无线再充电装置用铁合金线材涂层及相关方法与流程

无线再充电装置用铁合金线材涂层及相关方法
1.相关申请
2.本技术要求于2020年4月17日提交的美国临时专利申请序列号63/011,865的优先权，其通过引用整体并入本文。
技术领域
3.一般地描述了制品以及用于在无线再充电装置用金属线材上沉积铁合金涂层的方法。


背景技术：

4.无线充电线圈，如存在于移动电话上的那些，可以提供快速且容易的充电。然而，这些充电系统可能效率差且充电慢。传输线圈与接收线圈之间的电感耦合可以通过改变用于制造这些线圈的线材来改善。


技术实现要素：

5.一般地描述了制品以及用于制造具有改善的电感的无线充电线圈材料的方法。线材(例如，铜线材)可以具有设置在该线材上的铁合金的金属层(例如，涂层)(例如，铁-镍层、铁-镍-钴层)。当与材料相同但不存在金属铁合金层的线材相比时，金属层可以改善线材的电感。在一些实施方案中，在金属(例如，铜)线材上电镀金属层(例如，铁合金金属层)以形成相对于不存在金属层的金属线材具有改善的电感的线圈的方法。在一些情况下，本发明的主题涉及相关的产品、针对特定问题的替代解决方案、和/或一个或更多个系统和/或制品的多种不同用途。
6.在一个方面中，描述了制品，所述制品包括线材和设置在所述线材上的包含铁合金的金属层。
7.在另一个方面中，描述了制造无线再充电设备用线圈的方法，所述方法包括：向电沉积浴中提供第一直径的线材；在线材上电镀包含铁合金的金属层；以及对线材进行卷绕以形成线圈。
8.当结合附图考虑时，根据本发明的多个非限制性实施方案的以下详细描述，本发明的其他优点和新特征将变得明显。在本说明书和通过引用并入的文献包含冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。
附图说明
9.将参照附图通过实例来描述本发明的非限制性实施方案，附图是示意性的并且不旨在按比例绘制。在附图中，所示出的每个相同或几乎相同的组件通常由单一附图标记表示。为了清楚起见，在不需要具体说明以使本领域普通技术人员理解本发明的情况下，不是每个组件在每幅附图中都被标记，也不是本发明的每个实施方案的每个组件都被示出。在附图中：
10.图1a至1b示出了根据一些实施方案的经涂覆的线材的示意图，其中经涂覆的线材为在线材上设置有沉积的金属层的线材；
11.图1c是根据某些实施方案的具有与金属层相邻的另外的层的经涂覆的线材的示意图；
12.图2是根据一些实施方案的经涂覆的线材被卷绕或盘卷以形成线圈的示意图；
13.图3a至3b是根据一些实施方案的拉丝机的示意图，所述拉丝机将经涂覆的线材的直径从第一直径减小至第二直径；
14.图4示出了根据一些实施方案的线圈测试方法固定装置的照片图像；
15.图5是示出根据一组实施方案的使用直线材法在两个频率下并且在直流模式下的铜线材的电阻的图；
16.图6示出了根据一组实施方案的使用线圈法在两个频率下的裸铜线材的电感；
17.图7是根据一组实施方案的在不同频率下的经fe-ni20涂覆的线材的直线材测试方法和卷线材测试方法的结果的图；以及
18.图8是根据一组实施方案的在不同频率和厚度下的经fe-ni-co合金涂覆的83μm线材的卷线材测试方法结果的图。
具体实施方式
19.本公开内容描述了与涂覆有包含铁合金(例如，铁-镍合金、铁-镍-钴合金)的金属层涂覆的线材(例如，金属线材、铜线材)相关的制品和方法。制品可以为线材或者具有以特定厚度设置在线材上的铁合金金属层的经涂覆的线材。在某些实施方案中，包含铁合金的金属层可以包含另外的金属，例如镍和/或钴。另一些金属也是可以的，这将在以下描述。当与未经涂覆的涂覆线材(例如，纯铜金属线材)相比时，经涂覆的线材可以具有增强的特性，例如增加的电感，同时在一些情况下，保持与未经涂覆的线材基本上类似的电阻。因此，当与使用没有涂层的铜线材的某些现有系统相比时，设置在线材上的金属层可以有利地提供改善的电感。
20.在一些实施方案中，描述了用于制造经涂覆的线材的方法。所述方法可以包括使用包含铁化合物的电沉积浴在线材上电沉积金属层。线材可以具有可以针对特定应用而选择的特定直径。也就是说，在一些实施方案中，所述方法包括向电沉积浴中提供第一直径的线材。所述方法还可以包括对线材进行卷绕或盘卷以形成卷线材，由此卷线材可以用作无线再充电装置或另外的电子装置(例如，消费电子装置)中的感应元件。关于线材的其他细节在本文其他地方更详细地描述。
