CN1177942C - 加工脆性金属薄带的方法及由纳米晶合金带制成的磁性元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种加工方法，它在一条脆性金属薄带(1)的至少一个面上涂覆了含至少一种聚合物的涂膜(3，3’)，以便在带材上获得厚度为1微米-100微米的粘性涂层，由此改善了脆性金属薄带(1)的加工性能和破裂性能，随后，在涂有涂膜(3，3’)的脆性金属薄带(1)上进行使脆性金属薄带(1)接受应力的步骤如切割。该方法特别适用于由具有纳米晶结构的带材或带状物制造出磁性元件。

Description

加工脆性金属薄带的方法及由纳米晶合金带 制成的磁性元件
本发明涉及一种用于加工脆性金属薄带的方法及通过加工这种带材而获得的产品，该方法包括如切割这样的加工工序。尤其是，本发明涉及通过切割具有纳米晶结构的金属带获得磁性元件的方法。
已经有人提出了制造磁性合金薄带，尤其是具有高导磁性的合金带材，该合金在非晶态母材中具有主要由很细晶粒构成的组织，晶粒大小可例如为1纳米-100纳米。这种合金被称作纳米晶合金。
例如以约20微米厚的薄带方式从非晶态带中获得纳米晶金属材料，在冷却辊上或在两个冷却辊之间浇铸和快速冷却金属液地生产出所述非晶带材。非晶态带或带状物通过保持在约550℃温度中约1小时而受到热处理，从而在相当大部分带材如大于其体积的50％的范围中形成了纳米晶结构。
在该热处理前，可在较低温度下如约200℃下预热处理。
当软磁铁基合金被浇铸、冷却并随后热处理时，可以从纳米晶态带材中获得如具有卓越磁性的磁路铁芯等的产品，通常在材料结构不同于纳米晶结构的情况下，无法获得这种优异磁性能。
然而，具有纳米晶结构的带材或带状物的缺点是，这种带材或带状物非常脆性，以至于极小的机械应力将导致带材或带状物破裂。如果不非常小心，甚至不能处理具有纳米晶结构的带材或带状物，因为在带材内引起的一点点应力就会导致其脆性开裂。目前已知的由具有纳米晶结构的带材制造金属元件如磁芯的唯一方法包括，卷绕非晶态磁性合金带，然后，在形成纳米晶结构的温度中热处理带材。选择性地，可在磁场内实施热处理，以改变这些纳米晶合金的磁滞回线。
因此，目前不可能通过包括如切割的机械处理或机加工来制造纳米晶磁性元件。
由纳米晶磁性合金的带材获得具有非常确定几何形状剖面的磁性元件是非常有意义的。尤其是，能够从纳米晶带中制造具有垫圈形、U形或E形的磁性元件或甚至制造用于钟或表的具有复杂形状的元件是非常有益的。
通常，获得一种允许加工通常厚度小于0.1微米的小厚度的脆性金属薄带的方法是非常有益的，所述带材加工包括至少一个脆性带材承受应力且尤其是切割或弯曲应力的步骤。
在EP-0687134中公开了生产包括叠层磁芯的小型化变压器，该磁芯由许多由树脂层连接在一起的薄带组成。所述叠层体被切成待制备的磁芯的形状尺寸。
US-4558247公开了包括非晶磁性合金缠绕带和插在磁芯连续各匝之间的绝缘膜的饱和磁芯。
因此，本发明的目的是提供一种用于加工至少一个厚度小于0.1mm的脆性金属薄带的方法，它包括至少一个使薄带承受应力的步骤，该方法可以避免脆性带材在加工过程中破裂的危险，尤其是，由脆性薄带获得具有精确的和/或复杂的几何形状的元件。
为此，在使薄带承受应力的加工步骤之前，至少带材的一侧覆有由至少一种聚合材料制成的涂层以便在带材上获得厚度在1微米-100微米之间的粘附层，该粘附层改变了金属薄带的变形和破裂性能，并在覆有涂层的带材上进行带材承受应力的加工步骤。
为了清楚地理解本发明，现在将参见附图来举例描述用于从纳米晶磁性合金带材上切制出磁性元件的本发明方法。
图1是根据第一实施例的实施本发明方法的设备的侧视示意图。
图2是根据第二实施例的实施本发明方法的设备的侧视示意图。
图3和4是根据第三实施例的实施本发明方法的两个连续步骤的设备的侧视示意图。
图5是根据第四实施例的实施本发明方法的设备的侧视图。
图6A、6B和6C是通过本发明加工方法获得的变压器元件的透视图，该方法包括切割纳米晶磁性薄带的步骤。
图7A、7B和7C通过本发明加工方法获得的环面磁芯的透视图，该方法包括切割步骤。
图8是通过本发明的纳米晶薄带加工方法获得的电路元件的透视图。
图9A、9B和9C是表示在实施本发明加工方法过程中的三个连续步骤的示意图，其中该方法包括化学切割步骤。
