溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料及其製備方法

2023-09-17 16:15:25

專利名稱：溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及軟磁材料及其製備方法。
背景技術：
軟磁複合材料是指在磁粉之間互相獨立並通過絕緣層材料連接起來的一類軟磁材料。這種軟磁複合材料的突出優點是交流磁場下具有低·的鐵損和三維各向同性性質。因此可以製備很多常規軟磁材料難以實現的部件，已應用在開關磁阻，諧振電感，防抱死制動傳感器，電磁驅動裝置，無刷直流電機，旋轉機械，低頻濾波器等領域。軟磁複合材料的製備工藝通常是對金屬或合金磁性粉末表面包覆無機物和有機物的絕緣層，或採用磁性粉末基體一高電阻率連續纖維複合方式形成複合軟磁粉體，然後採用粉末冶金壓實工藝製備成密實的塊體軟磁材料。對於現有的有機物包覆層的軟磁複合材料來說，在其製備過程中需要施加大於SOOMPa的壓力，以達到所需要的壓實密度，但同時又要滿足良好的飽和磁感應強度和磁導率，就需要對含有有機物包覆層的軟磁複合材料進行退火來去除材料的殘餘應力，由於有機物包覆層通常不耐高溫，所以很難有效去除其殘餘應力。對於現有的無機物包覆層的軟磁複合材料來說，包覆層的絕緣性達不到要求，而且現有的含P或S的包覆層對環境汙染嚴重，於是出現了用Si02、MgO、SiO2與水混合物、Al2O3與水混合、ZrO2與水混合、雲母粉與水混合物製備的無機絕緣層作為無機物包覆層，無機絕緣層普遍具有高溫穩定，它克服了有機物包覆層通常不耐高溫的缺點。但是現有的無機絕緣層也有缺點，無機絕緣層和磁粉的熱膨脹係數相差較大且無機絕緣層的本身的熱膨脹係數不可變化，在溫差較大的環境或是在長時間使用過程中會在磁粉內產生熱應力，導致無機物包覆層的軟磁複合材料無法具有優良的磁性能。這些問題都制約著軟磁複合材料的發展和應用。

發明內容
本發明是要解決在現有的無機物包覆層的軟磁複合材料中，無機絕緣層和磁粉的熱膨脹係數相差較大且無機絕緣層本身的熱膨脹係數不可變化，而提供了溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料及其製備方法。溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料是由磁粉、包覆磁粉的二氧化矽層、包覆在二氧化矽層外的玻璃幹凝膠層和玻璃溶膠浸潤層組成；其中，磁粉為具有磁性的金屬粉、具有磁性的金屬合金粉和具有磁性的金屬化合物粉中的一種或其中幾種的組合。溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料的製備方法是按以下步驟完成的一、將磁粉放入清洗劑中以24KHz 35KHz的頻率超聲10mirT20min，過濾得到潔淨磁粉，在潔淨磁粉中加入乙醇和油酸，使用質量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調節至8. 5 9. 5，以24KHz 35KHz的頻率超聲分散I小時 2小時或以600r/min"l200r/min的轉速攪拌I小時 I小時，得到固液混合物；其中，油酸和磁粉的質量比為(0. 03 0. 2) :1，油酸和乙醇的體積比為I :(4(T75)，
磁粉為具有磁性的金屬粉、具有磁性的金屬合金粉和具有磁性的金屬化合物粉中的一種或其中幾種的組合；二、在步驟一得到的固液混合物中加入乙醇，用質量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的PH值調節至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉速進行攪拌和pH值為8. 5 9. 5的條件下，分2 4次加入等量的正矽酸乙酯，每次間隔0. 5小時 I. 5小時，加入的正矽酸乙酯的總質量與磁粉的質量比為(0. 25、. 4) :1，全部加入後，反應0. 5小時 I. 5小時，反應完成後，靜置IOmin 30min，倒掉溶液，將得到的固體清洗，過濾，將清洗後固體放入乾燥箱中，溫度為40°C 80°C,乾燥20mirT360min,將乾燥後的固體用電磁鐵進行篩選，即得到包覆二氧化矽層的磁粉；其中，加入的乙醇與步驟一得到的固液混合物的體積比為(2 4 ) : I ; 三、將形成體化合物溶於醇溶劑，得到形成體溶液；將添加物化合物和無機鹽中的一種或其中幾種的組合溶於溶劑，得到添加物溶液；將形成體溶液與添加物溶液按體積比為(0. 2 2): I進行混合，在15°C 65°C溫度下，以180r/mirT600r/min的攪拌速度，連續攪拌IOmin 120min,得到混合溶液；再採用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加酸性水溶液將混合溶液的PH值調節至2飛或採用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加鹼性水溶液將混合溶液的PH值調節至8 12，即得到玻璃溶膠；其中，形成體化合物為硼酸、磷酸、Ge (OC3H7) 4、Ti (OC2H5) 4、Al (OC4H9) 3、Si (OCH3) 4 和 Si (OC2H5) 4 中的一種或其中幾種的組合；醇溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇和丙醇中的一種或其中幾種的組合；添加物化合物為符合化學通式M(OR)x的化合物中的一種或其中幾種的組合，M為Si、Ti、Be、Mn、In、Ge、Al、Zr、Na、K、Li、Mg、Ca、Mg或Ba，R為CnH2n+1且n為1、2、3、4或5，x為I 5且M(OR)x的化合物呈電中性；無機鹽為NaNO3或Ca(NO3)2 4H20中的一種或兩種的組合；溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇和水中的一種或其中幾種的組合；酸性水溶液為鹽酸水溶液、硝酸水溶液和醋酸水溶液中的一種或其中幾種的組合；鹼性水溶液為氨水；形成體化合物的總質量與醇溶劑的體積的比為(50g 700g) 1L ;添加物化合物和無機鹽中的一種或其中幾種的組合的總質量與溶劑的體積的比為(IOg飛00g) 1L ;酸性水溶液的質量百分比濃度為19^20% ;鹼性水溶液的質量百分比濃度為10% 30%;四、向步驟二中得到的包覆二氧化矽層的磁粉中，滴加步驟三中得到的玻璃溶膠，混合後，在40°C 100°C下，乾燥60mirT500min，即得到在二氧化矽層外包覆玻璃幹凝膠層的磁粉；其中，包覆二氧化矽層的磁粉的質量與玻璃溶膠的體積的比為(IOOg 2000g):IL ；五、將步驟四中得到的在二氧化矽層外包覆玻璃幹凝膠層的磁粉，放入模具中，在室溫下，施加600MPa 1500MPa的機械壓力，恆壓lmin"5min,撤去壓力，即得到軟磁複合材料的坯料；六、向步驟五中載有軟磁複合材料的坯料的模具中，加入步驟三中的玻璃溶膠，在室溫下，施加0. IMPa IOMPa的機械壓力，恆壓lmirT60min，撤去壓力，在溫度20°C "80°C下，乾燥20mirTl000min,得到玻璃溶膠浸滲的軟磁複合材料的還料；其中，向模具中加入步驟三中的玻璃溶膠的體積與步驟五得到的軟磁複合材料的坯料的質量的比為(0.02mL 0. ImL)lg ；七、將步驟六中得到的玻璃溶膠浸滲的軟磁複合材料的坯料在真空度為KT1Pa的條件下，以1°C /mirT5°C /min的升溫速率從室溫升溫到500°C 1000°C，恆溫30mirTl80min，之後以1°C /mirT5°C /min的降溫速率冷卻至室溫，即完成退火，得到軟磁複合材料。溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料的製備方法還可以是按以下步驟完成的一、將磁粉放入清洗劑中以24KHz 35KHz的頻率超聲10mirT20min，過濾得到潔淨磁粉，在潔淨磁粉中加入乙醇和油酸，使用質量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調節至8. 5 9. 5，以24KHz 35KHz的頻率超聲分散I小時 2小時或以600r/mirTl200r/min的轉速攪拌I小時 I小時，得到固液混合物；其中，油酸和磁粉的質量比為(0. 03 0. 2) :1，油酸和乙醇的體積比為I :(4(T75)，磁粉為具有磁性的金屬粉、具有磁性的金屬合金粉和具有磁性的金屬化合物粉中的一種或其中幾種的組合；二、在步驟一得到的固液混合物中加入乙醇，用質量百分濃度為209^30%的氨水·將溶液的PH值調節至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉速進行攪拌和pH值為8. 5 9. 5的條件下，分2 4次加入等量的正矽酸乙酯，每次間隔0. 5小時 I. 5小時，加入的正矽酸乙酯的總質量與磁粉的質量比為(0. 25、. 4) :1，全部加入後，反應0. 5小時 I. 5小時，反應結束後，在反應產物中加入油酸，加入與磁粉的質量比為(0. 25、. 6):1的正矽酸乙酯，用質量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調節至8. 5 9. 5，在以600r/min 1200r/min的轉速進行攪拌和pH值為8. 5 9. 5的條件下，反應2小時 4小時，反應完成後，靜置10 30min，倒掉溶液，將得到的固體清洗，過濾，將清洗後固體放入乾燥箱中，溫度為40°C 80°C,乾燥20mirT360min,將乾燥後的固體用電磁鐵進行篩選，即得到包覆二氧化矽層的磁粉；其中，加入的乙醇與步驟一得到的固液混合物的體積比為(2 4 ) : I，加入的油酸和磁粉的質量比為(0. 05^0. I) 1 ；三、將形成體化合物溶於醇溶劑，得到形成體溶液；將添加物化合物和無機鹽中的一種或其中幾種的組合溶於溶劑，得到添加物溶液；將形成體溶液與添加物溶液按體積比為(0. 2 2):1進行混合，在15°C 65°C溫度下，以180r/mirT600r/min的攪拌速度，連續攪拌IOmin 120min,得到混合溶液；再採用0. 5mL/min I. 5mL/min的滴加速度滴加酸性水溶液將混合溶液的PH值調節至2飛或採用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加鹼性水溶液將混合溶液的PH值調節至8 12，即得到玻璃溶膠；其中，形成體化合物為硼酸、磷酸、Ge (0C3H7)4、Ti (OC2H5)4^Al (OC4H9)3^Si (OCH3)4 和 Si (OC2H5) 4 中的一種或其中幾種的組合；醇溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇和丙醇中的一種或其中幾種的組合；添加物化合物為符合化學通式M(OR)x的化合物中的一種或其中幾種的組合，M為Si、Ti、Be、Mn、In、Ge、Al、Zr、Na、K、Li、Mg、Ca、Mg 或 Ba，R 為 CnH2n+1 且 n 為 1、2、3、4 或 5，x 為 I 5 且 M(OR)x 的化合物呈電中性；無機鹽為NaNO3或Ca (NO3) 2 4H20中的一種或兩種的組合；溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇和水中的一種或其中幾種的組合；酸性水溶液為鹽酸水溶液、硝酸水溶液和醋酸水溶液中的一種或其中幾種的組合；鹼性水溶液為氨水；形成體化合物的總質量與醇溶劑的體積的比為(50g 700g) 1L ;添加物化合物和無機鹽中的一種或其中幾種的組合的總質量與溶劑的體積的比為(IOg飛00g) 1L ;酸性水溶液的質量百分比濃度為19^20% ;鹼性水溶液的質量百分比濃度為10% 30%;
四、向步驟二中得到的包覆二氧化矽層的磁粉中，滴加步驟三中得到的玻璃溶膠，混合後，在40°C 100°C下，乾燥60mirT500min，即得到在二氧化矽層外包覆玻璃幹凝膠層的磁粉；其中，包覆二氧化矽層的磁粉的質量與玻璃溶膠的體積的比為(IOOg 2000g):IL ；五、將步驟四中得到的在二氧化矽層外包覆玻璃幹凝膠層的磁粉，放入模具中，在室溫下，施加600MPa 1500MPa的機械壓力，恆壓lmin"5min,撤去壓力，即得到軟磁複合材料的坯料；六、向步驟五中載有軟磁複合材料的坯料的模具中，加入步驟三中的玻璃溶膠，在室溫下，施加0. IMPa IOMPa的機械壓力，恆壓lmirT60min，撤去壓力，在溫度20°C "80°C下，乾燥20mirTl000min,得到玻璃溶膠浸滲的軟磁複合材料的還料；其中，向模具中加入步驟三中的玻璃溶膠的體積與步驟五得到的軟磁複合材料的坯料的質量的比為 (0. 02mL 0. ImL) lg ；七、將步驟六中得到的玻璃溶膠浸滲的軟磁複合材料的坯料在真空度為KT1Pa的條件下，以1°C /mirT5°C /min的升溫速率從室溫升溫到500°C 1000°C，恆溫30mirTl80min，之後以1°C /mirT5°C /min的降溫速率冷卻至室溫，即完成退火，得到軟磁複合材料。本發明的優點本發明設計的軟磁複合材料，具有以下優點—、絕緣層的熱膨脹係數可調，可以通過調節玻璃中各成分的配比使得包覆的玻璃幹凝膠層的熱膨脹係數發生大幅度可控改變，可以將其與磁粉在熱膨脹係數上進行匹配，最大化的減小軟磁複合材料在退火後降溫過程或變溫條件下使用時在磁粉內產生的熱應力，進而提高了軟磁複合材料的磁性能；二、在大於玻璃幹凝膠層軟化溫度下進行退火，可以有效地消除了軟磁複合材料中的內應力，提高了軟磁複合材料的磁性能；三、軟磁複合材料的退火溫度可調，可以通過調節玻璃中各成分的配比，使得玻璃幹凝膠層的軟化點溫度可調，而軟磁複合材料的退火溫度又要大於玻璃幹凝膠層的軟化點溫度，進而也相應的調節了軟磁複合材料的退火溫度。


