CN110060834A - 软磁合金粉体、吸波片、其制备方法、电子元器件和电子设备 - Google Patents
软磁合金粉体、吸波片、其制备方法、电子元器件和电子设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种软磁合金粉体、吸波片、其制备方法、电子元器件和电子设备,涉及电磁防护技术领域。高磁导率磁性粉末及其吸波片的制备方法包括:将普通的软磁合金粉按球:料:分散剂:溶剂质量比为(8‑12):(0.5‑1.5):(0.02‑0.08):(0.05‑0.15)的比例加入球磨机中进行研磨,经球磨,烘干,退火,筛分后等到径厚比为100‑200的扁平化高磁导率软磁合金粉末。进一步制成吸波浆料,经涂布干燥、压延成型制成吸波片。本发明通过球磨使扁平化的软磁合金粉体达到最优的径厚比,同时调整粘结剂与粉体成分配比和先热压再冷压的成型工艺,最大化地提升吸波片电磁性能,得到高磁导率的吸波片。
Description
技术领域
本发明涉及电磁防护技术领域,具体而言,涉及一种软磁合金粉体、吸波片、其制备方法、电子元器件和电子设备。
背景技术
随着国民经济迅速提升和我国科技力量的逐渐增强,电子设备特别是民用电子设备更新换代的速度越来越快,产品要求也越来越高,携带不同功能的电子产品也越来越受到广大群众的喜爱。现阶段的电子产品已经向小型化、高度集成化和高频化的趋势发展,相应的高频率范围和狭小空间的电磁干扰问题也越来越严重。吸波片凭借其柔性、超薄、应用频率范围宽、易裁剪、贴装方便、二次辐射小等特点而逐渐受到关注和应用。
吸波片是由一种具有吸波性能的吸收剂与高分子材料复合而成的薄片状制品。由于近场电磁波的磁场分量大,损耗主要以磁损耗为主,所以吸波介质通常以磁性材料为主。该类电磁干扰吸波片可直接贴覆于噪音产生源上,例如FPC线路和CPU、IC、PCB表面,一方面可以避免外界的干扰信号,将其隔离开来,另一方面也可以大幅度地消除噪音产生源工作时产生的辐射噪音。此外,吸波片还可以有效的降低线路间的串扰、降低相连电路的电磁感应耦合、降低电磁辐射、衰减射频电路的干扰、隔绝磁场减少金属材料对磁场的抑制等作用。例如,在小功率的无线充电技术领域,通过增加吸波片可以有效避免充电设备因电子涡流产生趋肤效应,同时给交感磁场提供回路,从而有效提高充电效率。采用RFID技术的非接触电子标签中,通过在电子标签与金属板之间添加吸波片,可有效避免交变电磁场受金属涡流衰减作用,从而增加读写距离;可想而知,随着电子产品的不大发展和扩大,吸波片将在电子行业获得广泛的应用空间。
目前市面上常用的吸波片磁导率都偏低,在120-180之间,只能通过增加厚度提升其能力。由于电子产品的集成化越来越高,空间越来越小,需要一款具有高磁导率,抗电磁干扰能力强的吸波片来满足市场需求。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种软磁合金粉体的制备方法,通过球磨工艺使普通软磁粉末扁平化,经过高温退火后消除由于球磨形成的粉末内部应力,同时筛选出最优的径厚比,使软磁粉体的性能达到最优值。
本发明的目的之二在于提供一种上述软磁合金粉体的制备方法制备得到的软磁合金粉体,得到的软磁粉体径厚比高,性能好,能够得到高磁导率的吸波片。
本发明的目的之三在于提供一种吸波片,采用上述软磁合金粉体制备得到,吸波片磁导率较高。
本发明的目的之四在于提供一种吸波片的制备方法,采用上述软磁合金粉体制备,并通过调整粘结剂与粉末配比,制成胶膜后,先热压再冷压的成型工艺,加强扁平化软磁合金粉体之间的胶联,以此最大化地提升吸波片的电磁性能,采用本发明工艺制得的吸波片的磁导率在200-280,缓解了市场吸波片磁导率普遍偏低的问题,提高吸波片在不同应用场合的使用效果。
