CN113963882A - 流延磁片磁粉取向装置及吸波磁片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流延磁片磁粉取向装置及吸波磁片的制备方法，属于磁性材料技术领域，为解决现有取向装置的磁场强度偏低等问题而设计。本发明流延磁片磁粉取向装置包括：支架，由不导磁材料制成；两个管套，均固定设置在支架上且两个管套相互平行，两个管套之间形成供流延薄膜通过的间隙；以及，两个永磁体模块，分别穿设在两个管套中，至少在两个永磁体模块之间形成磁场。本发明流延磁片磁粉取向装置及吸波磁片的制备方法有利于提高流延磁片在流延过程中磁粉均匀取向，进而提高柔性磁片的磁性能，同时降低了流延工艺对基膜通过位置的要求，磁场强度大，提高了流延磁片产品的一致性。
Description
技术领域
本发明涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种流延磁片磁粉取向装置以及基于该流延磁片磁粉取向装置的吸波磁片的制备方法。
背景技术
高性能柔性软磁磁片由鳞片状磁粉与高分子粘结剂通过流延工艺制备而成，被广泛地应用于智能手机、笔记本电脑、GPS导航仪等消费类电子产品中，用于屏蔽或吸收电磁噪音，解决电子产品的电磁兼容问题。通常柔性软磁磁片的磁导率越高，电磁噪音抑制效果越优。决定柔性软磁磁片磁导率的一个主要因素是：片状磁粉在粘结剂中的取向排列有序程度。
目前，片状磁粉的取向主要依靠两步来实现：第一步，利用流延机中的刮刀对浆料产生的机械作用，即属于机械取向；第二步，利用磁场取向装置来提高磁粉在粘结剂中的取向程度。
现有一种吸波磁片磁粉取向装置包括由套管和永磁体组成的长轴状机构，为了提高取向磁场区域磁场强度均匀性和磁场方向的一致性，要求长轴状机构的长度大于流延薄膜的长度，导致装置较大，同时取向磁场区域的磁场强度偏低，对于取向难度大的磁粉作用有限。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种结构简单合理且磁场强度大的流延磁片磁粉取向装置。
本发明的另一个目的在于提出一种吸波磁片的制备方法，所得到的吸波磁片的磁性能更高。
为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：
一种流延磁片磁粉取向装置，包括：支架，由不导磁材料制成；两个管套，均固定设置在所述支架上且两个所述管套相互平行，两个所述管套之间形成供流延薄膜通过的间隙；以及，两个永磁体模块，分别穿设在两个所述管套中，至少在两个所述永磁体模块之间形成磁场。
特别是，所述永磁体模块由至少两个圆柱磁体组成，至少两个所述圆柱磁体轴线相重合地依次设置，相邻两个所述圆柱磁体之间的间隙小于设定值且相邻端的极性相反。
特别是，所述圆柱磁体为烧结钕铁硼磁体和/或烧结铁氧体磁体。
特别是，所述管套为由不导磁材料制成的中空圆柱体结构。
特别是，所述管套和所述永磁体模块之间通过环氧树脂、酚醛树脂或无磁胶进行粘接。
特别是，所述管套的长度等于所述永磁体模块的长度加设定值。
特别是，所述流延磁片磁粉取向装置还包括基座，所述支架固定安装在所述基座上。
特别是，所述基座由不锈钢制成。
特别是，所述管套和所述支架之间通过非磁性粘结剂粘结和/或通过由不导磁材料制成的连接件机械连接。
另一方面，本发明采用以下技术方案：
一种吸波磁片的制备方法，基于上述的流延磁片磁粉取向装置，包括下述步骤：
步骤S1、制备混合浆料，将所述混合浆料涂覆在由不导磁材料制成的基膜上并放入流延机中；
步骤S2、刮刀沿设定方向移动，令所述混合浆料在基膜上形成流延薄膜；
步骤S3、令所述流延薄膜从两个永磁体模块之间形成的磁场中穿过，所述流延薄膜的移动方向垂直于两个所述永磁体模块所在平面；
步骤S4、对所述流延薄膜进行烘干和热压，得到吸波磁片。
本发明流延磁片磁粉取向装置包括由两个管套和两个永磁体模块组成的两个长轴状的永磁组合，从而在两个长轴状永磁体组合之间形成了强度均匀且方向一致的取向磁场，漏磁小，磁场强度大，可靠安全；结构合理，占用空间较小；而且，取向磁场的覆盖区域大，均匀的磁场不仅仅限于靠近中间的小区域，在边角的磁场依然强度均匀、方向一致，有利于提高流延磁片在流延过程中磁粉均匀取向，进而提高柔性磁片的磁性能，同时降低了流延工艺对基膜通过位置的要求，有利于工艺参数的调控，扩大了工艺窗口，进而提高了流延磁片产品的一致性。
