CN113996781B - 一种软磁复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种软磁复合材料及其制备方法，软磁复合材料为核壳结构，以纯铁粉末为核，以由预处理原生生成的表面含羟基的螯合物为里层和SiO2‑Al2O3为外层的复合包覆层。制备步骤：预处理液配制；表面含羟基的螯合物包覆里层制备；铝硅复合层包覆；研磨、高温煅烧。本发明优点：(1)在有效去除铁粉表面膨松氧化物和杂质同时，预处理使基体铁粉表面原位生长、形成一层致密的表面含羟基的螯合物绝缘层，该绝缘层结构均匀、且与外包覆层结合性能好；(2)铝硅包覆层具有较好稳定性、电绝缘性和机械强度，压制过程中，能极大限度保持包覆层结构完整性，有效阻断涡流、降低涡流损耗；制备工艺科学合理、易操作实施，制备的软磁复合材料兼具低损耗和高电阻率等优异性能。

Description

一种软磁复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于软磁材料技术领域，涉及一种软磁复合材料及其制备方法。
背景技术
软磁复合材料(Soft Magnetic Composite，SMC)是近年来逐渐发展起来的一种新型铁基粉末软磁材料。铁基软磁复合材料是一种具有高性价比的金属软磁复合材料，在功率因数校正电路、脉冲回扫变压器、储能滤波电感器和线路滤波器等领域具有广阔的应用空间。但随其应用频率的提高，涡流损耗会加剧。涡流损耗会导致磁芯大量的发热，从而降低了软磁复合材料的磁性能。有统计表明，磁性材料部件工作过程中，约有9％的电能直接以焦耳热的形式被损耗。所以，如何降低涡流损耗，开发节能型铁基软磁复合材料是当前研究的热点和难点。
研究表明，对磁性颗粒进行绝缘包覆处理是降低SMC涡流损耗的有效途径，包覆方法和技术对SMC的磁性能起着决定性的作用。通常绝缘包覆层的厚度应尽可能的小以减小磁损耗。此外，在包覆后续高温(500℃或以上)处理和高压(1000MPa左右或以上)压制成型过程中，绝缘包覆层需保持结构完整以维持其绝缘性能。但在实际情况中，绝缘包覆层尽量低的破损率和尽量小的磁损耗在一定程度上存在矛盾，即绝缘包覆层破损率尽量低要求绝缘包覆层的厚度高，而磁损耗低又要求绝缘包覆层的厚度小。以上问题，与软磁复合材料的绝缘包覆方法和工艺有着很大的关系。
因此，需要从绝缘包覆工艺的思路出发研发出一种新的软磁复合材料，以改善软磁复合材料的性能。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种兼具低损耗和高电阻率优异性能的软磁复合材料。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种制备工艺简单、易操作实施的软磁复合材料的制备方法，制备的软磁复合材料兼具低损耗和高电阻率等优异性能。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种软磁复合材料，其特征在于：所述软磁复合材料为双层包覆核壳结构，其中内核为纯铁粉，包覆层是以由预处理原生生成的表面含羟基的螯合物为里层、SiO2-Al2O3为外层的双层复合层。
进一步，所述表面含羟基的螯合物是指纯铁粉与预处理溶液反应生成的含羟基的金属盐层，该预处理溶液为没食子酸正戊酯、多聚磷酸、聚乙二醇或异丙醇和水的混合溶液，没食子酸正戊酯、多聚磷酸、聚乙二醇或异丙醇和去离子水的质量比为2：1～3：5～7：7～9。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种软磁复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)配制预处理溶液；
2)将纯铁粉与预处理溶液反应，经过滤、清洗、干燥后得到包覆酚羟基铁螯合物的粉末，即粉末A；
3)溶胶-凝胶法在粉末A表面包覆铝硅复合层，干燥得到粉末B；
4)将粉末B研磨、筛分后，高温煅烧得到双层包覆粉末，即双层包覆软磁复合材料；
5)将粉末B与润滑剂混合压制成磁环；
6)将步骤5)所得磁芯进行退火处理。
作为优选，所述步骤1)的预处理溶液为没食子酸正戊酯、多聚磷酸、聚乙二醇或异丙醇和去离子水的混合溶液，各组分质量比为：2：1～3：5～7：7～9。
优选的，所述步骤2)的纯铁粉的粉末粒径为20～150μm，纯度大于99.89％，纯度要求：
C≤0.008wt％
O≤0.05wt％
