专利名称：软磁材料及该软磁材料组成的制品的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制备例如防电磁波的屏蔽材料、电子和电气设备的 壳等制品以及用于诸如电感线圈和变压器等电子装置的软磁材料。
背景技术：
屏蔽电磁场的材料在工业中正变得日益重要。例如当在高频电子元件中 使用时，电》兹波会对邻近元件产生干扰。而且，对减少电^兹辐射有一种普遍需求。
近年来，已发现特别是复合材料可用于上述目的。这种复合材料通常包 括在聚合物基质中的磁活性材料，通常为铁氧体。因而，例如，德国专利申
请DE 10222459 Al公开了这种复合材料，其包括在聚合物基质中的改性铁 氧体粉、导电的非金属颗粒和磁性粘结剂。用于以上目的的优选铁氧体为锰 -锌铁氧体。
类似材料现已可商购并已市场化，例如EPCOS AG的名为C350或C351 ("铁氧体和附加物，，，EPCOS AG; 09/2006版)，Vogt(产品目录"电 感元件和对莫块"；Vogt电子器件有限公司；2005版)以及Kerafol有限公 司(安全资料表"Keratherm Typ 86/xx" ; 6 2000)。
但是，这些已知的材料具有一系列缺点。 一个重要方面是由于聚合物比 例非常高，这些已知材料的密度通常低于2.5g/cm3。因此需要可观的体积才 能有效屏蔽。
另一个缺点是这些已知材料必须经过注塑加工并通常具有非常低的机 械强度。因此，其抗张强度通常低于2.5N/mm2。
这种类型的已知复合材料中的聚合物基质主要使用乙烯-乙烯基共聚物或聚酰胺。这将其使用温度限制为大大低于20(TC的范围，这种使用温度范
围导致这些材料不能用于所有目的。
关于磁性，这些材料也不完全令人满意。尽管靠这些材料可能实现7~ 20的初始磁导率值但不可能得到小于该范围的值，也不能实现预先设 定目标值。关于可实现的饱和磁化强度或矫顽力Hc，这些材料也不令人满意。
一种进一步的复合材料和用于该复合材料的制造方法公开于专利申请 EP 1564767 A2中。该专利申请提议筛分^F兹性粉末材料以得到两个部分。保 留在筛网上的一部分随后用绝缘粘结的介质材料涂覆。穿过筛网的细颗粒部 分随后再与涂覆了的磁性粉末混合，且将该混合物在低于其玻璃化转变温度 的温度下压制。将压制制品与热塑性树脂一起加热并六A烤。磁导率iii达到约 350的值。这种情况从0.1mm~ 0.125mm范围内的粒径开始。
最后，欧洲专利申请EP1 669 408公开了一种复合材料和用于这种材料 的加工或制造方法。该专利说明了通过喷雾干燥对于水、聚合物和磁性粉末， 例如锰-锌铁氧体的适宜的混合物加工是可能的。在其实施例中给出的磁性 颗粒与聚合物的混合比例导致低于3g/cr^的密度。所用铁氧体具有1.6~ 8.5pm范围内的粒径。在该专利申请中，将具有不饱和乙蹄基单元的树脂用 作聚合物材料。这导致喷雾干燥后得到硬而相对易碎的颗粒。然后这些颗粒 可进一步以未加工形式作为粉末使用，溶解为颜料或通过铸造技术使用。但 是，由于颗粒的易碎性使其不能使用干压的方法。
此外，EP 1 790 460 Al公开了用于电学元件的绝缘涂料，其包括热固 性聚合物和纳米范围的填充材料。
DE 10 790 460 Al公开了磁流变学弹性体，该弹性体的机械性能随所施 加的磁场变化，其包括具有双峰粒度分布的可磁化颗粒。
US 2007/0102663 Al公开了具有多峰磁性组分的磁性浆料。