图10是通过本发明方法获得的大量元件的俯视图，该方法包括化学切割步骤。
图11A、11B、11C、11D和11E是表示在制造变压器的本发明方法的实施过程中的连续步骤的示意图，其中所述变压器被集成或没有被集成到印刷电路中。
下述的本发明方法被用于制造由纳米晶磁性材料制成的扁平磁性元件。
磁性材料是软磁材料，它通常由主要含铁或任选含铁和铁磁金属如镍和钴的混合物以及铜、硅、硼和一种如铌的金属的合金组成。
磁性材料还可以含铁、锆和硼和选择性的铜和硅。
本发明所用的磁性合金是这样的，例如，Fe-Cu-Nb-B-Si或Fe-Zr-(Cu)-B-(Si)合金(括弧所包括的符号Cu和Si表示可能没有这些元素)。
当然，本发明可适用于其它磁性合金。
例如，制造具有下列原子组成的铁基合金：
Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9
写在合金元素下方的数字相当于这些元素在合金中的原子百分比。
液态铁合金被浇铸在由热的良导体制成的有效冷却的辊上，以获得厚约20微米且宽度大于5mm的非晶态带材或带状物。
非晶态带材或带状物在温度接近550℃被退火约1小时，从而在足够多的带材体积内获得精细结晶结构或纳米晶结构，如由至少50％(体积百分比)的晶粒尺寸小于100纳米的晶粒构成的组织。
在防止金属带在切割时破裂的同时，本发明的加工工艺被用于通过切割带材而获得成形磁性元件。本发明的加工方法通常在纳米晶状态下的带材上进行。在某些情况下，本发明的加工工艺可在非晶态带材上进行并随后的热处理允许形成纳米晶组织。
非晶态带卷被送入热处理炉以便在热处理后获得卷绕在卷轴上的纳米晶带。此热处理可在磁场中实现。
本发明的加工首先是，在由纳米晶合金制成的带材的一侧上涂覆含有聚合物的涂层。在一侧涂有含聚合物的涂层的带材可不用担心会碎裂地进行加工。随后，带材在第二侧面上涂覆含聚合物的涂层且覆盖带材的这两个层是通过使用压力和/或通过热处理而被附着在带材表面上的。
然后有可能对在一侧或两侧涂有含聚合物的涂层的多个金属带进行重叠和结合如粘合剂粘合、压力复合或热处理，以便获得包括多个由含聚合物的涂层分开的重叠金属层的层压复合部件。
本发明的加工方法包括一个附加工序，例如机加工或成形其两侧有涂层的金属带或层压复合带材，以便如通过切割带材获得成形元件。
如图1所示，在实施本发明加工方法的第一种方式中，纳米晶带1先在第一侧上并随后在第二侧上覆上由预涂有粘合剂的塑料膜构成的粘附材料。
纳米晶合金带1被卷绕在其弯曲率半径足以防止带材1变形或过高应力的卷轴2上。卷绕到卷轴上是对在非晶态下的浇铸冷却带实现的，它随后在卷绕于卷轴上的状态下在550℃左右接受热处理。
首先，由预涂有粘合剂的聚合物制成的带材3被粘到从卷轴2上退绕的带材一侧上。由预涂有粘合剂的聚合物制成的带材3从卷轴退绕并随后被铺放并被压辊压紧到纳米晶合金带1上，该压辊设置成与由卷绕于卷轴2上的纳米晶合金带1够成的带卷相对。这样一来，带材3恰在带材1被展开的位置上接触到纳米晶合金带1的上表面并被粘贴在那里。由此一来，避免了对一段未覆有由预涂有粘合剂的塑料层的带材1的任何处理。
使上表面覆有聚合物带材3的纳米晶合金带1的底面接触由预涂有粘合剂的聚合物制成的卷状第二带材3’。两个对置压辊4、4’被用于对覆有聚合物带材3、3’的带材1施压。压辊4、4’所加压力可以将带材3、3’良好粘合在纳米晶合金带材1的表面上。
为进一步改善带材3、3’在纳米晶合金带材1表面上的粘合，可以使由覆有层3、3’的带材1构成的层压带经过热处理装置5，在这里，带材3、3’的粘结材料发生交联，由此提高粘合质量。
在离开热处理单元5时，被固定到覆涂层3和3’上的带材1构成了叠层带6，其变形性能和破裂性能根本不同于由实质上是脆性的纳米晶合金制成的带材1的变形性能和破裂性能。叠层带6不再是脆性的并且其开裂方式根本不同于带材1的脆形断裂方式。因此，在本发明加工方法的第一步骤后获得的带材6可承受类似机械切割带材时所用的剪切应力。这样一来，通过切割带材6，可以没有任何纳米晶合金带材1破裂危险地获得成型的元件，所述带材1在其两面上与覆层聚合物带3、3’相连。
