本發(fā)明屬于磁性材料，涉及一種磁性漿料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、隨著電子電力技術(shù)的發(fā)展，功率電感朝著小型化、多功能化和集成化的方向發(fā)展是必然趨勢，尤其是在家電設(shè)備、工業(yè)設(shè)備、車輛等各種各樣的用途中，對于電感的強(qiáng)度和高溫下的性能穩(wěn)定性有著更高的要求。
2、cn113948262a公布了一種磁性漿料、共模電感及共模電感蓋板的制備方法，該專利中的磁性漿料其中磁性漿料包括磁性粉體、pvb粘合劑和溶劑的混合物，磁性粉體為合金系的feni、fesicr、fesial中一種或多種混合而成的混合物，且磁性粉體為具有磁性各向異性。由于磁性漿料中采用的是pvb粘合劑，導(dǎo)致制備的電感的高溫環(huán)境中的性能穩(wěn)定性和電感的強(qiáng)度均受到一定程度的限制。
3、cn106887290a公布了一種磁性漿料、其制備方法及磁片的制備方法。該專利中的磁性漿料，包括磁粉及有機(jī)載體，所述磁粉與所述有機(jī)載體的質(zhì)量比為1：0.7～1：0.9；所述有機(jī)載體以質(zhì)量百分比計(jì)，包括：8～10％的粘結(jié)劑，82～90％的溶劑，0.1～1％的消泡劑，0.1～1％的分散劑和1～6％的增塑劑，所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇縮丁醛，所述溶劑包括醇類溶劑及酯類溶劑。該專利制備的磁片磁性漿料流延成型時(shí)不易開裂且磁片平整度良好以及q值較高。但是該專利中的磁性漿料選用的樹脂使得磁片耐高溫性能和強(qiáng)度相對較差。
4、cn103426585a公開了一種nfc磁片用漿料，所述nfc磁片用漿料中含有磁粉、粘結(jié)劑、固化劑、分散劑和溶劑；所述磁粉為扁平狀的fe-si-al-mo-cu軟磁粉末，其中fe、si、al、mo與銅的質(zhì)量比為(85-9x):9.6:5.4:4x:5x，且1≤x≤1.5；所述分散劑為乙烯基雙硬質(zhì)酰胺。所述nfc磁片用漿料通過使用乙烯基雙硬脂酸酰胺作為分散劑，實(shí)現(xiàn)了磁粉在漿料中的均勻分布，但無法滿足磁片在高溫下保持優(yōu)異穩(wěn)定性的要求。
5、cn101494110a公開了一種鑄漿式電感元件的制造方法。該專利中的磁性漿料采用包括鐵、硅、鈷、鎳、鋁、鉑、鎳鋅、錳鋅、坡莫合金、高磁通粉體、鐵硅鋁合金及其氧化物的磁性粉體作為主體，以環(huán)氧樹脂或聚酯膠樹脂粘結(jié)劑作為輔料，主體粉料質(zhì)量占比為50％～96％，輔料占比為4％～50％，主料和輔料攪拌均勻，之后澆筑到含有線圈的模具中固化成型并脫模得到電感。該專利無法保證獲得高強(qiáng)度的電感。
6、因此，亟需提供一種方案，能夠同時(shí)提高電感的強(qiáng)度和耐高溫性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種磁性漿料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的磁性漿料包括軟磁合金粉、粘結(jié)劑和助劑，其中，在軟磁合金粉中第一合金、第二合金和第三合金的協(xié)同配合下，可將不同種類和不同顆粒大小的合金粉混合，從而能夠提高軟磁合金粉的堆積密度，進(jìn)而能夠提高磁性漿料流延而成的磁片的強(qiáng)度，并提高電感的強(qiáng)度；并且，選用熱塑性樹脂和熱固性樹脂混合物作為粘結(jié)劑，可以進(jìn)一步提高電感固化后的強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)電感的高強(qiáng)度特性，并可有效提高電感的耐高溫性能。
2、為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
3、第一方面，本發(fā)明提供了一種磁性漿料，所述磁性漿料包括軟磁合金粉、粘結(jié)劑和助劑；
4、所述軟磁合金粉包括第一合金、第二合金和第三合金；
5、所述粘結(jié)劑包括熱固性樹脂和熱塑性樹脂的混合物；
6、所述助劑包括溶劑。
