納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法
2023-09-15 03:38:45
專利名稱：納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法
技術領域：
本發明涉及抗電磁幹擾材料製備與磁體成型加工技術領域，具體是指一種納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法。
背景技術：
隨著信息技術的飛速發展，特別是移動通信、計算機、家用電器等的迅速普及，電子產品已廣泛應用於人們日常生產、生活的各個領域。同時為了減小設備體積，提高設備性能，各種電子設備的工作頻率越來越高。以個人計算機為例，CPU的時鐘頻率已達到4GHz以上，其它許多個人電子設備的工作頻率也大多在準微波波段。電子設備的廣泛普及在給人們生活帶來很大便利的同時，也帶來了不利的電磁波幹擾問題。電磁波幹擾(EMI)或叫電磁噪聲，是伴隨電子技術的發展，尤其是數字電路、移動通訊和開關電源的普及應用而產生的一種憑感官無法感覺到的無形汙染。由於電磁幹擾(EMI)而造成電子儀器的誤動作、甚至出現故障的事例已屢見不鮮，幾乎所有信息系統都程度不同地存在EMI和抗EMI問題。據稱，在醫院內由於行動電話的使用導致醫用電子設備誤動作的發生率達到66％以上。電子設備輻射、洩漏的電磁波不僅會對電子設備本身造成嚴重幹擾，而且也威脅著人類的健康與安全。根據有關資料顯示，電磁輻射已成為當今危害人類健康的致病源之一，生活在2毫高斯以上電磁波磁場中的人群患白血病的機率為正常人群的2.93倍，患肌肉腫瘤的機率為正常人群的326倍。如何抑制甚至消除電子設備的EMI已成為全球電子行業普遍關注的問題。
電磁幹擾信號主要通過傳導(電路或系統的內部連接，幹擾源和接收器之間的連接導體)、輻射和感應方式到達接收器。常見的幹擾源以及頻率範圍主要包括計算機(10M～100MHz)，電視、調頻廣播、甚高頻通訊(100M～1GHz)，微波、航空雷達(1G～10GHz)。許多情況下，幹擾信號是一個寬帶信號。抗電磁幹擾技術主要包括濾波、屏蔽、接地三大類，其中濾波技術是利用在電氣設備的入口處插接抗電磁幹擾濾波器的方法，來達到抑制通過電源線傳導的電磁幹擾的作用。電磁屏蔽主要是限制電磁能量從屏蔽材料的一側空間向另一側空間的傳遞。電磁波傳播到屏蔽材料表面時，通常有3種不同機理進行衰減一是在屏蔽體表面的反射衰減；二是進入屏蔽體後被材料吸收衰減；三是在屏蔽體內部的多次反射衰減。一般來說，電屏蔽材料衰減的是高阻抗的電場，屏蔽作用主要由表面反射決定。而磁屏蔽體的衰減主要是由吸收衰減決定。根據公式A(dB)＝1.314d(fμfσf)1/2，其中d為屏蔽層的厚度(cm)，f為電磁波頻率，σf為屏蔽材料相對於銅的電導率，μf為屏蔽材料的相對磁導率。性能良好的電磁屏蔽材料應具有較高的電導率及磁導率。電磁屏蔽材料主要包括表層導電型屏蔽材料(包括導電塗料和金屬敷層屏蔽材料)和填充複合型屏蔽材料，後者是由合成樹脂和具有優良導電導磁性能的填料所組成，經注射或擠出成型等方法製成。
導電塗料是最早應用於電子儀器的電磁屏蔽材料，美國軍方20世紀60年代即開始使用銀系導電塗料，當前使用的主要是鎳系和銅系導電塗料，銀系塗料由於價格昂貴，只能適用於某些特殊場合。常規的方法是將儀器外殼的ABS塑料進行粗化預處理之後，在其表面進行化學鍍膜，先鍍一層Cu，利用它的高電導率作屏蔽用，由於Cu易被氧化腐蝕，必須在其表面外鍍一層Ni，用來抗氧化保護。這種方法得到的屏蔽材料，通常可以達到美國的FCC和西德的VDE標準。如果在經反射屏蔽的儀器內部再覆上一層電磁波吸收材料，將大大減小反射回來的電磁波，從而增強抗電磁幹擾的效果。
電磁波吸收層通常採用各種吸波材料製成剛性的或柔性的吸波材料薄片或板。相比之下，柔性的吸波片由於形狀自由度大，更能適應各種複雜儀器設備以及各種工作條件下的使用要求，因而成為吸波材料的發展重點。目前廣泛使用的吸波材料一般是具有介電損耗，又具有磁損耗的磁性材料，包括鐵氧體軟磁和金屬軟磁兩種。尖晶石型的Ni系鐵氧體材料已廣泛應用於電波暗室作為30M～1GHz的電波吸收體，在GHz頻段，此類鐵氧體的磁導率急劇下降，只能工作在5.6GHz(Snock極限)以下。更高頻率的抗電磁幹擾材料通常採用六角晶系的鐵氧體材料。由於使用鐵氧體吸波材料吸收準微波頻段的雜波時體積太大、頻帶不夠寬以及難以做成複雜形狀等，加上其重量、體積等的限制，使用起來有很大局限性。
與鐵氧體磁性材料相比，金屬磁性材料的飽和磁化強度是其2～3倍，在GHz頻段比鐵氧體磁性材料具有性能更優良的抗電磁幹擾特性。如果在厚度為趨膚深度左右且具有大的縱橫比的片狀金屬磁性粉末之間用聚合物隔離，形成類似於磁性薄膜-電介質薄膜交替疊層結構的複合疊層材料，可有效吸收電磁波。這種由片狀磁性合金微粉與聚合物材料製成的複合吸波材料，一方面在很寬的頻率範圍顯示出理想的適用性，另一方面顯示出使用上的快捷與便利。通常只需在需要進行電磁屏蔽的器件上面或其周圍纏繞或者覆蓋這種複合吸波材料，即可達到預期的抗電磁幹擾和防電磁洩露的效果。