S≤0.005wt％
Mn≤0.05wt％
优选的，所述步骤2)纯铁粉与预处理溶液的质量体积比为50g：20～30ml，纯铁粉与预处理溶液的反应的条件为：20～35℃恒温水浴，搅拌，反应10～30min。
进一步，所述步骤3)溶胶-凝胶法在粉末A表面包覆铝硅复合层的具体过程为：首先将粉末A、无水乙醇、去离子水、硅烷偶联剂、正硅酸四乙酯和氨水依次混合，充分搅拌反应，然后干燥至糊状；再加入新配制的硝酸铝溶液，继续搅拌，蒸发至干燥，获得包覆前驱体；
其中粉末A、无水乙醇、去离子水、硅烷偶联剂、正硅酸四乙酯和氨水的质量份数分别为20份、50～150份、30～60份、1～5份、10～30和20～50份，反应条件为：室温、搅拌反应3～5h，搅拌转速为400～900rap/min；干燥至糊状是指在55～65℃水浴锅中搅拌至混合物成糊状；硝酸铝溶液中硝酸铝和去离子水质量份数为：2份和100～300份，加入硝酸铝溶液搅拌反应60～90min，搅拌转速为100～300rap/min，反应温度为50～70℃。
优选的，所述步骤4)的筛分是使用100～180#和240～400#铁筛进行筛分；高温煅烧是在惰性气体保护或者真空条件下，600～900℃保温60～90min。
优选的，所述步骤5)的润滑剂为硬脂酸锌或石墨中的一种或者两种的混合物，润滑剂的加入量为粉末B总质量的0.1～1％，压制的压力为900～1800MPa。
最后，所述步骤6)的退火处理是在惰性气体保护或者真空条件下，500～700℃热处理0.5～2h。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
一、以提高SMC绝缘性和降低SMC磁损耗为出发点，以纯铁粉为原料，采用预成膜法结合溶胶-凝胶法制备酚羟基铁/铝硅双层包覆的铁基核壳结构粉末，然后将制备的粉末进行高温烧结和压制成具有高电阻率、低损耗的高致密铁基复合软磁复合材料。
二、预处理在有效去除铁粉表面膨松氧化物和杂质的同时，能在基体铁粉表面原位生长、形成一层以酚羟基铁为主的螯合物绝缘层，该绝缘层结构调控简单、且与外层结合性能好。压制过程中，双层包覆工艺能极大程度保持包覆层的绝缘性能，能有效的阻断涡流、降低涡流损耗。
本发明采用原位生长方预成膜，相较于纯铁粉的表面，含羟基里层表面的物化性能和外包覆层的匹配性和相容性更好。制备的复合包覆层物理性能和热稳定性好，可承受更高的处理温度和更高的压制压力，能有效缓解单一包覆的磁粉在高压下绝缘层的破裂，避免了SMC绝缘性能的降低和涡流损耗的增大。本发明的软磁复合材料为双层包覆核壳结构，兼具低损耗和高电阻率等优异性能，而且制备工艺科学合理、易操作实施。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种软磁复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别称取没食子酸正戊酯20g，多聚磷酸20g，聚乙二醇60g与80g去离子水混合，并搅拌均匀，配置成预处理液；
(2)称取40g的Fe粉，放入烧杯中；
(3)量取20ml的预处理溶液，加入到烧杯中，放入25℃的恒温水浴锅中，搅拌，反应10min，然后经过滤、清洗、干燥后得到包覆螯合物的粉末，即粉末A；
(4)溶胶-凝胶法在粉末A表面包覆铝硅复合层，干燥得到粉末B；
具体过程为：称粉末A 40g、取无水乙醇200g、去离子水90g、硅烷偶联剂6g、正硅酸四乙酯40g和氨水70g，置于烧杯中，在室温下，搅拌反应3h，然后60℃水浴锅中搅拌至混合物成糊状，搅拌转速为400rap/min；称取硝酸铝4g和去离子水400g，配置硝酸铝溶液，并与前一步糊状混合物混合，在65℃的水浴锅中搅拌60～90min，搅拌转速为200rap/min，至液体完全蒸发，干燥得到粉末B；
(5)将粉末B进行研磨，研磨产物使用100#和240#铁筛进行筛分，然后在真空环境下750℃烧结70min，得到双层包覆粉末，即双层包覆软磁复合材料；
(6)称取(5)中的筛分产物20g和润滑剂(硬脂酸锌或石墨中的一种或者两种的混合物)0.11g，充分混合，在1300MPa条件下压制成磁芯(Φ13×Φ8×4mm)；
(7)在惰性气体保护条件下，将(6)中压制磁芯进行热处理，温度为600℃，处理时间为1h。