21.线材(例如，铜线材)可以具有设置在线材上的金属层。参照图1a，制品100包括经涂覆的线材110。线材的截面115揭示了线材120具有设置在线材120上的金属涂层130，如图1b示意性所示。在一些实施方案中，金属层为铁涂层。在一些实施方案中，金属层包含铁合金。金属层可以通过在线材上电镀包含铁合金的金属层来沉积。当在线材上涂覆铁合金时，金属层可以包含除铁之外的金属。例如，在一些实施方案中，金属层还包含镍(ni)、钴(co)、铜(cu)、镁(mg)、锰(mn)、和/或锌(zn)。例如，在一些实施方案中，金属层为铁和镍的合金。在一些实施方案中，金属层为铁、镍和钴的合金。铁和金属的其他组合也是可以的。在一些实施方案中，制品包括至少一个另外的层(例如，第二层、第三层、第四层等)。例如，在图1c
中，相邻于金属层设置有第二层140。这些另外的层在本文其他地方进一步描述。
22.正如刚才所描述的，金属层可以包含铁和镍。向包含铁的金属层添加镍可以有利地增加线材(例如，铜线材)的电感而不会显著地增加铜线材的电阻。
23.在一些实施方案中，金属层中镍的浓度为至少2重量％。例如，在一些实施方案中，金属层中镍的浓度为至少5重量％、至少10重量％或至少15重量％。在一些实施方案中，金属层中镍的浓度不大于30重量％、不大于25重量％、或不大于20重量％。上述范围的组合也是可以的(例如，至少5重量％且不大于20重量％)。其他范围也是可以的。对于包含镍、铁和存在的任何其他金属的总100重量％，重量％的剩余部分可以为铁或铁与另外的金属(例如，钴)的混合物。
24.在一些实施方案中，金属层中镍的浓度高于上述范围。例如，在一些实施方案中，金属层中镍的浓度为至少30重量％、至少35重量％、至少40重量％、至少45重量％、至少50重量％、至少55重量％、或至少60重量％。在一些实施方案中，金属层中镍的浓度不大于60重量％、不大于55重量％、不大于50重量％、不大于45重量％、不大于40重量％、不大于35重量％、或不大于30重量％。上述范围的组合也是可以的(例如，至少35重量％且不大于55重量％)。其他范围也是可以的。对于包含镍、铁和存在的任何其他金属的总100重量％，重量％的剩余部分可以为铁或铁与另外的金属的混合物。
25.在铁合金中可以存在另外的金属。在一些实施方案中，在铁合金中存在一种另外的金属(例如，镍)。在一些实施方案中，在铁合金中存在至少两种另外的金属(例如，镍和钴)。因此，在包含铁合金的金属层中可以存在特定浓度的另外的金属。
26.在一些实施方案中，金属层中钴、铜、镁、锰、和/或锌的浓度为至少10重量％、至少15重量％、至少20重量％、至少25重量％、至少30重量％、至少40重量％、至少50重量％或至少60重量％。在一些实施方案中，金属层中钴、铜、镁、锰、和/或锌的浓度不大于70重量％、60重量％、50重量％、40重量％、30重量％、不大于25重量％、不大于20重量％、不大于15重量％、或不大于10重量％。上述范围的组合也是可以的(例如，至少15重量％且不大于25重量％；至少30重量％且不大于70重量％)。其他范围也是可以的。在一些实施方案中，钴为优选的另外的金属。
27.在一些实施方案中，金属层中铁的浓度为金属层内任何其他金属(例如，镍、钴)剩余的重量％。例如，在一些实施方案中，金属层中铁的浓度为至少10重量％、20重量％、30重量％、至少40重量％、至少50重量％、至少60重量％、至少70重量％、至少80重量％、至少90重量％、至少95重量％、至少99重量％、至少99.9重量％、或至少99.99重量％。在一些实施方案中，金属层的全部包含铁(即，铁的浓度为100重量％)。在一些实施方案中，铁的浓度不大于99.99重量％、不大于99.9重量％、不大于99重量％、不大于95重量％、不大于90重量％、不大于80重量％、不大于70重量％、不大于60重量％、不大于50重量％、不大于40重量％、不大于30重量％、或不大于20重量％。上述范围的组合也是可以的(例如，至少30重量％且不大于65重量％)。其他范围也是可以的。在并非合金的全部为铁的情况下，其他金属可以包括合金，例如作为其他金属的非限制性实例的镍和/或钴。例如，金属层涂层可以为fe和ni的合金，其中ni浓度为10重量百分比至25重量百分比或35重量百分比至45重量百分比，以及剩余的重量百分比将分别为90重量百分比至75重量百分比或65重量百分比至55重量百分比。在一些实施方案中，在线材上涂覆三元合金作为金属涂层，其中ni浓度为15重