本发明的目的之五在于提供一种电子元器件,包括上述吸波片或上述吸波片的制备方法制得的吸波片,能够提高近场通信的距离和无线充电的效率,提高噪音吸收能力。
本发明的目的之六在于提供一种包括上述电子元器件的电子设备。
为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种软磁合金粉体的制备方法,包括以下步骤:
(a)对软磁合金粉体进行机械球磨,得到扁平化的软磁合金粉体;机械球磨过程中球:料:分散剂:溶剂质量比为(8-12):(0.5-1.5):(0.02-0.08):(0.05-0.15);
(b)将扁平化软磁合金粉体置于700-900℃条件下的保护气氛中退火;
(c)将退火后的扁平化软磁合金粉体进行筛分,得到径厚比为100-200的扁平化软磁合金粉体。
优选地,在本发明提供的技术方案的基础上,步骤(a)中,采用正反交替旋转方式对软磁合金粉体进行机械球磨,正反交替旋转每20-40min交替一次;
优选地,机械球磨转速为200-400r/min,和/或,机械球磨时间为240-360min;
优选地,步骤(b)中,退火时间为5-7h;
优选地,步骤(b)中,选用氩气作为保护气氛。
第二方面,本发明提供了一种软磁合金粉体,采用上述软磁合金粉体的制备方法制备得到。
第三方面,本发明提供了一种吸波片,采用上述软磁合金粉体制备得到。
第四方面,本发明提供了一种吸波片的制备方法,包括以下步骤:
吸波浆料经涂布干燥、压延成型,得到吸波片;
吸波浆料主要由上述软磁合金粉体、粘结剂和有机溶剂混合得到;软磁合金粉体、粘结剂和有机溶剂的质量比为(60-80):(5-10):(10-35);
压延成型包括先热压再冷压的步骤。
优选地,在本发明提供的技术方案的基础上,所述软磁合金粉体包括铁硅铝软磁合金粉体、铁镍软磁合金粉体、铁硅软磁合金粉体或铁镍钼软磁合金粉体中的一种或几种;
优选地,所述粘结剂包括环氧树脂、改性环氧树脂、聚氨酯树脂、改性聚氨酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂或酚醛-缩丁醛聚酰亚胺树脂中的一种或几种;
优选地,所述有机溶剂包括甲苯、二甲苯、乙醇或二甲基甲酰胺中的一种或几种。
优选地,在本发明提供的技术方案的基础上,涂布干燥包括以下步骤:
吸波浆料经流延涂布制成带状薄膜,流延涂布时通过外加与薄膜平面平行的磁铁对扁平化软磁合金粉体进行取向,经烘烤后干燥除去溶剂;
优选地,涂布时走带速度为1-2m/min;优选地,干燥温度为60-80℃。
优选地,在本发明提供的技术方案的基础上,压延成型包括以下步骤:
将流延涂布后形成的带状薄膜进行热压处理,再经过冷压,得到吸波片。
优选地,热压处理条件包括:热压温度为120-200℃,和/或,热压压力为15-25MPa,和/或,热压时间为180-220s;
优选地,热压后迅速冷压,冷压处理条件包括:冷压温度为常温,和/或,冷压压力为15-25MPa,和/或,冷压时间为100-180s。
第五方面,提供了一种电子元器件,包括上述吸波片或上述吸波片的制备方法制得的吸波片。
第六方面,提供了一种电子设备,电子设备包括上述电子元器件。
与已有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明软磁合金粉体的制备方法通过球磨工艺使普通软磁合金粉末扁平化,经过高温退火后消除由于球磨形成的粉末内部应力,筛选出最优的径厚比,使软磁粉体的性能达到最优值,得到高磁导率的软磁粉体。
