CN109807322A - 一种抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末。该铁基金属粉末具有两层保护薄膜，内层为硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、铬酸盐、钛酸盐、铝酸盐等无机盐或无机复合盐薄膜，外层为具有柔性、抗老化性、绝缘性的材料。内层材料保证了铁基金属粉末在长期使用过程的稳定性、抗腐蚀性及绝缘性，内层表面具有凹凸不平的表面特征；外层材料用来填平内层表面的凹凸处，从而获得表面光洁致密的铁基金属粉末，同时具备稳定性、抗腐蚀性及绝缘性以不破坏内层的特性。具有该结构保护层的铁基金属粉末可以有效抵抗海洋环境的腐蚀并保证铁基金属粉末的基本特性。

Description

一种抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属功能材料领域，具体涉及一种抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末。

背景技术

随着现代集成电路、芯片、各种电子元器件技术以及无线互联网及其应用的发展，目前信息化已经成为第四次工业革命的主流趋势；各种直流负载由于其较高的能量转换效率、较小的体积及较高的稳定性等原因而被广泛应用于各种电子设备，例如智能手机、汽车电子、智能电视、平板电脑、笔记本电脑、LED电视、各种通讯终端及服务器、智能家电等。

各种智能设备的出现，带动了相关电子元器件的技术进步。其中，磁性元器件作为各种智能电子设备的升降压、滤波电感得到了普遍应用，例如金属磁粉芯、一体成型电感、积层电感、电子变压器等。

一体成型电感又称为“模压电感”，它的主要技术特征在于将励磁的铜线圈至于磁性铁基金属粉末内部并在成型机上与磁性铁基金属粉末同时成型，因此免去了繁琐的绕线工序以及获得良好的EMI（电磁干扰）特性，同时方便在集成电路上自动化贴装。总而言之，一体成型电感是一类具有短流程、高性能、自动化程度高的现代电子元器件，是现代直流负载设备（尤其是智能电子设备）不可或缺的重要电子元器件。

各种智能设备的出现，在带动相关电子元器件的应用的同时也给原有电子元器件提出了更高的技术要求。首先，电子元器件必须满足集成电路的集成工艺，这意味着电子元器件越来越小或越来越薄，但体积变小的前提下必须满足SMT（贴装技术）；其次，器件之间的间距越来越小带来器件之间的干扰以及各种电磁寄生现象越来越严重；还有，器件之间的间距越来越小带来器件之间的热干扰越来越严重；此外，各种直流终端在各种海洋环境以及湿热环境的应用还带来电子元器件防腐蚀的问题。

通常，一体成型电感的材料由金属软磁粉末和铜线圈构成。金属软磁粉末通常是铁基金属粉末，包括羰基铁粉、FeCrSi合金粉末、FeSi合金粉末、雾化铁粉等，以上铁基金属粉末具有较好的软磁特性。以上软磁金属材料在长期使用过程中不可避免地出现锈蚀或热老化现象，尤其是在汽车电子、服务器等领域；因此行业内通常在FeSi合金中掺入铬元素来提高其耐蚀性；但铬元素的加入不可避免地降低合金的饱和磁感应强度和磁导率，为此铬加入量一般受到此条件限制，为了解决该问题可以通过两种方法改善：

1.在制品外部覆盖一层防腐蚀涂层。该方法带来的麻烦是使工艺变得复杂、涂层厚度厚、成本升高、环境受到污染；

2.对粉末表面进行处理，例如利用化学法使其形成坚固的钝化层，但该方法处理的表面通常呈龟裂状使得该钝化层在长期使用过程中失效。

以上方法通常是以牺牲饱和磁感应强度和磁导率为代价。本发明提供一种软磁铁基金属粉末的表面处理方法，使其在保持饱和磁感应强度和磁导率基本不变的前提下增强其基体的抗腐蚀性。

本发明旨在提供一种抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末，以解决通常的表面处理工艺在长期使用过程中存在的钝化层龟裂导致的抗腐蚀性失效的问题。其原理在于：该钝化层有内外两层构成，内层为硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、铬酸盐、钛酸盐、铝酸盐等无机盐或无机复合盐薄膜，外层为具有柔性及浸润性的材料。内层材料保证了材料在长期使用过程的稳定性，且内层表面通常具有凹凸不平的表面特征，外层材料是用来填平内层表面的凹凸处，从而获得表面光洁致密的铁基金属粉末。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末及其制备方法，以解决通常的表面处理工艺在长期使用过程中存在的钝化层龟裂导致的抗腐蚀性失效的问题。

本发明的目的是这样实现的：先对铁基金属粉末的表面清洗，然后再对铁基金属粉末表面进行无机化处理得到经过初次初次表面处理的铁基金属粉末，再对经过初次表面处理的铁及金属粉末进行第二次表面处理，得到抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末。

优选方案，（1）所述抗海洋环境腐蚀铁基金属粉末表面有内外两层构成所述抗海洋环境腐蚀铁基金属粉末表面有内外两层构成，内层为具有良好绝缘性及防海洋环境腐蚀能力的材料，且其在表面具有结合力强、表面不平整的特征，外层为具有柔性的材料。内层表面具有凹凸不平的表面特征，外层材料主要分布于内层表面的凹处，两层薄膜的总厚度不大于内层薄膜厚度的20%，外层材料可以是各种有机树脂粘结剂；（2）内层薄膜可以采用物理及化学方法制备，外层薄膜采用物理涂覆方法制备；（3）该粉末包覆层总厚度小于粉末本体尺寸的5%，且该粉末具有良好的表面绝缘阻抗以及防海洋环境腐蚀能力。