量％至25重量％，钴浓度为35重量％至55重量％，以及余量为铁。
28.设置在线材上的金属层可以具有特定厚度。例如，在图1b中，金属层130可以具有围绕线材120的特定厚度。厚度可以以微米(μm)测量。在一些实施方案中，金属层的厚度为至少0.05微米、至少0.1微米、至少0.2微米、至少0.5微米、至少1微米、至少2微米、至少5微米、至少7微米、或至少10微米。在一些实施方案中，金属层的厚度不大于10微米、不大于7微米、不大于5微米、不大于2微米、不大于1微米、不大于0.5微米、不大于0.2微米、或不大于0.1微米。上述范围的组合也是可以的(例如，不大于5微米且至少0.05微米)。其他范围也是可以的。已通过本公开内容认识并理解到，当与某些现有的线材和系统相比时，可以将这样的相对小厚度的金属层施加到相对薄(例如，小直径)的线材上。在常规系统中可能难以在不损坏线材(例如，使线材开裂)的情况下施加小厚度的涂层。然而，如本文所述，可以施加涂层并产生没有裂纹并且涂层均匀的经涂覆的线材。
29.金属层可以包含掺杂剂。在一些实施方案中，金属层包含掺杂剂，掺杂剂包括稀土金属。稀土金属的实例包括铈(ce)、镝(dy)、铒(er)、铕(eu)、钆(gd)、钬(ho)、镧(la)、镥(lu)、钕(nd)、镨(pr)、钷(pm)、钐(sm)、钪(sc)、铽(tb)、铥(tm)、镱(yb)、和钇(y)。包含稀土金属的一个优点是改善金属层和/或经涂覆的线材的磁特性。
30.现在描述关于线材的一些另外的细节。例如，参照回图1a至1c，经涂覆的线材110包括线材120。线材被赋予其在本领域中的普通含义，是指相对刚性或柔性的金属的细长的线状的片或丝，截面(例如，横截面)通常为圆形，并且根据其应用可以具有各种各样的直径和金属。线材通常是导电的并且可以包括单股金属或者包括多股(例如，两股、三股、四股、五股或更多股)金属。在线材包括多股的这样的情况下，线材可以为李兹(litz)线。李兹线由独立隔绝的金属股线以均匀方式捆绑或编织在一起使得各股线占据整个线材的截面中所有可能的位置来制造。
31.可以对线材进行卷绕或盘卷。例如，关于图2，可以使经涂覆的线材110弯曲，例如通过弯曲210，进行盘卷或卷绕210，从而可以产生卷线材220。然而，线材的其他操作和布置也是可以的，例如作为一个非限制性实例的螺线管。
32.在一些实施方案中，线材包括铜线材。然而，在另一些实施方案中，线材包括不同于铜的金属线材。例如，金属线材可以包括金、银、和/或铝。线材还可以为金属的合金(例如，铜合金、金合金)。
33.线材(例如，铜线材、未经涂覆的线材、经涂覆的线材)可以具有任何合适的直径。例如，关于图3a，线材110具有在线材的截面上的第一直径320。在一些实施方案中，线材的直径为至少10微米、至少15微米、至少20微米、至少25微米、至少50微米、至少100微米、至少200微米、至少300微米、至少400微米、或至少500微米。在一些实施方案中，线材的直径不大于500微米、不大于400微米、不大于300微米、不大于200微米、不大于100微米、不大于50微米、不大于25微米、不大于20微米、不大于15微米、不大于10微米或更小。上述范围的组合也是可以的(例如，至少15微米且不大于300微米)。其他范围也是可以的。
34.一些实施方案还可以包括将线材的第一直径减小至线材的第二直径。线材直径的减小可以通过各种各样的方式实现。一种这样的方式是通过使用线材拉拔设备。现在参照图3a和图3b，线材110可以通过线材拉拔设备310进行拉拔，如图3a示意性所示。在穿过线材拉拔设备310时，第一直径320可以减小至第二直径330，如图3b中的截面所示。一些线材可
