阅读说明：本技术 一种磁性填料定向排列的流延成型方法、装置及产品 (Tape casting method and device for directional arrangement of magnetic fillers and product ) 是由 杨振 谭果果 满其奎 陈淑文 于 2020-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明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。本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。本发明还公开了所述的流延成型方法制备得到的取向流延膜,磁性填料在取向流延膜中沿长度方向定向排列。(The invention discloses a tape casting method for directional arrangement of magnetic fillers, which comprises the following steps: (1) preparing slurry containing magnetic filler; (2) carrying out tape casting on the slurry, and drying the tape casting slurry after the tape casting slurry is subjected to parallel magnetic field orientation to obtain an oriented tape casting film; the parallel magnetic field is generated by two groups of magnet groups which have opposite homopolarity and are arranged in parallel and are respectively positioned at the upper side and the lower side of the casting slurry, and the parallel magnetic field is parallel to the advancing direction of the casting slurry. The invention also discloses a tape casting device for implementing the tape casting method, which comprises a tape casting machine, a scraper, a base band and two groups of magnet groups, wherein the two groups of magnet groups are opposite in homopolar and parallel and are respectively positioned on the upper side and the lower side of the base band. The invention also discloses an oriented casting film prepared by the casting method, and the magnetic fillers are directionally arranged in the oriented casting film along the length direction.)

一种磁性填料定向排列的流延成型方法、装置及产品

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，具体涉及一种磁性填料定向排列的流延成型方法、装置及产品。

背景技术

软磁材料具有高磁导率和低矫顽力的一类磁性材料。软磁材料容易磁化，也易于退磁，广泛用于电工设备和电子设备中。软磁材料的种类众多，可分为金属软磁材料、软磁铁氧体和软磁复合材料。金属软磁的优点在于其饱和磁化强度高，但缺点是金属电阻率低，因此在高频下使用时涡流损耗极大，磁导率急剧下降，因此无法在中高频率下使用，这对于软磁材料是致命的缺点。铁氧体软磁材料具有高电阻率，因此在中高频段优势明显，但缺点是铁氧体为亚铁磁性物质，因此饱和磁化强度较低，无法满足电子设备日益增大的功率要求，因此在众多高精尖领域无法应用。

软磁复合材料是将铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。与传统的金属软磁合金和铁氧体材料相比，它有很多独特的特点：由于铁磁性颗粒很小(高频下使用的为0.5～5微米)，又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。主要用于高频电感。

现在商用的软磁复合材料体系包括：Fe、FeSi、FeSiAl、FeNi和FeNiMo等。采用绝缘介质分割磁性颗粒有利于体系电阻率的升高，大幅降低了涡流损耗。近来有研究者发现，将磁性颗粒扁平化以后，降低了金属材料的趋肤效应，可进一步降低体系的涡流损耗。同时，金属磁性颗粒扁平化以后，会产生形状各向异性，由于退磁场的影响，沿扁平化颗粒不同方向的磁化特性会有显著差异。

公开号为CN1460661A的专利说明书公开了一种采用流延成型法制备功能梯度材料的方法，其步骤为：1)将陶瓷粉末和强磁性的金属粉末按一定比例与有机溶剂及添加剂混合，并在球磨机中搅拌制成均匀弥散的浆料；2)在磁场强度为0.1～5特斯拉的静磁场中流延成膜；3)干燥、烧结成型。该专利技术主要针对于颗粒型粉末，但由于其静磁场方向是垂直于流延膜的，且磁场强度不易控制使得梯度分布难以保证均匀。

公开号为CN107545972A的专利说明书公开了一种磁性填料定向排布工艺，包括以下操作步骤：S1：获取流延浆料，所述流延浆料中包括带有磁性能的磁性填料；S2：通过承托载带和刮刀的相互位移将流延浆料进行流延，所述承托载带上设置有产生诱导磁场的磁场产生模块，所述磁场产生模块包括磁场N极和磁场S极，所述磁场N极和磁场S极分别设置于所述承托载带的两侧；S3：对流延浆料进行热固化。该专利技术的取向装置安置在流延膜的两侧，但这种取向方法不可避免的会造成流延膜宽度方向两端磁粉聚集，且这种取向装置只能用于较窄的流延膜取向。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种磁性填料定向排列的流延成型方法，利用条形磁铁平行排列后中间区域可形成平行磁场的原理，经过磁铁间距、磁感应强度等合理设计，实现大尺寸膜片状磁性复合材料的磁场取向，且显著提高了所得磁性材料的磁导率等磁性能。这种取向方法相较其它取向方法具备更快速更高效的优点，还可根据材料的磁性强弱等实际情况和需求选择不同的磁感应强度进行磁场取向。

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)将所述浆料进行流延，所得流延浆料经平行磁场取向后干燥得到取向流延膜；

