專(zhuān)利名稱(chēng)：溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軟磁材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
軟磁復(fù)合材料是指在磁粉之間互相獨(dú)立并通過(guò)絕緣層材料連接起來(lái)的一類(lèi)軟磁材料。這種軟磁復(fù)合材料的突出優(yōu)點(diǎn)是交流磁場(chǎng)下具有低·的鐵損和三維各向同性性質(zhì)。因此可以制備很多常規(guī)軟磁材料難以實(shí)現(xiàn)的部件，已應(yīng)用在開(kāi)關(guān)磁阻，諧振電感，防抱死制動(dòng)傳感器，電磁驅(qū)動(dòng)裝置，無(wú)刷直流電機(jī)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械，低頻濾波器等領(lǐng)域。軟磁復(fù)合材料的制備工藝通常是對(duì)金屬或合金磁性粉末表面包覆無(wú)機(jī)物和有機(jī)物的絕緣層，或采用磁性粉末基體一高電阻率連續(xù)纖維復(fù)合方式形成復(fù)合軟磁粉體，然后采用粉末冶金壓實(shí)工藝制備成密實(shí)的塊體軟磁材料。對(duì)于現(xiàn)有的有機(jī)物包覆層的軟磁復(fù)合材料來(lái)說(shuō)，在其制備過(guò)程中需要施加大于SOOMPa的壓力，以達(dá)到所需要的壓實(shí)密度，但同時(shí)又要滿足良好的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率，就需要對(duì)含有有機(jī)物包覆層的軟磁復(fù)合材料進(jìn)行退火來(lái)去除材料的殘余應(yīng)力，由于有機(jī)物包覆層通常不耐高溫，所以很難有效去除其殘余應(yīng)力。對(duì)于現(xiàn)有的無(wú)機(jī)物包覆層的軟磁復(fù)合材料來(lái)說(shuō)，包覆層的絕緣性達(dá)不到要求，而且現(xiàn)有的含P或S的包覆層對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，于是出現(xiàn)了用Si02、MgO、SiO2與水混合物、Al2O3與水混合、ZrO2與水混合、云母粉與水混合物制備的無(wú)機(jī)絕緣層作為無(wú)機(jī)物包覆層，無(wú)機(jī)絕緣層普遍具有高溫穩(wěn)定，它克服了有機(jī)物包覆層通常不耐高溫的缺點(diǎn)。但是現(xiàn)有的無(wú)機(jī)絕緣層也有缺點(diǎn)，無(wú)機(jī)絕緣層和磁粉的熱膨脹系數(shù)相差較大且無(wú)機(jī)絕緣層的本身的熱膨脹系數(shù)不可變化，在溫差較大的環(huán)境或是在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中會(huì)在磁粉內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致無(wú)機(jī)物包覆層的軟磁復(fù)合材料無(wú)法具有優(yōu)良的磁性能。這些問(wèn)題都制約著軟磁復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決在現(xiàn)有的無(wú)機(jī)物包覆層的軟磁復(fù)合材料中，無(wú)機(jī)絕緣層和磁粉的熱膨脹系數(shù)相差較大且無(wú)機(jī)絕緣層本身的熱膨脹系數(shù)不可變化，而提供了溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料及其制備方法。溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料是由磁粉、包覆磁粉的二氧化硅層、包覆在二氧化硅層外的玻璃干凝膠層和玻璃溶膠浸潤(rùn)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(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料的制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(guò)濾得到潔凈磁粉，在潔凈磁粉中加入乙醇和油酸，使用質(zhì)量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調(diào)節(jié)至8. 5 9. 5，以24KHz 35KHz的頻率超聲分散I小時(shí) 2小時(shí)或以600r/min"l200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌I小時(shí) I小時(shí)，得到固液混合物；其中，油酸和磁粉的質(zhì)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(zhì)量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的PH值調(diào)節(jié)至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌和pH值為8. 5 9. 5的條件下，分2 4次加入等量的正硅酸乙酯，每次間隔0. 5小時(shí) I. 5小時(shí)，加入的正硅酸乙酯的總質(zhì)量與磁粉的質(zhì)量比為(0. 25、. 4) :1，全部加入后，反應(yīng)0. 5小時(shí) I. 5小時(shí)，反應(yīng)完成后，靜置IOmin 30min，倒掉溶液，將得到的固體清洗，過(guò)濾，將清洗后固體放入干燥箱中，溫度為40°C 80°C,干燥20mirT360min,將干燥后的固體用電磁鐵進(jìn)行篩選，即得到包覆二氧化硅層的磁粉；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、將形成體化合物溶于醇溶劑，得到形成體溶液；將添加物化合物和無(wú)機(jī)鹽中的一種或其中幾種的組合溶于溶劑，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(jìn)行混合，在15°C 65°C溫度下，以180r/mirT600r/min的攪拌速度，連續(xù)攪拌IOmin 120min,得到混合溶液；再采用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(diào)節(jié)至2飛或采用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加堿性水溶液將混合溶液的PH值調(diào)節(jié)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(xué)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(wú)機(jī)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；堿性水溶液為氨水；形成體化合物的總質(zhì)量與醇溶劑的體積的比為(50g 700g) 1L ;添加物化合物和無(wú)機(jī)鹽中的一種或其中幾種的組合的總質(zhì)量與溶劑的體積的比為(IOg飛00g) 1L ;酸性水溶液的質(zhì)量百分比濃度為19^20% ;堿性水溶液的質(zhì)量百分比濃度為10% 30%;四、向步驟二中得到的包覆二氧化硅層的磁粉中，滴加步驟三中得到的玻璃溶膠，混合后，在40°C 