CN1444296A - 一种巨磁阻抗效应复合丝及其制备方法 - Google Patents

一种巨磁阻抗效应复合丝及其制备方法 Download PDF

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胡季帆
张玲
秦宏伟
陈娟
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Shandong University
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Abstract

本发明涉及一种巨磁阻抗效应复合丝材料及其制备方法，属于交流传感技术、磁存储技术的领域。本发明的主要内容就是采用电沉积法，在导电金属丝A的外层电沉积Ni100－xFex磁性镀层，复合丝材料成分为Ni100－xFex/A，其中X的值取为15～25，A可以是银丝、铝丝、银铜合金丝之一种。它解决了现有技术的工艺复杂，产品阻抗值小等缺点。本发明具有工艺简单，生产成本低，且产品具有较高的巨磁阻抗值等优点。

Description

一种巨磁阻抗效应复合丝及其制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种巨磁阻抗效应复合丝材料及其制备方法，属于交流传感技术、磁存储技术领域。
(二)背景技术
近年来一种被称作巨磁阻抗效应被发现了，该效应的特点是：在材料中通入交流电流，在高频下发现外加磁场可导致材料的电阻抗的巨大变化。显然，具有这种效应的材料在传感器及读出磁头方面具有应用价值。这种效应首先发现于FeCoSiB非晶丝，以后扩展到非晶FeCoSiB薄带和FeCuNbSiB和FeZrBCu等纳米晶薄带和薄膜。FeCoSiB非晶丝和非晶薄带以及铁基薄膜巨磁阻抗材料的制备工艺条件要求高，生产成本高。纳米晶薄带FeCuNbSiB和FeZrBCu易碎、质地不结实而难以在实际中使用。所以很有必要寻求新型高巨磁阻抗效应材料和生产工艺相对简单、成本低的材料制备方法。
(三)发明内容
为了解决现有技术存在的制备工艺复杂、生产成本高的问题，本发明设计生产一种具有高巨磁阻抗效应的新型材料及其制备方法。
本发明是由如下技术方案实现的：
这种巨磁阻抗效应的复合丝是在银丝、铝丝或银-铜合金丝外层通过电沉积Ni100-xFex磁性层制得的，其中复合丝材料成分为Ni100-xFex/A。x的取值为15～25；Ni100-xFex磁性镀层厚度为1微米～1毫米。
巨磁阻抗效应复合丝的具体制备步骤如下：
(1)将NiSO4·7H2O溶于50℃～90℃的热水中，过滤后倒入电镀槽；
(2)将FeSO4·7H2O溶于20℃～50℃的温水中，然后加入柠檬酸，搅拌溶解后
   加入电镀槽中；
(3)将NaCl溶解，加入电镀槽中；
(4)用5％的NaOH溶液调镀液的pH值为1～5；
(5)以上各步骤要满足镀液中各物质的浓度为：
   FeSO4·7H2O的浓度为0.019～0.022克/毫升；
   NiSO4·7H2O的浓度为0.029～0.31克/毫；
   柠檬酸的浓度为0.015～0.02克/毫升；
   NaCl的浓度为0.01～0.15克/毫升；
(6)电镀时，选Ni100-xFex合金为阳极，阴极A可以是银丝、铝丝、银-铜合
   金丝之一种，镀液温度控制在20℃～80℃，电流密度为10A～800A/cm2，电
镀时间为5～100分钟，从而得到材料成分为Ni100-xFex/A的巨磁阻抗效应
复合丝，X值取15～25，Ni100-xFex/A镀层厚度为1微米～1毫米。
采用本发明方法得到的巨磁阻抗效应复合丝，在低频下具有较大的巨磁阻抗效应。例如：在直流磁场为90奥斯特，交流电流频率为10kHz下，测得该材料的巨磁阻抗ΔZ/Z0变化率可达-80％。因而，这种巨磁阻抗效应复合丝可广泛地应用于交流传感技术、磁存储技术领域。
本发明方法具有工艺简单、生产成本低等优点。
(四)具体实施方式
实施例1
将NiSO4·7H2O溶于60℃的热水中，过滤后倒入电镀槽，再将FeSO4·7H2O溶于50℃的温水中，然后加入柠檬酸，搅拌溶解后加入槽中；将NaCl溶解，加入槽中。镀液中FeSO4·7H2O的浓度为0.02克/毫升，NiSO4·7H2O的浓度为0.3克/毫升，柠檬酸的浓度为0.02克/毫升，NaCl的浓度为0.01克/毫升，用5％的NaOH溶液调镀液的pH值为2.5。电镀时，阳极为Ni79Fe21合金，阴极是外径为200微米的银丝，镀液温度为50℃，电流密度为200A/cm2，电镀时间为60分钟。从而得到Ni79Fe21/Ag复合丝材料，其Ni79Fe21磁性层厚度为50微米。在直流磁场为90奥斯特，交流电流频率为10kHz下，测得该材料的巨磁阻抗ΔZ/Z0变化率为-80％。
实施例2
将NiSO4·7H2O溶于70℃的热水中，过滤后倒入电镀槽，再将FeSO4·7H2O溶于50℃的温水中，然后加入柠檬酸，搅拌溶解后加入槽中；将NaCl溶解，加入槽中。镀液中FeSO4·7H2O的浓度为0.021克/毫升，NiSO4·7H2O的浓度为0.296克/毫升，柠檬酸的浓度为0.02克/毫升，NaCl的浓度为0.012克/毫升，用5％的NaOH溶液调镀液的pH值为2.8。电镀时，阳极为Ni78Fe22合金，阴极是外径为100微米的银丝，镀液温度为50℃，电流密度为200A/cm2，电镀时间为15分钟。从而得到Ni78Fe22/Ag复合丝材料，其Ni78Fe22磁性层厚度为20微米。在直流磁场为90奥斯特，交流电流频率为10kHz下，测得该材料的巨磁阻抗ΔZ/Z0变化率为-45％。
实施例3
将NiSO4·7H2O溶于60℃的热水中，过滤后倒入电镀槽，再将FeSO4·7H2O溶于50℃的温水中，然后加入柠檬酸，搅拌溶解后加入槽中；将NaCl溶解，加入槽中。镀液中FeSO4·7H2O的浓度为0.019克/毫升，NiSO4·7H2O的浓度为0.31克/毫升，柠檬酸的浓度为0.015克/毫升，NaCl的浓度为0.01克/毫升，用5％的NaOH溶液调镀液pH值为2.5。电镀时，阳极为Ni80Fe20合金，阴极是外径为100微米的银铜合金丝，镀液温度为40℃，电流密度为300A/cm2，电镀时间为30分钟。从而得到Ni80Fe20/Ag-Cu复合丝材料，其Ni80Fe20磁性层厚度为30微米。在直流磁场为90奥斯特，交流电流频率为10kHz下，测得该材料的巨磁阻抗ΔZ/Z0变化率为-66％。
实施例4
将NiSO4·7H2O溶于60℃的热水中，过滤后倒入电镀槽，再将FeSO4·7H2O溶于50℃的温水中，然后加入柠檬酸，搅拌溶解后加入槽中；将NaCl溶解，加入槽中。镀液中FeSO4·7H2O的浓度为0.021克/毫升，NiSO4·7H2O的浓度为0.296克/毫升，柠檬酸的浓度为0.016克/毫升，NaCl的浓度为0.01克/毫升，用5％的NaOH溶液调镀液pH值为2.5。电镀时，阳极为Ni78Fe22合金，阴极是外径为150微米的铝丝，镀液温度为50℃，电流密度为300A/cm2，电镀时间为40分钟。从而得到Ni78Fe22/A1复合丝材料，其Ni78Fe22磁性层厚度为40微米。在直流磁场为90奥斯特，交流电流频率为10kHz下，测得该材料的巨磁阻抗ΔZ/Z0变化率为-50％。
实施例5
将NiSO4·7H2O溶于65℃的热水中，过滤后倒入槽，再将FeSO4.7H2O溶于50℃的温水中，然后加入柠檬酸，搅拌溶解后加入槽中；将NaCl溶解，加入槽中。镀液中FeSO4·7H2O的浓度为0.022克/毫升，NiSO4·7H2O的浓度为0.3克/毫升，柠檬酸的浓度为0.02克/毫升，NaCl的浓度为0.015克/毫升，用5％的NaOH溶液调镀液pH值为3.5。电镀时，阳极为Ni77Fe23合金，阴极是外径为50微米的银丝，镀液温度为50℃，电流密度为200A/cm2，电镀时间为18分钟。从而得到Ni77Fe23/Ag复合丝材料，其Ni77Fe23磁性层厚度为24微米。在直流磁场为90奥斯特，交流电流频率为10kHz下，测得该材料的巨磁阻抗ΔZ/Z0变化率为-35％。