优选方案，所述内层材料可以是硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、铬酸盐、钛酸盐、铝酸盐等无机盐或无机复合盐薄膜，外层材料可以是环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂、硅树脂粘结剂、聚酯树脂、氟树脂粘结剂等热固性树脂粘结剂以及它们的混合物。

优选方案，所述铁基金属粉末可以是铁粉、铁碳合金粉末、铁硅合金粉末等具有铁磁性的铁基金属粉末。

优选方案，利用所述方法制备的铁基金属粉末，具有耐盐雾腐蚀的能力。

优由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有以下优点：内层材料保证了材料在长期使用过程的稳定性，且内层表面通常具有凹凸不平的表面特征，外层材料是用来填平内层表面的凹凸处，从而获得表面光洁致密的铁基金属粉末。该粉末具有良好的表面绝缘阻抗以及防海洋环境腐蚀能力。

附图说明

图1是本发明中抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

一种抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末及其制备方法。所述抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末的制备方法是：

1. 表面清洗

先将铁基金属粉末放入超声波清洗机中进行清洗，清洗介质为酒精，然后将粉末采用加热的方式充分干燥；

2. 表面初次处理

按硼酸盐：硅烷偶联剂：氧化镁：铁基金属粉末的质量比为(0.01-0.05):(0.005-0.01):(0.01-0.05):1进行配料，先将水溶性硼酸盐配制成水溶液，再往所述水溶液中加入硅烷偶联剂和氧化镁得到配置好的水溶液，然后将铁基金属粉末与所述配置好的水溶液进行机械搅拌，混合均匀后利用加热的方式使水分挥发，得到完全干燥的经过初次表面处理的铁基金属粉末；

3.表面二次处理

按有机树脂：铁基金属粉末质量比为(0.001-0.005):1进行配料，先将有机树脂溶于丙酮中得到混合溶液，然后将上述经过初次表面处理的铁基金属粉末加入所述混合溶液中进行机械搅拌，混合均匀后利用加热的方式使丙酮挥发，得到完全干燥的经过二次表面处理的铁基金属粉末。

本实施例中得到的经过二次表面处理的铁基金属粉末具有表面平整、光洁致密的特征，与常规钝化工艺相比，经二次表面处理的铁基金属粉末具有更加优异的特性，具体数据如下表所示。

实施例2

一种抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末及其制备方法。所述抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末的制备方法是：

1.表面清洗

先将铁基金属粉末放入超声波清洗机中进行清洗，清洗介质为蒸馏水，然后将粉末采用加热的方式充分干燥；

2.表面初次处理

按硅酸盐：铝酸酯偶联剂：氧化铝：铁基金属粉末的质量比为(0.01-0.05):(0.005-0.01):(0.01-0.05):1进行配料，先将硅酸盐配制成水溶液，再往所述水溶液中加入铝酸酯偶联剂和氧化铝得到配置好的水溶液，然后将铁基金属粉末与所述配置好的水溶液进行机械搅拌，混合均匀后利用加热的方式使水分挥发，得到完全干燥的经过初次表面处理的铁基金属粉末；

3.表面二次处理

按硅树脂：铁基金属粉末质量比为(0.001-0.005):1进行配料，先将硅树脂溶于酒精中得到混合溶液，然后将上述经过初次表面处理的铁基金属粉末加入所述混合溶液中进行机械搅拌，混合均匀后利用加热的方式使丙酮挥发，得到完全干燥的经过二次表面处理的铁基金属粉末。

本实施例中得到的经过二次表面处理的铁基金属粉末具有表面平整、光洁致密的特征，与常规钝化工艺相比，经二次表面处理的铁基金属粉末具有更加优异的特性，具体数据如下表所示。

Claims (4)

1.一种抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末及其制备方法，其特征在于：（1）该粉末表面由内外两层构成，内层为具有良好绝缘性及防海洋环境腐蚀能力的材料，且其在表面具有结合力强、表面不平整的特征，外层为具有柔性的材料，内层表面具有凹凸不平的表面特征，外层材料主要分布于内层表面的凹处，两层薄膜的总厚度不大于内层薄膜厚度的20%，外层材料可以是各种有机树脂粘结剂；（2）内层薄膜可以采用物理及化学方法制备，外层薄膜采用物理涂覆方法制备；（3）该粉末包覆层总厚度小于粉末本体尺寸的5%，且该粉末具有良好的表面绝缘阻抗以及防海洋环境腐蚀能力。

2.根据权利要求1中所述的一种抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末及其制备方法，其特征在于：内层材料可以是硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、铬酸盐、钛酸盐、铝酸盐等无机盐或无机复合盐薄膜，外层材料可以是环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂、硅树脂粘结剂、聚酯树脂、氟树脂粘结剂等热固性树脂粘结剂以及它们的混合物。

3.根据权利要求1中所述的一种抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末及其制备方法，其特征在于：该铁基金属粉末可以是铁粉、铁碳合金粉末、铁硅合金粉末等具有铁磁性的铁基金属粉末。

4.根据权利要求1中所述的一种抗海洋环境腐蚀的铁基金属粉末及其制备方法，其特征在于：利用所述方法制备的铁基金属粉末，具有耐盐雾腐蚀的能力。