7、本發(fā)明提供了一種磁性漿料，包括軟磁合金粉、粘結(jié)劑和助劑，其中，在軟磁合金粉中第一合金、第二合金和第三合金的協(xié)同配合下，可將不同種類和不同顆粒大小的合金粉混合，從而能夠提高軟磁合金粉的堆積密度，進(jìn)而能夠提高磁性漿料流延而成的磁片的強(qiáng)度，并提高電感的強(qiáng)度；并且，所述粘結(jié)劑采用熱固性樹脂和熱塑性樹脂的混合物，熱塑性樹脂可以使得磁片未固化的過程中賦予磁片一定程度的柔韌性，便于磁片的收卷，而熱固性樹脂在固化后可以有效地提高電感的耐高溫性能和提供較高的機(jī)械強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，因此，選用熱塑性樹脂和熱固性樹脂的混合物作為粘結(jié)劑，可以進(jìn)一步提高電感固化后的強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)電感的高強(qiáng)度特性，并可有效提高電感的耐高溫性能。
8、優(yōu)選地，以所述軟磁合金粉的總質(zhì)量為100％計(jì)，所述第一合金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15-25％，例如可以是15％、18％、20％、22％、23％或25％等。
9、優(yōu)選地，以所述軟磁合金粉的總質(zhì)量為100％計(jì)，所述第二合金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-40％，例如可以是20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％、38％或40％等。
10、優(yōu)選地，以所述軟磁合金粉的總質(zhì)量為100％計(jì)，所述第三合金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35-65％，例如可以是35％、40％、45％、50％、55％、60％或65％等。
11、優(yōu)選地，所述第一合金的平均沃德爾球形度為70-100％，例如可以是70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％等，優(yōu)選為80-100％。
12、本發(fā)明中，合金的球形度會(huì)影響軟磁合金粉的堆積密度。若球形度相對較差，會(huì)導(dǎo)致堆積密度有所下降。其余合金同理。
13、優(yōu)選地，所述第一合金的粒徑d50為30-50μm，例如可以是30μm、35μm、40μm、45μm或50μm等，優(yōu)選為35-45μm。
14、優(yōu)選地，所述第一合金包括feni合金和/或fenimo合金，優(yōu)選為feni合金。
15、優(yōu)選地，所述第二合金的平均沃德爾球形度為85-100％，例如可以是85％、88％、90％、95％、98％或100％等，優(yōu)選為90-100％。
16、優(yōu)選地，所述第二合金的粒徑d50為25-45μm，例如可以是25μm、30μm、35μm、40μm或45μm等，優(yōu)選為30-40μm。
17、優(yōu)選地，所述第二合金包括fesi合金、fesial合金或fesicr合金中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為fesi合金。
18、優(yōu)選地，所述第三合金的平均沃德爾球形度為85-100％，例如可以是85％、88％、90％、95％、98％或100％等，優(yōu)選為90-100％。
19、優(yōu)選地，所述第三合金的粒徑d50為5-12μm，例如可以是5μm、7μm、9μm、10μm或12μm等，優(yōu)選為7-10μm。
20、本發(fā)明中，第三合金的粒度相對較小，可以有效填充到第一合金和第二合金的空隙中，增加其堆積密度，進(jìn)而使得固化成型后的電感磁體有著高強(qiáng)度的特性。
21、優(yōu)選地，所述第三合金包括羰基鐵粉和/或還原鐵粉，優(yōu)選為羰基鐵粉。
22、優(yōu)選地，所述熱固性樹脂包括硼改性酚醛樹脂和/或鉬改性酚醛樹脂；所述熱固性樹脂的數(shù)均分子量為1000-5000，例如可以是1000、2000、3000、4000或5000等。
23、本發(fā)明中，硼改性酚醛樹脂以b-o化學(xué)鍵取代c-c化學(xué)鍵，鉬改性酚醛樹脂以mo-o化學(xué)鍵取代c-c化學(xué)鍵。本發(fā)明采用的熱固性樹脂用b-o鍵或mo-o鍵連接苯環(huán)而非傳統(tǒng)酚醛樹脂的以c-c鍵連接苯環(huán)，其鍵能得到了增加，使得固化產(chǎn)物中的三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的耐熱性得到了增強(qiáng)。
24、優(yōu)選地，所述熱塑性樹脂包括第一熱塑性樹脂和/或第二熱塑性樹脂。