本发明吸波磁片的制备方法基于上述的流延磁片磁粉取向装置，流延薄膜从两个永磁体模块之间形成的磁场中穿过，所得吸波磁片的磁粉取向更均匀，从而提高吸波磁片的磁性能，降低了流延工艺对基膜通过位置的要求。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的流延磁片磁粉取向装置的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的流延磁片磁粉取向装置的磁场分布示意图。
图中：
1、支架；2、管套；3、永磁体模块；4、流延薄膜；5、基座。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
本实施方式提供一种流延磁片磁粉取向装置，用于制备吸波磁片。如图1和图2所示，该流延磁片磁粉取向装置包括支架1、两个管套2和两个永磁体模块3，其中，支架1由不导磁材料制成；两个管套2均固定设置在支架1上且两个管套2相互平行，两个管套2之间形成供流延薄膜4通过的间隙；两个永磁体模块3，分别穿设在两个管套2中，至少在两个永磁体模块3之间形成磁场。图2中带有箭头的线为磁力线，磁力线分布的疏密程度代表了该处的磁场强度大小，而磁力线中的箭头方向代表了磁场方向。
该流延磁片磁粉取向装置包括由两个管套2和两个永磁体模块3组成的两个长轴状的永磁组合，从而在两个长轴状永磁体组合之间形成了强度均匀且方向一致的取向磁场，漏磁小，磁场强度大，可靠安全；结构合理，占用空间较小；而且，取向磁场的覆盖区域大，均匀的磁场不仅仅限于靠近中间的小区域，在边角的磁场依然强度均匀、方向一致，有利于提高流延磁片在流延过程中磁粉均匀取向，进而提高柔性磁片的磁性能，同时降低了流延工艺对基膜通过位置的要求，有利于工艺参数的调控，扩大了工艺窗口，进而提高了流延磁片产品的一致性。
两个永磁体模块3之间的距离是可调的，根据取向磁场的强度、方向和取向区域而定，具有更高的自由度；另外，两个永磁体模块3之间的距离还可以根据流延工艺要求而定。两个永磁体模块3的结构、材质组成、尺寸以及N/S磁极方向优选都完全相同，从而得到最佳的取向磁场的强度、方向和取向区域。但两个永磁体模块3之间的距离也不是可以随意调整的，需要在保证磁粉充分取向的情况下避免团聚现象的发生，此时才能使得磁片具有优异的磁性能。
支架1主要是对管套2和永磁体模块3起到支撑作用，其制备材料可以为但不限于为不锈钢或高分子材料，或二者的复合结构。其中，高分子材料包括尼龙、聚四氟乙烯等。支架1优选采用不锈钢材质，承重能力更强，保证长时间工作过程中不发生掉落、变形、弯折等现象。
永磁体模块3中磁体的具体数量和形状不限，优选的，永磁体模块3由至少两个圆柱磁体组成，至少两个圆柱磁体轴线相重合地依次设置，取向磁场的方向一致性更好；相邻两个圆柱磁体之间的间隙小于设定值且相邻端的极性(N极和S极)相反，该设定值优选为0.05mm，取向磁场的强度更均匀。其中，圆柱磁体优选为烧结钕铁硼磁体和/或烧结铁氧体磁体。
在永磁体模块3中，可以采用同一类、同一牌号磁体，也可以采用同类不同牌号磁体，还可以采用不同类磁体，上述各种组合均不影响永磁体模块3的正常使用。即，可以根据取向磁场强度要求及取向空间尺寸来选择圆柱磁体磁性能和尺寸。优选的，永磁体模块3中设置有同一牌号的烧结钕铁硼磁体，所得到的磁场更均匀且方向的一致性高。
在上述结构的基础上，管套2为由不导磁材料制成的中空圆柱体结构，其主要作用是保护和支撑永磁体模块3。当流延磁片磁粉取向装置包括两根支架1且管套2设置在两根支架1之间时，管套2也能对支架1起到保护和支撑作用。制造管套2的不导磁材料包括但不限于不锈钢或高分子材料，或二者的复合结构，其中高分子材料包括尼龙、聚四氟乙烯等。
管套2和永磁体模块3之间的具体连接方式不限，优选的，管套2和永磁体模块3之间通过环氧树脂、酚醛树脂或无磁胶等非磁性粘结剂进行粘接，结构更牢固，长时间使用后管套2和永磁体模块3之间也不会相互脱离，使用寿命更长。