以具有相对小的直径(例如，30μm)，本领域技术人员认识到可能难以在不断裂的情况下在镀覆线(即，电镀线)上操作这些线材。然而，如通过本公开内容所认识到的，可以用金属层(例如，铁-镍合金层、铁-镍-钴层)将线材镀覆成较大直径的线材，随后可以通过线材拉拔设备(例如，拉拔机)将第一直径的线材拉拔成第二直径的线材，从而有利地减小线材的直径。在一些实施方案中，在线材(例如经涂覆的线材110)上设置涂层，并且减小线材的直径还可以减小金属层(例如，涂层)的厚度。这有利地允许在电镀装置(例如，镀覆机)中操作较厚的线材(例如，100μm)，然后将其拉拔成目的线材规格(例如，30μm)。
35.第二直径与第一直径的比率可以为特定的值或比率。例如，在一些实施方案中，第二直径与第一直径的比率为至少50％。其他比率也是可以的。因此，在一些实施方案中，第二直径与第一直径的比率为至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、或至少95％。作为一个说明性的假设实例，如果线材的第一直径为100μm并减小至30μm的第二直径，则在减小第一直径之后，第二直径与第一直径的比率将为30％。
36.可以对线材(例如，铜线材)进行退火。例如，所述方法还可以包括对线材进行退火。退火(例如，退火过程)可以通过加热线材(例如，经涂覆的线材)并使线材缓慢冷却来实现。然而，其他退火方法也是可以的，例如，作为非限制性实例的化学退火或等离子体退火。有利地，在直径减小(例如，通过线材拉拔过程)之后对线材进行退火可以使线材恢复延性。
37.在一些实施方案中，可以相邻于线材或金属层(例如，涂层)设置另外的层。在一些实施方案中，另外的层可以为另外的金属层(例如，第二金属层、第三金属层、第四金属层、第五金属层等)。这些另外的金属层的特性可以具有以上和本文其他地方关于金属层所描述的相同特性。在一些实施方案中，另外的金属层可以与以上和本文其他地方所描述的金属层不同。
38.在一些实施方案中，经涂覆的线材还包括介电层和/或粘合剂层作为另外的层。介电层为包含介电材料的层。介电材料将被理解为具有其在本领域中的普通含义，是指作为可以通过施加的电场而极化的电绝缘体的材料。介电材料的非限制性实例包括陶瓷(例如，瓷器、硅酸盐)、玻璃、塑料和各种金属的氧化物(例如，铁氧化物、铝氧化物)。另外的层可以包括粘合剂层，所述粘合剂层可以用于将层粘结在一起，或者在卷绕或盘卷线材方面可以是有利的。粘合剂层的非限制性实例包括胶、环氧树脂、和聚合物粘合剂。
39.在某些实施方案中，形成在金属线材上的层(例如，金属层、另外的层)可以具有纳米晶显微组织。如本文中所使用的，“纳米晶”组织是指其中晶粒的数均尺寸小于1微米的组织。晶粒的数均尺寸为各个晶粒提供相同的统计权重，并且被计算为本体的代表性体积中所有球形等效晶粒直径之和除以晶粒的总数量。不希望受理论的束缚，形成有纳米晶显微组织的层可以包括提供改善的磁特性和/或改善的无线充电的纳米级晶粒。一些实施方案可以具有形成有无定形组织的层。如本领域中已知的，无定形组织是以在原子位置中不具有长程对称性为特征的非晶态组织。无定形组织的实例包括玻璃或玻璃状组织。
40.可以使用电沉积在线材上形成一个或更多个层(例如，金属层、铁合金)。电沉积通常涉及通过以下在基底(例如，作为基底的金属线材)上沉积材料(例如，电镀物)：使基底与电沉积浴接触并使电流在两个电极之间流动穿过电沉积浴，即由于两个电极之间的电势差。例如，本文所述的方法可以涉及提供阳极、阴极、与阳极和阴极相连(例如，接触)的电沉
积浴(也称为电沉积流体)、以及与阳极和阴极连接的电源。在一些情况下，可以驱动电源以产生用于产生层的波形，如以下更充分描述的。
41.通常，可以使用单独的电沉积浴来施加层(例如，金属层、铁合金、另外的层)。在一些情况下，可以连接各个制品，使得其可以顺序地暴露于单独的电沉积浴，例如在卷对卷(reel-to-reel)工艺中。例如，可以使制品连接至常用的导电基底(例如，条带)。在一些实施方案中，可以使电沉积浴各自与单独的阳极相连，并且通常可以使互相连接的各个制品与阴极连接。
42.可以使用各种各样的电化学浴来进行电沉积过程。在某些实施方案中，电化学浴包含至少铁离子物质。铁离子物质的氧化态可以为2价、3价、或铁在其化合物中可实现的任何其他氧化态。在某些实施方案中，可以存在其他金属。这些金属可以选自钴、铜、镁、锰、镍和锌。其他金属可以是合适的。通常，可以使用fe、co、cu、mg、mn、ni或zn的金属盐作为金属物质的来源。例如，这些盐可以为金属氯化物(例如，fecl3)、金属溴化物、金属硫酸盐、金属硝酸盐、金属磷酸盐。其他金属盐或分子物质可以是合适的，因为本公开内容不限于此。本领域普通技术人员将能够确定用于电沉积的其他适当的金属盐。
