CN101105944A - Lc共振巨磁阻抗效应复合丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种LC共振巨磁阻抗效应复合丝及其制备方法，属于磁敏传感器和信息功能材料及其制备的技术领域。该复合丝由金属丝(1)、隔离层(2)、软磁层(3)和端头(4)组成，隔离层(2)是绝缘电介质，隔离层(2)以使金属丝(1)的端头(4)暴露在外的方式依附在金属丝(1)的表面，软磁层(3)依附在隔离层(2)的表面，端头(4)和软磁层(3)分别为该复合丝的两个引出端，制备时，在除了端头(4)外的金属丝(1)的表面上涂敷隔离层(2)，再在隔离层(2)的表面上用化学法镀一层软磁层(3)，得成品LC共振巨磁阻抗效应复合丝。该复合丝有制备工艺简单，成本低，具有较高的巨磁阻抗效应值，抗干扰性好，几何尺寸小，应用在器件上方便可靠等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种LC共振巨磁阻抗效应复合丝及其制备方法，属于磁敏传感器和信息功能材料及其制备的技术领域。
背景技术
巨磁阻抗效应(GMI)是指某些软磁材料在外加磁场中，其磁导率发生很大变化，引起其交流阻抗随之发生很大变化的特性。由于其灵敏度高、体积小、响应快及非接触式等优点，GMI材料在高灵敏度磁传感器、磁记录读头、磁编码器、汽车自动导向等领域引起重视，将发挥很大的作用。GMI器件正在朝小型化和集成化的方向发展。
利用LC共振原理可提高磁敏元件的性能。背景技术所采用的措施是在磁敏元件的两端外接电容，使与磁敏元件联用的测量系统在共振条件下工作，GMI效应显著提高。但它们的灵敏度、抗干扰、重复性、小型化等还存在问题，使得该项技术难以应用于产品。
发明内容
本发明的目的是提出一种LC共振巨磁阻抗效应复合丝，其特征在于，由金属丝1、隔离层2、软磁层3和端头4组成，隔离层2是绝缘电介质，隔离层2以使金属丝1的端头4暴露在外的方式依附在金属丝1的表面，软磁层3依附在隔离层2的表面，端头4和软磁层3另一端分别为该复合丝的两个引出端，金属丝1的直径和长度分别为60～210μm和4～12cm，隔离层2的厚度为0.2～5μm，软磁层3的厚度为2～12μm。该复合丝工作时处于LC共振状态。
所述的复合丝的进一步特征在于，金属丝1为铍铜丝、银丝或铜丝，隔离层2为合成树脂漆、溅射SiO2膜、或电镀电镀铝，经氧化处理后的氧化铝，软磁层3为CoP或NiCoP。
本发明的另一个目的是推出一种制备该复合丝的方法。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：在除了端头4外的金属丝1的表面上涂敷隔离层2，再在隔离层2的表面上用化学镀镀软磁层3，得成品。
现结合附图详细说明本发明的技术方案。一种LC共振巨磁阻抗效应复合丝的制备方法，其特征在于，具体操作步骤：
第一步 涂敷隔离层2
以端头4暴露在外的方式，在金属丝1的表面涂敷合成树脂漆、溅射SiO2膜、或电镀电镀铝，经氧化处理后的氧化铝，作为隔离层2，得带隔离层2的金属丝1，金属丝1的直径和长度分别为60～210μm和4～12cm，隔离层2的厚度为0.2～5μm；
第二步对第一步制得的带隔离层2的金属丝1进行镀前处理
除油：带隔离层2的金属丝1在除油碱液中浸泡除油，浸泡温度介于65～75℃，
浸蚀：带隔离层2的金属丝1在稀盐酸中浸蚀1～2分钟，稀盐酸的浓度为15～20％，
偶联：带隔离层2的金属丝1在硅烷偶联剂的乙醇溶液中浸泡1～5小时，
敏化：带隔离层2的金属丝1在敏化液中敏化1～2分钟，敏化液为10～50g/l的SnCl2+30～100ml/l的盐酸，盐酸的浓度为37％，
活化：带隔离层2的金属丝1在活化液中活化1～2分钟，活化液为0.01～0.08g/l的PbCl2+30～100ml/l的盐酸，盐酸的浓度为37％，
在本步骤中，上道工序与下道工序之间用去离子水淋洗；
第三步化学镀软磁层3
把第二步制得的带隔离层2金属丝1在镀浴中化学镀软磁层3，软磁层3为CoP，化学镀温度在85～95℃，pH值为8～12，镀层厚度为2～12μm，镀浴的配方为：
CoSO4·7H2O 0.01～0.1mol/l，
NaH2PO2·H2O 0.2～0.5mol/l，
(NH4)2SO4 0.15～0.50mol/l，
Na3C6H5O7·2H2O 0.05～0.3mol/l，
Na2C4H4O6·2H2O 0.05～0.4mol/l，
余量为水。
本发明的技术方案的进一步特征在于，所述的金属丝1为铍铜丝、银丝或铜丝。
本发明的技术方案的进一步特征在于，
第三步化学镀软磁层3