100°C下，干燥60mirT500min，即得到在二氧化硅層外包覆玻璃干凝膠層的磁粉；其中，包覆二氧化硅層的磁粉的質(zhì)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硅層外包覆玻璃干凝膠層的磁粉，放入模具中，在室溫下，施加600MPa 1500MPa的機(jī)械壓力，恒壓lmin"5min,撤去壓力，即得到軟磁復(fù)合材料的坯料；六、向步驟五中載有軟磁復(fù)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(jī)械壓力，恒壓lmirT60min，撤去壓力，在溫度20°C "80°C下，干燥20mirTl000min,得到玻璃溶膠浸滲的軟磁復(fù)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復(fù)合材料的坯料的質(zhì)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復(fù)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，恒溫30mirTl80min，之后以1°C /mirT5°C /min的降溫速率冷卻至室溫，即完成退火，得到軟磁復(fù)合材料。溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料的制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(guò)濾得到潔凈磁粉，在潔凈磁粉中加入乙醇和油酸，使用質(zhì)量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調(diào)節(jié)至8. 5 9. 5，以24KHz 35KHz的頻率超聲分散I小時(shí) 2小時(shí)或以600r/mirTl200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌I小時(shí) I小時(shí)，得到固液混合物；其中，油酸和磁粉的質(zhì)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(zhì)量百分濃度為209^30%的氨水·將溶液的PH值調(diào)節(jié)至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌和pH值為8. 5 9. 5的條件下，分2 4次加入等量的正硅酸乙酯，每次間隔0. 5小時(shí) I. 5小時(shí)，加入的正硅酸乙酯的總質(zhì)量與磁粉的質(zhì)量比為(0. 25、. 4) :1，全部加入后，反應(yīng)0. 5小時(shí) I. 5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，在反應(yīng)產(chǎn)物中加入油酸，加入與磁粉的質(zhì)量比為(0. 25、. 6):1的正硅酸乙酯，用質(zhì)量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調(diào)節(jié)至8. 5 9. 5，在以600r/min 1200r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌和pH值為8. 5 9. 5的條件下，反應(yīng)2小時(shí) 4小時(shí)，反應(yīng)完成后，靜置10 30min，倒掉溶液，將得到的固體清洗，過(guò)濾，將清洗后固體放入干燥箱中，溫度為40°C 80°C,干燥20mirT360min,將干燥后的固體用電磁鐵進(jìn)行篩選，即得到包覆二氧化硅層的磁粉；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(zhì)量比為(0. 05^0. I) 1 ；三、將形成體化合物溶于醇溶劑，得到形成體溶液；將添加物化合物和無(wú)機(jī)鹽中的一種或其中幾種的組合溶于溶劑，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(jìn)行混合，在15°C 65°C溫度下，以180r/mirT600r/min的攪拌速度，連續(xù)攪拌IOmin 120min,得到混合溶液；再采用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(diào)節(jié)至2飛或采用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加堿性水溶液將混合溶液的PH值調(diào)節(jié)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(xué)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(wú)機(jī)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；堿性水溶液為氨水；形成體化合物的總質(zhì)量與醇溶劑的體積的比為(50g 700g) 1L ;添加物化合物和無(wú)機(jī)鹽中的一種或其中幾種的組合的總質(zhì)量與溶劑的體積的比為(IOg飛00g) 1L ;酸性水溶液的質(zhì)量百分比濃度為19^20% ;堿性水溶液的質(zhì)量百分比濃度為10% 30%;
四、向步驟二中得到的包覆二氧化硅層的磁粉中，滴加步驟三中得到的玻璃溶膠，混合后，在40°C 100°C下，干燥60mirT500min，即得到在二氧化硅層外包覆玻璃干凝膠層的磁粉；其中，包覆二氧化硅層的磁粉的質(zhì)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硅層外包覆玻璃干凝膠層的磁粉，放入模具中，在室溫下，施加600MPa 1500MPa的機(jī)械壓力，恒壓lmin"5min,撤去壓力，即得到軟磁復(fù)合材料的坯料；六、向步驟五中載有軟磁復(fù)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(jī)械壓力，恒壓lmirT60min，撤去壓力，在溫度20°C "80°C下，干燥20mirTl000min,得到玻璃溶膠浸滲的軟磁復(fù)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復(fù)合材料的坯料的質(zhì)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復(fù)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，恒溫30mirTl80min，之后以1°C /mirT5°C /min的降溫速率冷卻至室溫，即完成退火，得到軟磁復(fù)合材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明設(shè)計(jì)的軟磁復(fù)合材料，具有以下優(yōu)點(diǎn)—、絕緣層的熱膨脹系數(shù)可調(diào)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)玻璃中各成分的配比使得包覆的玻璃干凝膠層的熱膨脹系數(shù)發(fā)生大幅度可控改變，可以將其與磁粉在熱膨脹系數(shù)上進(jìn)行匹配，最大化的減小軟磁復(fù)合材料在退火后降溫過(guò)程或變溫條件下使用時(shí)在磁粉內(nèi)產(chǎn)生的熱應(yīng)力，進(jìn)而提高了軟磁復(fù)合材料的磁性能；二、在大于玻璃干凝膠層軟化溫度下進(jìn)行退火，可以有效地消除了軟磁復(fù)合材料中的內(nèi)應(yīng)力，提高了軟磁復(fù)合材料的磁性能；三、軟磁復(fù)合材料的退火溫度可調(diào)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)玻璃中各成分的配比，使得玻璃干凝膠層的軟化點(diǎn)溫度可調(diào)，而軟磁復(fù)合材料的退火溫度又要大于玻璃干凝膠層的軟化點(diǎn)溫度，進(jìn)而也相應(yīng)的調(diào)節(jié)了軟磁復(fù)合材料的退火溫度。