US 2002/0190236 Al公开了通过喷雾干燥制造、并且除磁性成分以外还 包含聚合物成分的磁性粒状材料。将该粒状材料在130(TC下烧结，使得聚合物完全蒸发。EP 1 818 954 Al中公开了一种简单的工艺。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种新材料，该材料在其机械性能和磁性方面 都有改善并能轻易可靠地加工。
本发明的另 一 个目的是提供一种由软磁复合材料组成的制品的制造方 法，这种方法易于控制且廉价，并得到具有改善的磁性和机械性能的制品。
这些目的通过根据权利要求1所述的材料和根据权利要求11或16所述 的方法来实现。从属权利要求涉及本发明进一步的有益方面。
此外，本发明提供一种具有2.9g/cn^或更大密度的软磁材料，其密度优 选大于3.1g/cm3,特别优选大于4 g/cm3。
本发明还提供一种具有大于3N/mm2的抗张强度的软磁材料，其抗张强 度优选大于9N/mm2,特别优选14N/mm2。
最后，本发明还提供一种软磁材料，其具有的初始磁导率A为5~200, 饱和磁化强度为100mT或更大，相对功耗因子tan5/fXj值小于3000xl(T6,优 选小于1700xl(T6，更优选小于400x1 (T6。
根据第一方面，上述软磁材料包括由具有1 ~ 350pm范围粒径的软磁材 料颗粒组成的孩i米组分和由具有10~ 200nm范围粒径的软-磁材料颗粒组成 的纳米组分，其中，基于微米组分和纳米组分的总量，纳米组分的比例为5~ 70wt%。
软磁材料优选为铁氧体，特别是锰-锌铁氧体，且微米组分颗粒和纳米 组分颗粒可选地由相同材料组成。
软磁材料优选为具有通式MnaZnbFe2+c04+d的锰-锌铁氧体，其中系数a、 b、 c和d在以下范围内
0.05<a<0.8;
0.05 <b< 0.6;
0.02 < c < 0.9;-0.05 <d<0.05， 其中a+b+c=l。
基于微米组分和纳米组分的总量，纳米组分的比例优选为至少10wt%， 更优选至少30wt。/。，且还小于50wt。/。，更优选小于40wt0/0。
在将上述软磁材料进行喷雾干燥步骤、干压步骤和热处理步骤或部分熔 化步骤之后，优选上述软磁材料具有2.9g/cmS或更大的密度，优选大于3.1 g/cm3，且特别优选4g/cm3或更大。
在将上述软磁材料进行喷雾干燥步骤、干压步骤和热处理步骤或部分熔 化步骤之后，优选该软磁材料具有大于3N/mm2的抗张强度，优选大于9 N/mm2,特别优选大于14 N/mm2 。
在将上述复合材料进行喷雾干燥步骤、干压步骤和热处理步骤或部分熔 化步骤之后，优选该软磁材料具有5 ~ 200的初始磁导率^， 100mT或更大 的饱和磁化强度，且tan 5/^值优选小于3000x10-6，更优选小于1700xl(T6， 进一步更优选小于400xl(T6。
优选上述软磁材料包括聚合物粘结剂，特别是聚四氟乙蹄(PTFE)或 者聚醚醚酮(PEEK)。
基于微米组分和纳米组分的总量，粘结剂的比例优选在5 20wt。/。的范 围内，更优选为8 ~ 12wt%。
本发明用于制备由软磁复合材料组成的制品的方法包括提供包括粒状 软磁材料、粒状聚合物粘结剂、喷雾助剂和泥料(slip)介质的泥料；喷雾 干燥上述泥料；将通过喷雾干燥得到的颗粒与压制助剂一起干压；将压制制 品加热至聚合物粘结剂的熔点以上的温度。
以下将借助于优选实施例和
