SMC复合软磁材料的表面包覆技术
发布时间：
2023-11-17 09:02
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SMC复合软磁材料的表面包覆技术
粉末冶金生产铁基软磁材料时，为降低涡流损耗通常会用到两种常用的表面包覆技术。
(1) 一种是利用合金添加剂来提高材料电阻率，降低涡流损耗，如铁—硅合金（通常含 Si 3%）铁—磷合金（一般含 P 0.45%~0.75%），铁—镍合金（含铁 50%，含镍50%）等。但这样降低了饱和磁感应强度，而且合金含量在商业使用上还有一定限度。这种方法适合应用于直流或较低频率交流装置。
(2) 另一种方法则是对磁性颗粒进行绝缘包覆处理，这就是SMC复合软磁材料 (Soft Magnetic Composite)。SMC 材料，有时也称“绝缘包覆铁粉”，是近年来逐渐发展起来的一种新型铁基粉末软磁材料。它通常选用高纯铁粉的基材，经有机材料和无机材料绝缘包覆处理，利用粉末冶金技术使混合粉末成为各向同性的材料。
根据绝缘包覆材料的不同， SMC 材料大概可以分为以下几类：
有机绝缘包覆铁粉
90 年代，人们认为可以将有机树脂包覆的铁磁粉末作为铁芯的原材料，用在中频至高频的电磁转换装置中。这类材料是由铁粉和树脂组成，有时还添加少量的润滑剂；在压制-热处理过程中实现铁粉的绝缘包覆。
二十世纪末，日本已利用环氧树脂和酚醛树脂作为粘结剂，直接生产出压粉磁芯。
2000 年加拿大Quebec公司指出，只要运用高压缩性、高纯度的水雾化铁粉，这类铁-树脂SMC材料也可应用在较低频率的场合。 2005 年，日本JFE公司已经开发了铁-树脂混合粉末并投入生产，这种SMC材料是以粒度约为 100μm的纯铁型还原铁粉为基本原料。
无机-有机结合绝缘包覆铁粉
现已开发成功在磁性粉末表面直接涂覆绝缘膜的技术，其中铁粉颗粒双层涂覆法是在铁粉表面先涂以10~100nm厚的极薄磷酸盐覆盖膜，然后只需添加极少量的树脂，即可在压制和热处理过程中实现树脂的绝缘包覆，最终获得高磁特性和高绝缘性的软磁材料。这项技术不但提高了压坯密度，增强了绝缘包覆层的热稳定性；而且实验证明，磷酸盐涂层对铁粉表面氧化还起到一定抑制作用。
目前瑞典的Höganäs AB公司发明的SMC材料其商业化的磷酸盐绝缘包覆技术代表了国际先进水平。这类材料不但有效降低涡流损耗，而且具有较好的磁学性能和机械性能。近来很多研究都SomaloyTM系列（somaloy 700 1p;somaloy 700 3p,somaloy700 5p;somaloy 1000)SMC粉末为原料来研究不同制备工艺对SMC铁芯各种性能的影响。
这类SMC铁芯具有高机械强度，高磁通密度，中低频低铁损的性能；但当频率在1KHz时，其铁损是传统叠层硅钢片（片层厚度0.35 mm）的2-3倍。针对高频应用领域， T. MAEDA等尝试改进了无机绝缘包覆铁粉与树脂的混合方法。他们在压制之前，先将树脂用湿法涂覆在有无机绝缘层的铁粉上。这种改进不但使热处理温度提高了近150°C，而且在高于300Hz使用时，铁损也较低。
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