迄今公開的由軟磁合金微粉與聚合物材料製成複合吸波材料的製備方法包括如下幾中種第一種是將破碎的非晶態合金與聚合物混合後製成；第二種是在聚合物中混入Fe-Ni、Fe-Ni-Mo、Fe-Si-Al、Fe-Ni-Co等合金的片狀微粒製成；第三種是採用Cr-Si-Al-Fe合金片狀微粒與橡膠或塑料製成片狀磁屏蔽部件；第四種是用高聚物與高磁導率的扁平狀金屬磁粉混合後製成；第五種是採用溼法技術將扁平軟磁粉末與氯化聚乙烯混合製成薄膜，並用具有彈性軋輥的滾軋機壓製成磁片；第六種是採用Fe-Si-Al-Ni、Fe-Si-Al扁平軟磁粉末與固體矽橡膠混合後經碾壓製成片狀磁體；第七種是採用比表面積為0.1～3m2/g的Fe-Si-Al-Ni、Fe-Si-Al扁平軟磁粉末與氯化聚乙烯混合後製成片狀磁體。
已有技術存在如下不足(1)使用的扁平狀軟磁合金粉末製備困難一種方法是由非晶態合金條帶破碎獲得，由於需先獲得非晶態合金條帶，製備工藝複雜，成本高；另一種方法是先用霧化法製取球形金屬粉，再通過砂磨機砂磨使球形粉獲得扁平形態，這種製備片狀合金微粉的技術對設備的要求極高，工藝控制難度極大。(2)使用的軟磁合金微粉主要包括鐵基非晶態Fe-Si-Al-Ni、Fe-Si-Al、Cr-Si-Al-Fe、Fe-Ni、Fe-Ni-Mo、Fe-Si-Al、Fe-Ni-Co系列合金，並不具有最佳綜合磁性能。(3)已有技術只涉及為提高金屬磁粉與聚合物的結合效果而加入適當的偶合劑，沒有對軟磁合金粉末進行防腐蝕處理，而金屬磁粉的防腐蝕與抗氧化能力直接影響複合吸波材料性能的穩定性。(4)已有技術皆採用軟磁合金微粒與聚合物直接混合後進行成型加工，由於合金磁粉與聚合物比重的差異，為了使兩種材料混合均勻，必須進行強制混合，混合過程中往往引入較大應力，使磁體的屏蔽效果降低。
發明內容
本發明的目的就是為了解決上述現有技術中存在的不足之處，提供一種納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法。該方法工藝簡單，成本低廉，採用具有最佳綜合磁性能的Fe-B-Si-Nb-Cu或Fe-Si-Al鐵基納米晶軟磁粉末，且防腐蝕製備的磁體具有極高的化學穩定性，磁體屏蔽效果大大提高。
本發明通過如下技術方案實現所述納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法包括如下步驟和工藝條件第一步，採用熔體快速凝固技術製得厚度為10～40微米的Fe-B-Si-Nb-Cu或Fe-Si-Al系列合金鱗片，將快淬鱗片破碎獲得粒度為25～140微米的軟磁合金微粒，將微粉在450～600℃溫度下進行真空退火30～120分鐘，控制軟磁合金微粉的晶粒尺寸在10～40納米內；第二步，採用真空蒸鍍技術在磁粉表面沉積一層聚對二甲苯薄膜，對磁粉表面進行絕緣和穩定化處理；第三步，將磁粉加入聚合物單體溶液中，製得穩定的懸浮體系，使單體在軟磁合金粉表面發生原位聚合反應生成聚合物，實現軟磁合金粉末與聚合物的均勻混合；第四步，採用壓片、擠出-壓延工藝製備出所述納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體。
為了更好地實現本發明，所述熔體快速凝固技術中，冷卻輥表面線速10～40米/秒，熔煉室預抽真空，然後充入高純氬氣；採用真空滾動球磨工藝將快淬鱗片破碎；所述第二步是採用對二甲苯的環二體(C16H16)在真空中升溫至650～700℃使其裂解，採用冷空氣循環的方式使軟磁合金微粉溫度低於30℃，使對二甲苯的環二體的裂解產物在微粉表面聚集並發生聚合，形成聚對二甲苯薄膜；所述聚合物單體包括甲基丙稀酸羥乙酯、己內醯胺、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙稀酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯。
所述第三步包括(1)在去離子水中加入質量百分比為5～30％的甲基丙稀酸羥乙酯(HEMA)、0～20％的水溶性高分子材料、3～20％的分散劑、0.15～2％的引發劑，製成單體溶液；(2)將質量百分比為80～95％的軟磁合金粉末加入單體溶液中，製得懸浮體系；(3)將懸浮體系在氮氣中加熱至60～70℃，保溫2～8小時，甲基丙稀酸羥乙酯在磁粉表面發生原位聚合反應生成聚甲基丙稀酸羥乙酯。
所述第三步包括(1)將己內醯胺單體加熱熔化成液體，加入質量百分比濃度為2～5％的6-氨基乙酸(H2N(CH2)5COOH)，製成己內醯胺單體溶液；(2)在己內醯胺單體熔液中加入質量百分比為80～95％的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；(3)將懸浮體系加熱到180～250℃，保溫5～10小時，使己內醯胺單體在軟磁合金粉末表面原位聚合生成尼龍-6。
所述第三步包括(1)在苯乙烯(PS)中加入質量百分比為5～10％的偶氮二異丁晴(AIBN)；(2)在苯乙烯熔液中加入質量百分比80～95％的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；(3)將懸浮體系在氮氣中加熱到65～80℃，保溫5～8小時，使苯乙烯單體在軟磁合金粉末表面原位聚合生成聚苯乙烯。
