CN112635154B - 一种磁性材料流延成型的磁场取向方法、装置及制品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁性材料流延成型的磁场取向装置，其包括支架、第一限位对辊、磁场取向辊、第二限位对辊，以及依次经过第一限位对辊、磁场取向辊、第二限位对辊的流延基带；所述的流延基带上承载有待流延成型的流延浆料，该浆料中包括待取向的磁性填料；所述流延基带与磁场取向辊的顶部弧段接触；磁场取向辊由固定轴、磁体安装层、胶套层；所述磁体安装层设有一磁性硬磁体，对流延浆料中的各磁性填料，进行磁场取向排列并磁化。本发明还公开了采用该装置的磁场取向方法及制品。本发明利用磁力与重力的共同作用对磁性材料进行重排和取向，磁体体积小，各处强度均匀，取向效率更高、效果更好；制得的磁膜材料厚度大、宽度可根据需要扩展。

Description

一种磁性材料流延成型的磁场取向方法、装置及制品

技术领域

本发明涉及磁性填料流延成型技术领域，具体涉及一种磁性材料流延成型的磁场取向方法、装置及制品。

背景技术

磁性薄膜材料，是厚度在较小的强磁性材料。由于磁膜材料的独特特性，越来越多的得到应用。磁膜材料广泛用于制造计算机存储，光通信中的磁光调制器、光隔离器和光环行器等。

磁性材料通过在磁场中成型可以获得磁各向异性，从而性能获得提升。各种磁性材料几乎都可制成成分和厚度可以控制的磁膜材料。但是由于磁膜材料较薄，常规的磁场取向成型工艺无法使用，所以需要采用流延成型工艺。现有的流延过程中需要采取磁场成型就需要添加一个磁场取向装置。

中国发明专利申请号202010528169.X公开了一种磁性填料定向排列的流延成型方法，包括步骤：(1)配制含磁性填料的浆料；(2)将浆料进行流延，所得流延浆料经平行磁场取向后干燥得到取向流延膜；平行磁场由两组同极相对、平行设置且分别位于流延浆料上下两侧的磁铁组产生，平行磁场平行于流延浆料前进方向。该发明还公开了一种实施所述的流延成型方法的流延成型装置，包括流延机、刮刀、基带和两组磁铁组，两组磁铁组同极相对、平行设置且分别位于基带上下两侧。但是，上述技术方案中采的静磁场方向是水平平行于浆料，主要用于片状磁粉的取向，磁膜最大宽度为40cm。该方案存在着平行磁场设计复杂、安装笨重、价格昂贵、宽度受限，所获得的平行磁场各处强度不均匀，并且采用单一的磁力进行取向、取向能力较弱、效率较低，难以适用于磁性颗粒、磁性纤维等磁性材料的取向。

因此，需要研究一种新的磁性材料流延成型的磁场取向方法及装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种新的磁性材料流延成型的磁场取向方法及装置，通过同步改进装置结构和制备工艺，利用磁力与重力的共同作用对磁性材料进行重排和取向，比单纯的利用磁场取向所需磁场更小，磁体体积小，各处强度均匀，取向效率更高、效果更好，而且可对磁性颗粒、磁性纤维等磁性材料的进行取向，制得的磁膜材料的宽度不受磁场的限制，可以根据需要而进行扩展。

本发明还公开了采用上述方法及装置制备的磁性薄膜，该薄膜一次性成型的厚度较大，宽度不受磁场的限制，可用于多种高性能薄膜层叠型磁电产品的制造。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种磁性材料流延成型的磁场取向装置，其包括支架，其特征在于：其还包括依次设置在支架上的第一限位对辊、磁场取向辊、第二限位对辊，以及依次经过第一限位对辊、磁场取向辊、第二限位对辊的流延基带；所述的流延基带上承载有待流延成型的流延浆料，该浆料中包括待取向的磁性填料；所述流延基带与磁场取向辊的顶部弧段接触；所述磁场取向辊为三层结构，内层为固定轴，中间层是磁体安装层，外层是胶套层；所述磁体安装层沿轴向设有一横截面呈扇形、外宽内窄的磁性硬磁体，用来对流延浆料中的各磁性填料，进行磁场取向排列并磁化。

所述磁场取向辊与流延基带接触的顶部弧段的水平高度，高于第一限位对辊接触流延基带位置的水平高度，在该段弧形顶部位置上将流延基带向上顶起，使流延基带与在第一限位对辊与磁场取向辊顶部之间，形成2～8°的坡度，即形成从第一限位对辊到磁场取向辊的上坡段，使流延基带上承载的待流延成型的流延浆料，沿流延基带上表面所形成的2～8°的坡度，从第一限位对辊到达磁场取向辊顶部。