为获得有满意性能的磁性元件，具有纳米晶结构的带材必须具有尽可能低的内应力。可以如上所述地通过在有大曲率半径的芯棒或芯轴上进行非晶态带材的热处理或是通过使用对无应力未卷带进行热处理的炉子如处理平摊于支撑上的带材的炉获得上述结果。对覆有两个聚合物粘附层的纳米晶带材上进行的加工实际上没有在纳米晶带内产生应力，即使这些加工使之承受了大外界应力如剪切应力。
预涂有粘全剂的且被用于覆盖带材1两面的聚合物膜3和3’可包括由这样的聚合物构成的薄膜，如聚酯、聚四氟乙烯(PTFE)或聚酰亚胺，薄膜与一层允许薄膜与带材粘合的自粘附材料复合。在象图1所示装置5那样的热处理装置内，某种自粘附材料可进行交联。
接着，从分别包括其两面都覆有由聚合物带材的纳米晶带的叠层带6开始，可以制造包括通过压力和/或热处理使之相互粘合的多个叠层的带6层压复合材料。尤其是，这种复合带可从由纳米晶带1组成的叠层带6中获得，纳米晶带1的两面或仅一面覆有两面聚合物带，即带材在其两面具有自粘附层。
由于所获叠层带或复合带不再具有在切割时会破裂的危险，所以，如下所述地，可以由这些叠层带或复合带制出如具有U形或E形的任何磁性元件或具有复杂形状的任何制钟表用磁性元件。
如此选择用于覆盖纳米结晶带的聚合物层，即避免在把聚合物带粘到纳米晶带上时或在交联与纳米晶带接触的聚合物时产生的应力降低了纳米晶带的磁性能。通常，在粘合阶段或交联阶段内，要采取措施避免带材承受高拉伸力或压缩应力。
然而，在某些情况下，可以利用纳米晶带的磁致伸缩性能并通过聚合物基的层给纳米晶带施加一定应力来调节由至少一条纳米晶带构成的层压带或复合带的磁性能。
在某些应用场合中，例如在能量转换系统所用元件的情况下，通过本发明方法获得的磁性元件必须承受较高温度如150℃。在这种情况下，当然，形成在切割后保持与所获磁性元件相连的覆于纳米晶带的覆层的聚合物必须承受磁性元件的加工温度。
代替由预涂有粘合剂的聚合物制成的自粘附覆层带，可以作为纳米晶带覆层而使用的是热塑聚合物膜，它在热处理前都不会变粘附。这种热塑性膜被称作“非粘性”，因为其热塑部分在室温下没有粘性。
图2表示本发明方法的一个加工阶段，其中生产出一种由纳米结晶带和在热处理后通过热塑材料被粘在一起的聚合物覆层构成的可切割的复合物。
如前所述，使用这些纳米晶合金带材，它们通常卷绕成卷并且通过非晶态合金带处理而获得。用于制造复合带的每个纳米晶合金带在其上表面和下表面上覆上了预涂有粘全剂的热塑聚合物膜，因此，制造出多个如三个叠层带7a、7b、7c，每个叠层带包括置于两聚合薄膜之间的纳米晶合金带。带材7a、7b和7c在小于400℃的温度下穿过加热室8，所述加热室将覆盖叠层带7a、7b、7c的热塑膜的温度提高到热塑膜熔点以及接触粘合温度以上。在两个压辊9a、9b之间进行带材7a、7b、7c的复合。在冷却室10中被冷却后，获得了一条可切割成具有成形磁性元件形状的复合带11。
允许覆层粘合的热塑膜可以由下述聚合物之一组成：改性聚乙烯(通过丙烯酸、马来酸酐或其它材料改性)、接枝聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯。
通过利用第二实施方式的方法而获得的层压复合带11的性能允许没有破裂和没有产生于纳米晶带中的不理想应力地进行切割。
代替自粘附或热塑覆层带，可以根据本发明通过用粘合剂涂覆至少一条纳米晶带的表面来形成层压带或复合带。然后，使用厚1微米-50微米的非粘性的反应粘附材料。
当可在粘合剂上进行两个连续的聚合或交联反应时，该粘合剂被称作反应粘合剂或两级粘合剂。这种材料被称作非粘性材料，因为它不能在第一次交联反应后粘附。
根据要由叠层带或复合带制造的磁性元件的所需磁性能，这种粘合剂可从热固性和热塑性聚合物中选择。这些磁性能事实上依赖于在制造时施加在叠层带或复合带上的热条件。
图3示意地表示使用反应粘合剂通过在纳米晶带表面直接涂上粘合剂的方法来制造包括一纳米晶带的层压材料的设备。
将最好来自带卷的纳米晶带1置于支撑带12上，它最好成可在箭头12’所示方向上可移动的柔性带的形式。位于可移动支撑带12上的是第一涂覆装置14a和第一干燥和交联装置15a，经该装置由支撑带12支撑的纳米晶合金带1在箭头12’所示方向上移动。涂层13在第一涂覆装置14a内被沉积于纳米晶带1的上侧。涂层13在第一干燥和交联装置15a内被烘干和交联。