本发明。 图1示意性表示现有技术的复合材料的截面； 图2表示根据本发明的软磁复合材料的相同的示图；图3表示加工和制造本发明的软磁复合材料的工艺流程图； 图4和5表示本发明软磁复合材料部分的电子显微照片； 图6表示混合物的电子显微照片；
图7表示实施例4中不含粘结剂的材料的抛光磨片的电子显微照片。
具体实施例方式
图1表示一种已知的复合材料。将磁活性颗粒，优选锰-锌铁氧体颗粒 加入聚合物基质中。这些颗粒用传统方法通过研磨较大的烧结过的锰-锌铁 氧体块或芯来制得。这些颗粒的直径范围为几微米至100微米。
以这种方法研磨和制成颗粒的材料与聚合物粘结剂 一起通过注塑加工 并以片状提供。 -
但是，由于锰-锌铁氧体晶体的易碎性，这种材料具有的可压缩性差且 有大孔残留，这导致最终密度非常低。残留在单独的锰-锌铁氧体颗粒之间 并被空气或聚合物基质填充的空隙还对整个材料的磁性颗粒有负面影响。
图2表示基于本发明的软磁材料与图1类似的示意图。在图3中概括了 制备这种软磁材料的方法。
本发明的材料和现有技术的材料之间的显著不同在于除了具有1~ 350pm粒径范围的磁活性颗粒(下文称作微米组分)以外，还存在相同材料 或类似材料的纳米组分。该第二纳米组分的平均粒径在10~ 200nm范围内， 优选在30 ~ 60nm范围内，更优选50nm。
因为纳米组分颗粒比微米组分颗粒小约三个数量级，微米颗粒之间的空 隙被填充得非常紧密，从而形成了具有非常高密度的整体材料。
以下将借助图3简单说明制作方法。
在第一步中，提供由磁活性材料，优选铁氧体，特别优选烧结的锰-锌 铁氧体组成的块或芯。本发明不限于软磁材料。硬磁铁氧体也可用作起始材
料，从而得到硬y磁材料。
锰-锌铁氧体是具有通式MnaZnbFe2+c04+d的已知软磁材料，其中系数a、b、 c和d根据需要设定在以下范围内 0.05 <a< 0.8; 0.05 <b < 0.6; 0.02 <c< 0.9; -0.05 <d< 0.05， 其中a + b + c=l。
在第二步中，这个芯首先被破碎，例如通过颚式粉碎机，使颗粒具有数 毫米的数量级，例如3mm。然后对这些颗粒进行第二粉碎过程，例如干磨 或湿磨，使颗粒粒径在数十nm至400fim的范围内，优选在50nm的区域内。 将以上颗粒分离出 一部分作为微米组分。
对剩余部分进行进一步的粉碎过程，例如进一步干磨，直至得到lOpm 数量级的颗粒。在两个连续的湿磨步骤中，颗粒被进一步粉碎直至最终得到 数十nm区域内的颗粒。微米组分和纳米组分的电子显孩i照片如图4和5所 示。图6表示混合物的相应显微照片。
纳米组分的颗粒还可通过其它已知技术制得，例如由适宜的溶液沉淀 (例如草酸盐沉淀)，通过溶胶-凝胶法，通过微乳液法或通过多元醇合成 法。
上述两种部分以预定比例混合。基于微米组分和纳米组分的总量，优选 混合比例为大约5~ 70wt。/。比例的纳米组分。基于微米组分和纳米组分的总 量，更推荐混合比例为至少10wt%,更优选至少30wt。/。的纳米组分。基于微 米组分和纳米组分的总量，还推荐混合比例为不大于50wt%，进一步更优选 不大于40wt。/。的纳米组分。
如果纳米组分比例变得太小，微米组分颗粒之间残留太多空隙，这会导 致整体密度降低并对材料的整体性能有不利影响。过高比例的纳米组分，就 磁性而言它的有益性低于微米组分，同样对材料性能有负面影响。
