包含涂覆粒子的软磁粉末制造技术

本发明专利技术涉及一种包含涂覆粒子的软磁粉末，所述涂覆粒子包含核和壳，所述核具有0.1μm至100μm的平均粒度D

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含涂覆粒子的软磁粉末
[0001]本专利技术涉及包含涂覆粒子的软磁粉末(soft
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magnetic powder comprising coated particles)，所述涂覆粒子包含核和壳，所述核具有0.1μm至100μm的平均粒度D
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并包含铁。本专利技术进一步涉及生产所述软磁粉末的方法、所述软磁粉末的用途和包含所述软磁粉末的电子组件。
[0002]软磁粉末的流行应用包括磁芯组件(magnetic core components)，其充当用于限定和引导电气、机电和磁性器件(如电磁体(electromagnets)、变压器(transformers)、电动机(electric motors)、电感器(inductors)和磁性组装件(magnetic assemblies))中的磁场的具有高磁导率的磁性材料件。这些组件通常通过在模具中在高压下模制软磁粉末而以不同的形状和尺寸制成。
[0003]在电子应用中，特别是在交流电(AC)应用中，磁芯组件的两个关键特性是磁导率(magnetic permeability)和磁芯损耗特性(core loss characteristic)。在这种情况下，材料的磁导率提供其被磁化的能力或其携带磁通量的能力的指示。磁导率被定义为感应磁通量与磁化力或场强的比率。当磁性材料暴露于快速变化的场时，磁芯的总能量由于发生磁滞损耗和/或涡流损耗而降低。磁滞损耗是由克服磁芯组件内保留的磁力所必需的能量消耗引起的。涡流损耗是由因AC条件引起的通量变化而在磁芯组件中产生电流引起的，并且基本上导致电阻损耗。
[0004]通常，用于高频应用的器件对磁芯损耗敏感，并且为了减少由涡流引起的损耗，需要软磁粉末粒子的良好绝缘。实现这一点的最简单方式是加厚每个粒子的绝缘层。但是，绝缘层越厚，软磁粒子的芯密度越低，并且磁通密度降低。因此，为了制造具有最佳关键特性的软磁粉末芯，必须同时提高芯的电阻率和密度。
[0005]铁基粉末(Iron
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based powders)已长期用作电子组件制造中的基础材料。这种粉末的其它用途包括金属注射成型部件、粉末冶金和各种特殊产品，如食品补充剂。
[0006]在磁性粒子上形成绝缘层的已知方法通常应对关键特性之一，即密度或绝缘性质，同时使另一个保持不变。因此，可获得的电阻率和磁导率有限。
[0007]为了防止金属表面氧化，不同的涂布方法，如等离子喷涂和溅射是已知的。原子层沉积(ALD)可用于在粒子基底上施加保形涂层(conformal coatings)。ALD是一种连续的、自限性的、基于蒸汽的技术，其能够在原子尺度的厚度控制下沉积均匀的保形膜。
[0008]ALD通常被描述为包含重复的四个步骤或由重复的四个步骤组成。第一步骤包括以蒸气相(vapor phase)存在的前体的自限性反应(self
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limiting reaction)。第二步骤包括吹扫以除去气态反应副产物和过量的，也称为未反应的前体。第三步骤涉及以蒸气相存在的第二前体的自限性反应。第四步骤涉及吹扫，以再次除去气态反应副产物和过量的，也称为未反应的前体。上述过程通常被称为一个ALD反应或一个ALD周期，其由两个半反应或半周期组成。
[0009]Wank等人在“Coating fine iron particles with an oxidation
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resistantγ
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alumina nanolayer using ALD in a fluidized bed reactor”,Fluidization XI,present and future of fluidization engineering,ECI Intl,Brooklyn(2004),第603
至610页中公开了被薄结晶γ
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Al2O3纳米层涂覆的细铁粒子。
[0010]King等人,“Functionalization of fine particles using atomic and molecular layer deposition”,Powder Technology 221(2012),第13至25页涉及粒子的官能化，其中通过原子或分子层沉积施加耐火氧化物、非氧化物、金属和杂化聚合物基材料的膜。构建绝缘膜、半导体膜、金属膜、聚合物膜和杂化无机/有机膜。
[0011]Cremers等人,“Oxidation barrier of Cu and Fe powder by Atomic Layer Deposition”,Surface and Coatings Technology 349(2018),第1032至1041页，报道了Al2O3涂层，其在旋转泵型ALD反应器中使用热三甲基铝(TMA)/水(H2O)工艺沉积在微米级Fe和Cu粉末上。
[0012]Moghtaderi等人,“Combustion prevention of iron powders by a novel coating method”,Chemical Engineering Technology(2006)29,No.1,第97至103页，公开了具有防止快速氧化的保护屏障的细铁粉粒子，其中使用原子层沉积法将粒子单个涂布氧化铝基超薄膜。为了克服由粒子与氧化铝膜之间的热膨胀失配引起的开裂，保护膜由Al2O3和ZnS生成。
[0013]King等人在“Atomic Layer Deposition of UV
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absorbing ZnO films on SiO
2 and TiO
2 nanoparticles using a fluidized bed reactor”,Advanced Functional Materials(2008)18,第607至615页中研究了原子层沉积以在紫外线阻挡型化妆品粒子的SiO2球体和作为新型无机防晒粒子的TiO2粒子上施加纳米厚的ZnO涂层。
[0014]US 6,613,383 B1、US 6,713,117 B2和US 6,913,827 B2公开了使用原子层沉积方法的具有超薄保形涂层的粒子。氮化物粒子被二氧化硅或氧化铝涂布，氮化物粒子或碳化物粒子被氧化物玻璃或金属涂布。描述了具有钝化涂层的氧化铝、二氧化硅、二氧化钛或沸石粒子以及涂有氧化物涂层的金属粒子、涂有催化活性金属的无机氧化物、无机氮化物或沸石的粒子以及涂有保护粒子免受氧化的层(如二氧化硅或氧化铝)的金属或陶瓷材料的纳米级粒子。
[0015]本专利技术的一个目的是提供具有高电阻率、高耐腐蚀性、高热稳定性和高磁导率的软磁粉末。
[0016]通过一种包含涂覆粒子的软磁粉末实现这一目的，所述涂覆粒子包含核和壳，所述核具有0.1μm至100μm的平均粒度D
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并包含铁，其中所述壳具有不大于20nm的厚度并包含至少两种固体氧化物，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种包含涂覆粒子(1)的软磁粉末，所述涂覆粒子(1)包含核(3)和壳(5)，所述核(3)具有0.1μm至100μm范围内的平均粒度D
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并包含铁(7)，其中所述壳(5)具有不大于20nm的厚度并包含至少两种固体氧化物(9、11)和其中所述壳(5)包含至少三个层(13、15)，并且所述壳(5)包含多于一个第一固体氧化物的层(13)和至少一个第二固体氧化物的层(15)，其中所述多于一个第一固体氧化物的层(13)和所述至少一个第二固体氧化物的层(15)以交替方式布置。2.根据权利要求1的软磁粉末，其中壳(5)中包含的第一固体氧化物的层(13)的数量等于壳(5)中包含的第二固体氧化物的层(15)的数量。3.根据权利要求1至2的软磁粉末，其中壳(5)包含3至20个层(13、15)。4.根据权利要求1至3的软磁粉末，其中所述至少三个层(13、15)各自的厚度在0.1nm至5nm的范围内。5.根据权利要求1至4的软磁粉末，其中所述至少三个层(13、15)各自是无定形的、结晶的...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：