涂有粘于其上表面上的塑料层13的纳米晶合金带1在没有断裂危险的情况下进行加工。因此，涂有涂层13的带材1从支撑带12被传给第二涂覆装置14b，以便在带材1的第二面或底面上涂上第二涂层13’，第二涂层在该两面有涂层的带材穿过去中的第二烘干交联装置15b内被烘干和交联。
离开图3所示设备后，获得了包括两面涂有由交联聚合物构成的涂层13和13’的纳米晶中心带1的叠层带16。
其两面涂有粘附极佳的塑料层的纳米晶带不再具有脆性行为并且它可以被切割成形状复杂的磁性元件。
如图4所示，也可以类似于叠层带16地复合多个叠层带16a、16b、16c，以便通过重叠和粘合叠层带16a、16b、16c获得复合带。
层压复合带还可通过叠置仅一面有涂层的纳米晶合金带来获得。
可以使带材16a、16b和16c经过加热室18地升温到小于400℃。随后，受热带材16a、16b和16c在两个压辊19a和19b之间被压缩，因此，允许包括热塑性聚合物的带材16a、16b和16c相互粘合。所获的复合带17在冷却装置20中被冷却。
在本发明加工方法的一个后续步骤中，在构成复合带17的纳米晶带没有破裂的情况下，可从复合带17中切制出磁性元件。
通过在纳米晶带的一面或两面上淀积聚合物层而制造叠层带16的第一步不仅可以如上所述地通过涂覆进行而且可通过在带材一面上或带材两面上先后喷涂聚合物覆层物质来实现。随后，使覆层物质聚合。还可以通过浸涂一次涂覆纳米晶带的两面。然而，这将更难搬运纳米晶带。
为了实施直接给纳米晶带涂粘合剂的本发明方法，可以使用下述类型之一的聚合物：丙烯酸材料、聚酯、环氧树脂、酚醛环氧树脂、聚酯/环氧树脂、含改性剂的酚树脂、聚氨酯/聚酯树脂。聚合物覆层厚1微米-50微米。
在所有以上建议的例子中，获得了包括一条或多条纳米晶带的叠层带或复合带，在每条纳米晶带的一面或两面上覆有聚合物层。因此，在没有纳米晶带破裂危险的情况下，可以由叠层带或复合带切制磁性元件。
如果需要制造具有窄磁滞回线的环面型磁性元件，即其Br/Bs之比比1小许多，将在复合部件的切口中产生破裂界面地切割元件。这些破裂界面可以在切割时由冲切产生。
包括制造纳米晶带覆层的步骤的本发明加工方法可与先前的由非晶态带制造纳米晶带的方法结合起来。
图5表示执行本发明处理方法的第一步骤的设备，即在离开用于在非晶态带内形成纳米晶结构的热处理炉的纳米晶带上涂覆一个聚合物层。
图5画出了倾斜布置的热处理炉22，它例如可由被电热装置包围的石英管和一个可以让带材选择性地接受磁场的感应件构成。使几条非晶态带如三条非晶态带21a、21b、21c经过炉22，三条非晶态带21a、21b、21c在约550℃下在炉22中热处理一段足以在带材中生成纳米晶结构的时间。带材21a、21b、21c在冷却装置23中接受冷却，并随后铺展在一条可动支撑带24上。随后，在一面或两面上用自粘附聚合物带覆盖所述带材，所述聚合物带预涂有粘合剂，这些聚合物带被卷成卷24a、25a，安放在每条带材如带21a的移动路径上。
离开设备后，可获得三个叠层带，每个叠层带由其上一面或双面覆盖聚合物粘附带的纳米晶合金带组成。
可以按照磁性元件形状切割所获的叠层带或者将其粘合组装起来，以便形成由多条本身可切割的重叠层压带组成的复合带。
图6A、6B和6C表示通过切割层压复合带来制造元件的实施例，该层压复合带是通过重叠和压实叠层带而形成的，每个叠层带由覆有一个或两个粘合于纳米晶带表面的聚合物层的纳米晶带组成。层压复合带可由多个重叠层压带相互连接而成，叠置带的数量可以例如等于3或更多。
例如，在纳米晶带的厚度为20微米且其两面覆有厚5微米的聚合物层的情况下，由三条叠置层压带组成的一摞的厚度为80微米，即0.08毫米。
当然，可以通过切割较厚层压复合带如1毫米或更厚的带材来制造磁性元件。
可以由这种层压复合带制造E型、I型、U型变压器元件，正如图6A、6B和6C分别所示的E型变压器元件26a、I型变压器元件26b、U型变压器元件26c那样。
这种变压器元件显示出非常好的磁性，因为它们由具有很好机械性能的纳米晶合金层组成，同时因为纳米晶合金片是通过在其整个表面粘附塑料层制造的。此外，如上所述，在切割层压复合产品时，显著降低了纳米晶带破裂的危险性。
图6A、6B和6C所示的元件可通过机械切割成型元件的任何方法来切割，例如通过坯模冲压。
当这些元件被用作变压器时，所获元件的层压结构还适于限制在这些元件内的涡流损失。