43.某些实施方案使用可以包含至少一种组分的电沉积浴，所述至少一种组分不包含金属物质，但可以进一步有助于电沉积过程。这些组分的非限制性实例包括柠檬酸(及其盐)、酒石酸(及其盐)、乙酸(及其盐)、甲酸(及其盐)、草酸(及其盐)、硼酸、糖精、氯化钠、溴化钠、氯化铵、硫酸铝(或其水合物)、碱式磷酸盐(例如，na3po4)和非离子表面活性剂。这些组分在使金属物质在溶液中络合、调节或缓冲电沉积浴的ph、或其他有用的目的方面可以是有用的。在一些实施方案中，可以存在其他配体或络合剂。在一些实施方案中，应力减少化合物可以构成电沉积浴。在某些实施方案中，缓冲剂还可以构成电沉积浴。在某些实施方案中，导电盐还可以构成电沉积浴。根据铁氧体层或金属氧化物层的期望组成，另外的组分可以构成所述浴。在一些情况下，电沉积浴还可以包含控制ph的组分，例如以控制电沉积浴或所得制品中的铁氢氧化物或fe
3+
的形成。大致地，可以将ph保持为2至5。在一些情况下，保持ph低于7以阻止fe(iii)的形成。在一些实施方案中，保持ph低于3.5以阻止铁氢氧化物形成。
44.一个或更多个电沉积过程可以通过改变施加在电极之间的电势(例如，电势控制或电压控制)，或者通过改变允许流动的电流或电流密度(例如，电流或电流密度控制)来调整。在一些实施方案中，可以使用直流(dc)电镀、脉冲电流电镀、反向脉冲电流电镀、或其组合来形成(例如，电沉积)层。在一些实施方案中，可以优选反向脉冲电镀来例如形成阻挡层(例如，镍-钨合金)。还可以在电沉积过程期间并入电压、电势、电流和/或电流密度的脉冲、振荡和/或其他变化，如以下更充分描述的。例如，可以使受控电压的脉冲与受控电流或电流密度的脉冲交替。通常，在电沉积过程期间，待涂覆的基底(例如，基材)上可以存在电势，并且改变所施加的电压、电流或电流密度可以导致基底上电势的变化。在一些情况下，电沉积过程可以包括使用包含一个或更多个区段的波形，其中每个区段涉及一组特定的电沉积条件(例如，电流密度、电流持续时间、电沉积浴温度等)，如以下更充分描述的。
45.一些实施方案涉及其中可以控制电沉积的材料(例如，金属、合金等)的晶粒尺寸的电沉积方法。在一些实施方案中，选择特定的涂层(例如，电镀物)组成例如合金沉积物的组成可以提供具有期望晶粒尺寸的涂层。在一些实施方案中，可以选择本文所述的电沉积
方法(例如，电沉积条件)以产生特定的组成，从而控制所沉积的材料的晶粒尺寸。
46.在一些实施方案中，金属层(例如，铁合金、涂层)或其部分可以使用直流(dc)电镀来进行电沉积。例如，可以将基底(例如，电极)定位成与包含待沉积在基底上的一种或更多种物质的电沉积浴接触(例如，浸入其中)。可以使恒定的稳态电流穿过电沉积浴以在基底上产生涂层或其部分。在一些实施方案中，可以改变施加在电极之间的电势(例如，电势控制或电压控制)和/或允许流动的电流或电流密度(例如，电流或电流密度控制)。例如，可以在电沉积过程期间并入电压、电势、电流和/或电流密度的脉冲、振荡和/或其他变化。在一些实施方案中，可以使受控电压的脉冲与受控电流或电流密度的脉冲交替。在一些实施方案中，可以使用脉冲电流电沉积、反向脉冲电流电沉积、或其组合来形成(例如，电沉积)涂层。
47.在一些情况下，可以使用包含至少一个正向脉冲和至少一个反向脉冲(即，“反向脉冲序列”)的双极性波形。在一些实施方案中，至少一个反向脉冲紧接在至少一个正向脉冲之后。在一些实施方案中，至少一个正向脉冲紧接在至少一个反向脉冲之后。在一些情况下，双极性波形包含多个正向脉冲和反向脉冲。一些实施方案可以包括包含多个正向脉冲和反向脉冲的双极性波形，每个脉冲具有特定的电流密度和持续时间。在一些情况下，使用反向脉冲序列可以允许调整所产生的涂层的组成和/或晶粒尺寸。