然后可将粘结剂，优选聚四氟乙烯(PTFE)或聚醚醚酮(PEEK)加入 两个颗粒組分的混合物中。PTFE是全氟化了的聚合物，在一般报告中有时也被称作特氟龙。PTFE 是具有2.16g/cm3的密度及优异的耐化学品性能的热塑性聚合物。其熔点为 约327 °C。
PEEK是一种能耐高温并具有约335。C的熔点和约1.3g/cmS范围内的密 度的热塑性聚合物。
同样可使用其它已知的聚合物粘结剂，但优选使用PEEK和PTFE，因 为由于其热稳定性和良好的粘接性能，它们对材料的整体性能具有积极影 响。特别是与具有约120-30(TC范围内的居里温度的锰-锌铁氧体组合时， 这些聚合物粘结剂使得以上材料可能在其整个温度范围内有效使用。基于微 米组分和纳米组分的总量，聚合物粘结剂以5~20%的比例加入，优选8~ 12%,更优选9%。
将喷雾助剂，例如聚乙烯醇(PVA)加入到微米组分、纳米组分和可选 的粘结剂的混合物中。最后,将泥料介质作为另一种成分加入；泥料介质优 选为水。混合物中PVA的比例小于1%,优选0.7%。
将这些成分的混合物，也称作泥料，用圆筒掺和机搅拌从而避免分层并 形成微米颗粒、纳米颗粒、可选的聚合物粘结剂、聚乙烯醇在作为泥料介质 的水中的悬浮液。
这种泥料的固含量在30 ~ 65wt。/。的范围内，优选40 ~ 60wt%,特别优选 约55wt%。
可对这种泥料进行喷雾造粒或喷雾干燥。对于干燥溶液、悬浮液或浆料 状组合物，喷雾造粒或喷雾干燥是连续过程或分批过程。
通过喷嘴(通过液压或压缩空气或惰性气体操作)或旋转喷雾器圓盘 (4000- 5000转/分钟)将待干燥的材料引入到热气流中，使得它在第二部 分干燥成细粉。热空气可与喷雾介质同向或与喷雾嘴反向流动。
喷雾装置通常位于喷雾塔的上部，使得制得的干燥材料可通过旋风分离 器从气流中分离并取出。通过喷雾造粒快速转变成干燥状态保证了颗粒分 布。形成了可自由流动的球状颗粒。为了进一步加工以最终制得要制造的工件，对以上颗粒材料，如果适宜 的话则与例如为合成树脂的压制助剂一起，进行干压过程，在该过程中它变 得紧密。
在最终步骤中，如图3所示，对材料进行热处理。为了该目的，将压制 主体快速短暂加热，致使压制过程中产生的应力被释放。当使用包括聚合物 粘结剂的材料时，将该材料在热处理期间加热至高于所选粘结剂的熔点但低
于其分解点或汽化点的温度，例如360~ 380'C，由于粘结剂的熔化和固化 而随后出现陶瓷成分的粘连。当使用不含粘结剂的材料时，在降低的氧气分 压下，将它在部分熔化时加热至显著更高的温度，例如1020°C，结果这些 陶瓷組分例如通过"烧结颈"粘合。此处，控制温度为在微米组分的周围首 先在纳米颗粒之间部分地形成烧结颈时的值。微米颗粒的晶界和纳米大小的 基质只部分地融合、熔化，从而有助于提高密度和强度，如图7所示。
以上述方法制造的软磁材料具有使它与现有技术区分的 一 系列有益性 能。此外，由于各种影响参数的可控性，易于在特定范围内优化具体性能。 例如，有可能设置初始磁导率a为5 ~ 200范围内的几乎任意值。这通过例 如选择诸如锰-锌铁氧体等磁性材料、通过微米组分和纳米组分的混合比例 及通过^毁米组分的粒径和粘结剂的添加或省略来实现。
材料的机械性能还能在宽范围内变化。例如，抗张强度能被粘结剂的选 择、干压步骤期间的压制压力以及微米组分和纳米组分各自的粒径及它们的 混合比例影响。可能达到显著大于10N/mm2，例如14 N/mm2的引人注意的 抗张强度。为了比较的目的，可注意烧结的锰-锌铁氧体具有约20N/mn^的 抗张强度。已知的复合材料达到约2 ~ 2.5 N/mm2的值。