所述第三步包括(1)在甲基丙烯酸甲酯中加入質量百分比為5～10％的過氧化二苯乙醯(BPO)；(2)在甲基丙烯酸甲酯單體熔液中加入質量百分比80～95％的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；(3)將懸浮體系在氮氣中加熱到80～100℃，保溫6～10小時，使甲基丙烯酸甲酯單體在軟磁合金粉末表面發生原位聚合反應生成聚甲基丙烯酸甲酯。
所述第三步包括(1)在丙稀酸丁酯中加入質量百分比為5～10％的偶氮二異丁晴(AIBN)；(2)在丙稀酸丁酯熔液中加入質量百分比80～95％的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；(3)將懸浮體系在氮氣中加熱到65～80℃，保溫4～6小時，使丙稀酸丁酯單體在軟磁合金粉末表面原位聚合生成聚丙稀酸丁酯。
所述第三步包括(1)在甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯單體中加入質量百分比為5～10％的過氧化二苯乙醯(BPO)；(2)在甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯單體熔液中加入質量百分比80～95％的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；(3)將懸浮體系在氮氣中加熱到80～100℃，保溫5～7小時，使甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯單體在軟磁合金粉末表面發生原位聚合反應生成聚甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯。
在本發明中，利用熔體快速凝固技術製備的Fe-B-Si-Nb-Cu合金和Fe-Si-Al合金微粉在製備態時皆由非晶和納米晶的混合組織組成，但隨著液淬速度的增加，非晶化程度逐漸增強。為獲得所需的軟磁性能，快淬磁粉需要進行退火來改善合金組織和去除應力。本發明選擇的熱處理溫度為450～600℃，處理時間30～120分。磁粉的晶粒度利用Philips X』PertX射線衍射儀附帶的軟體進行測定計算。該軟體以Scherer公式為理論依據，即d=Kwsizecos]]>其中wsize＝wb-ws，wsize——細晶寬化，wb——測量峰形寬度，ws——標準峰形寬度，K——形狀因子，λ——入射線波長。
實驗中採用銅耙，波長λ為0.154439(經過K-Alpha2的曲線)，形狀因子K取0.9。快速凝固Fe-B-Si-Nb-Cu合金和Fe-Si-Al合金，經450～600℃退火1小時後的α-Fe(Si)晶粒的大小D＝6～20nm。
在本發明中，聚對二甲苯薄膜是一種堅韌、透明、有自潤滑性和高均勻性的高分子膜，具有優異的電絕緣性能，對鹽霧、黴菌、潮溼腐蝕性等惡劣環境有很好的防護性能。
本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果1、本發明利用快速凝固技術結合破碎篩分工藝製備片狀鐵基納米晶合金軟磁顆粒，可通過調整快淬工藝參數與磨粉工藝參數的方法控制金屬磁粉的幾何形態，與目前通常採用的軟磁合金磁粉扁平化工藝相比，技術難度小，工藝簡單，成本低廉，而且所採用的納米晶合金磁粉具有最佳的綜合磁性能，可提高複合屏蔽材料的抗電磁幹擾性能。
2、本發明利用真空蒸鍍技術在磁粉表面包敷聚對二甲苯薄膜，可使金屬磁粉與外界環境完全隔絕，使軟磁粉末具有極強的防腐蝕與抗氧化能力，從而充分保證複合磁體性能的穩定。聚對二甲苯具有優異的電絕緣性能，對鹽霧、潮溼、腐蝕性等惡劣環境有很好的隔離防護功能，是目前世界上最高級的防護塗層。由於聚對二甲苯在各種形狀的表面，包括尖銳的稜角、裂縫內和內表面等皆可形成理想的均勻塗敷層，因而特別適合於片狀金屬磁粉的表面絕緣與保護塗敷。
3、本發明利用金屬磁粉與聚合物單體混合後原位聚合反應技術，使作為粘結劑的聚合物在磁粉表面原位生成。由於金屬磁粉與聚合物的比重偏差大，非常難以混合均勻，從而影響成型後柔性磁體的組織與性能的均勻性。利用單體原位聚合反應技術可使每顆金屬磁粉的表面均勻地包敷著聚合物層，既可使磁粉與作為粘結劑的聚合物均勻混合，又可避免採用聚合物與磁粉直接混合時的強混過程對磁粉的損傷，提高複合磁體的性能。
具體實施例方式
下面結合實施例，對本發明做進一步地詳細說明。
