本發(fā)明涉及磁性材料技術領域，具體涉及一種磁性填料定向排列的流延成型方法、裝置及產品。

背景技術：

軟磁材料具有高磁導率和低矯頑力的一類磁性材料。軟磁材料容易磁化，也易于退磁，廣泛用于電工設備和電子設備中。軟磁材料的種類眾多，可分為金屬軟磁材料、軟磁鐵氧體和軟磁復合材料。金屬軟磁的優(yōu)點在于其飽和磁化強度高，但缺點是金屬電阻率低，因此在高頻下使用時渦流損耗極大，磁導率急劇下降，因此無法在中高頻率下使用，這對于軟磁材料是致命的缺點。鐵氧體軟磁材料具有高電阻率，因此在中高頻段優(yōu)勢明顯，但缺點是鐵氧體為亞鐵磁性物質，因此飽和磁化強度較低，無法滿足電子設備日益增大的功率要求，因此在眾多高精尖領域無法應用。

軟磁復合材料是將鐵磁性粉粒與絕緣介質混合壓制而成的一種軟磁材料。與傳統(tǒng)的金屬軟磁合金和鐵氧體材料相比，它有很多獨特的特點：由于鐵磁性顆粒很小(高頻下使用的為0.5～5微米)，又被非磁性電絕緣膜物質隔開，因此，一方面可以隔絕渦流，材料適用于較高頻率；另一方面由于顆粒之間的間隙效應，導致材料具有低導磁率及恒導磁特性；又由于顆粒尺寸小，基本上不發(fā)生集膚現(xiàn)象，磁導率隨頻率的變化也就較為穩(wěn)定。主要用于高頻電感。

現(xiàn)在商用的軟磁復合材料體系包括：fe、fesi、fesial、feni和fenimo等。采用絕緣介質分割磁性顆粒有利于體系電阻率的升高，大幅降低了渦流損耗。近來有研究者發(fā)現(xiàn)，將磁性顆粒扁平化以后，降低了金屬材料的趨膚效應，可進一步降低體系的渦流損耗。同時，金屬磁性顆粒扁平化以后，會產生形狀各向異性，由于退磁場的影響，沿扁平化顆粒不同方向的磁化特性會有顯著差異。

公開號為cn1460661a的專利說明書公開了一種采用流延成型法制備功能梯度材料的方法，其步驟為：1)將陶瓷粉末和強磁性的金屬粉末按一定比例與有機溶劑及添加劑混合，并在球磨機中攪拌制成均勻彌散的漿料；2)在磁場強度為0.1～5特斯拉的靜磁場中流延成膜；3)干燥、燒結成型。該專利技術主要針對于顆粒型粉末，但由于其靜磁場方向是垂直于流延膜的，且磁場強度不易控制使得梯度分布難以保證均勻。

公開號為cn107545972a的專利說明書公開了一種磁性填料定向排布工藝，包括以下操作步驟：s1：獲取流延漿料，所述流延漿料中包括帶有磁性能的磁性填料；s2：通過承托載帶和刮刀的相互位移將流延漿料進行流延，所述承托載帶上設置有產生誘導磁場的磁場產生模塊，所述磁場產生模塊包括磁場n極和磁場s極，所述磁場n極和磁場s極分別設置于所述承托載帶的兩側；s3：對流延漿料進行熱固化。該專利技術的取向裝置安置在流延膜的兩側，但這種取向方法不可避免的會造成流延膜寬度方向兩端磁粉聚集，且這種取向裝置只能用于較窄的流延膜取向。

技術實現(xiàn)要素：

針對本領域存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種磁性填料定向排列的流延成型方法，利用條形磁鐵平行排列后中間區(qū)域可形成平行磁場的原理，經過磁鐵間距、磁感應強度等合理設計，實現(xiàn)大尺寸膜片狀磁性復合材料的磁場取向，且顯著提高了所得磁性材料的磁導率等磁性能。這種取向方法相較其它取向方法具備更快速更高效的優(yōu)點，還可根據材料的磁性強弱等實際情況和需求選擇不同的磁感應強度進行磁場取向。