对磁性同样特别重要的材料密度也可在宽范围内变化。微米组分和纳米
组分的混合比例在此非常重要。本发明的材料对于锰-锌铁氧体可能实现大
于4g/cn^的密度。作为比较，烧结至高密度的锰-锌铁氧体芯具有4.9g/cm3
的密度，而已知的复合材料达到小于2.9 g/cm3的值。
当将锰-锌铁氧体用作材料而不是软铁氧体领域内仍然常用的镍_锌铁氧体时，存在其它优点，即该新材料无毒，因此可使用而不用担心健康。其 处理也不会造成任何环境问题。
通过喷雾造粒、干压和热固化，例如热处理或"部分熔化"的方式来加 工本发明的软磁材料的能力使得以比注塑工艺有显著成本优点的方法来实 现快速有效且廉价的多种制品的制备成为可能，而注塑工艺至今仍主要用于 复合材料。
在10MHz、 0.25mT及20°C下测定相对功耗因子tan S/(ij为小于 3000xl(T6，优选小于1700x10-6'更优选小于400xl(T6。矫顽力非常高，可 达到1200A/m范围内的Hc值。
微米组分和纳米组分的混合使得能够达到高体积填充因子。在使用粘结 剂的实施方式的情况下，约80%及更高的值是可能的。经典的复合材料具有 50~至多60%范围内的体积填充因子。总的来说，得到了一种具有优异性能 的软磁材料，这些性能还能通过制造方法控制并设置成所需值，并可广泛用 于各种应用
下面详细i兌明才艮^居本发明的四个实施例。
实施例1
首先选择磁性组分。对于该实施例，将满足用作铁氧体的常规质量要求 的烧结芯用作起始材料。在B-0.25mT的通量密度及10kHz的频率f下测定， 其初始磁导率&在1800- 3000的范围内。在H=250A/m的f兹场强度和 f-16kHz的频率和IO(TC的温度下测定，通量密度B25。为330~ 380mT。
在实施例1中，使用具有通式MnaZnbFe2+c04+d的锰-锌铁氧体。在所选 实例中，a=0.71, b=0.18， c=0.11且d=-0.05。
这些芯以颚式粉碎机粉碎并以适宜的装置研磨。为了得到磁性组分的 401im和70pm的颗粒组分，随后将研磨了的产品分级，例如筛分。
对分级中分离出的具有小于4(Vm粒径的部分在水中继续进行两步湿磨 工艺。根据本发明的实施例，使用具有以下粒度分布的钢钻粒
第一研磨操作100% < 0.850mm, 90%<0.710mm， 15%< 0.425mm，3% < 0.355mm。
第二研磨操作100% < 0.425mm, 90% < 0.355mm, 20%<0.180mm， 10%<0.125mm。
在该湿磨工艺中固含量设定为40wt%。
电子显微镜检测表明湿磨后的平均粒径在50 ~ lOOnm范围内。由BET
表面积测定的粒径为42nm。
在实施例1中，将粉状聚醚醚酮(PEEK)用作粘结剂材料。 在该实施例中，粉状PEEK具有100% < 50^1111， 50% < 18|im及10% <
4pm的粒度分布。
将聚乙烯醇(PVA)作为喷雾助剂加入到樣史米组分、纳米组分和PEEK 的混合物中。依靠蒸气将该聚乙烯醇溶解在水中，从而形成无偏析效应的 12wt%浓度的水性PVA悬浮液。
经快速搅拌将所有组分加入水悬浮液中。该悬浮液在足量的水中包含约 63.2wt。/。的微米组分的磁性成分、27.1wt。/。的纳米组分、9wt。/。的PEEK和 0.7wt。/。的PVA (基于PVA的干燥总量)。总固体含量为56.5wt%。
