一种绝缘包覆金属软磁材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于软磁粉体，具体涉及一种绝缘包覆金属软磁材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、一体成型电感具有体积小、频率特性好、损耗低等优异性能，广泛用于电源模块、便携式电子设备、pc显卡等领域。随着自动化控制技术、智能终端等电子制造领域的进步，一体成型电感的应用环境也愈发严苛、多样化，特别是某些存在高温高湿、高酸碱度的应用环境，因此，需要对金属粉末进行绝缘处理，旨在保证磁性能的同时提高其可靠性。

2、目前，传统的有机包覆和磷化处理等需使用大量的化学试剂作为溶剂，对环境具有一定的污染，并且常规的有机包覆一般采用树脂类物质(环氧树脂，有机硅树脂等)作为绝缘包覆层的主要原料，这样形成的绝缘层一般比较厚，且会造成金属粉末发生团聚，影响后续成型工艺导致采用其压制而成的电感通常都存在绝缘电阻在烘烤后大幅降低的问题；而传统磷化处理制备得到的绝缘包覆软磁粉体的绝缘层易开裂、易剥落，更是影响一体成型电感的电绝缘性能。

3、此外，无机包覆也逐渐成为研究学者的研究重点，例如采用物理或者化学法在软磁粉体外包覆纳米氧化物(二氧化硅、三氧化二铝或二氧化钛)或磷酸盐(磷酸锌、磷酸锌铝)等物质。cn114160788a公开了一种软磁复合材料用绝缘包覆铁粉及其制备方法和应用，该发明提供的软磁复合材料用绝缘包覆铁粉的制备方法包括以下步骤：(1)将铁粉和钝化液混合后进行喷雾干燥，再进一步烘干，得到钝化铁粉；(2)将钝化铁粉和有机-无机复合液混合后进行喷雾干燥，再进一步烘干，即得软磁复合材料用绝缘包覆铁粉；该发明的软磁复合材料用绝缘包覆铁粉的绝缘层厚度可控，绝缘层薄且均匀，具有稳定良好的磁性能，且其制备方法具有过程简单、生产周期短、干燥时间短、效率高、生产安全、绿色环保等优点，可以批量制备软磁复合材料用绝缘包覆铁粉，适合进行连续化大规模生产，但这种方法，由于采用的绝缘辅料易于团聚，分散性差，会导致粉末整体包覆不均匀，且某些纳米材料成本较高；而采用化学包覆方法可获取较为均匀的绝缘层，但是绝缘层的结构会受反应物的浓度及时间的影响，绝缘层的致密度和强度不易把控，也会影响一体成型电感的耐温性以及电绝缘特性。

4、因此，开发一种兼具优异电绝缘性、耐温性和耐压性的绝缘包覆金属软磁材料，是本领域急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种绝缘包覆金属软磁材料及其制备方法和应用，所述绝缘包覆金属软磁材料包括金属软磁粉末和包覆在所述金属软磁粉末表面的绝缘层，通过限定所述绝缘层的制备原料包括主绝缘剂、配位剂和辅绝缘剂，并进一步限定所述主绝缘剂的具体种类，使得最终得到的绝缘包覆金属软磁材料兼具优异电绝缘性、耐温性和耐压性。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种绝缘包覆金属软磁材料，所述绝缘包覆金属软磁材料包括金属软磁粉末和包覆在其表面的绝缘层；

4、所述绝缘层的制备原料包括主绝缘剂、配位剂和辅绝缘剂；

5、所述主绝缘剂包括有机膦酸、水解马来酸酐、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸或有机膦酸盐中的任意一种或至少两种的组合。

6、本发明提供的绝缘包覆金属软磁材料包括金属软磁粉末和包覆在所述金属软磁粉末表面的绝缘层，所述绝缘层的制备原料包括主绝缘剂、配位剂和辅绝缘剂，通过选择上述三种材料进行搭配作为绝缘层的制备原料，并进一步限定所述主绝缘剂包括有机膦酸、水解马来酸酐、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸或有机膦酸盐中的任意一种或至少两种的组合，使得主绝缘剂和辅绝缘剂可以通过配位剂的螯合作用结合到一起，进而使得包覆在金属软磁粉末表面的绝缘层更加均匀且牢固，使最终得到的绝缘包覆金属软磁材料兼具优异的电绝缘性、耐温性能和耐压效果，且制备工艺简单、环境友好。

7、优选地，所述金属软磁粉末包括fesicr粉。

8、优选地，所述fesicr粉的粒径为8～25μm，例如10μm、12μm、14μm、16μm、18μm、20μm、22μm或24μm等。

9、优选地，以所述金属软磁粉末的质量为100％计，所述主绝缘剂的质量为0.1～1.5％，例如0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％或1.4％等。

