本发明涉及软磁磁体生产技术领域，尤其涉及一种具有高压溃强度、易成型形状复杂结构件及易制成微小件的注塑成型的软磁铁氧体磁体及制备方法。
背景技术：
一般而言，注塑磁体是磁性粉末(铁氧体、钕铁硼、smfen、smco等)与尼龙、聚苯硫醚等粘结剂均匀混合，造粒，然后用注射成型制成的聚合物基复合材料，是磁性材料中的一个重要分支。现阶段广泛采用的粘结剂材料主要有两类：尼龙(如尼龙6、尼龙12)和聚苯硫醚。
注射成型法是将磁粉和树脂的粉料混炼、造粒，然后将造粒后颗粒料注入注塑机内加热熔化，使之具有良好的流动性，在这种状态下将该颗粒料以熔融状态注入具有特定结构的金属模具内，快速冷却后形成所要求的复杂形状的磁体器件。
相比于一般模压成型，注塑成型的优点有：(1)颗粒料的树脂含量达7～20％，且在颗粒料熔融状态下成型，流动性好、强度较高；(2)成型自由度高，可制成形状复杂、形状不规则的器件，且一般不需喷涂等防氧化措施；(3)相比于一般烧结磁体，注塑磁体的抗冲击强度大幅度提高；(4)可与轴等注塑成镶嵌类产品，而镶嵌类产品要求磁体强度很高。现阶段，注塑磁体主要应用在注塑永磁磁体领域，一般按照磁粉的不同可分为注塑永磁铁氧体磁体、注塑钕铁硼磁体、注塑smfen磁体、注塑smco磁体等。
但随着手机通信、5g通信技术的不断发展，软磁电子元件也必须往微型化、高集成化、复杂结构化的方向发展，表现为尺寸低于5mm、可与其他功能部件一体式集成、强度高、结构复杂，现有传统的烧结软磁铁氧体工艺必须通过电子雕刻、切屑、粘合等复杂的生产工艺导致成本高且浪费严重，因此能够开发出能够解决以上难点的新型软磁技术，已成为亟需攻克的方向。
技术实现要素：
本发明为了克服传统烧结软磁铁氧体在成型复杂结构件及微小件时工序复杂、成本高且浪费严重的问题，提供了一种具有高压溃强度、易成型形状复杂结构件及易制成微小件的注塑成型的软磁铁氧体磁体。
本发明还提供了一种注塑成型的软磁铁氧体磁体的制备方法，该方法容易制得形状复杂结构件及微小件(尺寸低于5mm甚至2mm)，成本远低于现有烧结软磁铁氧体通过电子雕刻而制成形状复杂结构件及微小件的工艺方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种注塑成型的软磁铁氧体磁体，由以下重量百分比的组分制成：软磁铁氧体磁粉80～93％，磁粉表面修饰剂0.1～1.0％，偶联剂0.1～0.5％，表面有机绝缘剂0.2～0.8％，粘结剂6～19％，流动助剂0.1～1.0％。
本发明提供了一种注射成型、高压溃强度、易成型形状复杂结构件及易制成微小件的软磁铁氧体磁体，该软磁铁氧体磁体必须按照本发明限定的组分及含量，才能达到磁性能、磁体强度的均衡值。如粘结剂含量过低会导致无法挤出造粒，过高会导致注塑软磁铁氧体磁体的磁导率过低而影响使用。
作为优选，所述注塑成型的软磁铁氧体磁体由以下重量百分比的组分制成：软磁铁氧体磁粉87～91％，磁粉表面修饰剂0.2～0.5％，偶联剂0.3～0.5％，表面有机绝缘剂0.3～0.5％，粘结剂8～12％，流动助剂0.3～0.5％。
作为优选，所述软磁铁氧体磁粉选自软磁ni-zn铁氧体磁粉、软磁mn-zn铁氧体磁粉、软磁mg-zn铁氧体磁粉中的一种。所述软磁铁氧体磁粉的平均粒径(费氏透气法)d50为1.42～1.60μm。
作为优选，所述粘结剂选自尼龙6、尼龙12、聚苯硫醚中的一种。
作为优选，所述磁粉表面修饰剂选自磷酸、草酸、醋酸中的一种。更优选磷酸，主要是磷酸的处理效果快，快速地去除细微磁粉及球化磁粉棱角以提高磁粉流动性，使用时配成10wt％水溶液。
作为优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