传送以这种方式形成的悬浮液或泥料来喷雾造粒。
根据本发明的实施例，设定12巴的喷雾压力且喷嘴直径为0.9mm。旋 转体大小为lmm且温度设置为140~160°C。
用该方法制造的喷雾干燥的材料具有1.24g/cm3的松密度。烧穿时间 (runout time )为47秒。残留的湿气含量为0.1 wt%。
对喷雾干燥的材料进行筛分分析，给出以下粒度分布0% 〉 315pm; l%〉250|im; 23% > 200, 72%>125jxm， 95%>71,; 98%>45,。 2% 为灰尘。
以该方法得到的喷雾干燥的材料非常适用于干压。为了该目的，将喷雾 干燥的材料与0.5wt。/。的水和lwt。/。的氧化物树脂一起碾压并在350MPa下单 轴压制以形成环状芯。
在最后步骤中，对该方法制得的芯热处理，即将其以100开尔文/分钟温4分钟并以100开尔文/分钟的速度再 冷却，全部热工艺在po产20。/。(空气)的氧气分压下进行。
环状芯的尺寸为29mm外径、21mm内径和8mm高度。为了测定初始 磁导率Hi和诸如tan 5/^等其它磁性参数，在环状芯周围缠绕五个线圈。在 10MHz、通量密度B-0.25mT和20。C下进行测定。初始磁导率(i,的值为22。 tan S/^的值小于3000xl(T6。
用该方法制造的材料还具有优异的机械性能。抗张强度为9N/mm2。材 料密度大于2.9gZcm3。
实施例2
关于制造方法和组合物，第二个实施例对应于第一个实施例，不同的是 干压期间的压制压力为700MPa。
实施例2中发现初始磁导率A的值为25。 tan5/jii的值小于1700xlCT6。 增大的压制压力导致抗张强度增至14N/mr^且密度增至3.1g/cm3。 实施例3
实施例3与实施例2不同的是使用聚四氟乙烯(PTFE )代替PEEK聚 合物。
为了制得悬浮液，使用100% < 40|im， 50% < 5pm及10% < 0.7pm的粒 度分布。'
还将压制压力设成700MPa。
在实施例3中，将热处理工艺轻微改动，加热速度为10开尔文/分钟且 达到360'C的最终温度。在该温度下将芯保持IO分钟，然后再以10开尔丈 /分钟的速度冷却。
用该方法制造的环状芯具有33的初始磁导率h且tan 5/^的值小于 3000xl(T6。使用这种聚合物可得到4.1g/cmS的密度和9N/mr^的抗张强度。 实施例4
实施例4与实施例2的不同在于各成分的混合物中不使用聚合物粘结 剂。此外，热硬化步骤在不同条件下进行。在该实施方式中，热固化在卩02=0.001%的氧气体积分压下以5K/分钟的
速度将得到的芯加热至1020°C，然后将它在该温度下以pO2=0.2% (体积) 保持2小时并再以5K/分钟的速度冷却来进行。冷却过程中，氧气分压逐渐 降至pO2=0.0001% (体积)，该分压在700。C时达到并保持恒定直至完全冷 却至室温。冷却阶一毁期间的温度T和氧气分压po2这两个值具有以下对凄史关 系lg(p02) = 6.7-(12240/T[K])。
图7表示了这种材料抛光磨片的电子显微照片。在此，可看到热硬化期 间形成的纳米组分颗粒和微米组分颗粒之间的烧结颈。用这种方法制作的环 状芯具有120的初始磁导率a且tan S/Vi值小于400xl(T6。达到了 4.0g/cm3 的密度和14N/mm2的抗张强度。表1再次汇总了实施例1、 2、 3和4的结 果。
表1