25、優(yōu)選地，所述第一熱塑性樹脂包括聚酰胺樹脂和/或聚砜樹脂；所述第一熱塑性樹脂的數(shù)均分子量為100000-250000，例如可以是100000、150000、200000或250000等。
26、本發(fā)明中，采用第一熱塑性樹脂與酚醛樹脂共混后可以在固化過程和酚醛樹脂之間發(fā)生共固化或形成部分互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以提高最終產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。
27、優(yōu)選地，所述第二熱塑性樹脂包括聚氨酯樹脂；所述第二熱塑性樹脂的數(shù)均分子量為50000-150000，例如可以是50000、80000、100000、120000或150000等。
28、本發(fā)明中，采用第二熱塑性樹脂和酚醛樹脂共混后在半固化過程中聚氨酯樹脂的柔韌的鏈能夠及時(shí)吸收作用到酚醛樹脂上的能量，使得流延后的磁片更加具有柔韌性，進(jìn)而便于磁片的收卷和熱壓成型。
29、優(yōu)選地，所述熱固性樹脂和所述熱塑性樹脂的質(zhì)量比為(2-4):1，例如可以是2:1、2.5:1、3:1、3.5:1或4:1等。
30、優(yōu)選地，所述第一熱塑性樹脂和所述第二熱塑性樹脂的質(zhì)量比為(1-3):1，例如可以是1:1、1.5:1、2:1、2.5:1或3:1等。
31、本發(fā)明中，若第一熱塑性樹脂和所述第二熱塑性樹脂的質(zhì)量比過高，會(huì)導(dǎo)致磁片的剛性較大，磁片相互之間的結(jié)合程度有所下降，進(jìn)而會(huì)使得電感的電感值、強(qiáng)度和耐溫性能均出現(xiàn)惡化；若第一熱塑性樹脂和所述第二熱塑性樹脂的質(zhì)量比過低，會(huì)使得固化后的磁體中第一熱塑性樹脂和酚醛樹脂發(fā)生的共固化或形成部分互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)占比降低，導(dǎo)致磁體的強(qiáng)度出現(xiàn)下降。
32、優(yōu)選地，所述溶劑包括丙酮、丁酮、乙醇、丙醇、乙酸乙酯或乙酸丁酯中的至少兩種的組合。其中典型但非限制性的組合包括乙酸乙酯和丁酮的組合，丙酮和乙酸丁酯的組合，丙酮和丙醇的組合。
33、優(yōu)選地，所述助劑還包括分散劑和偶聯(lián)劑。
34、本發(fā)明中，選用分散劑和偶聯(lián)劑作為助劑，可使軟磁合金粉和粘結(jié)劑更為緊密地結(jié)合，以滿足強(qiáng)度和耐高溫性能的需求，并有助于磁性漿料進(jìn)行流延。
35、優(yōu)選地，所述分散劑包括byk-185、akm-0531或sre-42413中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為akm-0531。
36、優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑包括硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑的混合物；所述硅烷偶聯(lián)劑和所述鈦酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為5:(1-3)，例如可以是5:1、5:2或5:3等。
37、優(yōu)選地，所述磁性漿料按照重量份數(shù)計(jì)，包括如下組分：
38、
39、其中，分散劑的份數(shù)例如可以是0.1份、0.2份、0.5份、1份或1.5份等。粘結(jié)劑的份數(shù)例如可以是2份、3份、4份、5份或6份等。偶聯(lián)劑的份數(shù)例如可以是0.5份、0.8份、1份、1.5份或2份等。溶劑的份數(shù)例如可以是20份、30份、35份、40份、45份或50份等。
40、本發(fā)明中，若粘結(jié)劑量過多，會(huì)使電感的電感值和高溫穩(wěn)定性下降；若粘結(jié)劑量過少，會(huì)使得磁性物質(zhì)占比增大導(dǎo)致電感值增大偏離所需的目標(biāo)電感值所要求的范圍。另一方面，磁片中的粘結(jié)劑量少，磁片強(qiáng)度降低且電感壓制過程中的磁體結(jié)合程度下降，使得電感的強(qiáng)度性能惡化。
41、第二方面，本發(fā)明提供了一種第一方面所述的磁性漿料的制備方法，所述制備方法包括：
42、(1)將第一合金、第二合金和第三合金混合，得到軟磁合金粉；
43、(2)將所述軟磁合金粉和溶劑混合，得到所述磁性漿料。
44、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述制備方法具體包括以下步驟：