一種磁性填料定向排列的流延成型方法，包括步驟：

(1)配制含磁性填料的漿料；

(2)將所述漿料進行流延，所得流延漿料經平行磁場取向后干燥得到取向流延膜；

所述平行磁場由兩組同極相對、平行設置且分別位于所述流延漿料上下兩側的磁鐵組產生，所述平行磁場平行于所述流延漿料前進方向。

本發(fā)明通過將條形磁鐵平行排列成兩組磁鐵組，并將兩組磁鐵組平行于流延方向放置，在膜片狀磁性復合材料未成形時(如流延過程中剛流延出的含磁性填料的流延漿料)，從上下兩組同極相對的磁鐵組中間產生的平行磁場中平行通過，從而實現(xiàn)最終得到的膜片中磁粉沿流延方向取向排列。

作為優(yōu)選，所述每組磁鐵組包括若干個平行排列、同極相對的條形磁鐵，相鄰條形磁鐵之間的間距為0.5～5cm。

作為優(yōu)選，所述兩組磁鐵組之間的間距為1～15cm。

作為優(yōu)選，所述兩組磁鐵組之間的磁感線強度不小于100高斯。

本發(fā)明通過對條形磁鐵的設置方式優(yōu)化以及相鄰條形磁鐵間距、兩磁鐵組間距和磁感應強度的控制，確保產生平行于所述流延漿料前進方向的平行磁場。

作為優(yōu)選，步驟(2)中，所述流延的溫度為20～30℃，所述流延漿料經過平行磁場的速度為0.5～5m/s，所述干燥的溫度為65～75℃。上述參數(shù)優(yōu)選有利于流延漿料中磁性填料的取向排列，進而提高最終所得磁性材料的磁導率等磁性能。

作為優(yōu)選，所述磁性填料為片狀。本發(fā)明所述的流延成型方法特別適用于片狀磁性填料，使其沿流延方向水平定向排布而不會豎起。

本發(fā)明還提供了一種實施所述流延成型方法的流延成型裝置，包括流延機、刮刀、基帶和兩組磁鐵組，所述兩組磁鐵組同極相對、平行于所述基帶設置且分別位于所述基帶上下兩側。

所述流延成型裝置只需在現(xiàn)有流延機設備基礎上增加兩組磁鐵組即可，簡單便捷。

本發(fā)明還提供了所述的流延成型方法制備得到的取向流延膜，所述磁性填料在所述取向流延膜中沿長度方向定向排列。長度方向即為流延過程中流延漿料前進方向，寬度方向即為流延過程中垂直于流延漿料前進方向的水平方向。由本發(fā)明的流延成型方法制備的特定磁取向的磁性材料比未經過磁取向制備的磁性材料的磁導率要高30％～50％。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，主要優(yōu)點包括：本發(fā)明通過對傳統(tǒng)流延方法進行簡單改進，使初形成、未定型的流延漿料經過同極相對、平行設置的兩組磁鐵組之間，流延膜內的磁性填料經平行磁場取向后沿磁場方向排列，顯著提高所得磁性材料的磁導率等性能。

附圖說明

圖1為由上下兩組磁鐵組組成的磁場取向構件的結構示意圖，其中(a)為側視圖，(b)為俯視圖；圖中：1-上磁阻，2-下磁阻；

圖2為片狀羰基鐵復合材料樣品經本發(fā)明流延成型方法磁場取向的磁導率圖；

圖3為片狀羰基鐵復合材料樣品未經磁場取向的磁導率圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的操作方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。

本實施例的流延成型裝置在傳統(tǒng)流延機設備基礎上進行優(yōu)化，包括流延機、刮刀、基帶和兩組磁鐵組。如圖1所示，所述兩組磁鐵組同極相對、平行于所述基帶設置，且分別位于所述基帶上下兩側，構成磁場取向構件。磁鐵兩極分別一前一后位于流延方向上。