圖I為試驗一製備得到的軟磁複合材料的200倍的掃描電子顯微鏡照片。
具體實施例方式以下給出本發明的具體實施方式
來作進一步的說明，然而本發明技術方案卻不局限於以下所列舉具體實施方式
。
具體實施方式
一本實施方式提供的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料是由磁粉、包覆磁粉的二氧化矽層、包覆在二氧化矽層外的玻璃幹凝膠層和玻璃溶膠浸潤層組成；其中，磁粉為具有磁性的金屬粉、具有磁性的金屬合金粉和具有磁性的金屬化合物粉中的一種或其中幾種的組合。本實施方式提供的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料，可以根據熱膨脹係數對玻璃幹凝膠層的成分及配比進行調整。一種材料內的兩種物質的熱膨脹係數不匹配，在溫度變化時很容易在材料內部產生內應力，進而使得軟磁複合材料的磁性能下降。所以在包覆層的選擇上要使其熱膨脹係數儘量和軟磁粉體的熱膨脹係數匹配。以純鐵粉為磁粉，包覆了玻璃溶膠後進行熱壓的製備軟磁複合材料為例。純鐵的熱膨脹係數為12X10_6/K，二氧化矽的熱膨脹係數在5. 5X10_7/K，兩者的熱膨脹係數相差非常大，於是選擇能顯著提高玻璃熱膨脹係數的氧化物作為玻璃的組分。參考捷姆金娜法或高橋健太郎法對玻璃熱膨脹係數進行設計。以高橋健太郎法為例，參考其提供的常見氧化物的熱膨脹加和性係數(這裡可以簡單的理解為熱膨脹加和性係數越大，其可以使玻璃的熱膨脹係數增加越大)，熱膨脹加和性係數較大的氧化物有I A族金屬氧化物、II A族金屬氧化物以及PbO，而I A族金屬氧化物的加和性係數最大，PbO次之。按照高橋健太郎法可以確定Si0266%，Ca04%,Na2030%組成的玻璃熱膨脹係數為12X10_6/K和純鐵的熱膨脹係數一致。可以達到在包覆層的選擇上要使其熱膨脹係數和軟磁粉體的熱膨脹係數匹配的目的。加入I A族金屬氧化物、II A族金屬氧化物或PbO是提高玻璃幹凝膠層的熱膨脹係數最有效的方法。
·
本實施方式提供的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料，根據軟化點對玻璃幹凝膠層的成分及配比進行調整。由於高軟化點的玻璃不利於材料的緻密化，而材料緻密度的大小又直接關係到材料的磁性能高低；低軟化點的玻璃雖然有利於材料的緻密化，但在對材料進行高溫退火時又容易造成材料軟化變形。因此玻璃軟化點溫度在400°C和900°C之間的玻璃幹凝膠層是滿足要求的。本實施方式提供的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料具有以下優點絕緣層的熱膨脹係數可調，可以通過調節玻璃中各成分的配比使得包覆的玻璃幹凝膠層的熱膨脹係數發生大幅度可控改變，可以將其與磁粉在熱膨脹係數上進行匹配，最大化的減小軟磁複合材料在退火後降溫過程或變溫條件下使用時在磁粉內產生的熱應力，進而提高了軟磁複合材料的磁性能；在大於玻璃幹凝膠層軟化溫度下進行退火，可以有效地消除了軟磁複合材料中的內應力，提高了軟磁複合材料的磁性能；軟磁複合材料的退火溫度可調，可以通過調節玻璃中各成分的配比，使得玻璃幹凝膠層的軟化點溫度可調，而軟磁複合材料的退火溫度又要大於玻璃幹凝膠層的軟化點溫度，進而也調節了軟磁複合材料的退火溫度。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一的不同點是磁粉為Fe粉、Ni粉、Co粉、鐵合金粉、鎳合金粉、鈷合金粉、含鐵氧化物粉、含鎳氧化物粉和含鈷氧化物粉中的一種或其中幾種的組合且具有磁性。其它與具體實施方式
一相同。本實施方式所述的鐵合金粉為鐵元素與一種或幾種元素組成的合金粉末，鐵所佔的質量分數最大，其中鐵合金粉可以為Fe-Si-Al粉、Fe-Ni-Mo粉、Fe-Ni粉、Fe-Cu-Nb-Si-B粉、Fe-Pt 粉、Fe-Ni-Cr 粉、Fe-Zn 粉、La-Co-Fe 粉、Pb-Fe 粉、W-Ni-Fe 粉和 Zr-Ni-Sn-Fe 粉中的一種或其中幾種的組合。本實施方式所述的鎳合金粉為鎳元素與一種或幾種元素組成的合金粉末，鎳所佔的質量分數最大，其中鎳合金粉可以為鎳所佔的質量分數為35% 90%的坡莫合金粉。本實施方式所述的鈷合金粉為鈷與一種或幾種元素組成的合金粉末，鈷所佔的質量分數最大，其中鈷合金粉可以為Fe-Co-V粉。
具體實施方式
三本實施方式提供的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料的製備方法，具體是按以下步驟完成的一、將磁粉放入清洗劑中以24KHz 35KHz的頻率超聲10mirT20min，過濾得到潔淨磁粉，在潔淨磁粉中加入乙醇和油酸，使用質量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調節至8. 5 9. 5，以24KHz 35KHz的頻率超聲分散I小時 2小時或以600r/min"l200r/min的轉速攪拌I小時 I小時，得到固液混合物；其中，油酸和磁粉的質量比為(0. 03 0. 2) :1，油酸和乙醇的體積比為I :(4(T75)，磁粉為具有磁性的金屬粉、具有磁性的金屬合金粉和具有磁性的金屬化合物粉中的一種或其中幾種的組合；二、在步驟一得到的固液混合物中加入乙醇，用質量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的PH值調節至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉速進行攪拌和pH值為8. 5 9. 5的條件下，分2 4次加入等量的正矽酸乙酯，每次間隔0. 5小時 I. 5小時，加入的正矽酸乙酯的總質量與磁粉的質量比為(0. 25^0. 4) :1，全部加入後，反應0. 5小時 I. 5小時，反應完成後，靜置IOmin 30min，倒掉溶液，將得到的固體清洗，過濾，將清洗後固體放 入乾燥箱中，溫度為40°C 80°C,乾燥20mirT360min,將乾燥後的固體用電磁鐵進行篩選，即得到包覆二氧化矽層的磁粉；其中，加入的乙醇與步驟一得到的固液混合物的體積比為(2 4 ) : I ;三、將形成體化合物溶於醇溶劑，得到形成體溶液；將添加物化合物和無機鹽中的一種或其中幾種的組合溶於溶劑，得到添加物溶液；將形成體溶液與添加物溶液按體積比為(0. 