(2)本发明吸波片的制备方法使用100-200最优径厚比的扁平化的软磁合金粉体,并调整优化粘结剂与粉体之间的成分配比以及工艺步骤,如先热压再冷压的成型工艺,加强扁平化软磁合金粉体之间的胶联,以此最大化地提升吸波片的电磁性能,得到高磁导率的吸波片。经测定,采用本发明工艺制成的吸波片,3MHz时,磁导率为:μ’=200~280,μ”=16~25;13.56MHz时,磁导率为:μ’=140~200,μ”=50~90,远远优于市面上现有的吸波材料磁导率。
(3)本发明缓解了市场吸波片磁导率普遍偏低的问题,提高吸波片在不同应用场合的使用效果。用在无线充电领域可以提高转化效率;高磁导率吸波片,有更好的噪音吸收能力;同时本发明方法得到的吸波片在13.56MHz的频率仍然具有高磁导率,在RFID和NFC的应用上可以使其的读卡距离更远。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案,下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种实施方式的吸波片的制备方法流程图;
图2为本发明不同磁导率吸波片在无线充电的应用效率对比图;
图3为本发明不同厚度下的吸波片传输噪音衰减图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的第一个方面,提供了一种软磁合金粉体的制备方法,包括以下步骤:
(a)对软磁合金粉体进行机械球磨,得到扁平化的软磁合金粉体;机械球磨过程中球:料:分散剂:溶剂质量比为(8-12):(0.5-1.5):(0.02-0.08):(0.05-0.15);
(b)将扁平化软磁合金粉体置于700-900℃条件下的保护气氛中退火;
(c)将退火后的扁平化软磁合金粉体进行筛分,得到径厚比为100-200的扁平化软磁合金粉体。
对软磁合金粉体的种类、尺寸等不作限定,可以参照本领域对于吸波剂的常规选择。软磁合金粉体典型但非限制性的例如为铁硅铝软磁合金粉体、铁镍软磁合金粉体、铁硅软磁合金粉体或铁镍钼软磁合金粉体。
优选地,采用正反交替旋转(正反交替)的方式,对软磁合金粉体进行机械球磨;优选地,采用行星球磨机进行球磨;球磨时,球:料:分散剂:溶剂质量比为(8-12):(0.5-1.5):(0.02-0.08):(0.05-0.15),优选球:料:分散剂:溶剂比例为10:1:0.05:0.1。
通过球磨工艺使普通软磁粉末扁平化。
扁平化的软磁合金粉体置于700-900℃条件下的保护气氛中退火,保护气氛为惰性气体环境,优选氮气。
升温退火的升温温度例如为700℃、800℃或900℃。
通过升温退火消除由于球磨在扁平化软磁合金粉体内部造成的内应力,以此提高扁平化软磁合金粉体的电磁性能。
筛分后控制扁平化软磁合金粉体径厚比在100-200,例如100、120、140、150、160、180或200等,将扁平化软磁合金粉体尺寸限定在上述范围内能够保证磁粉的定向排列,以获得厚度较小的吸波片。
本发明软磁合金粉体的制备方法通过球磨工艺使普通软磁粉末扁平化,经过高温退火后消除由于球磨形成的粉末内部应力,同时筛选出最优的径厚比,使软磁粉体的性能达到最优值。
在一些实施方案中,步骤(a)中,正反交替旋转每20-40min交替一次,优选每30min交替一次;
优选地,球磨机转速为200-400r/min,优选为300r/min;
优选地,球磨时间为240-360min,优选360min。
通过优化球磨工艺参数,使扁平化的软磁合金粉体达到最优的径厚比,有助于提高吸波片磁导率。
在一些实施方案中,步骤(b)中,退火时间为5-7h,例如为5h、6h或7h,通过控制退火时间,更好地消除粉末内部应力。
根据本发明的第二个方面,提供了一种软磁合金粉体,采用上述软磁合金粉体的制备方法制备得到。
采用上述方法制得的软磁合金粉体性能好,磁导率高。
根据本发明的第三个方面,提供了一种吸波片,采用上述软磁合金粉体制备得到。