48.本文所述的制品(例如，经涂覆的线材、线圈)可以用作无线充电装置用。如本文所述，无线充电(或感应充电，在本文中可互换使用)利用电磁场通过电磁感应在两个物体之间传递能量。这是使用接收设备和传输设备来实现的。传输设备通常是固定的，并且保持插入到标准壁装电源插座(wall outlet)中，包括传输线圈。接收设备通常是其电池要再充电的装置(例如，手机、智能手机、平板电脑、笔记本电脑、消费电子装置)，并且包括接收线圈。能量通过电感耦合被发送至电装置(即，从传输线圈到接收线圈)，然后所述电装置可以使用该能量来对电池充电或运行所述装置。感应充电使用感应线圈(即，传输线圈)从充电底座内产生交变电磁场，并且便携式装置中的第二感应线圈(接收线圈)接收来自电磁场的电力并将其转换回电流以对电池充电。靠近的两个感应线圈组合以形成电力变压器。当感应充电系统使用谐振电感耦合时，可以实现发送方线圈与接收方线圈之间的更远距离。
49.以下实施例旨在举例说明本发明的某些实施方案，但不例示本发明的全部范围。
50.实施例1
51.以下实施例描述了如何制备无线线圈并对其测试电感和电阻。之后，描述了镀覆有铁-镍合金金属层的铜线材的制备。
52.性能
53.无线充电系统可以使用频率为100khz至10mhz的ac电源。随着频率增加，耦合的电流可能受信号渗入到线圈中的趋肤深度影响。随着频率增加，趋肤深度降低，从而使更多传输的电力集中到线材的表面上。因此，将表面设计成更容易捕获这些信号可以帮助增加线材的电感并改善整体性能。
54.对形成为无线充电线圈的镀覆线材的测试表明，当施加涂层时，线圈的电感增加，而线圈的ac电阻保持大致相同。因此，电感与ac电阻的比率增加，这对充电性能可以是有益且有利的。
55.线圈的性能使用直线材法或线圈法来评估。对于直线材法，将1m长的线材放在介
电层上并在不同频率下测量电阻和电感。对于未经涂覆的铜线材，电阻与π
×
r2的倒数成正比，其中r为线材的半径，而电感与(1/d)的自然对数成正比，其中d为线材的直径。在本文中的实施例中，电阻以毫欧(mω)为单位报告，电感以纳亨(nh)为单位。
56.对于卷线材测试，在如图4所示的两个线圈中使用长度为1.2m，外径为约5cm并且具有10圈(即，将线材卷绕10次)的线材。将线材放入介电保持件中以确保定位和电隔离。将镜像线圈接连地放置，并以铁氧体片为背衬，然后测试作为频率的函数的电阻和电感。
57.裸铜线材用于背景测试评估。来自直线材测试方法和卷线材测试方法的结果示于图5和图6中。
58.方法
59.一些取样的选择方法为辊对辊电镀。一些线材的直径相对小，并且对于某些现有的系统而言，在不断裂的情况下电镀这样的小直径的线材难以操作。在一种情况下，线材直径为仅30μm的直径并且很容易断裂。为了避免该问题，通过本公开内容理解，可以用铁合金(例如，fe-ni合金金属层、或本文所述的其他合金)将线材镀覆成较大直径的线材。然后随后，将线材在线材拉拔机上拉拔，从而减小线材的直径并减小涂层的厚度。这允许在镀覆机中操作较厚的线材(例如，100μm)，然后将其拉拔至目的线材规格(例如，30μm)。在一些情况下，在拉拔之后，线材可以经历短暂的退火过程以恢复延性。
60.镀覆有铁-镍合金的铜线材的制备
61.用不同厚度的fe-ni合金(其中镍含量为20重量％)对直径为38μm的铜线材进行镀覆，如图7所示。对所得经涂覆的铜线材使用直线材测试方法和卷线材测试方法进行测试。观察到对于任一测试方法，均看到电感的显著增加，而电阻保持几乎不变。对于更接近地匹配无线再充电设备的预期使用情况的线圈法，在1μm的涂层厚度下，电感出乎意料地增加了10％，而电阻没有增加。
62.实施例2
63.以下实施例描述了镀覆有铁-镍-钴三元合金金属层的铜线材的制备。
64.用三元fe-ni-co合金将直径为83μm的铜线材镀覆至不同厚度，如图8所示。在不同频率下用卷线材法对经涂覆的线材的电感和电阻进行评估。在1μm的涂层厚度下，观察到电感出乎意料地增加了7％，而对电阻几乎没有影响。fe-ni-co合金显示出具有均匀微观组织的平滑沉积物。
65.实施例3
66.以下实施例描述了具有铁和20重量％镍作为金属层的铜线材的制备。该线材使用拉拔法减小其直径。
67.将76μm直径的铜线材用fe-20ni涂覆，然后机械拉拔至40μm的最终直径。在拉拔过程期间对线材进行快速退火以使线材恢复延性。在拉拔之后涂层没有裂纹并且是均匀的。使用线圈测试方法对线材进行测试。所得线材的涂层厚度为1.4μm，如下表1所示。
68.表1.