實施例一第一步，用82.5份純鐵、1.5份銅、5.5份鈮、9份矽和1.5份硼作為原料，在中頻真空感應熔煉爐熔煉得到母合金鑄錠，將母合金鑄錠破碎後，利用熔體快速凝固技術採用40米/秒的冷卻輥表面線速，熔煉溫度控制在1500℃，送料速度100克/分，熔煉室預抽5×10-3帕真空，然後充入氬氣，製得厚度為10微米的納米晶Fe-B-Si-Nb-Cu合金鱗片，採用真空滾動球磨工藝將快淬鱗片破碎，然後通過篩分獲得粒度為25～30微米的軟磁合金微粒，將微粉在500℃溫度下進行真空退火120分鐘，控制軟磁合金微粉的平均晶粒尺寸約為10納米；第二步，採用電阻加熱方式將常溫下以固態形式存在的對二甲苯的環二體(C16H16)加熱到130℃，使之蒸發成為氣體，再於真空中650℃將其裂解成環二體的單體，裂解後的單體沉積到溫度低於30℃(採用冷空氣循環的方式)的軟磁合金粉末的表面聚合形成聚對二甲苯薄膜；第三步，在去離子水中加入質量百分比為10％的甲基丙稀酸羥乙酯(HEMA)、5％的分散劑DuramaxTMD-3005、0.15％的過硫酸胺，充分混合均勻，製成單體溶液；將重量百分比為90％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末加入單體溶液中，充分混合均勻，製得穩定的懸浮體系；將懸浮體系在氮氣中加熱至70℃，保溫3小時，使甲基丙稀酸羥乙酯在磁粉表面發生原位聚合反應生成聚甲基丙稀酸羥乙酯，隨後將溫度升至100℃，保溫5小時，脫水，乾燥，造粒；第四步，利用壓片、擠出—壓延成型工藝製得納米晶軟磁粉—聚甲基丙稀酸羥乙酯複合磁體。
實施例二第一步，用75份純鐵、1份銅、6份鈮、15份矽和3份硼作為原料，在中頻真空感應熔煉爐熔煉得到母合金鑄錠，將母合金鑄錠破碎後，利用熔體快速凝固技術採用32米/秒的冷卻輥表面線速，熔煉溫度控制在1500℃，熔煉室預抽真空，然後充入氬氣，製得厚度為18微米的納米晶Fe-B-Si-Nb-Cu合金鱗片，採用真空滾動球磨工藝將快淬鱗片破碎，然後通過篩分獲得粒度為50～75微米的軟磁合金微粒，將微粉在550℃溫度下進行真空退火60分鐘，控制軟磁合金微粉的平均晶粒尺寸約為20納米；第二步，將對二甲苯的環二體(C16H16)於真空中加熱到700℃，使其裂解成環二體的單體，裂解後的單體沉積到溫度低於30℃(採用冷空氣循環的方式)的軟磁合金粉末的表面聚合形成聚對二甲苯薄膜；第三步，將己內醯胺單體加熱到150℃熔化成液體，加入質量百分比3％的6-氨基乙酸(H2N(CH2)5COOH)並充分攪拌，混合均勻，製成己內醯胺單體溶液；在己內醯胺單體熔液中加入質量百分比80％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末，並充分攪拌均勻，製得混合體系；將混合體系加熱到180℃，保溫1小時，然後再加熱到250℃，保溫6小時，使己內醯胺單體在軟磁合金粉末表面原位聚合生成尼龍-6；將反應完成後的混合物用雙螺杆(單螺杆)擠出機進行拉條切粒，得到表面均勻包敷尼龍-6的軟磁合金粉末顆粒；第四步，利用壓片、擠出—壓延成型工藝製得納米晶軟磁粉—尼龍複合磁體。
實施例三第一步，用85份純鐵、1份鈮、12.5份矽和1.5份硼作為原料，在中頻真空感應熔煉爐熔煉得到母合金鑄錠，將母合金鑄錠破碎後，利用熔體快速凝固技術採用25米/秒的冷卻輥表面線速，熔煉溫度控制在1500℃，熔煉室預抽真空，然後充入氬氣，製得厚度為25微米的納米晶Fe-B-Si-Nb合金鱗片，採用真空滾動球磨工藝將快淬鱗片破碎，然後通過篩分獲得粒度為80～100微米的軟磁合金微粒，將微粉在600℃溫度下進行真空退火30分鐘，控制軟磁合金微粉的平均晶粒尺寸約為30納米；第二步，將對二甲苯的環二體(C16H16)於真空中加熱到700℃，使其裂解成環二體的單體，裂解後的單體沉積到溫度低於30℃(採用冷空氣循環的方式)的軟磁合金粉末的表面聚合形成聚對二甲苯薄膜；第三步，在苯乙烯中加入質量百分比為8％的偶氮二異丁晴(AIBN)並充分攪拌，混合均勻；在苯乙烯熔液中加入質量百分比95％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末，並充分攪拌均勻，製得混合體系；將混合體系在氮氣中加熱到70℃，保溫6小時，使苯乙烯單體在軟磁合金粉末表面原位聚合生成聚苯乙烯；第四步，在190℃利用壓片、擠出—壓延成型工藝製得納米晶軟磁粉—聚苯乙烯複合磁體。
實施例四第一步，用90份純鐵、2份銅、2.5份鈮、5份矽和1份硼作為原料，在中頻真空感應熔煉爐熔煉得到母合金鑄錠，將母合金鑄錠破碎後，利用熔體快速凝固技術採用18米/秒的冷卻輥表面線速，熔煉溫度控制在1500℃，熔煉室預抽真空，然後充入氬氣，製得厚度為30微米的納米晶Fe-B-Si-Nb-Cu合金鱗片，採用真空滾動球磨工藝將快淬鱗片破碎，然後通過篩分獲得粒度為90～120微米的軟磁合金微粒，將微粉在450℃溫度下進行真空退火60分鐘，控制軟磁合金微粉的平均晶粒尺寸約為40納米；第二步，將對二甲苯的環二體(C16H16)於真空中加熱到700℃，使其裂解成環二體的單體，裂解後的單體沉積到溫度低於30℃(採用冷空氣循環的方式)的軟磁合金粉末的表面聚合形成聚對二甲苯薄膜；第三步，在甲基丙烯酸甲酯中加入質量百分比為5％的過氧化二苯乙醯(BPO)並充分攪拌，混合均勻；在甲基丙烯酸甲酯單體熔液中加入質量百分比85％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；將懸浮體系在氮氣中加熱到90℃，保溫8小時，使甲基丙烯酸甲酯單體在軟磁合金粉末表面發生原位聚合反應生成聚甲基丙烯酸甲酯；第四步，在190℃利用壓片、擠出—壓延成型工藝製得納米晶軟磁粉—聚甲基丙烯酸甲酯複合磁體。
