FeSiAl软磁复合材料的绝缘包覆及磁性能研究

摘要

金属软磁复合材料具较高的电阻率和饱和磁感应强度，广泛应用于雷达、电子通讯和开关电源等。近年来，随着高端电力电子器件的发展，对金属软磁粉芯的需求不断增大，要求不断提高。绝缘包覆是金属软磁复合材料在制备过程中的非常关键的工序，随着软磁复合材料的应用频率的增大，涡流损耗逐渐占据主导地位，其好坏将直接影响到软磁复合材料的高频性能。本文采用水解沉淀工艺对FeSiAl软磁复合材料进行表面绝缘包覆处理，并成功制备了无机氧化物绝缘包覆的FeSiAl磁粉芯，采用X射线衍射、SEM、EDS、XPS、FTIR、四探针电阻率测试仪、磁性材料自动测量系统、Zeta电位等研究了绝缘包覆液的浓度、pH和反应温度等水解沉淀包覆工艺参数对FeSiAl磁粉芯微结构和磁性能的影响，揭示了各工艺参数对FeSiAl软磁复合材料性能的影响规律和包覆机制，并确定了优化FeSiAl软磁复合材料性能的关键工艺热处理温度。
　　实验发现，通过Al(NO3)3的水解沉淀，FeSiAl合金粉末颗粒表面形成了一层均匀、稳定的无机氧化物绝缘包覆层，具有良好的耐高温性能，而且在高压力压制成型过程中不被破坏，能保持其结构的完整性和连续性;选择合适的包覆剂浓度、反应温度和反应pH是获得低损耗FeSiAl软磁复合材料的关键:最佳包覆工艺为Al(NO3)3的浓度为0.6mol/L、反应温度为75℃，损耗和品质因数都随pH的变化趋势在pH=3和pH=8出现了两个拐点，且两种条件下的包覆物和包覆机制都不相同;热处理温度是影响FeSiAl软磁复合材料磁性能的重要因素:合适的热处理温度有利于FeSiAl磁粉芯性能的提高，实验获得的最佳热处理温度为750℃。两种条件下包覆形成的FeSiAl软磁复合材料都可以都得到较高的电阻率和压坯径向拉断强度，电阻率和径向拉断强度都随热处理温度的上升逐渐下降。可见，水解沉淀法制备的FeSiAl磁粉的包覆层氧化物本身具有一定的粘结性，可以实现绝缘包覆和粘结一步成型。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 软磁复合材料简介

1．2．1 软磁复合材料的发展历程

1．2．2 软磁复合材料的分类

1．2．3 软磁复合材料的制备

1．2．4 软磁复合材料的性能指标

1．3 软磁复合材料绝缘包覆技术的研究现状

1．3．1 有机包覆

1．3．2 无机包覆

1．4 选题意义及研究内容

第二章 实验方法

2．1 主要设备、原材料及辅料

2．2 FeSiAl软磁复合材料的制备

2．2．1 实验绝缘包覆流程

2．2．2 样品制备流程

2．3 分析与性能测试

2．3．1 形貌及成分分析

2．3．2 密度测试

2．3．3 电阻率测试

2．3．4 磁性能测试

2．3．5 ICP测试

2．3．6 Zeta电位测试

2．3．7 机械性能测试

第三章 工艺参数对FeSiAl软磁复合材料性能的影响

3．1 引言

3．2 包覆剂浓度的影响

3．2．1 包覆剂浓度对FeSiAl软磁复合材料表面微结构的影响

3．2．2 包覆剂浓度对FeSiAl软磁复合材料磁性能的影响

3．2．3 包覆剂浓度对溶液pH的影响

3．3 反应温度的影响

3．3．1 反应温度对FeSiAl软磁复合材料表面徼结构的影响

3．3．2 反应温度对FeSiAl软磁复合材料磁性能的影响

3．4 pH的影响

3．4．1 pH对FeSiAl软磁复合材料表面微结构的影响

3．4．2 pH对FeSiAl软磁复合材料磁性能的影响

3．5 本章小节

第四章 pH=3和pH=8两种条件下的包覆机制

4．1 引言

4．2 pH=3条件下制备FeSiAl软磁复合材料的包覆机制

4．2．1 pH=3条件下制备FeSiAl磁粉芯的包覆层组成成分

4．2．2 pH=3条件下制备FeSiAl磁粉芯的包覆过程

4．3 pH=8条件下制备FeSiAl软磁复合材料的包覆机制

4．3．1 pH=8条件下创备FeSiAl磁粉芯的包覆层组成成分

4．3．2 pH=8条件下制备FeSiAl磁粉芯的包覆过程

4．4 两种包覆机制的比较

4．5 本章小结

第五章 热处理温度对FeSiAl软磁复合材料性能的影响

5．1 引言

5．2 热处理温度对磁性能的影响

5．2．1 热处理温度对磁导率的影响

5．2．2 热处理温度对磁损耗的影响

5．2．3 热处理温度对品质因数Q的影响

5．3 热处理温度对电阻率的影响

5．4 热处理温度对机械性能的影响

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

个人简历

攻读硕士期间发表的学术论文与取得的其他科研成果