吸波片具有上述软磁合金粉体相同的优势,磁导率高。
根据本发明的第四个方面,提供了一种吸波片的制备方法,包括以下步骤:吸波浆料经涂布干燥、压延成型,得到吸波片;
吸波浆料主要由上述软磁合金粉体、粘结剂和有机溶剂混合得到;软磁合金粉体、粘结剂和有机溶剂的质量比为(60-80):(5-10):(10-35);
压延成型包括先热压再冷压的步骤。
将升温退火后的扁平化软磁合金粉体与粘结剂和有机溶剂混合制浆,对提供粘结力的粘结剂和便于有效原料分散的溶剂不作限定,粘结剂包括但不限于环氧树脂、改性环氧树脂、聚氨酯树脂、改性聚氨酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂或酚醛-缩丁醛聚酰亚胺树脂中的一种或几种。有机溶剂包括但不限于甲苯、二甲苯、乙醇或二甲基甲酰胺中的一种或几种。
控制软磁合金粉体、粘结剂和有机溶剂的质量比在(60-80):(5-10):(10-35),例如60:5:10、60:8:20、60:10:30、60:10:35、70:5:10、70:8:12、70:7:25、70:10:35、80:5:10、80:8:35或80:10:35等,以此质量比配比制成的浆料扁平化软磁合金粉体之间的胶联性较好。
涂布干燥指吸波浆料经流延涂布制成带状薄膜,同时干燥除去溶剂。
压延成型包括先热压再冷压的步骤,采用先热压再冷压的方式得到的吸波片吸波性更好,柔软性也好。
本发明吸波片的制备方法使用100-200最优径厚比的扁平化的软磁合金粉体,并调整优化粘结剂与粉体之间的成分配比以及采用包括先热压再冷压的成型工艺,加强扁平化软磁合金粉体之间的胶联,以此最大化地提升吸波片的电磁性能,得到200-280高磁导率的吸波片。
通过采用本发明方法制备得到的吸波片具有高磁导率,经测定,3MHz时,磁导率为:μ’=200~280,μ”=16~25;13.56MHz时,磁导率为:μ’=140~200,μ”=50~90。
这里的磁导率指复数磁导率。
复数磁导率是物质在交变磁场h的作用下交变磁感应强度b与磁场强度h的比值。b与h常常具有不同的相位,因此μ为复数,即μ=b/h=μ’-jμ”,式中μ”表示材料的磁损耗。μ”:虚部表示介质损耗,μ’:实部表示磁导率。
在一种实施方式中,吸波片的制备方法流程如图1所示,包括以下步骤:
(a)采用正反交替旋转方式对软磁合金粉体进行机械球磨,得到径厚比为100-200的扁平化软磁合金粉体;
(b)将扁平化软磁合金粉体升温并在氩气保护气氛下退火;
(c)向退火后的扁平化软磁合金粉体中加入粘结剂,并在不断混合过程加入有机溶剂充分混合均匀,得到吸波浆料;软磁合金粉体、粘结剂和有机溶剂的质量比为(60-80):(5-10):(10-35);
(d)吸波浆料经流延涂布制成带状薄膜,并且流延涂布时通过外加与薄膜平面平行的磁铁对扁平化软磁合金粉体进行取向,同时干燥除去溶剂;
(e)将流延涂布后形成的带状薄膜进行热压处理,再经过冷压,得到吸波片。
步骤(a)中,软磁合金粉体的种类与上文所描述的相同。
步骤(c)中,粘结剂和有机溶剂的种类与上文所描述的相同。
优选地,在混合搅拌过程中,始终采用单一方向搅拌方式,尽量避免对扁平化软磁合金粉体造成冲击波坏,搅拌速度400-600r/min,优选500r/min,搅伴时间20-30min,优选20min。
步骤(d)中,优选采用涂布机刮刀流延制成带状薄膜,并且流延时在通过外加与薄膜平面平行的磁铁对扁平化粉体进行取向,优选通过涂布机烘箱除去配料中的溶剂。
优选地,涂布机走带速度为1-2m/min,优选1.5m/min,优选地,烘箱温度60-80℃,在烘箱中尽可能多的将溶剂挥发掉。
涂布过程中加入外加磁场改变粉体排布,优选采用永磁铁外加磁场,在磁场作用下取向一致能有效提高吸波片高磁导率特性。