所述磁场取向辊接触流延基带的顶部弧段的水平高度，高于第二限位对辊接触流延基带位置的水平高度，在该顶部弧段位置上将流延基带(向上顶起，使流延基带在第二限位对辊与磁场取向辊顶部之间，形成2～8°的坡度，即形成从磁场取向辊到第二限位对辊的下坡段，使流延基带(4)上承载的待流延成型的流延浆料，沿流延基带上表面形成的2～8°的坡度，从磁场取向辊顶部到达第二限位对辊。

所述磁场取向辊的垂直高度可调节，但不沿其轴发生周向转动，使流延基带连同其承载的待流延成型的磁性填料，匀速从该磁场取向辊的顶部通过。

所述磁体安装层沿轴向还设有一外宽内窄的扇形卡槽，用来容置所述的硬磁体；该扇形卡槽设置在磁体安装层的上半扇区，该扇区对应的弧度为1/9π～1/6π。

所述的硬磁体的外圆弧面为N极，内圆弧面为S极，其在磁场取向辊与流延基带接触的顶部弧段所形成的磁场方向，垂直于流延基带的移动方向。

所述的硬磁体由沿磁场取向辊轴向设置的一个或者多个单磁体组成，其表面磁场强度为300～700 Oe。

所述硬磁体，为锶铁氧体、钕铁硼、钐钴、铝镍钴金属材料制成的、具有磁性的永磁体。

所述第一限位对辊、第二限位对辊，均包括上下对置的滚筒和转动轴，所述滚筒和转动轴通过轴承连接；所述各滚筒筒体周向的中段均设有一相对的凹槽，形成供流延基带及其承载的流延浆料通过的通道，并且使滚筒的外侧表面与流延浆料不相接触。

所述的磁性填料，为具有磁性的长形薄片、椭球状颗粒或短纤维。

一种采用前述装置的磁性材料流延成型的磁场取向方法，其特征在于，其包括如下步骤：

（1）设置一磁性材料流延成型的磁场取向装置，磁场取向辊在其顶部弧段，由其内部的硬磁体形成一取向磁场，该磁场的方向垂直于流延基带所在的平面；

（2）将包含非取向磁性填料的待成型流延浆料，设置在流延基带上；

（3）使承载有待成型流延浆料的流延基带，经过第一限位对辊、依次到达磁场取向辊、第二限位对辊，在通过磁场取向辊的顶部弧段时，所述的流延基带上承载的浆料中的非取向性的磁性填料，被设置在该处的取向磁场磁化并重新顺序排列，获得并保持其取向性排列；

（4）将待成型流延浆料及其所包含的取向性磁性填料，固化成型，干燥，即获得各向异性的磁性薄膜材料。

所述磁性材料流延成型的磁场取向方法，其特征在于，其还包括如下步骤：

（11）设置一磁性材料流延成型的磁场取向装置，磁场取向辊在其顶部弧段，由其内部的硬磁体形成一取向磁场；使所述磁场取向辊顶部弧段的水平高度高于第一限位对辊，使流延基带在第一限位对辊与磁场取向辊顶部之间，形成2～8°的坡度，即形成从第一限位对辊到磁场取向辊的上坡段；

（21）将包含非取向磁性填料的待成型流延浆料，设置在流延基带上；

（31）使承载有待成型流延浆料的流延基带，经过第一限位对辊到达磁场取向辊，即使流延基带上承载的待流延成型的流延浆料，沿该2～8°坡度的上坡段移动，到达并通过磁场取向辊的顶部弧段；磁场取向辊将所述的流延基带及其承载的待成型浆料向上顶起，在到达并通过磁场取向辊的顶部弧段朝向第一限位对辊一侧及中线的过程中，重力和取向磁场的方向逐渐相互重合，磁力逐步增强，浆料中的非取向性的各磁性填料受到重力和取向磁场共同作用重新排列，磁力逐渐克服重力，使各磁性填料在其长度方向由水平的无序排列转变为垂直的有序排列，该取向磁场随流延基带的移动，将垂直有序排列的各磁性填料进行磁化，使各磁性填料获得并保持其一致性的取向性排列；

（41）将待成型流延浆料及其所包含的取向性磁性填料，固化成型，获得各磁性填料的长度方向垂直于长度方向、有序排列的取向性磁性薄膜材料。

所述磁性材料流延成型的磁场取向方法，其特征在于，其还包括如下步骤：

（12）设置一磁性材料流延成型的磁场取向装置，磁场取向辊在其顶部弧段，由其内部的硬磁体形成一取向磁场；使所述磁场取向辊顶部弧段的水平高度高于第二限位对辊，使流延基带在磁场取向辊顶部与第二限位对辊之间，形成2～8°的坡度，即形成从磁场取向辊到第二限位对辊(下坡段；