根据本发明方法而由层压复合带切成的元件还可以被用作环芯。
如从图7A、7B中看到的那样，如图7A所示，用切割垫圈27a的形状形成了圆环，或如图7B中所示，用其中心空出的具有方形或矩形横截面形成框架27b形状。
也可以图7C所示地制造带间隙的圆环，它成具有构成间隙的径向切口27’c的层压垫圈27c形状。垫圈27c切割和狭长切口27’c成型是在组成层压复合品的纳米晶带没有破裂的危险下实现的。因此，所获的切割圆环可具有非常小的尺寸。
通常，所获元件如图6A至6C和7A至7C所示的元件可具有小的或非常小的尺寸且具有扁平和非常薄的形状。
使用本发明方法，还可以制造用于微型磁路的元件如用于制造表的转子或定子。
还可以制造用于电动机且尤其是很小的电动机的转子或定子的元件。
本发明的方法还可用于制造由高导磁率材料制成的防盗标签，当目标通过电流流过的电路环路时，可检测物品或目标上的标签。携有防盗物品的目标的经过则通过环路内的感生电流变化来检测。
如图8所示，还可以使用本发明的方法制造薄的感应器或变压器28，该感应器或变压器可例如具有如1毫米级的厚度，这样的厚度允许它们被装配于设备的表面上。
包括分别由被聚合材料层包裹的纳米晶带组成的叠置叠层的层压复合带例如被切成其中开设了正方形截面孔的矩形28。变压器的初级和二级部分可以通过把电线28’卷绕到所获元件上而制成。
在上述所有描述如何实现本发明的例子中，磁性元件是通过机械方法从叠层带或层压复合带中切制的。
如图9A-图9C、图10所示，还可以通过化学切割法从纳米晶合金薄带中切制复杂形状的磁性元件。
如图9A所示，先由其一面涂有聚合物带31的纳米晶合金带30制造出层压品29，其中通过上述方法使聚合物带31与带材30结合。
如图9B所示，随后，叠层带29被覆上感光树脂层32并且覆于层压品29的纳米晶合金带外表面上的感光树脂层32经过有适当形状的丝网33而受到光线34的曝光。
如图9C所示，下一步是用适当的溶剂除去感光树脂层32中的，部分曝光部分，或曝光部分32’或由受到丝网33遮掩的部分32”即未曝光部分。例如，如果感光层由改良干酪素组成，则所用溶剂是水。
通过使用类似于蚀刻的技术，利用如酸或氯化铁这样的蚀刻剂而沿层32的未曝光部分切割元件。
如图10所示，获得了与层压材料29的聚合物支撑带31复合的磁性元件35。因此，避免了元件破裂的危险，这些元件在离开生产线时被保护和包装起来。
因此，如图11A-图11E所示，根据本发明的方法，可以由所获元件制造被集成到印刷电路中的变压器或独立变压器。
在第一步骤中，制造了由纳米晶合金带36a和粘合于带材36a一面上的聚合物膜36b组成的层压带36(图11A)。例如，使用结合图9A、9B、9C和10所述的方法，制造了包括用作基带的塑料膜36b和由纳米晶合金制成的连续薄磁路37的产品38(图11B)，所述磁路例如矩形框形状并且被粘在基带上。
产品38被切成各部分，每一部分包括一个固定于基带部分的薄磁路37。切制部分39(图11C)如此相互堆叠，磁路37准确重叠并用塑料基层36b隔开。如通过加热或施压重叠层36b相互粘合，以便获得复合层压产品40(图11D)。在叠置磁路37的内外区域内，如图11D中所示地给叠置塑料膜36b钻孔，以便获得贯通复合层压品40的大量孔41。随后，孔41在内部电镀上金属，以便在孔41出没的复合层压品40的两个面之间产生连续导电区域。
接着(图11E)，例如通过在复合层压品40的两面上进行化学蚀刻而制成导电体42、43，所述导电体分别在复合层压品40的每个面上与第一组孔41和第二组孔41连接。
导电体42、43和连接于其的电镀通孔41组成了变压器44的初级绕组和二级绕组，该变压器可被用于印刷电路。
还可以用这种方法制造其它元件，如可插入印刷电路或嵌入印刷电路中的并至少包括一个绕组的电感。
在实施本发明方法的上述例子中，纳米晶合金带材即在用于获得纳米晶带的非晶态带热处理后获得的带材的一面或两面被覆盖了起来。
还可以通过在非晶态带上涂覆含聚合物的覆层来实施本发明，非晶态带随后被切制成磁性元件形状，然后，热处理这些元件以便在元件的非晶态材料中形成纳米晶结构。
这种方法的各步骤如下：
1、非晶态带材的一面或两面涂有由水、聚合物粘合剂、铝酸盐、硅酸盐和熔剂组成的复合溶剂混合物；