步骤(e)中,将流延成型后的薄膜在一定温度条件和压力条件下进行热压处理,再经过一定压力的冷压,得到高磁导率的吸波片。
优选地,热压温度为120-200℃,优选140℃,热压压力为15-25MPa,优选18MPa,热压时间为180-220s,优选热压200s,热压后迅速冷压,冷压温度为常温,即环境温度(不加热状态),冷压压力为15-25MPa,优选18MPa,冷压时间为100-180s,优选150s,得到高磁导率吸波片。
优选地,一种典型的吸波片的制备方法包括以下步骤:
(a)取适量软磁合金粉体加入行星式球磨机中,按球:料:分散剂:溶剂质量比为(8-12):(0.5-1.5):(0.02-0.08):(0.05-0.15)的比例进行混料,球磨机转速为200-400r/min,采用正反交替的球磨方式对软磁合金粉体进行机械球磨,每20-40min交替一次,球磨时间为240-360min,得到径厚比为100-200的扁平化软磁合金粉体;
(b)扁平化软磁合金粉体从室温升至700-900℃温度环境下,在氩气保护气氛下退火,退火时间为5-7h;
(c)向退火后的扁平化软磁合金粉体中加入粘结剂,并在不断混合搅伴过程加入有机溶剂,始终采用单一方向搅拌方式,搅拌速度400-600r/min,时间20-30min,得到吸波浆料;软磁合金粉体、粘结剂和有机溶剂的质量比为(60-80):(5-10):(10-35);
(d)吸波浆料经涂布机刮刀流延制成带状薄膜,涂布时,涂布机走带速度为1-2m/min,涂布在PET离型膜上,经过烘箱温度为60-80℃,将湿膜烘干制成干膜;
(e)将干膜裁切,在120-200℃和15-25MPa条件下热压180-220s,再经过15-25MPa条件下冷压100-180s,得到吸波片。
该典型的吸波片制备方法通过改变球磨工艺参数,得到最优径厚比的扁平化软磁合金粉体,同时对其在氩气保护气氛下退火,涂布过程中加入外加磁场改变粉体排布,成型时采用先热压后冷压方式,此外,调整粘结剂成分配比,加强扁平化软磁合金粉末之间的胶联,主要通过对各个工艺步骤及其参数的调整优化以及对原料比例的优化,能够制得高磁导率的吸波片。
根据本发明的第五个方面,提供了一种电子元器件,包括上述吸波片或上述吸波片的制备方法制得的吸波片。
该电子元器件可以是应用于近场通信技术领域中或无线充电技术领域中的电子元器件。典型但非限制性的电子元器件例如为二极管、电容器、继电器、变压器、电阻、各类传感器、单片机等。
由于本发明实施例电子元器件含有本发明实施例制备方法得到的高磁导率吸波片,因此,使用本发明吸波片的电子元器件能够提高近场通信的距离和无线充电的效率,提高噪音吸收能力。
根据本发明的第六个方面,提供了一种电子设备,电子设备包括上述电子元器件。
典型但非限制性的电子设备例如为电脑、手机、显示器、无线充电手表、电动牙刷、电子标签等电子产品。
电子设备具有上述电子元器件相同的优势,在此不再赘述。
为了进一步了解本发明,下面结合具体实施例和对比例对本发明效果做进一步详细的说明。本发明涉及的各原料均可通过商购获取。
实施例1
一种吸波片的制备方法包括以下步骤:
(1)取适量铁硅铝软磁合金粉体加入行星式球磨机中,按球:料:分散剂:溶剂=10:1:0.05:0.1的质量比进行混料,球磨机转速为300r/min,采用正反交替的球磨方式对软磁合金粉体进行机械球磨,每30min交替一次,球磨时间为240min,得到径厚比为80-150的铁硅铝扁平化软磁合金粉体;
(2)扁平化铁硅铝软磁合金粉体从室温升至800℃温度环境下,在氮气保护气氛下退火,退火时间为6h;
