CN107482116B - 一种提高电力通讯发射功率材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高电力通讯发射功率材料，该提高电力通讯发射功率材料由以下重量份原材料制成：石墨10份‑110份、质量分数1％的硫酸钠溶液50份‑80份、足量氯化钡溶液、足量无水乙醇、足量纯净水、纯度不低于99.5％的Mn‑Zn铁氧体15份‑20份、纳米氧化钛粉末3份‑5份、纳米氧化锆粉末8份‑10份、纳米氧化钇粉末4份‑6份。本发明的提高电力通讯发射功率材料磁导率高、普适性好、刚度高、耐高温能力强。
Description
技术领域
本发明涉及电气材料领域，尤其涉及一种提高电力通讯发射功率材料及其制造方法。
背景技术
随着现代计算机以及通信技术等的广泛应用，电磁发射要求越来越高。发展高性能的电磁材料，成为众多材料科研工作者的目标。
其中铁氧体是一种具有铁磁性的金属氧化物。就电特性来说，铁氧体的电阻率比金属、合金磁性材料大得多，而且还有较高的介电性能。铁氧体的磁性能还表现在高频时具有较高的磁导率。因而，铁氧体已成为高频弱电领域用途广泛的非金属磁性材料。由于铁氧体单位体积中储存的磁能较低，饱合磁化强度也较低(通常只有纯铁的1/3～1/5)，因而限制了它在要求较高磁能密度的低频强电和大功率领域的应用。
因此市场上亟待一种磁导率高、普适性好、刚度高、耐高温能力强的提高电力通讯发射功率材料。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供磁导率高、普适性好、刚度高、耐高温能力强的提高电力通讯发射功率材料及其制造方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种提高电力通讯发射功率材料，由以下重量份原材料制成：石墨10份-110份、质量分数1％的硫酸钠溶液50份-80份、足量氯化钡溶液、足量无水乙醇、足量纯净水、纯度不低于99.5％的Mn-Zn铁氧体15份-20份、纳米氧化钛粉末3份-5份、纳米氧化锆粉末8份-10份、纳米氧化钇粉末4份-6份；
上述制造提高电力通讯发射功率材料的方法，包括以下步骤：
1)包衣溶液制备
①将石墨等分并制成两根直条石墨棒，并将两根直条石墨棒分别与电压为20V-22V的直流电源正负极连接；
②将步骤①获得的两根石墨棒平行插入装有质量分数1％的硫酸钠溶液的容器中，容器外通过物理手段不断对容器内溶液降温，维持温度不高于25℃，保持4h-5h至溶液成为深黑色的浊液；
③将步骤②获得的深黑色浊液加入按1：1体积比配成的无水乙醇和纯净水的混合液中，然后以10000r/min-11000r/min离心转速进行醇水离心分离，处理时间30min-35min，去除水溶剂，保留醇溶剂；
④将步骤③重复至采用氯化钡溶液标定无硫酸钠残余，则获得包衣溶液；
2)芯材制备
①将Mn-Zn铁氧体制成直径2mm-5mm的铁氧体棒，为原铁氧体棒；
②将原铁氧体棒进行玻璃珠喷丸处理，获得表面活化铁氧体棒；
③将表面活化铁氧体棒以机械方式抛光制成芯材；
3)导电体成型
①将2)中步骤③获得的芯材浸入包衣溶液中，浸入时间8s-10s；
②取出芯材，放至温度50℃-58℃的烘箱内至干燥；
③重复步骤①-②至芯材表面出现肉眼可见晶体膜，获得导电体；
4)导电材料成型
①采用超音速火焰喷涂以纳米氧化钇为内层、纳米氧化钛为中层、纳米氧化锆为外层在3)中步骤③获得的导电体表面进行喷涂，获得厚度分别为4μm-6μm的纳米氧化钇层、2μm-3μm的纳米氧化钛层及6μm-8μm的纳米氧化锆层；
②放置在真空环境下自然冷却，即获得所需提高电力通讯发射功率材料。