实施例压制压力[MPa]抗张强度[N/mm2]密度[g/cm3]TanS4ii[xlO力
135092.922<3000
2700143.125<1700
370094.133<3000
4700144.0120<楊
初始》兹导率Hi可设定，例如通过孩i米组分对纳米组分的比例来设定。纳
米组分应占微米组分和纳米组分总量的5wt%~70wt%。樣i米组分的粒度分
布还可对初始磁导率Hi有明显影响。更小直径的微米组分倾向于允许设定更
'j、的初始磁导率a的值。
因而本发明使得可能设定5 ~ 200范围内的初始磁导率A。 机械抗张强度不仅受干压步骤中压制压力的选择的影响，还受聚合物粘
结剂和微米组分对纳米组分比例的选择的影响。
在根据本发明制得的所有材料的情况下，表征磁损的参数tan S/^明显
低于3000xl(T6，有时明显低于1500xl(T6,甚至低于400x1 (T6。这些测定在
2(TC和10MHz下进行。本发明的软磁材料的显著优点包括以下事实与其它已知的含有软磁铁 氧体的复合材料相比，本发明的软磁材料不需在复杂而昂贵的注塑工艺中加 工，但能在显著廉价而简单的喷雾干燥过程和随后的干压过程中加工。这客 观地降低了生产成本。
本发明不限于将锰-锌铁氧体用作磁性成分。诸如镍-锌铁氧体等其它铁 氧体也可使用。
此外，本发明不限于只使用一种微米组分和一种纳米组分。有益地，还
可能选择两种离散的微米组分，例如一种具有60 ~ 70(im范围的粒径而第二 种在30-40pm的粒度范围内。这种选择可类似地用在纳米组分中。
但是，根据本发明，通过将至少一种微米组分和纳米组分组合得到非常 有效的软磁材料。
还考虑到用于可选的粘结剂的聚合物材料，本发明不限于PTFE和 PEEK。还可使用诸如乙烯-乙烯基共聚物或聚酰胺等其它聚合物。但是，这 些材料对所述喷雾干燥和固化过程只有有限的适用性，这就是为什么优选 PEEK和PTFE。
尽管就所提供的实施例中的化学组合物而言，微米组分和纳米組分是相 同的，这并不是一个绝对的要求。》兹性和机械性还能被;微米组分和纳米组分 所用的不同材料影响。
权利要求
1、一种软磁材料，包括由具有1～350μm范围内粒径的软磁材料颗粒组成的微米组分，由具有10～200nm范围内粒径的软磁材料颗粒组成的纳米组分，其中基于微米组分和纳米组分的总量纳米组分的比例为5～70wt％；其中，所述材料通过喷雾干燥来制备。
2、 根据权利要求1所述的软磁材料，其中，所述软磁材料为铁氧体，特别 是锰-锌铁氧体，且所述微米组分颗粒和所迷纳米组分颗粒由相同材料或由不同 材料组成。
3、 根据权利要求2所述的软磁材料，其中，所述锰-锌铁氧体对应于通 式MnaZnbFe2+c04+d,其中系数a、 b、 c和d在以下范围内0.05 <a< 0.8; 0.05 <b< 0.6; 0.02 < c < 0.9; -0.05 <d<0.05, 其中a + b + c= 1。
4、 根据权利要求1~3中任意一项所述的软磁材料，其中，基于微米组分 和纳米组分的总量所述纳米组分的比例为至少10wt%,更优选至少30wt%,且 还小于50wt%,更优选小于40wt%。
5、 根据权利要求1~4中任意一项所述的软磁材料，其中，对所述材料进 行喷雾干燥步骤、千压步骤和热处理步骤或部分熔化步骤之后，所述材料的密 度为2.9g/cn^或更大，优选大于3.1 g/cm3,且特别优选4 g/cn^或更大。