作为优选，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂kh550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、硅烷偶联剂kh560(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)、硅烷偶联剂kh792(γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷)中的一种；更优选为硅烷偶联剂kh550，主要是硅烷偶联剂kh550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)与粘结剂、软磁铁氧体磁粉体系相容性好、偶联化效果好。
作为优选，所述钛酸酯偶联剂选自钛酸酯偶联剂kht-101、钛酸酯偶联剂kht-102、钛酸酯偶联剂kht-103中的一种。
作为优选，所述表面有机绝缘剂选自环氧树脂、丙烯酸树脂、聚硅氧烷树脂中的一种。更优选聚硅氧烷树脂，主要是能够在软磁磁粉-硅烷偶联剂表面形成致密的、结合力强的聚硅氧烷树脂层，能够大幅度提高注塑软磁磁体的绝缘性及减少介电损耗，以适应高频领域的应用。
作为优选，所述流动助选自硬脂酸盐类、磷酸酯类、聚酰胺蜡类中的一种。更优选聚酰胺蜡类。
一种注塑成型的软磁铁氧体磁体的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述配比，在软磁铁氧体磁粉中加入磁粉表面修饰剂(90wt％浓度水溶液)进行一次混粉，一次混粉后所得物料的含水率控制在200ppm以内；
(2)在经过步骤(1)一次混粉后的物料中加入偶联剂(90wt％浓度异丙醇溶液)，进行二次混粉，二次混粉后所得物料的含水率控制在200ppm以内；
(3)在经过步骤(2)二次混粉后的物料中加入表面有机绝缘剂(60wt％浓度丙酮溶液)，进行三次混粉，三次混粉后所得物料的含水率控制在100ppm以内；
(4)在经过步骤(3)三次混粉后的物料中加入粘结剂和流动性助剂，进行四次混粉，得混合料；
(5)将步骤(4)得到的混合料于210～340℃温度条件下进行造粒，得注塑软磁铁氧体颗粒料；
(6)将步骤(5)得到的注塑软磁铁氧体颗粒料于210～340℃温度条件下注塑成型，即得注塑成型的软磁铁氧体磁体。
本发明提供了一种注塑成型的软磁铁氧体磁体的制备方法，简单而言，是将软磁铁氧体磁性粉末先经过表面处理剂处理，然后与尼龙、聚苯硫醚等粘结剂均匀混合、熔融造粒，得到注塑颗粒料，采用注塑成型的方式制成一定形状的注塑软磁铁氧体磁体，从而可满足软磁电子元件未来往微型化、高集成化、复杂结构化的方向发展。本发明的挤出造粒及注塑成型的制备方法，容易制得形状复杂结构件及微小件(尺寸低于5mm甚至2mm)，成本远低于现有烧结软磁铁氧体通过电子雕刻而制成形状复杂结构件及微小件的工艺方法；通过本发明的挤出造粒及注塑成型制得的注塑软磁铁氧体磁体，标准圆环压溃强度远高于传统的烧结磁体。
作为优选，步骤(1)中，一次混粉的温度控制在100～120℃，时间控制在45～60min。
作为优选，步骤(2)中，二次混粉的温度控制在100～120℃，时间控制在45～55min。
作为优选，步骤(3)中，三次混粉的温度控制在150～180℃，时间控制在45～60min。
作为优选，步骤(4)中，四次混粉的温度控制在100～120℃，时间控制在25～35min。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的注塑成型的软磁铁氧体磁体具有高压溃强度、易成型形状复杂结构件及易制成微小件，可满足软磁电子元件未来往微型化、高集成化、复杂结构化的方向发展；