在压环上绕线进行性能测试，初级线圈和次级线圈各20匝，用动态磁性能测量仪测试，矫顽力Hc为118A/m，在(1T，200kHz)条件下测得总损耗为10.5W/kg。将样品制成薄圆片(厚度≤4mm)，利用四探针法测量样品的电阻值，经转换，电阻率为6213μΩ·m。
实施例2
一种软磁复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别称取没食子酸正戊酯20g，多聚磷酸10g，聚乙二醇50g，与70g去离子水混合，并搅拌均匀，配置成预处理液；
(2)称取40g的Fe粉，放入烧杯中；
(3)量取26ml的预处理溶液，加入到烧杯中，放入25℃的恒温水浴锅中，搅拌，反应30min，然后经过滤、清洗、干燥后得到包覆螯合物的粉末，即粉末A；
(4)溶胶-凝胶法在粉末A表面包覆铝硅复合层，干燥得到粉末B；
具体过程为：称粉末A 40g、取无水乙醇100g、去离子水60g、硅烷偶联剂2g、正硅酸四乙酯20g和氨水40g，置于烧杯中，在室温下，搅拌反应3h，然后60℃水浴锅中搅拌至混合物成糊状，搅拌转速为400rap/min；称取硝酸铝4g和去离子水200g，配置硝酸铝溶液，并与前一步糊状混合物混合，在65℃的水浴锅中60～90min，搅拌转速为100rap/min，至液体完全蒸发，干燥得到粉末B；
(5)将粉末B进行研磨，研磨产物使用100#和240#铁筛进行筛分，然后在真空环境下750℃烧结70min，得到双层包覆粉末，即双层包覆软磁复合材料；
(6)称取(5)中的筛分产物20g和润滑剂(硬脂酸锌或石墨中的一种或者两种的混合物)0.11g，充分混合，在900MPa条件下压制成磁芯(Φ13×Φ8×4mm)；
(7)在惰性气体保护条件下，将(6)中压制磁芯进行热处理，温度为500℃，处理时间为0.5h。
在压环上绕线进行性能测试，初级线圈和次级线圈各20匝，用动态磁性能测量仪测试，矫顽力Hc为115A/m，在(1T，200kHz)条件下测得总损耗为9.1W/kg。将样品制成薄圆片(厚度≤4mm)，利用四探针法测量样品的电阻值，经转换，电阻率为5735μΩ·m。
实施例3
一种软磁复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别称取没食子酸正戊酯20g，多聚磷酸30g，聚乙二醇70g，与90g去离子水混合，并搅拌均匀，配置成预处理液；
(2)称取40g的Fe粉，放入烧杯中；
(3)量取24ml的预处理溶液，加入到烧杯中，放入25℃的恒温水浴锅中，搅拌，反应30min，然后经过滤、清洗、干燥后得到包覆螯合物的粉末，即粉末A；
(4)溶胶-凝胶法在粉末A表面包覆铝硅复合层，干燥得到粉末B；
具体过程为：称粉末A 40g、取无水乙醇300g、去离子水120g、硅烷偶联剂10g、正硅酸四乙酯60g和氨水100g，置于烧杯中，在室温下，搅拌反应3h，然后60℃水浴锅中搅拌至混合物成糊状，搅拌转速为400rap/min；称取硝酸铝4g和去离子水600g，配置硝酸铝溶液，并与前一步糊状混合物混合，在65℃的水浴锅中搅拌60～90min，搅拌转速为300rap/min，至液体完全蒸发，干燥得到粉末B；
(5)将粉末B进行研磨，研磨产物使用180#和400#铁筛进行筛分，然后在真空环境下900℃烧结90min；
(6)称取(5)中的筛分产物20g和润滑剂(硬脂酸锌或石墨中的一种或者两种的混合物)0.2g，充分混合，在2000MPa条件下压制成磁芯(Φ13×Φ8×4mm)；
(7)在惰性气体保护条件下，将(6)中压制磁芯进行热处理，温度为700℃，处理时间为2h。
在压环上绕线进行性能测试，初级线圈和次级线圈各20匝，用动态磁性能测量仪测试，矫顽力Hc为124A/m，在(1T，400kHz)条件下测得总损耗为14.1W/kg。将样品制成薄圆片(厚度≤4mm)，利用四探针法测量样品的电阻值，经转换，电阻率为6813μΩ·m。
对比例1
一种软磁复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称铁粉40g、取无水乙醇200g、去离子水90g、硅烷偶联剂6g、正硅酸四乙酯40g和氨水70g，置于烧杯中，在35℃下，搅拌反应3h，然后60℃水浴锅中搅拌至混合物成糊状，搅拌转速为400rap/min；称取硝酸铝4g和去离子水400g，置于烧杯中，在65℃的水浴锅中搅拌至液体完全蒸发，搅拌转速为200rap/min；
(2)将(1)中的固体产物进行研磨，研磨产物使用100#和240#铁筛进行筛分，然后在真空环境下750℃烧结70min；