把第二步制得的带隔离层2的金属丝1在镀浴中化学镀软磁层3，软磁层3为NiCoP，化学镀温度在85～95℃，pH值为8～12，镀层厚度为2～12μm，镀浴的配方为：
NiSO4·6H2O 0.01～0.05mol/l，
CoSO4·7H2O 0.01～0.05mol/l，
NaH2PO2·H2O 0.02～0.7mol/l，
Na3C6H5O7·2H2O 0.05～0.5mol/l，
Na2C4H4O6·2H2O 0.03～0.6mol/l，
(NH4)2SO4 0.10～1mol/l，
余量为水。
本发明的优点：
1、用化学法施镀软磁层，工艺简单，成本低，产品性能稳定。
2、用化学法可在绝缘膜上施镀，制得软磁层/隔离层/金属丝结构的复合丝。
3、一定频率的驱动电流流过所述的复合丝时，由金属芯和软磁层形成的LC回路产生共振，在这种情况下，如外加一弱磁场，共振频率略有变化，产生很大的巨磁阻抗效应，灵敏度高。
4、通过改变所述的复合丝的长度、镀层厚度、隔离层介质种类或隔离层的厚度可改变所述的复合丝的共振频率，以适应不同的应用场合。由于所述的复合丝工作在共振区，可通过控制巨磁阻抗效应的频率范围，增加了其抗干扰能力。
5、用本发明的方法可把所述的复合丝的体积做得较小，不需外加电容，能适应小型化、集成化的技术要求。
附图说明
图1是LC共振巨磁阻抗复合丝的结构示意图。其中，1为金属丝，2为隔离层，3为软磁层，4为端头。
具体实施方式
现结合附图和实施例详细说明本发明的技术方案。所有的实施例按上述的制备方法的操作步骤操作。每个实施例仅罗列关键的技术数据。
实施例1：
第一步中，金属丝1为铍铜丝，直径为90μm，长度为4cm，隔离层2为聚酯漆，厚度为5μm；第三步中，软磁层3为CoP，镀层厚度为6μm，长度为3cm。
当外加磁场为0～60奥斯特和驱动电流频率为78MHz时，阻抗效应幅值为380％，灵敏度为28.7％/奥斯特。
实施例2：
第一步中，金属丝1为铍铜丝，直径为110μm，长度为8cm，隔离层2为聚酯漆，厚度为5μm；第三步中，软磁层3为CoP，镀层厚度为9μm，长度为7cm。
当外加磁场为0～60奥斯特和驱动电流频率为47MHz时，阻抗效应幅值为951％，灵敏度为88.7％/奥斯特。
实施例3：
第一步中，金属丝1为铍铜丝，直径为210μm，长度为12cm，隔离层2为聚酯漆，厚度为5μm；第三步中，软磁层3为NiCoP，镀层厚度为12μm，长度为11cm。
当外加磁场为0～60奥斯特，驱动电流频率为29MHz时，阻抗效应幅值为402％，灵敏度为50.2％/奥斯特。
实施例4：
第一步中，金属丝1为银丝，直径为60μm，长度为6cm，隔离层2为SiO2，厚度为0.5μm；第三步中，软磁层3为CoP，镀层厚度为2μm，长度为5cm。
当外加磁场为0～60奥斯特和驱动电流频率为18MHz时，阻抗效应幅值为1240％，灵敏度为101.5％/奥斯特。
实施例5：
第一步中，金属丝1为铜丝，直径为110μm，长度为8cm，隔离层2为Al2O3，厚度为2μm；第三步中，软磁层3为NiCoP，镀层厚度为9μm，长度为7cm。
当外加磁场为0～60奥斯特，驱动电流频率为21MHz时，阻抗效应幅值为687％，灵敏度为78.6％/奥斯特。
Claims (6)
1.一种LC共振巨磁阻抗效应复合丝，其特征在于，由金属丝(1)、隔离层(2)、软磁层(3)和端头(4)组成，隔离层(2)是绝缘电介质，隔离层(2)以使金属丝(1)的端头(4)暴露在外的方式依附在金属丝(1)的表面，软磁层(3)依附在隔离层(2)的表面，端头(4)和软磁层(3)另一端分别为该复合丝的两个引出端，金属丝(1)的直径和长度分别为60～210μm和4～12cm，隔离层(2)的厚度为0.2～5μm，软磁层(3)的厚度为2～12μm。
2.权利要求1所述的LC共振巨磁阻抗效应复合丝，其特征在于，金属丝(1)为铍铜丝、银丝或铜丝，隔离层(2)为合成树脂漆、溅射SiO2膜、或电镀电镀铝，经氧化处理后的氧化铝，软磁层(3)为CoP或NiCoP。
3.一种LC共振巨磁阻抗效应复合丝的制备方法，其特征在于，具体操作步骤：
第一步 涂敷隔离层(2)
以端头(4)暴露在外的方式，在金属丝(1)的表面涂敷合成树脂漆、溅射SiO2膜、或电镀电镀铝，经氧化处理后的氧化铝，作为隔离层(2)，得带隔离层(2)的金属丝(1)，金属丝(1)的直径和长度分别为60～210μm和4～12cm，隔离层(2)的厚度为0.2～5μm；
第二步 对第一步制得的带隔离层(2)的金属丝(1)进行镀前处理
除油：带隔离层(2)的金属丝(1)在除油碱液中浸泡除油，浸泡温度介于65～75℃，
浸蚀：带隔离层(2)的金属丝(1)在稀盐酸中浸蚀1～2分钟，稀盐酸的浓度为15～20％，