（22）将包含非取向磁性填料的待成型流延浆料，设置在流延基带上；

（32）使承载有待成型流延浆料的流延基带，经过磁场取向辊到达第二限位对辊，即：使流延基带上承载的待流延成型的流延浆料，沿该2～8°坡度的下坡段移动，从磁场取向辊的顶部弧段到达第二限位对辊；磁场取向辊将所述的流延基带及其承载的待成型浆料向上顶起，在经过磁场取向辊的顶部弧段朝向第二限位对辊的一侧移动的过程中，重力和取向磁场的方向逐渐不再相互重合，磁力逐步降低，浆料中垂直取向性排列的各磁性填料受到重力和取向磁场共同作用，重力逐渐克服磁力，使各磁性填料在其长度方向由垂直的有序排列转变为水平的有序排列，使各磁性填料获得并保持其一致性的水平取向性排列；

（42）将待成型流延浆料及其所包含的取向性磁性填料，固化成型，获得各磁性填料平行于长度方向、有序排列的取向性磁性薄膜。

所述磁性材料流延成型的磁场取向方法，其特征在于，所述的步骤（1）、（11）、（21）还包括：

通过调节组成硬磁体的单磁体的个数或者体积，获得与磁性填料重量及磁化相适配的表面磁场强度，即相适配的磁力。

所述磁性材料流延成型的磁场取向方法，其特征在于，所述的步骤（3）、（31）、（32）其还包括如下步骤：

通过调节磁场取向辊的垂直方向高度，调节上坡段或下坡段的坡度，获得磁性填料及磁力相互适配的重力。

通过同步调节磁场取向辊、第一限位对辊与第二限位对辊的宽度，获得设定宽度的磁性薄膜。

一种根据前述方法制备的磁性材料流延成型的磁性薄膜，其特征在于，其为磁力与重力配合取向的流延成型薄膜，所述取向流延膜固化并烘干后的厚度为0.03～0.40mm，所述的磁性填料的长度方向垂直于薄膜的长度方向，或沿薄膜长度方向定向排列，宽度可根据需要灵活调整、自由设定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明提供的磁性材料流延成型的磁场取向方法及装置，通过同步改进装置结构、制备工艺和产品设计，利用磁力与重力的共同作用对磁性材料进行重排和取向，比单纯的利用磁场（磁力）取向所需磁场强度（磁力）更小，磁体的体积小，轴向磁场的强度均匀，取向效率更高、效果更好，而且可对磁性颗粒、磁性纤维等磁性材料的进行取向，制得的磁膜材料的宽度不受限制，可以根据需要而进行扩展。

（2）发明提供的磁性材料流延成型的磁场取向方法及装置，通过对装置及取向工艺的同步改进，采用垂直磁场与重力协同完成取向作业，克服了采用平行磁场设计复杂、安装笨重、价格昂贵、宽度受限的不足，同时也解决了所获得的平行磁场各处强度不均匀，并且采用单一的磁力进行取向、取向能力较弱、效率较低，难以适用于磁性颗粒、磁性纤维等磁性材料的取向等问题，其体积小、效率高、宽度不受磁场的限制，一次性取向和成膜的厚度较大、宽度较大（宽度可远远超出现有技术最大的40cm），并且适用于多种具有磁性的长形薄片、球状颗粒或短纤维的取向和磁化。

（3）本发明的装置及工艺密切配合，操作灵活方便；通过调整取向辊的垂直高度，可适应不同形状、重量的磁性填料的取向；其将流延基带从中间顶起，在与取向辊接触的一段区间内，其磁场方向与流延基带的水平方向垂直，该处磁场强度最大、且在宽度方向上均匀分布，对各处磁性填料的取向均匀性高；在与取向辊距离较远的两侧坡面上，磁场不再影响基带上的磁性填料，而是由重力完成和保持后续的取向状态，直至被固化、成型。

（4）本发明将取向过程分为两段，当磁性填料从上坡段接近取向辊时，各磁性颗粒在磁场磁力与上坡时倾斜重力的共同作用下重新排列、逐步竖起，在顶点达到长度方向垂直于基带的水平面，在此处快速固化则可以获得磁性填料取向垂直于基带水平面的薄膜（）；而若在此处没有快速固化，磁性填料在其离开取向辊、在下坡段移动时，磁性颗粒靠近垂直磁场的一侧端的移动速度较慢（受磁力吸引）而另一端则移动较快，再叠加重力对其重心的影响，各磁性颗粒在磁场磁力与下坡时倾斜重力的共同作用下，其上端向基带前进的方向倒下、完成水平定向排列，形成S极朝后、N极朝前的平行定向排列，直至被固化、定型。在磁性填料被取向和磁化的过程中，浆料的其他组成部分，为各磁性填料提供活动空间和支撑。

（5）本发明提供的磁性薄膜，其为磁力与重力配合取向的流延成型薄膜，所述取向流延膜固化并烘干后的厚度为0.2～0.4mm；仅需一套制备装置，即可使制得磁性填料的长度方向垂直于薄膜的长度方向，或沿薄膜长度方向定向排列薄膜两种产品。

（6）本发明提供的薄膜，一次性成型的厚度较大（单层可达0.4mm以上），是传统工艺的10倍；各处磁性材料被磁化和取向的强度均匀，因此磁性材料分布均匀；通过调节取向辊、限位对辊的宽度，可获得幅面宽度不受限制的产品（宽度可远远超出现有技术最大的40cm，可以达到60cm以上），可用于多种高性能薄膜层叠型磁电产品的制造，特别是大尺度磁电产品的制造。