(2)本发明的制备工艺容易制得形状复杂结构件及微小件(尺寸低于5mm甚至2mm)，成本远低于现有烧结软磁铁氧体通过电子雕刻而制成形状复杂结构件及微小件的工艺方法。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
首先，对本发明以下实施例内的一些必要成分简单说明下：
软磁mn-zn铁氧体磁粉a，平均粒径(费氏透气法)d50为1.42μm；
软磁mn-zn铁氧体磁粉b，平均粒径(费氏透气法)d50为1.50μm；
软磁ni-zn铁氧体磁粉c，平均粒径(费氏透气法)d50为1.60μm；
粘结剂ⅰ：尼龙12粉末；
粘结剂ⅱ：尼龙6粉末；
粘结剂ⅲ：聚苯硫醚pps粉末；
表面有机绝缘剂1#：聚硅氧烷树脂；
表面有机绝缘剂2#：环氧树脂；
表面有机绝缘剂3#：丙烯酸树脂；
其次，简单对上述内容及测评方法进行阐述：
第一、软磁铁氧体磁粉的平均粒径采用费氏透气法测评，采用hmk-22平均粒度仪；
第二、尼龙12粉末，尼龙6粉末，聚苯硫醚pps粉末，均为市售，其中尼龙12粉末采用日本3012，尼龙6粉末选用国产1015，聚苯硫醚pps粉末选用美国pr27；
第三、
第四，其他的磁粉表面修饰剂(磷酸、草酸、醋酸等)、偶联剂(kh550、kh560、kht-101、kht-102等)、流动助剂(聚酰胺蜡)都为市售。
实施例1
一种注塑成型的软磁铁氧体磁体，由以下组分混合造粒制成：100kg的软磁mn-zn铁氧体磁粉a(平均粒径(费氏透气法)为1.42μm)，9.5kg的粘结剂ⅰ(尼龙12粉末)，0.4kg的磁粉表面修饰剂(磷酸)，0.4kg的硅烷偶联剂(kh550)，0.3kg的表面有机绝缘剂1#(聚硅氧烷树脂)，0.4kg的流动助剂(聚酰胺蜡)；
其制备方法如下：
1)磁粉表面修饰处理：100kg的软磁mn-zn铁氧体磁粉a于高速混粉缸内，加入0.4kg的磁粉表面修饰剂(磷酸)(90wt％浓度水溶液)，在100℃的温度混粉60min，最终磁粉含水率控制在200ppm以内；
2)磁粉表面偶联化处理：上一步处理好的100kg软磁铁氧体磁粉于高速混粉缸内，加入0.4kg的硅烷偶联剂(kh550)(90wt％浓度异丙醇溶液)，在100℃的温度混粉55min，磁粉含水率控制在200ppm以内；
3)磁粉表面有机绝缘处理：上一步处理好的100kg软磁铁氧体磁粉于高速混粉缸内，加入0.3kg的表面有机绝缘剂1#(聚硅氧烷树脂)(60wt％浓度丙酮溶液)，在150℃的温度混粉60min，磁粉含水率控制在100ppm以内；
4)加入9.5kg的粘结剂ⅰ(尼龙12粉末)、0.4kg的流动助剂(聚酰胺蜡)，在100℃的温度继续混粉35min；
5)造粒，将上述混匀的软磁铁氧体磁粉-粘结剂混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机，造粒温度控制在230℃，并通过挤出口模挤出切粒得到注塑软磁铁氧体颗粒料；
6)注塑成型，将上一步得到的注塑软磁铁氧体颗粒料，首先在270℃温度下通过一定的模具，制成
本实施例制成的
实施例2
一种注塑成型的软磁铁氧体磁体，由以下组分混合造粒制成：100kg的软磁mn-zn铁氧体磁粉a(平均粒径(费氏透气法)为1.42μm)，9.5kg的粘结剂ⅱ(尼龙6粉末)，0.4kg的磁粉表面修饰剂(磷酸)，0.4kg的硅烷偶联剂(kh550)，0.3kg的表面有机绝缘剂2#(环氧树脂)，0.4kg的流动助剂(聚酰胺蜡)；
其制备方法如下：