圖I為試驗(yàn)一制備得到的軟磁復(fù)合材料的200倍的掃描電子顯微鏡照片。
具體實(shí)施例方式以下給出本發(fā)明的具體實(shí)施方式
來(lái)作進(jìn)一步的說(shuō)明，然而本發(fā)明技術(shù)方案卻不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式提供的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料是由磁粉、包覆磁粉的二氧化硅層、包覆在二氧化硅層外的玻璃干凝膠層和玻璃溶膠浸潤(rùn)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(shí)施方式提供的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料，可以根據(jù)熱膨脹系數(shù)對(duì)玻璃干凝膠層的成分及配比進(jìn)行調(diào)整。一種材料內(nèi)的兩種物質(zhì)的熱膨脹系數(shù)不匹配，在溫度變化時(shí)很容易在材料內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)而使得軟磁復(fù)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系數(shù)盡量和軟磁粉體的熱膨脹系數(shù)匹配。以純鐵粉為磁粉，包覆了玻璃溶膠后進(jìn)行熱壓的制備軟磁復(fù)合材料為例。純鐵的熱膨脹系數(shù)為12X10_6/K，二氧化硅的熱膨脹系數(shù)在5. 5X10_7/K，兩者的熱膨脹系數(shù)相差非常大，于是選擇能顯著提高玻璃熱膨脹系數(shù)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(duì)玻璃熱膨脹系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。以高橋健太郎法為例，參考其提供的常見(jiàn)氧化物的熱膨脹加和性系數(shù)(這里可以簡(jiǎn)單的理解為熱膨脹加和性系數(shù)越大，其可以使玻璃的熱膨脹系數(shù)增加越大)，熱膨脹加和性系數(shù)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系數(shù)最大，PbO次之。按照高橋健太郎法可以確定Si0266%，Ca04%,Na2030%組成的玻璃熱膨脹系數(shù)為12X10_6/K和純鐵的熱膨脹系數(shù)一致。可以達(dá)到在包覆層的選擇上要使其熱膨脹系數(shù)和軟磁粉體的熱膨脹系數(shù)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是提高玻璃干凝膠層的熱膨脹系數(shù)最有效的方法。
·
本實(shí)施方式提供的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料，根據(jù)軟化點(diǎn)對(duì)玻璃干凝膠層的成分及配比進(jìn)行調(diào)整。由于高軟化點(diǎn)的玻璃不利于材料的致密化，而材料致密度的大小又直接關(guān)系到材料的磁性能高低；低軟化點(diǎn)的玻璃雖然有利于材料的致密化，但在對(duì)材料進(jìn)行高溫退火時(shí)又容易造成材料軟化變形。因此玻璃軟化點(diǎn)溫度在400°C和900°C之間的玻璃干凝膠層是滿足要求的。本實(shí)施方式提供的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料具有以下優(yōu)點(diǎn)絕緣層的熱膨脹系數(shù)可調(diào)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)玻璃中各成分的配比使得包覆的玻璃干凝膠層的熱膨脹系數(shù)發(fā)生大幅度可控改變，可以將其與磁粉在熱膨脹系數(shù)上進(jìn)行匹配，最大化的減小軟磁復(fù)合材料在退火后降溫過(guò)程或變溫條件下使用時(shí)在磁粉內(nèi)產(chǎn)生的熱應(yīng)力，進(jìn)而提高了軟磁復(fù)合材料的磁性能；在大于玻璃干凝膠層軟化溫度下進(jìn)行退火，可以有效地消除了軟磁復(fù)合材料中的內(nèi)應(yīng)力，提高了軟磁復(fù)合材料的磁性能；軟磁復(fù)合材料的退火溫度可調(diào)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)玻璃中各成分的配比，使得玻璃干凝膠層的軟化點(diǎn)溫度可調(diào)，而軟磁復(fù)合材料的退火溫度又要大于玻璃干凝膠層的軟化點(diǎn)溫度，進(jìn)而也調(diào)節(jié)了軟磁復(fù)合材料的退火溫度。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)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(shí)施方式
一相同。本實(shí)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，鐵所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shí)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，鎳所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，其中鎳合金粉可以為鎳所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35% 90%的坡莫合金粉。本實(shí)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，鈷所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，其中鈷合金粉可以為Fe-Co-V粉。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式提供的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料的制備方法，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(guò)濾得到潔凈磁粉，在潔凈磁粉中加入乙醇和油酸，使用質(zhì)量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調(diào)節(jié)至8. 5 9. 5，以24KHz 35KHz的頻率超聲分散I小時(shí) 2小時(shí)或以600r/min"l200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌I小時(shí) I小時(shí)，得到固液混合物；其中，油酸和磁粉的質(zhì)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(zhì)量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的PH值調(diào)節(jié)至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌和pH值為8. 