（7）本发明提供的装置结构紧凑、体积小，取向方法易于操作，产品制造成本低，能源消耗少，施加磁场进行取向作业的区域面积小，对流延设备其他工序影响小，可方便的应用于对传统流延机的改造，并通过本发明对传统设备的升级改造，实现提质、降本、增效。

附图说明

图1为本发明流延成型的磁场取向装置的侧面结构示意图；

图2为本发明流延成型的磁场取向方法的过程示意图；

图3为本发明图1中A-A限位对辊的剖面结构示意图。

图中：1、第一限位对辊；2、第二限位对辊； 3、取向辊； 31、固定轴；32、磁体安装层；33、胶套层；34、卡槽；4、流延基带；5，、硬磁体；6、磁性填料；11、滚筒；12、转动轴。

具体实施方式

请参阅图1-3，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明实施例提供的磁性材料流延成型的磁场取向装置及方法，用来制得磁性填料取向垂直或沿膜的长度方向、定向排列的磁性薄膜。

本实施例提供的磁性材料流延成型的磁场取向装置，其包括流延机及其支架（图纸中未示出），还包括依次设置在支架上的第一限位对辊1、磁场取向辊3、第二限位对辊2，以及依次经过第一限位对辊1、磁场取向辊3、第二限位对辊2的流延基带4；所述的流延基带4上承载（用刮刀将浆料刮压涂敷等）有待流延成型的流延浆料，该浆料中包括待取向的磁性填料；本实施例中，该填料是磁性金属纤维；所述流延基带4与磁场取向辊3的顶部弧段接触；所述磁场取向辊3由三层结构组成，内层为固定轴31，中间层是磁体安装层(32)，外层是胶套层33；所述磁体安装层(32) 沿轴向设有一横截面呈扇形、外宽内窄的磁性硬磁体5，用来对流延浆料中的各磁性填料6，进行磁场取向排列并磁化。

本实施例中，磁场取向辊3的半径为20mm~50mm，其外表面的胶套层33为聚氨酯材料胶层，其厚度为1~4mm。其他实施例中，也可以根据工艺需要选择其他适配的数值。

本发明设置的胶套层33，一方面可以在磁场取向辊3和流延基带4之间提供弹性支撑，另一方面其在流延基带4向前移动时降低其与取向辊3之间的摩擦力，如二者之间的摩擦力过大时，其可以发生局部变形或跟随流延基带向前转动，使基带可以保持均速向前移动；同时，其还可以使磁力线顺利穿过，不影响磁场强度。

所述磁体安装层32 沿轴向还设有一外宽内窄的扇形卡槽34，用来容置所述的硬磁体5；该扇形卡槽34设置在磁体安装层32的上半扇区，该扇区对应的弧度为1/9π～1/6π；具体弧度可根据工艺的实际需要的磁场强度和磁场作用范围选择。

本实施例中，所述的硬磁体5的外圆弧面为N极，内圆弧面为S极，其在磁场取向辊3与流延基带4接触的顶部弧段所形成的磁场方向，垂直于流延基带4的移动方向。其他实施例中，也可以根据需要将N极、S极对调设置。

所述的硬磁体5由沿磁场取向辊3轴向设置的一个或者多个单磁体组成，其表面磁场强度为300～700 Oe。本实施例中为1个单磁体，其他实施例中，根据需要可以选择2-5个单磁体进行组合，以增加磁场取向辊3轴向宽度；本发明可加工的宽度不受磁场强度等限制、可远远超出现有技术最大的40cm，可以达到80cm以上。

所述硬磁体5，为锶铁氧体、钕铁硼、钐钴、铝镍钴金属材料制成的、具有磁性的永磁体。本实施例中为锶铁氧体制成的永磁体，其他实施例中，可以根据需要具体选择其他材料制成的永磁体。

所述第一限位对辊1、第二限位对辊2，均包括上下对置的滚筒11和转动轴12，所述滚筒11和转动轴12通过轴承连接；所述各滚筒11筒体周向边缘的中段均设有一相对的凹槽，形成供流延基带4及其承载的流延浆料通过的通道，并且使滚筒11的外侧表面与流延浆料不相接触。

一种采用前述装置的磁性材料流延成型的磁场取向方法，其包括如下步骤：

（1）设置一磁性材料流延成型的磁场取向装置，磁场取向辊3在其顶部弧段，由其内部的硬磁体5形成一取向磁场；根据待取向的磁性填料的特性，可通过调节组成硬磁体5的单磁体的个数或者体积，获得与磁性填料重量及磁化相适配的表面磁场强度，即相适配的磁力；