45、(ⅰ)將第一合金、第二合金和第三合金混合，得到軟磁合金粉；
46、(ⅱ)將分散劑與部分溶劑混合，然后加入所述軟磁合金粉，以200-300rpm(例如可以是200rpm、250rpm或200rpm等)的轉(zhuǎn)速球磨4-6h(例如可以是4h、5h或6h等)，烘干后得到分散劑表面處理的混合合金粉；
47、(ⅲ)將偶聯(lián)劑和部分溶劑混合，然后加入所述分散劑表面處理的混合合金粉進(jìn)行混合，烘干后得到偶聯(lián)劑表面處理的混合合金粉；
48、(ⅳ)將所述偶聯(lián)劑表面處理的混合合金粉、粘結(jié)劑和剩余溶劑進(jìn)行球磨，所述球磨的轉(zhuǎn)速為150-300rpm(例如可以是150rpm、200rpm、250rpm、200rpm或300rpm等)，所述球磨的時(shí)間為18-24h(例如可以是18h、20h、22h或24h等)，然后經(jīng)過50-100目(例如可以是50目、80目或100目等)過篩和10-15min(例如可以是10min、12min或15min等)的真空攪拌脫泡，得到所述磁性漿料。
49、第三方面，本發(fā)明提供了一種磁片，所述磁片由第一方面所述的磁性漿料流延得到。
50、優(yōu)選地，所述磁片的制備方法包括：將磁性漿料倒入到料槽中，并保持?jǐn)嚢?，根?jù)漿料情況調(diào)整流延機(jī)刀口間隙，控制流延速度，將磁性漿料制成磁片。
51、第四方面，本發(fā)明提供了一種電感，所述電感中包括第三方面所述的磁片。
52、優(yōu)選地，所述電感的制備方法包括：
53、(a)將磁片裁切成固定尺寸，從下至上依次放置基層磁片和中間層磁片，并將呈陣列間隔排列固定在熱敏膠上的空心線圈嵌入到中間層磁片中，然后在溫度為80-135℃的條件下保溫放置20-60s，采用壓強(qiáng)為20-40mpa進(jìn)行壓合，之后再將覆蓋層磁片壓合在最上層，構(gòu)成電感組合體；所述覆蓋層磁片壓合的壓強(qiáng)為90-180mpa，壓合溫度為70-150℃，保壓時(shí)間為30-60s；
54、(b)切割所述電感組合體，得到電感單元；所述電感單元的兩端頭打磨至設(shè)定尺寸，使得空心線圈兩端的銅線頭露出，然后依次經(jīng)固化、滾噴、激光剝漆、電鍍和測試，得到電感；其中，所述固化過程采用分步固化，固化流程為先在150℃固化1-2h，再在180℃固化2-3h。
55、步驟(a)中，溫度為80-135℃例如可以是80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃或135℃等；壓強(qiáng)為20-40mpa例如可以是20mpa、30mpa、35mpa或40mpa等；壓強(qiáng)為90-180mpa例如可以是90mpa、100mpa、120mpa、140mpa、160mpa或180mpa等；壓合溫度為70-150℃例如可以是70℃、80℃、100℃、120℃、130℃或150℃等。
56、本發(fā)明中，先將磁性漿料流延，分別制成基層磁片、中間層磁片和覆蓋層磁片后，將排列好的數(shù)顆空心線圈一次性嵌入中間層磁片中，可實(shí)現(xiàn)功率電感一次性大批量生產(chǎn)。
57、本發(fā)明所述的數(shù)值范圍不僅包括上述列舉的點(diǎn)值，還包括沒有列舉出的上述數(shù)值范圍之間的任意的點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
58、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
59、本發(fā)明提供了一種磁性漿料，包括軟磁合金粉、粘結(jié)劑和助劑，其中，在軟磁合金粉中第一合金、第二合金和第三合金的協(xié)同配合下，可將不同種類和不同顆粒大小的合金粉混合，從而能夠提高軟磁合金粉的堆積密度，進(jìn)而能夠提高磁性漿料流延而成的磁片的強(qiáng)度，并提高電感的強(qiáng)度；并且，所述粘結(jié)劑采用熱固性樹脂和熱塑性樹脂的混合物，熱塑性樹脂可以使得磁片未固化的過程中賦予磁片一定程度的柔韌性，便于磁片的收卷，而熱固性樹脂在固化后可以有效地提高電感的耐高溫性能和提供較高的機(jī)械強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，因此，選用熱塑性樹脂和熱固性樹脂的混合物作為粘結(jié)劑，可以進(jìn)一步提高電感固化后的強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)電感的高強(qiáng)度特性，并可有效提高電感的耐高溫性能。