(3)称取(2)中的筛分产物20g和润滑剂(硬脂酸锌或石墨中的一种或者两种的混合物)0.11g，充分混合，在1300MPa条件下压制成环(Φ13×Φ8×4mm)；
(4)在惰性气体保护条件下，将(3)中压制磁芯进行热处理，温度为600℃，处理时间为1h。
在压环上绕线进行性能测试，初级线圈和次级线圈各20匝，用动态磁性能测量仪测试，矫顽力Hc为195A/m，在(1T，400kHz)条件下测得总损耗为48.3W/kg。将样品制成薄圆片(厚度≤4mm)，利用四探针法测量样品的电阻值，经转换，电阻率为2023μΩ·m。
对比例2
一种软磁复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别称取没食子酸正戊酯20g，多聚磷酸20g，聚乙二醇60g，与60g去离子水混合，并搅拌均匀，配置成预处理液；
(2)称取40g的Fe粉，放入烧杯中；
(3)量取20ml的预处理溶液，加入到烧杯中，放入25℃的恒温水浴锅中，搅拌，反应60min，得到粉末A；
所述的铝硅包覆软磁复合材料的制备包括如下步骤：
(4)称粉末A 40g、取无水乙醇200g、去离子水90g、硅烷偶联剂6g、正硅酸四乙酯40g和氨水70g，置于烧杯中，在35℃下，搅拌反应3h，然后60℃水浴锅中搅拌至混合物成糊状，搅拌转速为400rap/min；称取硝酸铝4g和去离子水400g，配置硝酸铝溶液，并与前一步糊状混合物混合，在65℃的水浴锅中搅拌至液体完全蒸发，搅拌转速为200rap/min；
(5)将(4)中的固体产物进行研磨，研磨产物使用100#和240#铁筛进行筛分，然后在真空环境下750℃烧结70min；
(6)称取(5)中的筛分产物20g和润滑剂(硬脂酸锌或石墨中的一种或者两种的混合物)0.11g，充分混合，在1300MPa条件下压制成环(Φ13×Φ8×4mm)；
(7)在惰性气体保护条件下，将(6)中压制磁芯进行热处理，温度为600℃，处理时间为1h。
在压环上绕线进行性能测试，初级线圈和次级线圈各20匝，用动态磁性能测量仪测试，矫顽力Hc为121A/m，在(1T，400kHz)条件下测得总损耗为11.5W/kg。将样品制成薄圆片(厚度≤4mm)，利用四探针法测量样品的电阻值，经转换，电阻率为6311μΩ·m。
对比例3
(1)分别称取没食子酸正戊酯20g，多聚磷酸20g，聚乙二醇60g，与60g去离子水混合，并搅拌均匀，配置成预处理液；
(2)称取40g的Fe粉，放入烧杯中；
(3)量取20ml的预处理溶液，加入到烧杯中，放入25℃的恒温水浴锅中，搅拌，反应10min，得到粉末A；
所述的铝硅包覆软磁复合材料的制备包括如下步骤：
(4)称粉末A 40g、取无水乙醇200g、去离子水90g、硅烷偶联剂15g、正硅酸四乙酯90g和氨水70g，置于烧杯中，在35℃下，搅拌反应3h，然后60℃水浴锅中搅拌至混合物成糊状，搅拌转速为400rap/min；称取硝酸铝8g和去离子水400g，配置硝酸铝溶液，并与前一步糊状混合物混合，在65℃的水浴锅中搅拌至液体完全蒸发，搅拌转速为200rap/min；
(5)将(4)中的固体产物进行研磨，研磨产物使用100#和240#铁筛进行筛分，然后在真空环境下750℃烧结70min；
(6)称取(5)中的筛分产物20g和润滑剂(硬脂酸锌或石墨中的一种或者两种的混合物)0.11g，充分混合，在1300MPa条件下压制成环(Φ13×Φ8×4mm)；
(7)在惰性气体保护条件下，将(6)中压制磁芯进行热处理，温度为600℃，处理时间为1h。
在压环上绕线进行性能测试，初级线圈和次级线圈各20匝，用动态磁性能测量仪测试，矫顽力Hc为163A/m，在(1T，400kHz)条件下测得总损耗为32.5W/kg。将样品制成薄圆片(厚度≤4mm)，利用四探针法测量样品的电阻值，经转换，电阻率为7813μΩ·m。
由以上实施例测试得到的数据可以看出，预处理和包覆参数调控对磁性能产生明显的影响，包覆剂含量的升高，样品绝缘性和总损耗增加。包覆剂浓度升高和包覆处理时间延长有利于铁粉表面绝缘层厚度的增加，有利于电阻率的提升。对比例1，说明预处理对磁性材料的绝缘性能的提升起到了积极的作用。这是因为在高压压制成型过程中，即使外层破裂，螯合物里层也能保持较好的绝缘性。对比例2，说明预处理时间的延长对铁粉磁性能没有明显的影响。这主要是因为预处理反应过程中，铁粉表面会迅速生成、包裹一层致密的酚羟基铁螯合物，阻止了预处理反应进一步进行。因此，延长预处理反应时间对螯合物的生成没有显著影响。对比例3，说明包覆剂含量过高会导致磁粉中杂质增多，不利于磁粉性能的改善。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种软磁复合材料，其特征在于：所述软磁复合材料为双层包覆核壳结构，其中内核为纯铁粉，包覆层是以由预处理原生生成的表面含羟基的螯合物为里层、SiO2-Al2O3为外层的双层复合层；