（2）将包含非取向磁性填料的待成型流延浆料，通过刮板等设置在流延基带4上；

（3）使承载有待成型流延浆料的流延基带4，经过第一限位对辊1、依次到达磁场取向辊3、第二限位对辊2，在通过磁场取向辊3的顶部弧段时，所述的流延基带4上承载的浆料中的非取向性的磁性填料，被设置在该处的取向磁场磁化并重新顺序排列，获得并保持其取向性排列；

根据磁性填料的特性，可以通过同步调节磁场取向辊3、第一限位对辊1与第二限位对辊2的宽度，获得设定宽度的磁性薄膜；

（4）将待成型流延浆料及其所包含的取向性磁性填料，固化成型，干燥，即获得各向异性的磁性薄膜材料；其磁性填料的取向垂直或沿膜的长度方向、定向排列。

本实施例采用的磁性填料，为磁性金属纤维，具体为铁或镍的短纤维，直径为1～5μm、长径比为5～10:1。

一种根据前述方法制备的磁性材料流延成型的磁性薄膜，其为磁力与重力配合取向的流延成型薄膜，所述取向流延膜固化并烘干后的厚度为0.03～0.40mm，所述的磁性填料的取向（长度方向）垂直于薄膜的长度方向，或沿薄膜长度方向定向排列，宽度可根据需要灵活调整、自由设定。

实施例2：

本发明实施例提供的磁性材料流延成型的磁场取向装置、方法及制品，其与实施例1基本上相同，其用来制得磁性填料取向垂直于膜的长度方向、定向排列的磁性薄膜。其不同之处在于：

本实施例提供的磁性材料流延成型的磁场取向装置，其磁场取向辊3与流延基带4接触的顶部弧段的水平高度，高于第一限位对辊1接触流延基带4位置的水平高度，在该段弧形顶部位置上将流延基带4向上顶起，使流延基带4与在第一限位对辊1与磁场取向辊3顶部之间，形成2～8°的坡度，即形成从第一限位对辊1到磁场取向辊3的上坡段，使流延基带4上承载的待流延成型的流延浆料，沿流延基带4上表面所形成的2～8°的坡度，从第一限位对辊1到达磁场取向辊3顶部。

本实施例中上坡段的2～8°的坡度，是最优的区间，过小或者过大将影响浆料的附着力、厚度的均匀性，以及重力与磁力的适配性。

所述磁场取向辊3的垂直高度可根据加工需要而进行上下调节，具体可以通过设置连接其轴的调节螺旋支杆（图中未示出）进行调节；该取向辊并不沿其轴发生周向转动（整体不转动），使流延基带4连同其承载的待流延成型的磁性填料，在流延机的拉动下，匀速从该磁场取向辊3的顶部通过（滑过）。

本实施例中，磁性填料为长形的磁性铁氧体粉末颗粒，或者为细长形状的其他椭球体的磁性材料颗粒。

一种采用前述装置的磁性材料流延成型的磁场取向方法，其包括如下步骤：

（11）设置一磁性材料流延成型的磁场取向装置，磁场取向辊3在其顶部弧段，由其内部的硬磁体5形成一取向磁场；使所述磁场取向辊3顶部弧段的水平高度高于第一限位对辊1，使流延基带4在第一限位对辊1与磁场取向辊3顶部之间，形成2～8°的坡度，即形成从第一限位对辊1到磁场取向辊3的上坡段；

（21）将包含非取向磁性填料的待成型流延浆料，设置在流延基带4上；

（31）使承载有待成型流延浆料的流延基带4，经过第一限位对辊1到达磁场取向辊3，即使流延基带4上承载的待流延成型的流延浆料，沿该2～8°坡度的上坡段移动，到达并通过磁场取向辊3的顶部弧段；磁场取向辊3将所述的流延基带4及其承载的待成型浆料向上顶起，在到达并通过磁场取向辊3的顶部弧段朝向第一限位对辊1一侧及中线的过程中，重力和取向磁场的方向逐渐相互重合，磁力逐步增强，浆料中的非取向性的各磁性填料受到重力和取向磁场共同作用重新排列，磁力逐渐克服重力，使各磁性填料在其长度方向由水平的无序排列转变为垂直的有序排列，该取向磁场随流延基带4的移动，将垂直有序排列的各磁性填料进行磁化，使各磁性填料获得并保持其一致性的取向性排列；

根据磁性填料的加工特性，可通过调节磁场取向辊3的垂直方向高度，调节上坡段或下坡段的坡度，获得磁性填料及磁力相互适配的重力；

（41）将待成型流延浆料及其所包含的取向性磁性填料，于各磁性填料呈垂直有序排列的状态时快速固化成型（使浆料中的溶剂快速蒸发），获得各磁性填料的取向（长度方向）垂直于薄膜长度方向、有序排列的取向性磁性薄膜材料。

一种根据前述方法制备的磁性材料流延成型的磁性薄膜，其为磁力与重力配合取向的流延成型薄膜，所述取向流延膜固化并烘干后的厚度为0.03mm，所述的磁性填料的取向（长度方向）垂直于薄膜的长度方向，宽度根据需要自由设定，本实施例中为60cm。