(3)向退火后的扁平化铁硅铝软磁合金粉体中加入改性聚氨酯粘结剂,并在不断混合搅伴过程加入二甲基甲酰胺,始终采用单一方向搅拌方式,搅拌速度500r/min,时间20min,得到吸波浆料;铁硅铝软磁合金粉体、改性聚氨酯粘结剂和二甲基甲酰胺的质量比为6:1:2;
(4)吸波浆料经涂布机刮刀流延制成带状薄膜,涂布时,涂布机走带速度为1.5m/min,涂布在PET离型膜上,湿膜下方放置磁铁对铁硅铝扁平化软磁合金粉体进行取向,经过烘箱温度为60℃,将湿膜烘干制成干膜;
(5)将干膜裁切,在140℃和18MPa条件下热压200s,再经过18MPa条件下冷压150s,得到吸波片。
经此制得的吸波片,使用安捷伦E4991B阻抗分析仪测试得到,其磁导率数据如表1。
表1
频率 | 3MHz | 13.56MHz |
μ’ | 208.28 | 150.32 |
μ” | 18.63 | 55.38 |
实施例2
步骤(1)铁硅铝软磁合金粉末球磨时其他条件不变,将球磨时间改为360min,得到径厚比为100-200的扁平化铁硅铝粉末。其余制备步骤与实施例1相同。
经此制得的吸波片,使用安捷伦E4991B阻抗分析仪测试得到,其磁导率数据如表2。
表2
频率 | 3MHz | 13.56MHz |
μ’ | 225.53 | 166.29 |
μ” | 19.84 | 61.81 |
实施例3
步骤(3)粉末与胶粘剂混合时铁硅铝软磁合金粉体:改性聚氨酯粘结剂:二甲基甲酰胺的质量比为11:1:2,其余制备步骤与实施例1相同。
经此制得的吸波片,使用安捷伦E4991B阻抗分析仪测试得到,其磁导率数据如表3。
表3
实施例4
一种吸波片的制备方法包括以下步骤:
(1)取适量铁镍软磁合金粉体加入行星式球磨机中,按球:料:分散剂:溶剂=8:0.5:0.08:0.15的质量比进行混料,球磨机转速为200r/min,采用正反交替的球磨方式对软磁合金粉体进行机械球磨,每40min交替一次,球磨时间为360min,得到径厚比为100:1-200:1的扁平化铁镍软磁合金粉体;
(2)扁平化铁镍软磁合金粉体从室温升至900℃温度环境下,在氩气保护气氛下退火,退火时间为5h;
(3)向退火后的扁平化铁镍软磁合金粉体中加入环氧树脂粘结剂,并在不断混合搅伴过程加入甲苯,始终采用单一方向搅拌方式,搅拌速度400r/min,时间25min,得到吸波浆料;铁镍软磁合金粉体、环氧树脂粘结剂和甲苯的质量比为14:1:2;
(4)吸波浆料经涂布机刮刀流延制成带状薄膜,涂布时,涂布机走带速度为1m/min,涂布在PET离型膜上,湿膜下方放置磁铁对扁平化铁镍软磁合金粉体进行取向,经过烘箱温度为80℃,将湿膜烘干制成干膜;
(5)将干膜裁切,在120℃和15MPa条件下热压220s,再经过15MPa条件下冷压180s,得到吸波片。
经此制得的吸波片,使用安捷伦E4991B阻抗分析仪测试得到,其磁导率数据如表4。
表4
实施例5
一种吸波片的制备方法包括以下步骤:
(1)取适量铁镍钼软磁合金粉体加入行星式球磨机中,按球:料:分散剂:溶剂=12:1.5:0.02:0.05的质量比进行混料,球磨机转速为400r/min,采用正反交替的球磨方式对铁镍钼软磁合金粉体进行机械球磨,每20min交替一次,球磨时间为300min,得到径厚比为100:1-150:1的铁镍钼扁平化软磁合金粉体;
(2)铁镍钼扁平化软磁合金粉体从室温升至700℃温度环境下,在氮气保护气氛下退火,退火时间为7h;
(3)向退火后的铁镍钼扁平化软磁合金粉体中加入酚醛树脂粘结剂,并在不断混合搅伴过程加入乙醇,始终采用单一方向搅拌方式,搅拌速度600r/min,时间20min,得到吸波浆料;铁镍钼软磁合金粉体、酚醛树脂粘结剂和乙醇的质量比为80:8:35;
(4)吸波浆料经涂布机刮刀流延制成带状薄膜,涂布时,涂布机走带速度为2m/min,涂布在PET离型膜上,湿膜下方放置永磁铁对铁镍钼扁平化软磁合金粉体进行取向,经过烘箱温度为70℃,将湿膜烘干制成干膜;