5 9. 5的條件下，分2 4次加入等量的正硅酸乙酯，每次間隔0. 5小時(shí) I. 5小時(shí)，加入的正硅酸乙酯的總質(zhì)量與磁粉的質(zhì)量比為(0. 25^0. 4) :1，全部加入后，反應(yīng)0. 5小時(shí) I. 5小時(shí)，反應(yīng)完成后，靜置IOmin 30min，倒掉溶液，將得到的固體清洗，過(guò)濾，將清洗后固體放 入干燥箱中，溫度為40°C 80°C,干燥20mirT360min,將干燥后的固體用電磁鐵進(jìn)行篩選，即得到包覆二氧化硅層的磁粉；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、將形成體化合物溶于醇溶劑，得到形成體溶液；將添加物化合物和無(wú)機(jī)鹽中的一種或其中幾種的組合溶于溶劑，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(jìn)行混合，在15°C 65°C溫度下，以180r/mirT600r/min的攪拌速度，連續(xù)攪拌IOmin 120min,得到混合溶液；再采用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(diào)節(jié)至2飛或采用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加堿性水溶液將混合溶液的PH值調(diào)節(jié)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(xué)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(wú)機(jī)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；堿性水溶液為氨水；形成體化合物的總質(zhì)量與醇溶劑的體積的比為(50g 700g) : IL ;添加物化合物和無(wú)機(jī)鹽中的一種或其中幾種的組合的總質(zhì)量與溶劑的體積的比為(IOg飛00g) 1L ;酸性水溶液的質(zhì)量百分比濃度為19^20% ;堿性水溶液的質(zhì)量百分比濃度為10% 30% ；四、向步驟二中得到的包覆二氧化硅層的磁粉中，滴加步驟三中得到的玻璃溶膠，混合后，在40°C 100°C下，干燥60mirT500min，即得到在二氧化硅層外包覆玻璃干凝膠層的磁粉；其中，包覆二氧化硅層的磁粉的質(zhì)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硅層外包覆玻璃干凝膠層的磁粉，放入模具中，在室溫下，施加600MPa 1500MPa的機(jī)械壓力，恒壓lmin"5min,撤去壓力，即得到軟磁復(fù)合材料的坯料；六、向步驟五中載有軟磁復(fù)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(jī)械壓力，恒壓lmirT60min，撤去壓力，在溫度20°C "80°C下，干燥20mirTl000min,得到玻璃溶膠浸滲的軟磁復(fù)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復(fù)合材料的坯料的質(zhì)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復(fù)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，恒溫30mirTl80min，之后以1°C /mirT5°C /min的降溫速率冷卻至室溫，即完成退火，得到軟磁復(fù)合材料。本實(shí)施方式步驟二得到的在磁粉外包覆二氧化硅層的厚度為50nnTl50nm。本實(shí)施方式步驟二所述的干燥后的固體用電磁鐵進(jìn)行篩選的方法為將鐵粉用鼓·風(fēng)機(jī)吹起的同時(shí)，利用電磁鐵對(duì)包覆磁粉的作用力，將包覆磁粉進(jìn)行二次篩選，不具有磁性的二氧化硅干凝膠被風(fēng)吹出，已達(dá)到篩選的目的。本實(shí)施方式制備的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料，可以根據(jù)熱膨脹系數(shù)對(duì)玻璃干凝膠層的成分及配比進(jìn)行調(diào)整。一種材料內(nèi)的兩種物質(zhì)的熱膨脹系數(shù)不匹配，在溫度變化時(shí)很容易在材料內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)而使得軟磁復(fù)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系數(shù)盡量和軟磁粉體的熱膨脹系數(shù)匹配。以純鐵粉為磁粉，包覆了玻璃溶膠后進(jìn)行熱壓的制備軟磁復(fù)合材料為例。純鐵的熱膨脹系數(shù)為12X10_6/K，二氧化硅的熱膨脹系數(shù)在5. 5X10_7/K，兩者的熱膨脹系數(shù)相差非常大，于是選擇能顯著提高玻璃熱膨脹系數(shù)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(duì)玻璃熱膨脹系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。以高橋健太郎法為例，參考其提供的常見(jiàn)氧化物的熱膨脹加和性系數(shù)(這里可以簡(jiǎn)單的理解為熱膨脹加和性系數(shù)越大，其可以使玻璃的熱膨脹系數(shù)增加越大)，熱膨脹加和性系數(shù)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系數(shù)最大，PbO次之。按照高橋健太郎法可以確定Si0266%，Ca04%,Na2030%組成的玻璃熱膨脹系數(shù)為12X10_6/K和純鐵的熱膨脹系數(shù)一致?？梢赃_(dá)到在包覆層的選擇上要使其熱膨脹系數(shù)和軟磁粉體的熱膨脹系數(shù)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是提高玻璃干凝膠層的熱膨脹系數(shù)最有效的方法。本實(shí)施方式制備的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料，可以根據(jù)軟化點(diǎn)對(duì)玻璃干凝膠層的成分及配比進(jìn)行調(diào)整。由于高軟化點(diǎn)的玻璃不利于材料的致密化，而材料致密度的大小又直接關(guān)系到材料的磁性能高低；低軟化點(diǎn)的玻璃雖然有利于材料的致密化，但在對(duì)材料進(jìn)行高溫退火時(shí)又容易造成材料軟化變形。因此玻璃軟化點(diǎn)溫度在400°C和900°C之間的玻璃干凝膠層是滿足要求的。本實(shí)施方式制備的軟磁復(fù)合材料具有以下優(yōu)點(diǎn)絕緣層的熱膨脹系數(shù)可調(diào)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)玻璃中各成分的配比使得包覆的玻璃干凝膠層的熱膨脹系數(shù)發(fā)生大幅度可控改變，可以將其與磁粉在熱膨脹系數(shù)上進(jìn)行匹配，最大化的減小軟磁復(fù)合材料在退火后降溫過(guò)程或變溫條件下使用時(shí)在磁粉內(nèi)產(chǎn)生的熱應(yīng)力，進(jìn)而提高了軟磁復(fù)合材料的磁性能；在大于玻璃干凝膠層軟化溫度下進(jìn)行退火，可以有效地消除了軟磁復(fù)合材料中的內(nèi)應(yīng)力，提高了軟磁復(fù)合材料的磁性能；軟磁復(fù)合材料的退火溫度可調(diào)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)玻璃中各成分的配比，使得玻璃干凝膠層的軟化點(diǎn)溫度可調(diào)，而軟磁復(fù)合材料的退火溫度又要大于玻璃干凝膠層的軟化點(diǎn)溫度，進(jìn)而也調(diào)節(jié)了軟磁復(fù)合材料的退火溫度。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三的不同點(diǎn)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(shí)施方式