管套2的厚度和长度不限，根据取向磁场空间要求设定即可。优选的，管套2的长度等于永磁体模块3的长度加设定值，设定值优选为30mm—80mm。管套2的长度大于永磁体模块3的长度，从而能在两端将永磁体模块3彻底包裹起来，对永磁体模块3能起到更好的保护和支撑作用，保证长时间工作过程中不会掉落、变形或弯折。
在上述结构的基础上，流延磁片磁粉取向装置还包括基座5，支架1固定安装在基座5上，基座5主要是对支架1、管套2和永磁体模块3起到支撑作用。基座5的尺寸和结构不限，可以根据支架1、管套2和永磁体模块3的尺寸和重量而定。支架1与基座5之间连接方式不限，满足紧固、不变形的要求即可。
基座5优选由不锈钢制成，强度更高，能适应各种尺寸和重量的支架1、管套2和永磁体模块3的使用需求，加工方便，造价低。
在上述结构的基础上，管套2和支架1之间通过非磁性粘结剂粘结，该非磁性粘结剂可以为但不限于为环氧树脂、酚醛树脂、无磁胶等。管套2和支架1之间还可以通过连接件实现机械连接，连接件优选为由不导磁材料制成的螺栓、螺丝等。
基于该流延磁片磁粉取向装置的吸波磁片的制备方法，包括下述步骤：
步骤S1、制备混合浆料，将混合浆料涂覆在由不导磁材料制成的基膜上并放入流延机中。基膜可以由但不限于由高分子材料和金属材料制成，如PET、不锈钢等，优选为PET膜。
其中，制备混合浆料时可以是将聚氨酯、鳞片状铁硅铝磁粉和无水乙醇混合在一起组成混合浆料。当然，混合浆料中的粘结剂不限于为聚氨酯，还可以为液态橡胶、酚醛树脂等，溶剂也不仅限定于无水乙醇，还可以为乙酸乙酯等。
步骤S2、刮刀沿设定方向移动，令混合浆料在基膜上形成流延薄膜4。
步骤S3、令流延薄膜4从两个永磁体模块3之间形成的磁场(长轴状永磁体组合的端部之内所构成的区域)中穿过，流延薄膜4的移动方向垂直于两个永磁体模块3所在平面。穿行过程中，要求流延薄膜4平行于两个长轴状永磁体组合。在取向磁场的作用下，基膜上的浆料中的片状软磁合金磁粉发生转动，实现有序排列。基膜上的浆料可以在较宽的范围内实现有效取向，大大提高了生产效率。
步骤S4、对流延薄膜4进行烘干和热压，得到吸波磁片。
取向磁场区域的磁场强度优选为1200Gs—1800Gs。取向磁场强度过低的话，对磁粉的取向效果达不到最佳，尤其是对于形貌不规则、径厚比较低的磁粉以及浆料粘度大情况；取向磁场强度过高的话，会导致磁粉受到的磁力作用过大，在浆料中过度转动或移动，会出现磁粉团聚的现象。
下面通过两个具体的实施例对所得吸波磁片的性能进行说明。
实施例一
两个永磁体模块3的轴线之间的距离为70mm，每个永磁体模块3由六个直径为30mm、长度为100mm的圆柱磁体组成；圆柱磁体材质为烧结钕铁硼磁体，牌号为N52，相邻两个磁体间的间隙小于0.03mm。
管套2由不锈钢材料制成，管套2的套管壁厚为3.5mm，长度为660mm。永磁体模块3与管套2之间采用环氧树脂粘结；支架1和基座5均由不锈钢制成，管套2与支架1之间采用由不导磁材料制成的螺栓连接，支架1和基座5焊接在一起。
采用高斯计测试取向磁场区域的磁场强度，分别记录10个不同位置的磁场强度，取向磁场区域磁场强度为1365Gs-1391Gs。
将聚氨酯、鳞片状铁硅铝磁粉和无水乙醇组成混合浆料放入流延机中流延成型，浆料在刮刀的作用下在PET基膜上形成流延薄膜，然后流延薄膜进入磁场取向区域进行二次取向，流延薄膜及基膜的运动方向垂直于两个长轴状永磁组合轴线构成的平面。最后对流延薄膜进行烘干和热压，最终获得吸波磁片。吸波磁片经阻抗分析仪测试，其在2MHz下磁导率为168.4。
为了验证该流延磁片磁粉取向装置的作用，将上述混合浆料不经过磁场取向区域进行二次取向，其它工艺及参数完全相同。经测试，磁片在2MHz频点下磁导率为135.1。
根据对比可知，通过加入磁场取向装置，磁片磁导率明显提升，在原材料和其它实验条件均相同的情况下，磁导率的提升主要源于鳞片状磁粉在粘结剂中取向度的提高。因此可以证明，该流延磁片磁粉取向装置可以提高鳞片状磁粉在粘结剂中的取向度。
实施例二
所使用的装置与实施例一基本相同，不同之处在于：两个永磁体模块3的轴线之间的距离为74mm，每个永磁体模块3由六个直径为30mm、长度为80mm的圆柱磁体组成；圆柱磁体材质为烧结钕铁硼磁体，牌号为N48。
