦大学 | 一种具有核壳结构的磁性荧光双功能微球及其制备方法 |
| CN100999559A (zh) * | 2007-01-04 | 2007-07-18 | 吉林大学 | 一种磁性粒子/聚合物/二氧化硅结构磁性微球的制备方法 |
| CN101923932A (zh) * | 2009-06-09 | 2010-12-22 | 南京大学 | 多功能化双层壳-核结构磁性纳米粒子及其制备方法和应用 |
| CN103500622A (zh) * | 2013-08-30 | 2014-01-08 | 复旦大学 | 磁性无机纳米粒/有序介孔二氧化硅核壳复合微球及其制备方法 |
| CN110283373A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-27 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种热塑磁性复合材料及制备方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115579233A (zh) * | 2022-10-21 | 2023-01-06 | 广东省科学院新材料研究所 | 一种采用电化学磷化法制备金属磁粉芯的方法 |
| CN116435085A (zh) * | 2023-06-08 | 2023-07-14 | 苏州格纳欣电子科技有限公司 | 一种铁基非晶磁粉芯的制备方法 |
| CN116435085B (zh) * | 2023-06-08 | 2023-09-15 | 苏州格纳欣电子科技有限公司 | 一种铁基非晶磁粉芯的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109627906B (zh) | 一种双层夹杂结构的超疏水石墨烯防腐涂层及其制备方法 | |
| CN113707403A (zh) | 一种磁性颗粒及其制造工艺 | |
| JP2003158006A (ja) | 耐食性希土類磁石 | |
| WO2010032654A1 (ja) | 樹脂被覆メタリック顔料、それを含有する水性塗料、それが塗布された塗装物、およびその製造方法 | |
| CN113724958B (zh) | 一种基于还原铁粉合金化生产铁基软磁铁芯制备方法 | |
| CN103247403A (zh) | 一种金属软磁粉芯的制备方法 | |
| CN109216006B (zh) | 软磁合金粉芯及其制备方法 | |
| TW201136684A (en) | Ferromagnetic powder composition and method for its production | |
| CN111192735A (zh) | 一种绝缘包覆的金属软磁粉末及其制备方法和用途 | |
| CN113698846A (zh) | 一种超支化环氧富锌涂料及其制备方法 | |
| CN102936455A (zh) | 一种钕铁硼稀土永磁体表面防腐涂层及其制备方法 | |
| EP1734539A1 (en) | Corrosion-resistant rare earth magnets and process for production thereof | |
| CN110684467A (zh) | 一种基于氧化石墨烯的水基防腐涂料及其制备方法 | |
| CN105348870A (zh) | 一种无铬达克罗涂液的制备方法 | |
| CN113380483B (zh) | 一种复合软磁材料及其制备方法 | |
| CN111696744A (zh) | 一种高直流偏置性能铁硅铝软磁粉心及其制备方法 | |
| CN110828092A (zh) | 一种充电桩用磁导率为26的铁硅铝镍软磁粉心及其制备方法 | |
| CN110230011A (zh) | 一种用于恶劣腐蚀环境的铁基非晶/MXenes复合电磁屏蔽材料及应用 | |
| CN104293008A (zh) | 一种高硅钢用环保半有机绝缘涂层的制备方法 | |
| CN114078631B (zh) | 一种软磁复合材料的制备方法及一种金属磁粉芯 | |
| CN115083716A (zh) | 一种铁硅磁粉芯及其制备方法与电感 | |
| CN117936217B (zh) | 一种高磁导率低损耗纳米晶复合磁粉心及其制备方法 | |
| CN110982385B (zh) | 一种蓄热储罐内防腐专用耐温涂料 | |
| CN113817386A (zh) | 一种磁性材料表面导磁性膨胀型涂层及其制备方法和应用 | |
| CN113517129A (zh) | 一种在钕铁硼表面制备耐蚀涂层的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |