CN103854821A - 软磁性粉体、其制法及可抑制电磁干扰的复合材料薄片体 - Google Patents
软磁性粉体、其制法及可抑制电磁干扰的复合材料薄片体 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种软磁性粉体及其制作方法以及可抑制电磁干扰的复合材料薄片体。该软磁性粉体的组成包括多个金属粒子及多个铁氧体粒子。各所述金属粒子具有表面，所述铁氧体粒子附着于所述金属粒子的表面。从而，可提高软磁性粉体的绝缘性及导磁性。
Description
技术领域
本发明涉及一种粉体及其制作方法，特别涉及一种软磁性粉体及其制作方法以及可抑制电磁干扰的复合材料薄片体。
背景技术
熟知的电磁干扰抑制体为增加其中软磁性粉体对高频电磁波的响应，会对软磁性粉体作绝缘处理，如台湾公开专利第200721962号所公开的“电磁干扰抑制体、使用该抑制体的电磁障碍抑制方法及射频识别装置”，其是在软磁性粉体表面涂布树脂，以增加粉体的绝缘性。然而，上述软磁性粉体的制作工序繁杂，且树脂层仅能提供绝缘作用，并无法提供导磁作用，以致粉体的导磁性无法进一步提升，相对地，上述电磁干扰抑制体的电磁波抑制效果也会受限。
因此，有必要提供创新且具进步性的软磁性粉体及其制作方法以及可抑制电磁干扰的复合材料薄片体，以解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种软磁性粉体，其组成包括：多个金属粒子，各所述金属粒子具有表面；及多个铁氧体粒子，附着于所述金属粒子的表面。
本发明还提供一种软磁性粉体的制作方法，该制作方法包括以下步骤：(a)提供多个金属粒子及多个铁氧体粒子，各所述金属粒子具有表面；(b)将所述金属粒子及所述铁氧体粒子放入研磨设备中；及(c)研磨所述金属粒子及所述铁氧体粒子，以使所述铁氧体粒子附着于所述金属粒子的表面。
本发明还提供一种可抑制电磁干扰的复合材料薄片体，其包括：载体；及如前所述的软磁性粉体，其分散于该载体中。
本发明以铁氧体粒子取代熟知使用的树脂，而附着于金属粒子表面的铁氧体粒子不仅可提供绝缘作用，更具备导磁效果，其功效上可大幅提升软磁性粉体的导磁性。此外，本发明的制作方法还大幅简化粉体的制作工序，其有助于降低粉体的制作成本。
为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明所述目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举优选实施方案，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1显示本发明软磁性粉体的结构示意图；
图2显示本发明软磁性粉体的制作方法流程图；
图3显示发明例粉体的电子显微镜影像；
图4显示比较例2粉体的电子显微镜影像；
图5A显示发明例及比较例的粉体在高频下的导磁系数分析结果；
图5B显示发明例及比较例的粉体在高频下的磁损系数分析结果；
图6显示本发明可抑制电磁干扰的复合材料薄片体的结构示意图；及
图7显示本发明复合材料薄片体的电磁干扰抑制性能分析结果。
主要元件符号说明
10软磁性粉体
11金属粒子
11a表面
12铁氧体粒子
20复合材料薄片体
21载体
具体实施方式
请参阅图1，其显示本发明软磁性粉体的结构示意图。该软磁性粉体10的组成包括多个金属粒子11及多个铁氧体粒子12。各所述金属粒子11具有表面11a，所述铁氧体粒子12附着于所述金属粒子11的表面11a，优选地，所述铁氧体粒子12附着于所述金属粒子11的整个表面11a。在本实施方案中，所述金属粒子11的尺寸大于所述铁氧体粒子12的尺寸。
在本实施方案中，所述金属粒子11选自如下的一种：纯铁粒子、铁-硅合金粒子、铁-铝-硅合金粒子、铁-铬合金粒子、铁-硅-铬合金粒子及铁-镍合金粒子；而所述铁氧体粒子12选自如下的一种：锰锌铁氧体粒子及镍锌铁氧体粒子。
优选地，该锰锌铁氧体粒子的组成包括：51至55摩尔百分数的三氧化二铁(Fe2O3)；8至25摩尔百分数的氧化锌(ZnO)；不可避免的不纯物；以及由一氧化锰(MnO)所组成的剩余部分。而该镍锌铁氧体粒子的组成包括：45至50摩尔百分数的三氧化二铁(Fe2O3)；17至32摩尔百分数的氧化锌(ZnO)；小于15摩尔百分数的氧化铜(CuO)；不可避免的不纯物；以及由氧化镍(NiO)所组成的剩余部分。
图2显示本发明软磁性粉体的制作方法流程图。请参阅图2的步骤S21，提供多个金属粒子及多个铁氧体粒子，各所述金属粒子具有表面。在此步骤中，所述金属粒子选自如下的一种：纯铁粒子、铁-硅合金粒子、铁-铝-硅合金粒子、铁-铬合金粒子、铁-硅-铬合金粒子及铁-镍合金粒子；而所述铁氧体粒子选自如下的一种：锰锌铁氧体粒子及镍锌铁氧体粒子。
请参阅步骤S22，将所述金属粒子及所述铁氧体粒子放入研磨设备中。在此步骤中，该研磨设备为球磨机。
请参阅步骤S23，研磨所述金属粒子及所述铁氧体粒子，以使所述铁氧体粒子附着于所述金属粒子的表面。优选地，该研磨程序在进行至所述铁氧体粒子附着于所述金属粒子的整个表面才停止。
在本实施方案中，为进一步提升软磁性粉体的绝缘性及导磁性，在步骤S23之后，可进行热处理步骤，以使所述金属粒子表面的所述铁氧体粒子烧结成坚硬且致密的表层。
现在，以下列实施例予以详细说明本发明，但并不意味本发明仅局限于所述实施例所公开的内容。
发明例：
将180克铁粉与15克镍锌铁氧体粉混合后，置于行星式球磨机中进行研磨，研磨数小时后过滤出粉体。本发明所使用的铁粉皆为高纯度的纯铁，除了铁与氧之外，其他元素含量小于0.02重量百分数。接着，对研磨后的粉体进行热处理，其为将粉体置于氮气中以每分钟10℃的速率升温至700℃，之后保持温度1小时，冷却后即完成发明例粉体的制作。
比较例1：
将180克铁粉与15克镍锌铁氧体粉混合后，置于行星式球磨机中进行研磨，研磨数小时后过滤出粉体。研磨后的粉体不进行热处理，仅将粉体于80℃下烘干，烘干后即完成比较例1粉体的制作。
比较例2：
将180克铁粉置于行星式球磨机中进行研磨，研磨数小时后过滤出粉体。接着，对研磨后的粉体进行热处理，其为将粉体置于氮气中以每分钟10℃的速率升温至700℃，之后保持温度1小时，冷却后即完成比较例2粉体的制作。
图3显示发明例粉体的电子显微镜影像。图4显示比较例2粉体的电子显微镜影像。上述发明例及比较例1、2的粉体制作完成后，以扫描式电子显微镜(SEM)观察粉体的形态，其观察结果如图3及图4所示。图3可见发明例的铁粒子表面附着大量的镍锌铁氧体粒子；图4则显示比较例2的单纯铁粒子影像。
图5A显示发明例及比较例的粉体在高频下的导磁系数分析结果。图5B显示发明例及比较例的粉体在高频下的磁损系数分析结果。分别将发明例及比较例的粉体混于树脂中做成厚度3mm的样品，并以阻抗分析仪(AgilentE4991A)分析所述样品在高频(1MHz～1GHz)下的磁特性，其分析结果如图5A及图5B所示。图5A的结果显示，发明例在5MHz之后的导磁系数μ′明显优于比较例2及未做退火处理的比较例1；图5B的结果则显示，发明例在1MHz之后的磁损系数(tanθ)同样优于比较例1及2。综上所述，表面附着铁氧体粒子的发明例在经过高温退火处理后，其高频磁特性确实可被明显提升。
请参阅图6，其显示本发明可抑制电磁干扰的复合材料薄片体的结构示意图。该复合材料薄片体20包括载体21及上述的软磁性粉体10。
该载体21为弹性体，该载体21的材质选自如下的一种：天然橡胶、硅橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶及聚氨酯树脂。
该软磁性粉体10分散于该载体21中，在本实施例中，该软磁性粉体10的体积含量为30至80%。优选地，该软磁性粉体10的体积含量为40至70%。
该复合材料薄片体10的制作方法包括以下步骤：
将发明例的软磁性粉体分散于粘合载体中，以制成磁性涂料；
以刮刀将该磁性涂料涂布于支撑基材上，以形成薄膜；
对该薄膜施以20～50kgf/cm2的压力，使其密实化；及
加热该薄膜，使其固形为复合材料薄片体。
图7显示本发明复合材料薄片体的电磁干扰抑制性能分析结果。本发明以无线射频识别标签及读取器验证该复合材料薄片体的电磁干扰抑制性能，其结果如图7所示。图7中S11表示入射波与反射波相对比值的大小，即反射电力的比例，单位为dB。S11出现波谷的频段即为读取器与标签可进行耦合的频段，亦即读取器与标签可利用该频段的能量进行资料传输。