6、 根据权利要求1~5中任意一项所述的软磁材料，其中，对所述材料进 行喷雾干燥步骤、干压步骤和热处理步骤或部分熔化步骤之后，所述材料的抗张强度大于3N/mm2,优选大于9N/mm2，特别优选大于14N/mm2。
7、 根据权利要求1 ~6中任意一项所述的软磁材料，其中，在所述复合材料进行喷雾干燥步骤、千压步骤和热处理步骤或部分熔化步骤之后，所迷材料的初始磁导率^为5-200，饱和磁化强度为100mT或更大，且tan 5/^ 值小于3000xl(T6，优选小于1700xl(T6,更优选小于400x10—6。
8、 根据权利要求1 7中任意一项所述的软磁材料，其中，所述材料进 一步包括聚合物粘结剂。
9、 根据权利要求8所述的软磁材料，其中，所述聚合物粘结剂为聚四 氟乙烯(PTFE)或聚醚醚酮(PEEK)。
10、 根据权利要求9所述的软磁材料，其中，基于所述微米组分和纳米 组分的总量所述粘结剂的比例在5 ~ 20wt。/。的范围内，优选8 ~ 12wt%。
11、 一种用于制造由软磁复合材料组成的制品的方法，包括 提供包括微粒软磁材料、微粒聚合物粘结剂、喷雾助剂和泥料介质的泥料；喷雾干燥所述泥料；将通过喷雾干燥得到的颗粒与压制助剂一起干压；通过将所述压制制品加热至高于所述聚合物粘结剂熔点的温度来部分 熔化所述聚合物粘结剂。
12、 根据权利要求11所述的方法，其中所述泥料介质为水。
13、 根据权利要求11所述的方法，其中所述喷雾干燥在140。C 160。C的 温度和5 ~ 20巴的压力下进行。
14、 根据权利要求11所述的方法，其中所述干压在350MPa ~ 700MPa下进行。
15、 根据权利要求11所述的方法，其中加热根据预定温度变化曲线进行， 所述预定温度变化曲线具有10 ~ 100K/分钟速度的第一加热阶段、3 ~ 10分钟的 保持阶段和10- 100K/分钟速度的冷却阶段。
16、 一种用于制造由软磁材料组成的制品的方法，包4舌 提供一种包括微粒软磁材料、喷雾助剂和泥料介质的泥料； 喷雾干燥所述泥料；将通过喷雾干燥得到的颗粒与压制助剂一起干压；通过将所述压制制品在降低的氧气分压下加热至所述软磁颗粒通过"烧 结颈，，结合的温度来部分熔化所述软磁颗粒。
17、根据权利要求16所述的用于制造由软磁材料组成的制品的方法，其中 所述压制制品的加热包括以下步骤在Po2-0.001。/。(体积)的氧气分压下以5K/分钟的速度加热至1020。C; 在po2=0.2% (体积)下保持2小时；并以5K/分钟的速度冷却，冷却期间所述氧气分压逐渐降至pO2=0.000I% (体积)，在70(TC时达到该分压并保持恒定直至完全冷却至室温，其中， 冷却阶段期间的温度T和氧气分压po2两个值具有以下对数关系lg(p02)= 6.7- (12240/T[K])。
全文摘要
本发明涉及一种软磁材料和一种用于制备由所述软磁材料组成的制品的方法，所述软磁材料包括具有1～100μm范围内粒径的软磁材料颗粒组成的微米组分和由具有100～200nm范围内粒径的软磁材料颗粒组成的纳米组分，其中纳米组分基于微米组分和纳米组分的总量的比例为5～70wt％。微米组分颗粒和纳米组分颗粒可由相同材料或不同材料组成。
文档编号H01F1/37GK101620909SQ20091014680
公开日2010年1月6日 申请日期2009年6月4日 优先权日2008年6月5日
发明者西尔维奥·加布伦茨, 马科·克劳切克 申请人:垂德维夫瑞股份有限公司