2 2):1進行混合，在15°C 65°C溫度下，以180r/mirT600r/min的攪拌速度，連續攪拌IOmin 120min,得到混合溶液；再採用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加酸性水溶液將混合溶液的PH值調節至2飛或採用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加鹼性水溶液將混合溶液的PH值調節至8 12，即得到玻璃溶膠；其中，形成體化合物為硼酸、磷酸、Ge (OC3H7) 4、Ti (OC2H5) 4、Al (OC4H9) 3、Si (OCH3) 4 和 Si (OC2H5) 4 中的一種或其中幾種的組合；醇溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇和丙醇中的一種或其中幾種的組合；添加物化合物為符合化學通式M(OR)x的化合物中的一種或其中幾種的組合，M為Si、Ti、Be、Mn、In、Ge、Al、Zr、Na、K、Li、Mg、Ca、Mg或Ba，R為CnH2n+1且n為1、2、3、4或5，x為I 5且M(OR)x的化合物呈電中性；無機鹽為NaNO3或Ca(NO3)2 4H20中的一種或兩種的組合；溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇和水中的一種或其中幾種的組合；酸性水溶液為鹽酸水溶液、硝酸水溶液和醋酸水溶液中的一種或其中幾種的組合；鹼性水溶液為氨水；形成體化合物的總質量與醇溶劑的體積的比為(50g 700g) : IL ;添加物化合物和無機鹽中的一種或其中幾種的組合的總質量與溶劑的體積的比為(IOg飛00g) 1L ;酸性水溶液的質量百分比濃度為19^20% ;鹼性水溶液的質量百分比濃度為10% 30% ；四、向步驟二中得到的包覆二氧化矽層的磁粉中，滴加步驟三中得到的玻璃溶膠，混合後，在40°C 100°C下，乾燥60mirT500min，即得到在二氧化矽層外包覆玻璃幹凝膠層的磁粉；其中，包覆二氧化矽層的磁粉的質量與玻璃溶膠的體積的比為(IOOg 2000g):IL ；五、將步驟四中得到的在二氧化矽層外包覆玻璃幹凝膠層的磁粉，放入模具中，在室溫下，施加600MPa 1500MPa的機械壓力，恆壓lmin"5min,撤去壓力，即得到軟磁複合材料的坯料；六、向步驟五中載有軟磁複合材料的坯料的模具中，加入步驟三中的玻璃溶膠，在室溫下，施加0. IMPa IOMPa的機械壓力，恆壓lmirT60min，撤去壓力，在溫度20°C "80°C下，乾燥20mirTl000min,得到玻璃溶膠浸滲的軟磁複合材料的還料；其中，向模具中加入步驟三中的玻璃溶膠的體積與步驟五得到的軟磁複合材料的坯料的質量的比為(0.02mL 0. ImL)lg ；七、將步驟六中得到的玻璃溶膠浸滲的軟磁複合材料的坯料在真空度為KT1Pa的條件下，以1°C /mirT5°C /min的升溫速率從室溫升溫到500°C 1000°C，恆溫30mirTl80min，之後以1°C /mirT5°C /min的降溫速率冷卻至室溫，即完成退火，得到軟磁複合材料。本實施方式步驟二得到的在磁粉外包覆二氧化矽層的厚度為50nnTl50nm。本實施方式步驟二所述的乾燥後的固體用電磁鐵進行篩選的方法為將鐵粉用鼓·風機吹起的同時，利用電磁鐵對包覆磁粉的作用力，將包覆磁粉進行二次篩選，不具有磁性的二氧化矽幹凝膠被風吹出，已達到篩選的目的。本實施方式製備的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料，可以根據熱膨脹係數對玻璃幹凝膠層的成分及配比進行調整。一種材料內的兩種物質的熱膨脹係數不匹配，在溫度變化時很容易在材料內部產生內應力，進而使得軟磁複合材料的磁性能下降。所以在包覆層的選擇上要使其熱膨脹係數儘量和軟磁粉體的熱膨脹係數匹配。以純鐵粉為磁粉，包覆了玻璃溶膠後進行熱壓的製備軟磁複合材料為例。純鐵的熱膨脹係數為12X10_6/K，二氧化矽的熱膨脹係數在5. 5X10_7/K，兩者的熱膨脹係數相差非常大，於是選擇能顯著提高玻璃熱膨脹係數的氧化物作為玻璃的組分。參考捷姆金娜法或高橋健太郎法對玻璃熱膨脹係數進行設計。以高橋健太郎法為例，參考其提供的常見氧化物的熱膨脹加和性係數(這裡可以簡單的理解為熱膨脹加和性係數越大，其可以使玻璃的熱膨脹係數增加越大)，熱膨脹加和性係數較大的氧化物有I A族金屬氧化物、II A族金屬氧化物以及PbO，而I A族金屬氧化物的加和性係數最大，PbO次之。按照高橋健太郎法可以確定Si0266%，Ca04%,Na2030%組成的玻璃熱膨脹係數為12X10_6/K和純鐵的熱膨脹係數一致。可以達到在包覆層的選擇上要使其熱膨脹係數和軟磁粉體的熱膨脹係數匹配的目的。加入I A族金屬氧化物、II A族金屬氧化物或PbO是提高玻璃幹凝膠層的熱膨脹係數最有效的方法。本實施方式製備的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料，可以根據軟化點對玻璃幹凝膠層的成分及配比進行調整。由於高軟化點的玻璃不利於材料的緻密化，而材料緻密度的大小又直接關係到材料的磁性能高低；低軟化點的玻璃雖然有利於材料的緻密化，但在對材料進行高溫退火時又容易造成材料軟化變形。因此玻璃軟化點溫度在400°C和900°C之間的玻璃幹凝膠層是滿足要求的。本實施方式製備的軟磁複合材料具有以下優點絕緣層的熱膨脹係數可調，可以通過調節玻璃中各成分的配比使得包覆的玻璃幹凝膠層的熱膨脹係數發生大幅度可控改變，可以將其與磁粉在熱膨脹係數上進行匹配，最大化的減小軟磁複合材料在退火後降溫過程或變溫條件下使用時在磁粉內產生的熱應力，進而提高了軟磁複合材料的磁性能；在大於玻璃幹凝膠層軟化溫度下進行退火，可以有效地消除了軟磁複合材料中的內應力，提高了軟磁複合材料的磁性能；軟磁複合材料的退火溫度可調，可以通過調節玻璃中各成分的配比，使得玻璃幹凝膠層的軟化點溫度可調，而軟磁複合材料的退火溫度又要大於玻璃幹凝膠層的軟化點溫度，進而也調節了軟磁複合材料的退火溫度。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
三的不同點是步驟一所述的磁粉為Fe粉、Ni粉、Co粉、鐵合金粉、鎳合金粉、鈷合金粉、含鐵氧化物粉、含鎳氧化物粉和含鈷氧化物粉中的一種或其中幾種的組合且具有磁性。其它與具體實施方式
三相同本實施方式所述的鐵合金粉為鐵元素與一種或幾種元素組成的合金粉末，鐵所佔的質量分數最大，其中鐵合金粉可以為Fe-Si-Al粉、Fe-Ni-Mo粉、Fe-Ni粉、Fe-Cu-Nb-Si-B粉、Fe-Pt 粉、Fe-Ni-Cr 粉、Fe-Zn 粉、La-Co-Fe 粉、Pb-Fe 粉、W-Ni-Fe 粉和 Zr-Ni-Sn-Fe 粉中的一種或其中幾種的組合。本實施方式所述的鎳合金粉為鎳元素與一種或幾種元素組成的合金粉末，鎳所佔的質量分數最大，其中鎳合金粉可以為鎳所佔的質量分數為35% 90%的坡莫合金粉。 本實施方式所述的鈷合金粉為鈷與一種或幾種元素組成的合金粉末，鈷所佔的質量分數最大，其中鈷合金粉可以為Fe-Co-V粉。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