图7的A线表示标签在没有电磁干扰下，标签与读取器可利用13.5MHz的设计频率进行沟通。B线表示标签在电磁干扰下，标签与读取器无法在原设计频率下进行耦合及沟通。C线表示标签在电磁干扰下，通过在标签底下设置本发明的复合材料薄片体，可使标签与读取器在原设计频率下重新恢复沟通，证实本发明的复合材料薄片体可有效消除通讯产品所受的电磁干扰。
上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，并非限制本发明，因此本领域技术人员对上述实施例进行修改及变化仍不脱本发明的精神。本发明的权利范围应如所附权利要求书所列。
Claims (18)
1.一种软磁性粉体的制作方法，包括以下步骤：
(a)提供多个金属粒子及多个铁氧体粒子，各所述金属粒子具有表面；
(b)将所述金属粒子及所述铁氧体粒子放入研磨设备中；及
(c)研磨所述金属粒子及所述铁氧体粒子，以使所述铁氧体粒子附着于所述金属粒子的表面。
2.权利要求1的软磁性粉体的制作方法，其中在步骤(c)之后，还包括进行热处理步骤，以使所述金属粒子表面的所述铁氧体粒子烧结成坚硬且致密的表层。
3.权利要求1的软磁性粉体的制作方法，其中所述金属粒子选自如下的一种：纯铁粒子、铁-硅合金粒子、铁-铝-硅合金粒子、铁-铬合金粒子、铁-硅-铬合金粒子及铁-镍合金粒子。
4.权利要求1的软磁性粉体的制作方法，其中所述铁氧体粒子选自如下的一种：锰锌铁氧体粒子及镍锌铁氧体粒子。
5.权利要求4的软磁性粉体的制作方法，其中该锰锌铁氧体粒子的组成包括：51至55摩尔百分数的三氧化二铁(Fe2O3)；8至25摩尔百分数的氧化锌(ZnO)；不可避免的不纯物；以及由一氧化锰(MnO)所组成的剩余部分。
6.权利要求4的软磁性粉体的制作方法，其中该镍锌铁氧体粒子的组成包括：45至50摩尔百分数的三氧化二铁(Fe2O3)；17至32摩尔百分数的氧化锌(ZnO)；小于15摩尔百分数的氧化铜(CuO)；不可避免的不纯物；以及由氧化镍(NiO)所组成的剩余部分。
7.权利要求1的软磁性粉体的制作方法，其中所述铁氧体粒子附着于所述金属粒子的整个表面。
8.一种软磁性粉体，其组成包括：
多个金属粒子，各所述金属粒子具有表面；及
多个铁氧体粒子，附着于所述金属粒子的表面。
9.权利要求8的软磁性粉体，其中所述金属粒子选自如下的一种：纯铁粒子、铁-硅合金粒子、铁-铝-硅合金粒子、铁-铬合金粒子、铁-硅-铬合金粒子及铁-镍合金粒子。
10.权利要求8的软磁性粉体，其中所述铁氧体粒子选自如下的一种：锰锌铁氧体粒子及镍锌铁氧体粒子。
11.权利要求10的软磁性粉体，其中该锰锌铁氧体粒子的组成包括：51至55摩尔百分数的三氧化二铁(Fe2O3)；8至25摩尔百分数的氧化锌(ZnO)；不可避免的不纯物；以及由一氧化锰(MnO)所组成的剩余部分。
12.权利要求10的软磁性粉体，其中该镍锌铁氧体粒子的组成包括：45至50摩尔百分数的三氧化二铁(Fe2O3)；17至32摩尔百分数的氧化锌(ZnO)；小于15摩尔百分数的氧化铜(CuO)；不可避免的不纯物；以及由氧化镍(NiO)所组成的剩余部分。
13.权利要求8的软磁性粉体，其中所述铁氧体粒子附着于所述金属粒子的整个表面。
14.一种可抑制电磁干扰的复合材料薄片体，包括：
载体；及
权利要求8的软磁性粉体，其分散于该载体中。
15.权利要求14的复合材料薄片体，其中该载体为弹性体。
16.权利要求14的复合材料薄片体，其中该载体的材质选自如下的一种：天然橡胶、硅橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶及聚氨酯树脂。
17.权利要求14的复合材料薄片体，其中该软磁性粉体的体积含量为30至80%。
18.权利要求17的复合材料薄片体，其中该软磁性粉体的体积含量为40至70%。
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