2、涂层被干燥以便其粘合非晶态带材；
3、在其两侧或仅一侧上有涂层的几条非晶态带材被叠置起来；
4、无机粘合剂经历首次烧制而获得了可切割的非晶态带/无机粘合剂复合体；
5、由如此形成的层压带中切制出元件；
6、切制元件在允许在非晶态带中纳米晶体成核且聚合物/铝酸盐/硅酸盐/熔剂混合物玻璃化的温度下接受热处理。
根据所用聚合物/铝酸盐/硅酸盐/熔剂混合物的类型，温度大于500℃可能是合适的。
在热处理时，聚合物被氧化。
还可使用下列物质形成非晶态带涂覆用混合浆；
-乙基纤维素型树脂，其确保涂层的机械整体性并赋予适用于施用类型的粘度；
-溶剂，例如脂族的或芳族的碳氢化合物混合物，其用来溶解树脂并且通过低温如100℃处理应可被轻易除去；
-矿物填充剂如玻璃或氧化物，它被用来改善层与纳米晶状态材料在其处理后的粘合的效果；
-有机填充剂，例如由有机金属物质或表面活性剂组成，它用来提高覆层的分散性、浸润性和耐蚀性能。
浆状涂层物质成分的一个典型例子如下：
-金属填充剂：40-70(体积百分比)；
-树脂：3-10(体积百分比)；
-矿物填充剂：3-6(体积百分比)；
-有机填充剂：0.5-2(体积百分比)；
-溶剂：成分余量不超过100(体积百分比)。
因此，在任何情况下，根据本发明的方法，可以不用担心带材破裂地获得由纳米晶合金带组成的磁性元件。
本发明的方法允许获得形状复杂的纳米晶合金的磁性元件，其中一些是至今还不能实现的，而唯一由纳米晶合金制成的可获得的元件就是由卷绕带构成的圆环铁芯。
通过在纳米晶合金带的一面上涂覆含至少一种塑料的涂层或膜层，可以获得不脆性的纳米晶合金带。
在本发明方法的范围内，这些带材可接受处理并按照多种方式使用，例如纵切成其宽度小于浇铸为非晶态的且经热处理的纳米晶带的宽度的窄带。
当例如通过切割或钻孔制造磁性元件时，本发明的方法可避免纳米晶合金带或可能为非晶态合金破裂的危险。
然而，在纳米晶合金情况下使用尤其有利的本发明可以被用于所有需要处理或制造厚度小于0.1微米的脆性金属薄带场合。
本发明不限于上述实施方法。
因此，还可以按照不同于上述的方式用含聚合物的涂层覆盖脆性金属薄带。
本发明不限于在本发明方法的第一阶段中在金属薄带上形成的层的性质和成分。
本发明不限于在本方法的第二阶段中切制带材的例子，相反它适用于其中机加工或处理脆性金属薄带的以下所有情况，即这样的处理或机加工使脆性带材承受应力。
本发明可被用在除制造磁性元件以外的其它领域。

Claims (31)

1.一种用于加工一条厚度小于0.1mm的脆性金属薄带(1，21a，21b，30)的方法，所述方法包括至少一个使薄带(1，21a，21b，21c，30)承受应力的步骤，其特征在于，在使薄带(1，21a，21b，21c，30)承受应力的步骤之前，至少带材的一面覆有一个由至少一种聚合膜制成的涂层(3，3’，13，13’，31)，以便在带材上获得厚1微米-100微米的粘附层，该粘附层改变了金属薄带的变形和破裂性能，并在覆有涂层的带材上进行使带材承受应力的所述步聚
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由至少一种聚合物膜制成的涂层(3，3’)由预涂有粘合剂的自粘附塑料膜组成。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，预涂有粘合剂的自粘附塑料膜包括一层压敏自粘附物质且通过将自粘附涂层(3，3’)压到金属薄带(1)上而使自粘附涂层(3，3’)与金属薄带(1)粘合。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，塑料膜由下述材料之一组成：聚酯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，使脆性金属薄带(1)的一面接触第一自粘附聚合物膜(3)，从而可以处理脆性金属薄带(1)，使脆性金属薄带(1)的第二面与由自粘附塑料制成的第二膜(3’)接触，对在由两个聚合物薄膜(3，3’)之间的脆性金属薄带(1)构成的叠层带(6)施加压力，在叠层带(6)上进行机加工。