三相同本實(shí)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，鐵所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shí)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，鎳所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，其中鎳合金粉可以為鎳所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35% 90%的坡莫合金粉。 本實(shí)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，鈷所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，其中鈷合金粉可以為Fe-Co-V粉。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三或四的不同點(diǎn)是步驟一所述的清洗劑為丙酮或體積百分濃度大于95%的乙醇。其它與具體實(shí)施方式
三或四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式提供的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料的制備方法，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(guò)濾得到潔凈磁粉，在潔凈磁粉中加入乙醇和油酸，使用質(zhì)量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調(diào)節(jié)至8. 5 9. 5，以24KHz 35KHz的頻率超聲分散I小時(shí) 2小時(shí)或以600r/min"l200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌I小時(shí) I小時(shí)，得到固液混合物；其中，油酸和磁粉的質(zhì)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(zhì)量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的PH值調(diào)節(jié)至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌和pH值為8. 5 9. 5的條件下，分2 4次加入等量的正硅酸乙酯，每次間隔0. 5小時(shí) I. 5小時(shí)，加入的正硅酸乙酯的總質(zhì)量與磁粉的質(zhì)量比為(0. 25、. 4) :1，全部加入后，反應(yīng)0. 5小時(shí) I. 5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，在反應(yīng)產(chǎn)物中加入油酸，加入與磁粉的質(zhì)量比為(0. 25、. 6) 1的正硅酸乙酯，用質(zhì)量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調(diào)節(jié)至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌和pH值為8. 5 9. 5的條件下，反應(yīng)2小時(shí) 4小時(shí)，反應(yīng)完成后，靜置10 30min，倒掉溶液，將得到的固體清洗，過(guò)濾，將清洗后固體放入干燥箱中，溫度為40°C 80°C,干燥20mirT360min,將干燥后的固體用電磁鐵進(jìn)行篩選，即得到包覆二氧化硅層的磁粉；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(zhì)量比為(0. 05^0. I) 1 ；三、將形成體化合物溶于醇溶劑，得到形成體溶液；將添加物化合物和無(wú)機(jī)鹽中的一種或其中幾種的組合溶于溶劑，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(jìn)行混合，在15°C 65°C溫度下，以180r/mirT600r/min的攪拌速度，連續(xù)攪拌IOmin 120min,得到混合溶液；再采用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(diào)節(jié)至2飛或采用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加堿性水溶液將混合溶液的PH值調(diào)節(jié)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(xué)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(wú)機(jī)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；堿性水溶液為氨水；形成體化合物的總質(zhì)量與醇溶劑的體積的比為(50g 700g) 1L ;添加物化合物和無(wú)機(jī)鹽中的一種或其中幾種的組合的總質(zhì)量與溶劑的體積的比為(IOg飛00g) 1L ;酸性水溶液的質(zhì)量百分比濃度為19^20% ;堿性水溶液的質(zhì)量百分比濃度為10% 30% ；四、向步驟二中得到的包覆二氧化硅層的磁粉中，滴加步驟三中得到的玻璃溶膠，·混合后，在40°C 100°C下，干燥60mirT500min，即得到在二氧化硅層外包覆玻璃干凝膠層的磁粉；其中，包覆二氧化硅層的磁粉的質(zhì)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硅層外包覆玻璃干凝膠層的磁粉，放入模具中，在室溫下，施加600MPa 1500MPa的機(jī)械壓力,恒壓lmin"5min,撤去壓力，即得到軟磁復(fù)合材料的坯料；六、向步驟五中載有軟磁復(fù)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(jī)械壓力，恒壓lmirT60min，撤去壓力，在溫度20°C "80°C下，干燥20mirTl000min,得到玻璃溶膠浸滲的軟磁復(fù)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復(fù)合材料的坯料的質(zhì)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復(fù)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，恒溫30mirTl80min，之后以1°C /mirT5°C /min的降溫速率冷卻至室溫，即完成退火，得到軟磁復(fù)合材料。