实施例3：

本发明实施例提供的磁性材料流延成型的磁场取向装置、方法及制品，其与实施例1、2均基本上相同，其用来制得磁性填料取向沿膜的长度方向、定向排列的磁性薄膜。其不同之处在于：

所述的磁性材料流延成型的磁场取向装，其磁场取向辊3接触流延基带4的顶部弧段的水平高度，高于第二限位对辊2接触流延基带4位置的水平高度，在该顶部弧段位置上将流延基带4向上顶起，使流延基带4在第二限位对辊2与磁场取向辊3顶部之间，形成2～8°的坡度，即形成从磁场取向辊3到第二限位对辊2的下坡段，使流延基带4上承载的待流延成型的流延浆料，沿流延基带4上表面形成的2～8°的坡度，从磁场取向辊3顶部到达第二限位对辊2。

本实施例中下坡段的2～8°的坡度，是最优的区间，过小或者过大将影响浆料的附着力、厚度的均匀性，以及重力与磁力的适配性。

所述磁性材料流延成型的磁场取向方法，其包括如下步骤：

（12）设置一磁性材料流延成型的磁场取向装置，磁场取向辊3在其顶部弧段，由其内部的硬磁体5形成一取向磁场；使所述磁场取向辊3顶部弧段的水平高度高于第二限位对辊2，使流延基带4在磁场取向辊3顶部与第二限位对辊2之间，形成2～8°的坡度，即形成从磁场取向辊3到第二限位对辊2下坡段；

（22）将包含非取向磁性填料的待成型流延浆料，设置在流延基带4上；

（32）使承载有待成型流延浆料的流延基带4，经过磁场取向辊3到达第二限位对辊2，即：使流延基带4上承载的待流延成型的流延浆料，沿该2～8°坡度的下坡段移动，从磁场取向辊3的顶部弧段到达第二限位对辊2；磁场取向辊3将所述的流延基带4及其承载的待成型浆料向上顶起，在经过磁场取向辊3的顶部弧段朝向第二限位对辊2的一侧移动的过程中，重力和取向磁场的方向逐渐不再相互重合，磁力逐步降低，浆料中垂直取向性排列的各磁性填料受到重力和取向磁场共同作用，重力逐渐克服磁力，使各磁性填料在其长度方向由垂直的有序排列转变为水平的有序排列，使各磁性填料获得并保持其一致性的水平取向性排列；

（42）将待成型流延浆料及其所包含的取向性磁性填料，在各磁性填料在其长度方向由垂直的有序排列转变为水平的有序排列的状态下，固化（紫外照射或加热等使溶剂快速蒸发）成型，干燥，即获得各磁性填料的取向平行于薄膜长度方向、有序排列的取向性磁性薄膜。

一种根据前述方法制备的磁性材料流延成型的磁性薄膜，其为磁力与重力配合取向的流延成型薄膜，所述取向流延膜固化并烘干后的厚度为0.40mm，所述的磁性填料沿薄膜长度方向定向排列，宽度根据需要自由设定，本实施例中为80cm。

本实施例磁性填料为磁性片状材料的粉末，包括片状羰基铁、铁硅铝材料等粉末。

具体的，将100份D50为80μm的片状铁硅铝粉末（磁性填料）、15份聚乙烯醇缩丁醛、1份曲拉通、2份邻苯二甲酸二丁酯、70份异丁醇、30份无水乙醇使用搅拌器高速搅拌4小时，制得待流延成型的流延浆料；然后将其用流延机的刮刀均匀涂覆在流延基带上；然后以1米/分钟的速度流延，经第一限位对辊1、通过磁场取向辊3完成取向和磁化后，到达第二限位对辊2；在通过磁场取向辊3完成取向和磁化后，到达第二限位对辊2之前对其固化、定型，然后再通过后续工序干燥，即制得流延成型、各向异性的磁性薄膜。本实施例中制备的磁性薄膜，厚度为0.3mm；裁出外径20mm，内径10mm的环状样品，使用阻抗分析仪，测得其1MHz下的磁导率为180。

作为对比例，采用相同的流延浆料和流延工艺，但是将磁场取向辊3中的硬磁体取出、不进行取向和磁化，所制得的环状样品，使用阻抗分析仪测试其1 MHz下的磁导率为150。

由此可见，采用本发明可以大幅提升磁性薄膜的磁导率等核心性能。

本发明的重点在于，通过同步改进装置结构和制备工艺，利用磁力与重力的共同作用对磁性材料进行重排和取向，比单纯的利用磁场取向所需磁场更小，磁体体积小，各处强度均匀，取向效率更高、效果更好，而且可对磁性颗粒、磁性纤维等磁性材料的进行取向，制得的磁膜材料的宽度不受限制，可以根据需要而进行扩展。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (16)