三或四的不同點是步驟一所述的清洗劑為丙酮或體積百分濃度大於95%的乙醇。其它與具體實施方式
三或四相同。
具體實施方式
六本實施方式提供的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料的製備方法，具體是按以下步驟完成的一、將磁粉放入清洗劑中以24KHz 35KHz的頻率超聲10mirT20min，過濾得到潔淨磁粉，在潔淨磁粉中加入乙醇和油酸，使用質量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調節至8. 5 9. 5，以24KHz 35KHz的頻率超聲分散I小時 2小時或以600r/min"l200r/min的轉速攪拌I小時 I小時，得到固液混合物；其中，油酸和磁粉的質量比為(0. 03 0. 2) :1，油酸和乙醇的體積比為I :(4(T75)，磁粉為具有磁性的金屬粉、具有磁性的金屬合金粉和具有磁性的金屬化合物粉中的一種或其中幾種的組合；二、在步驟一得到的固液混合物中加入乙醇，用質量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的PH值調節至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉速進行攪拌和pH值為8. 5 9. 5的條件下，分2 4次加入等量的正矽酸乙酯，每次間隔0. 5小時 I. 5小時，加入的正矽酸乙酯的總質量與磁粉的質量比為(0. 25、. 4) :1，全部加入後，反應0. 5小時 I. 5小時，反應結束後，在反應產物中加入油酸，加入與磁粉的質量比為(0. 25、. 6) 1的正矽酸乙酯，用質量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調節至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉速進行攪拌和pH值為8. 5 9. 5的條件下，反應2小時 4小時，反應完成後，靜置10 30min，倒掉溶液，將得到的固體清洗，過濾，將清洗後固體放入乾燥箱中，溫度為40°C 80°C,乾燥20mirT360min,將乾燥後的固體用電磁鐵進行篩選，即得到包覆二氧化矽層的磁粉；其中，加入的乙醇與步驟一得到的固液混合物的體積比為(2 4 ) : I，加入的油酸和磁粉的質量比為(0. 05^0. I) 1 ；三、將形成體化合物溶於醇溶劑，得到形成體溶液；將添加物化合物和無機鹽中的一種或其中幾種的組合溶於溶劑，得到添加物溶液；將形成體溶液與添加物溶液按體積比為(0. 2 2):1進行混合，在15°C 65°C溫度下，以180r/mirT600r/min的攪拌速度，連續攪拌IOmin 120min,得到混合溶液；再採用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加酸性水溶液將混合溶液的PH值調節至2飛或採用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加鹼性水溶液將混合溶液的PH值調節至8 12，即得到玻璃溶膠；其中，形成體化合物為硼酸、磷酸、Ge (OC3H7) 4、Ti (OC2H5) 4、Al (OC4H9) 3、Si (OCH3) 4 和 Si (OC2H5) 4 中的一種或其中幾種的組合；醇溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇和丙醇中的一種或其中幾種的組合；添加物化合物為符合化學通式M(OR)x的化合物中的一種或其中幾種的組合，M為Si、Ti、Be、Mn、In、Ge、Al、Zr、Na、K、Li、Mg、Ca、Mg或Ba，R為CnH2n+1且n為1、2、3、4或5，x為I 5且M(OR)x的化合物呈電中性；無機鹽為NaNO3或Ca(NO3)2 4H20中的一種或兩種的組合；溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇和水中的一種或其中幾種的組合；酸性水溶液為鹽酸水溶液、硝酸水溶液和醋酸水溶液中的一種或其中幾種的組合；鹼性水溶液為氨水；形成體化合物的總質量與醇溶劑的體積的比為(50g 700g) 1L ;添加物化合物和無機鹽中的一種或其中幾種的組合的總質量與溶劑的體積的比為(IOg飛00g) 1L ;酸性水溶液的質量百分比濃度為19^20% ;鹼性水溶液的質量百分比濃度為10% 30% ；四、向步驟二中得到的包覆二氧化矽層的磁粉中，滴加步驟三中得到的玻璃溶膠，·混合後，在40°C 100°C下，乾燥60mirT500min，即得到在二氧化矽層外包覆玻璃幹凝膠層的磁粉；其中，包覆二氧化矽層的磁粉的質量與玻璃溶膠的體積的比為(IOOg 2000g):IL ；五、將步驟四中得到的在二氧化矽層外包覆玻璃幹凝膠層的磁粉，放入模具中，在室溫下，施加600MPa 1500MPa的機械壓力,恆壓lmin"5min,撤去壓力，即得到軟磁複合材料的坯料；六、向步驟五中載有軟磁複合材料的坯料的模具中，加入步驟三中的玻璃溶膠，在室溫下，施加0. IMPa IOMPa的機械壓力，恆壓lmirT60min，撤去壓力，在溫度20°C "80°C下，乾燥20mirTl000min,得到玻璃溶膠浸滲的軟磁複合材料的還料；其中，向模具中加入步驟三中的玻璃溶膠的體積與步驟五得到的軟磁複合材料的坯料的質量的比為(0.02mL 0. ImL)lg ；七、將步驟六中得到的玻璃溶膠浸滲的軟磁複合材料的坯料在真空度為KT1Pa的條件下，以1°C /mirT5°C /min的升溫速率從室溫升溫到500°C 1000°C，恆溫30mirTl80min，之後以1°C /mirT5°C /min的降溫速率冷卻至室溫，即完成退火，得到軟磁複合材料。本實施方式步驟二得到的在磁粉包覆二氧化矽層的厚度為150nnT500nm。本實施方式步驟二所述的乾燥後的固體用電磁鐵進行篩選的方法為將鐵粉用鼓風機吹起的同時，利用電磁鐵對包覆磁粉的作用力，將包覆磁粉進行二次篩選，不具有磁性的二氧化矽幹凝膠被風吹出，已達到篩選的目的。本實施方式提供的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料，可以根據熱膨脹係數對玻璃幹凝膠層的成分及配比進行調整。一種材料內的兩種物質的熱膨脹係數不匹配，在溫度變化時很容易在材料內部產生內應力，進而使得軟磁複合材料的磁性能下降。