(5)将干膜裁切,在200℃和25MPa条件下热压180s,再经过25MPa条件下冷压100s,得到吸波片。
经此制得的吸波片,使用安捷伦E4991B阻抗分析仪测试得到,其磁导率数据如表5。
表5
频率 | 3MHz | 13.56MHz |
μ’ | 223.63 | 162.54 |
μ” | 19.14 | 64.27 |
实施例6
本实施例步骤(4)湿膜下方不放置磁铁,其余制备步骤与实施例1相同。
经此制得的吸波片,使用安捷伦E4991B阻抗分析仪测试得到,其磁导率数据如表6。
表6
频率 | 3MHz | 13.56MHz |
μ’ | 182.49 | 140.38 |
μ” | 17.34 | 50.24 |
实施例7
本实施例步骤(5)将干膜裁切,在140℃和18MPa条件下热压200s,得到吸波片,其余制备步骤与实施例1相同。
经此制得的吸波片,使用安捷伦E4991B阻抗分析仪测试得到,其磁导率数据如表7。
表7
频率 | 3MHz | 13.56MHz |
μ’ | 176.35 | 132.37 |
μ” | 16.93 | 48.92 |
对比例1
本对比例步骤(1)为取适量铁硅铝软磁合金粉体加入行星式球磨机中,按球:料:分散剂:溶剂=5:1:0.05:0.1的质量比进行混料,球磨机转速为300r/min,采用单向球磨方式对软磁合金粉体进行机械球磨,球磨时间为240min,得到径厚比为60-90的铁硅铝扁平化软磁合金粉体,其余制备步骤与实施例1相同。
经此制得的吸波片,使用安捷伦E4991B阻抗分析仪测试得到,其磁导率数据如表8。
表8
频率 | 3MHz | 13.56MHz |
μ’ | 163.24 | 120.59 |
μ” | 15.48 | 44.71 |
对比例2
本对比例步骤(2)扁平化软磁合金粉体从室温升至800℃温度环境下,在常规环境下退火,退火时间为4h,其余制备步骤与实施例1相同。
经此制得的吸波片,使用安捷伦E4991B阻抗分析仪测试得到,其磁导率数据如表9。
表9
频率 | 3MHz | 13.56MHz |
μ’ | 184.61 | 142.37 |
μ” | 17.32 | 48.28 |
对比例3
本对比例步骤(3)铁硅铝软磁合金粉体、改性聚氨酯粘结剂和二甲基甲酰胺的质量比为10:3:1,其余制备步骤与实施例1相同。
经此制得的吸波片,使用安捷伦E4991B阻抗分析仪测试得到,其磁导率数据如表10。
表10
由表1-表10结果可以看出,采用本发明方法制得的吸波片3MHz下磁导率为:μ’=200~280,μ”=16~25;13.56MHz下磁导率为:μ’=140~200,μ”=50~90。
对比例采用传统工艺或调整部分参数均不能获得理想效果,由此可见,本发明实施例通过调整配料比例以及工艺步骤和参数,能够获得高磁导率的吸波片。
实施例1得到的吸波片无线充电应用效果如图2所示,实线表示厚度0.1mm磁导率为240的无线充电转换效率,在功率5W下转换效率为72.49%;虚线表示厚度0.1mm磁导率为180的无线充电转换效率,在功率5W下转换效率为70.54%,从图2可以看出,采用本发明高磁导率的吸波片能够提高转化效率。
图3为厚度0.03mm磁导率220的吸波片以及厚度0.05mm磁导率260的吸波片的功率损耗曲线,由图3可以看出,采用本发明高磁导率的吸波片,有更好的噪音吸收能力。