[0069][0070]
实施例4
[0071]
以下实施例描述了具有铁和20重量％镍作为金属层的铜线材的制备。该线材使用拉拔法减小其直径。
[0072]
将76μm直径的铜线材用fe-20ni涂覆，然后机械拉拔至30μm的最终直径。在拉拔过程期间对线材进行快速退火以使线材恢复延性。在拉拔之后涂层没有裂纹并且是均匀的。使用线圈测试方法对线材进行测试。所得线材的涂层厚度为1.1μm，如下表2所示。
[0073]
表2.
[0074][0075]
实施例5
[0076]
以下实施例描述了具有铁和20重量％镍作为金属层的铜线材的制备。该线材使用拉拔法减小其直径。对该线材与不存在金属层的纯铜线材的性能进行比较。
[0077]
将76μm直径的铜线材用fe-20ni涂覆，然后机械拉拔至30μm的最终直径。在拉拔过程期间对线材进行快速退火以使线材恢复延性。在拉拔之后涂层没有裂纹并且是均匀的。使用线圈测试方法对线材进行测试。所得线材的涂层厚度为1.1μm。在该实施例中，与最终直径与经涂覆的线材类似的铜线材(表3中的“裸铜”)的性能进行比较。虽然电感和电阻二者均增加，但电感的增加大于电阻的增加，如下表3所示。
[0078]
表3.
[0079][0080]
实施例6
[0081]
以下实施例描述了具有铁和20重量％镍作为金属层的铜线材的制备。该线材使用
拉拔法减小其直径。对该线材与不存在金属层的纯铜线材的性能进行比较。
[0082]
将129μm直径的铜线材用fe-20ni涂覆，然后机械拉拔至30μm的最终直径。在拉拔过程期间对线材进行快速退火以使线材恢复延性。在拉拔之后涂层没有裂纹并且是均匀的。使用线圈测试方法对线材进行测试。所得线材的涂层厚度为0.32μm。在该实施例中，对最终直径类似的裸铜线材与经涂覆的线材的性能进行比较。虽然电感和电阻二者均增加，但电感的增加大于电阻的增加，如表4所示。
[0083]
表4.
[0084][0085]
实施例7
[0086]
以下实施例描述了具有铁和20重量％镍作为金属层的铜线材的制备。该线材使用拉拔法减小其直径。对该线材与不存在金属层的纯铜线材的性能进行比较。
[0087]
将129μm直径的铜线材用fe-20ni涂覆，然后机械拉拔至30μm的最终直径。在拉拔过程期间对线材进行快速退火以使线材恢复延性。在拉拔之后涂层没有裂纹并且是均匀的。使用线圈测试方法对线材进行测试。所得线材的涂层厚度为0.87μm。在该实施例中，对最终直径类似的铜线材与经涂覆的线材的性能进行比较。虽然电感和电阻二者均增加，但电感的增加大于电阻的增加，如下表5所示。
[0088]
表5.