所以在包覆層的選擇上要使其熱膨脹係數儘量和軟磁粉體的熱膨脹係數匹配。以純鐵粉為磁粉，包覆了玻璃溶膠後進行熱壓的製備軟磁複合材料為例。純鐵的熱膨脹係數為12X10_6/K，二氧化矽的熱膨脹係數在5. 5X10_7/K，兩者的熱膨脹係數相差非常大，於是在選擇玻璃的組分時應該選擇那些能顯著提高玻璃熱膨脹係數的氧化物，參考捷姆金娜法或高橋健太郎法對玻璃熱膨脹係數進行設計。以高橋健太郎法為例，參考其提供的常見氧化物的熱膨脹加和性係數(這裡可以簡單的理解為熱膨脹加和性係數越大，其可以使玻璃的熱膨脹係數增加越大)，熱膨脹加和性係數較大的氧化物有I A族金屬氧化物、II A族金屬氧化物以及PbO，而I A族金屬氧化物的加和性係數最大，PbO次之。按照高橋健太郎法可以估算出Si0266%，Ca04%, Na2030%組成的玻璃熱膨脹係數在12X 10_6/K左右和純鐵的熱膨脹係數基本匹配。於是可以設計出多種包覆玻璃幹凝膠層的軟磁複合材料。常見的玻璃形成物和中間體氧化物的熱膨脹係數都相當低，如要提高其熱膨脹係數加入I A族、II A族氧化物或PbO是最有效的方法。本實施方式提供的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料，根據軟化點對玻璃幹凝膠層的成分及配比進行調整。由於高軟化點的玻璃不利於材料的緻密化，而材料緻密度的大小又直接關係到材料的磁性能高低；低軟化點的玻璃雖然有利於材料的緻密化，但在對材料進行高溫退火時又容易造成材料軟化變形。因此玻璃軟化點溫度在400°C和 900°C之間的玻璃幹凝膠層是滿足要求的。本實施方式製備的軟磁複合材料具有以下優點絕緣層的熱膨脹係數可調，可以通過調節玻璃中各成分的配比使得包覆的玻璃幹凝膠層的熱膨脹係數發生大幅度可控改變，可以將其與磁粉在熱膨脹係數上進行匹配，最大化的減小軟磁複合材料在退火後降溫過程或變溫條件下使用時在磁粉內產生的熱應力，進而提高了軟磁複合材料的磁性能；在大於玻璃幹凝膠層軟化溫度下進行退火，可以有效地消除了軟磁複合材料中的內應力，提高了軟磁複合材料的磁性能；軟磁複合材料的退火溫度可調，可以通過調節玻璃中各成分的配比，使得玻璃幹凝膠層的軟化點溫度可調，而軟磁複合材料的退火溫度又要大於玻璃幹凝膠層的軟化點溫度，進而也調節了軟磁複合材料的退火溫度。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟一所述的磁粉為Fe粉、Ni粉、Co粉、鐵合金粉、鎳合金粉、鈷合金粉、含鐵氧化物粉、含鎳氧化物粉和含鈷氧化物粉中的一種或其中幾種的組合且具有磁性。其它與具體實施方式
六相同。本實施方式所述的鐵合金粉為鐵元素與一種或幾種元素組成的合金粉末，鐵所佔的質量分數最大，其中鐵合金粉可以為Fe-Si-Al粉、Fe-Ni-Mo粉、Fe-Ni粉、Fe-Cu-Nb-Si-B粉、Fe-Pt 粉、Fe-Ni-Cr 粉、Fe-Zn 粉、La-Co-Fe 粉、Pb-Fe 粉、W-Ni-Fe 粉和 Zr-Ni-Sn-Fe 粉中的一種或其中幾種的組合。本實施方式所述的鎳合金粉為鎳元素與一種或幾種元素組成的合金粉末，鎳所佔的質量分數最大，其中鎳合金粉可以為鎳所佔的質量分數為35% 90%的坡莫合金粉。本實施方式所述的鈷合金粉為鈷元素與一種或幾種元素組成的合金粉末，鈷所佔的質量分數最大，其中鈷合金粉可以為Fe-Co-V粉。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
六或七的不同點是步驟一所述的清洗劑為丙酮或體積百分濃度大於95%的乙醇。其它與具體實施方式
六或七相同採用下述試驗驗證本發明效果試驗一溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料的製備方法，具體是按以下步驟完成的
一、將加拿大魁北克金屬粉末有限公司的AT0MET_1001HP水霧化鐵粉150g放入乙醇中，以30KHz的頻率超聲lOmin，過濾得到鐵粉，在其中加入乙醇660mL和油酸10. 72g(12mL)，使用質量百分濃度為25%的氨水將溶液的pH值調節至9，以800r/min的轉速攪拌I. 5小時，得到固液混合物；二、在步驟一得到的固液混合物中加入乙醇2340mL，用質量百分濃度為25%的氨水將溶液的PH值調節至9，以800r/min的轉速進行攪拌，分2次加入等量的正矽酸乙酯，每次間隔I小時，加入的正矽酸乙酯的總質量為44. 64g (48mL)，全部加入後，反應2小時，反應完成後，靜置20min，倒掉溶液，將得到的固體清洗，過濾，將清洗後固體放入乾燥箱中，溫度為60°C，乾燥300min，將乾燥後的固體用電磁鐵進行篩選，即得到包覆二氧化矽層的鐵粉；三、向23. 25g (25mL)的正娃酸乙酯中，加入5mL去離子水、25mL乙醇,在室溫下，以300r/min的攪拌速度，攪拌30min，得到形成體溶液；向30mL的質量百分比濃度為10%的·乙醇鈉的乙醇溶液中，加入30mL乙醇、2. 5g的Ca(NO3)2 4H20，得到添加物溶液；將形成體溶液與添加物溶液進行混合，以lmL/min的滴加速度加入質量百分比濃度為25%的氨水將溶液的PH值調至9，再以300r/min的攪拌速度，攪拌180min，即得到玻璃溶膠；四、將145g的包覆二氧化矽層的鐵粉自然堆積在表面皿中，在包覆二氧化矽層的鐵粉的表面均勻滴加75mL的玻璃溶膠，放入烘乾箱中，在60°C乾燥240min，即得到在二氧化矽層外包覆玻璃幹凝膠層的鐵粉；五、將步驟四中得到的包覆鐵粉，放入模具中，在室溫下，施加SOOMPa的機械壓力，恆壓2min，撤去壓力，即得到149g軟磁複合材料的坯料；六、向步驟五中載有軟磁複合材料的坯料的模具中，加入步驟三中的玻璃溶膠6ml,在室溫下,施加IMPa的機械壓力，恆壓30min,撤去壓力，在溫度60°C下,乾燥60min,得到玻璃溶膠浸滲的軟磁複合材料的坯料；七、將步驟六中得到的軟磁複合材料的坯料在真空度為KT1Pa的條件下，以2°C /min的升溫速率從室溫升溫到700°C，恆溫60min，之後以2V /min的降溫速率冷卻至室溫，即完成退火，得到軟磁複合材料。將得到的軟磁複合材料進行掃描電子顯微鏡觀察，得到圖1，圖I為試驗一製備得到的軟磁複合材料的200倍的掃描電子顯微鏡照片，從圖I中可以觀察到黑色裂紋狀的部分是絕緣層，被黑色裂紋包覆著的白色部分是鐵粉，可以表明製備出了軟磁複合材料。此種軟磁複合材料的電磁性能及力學性能如表I所示。表I試驗一製備的軟磁複合材料的電磁性能及力學性能指標
權利要求
1.溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料，其特徵在於軟磁複合材料是由磁粉、包覆磁粉的二氧化矽層、包覆在二氧化矽層外的玻璃幹凝膠層和玻璃溶膠浸潤層組成；其中，磁粉為具有磁性的金屬粉、具有磁性的金屬合金粉和具有磁性的金屬化合物粉中的一種或其中幾種的組合。