本发明缓解了市场吸波片磁导率普遍偏低的问题,提高吸波片在不同应用场合的使用效果。用在无线充电领域可以提高转化效率;高磁导率吸波片,有更好的噪音吸收能力;同时本发明方法得到的吸波片在13.56MHz的频率仍然具有高磁导率,在RFID和NFC的应用上可以使其的读卡距离更远。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明,然而应意识到,在不背离本发明的精神和范围的情况下可作出许多其它的更改和修改。因此,这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (10)
1.一种软磁合金粉体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)对软磁合金粉体进行机械球磨,得到扁平化的软磁合金粉体;机械球磨过程中球:料:分散剂:溶剂质量比为(8-12):(0.5-1.5):(0.02-0.08):(0.05-0.15);
(b)将扁平化软磁合金粉体置于700-900℃条件下的保护气氛中退火;
(c)将退火后的扁平化软磁合金粉体进行筛分,得到径厚比为100-200的扁平化软磁合金粉体。
2.按照权利要求1所述的软磁合金粉体的制备方法,其特征在于,步骤(a)中,采用正反交替旋转方式对软磁合金粉体进行机械球磨;
优选地,正反交替旋转每20-40min交替一次;
优选地,机械球磨转速为200-400r/min,和/或,机械球磨时间为240-360min;
优选地,步骤(b)中,退火时间为5-7h;
优选地,步骤(b)中,选用氩气作为保护气氛。
3.一种软磁合金粉体,采用权利要求1或2所述的软磁合金粉体的制备方法制备得到。
4.一种吸波片,其特征在于,采用权利要求3所述的软磁合金粉体制备得到。
5.一种吸波片的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
吸波浆料经涂布干燥、压延成型,得到吸波片;
吸波浆料主要由权利要求3所述的软磁合金粉体、粘结剂和有机溶剂混合得到;软磁合金粉体、粘结剂和有机溶剂的质量比为(60-80):(5-10):(10-35);
压延成型包括先热压再冷压的步骤。
6.按照权利要求5所述的吸波片的制备方法,其特征在于,所述软磁合金粉体包括铁硅铝软磁合金粉体、铁镍软磁合金粉体、铁硅软磁合金粉体或铁镍钼软磁合金粉体中的一种或几种;
优选地,所述粘结剂包括环氧树脂、改性环氧树脂、聚氨酯树脂、改性聚氨酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂或酚醛-缩丁醛聚酰亚胺树脂中的一种或几种;
优选地,所述有机溶剂包括甲苯、二甲苯、乙醇或二甲基甲酰胺中的一种或几种。
7.按照权利要求5或6所述的吸波片的制备方法,其特征在于,涂布干燥包括以下步骤:
吸波浆料经流延涂布制成带状薄膜,流延涂布时通过外加与薄膜平面平行的磁铁对扁平化软磁合金粉体进行取向,经烘烤后干燥除去溶剂;
优选地,涂布时走带速度为1-2m/min;优选地,干燥温度为60-80℃。
8.按照权利要求5或6所述的吸波片的制备方法,其特征在于,压延成型包括以下步骤:
将流延涂布后形成的带状薄膜进行热压处理,再经过冷压,得到吸波片;
优选地,热压处理条件包括:热压温度为120-200℃,和/或,热压压力为15-25MPa,和/或,热压时间为180-220s;
优选地,热压后迅速冷压,冷压处理条件包括:冷压温度为常温,和/或,冷压压力为15-25MPa,和/或,冷压时间为100-180s。
9.一种电子元器件,其特征在于,所述电子元器件包括权利要求4所述的吸波片或权利要求5-8任一项所述的吸波片的制备方法制得的吸波片。
10.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括权利要求9所述的电子元器件。
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