Claims (3)

1.一种巨磁阻抗效应复合丝，其特征是在导电金属丝A外层电沉积Ni100-xFex磁性层，复合丝材料成分为Ni100-xFex/A，其中x的取值为15～25；A可以是银丝、铝丝、银-铜合金丝中的一种。
2.根据权力要求1所述的巨磁阻抗效应复合丝，其特征是Ni100-xFex磁性镀层厚度为1微米～1毫米。
3.一种制备如权利要求1所述的巨磁阻抗效应复合丝的方法，其特征是制备步骤如下：
(1)将NiSO4·7H2O溶于50℃～90℃的热水中，过滤后倒入电镀槽；
(2)将FeSO4·7H2O溶于20℃～50℃的温水中，然后加入柠檬酸，搅拌溶
   解后加入电镀槽中；
(3)将NaCl溶解，加入电镀槽中；
(4)用5％的NaOH溶液调镀液的pH值为1～5；
(5)以上(1)-(4)各步骤要满足镀液中各物质的浓度为：
   FeSO4·7H2O的浓度为0.019～0.022克/毫升；
   NiSO4·7H2O的浓度为0.029～0.31克/毫升；
   柠檬酸的浓度为0.015～0.02克/毫升；
   NaCl的浓度为0.01～0.15克/毫升；
(6)电镀时，选Ni100-xFex合金为阳极，阴极A可以是银丝、铝丝、银-铜
   合金丝之一种，镀液温度控制在20℃～80℃，电流密度为10A
   cm2～800A/cm2，电镀时间为5～100分钟，从而得到材料成分为
   Ni100-xFex/A的巨磁阻抗效应复合丝，其中X的取值为15～25，
   Ni100-xFex/A镀层厚度为1微米～1毫米。
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