所述表面含羟基的螯合物是指纯铁粉与预处理溶液反应生成的含羟基的金属盐层，该预处理溶液为没食子酸正戊酯、多聚磷酸、聚乙二醇或异丙醇和去离子水的混合溶液，没食子酸正戊酯、多聚磷酸、聚乙二醇或异丙醇和去离子水的质量比为2：1～3：5～7：7～9。
2.一种权利要求1所述的软磁复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）配制预处理溶液；所述预处理溶液为没食子酸正戊酯、多聚磷酸、聚乙二醇或异丙醇和去离子水的混合溶液，各组分质量比为：2：1～3：5～7：7～9；
2）将纯铁粉与预处理溶液反应，经过滤、清洗、干燥后得到内核为纯铁粉且包覆有表面含羟基的螯合物的粉末，即粉末A；
3）溶胶-凝胶法在粉末A表面包覆铝硅复合层，干燥得到粉末B；
4）将粉末B研磨、筛分后，高温煅烧得到双层包覆粉末，即双层包覆的软磁复合材料；高温煅烧是在惰性气体保护或者真空条件下，600～900℃保温60～90min。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2）的纯铁粉的粉末粒径为20～150μm，纯度大于99.89%，纯度要求：
C≤0.008wt%
O≤0.05wt%
S≤0.005wt%
Mn≤0.05wt%。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2）纯铁粉与预处理溶液的质量体积比为40~50g：20～30ml，纯铁粉与预处理溶液的反应的条件为：20～35℃恒温水浴，搅拌，反应10～30min。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3）溶胶-凝胶法在粉末A表面包覆铝硅复合层的具体过程为：首先将粉末A、无水乙醇、去离子水、硅烷偶联剂、正硅酸四乙酯和氨水依次混合，充分搅拌反应，然后干燥至糊状；再加入新配制的硝酸铝溶液，继续搅拌，蒸发至干燥，获得包覆前驱体；
其中粉末A、无水乙醇、去离子水、硅烷偶联剂、正硅酸四乙酯和氨水的质量份数分别为20份、50～150份、30～60份、1～5份、10～30和20～50份，反应条件为：室温、搅拌反应3～5h，搅拌转速为400～900rap/min；干燥至糊状是指在55~65℃水浴锅中搅拌至混合物成糊状；硝酸铝溶液中硝酸铝和去离子水质量份数为：2份和100~300份，加入硝酸铝溶液搅拌反应60～90min，搅拌转速为100～300rap/min，反应温度为50～70℃。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4）的筛分是使用100～180#和240～400#铁筛进行筛分。
7.一种采用权利要求1所述的软磁复合材料制备磁芯的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将软磁复合材料与润滑剂混合压制成磁芯；
2）将步骤1）所得磁芯进行退火处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤1）的润滑剂为硬脂酸锌或石墨中的一种或者两种的混合物，润滑剂的加入量为软磁复合材料总质量的0.1～1%，压制的压力为900～2000MPa。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤2）的退火处理是在惰性气体保护或者真空条件下，500～700℃热处理0.5～2h。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101013620A (zh) * 2006-12-14 2007-08-08 复旦大学 一种三重核壳结构的磁性纳米粒子及其制备方法
JP2010238914A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Mitsubishi Materials Corp 高強度低損失複合軟磁性材の製造方法と高強度低損失複合軟磁性材