本實(shí)施方式步驟二得到的在磁粉包覆二氧化硅層的厚度為150nnT500nm。本實(shí)施方式步驟二所述的干燥后的固體用電磁鐵進(jìn)行篩選的方法為將鐵粉用鼓風(fēng)機(jī)吹起的同時(shí)，利用電磁鐵對(duì)包覆磁粉的作用力，將包覆磁粉進(jìn)行二次篩選，不具有磁性的二氧化硅干凝膠被風(fēng)吹出，已達(dá)到篩選的目的。本實(shí)施方式提供的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料，可以根據(jù)熱膨脹系數(shù)對(duì)玻璃干凝膠層的成分及配比進(jìn)行調(diào)整。一種材料內(nèi)的兩種物質(zhì)的熱膨脹系數(shù)不匹配，在溫度變化時(shí)很容易在材料內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)而使得軟磁復(fù)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系數(shù)盡量和軟磁粉體的熱膨脹系數(shù)匹配。以純鐵粉為磁粉，包覆了玻璃溶膠后進(jìn)行熱壓的制備軟磁復(fù)合材料為例。純鐵的熱膨脹系數(shù)為12X10_6/K，二氧化硅的熱膨脹系數(shù)在5. 5X10_7/K，兩者的熱膨脹系數(shù)相差非常大，于是在選擇玻璃的組分時(shí)應(yīng)該選擇那些能顯著提高玻璃熱膨脹系數(shù)的氧化物，參考捷姆金娜法或高橋健太郎法對(duì)玻璃熱膨脹系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。以高橋健太郎法為例，參考其提供的常見(jiàn)氧化物的熱膨脹加和性系數(shù)(這里可以簡(jiǎn)單的理解為熱膨脹加和性系數(shù)越大，其可以使玻璃的熱膨脹系數(shù)增加越大)，熱膨脹加和性系數(shù)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系數(shù)最大，PbO次之。按照高橋健太郎法可以估算出Si0266%，Ca04%, Na2030%組成的玻璃熱膨脹系數(shù)在12X 10_6/K左右和純鐵的熱膨脹系數(shù)基本匹配。于是可以設(shè)計(jì)出多種包覆玻璃干凝膠層的軟磁復(fù)合材料。常見(jiàn)的玻璃形成物和中間體氧化物的熱膨脹系數(shù)都相當(dāng)?shù)?，如要提高其熱膨脹系?shù)加入I A族、II A族氧化物或PbO是最有效的方法。本實(shí)施方式提供的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料，根據(jù)軟化點(diǎn)對(duì)玻璃干凝膠層的成分及配比進(jìn)行調(diào)整。由于高軟化點(diǎn)的玻璃不利于材料的致密化，而材料致密度的大小又直接關(guān)系到材料的磁性能高低；低軟化點(diǎn)的玻璃雖然有利于材料的致密化，但在對(duì)材料進(jìn)行高溫退火時(shí)又容易造成材料軟化變形。因此玻璃軟化點(diǎn)溫度在400°C和 900°C之間的玻璃干凝膠層是滿足要求的。本實(shí)施方式制備的軟磁復(fù)合材料具有以下優(yōu)點(diǎn)絕緣層的熱膨脹系數(shù)可調(diào)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)玻璃中各成分的配比使得包覆的玻璃干凝膠層的熱膨脹系數(shù)發(fā)生大幅度可控改變，可以將其與磁粉在熱膨脹系數(shù)上進(jìn)行匹配，最大化的減小軟磁復(fù)合材料在退火后降溫過(guò)程或變溫條件下使用時(shí)在磁粉內(nèi)產(chǎn)生的熱應(yīng)力，進(jìn)而提高了軟磁復(fù)合材料的磁性能；在大于玻璃干凝膠層軟化溫度下進(jìn)行退火，可以有效地消除了軟磁復(fù)合材料中的內(nèi)應(yīng)力，提高了軟磁復(fù)合材料的磁性能；軟磁復(fù)合材料的退火溫度可調(diào)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)玻璃中各成分的配比，使得玻璃干凝膠層的軟化點(diǎn)溫度可調(diào)，而軟磁復(fù)合材料的退火溫度又要大于玻璃干凝膠層的軟化點(diǎn)溫度，進(jìn)而也調(diào)節(jié)了軟磁復(fù)合材料的退火溫度。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六的不同點(diǎn)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(shí)施方式
六相同。本實(shí)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，鐵所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shí)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，鎳所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，其中鎳合金粉可以為鎳所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35% 90%的坡莫合金粉。本實(shí)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，鈷所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，其中鈷合金粉可以為Fe-Co-V粉。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六或七的不同點(diǎn)是步驟一所述的清洗劑為丙酮或體積百分濃度大于95%的乙醇。其它與具體實(shí)施方式
六或七相同采用下述試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果試驗(yàn)一溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料的制備方法，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(guò)濾得到鐵粉，在其中加入乙醇660mL和油酸10. 72g(12mL)，使用質(zhì)量百分濃度為25%的氨水將溶液的pH值調(diào)節(jié)至9，以800r/min的轉(zhuǎn)速攪拌I. 5小時(shí)，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(zhì)量百分濃度為25%的氨水將溶液的PH值調(diào)節(jié)至9，以800r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，分2次加入等量的正硅酸乙酯，每次間隔I小時(shí)，加入的正硅酸乙酯的總質(zhì)量為44. 