2.根據權利要求I所述的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料，其特徵在於磁粉為鐵粉、鎳粉、鈷粉、鐵合金粉、鎳合金粉、鈷合金粉、含鐵氧化物粉、含鎳氧化物粉和含鈷氧化物粉中的一種或其中幾種的組合且具有磁性。
3.如權利要求I所述的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料的製備方法，其特徵在於溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料的製備方法是按以下步驟完成的 一、將磁粉放入清洗劑中以24KHz 35KHz的頻率超聲10mirT20min，過濾得到潔淨磁粉，在潔淨磁粉中加入乙醇和油酸，使用質量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調節至8. 5 9. 5，以24KHz 35KHz的頻率超聲分散I小時 2小時或以600r/mirTl200r/min的轉速攪拌I小時 I小時，得到固液混合物； 其中，油酸和磁粉的質量比為(0. 03 0. 2) :1，油酸和乙醇的體積比為I :(40 75)，磁粉為具有磁性的金屬粉、具有磁性的金屬合金粉和具有磁性的金屬化合物粉中的一種或其中幾種的組合； 二、在步驟一得到的固液混合物中加入乙醇，用質量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的PH值調節至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉速進行攪拌和pH值為8. 5 .9.5的條件下，分2 4次加入等量的正矽酸乙酯，每次間隔0. 5小時 I. 5小時，加入的正矽酸乙酯的總質量與磁粉的質量比為(0. 25、. 4):1,全部加入後，反應0. 5小時 I. 5小時,反應完成後，靜置IOmin 30min，倒掉溶液，將得到的固體清洗，過濾，將清洗後固體放入乾燥箱中，溫度為40°C 80°C,乾燥20mirT360min,將乾燥後的固體用電磁鐵進行篩選，即得到包覆二氧化矽層的磁粉； 其中，加入的乙醇與步驟一得到的固液混合物的體積比為(2 4) 1 ； 三、將形成體化合物溶於醇溶劑，得到形成體溶液；將添加物化合物和無機鹽中的一種或其中幾種的組合溶於溶劑，得到添加物溶液；將形成體溶液與添加物溶液按體積比為(0. 2 2) 1進行混合，在15°C 65°C溫度下，以180r/mirT600r/min的攪拌速度，連續攪拌IOmin 120min,得到混合溶液；再採用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加酸性水溶液將混合溶液的PH值調節至2飛或採用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加鹼性水溶液將混合溶液的PH值調節至8 12，即得到玻璃溶膠；其中，形成體化合物為硼酸、磷酸、Ge (OC3H7) 4、Ti (OC2H5) 4、Al (OC4H9) 3、Si (OCH3) 4 和 Si (OC2H5) 4 中的一種或其中幾種的組合；醇溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇和丙醇中的一種或其中幾種的組合；添加物化合物為符合化學通式M(OR)x的化合物中的一種或其中幾種的組合，M為Si、Ti、Be、Mn、In、Ge、Al、Zr、Na、K、Li、Mg、Ca、Mg或Ba，R為CnH2n+1且n為1、2、3、4或5，x為I 5且M(OR)x的化合物呈電中性；無機鹽為NaNO3或Ca(NO3)2 4H20中的一種或兩種的組合；溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇和水中的一種或其中幾種的組合；酸性水溶液為鹽酸水溶液、硝酸水溶液和醋酸水溶液中的一種或其中幾種的組合；鹼性水溶液為氨水；形成體化合物的總質量與醇溶劑的體積的比為(50g 700g) 1L ;添加物化合物和無機鹽中的一種或其中幾種的組合的總質量與溶劑的體積的比為(IOg飛00g) 1L ;酸性水溶液的質量百分比濃度為19^20% ;鹼性水溶液的質量百分比濃度為10% 30% ； 四、向步驟二中得到的包覆二氧化矽層的磁粉中，滴加步驟三中得到的玻璃溶膠，混合後，在40°C 100°C下，乾燥60mirT500min，即得到在二氧化矽層外包覆玻璃幹凝膠層的磁粉； 其中，包覆二氧化矽層的磁粉的質量與玻璃溶膠的體積的比為(IOOg 2000g) : IL ； 五、將步驟四中得到的在二氧化矽層外包覆玻璃幹凝膠層的磁粉，放入模具中，在室溫下，施加600MPa 1500MPa的機械壓力,恆壓lmin"5min,撤去壓力，即得到軟磁複合材料的坯料； 六、向步驟五中載有軟磁複合材料的坯料的模具中，加入步驟三中的玻璃溶膠，在室溫下，施加0. IMPa IOMPa的機械壓力，恆壓lmirT60min，撤去壓力，在溫度20°C 80°C下，乾燥20mirTl000min，得到玻璃溶膠浸滲的軟磁複合材料的坯料；其中，向模具中加入步驟三中的玻璃溶膠的體積與步驟五得到的軟磁複合材料的坯料的質量的比為(0. 02mL"0. ImL)Ig ; 七、將步驟六中得到的玻璃溶膠浸滲的軟磁複合材料的坯料在真空度為KT1Pa的條件下，以1°C /mirT5°C /min的升溫速率從室溫升溫到500°C 1000°C，恆溫30mirTl80min，之後以1°C /mirT5°C /min的降溫速率冷卻至室溫，即完成退火，得到軟磁複合材料。
4.根據權利要求3所述的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料的製備方法，其特徵在於步驟一所述的磁粉為鐵粉、鎳粉、鈷粉、鐵合金粉、鎳合金粉、鈷合金粉、含鐵氧化物粉、含鎳氧化物粉和含鈷氧化物粉中的一種或其中幾種的組合且具有磁性。
5.根據權利要求3所述的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料的製備方法，其特徵在於步驟一所述的清洗劑為丙酮或體積百分濃度大於95%的乙醇。