實施例五第一步，用84份純鐵、10份矽和6份鋁作為原料，在中頻真空感應熔煉爐熔煉得到母合金鑄錠，將母合金鑄錠破碎後，利用熔體快速凝固技術採用15米/秒的冷卻輥表面線速，熔煉溫度控制在1500℃，熔煉室預抽真空，然後充入氬氣，製得厚度為40微米的納米晶Fe-Si-Al合金鱗片，採用真空滾動球磨工藝將快淬鱗片破碎，然後通過篩分獲得粒度為125～140微米的軟磁合金微粒，將微粉在500℃溫度下進行真空退火30分鐘，控制軟磁合金微粉的平均晶粒尺寸約為10納米；第二步，將對二甲苯的環二體(C16H16)於真空中加熱到700℃，使其裂解成環二體的單體，裂解後的單體沉積到溫度低於30℃(採用冷空氣循環的方式)的軟磁合金粉末的表面聚合形成聚對二甲苯薄膜；第三步，在丙稀酸丁酯中加入質量百分比為10％的偶氮二異丁晴(AIBN)並充分攪拌，混合均勻；在丙稀酸丁酯熔液中加入質量百分比80％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；將懸浮體系在氮氣中加熱到75℃，保溫5小時，使丙稀酸丁酯單體在軟磁合金粉末表面原位聚合生成聚丙稀酸丁酯；第四步，在120℃利用壓片、擠出—壓延成型工藝製得納米晶軟磁粉—聚丙稀酸丁酯複合磁體。
實施例六第一步，用86份純鐵、9份矽和5份鋁作為原料，在中頻真空感應熔煉爐熔煉得到母合金鑄錠，將母合金鑄錠破碎後，利用熔體快速凝固技術採用40米/秒的冷卻輥表面線速，熔煉溫度控制在1500℃，熔煉室預抽真空，然後充入氬氣，製得厚度為10微米的納米晶Fe-Si-Al合金鱗片，採用真空滾動球磨工藝將快淬鱗片破碎，然後通過篩分獲得粒度為25～40微米的軟磁合金微粒，將微粉在450℃溫度下進行真空退火60分鐘，控制軟磁合金微粉的平均晶粒尺寸約為10納米；第二步，將對二甲苯的環二體(C16H16)於真空中加熱到650℃，使其裂解成環二體的單體，裂解後的單體沉積到溫度低於30℃(採用冷空氣循環的方式)的軟磁合金粉末的表面聚合形成聚對二甲苯薄膜；第三步，在甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯單體中加入質量百分比為5％的過氧化二苯乙醯(BPO)，並充分攪拌均勻；在甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯單體熔液中加入加入質量百分比85％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；將混合體系在氮氣中加熱到100℃，保溫7小時，使甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯單體在軟磁合金粉末表面發生原位聚合反應生成聚甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯；第四步，在130℃利用壓片、擠出—壓延成型工藝製得納米晶軟磁粉—聚甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯複合磁體。
實施例七第一步，用70份純鐵、5份銅、20份矽和5份硼作為原料，在中頻真空感應熔煉爐熔煉得到母合金鑄錠，將母合金鑄錠破碎後，利用熔體快速凝固技術採用10米/秒的冷卻輥表面線速，熔煉溫度控制在1500℃，送料速度100克/分，熔煉室預抽5×10-3帕真空，然後充入氬氣，製得厚度為10微米的納米晶Fe-B-Si-Cu合金鱗片，採用真空滾動球磨工藝將快淬鱗片破碎，然後通過篩分獲得粒度為25～30微米的軟磁合金微粒，將微粉在500℃溫度下進行真空退火120分鐘，控制軟磁合金微粉的平均晶粒尺寸約為10納米；第二步，採用電阻加熱方式將常溫下以固態形式存在的對二甲苯的環二體(C16H16)加熱到130℃，使之蒸發成為氣體，再於真空中650℃將其裂解成環二體的單體，裂解後的單體沉積到溫度低於30℃(採用冷空氣循環的方式)的軟磁合金粉末的表面聚合形成聚對二甲苯薄膜；第三步，在去離子水中加入質量百分比為5％的甲基丙稀酸羥乙酯(HEMA)、10％的水溶性高分子材料PEO、3％的分散劑DuramaxTMD-3005、1％的過硫酸胺，充分混合均勻，製成單體溶液；將重量百分比為90％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末加入單體溶液中，充分混合均勻，製得穩定的懸浮體系；將懸浮體系在氮氣中加熱至60℃，保溫2小時，使甲基丙稀酸羥乙酯在磁粉表面發生原位聚合反應生成聚甲基丙稀酸羥乙酯，脫水，乾燥，造粒；第四步，利用壓片、擠出—壓延成型工藝製得納米晶軟磁粉—聚甲基丙稀酸羥乙酯複合磁體。