64g (48mL)，全部加入后，反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)完成后，靜置20min，倒掉溶液，將得到的固體清洗，過(guò)濾，將清洗后固體放入干燥箱中，溫度為60°C，干燥300min，將干燥后的固體用電磁鐵進(jìn)行篩選，即得到包覆二氧化硅層的鐵粉；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(zhì)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(jìn)行混合，以lmL/min的滴加速度加入質(zhì)量百分比濃度為25%的氨水將溶液的PH值調(diào)至9，再以300r/min的攪拌速度，攪拌180min，即得到玻璃溶膠；四、將145g的包覆二氧化硅層的鐵粉自然堆積在表面皿中，在包覆二氧化硅層的鐵粉的表面均勻滴加75mL的玻璃溶膠，放入烘干箱中，在60°C干燥240min，即得到在二氧化硅層外包覆玻璃干凝膠層的鐵粉；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(jī)械壓力，恒壓2min，撤去壓力，即得到149g軟磁復(fù)合材料的坯料；六、向步驟五中載有軟磁復(fù)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(jī)械壓力，恒壓30min,撤去壓力，在溫度60°C下,干燥60min,得到玻璃溶膠浸滲的軟磁復(fù)合材料的坯料；七、將步驟六中得到的軟磁復(fù)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，恒溫60min，之后以2V /min的降溫速率冷卻至室溫，即完成退火，得到軟磁復(fù)合材料。將得到的軟磁復(fù)合材料進(jìn)行掃描電子顯微鏡觀察，得到圖1，圖I為試驗(yàn)一制備得到的軟磁復(fù)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，可以表明制備出了軟磁復(fù)合材料。此種軟磁復(fù)合材料的電磁性能及力學(xué)性能如表I所示。表I試驗(yàn)一制備的軟磁復(fù)合材料的電磁性能及力學(xué)性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料，其特征在于軟磁復(fù)合材料是由磁粉、包覆磁粉的二氧化硅層、包覆在二氧化硅層外的玻璃干凝膠層和玻璃溶膠浸潤(rùn)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(jù)權(quán)利要求I所述的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料，其特征在于磁粉為鐵粉、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(quán)利要求I所述的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料的制備方法，其特征在于溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料的制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(guò)濾得到潔凈磁粉，在潔凈磁粉中加入乙醇和油酸，使用質(zhì)量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調(diào)節(jié)至8. 5 9. 5，以24KHz 35KHz的頻率超聲分散I小時(shí) 2小時(shí)或以600r/mirTl200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌I小時(shí) I小時(shí)，得到固液混合物； 其中，油酸和磁粉的質(zhì)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(zhì)量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的PH值調(diào)節(jié)至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌和pH值為8. 5 .9.5的條件下，分2 4次加入等量的正硅酸乙酯，每次間隔0. 5小時(shí) I. 5小時(shí)，加入的正硅酸乙酯的總質(zhì)量與磁粉的質(zhì)量比為(0. 25、. 4):1,全部加入后，反應(yīng)0. 5小時(shí) I. 5小時(shí),反應(yīng)完成后，靜置IOmin 30min，倒掉溶液，將得到的固體清洗，過(guò)濾，將清洗后固體放入干燥箱中，溫度為40°C 80°C,干燥20mirT360min,將干燥后的固體用電磁鐵進(jìn)行篩選，即得到包覆二氧化硅層的磁粉； 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、將形成體化合物溶于醇溶劑，得到形成體溶液；將添加物化合物和無(wú)機(jī)鹽中的一種或其中幾種的組合溶于溶劑，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(jìn)行混合，在15°C 65°C溫度下，以180r/mirT600r/min的攪拌速度，連續(xù)攪拌IOmin 120min,得到混合溶液；再采用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(diào)節(jié)至2飛或采用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加堿性水溶液將混合溶液的PH值調(diào)節(jié)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(xué)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(wú)機(jī)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；堿性水溶液為氨水；形成體化合物的總質(zhì)量與醇溶劑的體積的比為(50g 700g) 1L ;添加物化合物和無(wú)機(jī)鹽中的一種或其中幾種的組合的總質(zhì)量與溶劑的體積的比為(IOg飛00g) 1L ;酸性水溶液的質(zhì)量百分比濃度為19^20% ;堿性水溶液的質(zhì)量百分比濃度為10% 30% ； 四、向步驟二中得到的包覆二氧化硅層的磁粉中，滴加步驟三中得到的玻璃溶膠，混合后，在40°C 100°C下，干燥60mirT500min，即得到在二氧化硅層外包覆玻璃干凝膠層的磁粉； 其中，包覆二氧化硅層的磁粉的質(zhì)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硅層外包覆玻璃干凝膠層的磁粉，放入模具中，在室溫下，施加600MPa 1500MPa的機(jī)械壓力,恒壓lmin"5min,撤去壓力，即得到軟磁復(fù)合材料的坯料； 六、向步驟五中載有軟磁復(fù)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(jī)械壓力，恒壓lmirT60min，撤去壓力，在溫度20°C 80°C下，干燥20mirTl000min，得到玻璃溶膠浸滲的軟磁復(fù)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復(fù)合材料的坯料的質(zhì)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復(fù)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，恒溫30mirTl80min，之后以1°C /mirT5°C /min的降溫速率冷卻至室溫，即完成退火，得到軟磁復(fù)合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料的制備方法，其特征在于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(jù)權(quán)利要求3所述的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟一所述的清洗劑為丙酮或體積百分濃度大于95%的乙醇。