管套2由聚四氟乙烯材料制成，管套2的套管壁厚为4mm，长度为520mm。管套2与支架1之间采用环氧树脂胶粘接。
采用高斯计测试取向磁场区域的磁场强度，分别记录10个不同位置的磁场强度，取向磁场区域磁场强度为1526Gs-1551Gs。加工步骤与实施例一相同，所得吸波磁片经阻抗分析仪测试，其在2MHz下磁导率为175.6。
另外设计了两个对比实施例，第一个对比实施例：区别在于磁场取向装置的两个永磁体模块3的轴线之间的距离为106mm，其它均与实施例二相同。经测试，取向磁场区域的磁场强度为1141Gs—1171Gs，所得吸波磁片在2MHz频点下磁导率为154.2。
第二个对比实施例：区别在于磁场取向装置的两个永磁体模块3的轴线之间的距离为60mm，其它均与实施例二相同。经测试，取向磁场区域的磁场强度为1856Gs—1888Gs，所得吸波磁片在2MHz频点下磁导率为141.2，同时吸波磁片表面外观不平整光滑。
通过两组对比实施例的结果可知，当取向磁场强度过低时，会导致一部分磁粉无法达到取向的效果，进而影响磁导率；当取向磁场强度过高时，会导致磁粉发生团聚，进而影响磁性能和外观。因此，取向磁场强度应该控制在一定的范围之内，才能得到最佳的磁导率。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种流延磁片磁粉取向装置，其特征在于，包括：
支架(1)，由不导磁材料制成；
两个管套(2)，均固定设置在所述支架(1)上且两个所述管套(2)相互平行，两个所述管套(2)之间形成供流延薄膜(4)通过的间隙；以及，
两个永磁体模块(3)，分别穿设在两个所述管套(2)中，至少在两个所述永磁体模块(3)之间形成磁场。
2.根据权利要求1所述的流延磁片磁粉取向装置，其特征在于，所述永磁体模块(3)由至少两个圆柱磁体组成，至少两个所述圆柱磁体轴线相重合地依次设置，相邻两个所述圆柱磁体之间的间隙小于设定值且相邻端的极性相反。
3.根据权利要求2所述的流延磁片磁粉取向装置，其特征在于，所述圆柱磁体为烧结钕铁硼磁体和/或烧结铁氧体磁体。
4.根据权利要求2所述的流延磁片磁粉取向装置，其特征在于，所述管套(2)为由不导磁材料制成的中空圆柱体结构。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的流延磁片磁粉取向装置，其特征在于，所述管套(2)和所述永磁体模块(3)之间通过环氧树脂、酚醛树脂或无磁胶进行粘接。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的流延磁片磁粉取向装置，其特征在于，所述管套(2)的长度等于所述永磁体模块(3)的长度加设定值。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的流延磁片磁粉取向装置，其特征在于，所述流延磁片磁粉取向装置还包括基座(5)，所述支架(1)固定安装在所述基座(5)上。
8.根据权利要求7所述的流延磁片磁粉取向装置，其特征在于，所述基座(5)由不锈钢制成。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的流延磁片磁粉取向装置，其特征在于，所述管套(2)和所述支架(1)之间通过非磁性粘结剂粘结和/或通过由不导磁材料制成的连接件机械连接。
10.一种吸波磁片的制备方法，基于如权利要求1至9中任一项所述的流延磁片磁粉取向装置，其特征在于，包括下述步骤：
步骤S1、制备混合浆料，将所述混合浆料涂覆在由不导磁材料制成的基膜上并放入流延机中；
步骤S2、刮刀沿设定方向移动，令所述混合浆料在基膜上形成流延薄膜(4)；
步骤S3、令所述流延薄膜(4)从两个永磁体模块(3)之间形成的磁场中穿过，所述流延薄膜(4)的移动方向垂直于两个所述永磁体模块(3)所在平面；
步骤S4、对所述流延薄膜(4)进行烘干和热压，得到吸波磁片。
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