1)磁粉表面修饰处理：100kg的软磁mn-zn铁氧体磁粉a于高速混粉缸内，加入0.4kg的磁粉表面修饰剂(磷酸)(90wt％浓度水溶液)，在120℃的温度混粉45min，最终磁粉含水率控制在200ppm以内；
2)磁粉表面偶联化处理：上一步处理好的100kg软磁铁氧体磁粉于高速混粉缸内，加入0.4kg的硅烷偶联剂(kh550)(90wt％浓度异丙醇溶液)，在120℃的温度混粉45min，磁粉含水率控制在200ppm以内；
3)磁粉表面有机绝缘处理：上一步处理好的100kg软磁铁氧体磁粉于高速混粉缸内，加入0.3kg的表面有机绝缘剂2#(环氧树脂)(60wt％浓度丙酮溶液)，在180℃的温度混粉45min，磁粉含水率控制在100ppm以内；
4)加入9.5kg的粘结剂ⅱ(尼龙6粉末)、0.4kg的流动助剂(聚酰胺蜡)，在120℃的温度继续混粉25min；
5)造粒，将上述混匀的软磁铁氧体磁粉-粘结剂混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机，造粒温度控制在250℃，并通过挤出口模挤出切粒得到注塑软磁铁氧体颗粒料；
6)注塑成型，将上一步得到的注塑软磁铁氧体颗粒料，首先在290℃温度下通过一定的模具，制成
本实施例制成的
实施例3
一种注塑成型的软磁铁氧体磁体，由以下组分混合造粒制成：93kg的软磁mn-zn铁氧体磁粉a(平均粒径(费氏透气法)为1.42μm)，6kg的粘结剂ⅲ(聚苯硫醚pps粉末)，0.1kg的磁粉表面修饰剂(草酸)，0.5kg的硅烷偶联剂(kh550)，0.3kg的表面有机绝缘剂3#(丙烯酸树脂树脂)，0.1kg的流动助剂(聚酰胺蜡)；
其制备方法如下：
1)磁粉表面修饰处理：100kg的软磁mn-zn铁氧体磁粉a于高速混粉缸内，加入0.4kg的磁粉表面修饰剂(磷酸)(90wt％浓度水溶液)，在110℃的温度混粉50min，最终磁粉含水率控制在200ppm以内；
2)磁粉表面偶联化处理：上一步处理好的100kg软磁铁氧体磁粉于高速混粉缸内，加入0.4kg的硅烷偶联剂(kh550)(90wt％浓度异丙醇溶液)，在110℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在200ppm以内；
3)磁粉表面有机绝缘处理：上一步处理好的100kg软磁铁氧体磁粉于高速混粉缸内，加入0.3kg的0.3kg的表面有机绝缘剂3#(丙烯酸树脂树脂)(60wt％浓度丙酮溶液)，在160℃的温度混粉55min，磁粉含水率控制在100ppm以内；
4)加入11.5kg的粘结剂ⅲ(聚苯硫醚pps粉末)、0.4kg的流动助剂(聚酰胺蜡)，在110℃的温度继续混粉30min；
5)造粒，将上述混匀的软磁铁氧体磁粉-粘结剂混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机，造粒温度控制在310℃，并通过挤出口模挤出切粒得到注塑软磁铁氧体颗粒料；
6)注塑成型，将上一步得到的注塑软磁铁氧体颗粒料，首先在340℃温度下通过一定的模具，制成
本实施例制成的
实施例4
一种注塑成型的软磁铁氧体磁体，由以下组分混合造粒制成：80kg的软磁mn-zn铁氧体磁粉b(平均粒径(费氏透气法)为1.50μm)，17.1kg的粘结剂ⅰ(尼龙12粉末)，1.0kg的磁粉表面修饰剂(醋酸)，0.1kg的硅烷偶联剂(kh550)，0.8kg的表面有机绝缘剂1#(聚硅氧烷树脂)，1.0kg的流动助剂(硬脂酸锌)；
其制备方法如下：
1)磁粉表面修饰处理：100kg的软磁mn-zn铁氧体磁粉b于高速混粉缸内，加入0.4kg的磁粉表面修饰剂(磷酸)(90wt％浓度水溶液)，在115℃的温度混粉60min，最终磁粉含水率控制在200ppm以内；