實施例八第一步，用70份純鐵、5份銅、10份鈮、20份矽和5份硼作為原料，在中頻真空感應熔煉爐熔煉得到母合金鑄錠，將母合金鑄錠破碎後，利用熔體快速凝固技術採用10米/秒的冷卻輥表面線速，熔煉溫度控制在1500℃，送料速度100克/分，熔煉室預抽5×10-3帕真空，然後充入氬氣，製得厚度為10微米的納米晶Fe-B-Si-Nb-Cu合金鱗片，採用真空滾動球磨工藝將快淬鱗片破碎，然後通過篩分獲得粒度為25～30微米的軟磁合金微粒，將微粉在500℃溫度下進行真空退火120分鐘，控制軟磁合金微粉的平均晶粒尺寸約為10納米；第二步，採用電阻加熱方式將常溫下以固態形式存在的對二甲苯的環二體(C16H16)加熱到130℃，使之蒸發成為氣體，再於真空中650℃將其裂解成環二體的單體，裂解後的單體沉積到溫度低於30℃(採用冷空氣循環的方式)的軟磁合金粉末的表面聚合形成聚對二甲苯薄膜；第三步，在去離子水中加入質量百分比為30％的甲基丙稀酸羥乙酯(HEMA)、20％的水溶性高分子材料PVP、20％的分散劑DuramaxTMD-3005、2％的過硫酸胺，充分混合均勻，製成單體溶液；將重量百分比為90％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末加入單體溶液中，充分混合均勻，製得穩定的懸浮體系；將懸浮體系在氮氣中加熱至60℃，保溫8小時，使甲基丙稀酸羥乙酯在磁粉表面發生原位聚合反應生成聚甲基丙稀酸羥乙酯，脫水，乾燥，造粒；第四步，利用壓片、擠出—壓延成型工藝製得納米晶軟磁粉—聚甲基丙稀酸羥乙酯複合磁體。
實施例九第一、二、四步同實施例二。
第三步，將己內醯胺單體加熱到150℃熔化成液體，加入質量百分比2％的6-氨基乙酸(H2N(CH2)5COOH)並充分攪拌，混合均勻，製成己內醯胺單體溶液；在己內醯胺單體熔液中加入質量百分比90％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末，並充分攪拌均勻，製得混合體系；將混合體系加熱到180℃，保溫10小時，使己內醯胺單體在軟磁合金粉末表面原位聚合生成尼龍-6；將反應完成後的混合物用雙螺杆(單螺杆)擠出機進行拉條切粒，得到表面均勻包敷尼龍-6的軟磁合金粉末顆粒。
實施例十第一、二、四步同實施例二。
第三步，將己內醯胺單體加熱到150℃熔化成液體，加入質量百分比5％的6-氨基乙酸(H2N(CH2)5COOH)並充分攪拌，混合均勻，製成己內醯胺單體溶液；在己內醯胺單體熔液中加入質量百分比95％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末，並充分攪拌均勻，製得混合體系；將混合體系加熱到250℃，保溫5小時，使己內醯胺單體在軟磁合金粉末表面原位聚合生成尼龍-6；將反應完成後的混合物用雙螺杆(單螺杆)擠出機進行拉條切粒，得到表面均勻包敷尼龍-6的軟磁合金粉末顆粒。
實施例十一第一、二、四步同實施例三。
第三步，在苯乙烯中加入質量百分比為5％的偶氮二異丁晴(AIBN)並充分攪拌，混合均勻；在苯乙烯熔液中加入質量百分比80％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末，並充分攪拌均勻，製得混合體系；將混合體系在氮氣中加熱到65℃，保溫8小時，使苯乙烯單體在軟磁合金粉末表面原位聚合生成聚苯乙烯。
實施例十二第一、二、四步同實施例三。
第三步，在苯乙烯中加入質量百分比為10％的偶氮二異丁晴(AIBN)並充分攪拌，混合均勻；在苯乙烯熔液中加入質量百分比90％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末，並充分攪拌均勻，製得混合體系；將混合體系在氮氣中加熱到80℃，保溫5小時，使苯乙烯單體在軟磁合金粉末表面原位聚合生成聚苯乙烯。
實施例十三第一、二、四步同實施例四。
第三步，在甲基丙烯酸甲酯中加入質量百分比為5％的過氧化二苯乙醯(BPO)並充分攪拌，混合均勻；在甲基丙烯酸甲酯單體熔液中加入質量百分比80％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；將懸浮體系在氮氣中加熱到100℃，保溫6小時，使甲基丙烯酸甲酯單體在軟磁合金粉末表面發生原位聚合反應生成聚甲基丙烯酸甲酯。
實施例十四第一、二、四步同實施例四。
第三步，在甲基丙烯酸甲酯中加入質量百分比為10％的過氧化二苯乙醯(BPO)並充分攪拌，混合均勻；在甲基丙烯酸甲酯單體熔液中加入質量百分比95％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；將懸浮體系在氮氣中加熱到80℃，保溫10小時，使甲基丙烯酸甲酯單體在軟磁合金粉末表面發生原位聚合反應生成聚甲基丙烯酸甲酯。
實施例十五第一步，用70份純鐵、5份矽和1份鋁作為原料，在中頻真空感應熔煉爐熔煉得到母合金鑄錠，將母合金鑄錠破碎後，利用熔體快速凝固技術採用15米/秒的冷卻輥表面線速，熔煉溫度控制在1500℃，熔煉室預抽真空，然後充入氬氣，製得厚度為40微米的納米晶Fe-Si-Al合金鱗片，採用真空滾動球磨工藝將快淬鱗片破碎，然後通過篩分獲得粒度為125～140微米的軟磁合金微粒，將微粉在500℃溫度下進行真空退火30分鐘，控制軟磁合金微粉的平均晶粒尺寸約為10納米；第二步，將對二甲苯的環二體(C16H16)於真空中加熱到700℃，使其裂解成環二體的單體，裂解後的單體沉積到溫度低於30℃(採用冷空氣循環的方式)的軟磁合金粉末的表面聚合形成聚對二甲苯薄膜；第三步，在丙稀酸丁酯中加入質量百分比為8％的偶氮二異丁晴(AIBN)並充分攪拌，混合均勻；在丙稀酸丁酯熔液中加入質量百分比90％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；將懸浮體系在氮氣中加熱到65℃，保溫6小時，使丙稀酸丁酯單體在軟磁合金粉末表面原位聚合生成聚丙稀酸丁酯；第四步，在120℃利用壓片、擠出—壓延成型工藝製得納米晶軟磁粉—聚丙稀酸丁酯複合磁體。