偶联：带隔离层(2)的金属丝(1)在硅烷偶联剂的乙醇溶液中浸泡1～5小时，
敏化：带隔离层(2)的金属丝(1)在敏化液中敏化1～2分钟，敏化液为10～50g/l的SnCl2+30～100ml/l的盐酸，盐酸的浓度为37％，
活化：带隔离层(2)的金属丝(1)在活化液中活化1～2分钟，活化液为0.01～0.08g/l的PbCl2+30～100ml/l的盐酸，盐酸的浓度为37％，
在本步骤中，上道工序与下道工序之间用去离子水淋洗；
第三步 化学镀软磁层(3)
把第二步制得的带隔离层(2)的金属丝(1)在镀浴中化学镀软磁层(3)，软磁层(3)为CoP，化学镀温度在85～95℃，pH值为8～12，镀层厚度为2～12μm，镀浴的配方为：
CoSO4·7H2O 0.01～0.1mol/l，
NaH2PO2·H2O 0.2～0.5mol/l，
(NH4)2SO4 0.15～0.50mol/l，
Na3C6H5O7·2H2O 0.05～0.3mol/l，
Na2C4H4O6·2H2O 0.05～0.4mol/l，
余量为水。
4.根据权利要求3所述的LC共振巨磁阻抗效应复合丝的制备方法，其特征在于，所述的金属丝(1)为铍铜丝、银丝或铜丝。
5.一种权利要求1所述的LC共振巨磁阻抗效应复合丝的制备方法，其特征在于，具体操作步骤：
第一步 涂敷隔离层(2)
以端头(4)暴露在外的方式，在金属丝(1)的表面涂敷合成树脂漆、溅射SiO2膜、或电镀电镀铝，经氧化处理后的氧化铝，作为隔离层(2)，得带隔离层(2)的金属丝(1)，金属丝(1)的直径和长度分别为60～210μm和4～12cm，隔离层(2)的厚度为0.2～5μm；
第二步 对第一步制得的带隔离层(2)的金属丝(1)进行镀前处理
除油：带隔离层(2)的金属丝(1)在除油碱液中浸泡除油，浸泡温度介于65～75℃，
浸蚀：带隔离层(2)的金属丝1在稀盐酸中浸蚀1～2分钟，稀盐酸的浓度为15～20％，
偶联：带隔离层(2)的金属丝(1)在硅烷偶联剂的乙醇溶液中浸泡1～5小时，
敏化：带隔离层(2)的金属丝(1)在敏化液中敏化1～2分钟，敏化液为10～50g/l的SnCl2+30～100ml/l的盐酸，盐酸的浓度为37％，
活化：带隔离层(2)的金属丝(1)在活化液中活化1～2分钟，活化液为0.01～0.08g/l的PbCl2+30～100ml/l的盐酸，盐酸的浓度为37％，
在本步骤中，上道工序与下道工序之间用去离子水淋洗；
第三步 化学镀软磁层(3)
把第二步制得的带隔离层(2)的金属丝(1)在镀浴中化学镀软磁层(3)，软磁层(3)为NiCoP，化学镀温度在85～95℃，pH值为8～12，镀层厚度为2～12μm，镀浴的配方为：
NiSO4·6H2O 0.01～0.05mol/l，
CoSO4·7H2O 0.01～0.05mol/l，
NaH2PO2·H2O 0.02～0.7mol/l，
Na3C6H5O7·2H2O 0.05～0.5mol/l，
Na2C4H4O6·2H2O 0.03～0.6mol/l，
(NH4)2SO4 0.10～1mol/l，
余量为水。
6.根据权利要求5所述的LC共振巨磁阻抗效应复合丝的制备方法，其特征在于，所述的金属丝(1)为铍铜丝、银丝或铜丝。
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| CNA2007100415476A CN101105944A (zh) | 2007-06-01 | 2007-06-01 | Lc共振巨磁阻抗效应复合丝及其制备方法 |
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| CN103107282A (zh) * | 2013-02-05 | 2013-05-15 | 兰州大学 | 一种提高材料巨磁阻抗效应的方法 |
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| CN111323737A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-06-23 | 西安交通大学 | 一种阻抗敏感型磁传感器及其硬件检测电路 |
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2007
- 2007-06-01 CN CNA2007100415476A patent/CN101105944A/zh active Pending
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