2)磁粉表面偶联化处理：上一步处理好的100kg软磁铁氧体磁粉于高速混粉缸内，加入0.4kg的硅烷偶联剂(kh550)(90wt％浓度异丙醇溶液)，在105℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在200ppm以内；
3)磁粉表面有机绝缘处理：上一步处理好的100kg软磁铁氧体磁粉于高速混粉缸内，加入0.3kg的表面有机绝缘剂1#(聚硅氧烷树脂)(60wt％浓度丙酮溶液)，在155℃的温度混粉60min，磁粉含水率控制在100ppm以内；
4)加入9.5kg的粘结剂ⅰ(尼龙12粉末)、0.4kg的流动助剂(硬脂酸锌)，在115℃的温度继续混粉30min；
5)造粒，将上述混匀的软磁铁氧体磁粉-粘结剂混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机，造粒温度控制在230℃，并通过挤出口模挤出切粒得到注塑软磁铁氧体颗粒料；
6)注塑成型，将上一步得到的注塑软磁铁氧体颗粒料，首先在270℃温度下通过一定的模具，制成
本实施例制成的
实施例5
一种注塑成型的软磁铁氧体磁体，由以下组分混合造粒制成：79.6kg的软磁ni-zn铁氧体磁粉c(平均粒径(费氏透气法)为1.60μm)，19kg的粘结剂ⅱ(尼龙6粉末)，0.4kg的磁粉表面修饰剂(磷酸)，0.4kg的硅烷偶联剂(kh560)，0.2kg的表面有机绝缘剂2#(环氧树脂)，0.4kg的流动助剂(聚酰胺蜡)；
其制备方法如下：
1)磁粉表面修饰处理：100kg的软磁ni-zn铁氧体磁粉c于高速混粉缸内，加入0.4kg的磁粉表面修饰剂(磷酸)(90wt％浓度水溶液)，在115℃的温度混粉60min，最终磁粉含水率控制在200ppm以内；
2)磁粉表面偶联化处理：上一步处理好的100kg软磁铁氧体磁粉于高速混粉缸内，加入0.4kg的硅烷偶联剂(kh560)(90wt％浓度异丙醇溶液)，在105℃的温度混粉50min，磁粉含水率控制在200ppm以内；
3)磁粉表面有机绝缘处理：上一步处理好的100kg软磁铁氧体磁粉于高速混粉缸内，加入0.3kg的表面有机绝缘剂2#(环氧树脂)(60wt％浓度丙酮溶液)，在175℃的温度混粉60min，磁粉含水率控制在100ppm以内；
4)加入9.5kg的粘结剂ⅱ(尼龙6粉末)、0.4kg的流动助剂(聚酰胺蜡)，在115℃的温度继续混粉30min；
5)造粒，将上述混匀的软磁铁氧体磁粉-粘结剂混合物通过喂料机加入双螺杆挤出机，造粒温度控制在250℃，并通过挤出口模挤出切粒得到注塑软磁铁氧体颗粒料；
6)注塑成型，将上一步得到的注塑软磁铁氧体颗粒料，首先在290℃温度下通过一定的模具，制成
本实施例制成的
对比例1
与实施例1不同在于，本对比例1未添加表面有机绝缘剂。
本对比例制成的
对比例2
与实施例2不同在于，本对比例添加了5.9kg的粘结剂ⅱ(尼龙6粉末)，低于粘结剂要求范围的下限值，由于粘结剂含量过低导致无法挤出造粒。
对比例3
与实施例1不同在于，本对比例添加了21kg的粘结剂ⅰ(尼龙12粉末)，高于粘结剂要求范围的上限值，由于粘结剂含量过高导致注塑软磁铁氧体磁体的磁导率过低而影响使用。
本对比例制成的
对比例4
与实施例1不同在于，本对比例采用现有的传统烧结工艺，虽然传统烧结工艺制得的软磁磁体磁导率远高于本发明实施例，但压溃强度却远低于本发明实施例。另外，现有的传统烧结工艺需要通过电子雕刻及切削而制成形状复杂结构件及微小件，成本昂贵。
本对比例制成的
表1.性能结果
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。