實施例十六第一步，用90份純鐵、20份矽和10份鋁作為原料，在中頻真空感應熔煉爐熔煉得到母合金鑄錠，將母合金鑄錠破碎後，利用熔體快速凝固技術採用15米/秒的冷卻輥表面線速，熔煉溫度控制在1500℃，熔煉室預抽真空，然後充入氬氣，製得厚度為40微米的納米晶Fe-Si-Al合金鱗片，採用真空滾動球磨工藝將快淬鱗片破碎，然後通過篩分獲得粒度為125～140微米的軟磁合金微粒，將微粉在500℃溫度下進行真空退火30分鐘，控制軟磁合金微粉的平均晶粒尺寸約為10納米；第二步，將對二甲苯的環二體(C16H16)於真空中加熱到700℃，使其裂解成環二體的單體，裂解後的單體沉積到溫度低於30℃(採用冷空氣循環的方式)的軟磁合金粉末的表面聚合形成聚對二甲苯薄膜；第三步，在丙稀酸丁酯中加入質量百分比為5％的偶氮二異丁晴(AIBN)並充分攪拌，混合均勻；在丙稀酸丁酯熔液中加入質量百分比95％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；將懸浮體系在氮氣中加熱到80℃，保溫4小時，使丙稀酸丁酯單體在軟磁合金粉末表面原位聚合生成聚丙稀酸丁酯；第四步，在120℃利用壓片、擠出-壓延成型工藝製得納米晶軟磁粉-聚丙稀酸丁酯複合磁體。
實施例十七第一、二、四步同實施例六。
第三步，在甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯單體中加入質量百分比為6％的過氧化二苯乙醯(BPO)，並充分攪拌均勻；在甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯單體熔液中加入加入質量百分比80％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；將混合體系在氮氣中加熱到80℃，保溫5小時，使甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯單體在軟磁合金粉末表面發生原位聚合反應生成聚甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯。
實施例十八第一、二、四步同實施例六。
第三步，在甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯單體中加入質量百分比為10％的過氧化二苯乙醯(BPO)，並充分攪拌均勻；在甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯單體熔液中加入加入質量百分比95％的經聚對二甲苯包敷的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；將混合體系在氮氣中加熱到90℃，保溫6小時，使甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯單體在軟磁合金粉末表面發生原位聚合反應生成聚甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯。
如上所述，即可較好地實現本發明。
權利要求
1.納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法，其特徵是，包括如下步驟和工藝條件第一步，採用熔體快速凝固技術製得厚度為10～40微米的Fe-B-Si-Nb-Cu或Fe-Si-Al系列合金鱗片，將快淬鱗片破碎獲得粒度為25～140微米的軟磁合金微粒，將微粉在450～600℃溫度下進行真空退火30～120分鐘，控制軟磁合金微粉的晶粒尺寸在10～40納米內；第二步，採用真空蒸鍍技術在磁粉表面沉積一層聚對二甲苯薄膜，對磁粉表面進行絕緣和穩定化處理；第三步，將磁粉加入聚合物單體溶液中，製得穩定的懸浮體系，使單體在軟磁合金粉表面發生原位聚合反應生成聚合物，實現軟磁合金粉末與聚合物的均勻混合；第四步，採用壓片、擠出-壓延工藝製備出所述納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體。
2.根據權利要求1所述納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法，其特徵是，所述熔體快速凝固技術中，冷卻輥表面線速10～40米/秒，熔煉室預抽真空，然後充入高純氬氣；採用真空滾動球磨工藝將快淬鱗片破碎。
3.根據權利要求1所述納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法，其特徵是，所述第二步是採用對二甲苯的環二體(C16H16)在真空中升溫至650～700℃使其裂解，採用冷空氣循環的方式使軟磁合金微粉溫度低於30℃，使對二甲苯的環二體的裂解產物在微粉表面聚集並發生聚合，形成聚對二甲苯薄膜。