与现有技术相比较，由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：由于采用了电化学制备工艺，获得作为导电材料和骨架支撑填充在每股铁氧体棒中的墨烯膜，由于石墨烯是现有已知材料中比强和韧性最好的材料，同时也是磁的优良导体，因此在本发明中起到不影响电磁性能的情况下提供足够的强度支撑及抗破损能力的作用，同时由于石墨烯的电学特性，可以明显减少紊流的发生，提升输电的质量，减少电涌，再然后由于其优良的磁学性能(特别是对高周波磁场具有极好适应性，同时能引导磁力线的方向)，可以在很大重度上规避散乱磁场对本发明电学性能的影响，导顺磁场流向，同时使本发明的韧性和拉伸比大大提高，除此之外，石墨烯还有高导热的特点，可以提升本发明的散热性能，保持性能稳定。另一方面是由于采用了玻璃珠喷丸(通过低电压大电流去除铁氧体棒的表面层，并活化其表面，常规技术中用于提升抗疲劳性能)使铁氧体棒表面能大大增加，因此与石墨烯的亲和性非常好，使本发明石墨烯层更易在铁氧体棒外表面附着且贴合紧密；作为绝缘外层的三层结构各有功用，其中氧化钇是极优良的微波用磁性材料在本发明中起到磁屏蔽罩及规律导磁作用，氧化钛与基体亲和，增加结合力，同时在遇酸时起到优先牺牲的作用，保护本发明的核心性能，氧化锆具有优良的抗腐蚀性和耐磨性，可以从根本上提升本发明的抗腐蚀性能和耐磨性能，提高本发明的使用寿命；由于采用的超音速火焰喷涂工艺，因此各纳米粉末与基体的结合强度均远高于一般电镀或涂装；本发明最终获得的五种组成均极耐高温，可适应不高于450℃的常态温度，因此本发明除了适用于常规电磁装置，还适用于需要耐高温的特殊环境；工艺设计合理，步骤简短易实现，采用较粗放的方式制取的石墨烯不同于高精生产的电学或光学需求石墨烯，其质地相对粗糙、散乱，且不是单层结构，但本发明所需的强度、韧性、传热、抗撕裂等性能完全能得到满足，成本大大低于高精石墨烯；由于本发明的所有组分均为硬质材料且固有频率相近，材料刚度极大，这些对于电磁波的发射均具有极好的增幅。
具体实施方式
实施例1
一种提高电力通讯发射功率材料，由以下重量份原材料制成：石墨18份、质量分数1％的硫酸钠溶液60份、足量氯化钡溶液、足量无水乙醇、足量纯净水、纯度不低于99.9％的Mn-Zn铁氧体18份、纳米氧化钛粉末4份、纳米氧化锆粉末9份、纳米氧化钇粉末5份。
一种制造提高电力通讯发射功率材料的方法，包括以下步骤：
1)包衣溶液制备
①将石墨等分并制成两根直条石墨棒，并将两根直条石墨棒分别与电压为21V的直流电源正负极连接；
②将步骤①获得的两根石墨棒平行插入装有质量分数1％的硫酸钠溶液的容器中，容器外通过物理手段不断对容器内溶液降温，维持温度20℃，保持4.5h至溶液成为深黑色的浊液；
③将步骤②获得的深黑色浊液加入按1：1体积比配成的无水乙醇和纯净水的混合液中，然后以10500r/min离心转速进行醇水离心分离，处理时间32min，去除水溶剂，保留醇溶剂；
④将步骤③重复至采用氯化钡溶液标定无硫酸钠残余，则获得包衣溶液；
2)芯材制备
①将Mn-Zn铁氧体制成直径2mm的铁氧体棒，为原铁氧体棒；
②将原铁氧体棒进行玻璃珠喷丸处理，获得表面活化铁氧体棒；
③将表面活化铁氧体棒以机械方式抛光制成芯材；
3)导电体成型
①将2)中步骤③获得的芯材浸入包衣溶液中，浸入时间9s；
②取出芯材，放至温度55℃的烘箱内至干燥；
③重复步骤①-②至芯材表面出现肉眼可见晶体膜，获得导电体；
4)导电材料成型
①采用超音速火焰喷涂以纳米氧化钇为内层、纳米氧化钛为中层、纳米氧化锆为外层在3)中步骤③获得的导电体表面进行喷涂，获得厚度分别为4μm-6μm的纳米氧化钇层、2μm-3μm的纳米氧化钛层及6μm-8μm的纳米氧化锆层；
②放置在真空环境下自然冷却，即获得所需提高电力通讯发射功率材料。
实施例2
整体与实施例1一致，差异之处在于：
一种提高电力通讯发射功率材料，由以下重量份原材料制成：石墨10份、质量分数1％的硫酸钠溶液80份、足量氯化钡溶液、足量无水乙醇、足量纯净水、纯度99.5％的Mn-Zn铁氧体15份、纳米氧化钛粉末5份、纳米氧化锆粉末8份、纳米氧化钇粉末6份。
一种制造提高电力通讯发射功率材料的方法，包括以下步骤：
1)包衣溶液制备
①将石墨等分并制成两根直条石墨棒，并将两根直条石墨棒分别与电压为20V的直流电源正负极连接；