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，使脆性金属薄带(1)的一面接触第一自粘附聚合物膜(3)，从而可以处理脆性金属薄带(1)，使脆性金属薄带(1)的第二面与由自粘附塑料制成的第二膜(3’)接触，对在由两个聚合物薄膜(3，3’)之间的脆性金属薄带(1)构成的叠层带(6)施加压力，在叠层带(6)上进行机加工。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，制造出分别在至少其一面上具有由预涂有压敏粘合剂的塑料膜构成涂层的多个叠层带(6，7a，7b，7c)，这些叠层带(6，7a，7b，7c)被叠置并通过粘合连接以便获得层压复合带(11)，在层压复合带(11)上进行机加工。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，制造出分别在至少其一面上具有由预涂有压敏粘合剂的塑料膜构成涂层的多个叠层带(6，7a，7b，7c)，这些叠层带(6，7a，7b，7c)被叠置并通过粘合连接以便获得层压复合带(11)，在层压复合带(11)上进行机加工。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，预涂有粘合剂的自粘附塑料膜的压敏粘附物质是可交联的物质，对被粘在金属薄带上的涂层进行交联热处理。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，含至少一种聚合物膜的涂层由在其一面上预涂有粘合剂的非自粘附热塑聚合物膜构成，使这种预涂有粘合剂的热塑膜接触金属薄带(1)的至少一面，以便获得叠层带(7a，7b，7c)，且多个叠层带(7a，7b，7c)以这样方式制造，所述多条叠层带(7a，7b，7c)被加热到不到400℃，为获得复合叠层带(11)而被加热的多条叠层带(7a，7b，7c)中的带材彼此重叠并一个压一个地被压制，在复合叠层带(11)上进行牵涉到应力的加工步聚
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，热塑膜由下述聚合物之一制成：通过丙烯酸或马来酸酐改性的聚乙烯；接枝聚丙烯；聚酰胺；聚氨酯。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，含至少一种聚合物膜的涂层由反应性粘附聚合物组成，涂层被涂在脆性金属薄带(1)的至少一面上以便获得叠层带(16)，多条叠层带(16a，16b，16c)按这种方式制造，叠层带(16a，16b，16c)被加热到不到400℃，叠层带(16a，16b，16c)在加热状态下被重叠起来，对叠置的带(16a，16b，16c)施加压力以便实现叠层带(16a，16b，16c)的粘合，从而获得了复合叠层带(17)，在复合叠层带(17)上进行牵涉到机械应力的工序。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，反应性粘附涂层由下述材料之一组成：丙烯酸材料、聚酯、环氧树脂、酚醛环氧树脂、聚酯/环氧树脂、含改性剂的酚树脂、聚氨酯/聚酯树脂。
14.如权利要求12-13之一所述的方法，其特征在于，通过涂布、喷涂或浸涂等方法之一将反应性粘附聚合物堆覆于金属薄带(1)的至少一面上。
15.如权利要求1-3和10-13任一所述的方法，其特征在于，脆性金属薄带(1)是由具有纳米晶结构的软磁合金制成的带材，即它含至少占体积百分比50％的尺寸小于100纳米的细晶粒，它是通过以非晶态带的形式浇铸软磁材料并通过热处理非晶态带而获得的，薄金属带(1)在非晶态或纳米晶状态下在其至少一面上覆有包含至少一种聚合物的涂层。
16.如权利要求7所述的方法，其特征在于，脆性金属薄带(1)是由具有纳米晶结构的软磁合金制成的带材，即它含至少占体积百分比50％的尺寸小于100纳米的细晶粒，它是通过以非晶态带的形式浇铸软磁材料并通过热处理非晶态带而获得的，薄金属带(1)在非晶态或纳米晶状态下在其至少一面上覆有包含至少一种聚合物的涂层。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，含聚合物材料的涂层厚1微米-50微米。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，纳米晶薄带具有约20微米的厚度。