1.一种磁性材料流延成型的磁场取向装置，其包括支架，其特征在于：其还包括依次设置在支架上的第一限位对辊(1)、磁场取向辊(3)、第二限位对辊(2)，以及依次经过第一限位对辊(1)、磁场取向辊(3)、第二限位对辊(2)的流延基带(4)；所述的流延基带(4)上承载有待流延成型的流延浆料，该浆料中包括待取向的磁性填料；所述流延基带(4)与磁场取向辊(3)的顶部弧段接触；所述磁场取向辊(3)为三层结构，内层为固定轴(31)，中间层为磁体安装层(32)，外层为胶套层(33)；所述磁体安装层(32)内沿轴向设有一横截面呈扇形、外宽内窄的磁性硬磁体(5)，用来对流延浆料中的各磁性填料，进行磁场取向排列并磁化；所述磁体安装层(32) 沿轴向还设有一外宽内窄的扇形卡槽(34)，用来容置所述的硬磁体(5)；该扇形卡槽(34)设置在磁体安装层(32)的上半扇区，该扇区对应的弧度为1/9π～1/6π。

2.根据权利要求1所述磁性材料流延成型的磁场取向装置，其特征在于：所述磁场取向辊(3)与流延基带(4) 接触的顶部弧段的水平高度，高于第一限位对辊(1)接触流延基带(4)位置的水平高度，在该段弧形顶部位置上将流延基带(4)向上顶起，使流延基带(4)与在第一限位对辊(1)与磁场取向辊(3)顶部之间，形成2～8°的坡度，即形成从第一限位对辊(1)到磁场取向辊(3)的上坡段，使流延基带(4)上承载的待流延成型的流延浆料，沿流延基带(4)上表面所形成的2～8°的坡度，从第一限位对辊(1)到达磁场取向辊(3)顶部。

3.根据权利要求1或2所述磁性材料流延成型的磁场取向装置，其特征在于：所述磁场取向辊(3)接触流延基带(4) 的顶部弧段的水平高度，高于第二限位对辊(2)接触流延基带(4)位置的水平高度，在该顶部弧段位置上将流延基带(4)向上顶起，使流延基带(4)在第二限位对辊(2)与磁场取向辊(3)顶部之间，形成2～8°的坡度，即形成从磁场取向辊(3)到第二限位对辊(2)的下坡段，使流延基带(4)上承载的待流延成型的流延浆料，沿流延基带(4)上表面形成的2～8°的坡度，从磁场取向辊(3)顶部到达第二限位对辊(2)。

4.根据权利要求1所述磁性材料流延成型的磁场取向装置，其特征在于：所述磁场取向辊(3)的垂直高度可调节，但不沿其轴发生周向转动，使流延基带(4)连同其承载的待流延成型的磁性填料，匀速从该磁场取向辊(3)的顶部通过。

5.根据权利要求1所述磁性材料流延成型的磁场取向装置，其特征在于：所述的硬磁体(5)的外圆弧面为N极，内圆弧面为S极，其在磁场取向辊(3)与流延基带(4) 接触的顶部弧段所形成的磁场方向，垂直于流延基带(4) 的移动方向。

6.根据权利要求1所述的磁性材料流延成型的磁场取向装置，其特征在于：所述的硬磁体(5)由沿磁场取向辊(3)轴向设置的一个或者多个单磁体组成，其表面磁场强度为300～700 Oe。

7.根据权利要求1所述的磁性材料流延成型的磁场取向装置，其特征在于：所述硬磁体(5)，为锶铁氧体、钕铁硼、钐钴、铝镍钴金属材料制成的、具有磁性的永磁体。

8.根据权利要求1所述的磁性材料流延成型的磁场取向装置，其特征在于：所述第一限位对辊(1)、第二限位对辊(2)，均包括上下对置的滚筒(11)和转动轴(12)，所述滚筒(11)和转动轴(12)通过轴承连接；所述各滚筒(11)筒体周向的中段均设有一相对的凹槽，形成供流延基带(4)及其承载的流延浆料通过的通道，并且使滚筒(11)的外侧表面与流延浆料不相接触。

9.根据权利要求1所述的磁性材料流延成型的磁场取向装置，其特征在于：所述的磁性填料，为具有磁性长形薄片、椭球状颗粒或短纤维。

10.一种采用权利要求1～9之一所述装置的磁性材料流延成型的磁场取向方法，其特征在于，其包括如下步骤：

1）设置一磁性材料流延成型的磁场取向装置，磁场取向辊(3)在其顶部弧段，由其内部的硬磁体(5)形成一取向磁场；

2）将包含非取向磁性填料的待成型流延浆料，设置在流延基带(4)上；

3）使承载有待成型流延浆料的流延基带(4)，经过第一限位对辊(1)，依次到达磁场取向辊(3)、第二限位对辊(2)，在通过磁场取向辊(3)的顶部弧段时，所述的流延基带(4)上承载的浆料中的非取向性的磁性填料，被设置在该处的取向磁场磁化、并在该磁性填料所受取向磁场的方向与重力方向相互之间由不重合到重合，再由重合到不重合变化的共同作用下，重新顺序排列，获得并保持其取向性排列；