②将步骤①获得的两根石墨棒平行插入装有质量分数1％的硫酸钠溶液的容器中，容器外通过物理手段不断对容器内溶液降温，维持温度25℃，保持4h至溶液成为深黑色的浊液；
③将步骤②获得的深黑色浊液加入按1：1体积比配成的无水乙醇和纯净水的混合液中，然后以10000r/min离心转速进行醇水离心分离，处理时间30min，去除水溶剂，保留醇溶剂；
2)芯材制备
①将Mn-Zn铁氧体制成直径2mm的铁氧体棒，为原铁氧体棒；
3)导电体成型
①将2)中步骤③获得的芯材浸入包衣溶液中，浸入时间8s；
②取出芯材，放至温度50℃的烘箱内至干燥；
实施例3
整体与实施例1一致，差异之处在于：
一种提高电力通讯发射功率材料，由以下重量份原材料制成：石墨110份、质量分数1％的硫酸钠溶液50份、足量氯化钡溶液、足量无水乙醇、足量纯净水、纯度99.8％的Mn-Zn铁氧体20份、纳米氧化钛粉末3份、纳米氧化锆粉末10份、纳米氧化钇粉末4份。
一种制造提高电力通讯发射功率材料的方法，包括以下步骤：
1)包衣溶液制备
①将石墨等分并制成两根直条石墨棒，并将两根直条石墨棒分别与电压为22V的直流电源正负极连接；
②将步骤①获得的两根石墨棒平行插入装有质量分数1％的硫酸钠溶液的容器中，容器外通过物理手段不断对容器内溶液降温，维持温度15℃，保持5h至溶液成为深黑色的浊液；
③将步骤②获得的深黑色浊液加入按1：1体积比配成的无水乙醇和纯净水的混合液中，然后以11000r/min离心转速进行醇水离心分离，处理时间35min，去除水溶剂，保留醇溶剂；
2)芯材制备
①将Mn-Zn铁氧体制成直径5mm的铁氧体棒，为原铁氧体棒；
3)导电体成型
①将2)中步骤③获得的芯材浸入包衣溶液中，浸入时间10s；
②取出芯材，放至温度58℃的烘箱内至干燥；
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (1)
1.一种提高电力通讯发射功率材料，其特征在于由以下重量份原材料制成：石墨10份-110份、质量分数1％的硫酸钠溶液50份-80份、足量氯化钡溶液、足量无水乙醇、足量纯净水、纯度不低于99.5％的Mn-Zn铁氧体15份-20份、纳米氧化钛粉末3份-5份、纳米氧化锆粉末8份-10份、纳米氧化钇粉末4份-6份；
上述提高电力通讯发射功率材料的制备方法，包括以下步骤：
1)芯材制备
①将Mn-Zn铁氧体制成直径2mm-5mm的铁氧体棒，为原铁氧体棒；
②将原铁氧体棒进行玻璃珠喷丸处理，获得表面活化铁氧体棒；
③将表面活化铁氧体棒以机械方式抛光制成芯材；
2)包衣溶液制备
①将石墨等分并制成两根直条石墨棒，并将两根直条石墨棒分别与电压为20V-22V的直流电源正负极连接；
②将步骤①获得的两根石墨棒平行插入装有质量分数1％的硫酸钠溶液的容器中，容器外通过物理手段不断对容器内溶液降温，维持温度不高于25℃，保持4h-5h至溶液成为深黑色的浊液；
③将步骤②获得的深黑色浊液加入按1：1体积比配成的无水乙醇和纯净水的混合液中，然后以10000r/min-11000r/min离心转速进行醇水离心分离，处理时间30min-35min，去除水溶剂，保留醇溶剂；
④将步骤③重复至采用氯化钡溶液标定无硫酸钠残余，则获得包衣溶液；
3)导电体成型
①将1)中步骤③获得的芯材浸入包衣溶液中，浸入时间8s-10s；
②取出芯材，放至温度50℃-58℃的烘箱内至干燥；
③重复步骤①-②至芯材表面出现肉眼可见晶体膜，获得导电体；
4)导电材料成型
①采用超音速火焰喷涂以纳米氧化钇为内层、纳米氧化钛为中层、纳米氧化锆为外层在3)中步骤③获得的导电体表面进行喷涂，获得厚度分别为4μm-6μm的纳米氧化钇层、2μm-3μm的纳米氧化钛层及6μm-8μm的纳米氧化锆层；
②放置在真空环境下自然冷却，即获得所需提高电力通讯发射功率材料。
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