6.如權利要求I所述的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料的製備方法，其特徵在於軟磁複合材料的製備方法是按以下步驟完成的 一、將磁粉放入清洗劑中以24KHz 35KHz的頻率超聲10mirT20min，過濾得到潔淨磁粉，在潔淨磁粉中加入乙醇和油酸，使用質量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調節至8. 5 9. 5，以24KHz 35KHz的頻率超聲分散I小時 2小時或以600r/mirTl200r/min的轉速攪拌I小時 I小時，得到固液混合物； 其中，油酸和磁粉的質量比為(0. 03 0.2) :1，油酸和乙醇的體積比為I :(40 75)，磁粉為具有磁性的金屬粉、具有磁性的金屬合金粉和具有磁性的金屬化合物粉中的一種或其中幾種的組合； 二、在步驟一得到的固液混合物中加入乙醇，用質量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的PH值調節至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉速進行攪拌和pH值為8. 5 .9.5的條件下，分2 4次加入等量的正矽酸乙酯，每次間隔0. 5小時 I. 5小時，加入的正矽酸乙酯的總質量與磁粉的質量比為(0. 25、. 4):I,全部加入後，反應0. 5小時 I. 5小時,反應結束後，在反應產物中加入油酸，加入與磁粉的質量比為(0. 25、. 6):1的正矽酸乙酯，用質量百分濃度為20% 30%的氨水將溶液的pH值調節至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉速進行攪拌和pH值為8. 5 9. 5的條件下，反應2小時 4小時，反應完成後，靜置10 30min，倒掉溶液，將得到的固體清洗，過濾，將清洗後固體放入乾燥箱中，溫度為.400C 80°C，乾燥20mirT360min，將乾燥後的固體用電磁鐵進行篩選，即得到包覆二氧化矽層的磁粉； 其中，加入的乙醇與步驟一得到的固液混合物的體積比為(2 4 ) : I，加入的油酸和磁粉的質量比為(0. 05^0. I) 1 ； 三、將形成體化合物溶於醇溶劑，得到形成體溶液；將添加物化合物和無機鹽中的一種或其中幾種的組合溶於溶劑，得到添加物溶液；將形成體溶液與添加物溶液按體積比為(0. 2 2) 1進行混合，在15°C 65°C溫度下，以180r/mirT600r/min的攪拌速度，連續攪拌IOmin 120min,得到混合溶液；再採用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加酸性水溶液將混合溶液的PH值調節至2飛或採用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加鹼性水溶液將混合溶液的PH值調節至8 12，即得到玻璃溶膠；其中，形成體化合物為硼酸、磷酸、Ge (OC3H7) 4、Ti (OC2H5) 4、Al (OC4H9) 3、Si (OCH3) 4 和 Si (OC2H5) 4 中的一種或其中幾種的組合；醇溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇和丙醇中的一種或其中幾種的組合；添加物化合物為符合化學通式M(OR)x的化合物中的一種或其中幾種的組合，M為Si、Ti、Be、Mn、In、Ge、Al、Zr、Na、K、Li、Mg、Ca、Mg或Ba，R為CnH2n+1且n為1、2、3、4或5，x為I 5且M(OR)x的化合物呈電中性；無機鹽為NaNO3或Ca(NO3)2 4H20中的一種或兩種的組合；溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇和水中的一種或其中幾種的組合；酸性水溶液為鹽酸水溶液、硝酸水溶液和醋酸水溶液中的一種或其中幾種的組合；鹼性水溶液為氨水；形成體化合物的總質量與醇溶劑的體積的比為(50g 700g) 1L ;添加物化合物和無機鹽中的一種或其中幾種的組合的總質量與溶劑的體積的比為(IOg飛00g) 1L ;酸性水溶液的質量百分比濃度為19^20% ;鹼性水溶液的質量百分比濃度為10% 30%; 四、向步驟二中得到的包覆二氧化矽層的磁粉中，滴加步驟三中得到的玻璃溶膠，混合後，在40°C 100°C下，乾燥60mirT500min，即得到在二氧化矽層外包覆玻璃幹凝膠層的磁粉； 其中，包覆二氧化矽層的磁粉的質量與玻璃溶膠的體積的比為(IOOg 2000g) : IL ； 五、將步驟四中得到的在二氧化矽層外包覆玻璃幹凝膠層的磁粉，放入模具中，在室溫下，施加600MPa 1500MPa的機械壓力,恆壓lmin"5min,撤去壓力，即得到軟磁複合材料的坯料； 六、向步驟五中載有軟磁複合材料的坯料的模具中，加入步驟三中的玻璃溶膠，在室溫下，施加0. IMPa IOMPa的機械壓力，恆壓lmirT60min，撤去壓力，在溫度20°C 80°C下，乾燥20mirTl000min，得到玻璃溶膠浸滲的軟磁複合材料的坯料；其中，向模具中加入步驟三中的玻璃溶膠的體積與步驟五得到的軟磁複合材料的坯料的質量的比為(0. 02mL"0. ImL)Ig ; 七、將步驟六中得到的玻璃溶膠浸滲的軟磁複合材料的坯料在真空度為KT1Pa的條件下，以1°C /mirT5°C /min的升溫速率從室溫升溫到500°C 1000°C，恆溫30mirTl80min，之後以1°C /mirT5°C /min的降溫速率冷卻至室溫，即完成退火，得到軟磁複合材料。
7.根據權利要求6所述的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料的製備方法，其特徵在於步驟一所述的磁粉為鐵粉、鎳粉、鈷粉、鐵合金粉、鎳合金粉、鈷合金粉、含鐵氧化物粉、含鎳氧化物粉和含鈷氧化物粉中的一種或其中幾種的組合且具有磁性。
8.根據權利要求6所述的溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料的製備方法，其特徵在於步驟一所述的清洗劑為丙酮或體積百分濃度大於95%的乙醇。
全文摘要
溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料及其製備方法，涉及軟磁材料及其製備方法。本發明解決無機絕緣層和磁粉的熱膨脹係數相差較大且無機絕緣層本身的熱膨脹係數不可變化的問題。溶膠浸潤的玻璃幹凝膠包覆層軟磁複合材料是由磁粉、包覆磁粉的二氧化矽層和包覆在二氧化矽層外的玻璃幹凝膠層和玻璃溶膠浸潤層組成。製備方法一、磁粉的預處理；二、在磁粉表面包覆二氧化矽層；三、製備玻璃溶膠；四、在二氧化矽層外包覆玻璃幹凝膠層；五、軟磁複合材料的坯料的製備；六、用玻璃溶膠對坯料進行浸滲；七、軟磁複合材料的製備。本發明應用於開關磁阻、諧振電感、防抱死制動傳感器、電磁驅動裝置、無刷直流電機、旋轉機械和低頻濾波器領域。
文檔編號H01F1/20GK102789862SQ201210318918
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者丁偉, 姜龍濤, 武高輝 申請人:哈爾濱工業大學