CN102789863A (zh) * 2012-08-31 2012-11-21 哈尔滨工业大学 以玻璃粉作为包覆层的软磁复合材料及其制备方法
CN104028749A (zh) * 2014-06-05 2014-09-10 浙江大学 一种金属软磁复合材料的高热稳定性绝缘包覆处理方法
CN107369515A (zh) * 2017-07-20 2017-11-21 天通（六安）新材料有限公司 一种μ26复合磁粉芯的制造方法
CN108597719A (zh) * 2018-06-07 2018-09-28 上海海事大学 一种FeSiAl基软磁复合材料的制备方法
CN109754979A (zh) * 2019-01-25 2019-05-14 同济大学 一种多层包覆软磁复合材料及其制备方法
CN110136910A (zh) * 2019-06-11 2019-08-16 上海海事大学 一种高磁导率低损耗铁基软磁复合材料及其制备方法
CN113470915A (zh) * 2021-06-02 2021-10-01 昆山磁通新材料科技有限公司 软磁复合材料及其制备方法和应用

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006089791A (ja) * 2004-09-22 2006-04-06 Mitsubishi Materials Corp 高密度、高強度、高比抵抗および高磁束密度を有する複合軟磁性焼結材の製造方法
JP2019192868A (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 セイコーエプソン株式会社 絶縁物被覆軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子、電子機器および移動体
CN109273235B (zh) * 2018-09-26 2021-06-04 山东理工大学 一种金属软磁复合材料的双壳层绝缘包覆方法
CN110246675B (zh) * 2019-04-24 2021-01-08 山东精创磁电产业技术研究院有限公司 一种高饱和磁通密度、低损耗软磁复合材料及其制备方法
CN112420307B (zh) * 2019-08-20 2022-09-27 山东精创磁电产业技术研究院有限公司 一种通过植酸表面处理制备软磁复合材料的方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101013620A (zh) * 2006-12-14 2007-08-08 复旦大学 一种三重核壳结构的磁性纳米粒子及其制备方法
JP2010238914A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Mitsubishi Materials Corp 高強度低損失複合軟磁性材の製造方法と高強度低損失複合軟磁性材
CN102789863A (zh) * 2012-08-31 2012-11-21 哈尔滨工业大学 以玻璃粉作为包覆层的软磁复合材料及其制备方法
CN104028749A (zh) * 2014-06-05 2014-09-10 浙江大学 一种金属软磁复合材料的高热稳定性绝缘包覆处理方法
CN107369515A (zh) * 2017-07-20 2017-11-21 天通（六安）新材料有限公司 一种μ26复合磁粉芯的制造方法
CN108597719A (zh) * 2018-06-07 2018-09-28 上海海事大学 一种FeSiAl基软磁复合材料的制备方法
CN109754979A (zh) * 2019-01-25 2019-05-14 同济大学 一种多层包覆软磁复合材料及其制备方法
CN110136910A (zh) * 2019-06-11 2019-08-16 上海海事大学 一种高磁导率低损耗铁基软磁复合材料及其制备方法
CN113470915A (zh) * 2021-06-02 2021-10-01 昆山磁通新材料科技有限公司 软磁复合材料及其制备方法和应用

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