6.如權(quán)利要求I所述的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料的制備方法，其特征在于軟磁復(fù)合材料的制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(guò)濾得到潔凈磁粉，在潔凈磁粉中加入乙醇和油酸，使用質(zhì)量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的pH值調(diào)節(jié)至8. 5 9. 5，以24KHz 35KHz的頻率超聲分散I小時(shí) 2小時(shí)或以600r/mirTl200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌I小時(shí) I小時(shí)，得到固液混合物； 其中，油酸和磁粉的質(zhì)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(zhì)量百分濃度為209^30%的氨水將溶液的PH值調(diào)節(jié)至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌和pH值為8. 5 .9.5的條件下，分2 4次加入等量的正硅酸乙酯，每次間隔0. 5小時(shí) I. 5小時(shí)，加入的正硅酸乙酯的總質(zhì)量與磁粉的質(zhì)量比為(0. 25、. 4):I,全部加入后，反應(yīng)0. 5小時(shí) I. 5小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后，在反應(yīng)產(chǎn)物中加入油酸，加入與磁粉的質(zhì)量比為(0. 25、. 6):1的正硅酸乙酯，用質(zhì)量百分濃度為20% 30%的氨水將溶液的pH值調(diào)節(jié)至8. 5 9. 5，在以600r/mirTl200r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌和pH值為8. 5 9. 5的條件下，反應(yīng)2小時(shí) 4小時(shí)，反應(yīng)完成后，靜置10 30min，倒掉溶液，將得到的固體清洗，過(guò)濾，將清洗后固體放入干燥箱中，溫度為.400C 80°C，干燥20mirT360min，將干燥后的固體用電磁鐵進(jìn)行篩選，即得到包覆二氧化硅層的磁粉； 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(zhì)量比為(0. 05^0. I) 1 ； 三、將形成體化合物溶于醇溶劑，得到形成體溶液；將添加物化合物和無(wú)機(jī)鹽中的一種或其中幾種的組合溶于溶劑，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(jìn)行混合，在15°C 65°C溫度下，以180r/mirT600r/min的攪拌速度，連續(xù)攪拌IOmin 120min,得到混合溶液；再采用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(diào)節(jié)至2飛或采用0. 5mL/mirTl. 5mL/min的滴加速度滴加堿性水溶液將混合溶液的PH值調(diào)節(jié)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(xué)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(wú)機(jī)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；堿性水溶液為氨水；形成體化合物的總質(zhì)量與醇溶劑的體積的比為(50g 700g) 1L ;添加物化合物和無(wú)機(jī)鹽中的一種或其中幾種的組合的總質(zhì)量與溶劑的體積的比為(IOg飛00g) 1L ;酸性水溶液的質(zhì)量百分比濃度為19^20% ;堿性水溶液的質(zhì)量百分比濃度為10% 30%; 四、向步驟二中得到的包覆二氧化硅層的磁粉中，滴加步驟三中得到的玻璃溶膠，混合后，在40°C 100°C下，干燥60mirT500min，即得到在二氧化硅層外包覆玻璃干凝膠層的磁粉； 其中，包覆二氧化硅層的磁粉的質(zhì)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硅層外包覆玻璃干凝膠層的磁粉，放入模具中，在室溫下，施加600MPa 1500MPa的機(jī)械壓力,恒壓lmin"5min,撤去壓力，即得到軟磁復(fù)合材料的坯料； 六、向步驟五中載有軟磁復(fù)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(jī)械壓力，恒壓lmirT60min，撤去壓力，在溫度20°C 80°C下，干燥20mirTl000min，得到玻璃溶膠浸滲的軟磁復(fù)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復(fù)合材料的坯料的質(zhì)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復(fù)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，恒溫30mirTl80min，之后以1°C /mirT5°C /min的降溫速率冷卻至室溫，即完成退火，得到軟磁復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料的制備方法，其特征在于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(jù)權(quán)利要求6所述的溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟一所述的清洗劑為丙酮或體積百分濃度大于95%的乙醇。
全文摘要
溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料及其制備方法，涉及軟磁材料及其制備方法。本發(fā)明解決無(wú)機(jī)絕緣層和磁粉的熱膨脹系數(shù)相差較大且無(wú)機(jī)絕緣層本身的熱膨脹系數(shù)不可變化的問(wèn)題。溶膠浸潤(rùn)的玻璃干凝膠包覆層軟磁復(fù)合材料是由磁粉、包覆磁粉的二氧化硅層和包覆在二氧化硅層外的玻璃干凝膠層和玻璃溶膠浸潤(rùn)層組成。制備方法一、磁粉的預(yù)處理；二、在磁粉表面包覆二氧化硅層；三、制備玻璃溶膠；四、在二氧化硅層外包覆玻璃干凝膠層；五、軟磁復(fù)合材料的坯料的制備；六、用玻璃溶膠對(duì)坯料進(jìn)行浸滲；七、軟磁復(fù)合材料的制備。本發(fā)明應(yīng)用于開(kāi)關(guān)磁阻、諧振電感、防抱死制動(dòng)傳感器、電磁驅(qū)動(dòng)裝置、無(wú)刷直流電機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械和低頻濾波器領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01F1/20GK102789862SQ201210318918
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者丁偉, 姜龍濤, 武高輝 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)