使用上述流延成型裝置進行磁性填料定向排列的流延成型方法，具體包括：將42g片狀羰基鐵、交聯(lián)劑3g、環(huán)己酮60ml入燒杯放超聲機攪拌超聲5分鐘，再加液膠(聚氨酯)23g、潤濕劑1ml、防沉劑1ml、消泡劑0.5ml后放超聲機中攪拌超聲30分鐘，配制成體積分數(shù)為40％的片狀羰基鐵聚氨酯漿料。把攪拌均勻的漿料倒入流延機中流延，先預設流延溫度30℃，刮刀高度0.4mm，剛流延出來的流延膜以0.5～5米/秒的速度從由上下兩組磁鐵組組成產生的平行磁場中間平行通過進行取向。取向結束后把流延機溫度設為70℃對流延膜開始干燥，干燥時間為三小時。為檢測取向效果，將干燥結束的取向流延膜裁10片30mm×30mm的方片，疊放后放入平板熱壓機熱壓成膜板，設熱壓溫度120℃，壓力5噸，熱壓時間25秒。把熱壓后的膜板制成外徑7mm內徑2.98mm的環(huán)，用型號未n5234a的網絡分析儀同軸測磁導率，結果如圖2所示。

采用上述流延成型方法，除未進行磁場取向外其他條件均一致，所得材料磁導率如圖3所示，明顯低于本發(fā)明磁場取向后的材料。

與公開號為cn1460661a的專利技術相比，本發(fā)明的靜磁場方向是水平平行于漿料，主要用于片狀磁粉的取向，且靜磁場可以方便地通過更換不同條形磁鐵實現(xiàn)，能滿足多種片粉的取向需求。

與公開號為cn107545972a的專利技術相比，本發(fā)明中的取向裝置安置于流延漿料的上下兩側，且磁場強度均勻，不受限于流延膜寬度，可以用于較寬(寬度可達40cm)的流延膜的取向。

相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明可以制造更寬的流延薄膜，且取向效果更好，磁粉分布均勻。

此外應理解，在閱讀了本發(fā)明的上述描述內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

技術特征：

1.一種磁性填料定向排列的流延成型方法，其特征在于，包括步驟：

(1)配制含磁性填料的漿料；

(2)將所述漿料進行流延，所得流延漿料經平行磁場取向后干燥得到取向流延膜；

所述平行磁場由兩組同極相對、平行設置且分別位于所述流延漿料上下兩側的磁鐵組產生，所述平行磁場平行于所述流延漿料前進方向。

2.根據權利要求1所述的流延成型方法，其特征在于，所述每組磁鐵組包括若干個平行排列、同級相對的條形磁鐵，相鄰條形磁鐵之間的間距為0.5～5cm。

3.根據權利要求1所述的流延成型方法，其特征在于，所述兩組磁鐵組之間的間距為1～15cm。

4.根據權利要求1所述的流延成型方法，其特征在于，所述磁性填料為片狀。

5.根據權利要求1～4任一權利要求所述的流延成型方法，其特征在于，所述兩組磁鐵組之間的磁感線強度不小于100高斯。

6.根據權利要求1所述的流延成型方法，其特征在于，步驟(2)中，所述流延的溫度為20～30℃，所述流延漿料經過平行磁場的速度為0.5～5m/s，所述干燥的溫度為65～75℃。

7.一種實施權利要求1～6任一權利要求所述的流延成型方法的流延成型裝置，其特征在于，包括流延機、刮刀、基帶和兩組磁鐵組，所述兩組磁鐵組同極相對、平行于所述基帶設置且分別位于所述基帶上下兩側。

8.根據權利要求1～6任一權利要求所述的流延成型方法制備得到的取向流延膜，其特征在于，所述磁性填料在所述取向流延膜中沿長度方向定向排列。

技術總結

本發(fā)明公開了一種磁性填料定向排列的流延成型方法，包括步驟：(1)配制含磁性填料的漿料；(2)將漿料進行流延，所得流延漿料經平行磁場取向后干燥得到取向流延膜；平行磁場由兩組同極相對、平行設置且分別位于流延漿料上下兩側的磁鐵組產生，平行磁場平行于流延漿料前進方向。本發(fā)明還公開了一種實施所述的流延成型方法的流延成型裝置，包括流延機、刮刀、基帶和兩組磁鐵組，兩組磁鐵組同極相對、平行設置且分別位于基帶上下兩側。本發(fā)明還公開了所述的流延成型方法制備得到的取向流延膜，磁性填料在取向流延膜中沿長度方向定向排列。

技術研發(fā)人員：楊振;譚果果;滿其奎;陳淑文

受保護的技術使用者：中國科學院寧波材料技術與工程研究所

技術研發(fā)日：2020.06.11

技術公布日：2020.09.29