4）将待成型流延浆料及其所包含的取向性磁性填料，固化成型，干燥，即获得各向异性的磁性薄膜材料。

11.根据权利要求10所述磁性材料流延成型的磁场取向方法，其特征在于，其还包括如下步骤：

11）设置一磁性材料流延成型的磁场取向装置，磁场取向辊(3)在其顶部弧段，由其内部的硬磁体(5)形成一取向磁场；使所述磁场取向辊(3)顶部弧段的水平高度高于第一限位对辊(1)，使流延基带(4)在第一限位对辊(1)与磁场取向辊(3)顶部之间，形成2～8°的坡度，即形成从第一限位对辊(1)到磁场取向辊(3)的上坡段；

21）将包含非取向磁性填料的待成型流延浆料，设置在流延基带(4)上；

31）使承载有待成型流延浆料的流延基带(4)，经过第一限位对辊(1)到达磁场取向辊(3)，即使流延基带(4)上承载的待流延成型的流延浆料，沿该2～8°坡度的上坡段移动，到达并通过磁场取向辊(3)的顶部弧段；磁场取向辊(3)将所述的流延基带(4)及其承载的待成型浆料向上顶起，在到达并通过磁场取向辊(3)的顶部弧段朝向第一限位对辊(1)一侧及中线的过程中，重力和取向磁场的方向逐渐相互重合，磁力逐步增强，浆料中的非取向性的各磁性填料受到重力和取向磁场共同作用重新排列，磁力逐渐克服重力，使各磁性填料在其长度方向由水平的无序排列转变为垂直的有序排列，该取向磁场随流延基带(4)的移动，将垂直有序排列的各磁性填料进行磁化，使各磁性填料获得并保持其一致性的取向性排列；

41）将待成型流延浆料及其所包含的取向性磁性填料，固化成型，获得各磁性填料的长度方向垂直于长度方向、有序排列的取向性磁性薄膜材料。

12.根据权利要求11所述磁性材料流延成型的磁场取向方法，其特征在于，其还包括如下步骤：

12）设置一磁性材料流延成型的磁场取向装置，磁场取向辊(3)在其顶部弧段，由其内部的硬磁体(5)形成一取向磁场；使所述磁场取向辊(3)顶部弧段的水平高度高于第二限位对辊(2)，使流延基带(4)在磁场取向辊(3)顶部与第二限位对辊(2)之间，形成2～8°的坡度，即形成从磁场取向辊(3) 到第二限位对辊(2)下坡段；

22）将包含非取向磁性填料的待成型流延浆料，设置在流延基带(4)上；

32）使承载有待成型流延浆料的流延基带(4)，经过磁场取向辊(3)到达第二限位对辊(2)，即：使流延基带(4)上承载的待流延成型的流延浆料，沿该2～8°坡度的下坡段移动，从磁场取向辊(3)的顶部弧段到达第二限位对辊(2)；磁场取向辊(3)将所述的流延基带(4)及其承载的待成型浆料向上顶起，在经过磁场取向辊(3)的顶部弧段朝向第二限位对辊(2)的一侧移动的过程中，重力和取向磁场的方向逐渐不再相互重合，磁力逐步降低，浆料中垂直取向性排列的各磁性填料受到重力和取向磁场共同作用，重力逐渐克服磁力，使各磁性填料在其长度方向由垂直的有序排列转变为水平的有序排列，使各磁性填料获得并保持其一致性的水平取向性排列；

42）将待成型流延浆料及其所包含的取向性磁性填料，固化成型，获得各磁性填料平行于长度方向、有序排列的取向性磁性薄膜材料。

13.根据权利要求12所述磁性材料流延成型的磁场取向方法，其特征在于，所述的步骤1）、11）、21）还包括：

通过调节组成硬磁体(5)的单磁体的个数或者体积，获得与磁性填料重量及磁化相适配的表面磁场强度，即相适配的磁力。

14.根据权利要求12所述磁性材料流延成型的磁场取向方法，其特征在于，所述的步骤3）、31）、32）其还包括如下步骤：

通过调节磁场取向辊(3)的垂直方向高度，调节上坡段或下坡段的坡度，获得磁性填料及磁力相互适配的重力。

15.根据权利要求12所述磁性材料流延成型的磁场取向方法，其特征在于，所述的步骤3）、31）、32）其还包括如下步骤：

通过同步调节磁场取向辊(3)、第一限位对辊(1)与第二限位对辊(2)的宽度，获得设定宽度的磁性薄膜。

16.一种根据权利要求10～15之一所述方法制备的磁性材料流延成型的磁性薄膜，其特征在于，其为磁力与重力配合取向的流延成型薄膜，该流延成型薄膜固化并烘干后的厚度为0.03～0.40mm，所述的磁性填料的长度方向垂直于薄膜的长度方向，或沿薄膜长度方向定向排列。

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