19.如权利要求15-18中任一所述的方法，其特征在于，软磁材料含铁、铜、铌、硅和硼，或铁、锆、硼并可能含铜和硅。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，软磁合金的原子组成是Fe-Cu-Nb-B-Si型或Fe-Zr-(Cu)-B-(Si)型。
21.如权利要求15-18和20任一所述的方法，其特征在于，非晶态软磁材料带覆有由溶剂、聚合物粘合剂、铝酸盐、硅酸盐和熔剂组成的复合混合物，具有覆层的带被干燥，制造出多个干燥的涂覆非晶态带，多个涂覆非晶态带材被重叠起来，涂覆非晶态带材接受第一次固化以获得非晶态/聚合物复合叠层带，从复合带材上切制出元件，切制元件在允许在非晶态带中生成纳米晶结构并允许铝酸盐/硅酸盐/熔剂的混合物玻璃化的温度下接受热处理，以便获得包括层压纳米晶层和玻璃化层的切制成形元件。
22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，非晶态软磁材料带覆有由溶剂、聚合物粘合剂、铝酸盐、硅酸盐和熔剂组成的复合混合物，具有覆层的带被干燥，制造出多个干燥的涂覆非晶态带，多个涂覆非晶态带材被重叠起来，涂覆非晶态带材接受第一次固化以获得非晶态/聚合物复合叠层带，从复合带材上切制出元件，切制元件在允许在非晶态带中生成纳米晶结构并允许铝酸盐/硅酸盐/熔剂的混合物玻璃化的温度下接受热处理，以便获得包括层压纳米晶层和玻璃化层的切制成形元件。
23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，乙基纤维素型树脂、由脂族或芳族的碳氢化合物混合物组成的溶剂、由玻璃或氧化物组成的矿物质填料和由有机金属或表面活性剂物质组成的有机填料被用于覆盖带材(1)的混合物中。
24.如权利要求1的方法，其特征在于，使薄带(1)承受应力的所述加工步骤是一个机械切割工序。
25.如权利要求1的方法，其特征在于，它包括采用化学切割其一面涂有由聚合物形成的涂层(31)的金属薄带(30)的步骤。
26.用于生产印刷电路元件(44)的方法，该元件包括至少一个线圈(42，43)，其特征在于：
-生产由纳米晶合金制成的带材(36a)和与纳米晶合金带材的一面相粘合的聚合物膜(36b)组成的叠层带(36)；
一切割纳米晶合金带材以便获得多个由纳米晶合金形成的磁路(37)，每个磁路被粘到聚合物膜(36b)的一段上；
-从聚合物膜上切下许多段；
-把这些段堆起来以便精确堆叠磁路(37)，并使这些聚合物膜段相互粘合以便获得复合层压产品(40)；
-在复合层压产品(40)的整个厚度上给聚合物膜段钻孔，从而形成位于磁路(37)内、外区域中的通孔(41)；
-使通孔(41)内部金属化；
-在复合层压产品(40)的两面上形成电导体，所述电导体以成至少一个线圈(42，43)的方式连接孔(41)的各端。
27.纳米晶形态的磁性合金制成的磁性元件，其特征在于，它是以层压方式制造的，它包括至少一条由纳米晶态磁性材料制成的带材和至少一个涂层，该涂层含有至少一种叠置在由纳米晶磁性合金制成的带材上的并被粘到由纳米晶磁性合金制成的该带材上的聚合物膜，其中该聚合物膜由下述材料之一组成：聚酯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺。
28.纳米晶形态的磁性合金制成的磁性元件，其特征在于，它是以层压方式制造的，它包括至少一条由纳米晶态磁性材料制成的带材和至少一个涂层，该涂层含有至少一种叠置在由纳米晶磁性合金制成的带材上的并被粘到由纳米晶磁性合金制成的该带材上的聚合物膜，其中该聚合物膜由下述聚合物之一制成：通过丙烯酸或马来酸酐改性的聚乙烯；接枝聚丙烯；聚酰胺；聚氨酯。
29.如权利要求27或28所述的磁性元件，其特征在于，它构成了以下其中一个元件：用于表的转子或定子的磁路元件；电动机的转子或定子；防盗标签；磁性元件。
30.如权利要求27或28所述的磁性元件，其特征在于，它构成了被集成到印刷电路中的变压器(44)或独立的变压器。
31.一种包括至少一条由权利要求1的方法制成的带材的叠层带。
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