10、作为本发明的优选技术方案，以所述金属软磁粉末的质量为100％计，进一步限定主绝缘剂的质量为0.1～1.5％可以使得到的绝缘包覆金属软磁材料兼具优异的电绝缘性、耐温性能和耐压性；一方面，如果主绝缘剂的质量低于0.1％，则会导致包覆的膜层薄、不完整且不均匀，包覆效果不理想，还影响包覆反应速度，另一方面，如果主绝缘剂的质量高于1.5％，则会导致包覆反应速度过快导致膜层松散不致密且不均匀，而且还可能会有其他产物生成，影响粉末软磁性能。

11、优选地，所述有机膦酸包括氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸或乙二胺四甲叉膦酸中的任意一种或至少两种的组合。

12、优选地，所述有机膦酸盐包括氨基三甲叉膦酸三钠和/或羟基乙叉二膦酸二钠。

13、优选地，以所述金属软磁粉末的质量为100％计，所述配位剂的质量为0.01～1％，例如0.02％、0.04％、0.08％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％或0.8％等。

14、优选地，所述配位剂包括柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、钼酸钠、钨酸钠、乙二胺四乙酸二钠或乙二胺四乙酸四钠中的任意一种或至少两种的组合。

15、优选地，以所述金属软磁粉末的质量为100％计，所述辅绝缘剂的含量为0.01～1％，例如0.02％、0.04％、0.08％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％或0.8％等。

16、作为本发明的优选技术方案，以所述金属软磁粉末的质量为100％计，进一步限定辅绝缘剂的质量为0.01～1％，如果辅绝缘剂的质量低于0.01％，则会导致包覆的膜层薄、不完整且不均匀，包覆效果不理想，还会影响反应速度)，如果辅绝缘剂的质量高于1％，则会导致包覆反应速度过快而导致包覆膜层松散不致密且不均匀，且富余的辅绝缘剂在干燥过程中会析出掺杂入粉中影响粉末软磁性能。

17、优选地，所述辅绝缘剂包括硝酸钙、乙酸钙、氯化钙、硝酸镁、硫酸镁、硫酸锌、硝酸锌、乙酸锌、硝酸镧、硝酸铈、硝酸铝、磷酸二氢铝或氯化铁中的任意一种或至少两种的组合。

18、优选地，所述绝缘层的制备原料还包括溶剂。

19、优选地，以所述金属软磁粉末的质量为100％计，所述溶剂的含量为10～20％，例如11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％或19％等。

20、优选地，所述溶剂包括水。

21、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述绝缘包覆金属软磁材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

22、(1)将主绝缘剂和溶剂进行混合，得到主绝缘剂溶液；将配位剂和溶剂进行混合，得到配位剂溶液；将辅绝缘剂和溶剂进行混合，得到辅绝缘剂溶液；

23、(2)将步骤(1)得到的主绝缘剂溶液、配位剂溶液、辅绝缘剂溶液和金属软磁粉体进行混合，得到所述绝缘包覆金属软磁材料。

24、优选地，步骤(1)所述主绝缘剂和溶剂进行混合的混合时间为5～10min，例如5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min或9.5min等。

25、优选地，步骤(1)所述配位剂和溶剂进行混合的混合时间为5～10min，例如5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min或9.5min等。

26、优选地，步骤(1)所述辅绝缘剂和溶剂进行混合的混合时间为5～10min，例如5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min或9.5min等。

27、优选地，步骤(2)所述混合的温度为40～80℃，例如45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃或75℃等。

28、优选地，步骤(2)所述混合以溶剂完全挥发为终点。

29、优选地，步骤(2)所述混合在搅拌的条件下进行。

30、优选地，所述搅拌的转速为15～30rpm，例如17rpm、19rpm、21rpm、23rpm、25rpm、27rpm或29rpm等。

31、第三方面，本发明提供一种一体成型电感，所述一体成型电感采用如第一方面所述的绝缘包覆金属软磁材料制备得到。

32、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

33、本发明提供的绝缘包覆金属软磁材料包括金属软磁粉末和包覆在所述金属软磁粉末表面的绝缘层，所述绝缘层的制备原料包括主绝缘剂、配位剂和辅绝缘剂，且所述主绝缘剂包括有机膦酸、水解马来酸酐、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸或有机膦酸盐中的任意一种或至少两种的组合；通过采用上述主绝缘剂、配位剂和辅绝缘剂三种材料搭配并进一步限定主绝缘剂的具体种类，使包覆在金属软磁粉末表面的绝缘层均匀且稳定，进而有效提高了最终的到的绝缘包覆金属软磁材料的电绝缘性、耐压性能和耐温性能，且包覆工艺简单，环境友好，适合工业化批量生产。