4.根據權利要求1所述納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法，其特徵是，所述聚合物單體包括甲基丙稀酸羥乙酯、己內醯胺、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙稀酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯。
5.根據權利要求1所述納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法，其特徵是，所述第三步包括(1)在去離子水中加入質量百分比為5～30％的甲基丙稀酸羥乙酯、0～20％的水溶性高分子材料、3～20％的分散劑、0.15～2％的引發劑，製成單體溶液；(2)將質量百分比為80～95％的軟磁合金粉末加入單體溶液中，製得懸浮體系；(3)將懸浮體系在氮氣中加熱至60～70℃，保溫2～8小時，甲基丙稀酸羥乙酯在磁粉表面發生原位聚合反應生成聚甲基丙稀酸羥乙酯。
6.根據權利要求1所述納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法，其特徵是，所述第三步包括(1)將己內醯胺單體加熱熔化成液體，加入質量百分比濃度為2～5％的6-氨基乙酸，製成己內醯胺單體溶液；(2)在己內醯胺單體熔液中加入質量百分比為80～95％的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；(3)將懸浮體系加熱到180～250℃，保溫5～10小時，使己內醯胺單體在軟磁合金粉末表面原位聚合生成尼龍-6。
7.根據權利要求1所述納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法，其特徵是，所述第三步包括(1)在苯乙烯中加入質量百分比為5～10％的偶氮二異丁晴；(2)在苯乙烯熔液中加入質量百分比80～95％的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；(3)將懸浮體系在氮氣中加熱到65～80℃，保溫5～8小時，使苯乙烯單體在軟磁合金粉末表面原位聚合生成聚苯乙烯。
8.根據權利要求1所述納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法，其特徵是，所述第三步包括(1)在甲基丙烯酸甲酯中加入質量百分比為5～10％的過氧化二苯乙醯；(2)在甲基丙烯酸甲酯單體熔液中加入質量百分比80～95％的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；(3)將懸浮體系在氮氣中加熱到80～100℃，保溫6～10小時，使甲基丙烯酸甲酯單體在軟磁合金粉末表面發生原位聚合反應生成聚甲基丙烯酸甲酯。
9.根據權利要求1所述納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法，其特徵是，所述第三步包括(1)在丙稀酸丁酯中加入質量百分比為5～10％的偶氮二異丁晴；(2)在丙稀酸丁酯熔液中加入質量百分比80～95％的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；(3)將懸浮體系在氮氣中加熱到65～80℃，保溫4～6小時，使丙稀酸丁酯單體在軟磁合金粉末表面原位聚合生成聚丙稀酸丁酯。
10.根據權利要求1所述納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法，其特徵是，所述第三步包括(1)在甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯單體中加入質量百分比為5～10％的過氧化二苯乙醯；(2)在甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯單體熔液中加入質量百分比80～95％的軟磁合金粉末，製得懸浮體系；(3)將懸浮體系在氮氣中加熱到80～100℃，保溫5～7小時，使甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯單體在軟磁合金粉末表面發生原位聚合反應生成聚甲基丙烯酸甲酯縮水甘油酯。
全文摘要
本發明是一種納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體的製備方法，該方法是採用熔體快速凝固技術製得Fe－B－Si－Nb－Cu或Fe－Si－Al系列合金鱗片，破碎獲得軟磁合金微粒，真空退火；採用真空蒸鍍技術在磁粉表面沉積一層聚對二甲苯薄膜；將磁粉加入聚合物單體溶液中，製得懸浮體系；採用壓片、擠出－壓延工藝製備出所述納米晶軟磁合金粉聚合物複合電磁屏蔽磁體。本發明工藝簡單，成本低廉，防腐蝕製備的磁體具有極高的化學穩定性，磁體屏蔽效果大大提高。
文檔編號G12B17/00GK1658748SQ20051003278
公開日2005年8月24日 申請日期2005年1月19日 優先權日2005年1月19日
發明者車曉舟 申請人:華南理工大學