所述平行磁场由两组同极相对、平行设置且分别位于所述流延浆料上下两侧的磁铁组产生，所述平行磁场平行于所述流延浆料前进方向。

本发明通过将条形磁铁平行排列成两组磁铁组，并将两组磁铁组平行于流延方向放置，在膜片状磁性复合材料未成形时(如流延过程中刚流延出的含磁性填料的流延浆料)，从上下两组同极相对的磁铁组中间产生的平行磁场中平行通过，从而实现最终得到的膜片中磁粉沿流延方向取向排列。

作为优选，所述每组磁铁组包括若干个平行排列、同极相对的条形磁铁，相邻条形磁铁之间的间距为0.5～5cm。

作为优选，所述两组磁铁组之间的间距为1～15cm。

作为优选，所述两组磁铁组之间的磁感线强度不小于100高斯。

本发明通过对条形磁铁的设置方式优化以及相邻条形磁铁间距、两磁铁组间距和磁感应强度的控制，确保产生平行于所述流延浆料前进方向的平行磁场。

作为优选，步骤(2)中，所述流延的温度为20～30℃，所述流延浆料经过平行磁场的速度为0.5～5m/s，所述干燥的温度为65～75℃。上述参数优选有利于流延浆料中磁性填料的取向排列，进而提高最终所得磁性材料的磁导率等磁性能。

作为优选，所述磁性填料为片状。本发明所述的流延成型方法特别适用于片状磁性填料，使其沿流延方向水平定向排布而不会竖起。

本发明还提供了一种实施所述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，所述两组磁铁组同极相对、平行于所述基带设置且分别位于所述基带上下两侧。

所述流延成型装置只需在现有流延机设备基础上增加两组磁铁组即可，简单便捷。

本发明还提供了所述的流延成型方法制备得到的取向流延膜，所述磁性填料在所述取向流延膜中沿长度方向定向排列。长度方向即为流延过程中流延浆料前进方向，宽度方向即为流延过程中垂直于流延浆料前进方向的水平方向。由本发明的流延成型方法制备的特定磁取向的磁性材料比未经过磁取向制备的磁性材料的磁导率要高30％～50％。

本发明与现有技术相比，主要优点包括：本发明通过对传统流延方法进行简单改进，使初形成、未定型的流延浆料经过同极相对、平行设置的两组磁铁组之间，流延膜内的磁性填料经平行磁场取向后沿磁场方向排列，显著提高所得磁性材料的磁导率等性能。

附图说明

图1为由上下两组磁铁组组成的磁场取向构件的结构示意图，其中(a)为侧视图，(b)为俯视图；图中：1-上磁阻，2-下磁阻；

图2为片状羰基铁复合材料样品经本发明流延成型方法磁场取向的磁导率图；

图3为片状羰基铁复合材料样品未经磁场取向的磁导率图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

本实施例的流延成型装置在传统流延机设备基础上进行优化，包括流延机、刮刀、基带和两组磁铁组。如图1所示，所述两组磁铁组同极相对、平行于所述基带设置，且分别位于所述基带上下两侧，构成磁场取向构件。磁铁两极分别一前一后位于流延方向上。

使用上述流延成型装置进行磁性填料定向排列的流延成型方法，具体包括：将42g片状羰基铁、交联剂3g、环己酮60mL入烧杯放超声机搅拌超声5分钟，再加液胶(聚氨酯)23g、润湿剂1mL、防沉剂1mL、消泡剂0.5mL后放超声机中搅拌超声30分钟，配制成体积分数为40％的片状羰基铁聚氨酯浆料。把搅拌均匀的浆料倒入流延机中流延，先预设流延温度30℃，刮刀高度0.4mm，刚流延出来的流延膜以0.5～5米/秒的速度从由上下两组磁铁组组成产生的平行磁场中间平行通过进行取向。取向结束后把流延机温度设为70℃对流延膜开始干燥，干燥时间为三小时。为检测取向效果，将干燥结束的取向流延膜裁10片30mm×30mm的方片，叠放后放入平板热压机热压成膜板，设热压温度120℃，压力5吨，热压时间25秒。把热压后的膜板制成外径7mm内径2.98mm的环，用型号未N5234A的网络分析仪同轴测磁导率，结果如图2所示。

采用上述流延成型方法，除未进行磁场取向外其他条件均一致，所得材料磁导率如图3所示，明显低于本发明磁场取向后的材料。

与公开号为CN1460661A的专利技术相比，本发明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，且静磁场可以方便地通过更换不同条形磁铁实现，能满足多种片粉的取向需求。

与公开号为CN107545972A的专利技术相比，本发明中的取向装置安置于流延浆料的上下两侧，且磁场强度均匀，不受限于流延膜宽度，可以用于较宽(宽度可达40cm)的流延膜的取向。

相比于现有技术，本发明可以制造更宽的流延薄膜，且取向效果更好，磁粉分布均匀。

此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。