[0089][0090]
虽然本文已经描述和举例说明了本发明的数个实施方案，但本领域普通技术人员将容易想到用于执行本文所述的功能和/或获得本文所述的结果和/或一个或更多个优点的多种其他手段和/或结构，并且这样的变化方案和/或修改方案中的每一者都被认为在本发明的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易理解，本文所述的所有参数、尺寸、材料和配置都意指是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明的教导的具体的一个或更多个应用。本领域技术人员将认识到或仅使用常规实验就能够确定本文所述的本发明的具体实施方案的许多等同方案。因此，应理解，前述实施方案仅通过实例给出，并且在所附权利要求及其等同方案的范围内，本发明可以以除具体描述和要求保护之外的方式实施。本发明涉及本文所述的每个单独的特征、系统、制品、材料和/或方法。此外，如果这样的特征、系统、制品、材料和/或方法没有相互不一致，则两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料和/或方法的任意组合包括在本发明的范围内。
[0091]
除非明确地指出相反，否则如本文在说明书中和权利要求中使用的没有数量词修饰的名词应理解为意指“至少一者”。
[0092]
如本文在说明书中和权利要求中使用的短语“和/或”应理解为意指如此结合的要素中的“任一者或两者”，即在一些情况下共同存在而在另一些情况下分别存在的要素。除非明确地指出相反，否则除由“和/或”子句具体标识的要素之外还可以任选地存在其他要素，无论与具体标识的那些要素相关或不相关。因此，作为一个非限制性实例，当与开放式语言例如“包括”结合使用时，提及“a和/或b”在一个实施方案中可以是指a而没有b(任选地包括除b之外的要素)；在另一个实施方案中可以是指b而没有a(任选地包括除a之外的要素)；在又一个实施方案中可以是指a和b二者(任选地包括其他要素)；等等。
[0093]
如本文在说明书中和权利要求中使用的，“或/或者”应理解为具有与如上所定义的“和/或”相同的含义。例如，当将列表中的项目分开时，“或”或“和/或”应理解为包括性的，即包括多个要素或要素列表中的至少一个，但也包括其中的多于一个，并且任选地包括另外的未列举项目。仅明确指出相反的术语，例如“仅一个”或“恰好一个”，或当用于权利要求中时“由...组成”，将指包括多个要素或要素列表中的恰好一个要素。通常，当后面有排他性术语(例如“任一”、“其一”、“仅其一”或“恰好其一”)时，如本文中所使用的术语“或”仅应理解为表示排他性替代方案(即，“一个/种或另一个/种，但并非二者”)。当在权利要求中使用时，“基本上由...组成”应具有其在专利法领域中所使用的通常含义。
[0094]
如本文在说明书中和权利要求中使用的，在提及一个或更多个要素的列表时，短语“至少一个”应被理解为意指选自要素列表中的任意一个或更多个要素中的至少一个要素，但不一定包括要素列表内具体列出的各个和每个要素中的至少一个，并且不排除要素列表中要素的任意组合。该定义还允许可以任选地存在除了短语“至少一个”所提及的要素列表内具体指出的要素之外的要素，无论其与具体指出的那些要素相关或不相关。因此，作为一个非限制性实例，“a和b中的至少一者”(或等同地，“a或b中的至少一者”，或等同地，“a和/或b中的至少一者”)在一个实施方案中可以是指至少一个a，任选地包括多于一个a，而不存在b(并且任选地包括除b之外的要素)；在另一个实施方案中，可以是指至少一个b，任选地包括多于一个b，而不存在a(并且任选地包括除a之外的要素)；在又一个实施方案中，可以是指至少一个a，任选地包括多于一个a，以及至少一个b，任选地包括多于一个b(并且任选地包括其他要素)；等等。
[0095]
一些实施方案可以体现为方法，其中已经描述了多个实例。作为所述方法的一部分而执行的动作可以以任何合适的方式排序。因此，可以构建以不同于所示的顺序执行动作的实施方案，其可以包括与所描述的那些不同(例如，更多或更少)的动作，和/或可以涉及同时执行一些动作，即使这些动作在以上具体描述的实施方案中显示为顺序执行。
[0096]
在权利要求中使用序数术语例如“第一”、“第二”、“第三”等来修饰权利要求要素本身并不意味着一个权利要求要素相对于另一权利要求要素的任何优先级、优先顺序或次序或者执行方法的动作的时间顺序，而仅仅被用作对具有某个名称的一个权利要求要素和具有同一名称(但是使用了序数术语)的另一要素进行区分的标记，以区分权利要求要素。
[0097]
在权利要求中以及以上说明书中，所有过渡短语例如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”等都应理解为开放式的，即理解为意指包括但不限于。仅过渡短语“由...组成”和“基本上由...组成”应分别为封闭或半封闭的过渡短语，如美国专利局
专利审查程序手册第2111.03节所述。