可连续生产的流延取向成型装置及方法

1.本发明属于流延成型技术领域。具体涉及一种可连续生产的流延取向成型装置及方法。


背景技术：

2.流延成型(也有称为涂布成型)是一种常见的材料成型方式，适合把材料做成长卷状、布状、薄片状。流延成型的方式经常用来制备电路中的厚膜、或电子元件中的零组件。流延成型的基本工艺过程为，将电子材料粉末与粘合剂、分散剂、增塑剂、稀释剂、消泡剂等其他助剂混合搅拌均匀形成能流动的浆料，然后将浆料涂在移动的载带上，通过一个刮刀形成一个一定厚度均匀的平面，在移动过程中浆料干燥后形成薄片。
3.磁性材料大部分具有磁晶各向异性，如果磁性材料在磁场中取向成型，那么最终的材料在磁场的方向具有比不施加磁场取向成型的材料有更加优异的磁性能。所以围绕在流延过程中如何进行磁场成型产生了大量的设计。
4.现有一种方案(申请号201810985132.2)永磁体放在一个不导磁的套管内，置于不导磁的流延基带的下方，流延膜在基带上运动方向为垂直于纸面方向，当材料处于永磁体安装轴线正上方区域时，在永磁体的形成的近似的恒定磁场作用下流延膜中的片状磁性材料(黑色短粗线)就会取向排列。
5.该方法有一定的局限性与缺点。
6.第一是提供磁场的装置采用的是永磁体，永磁体一旦磁体固定，其所能提供的磁场强度便无法改变，不能根据设备的状态，所成型材料的种类进行灵活的调控与改变，如果所成型的材料矫顽力小，这时所需要的磁场就会很小，如果所成型的材料矫顽力大，所需的磁场就会很大，但是成型磁场并不是越大越好，流延基带靠近磁体安装轴线上方区域与远离磁体安装轴线上方区域之间会形成一个梯度磁场区域，在梯度磁场区域中磁性材料不仅会被取向其质心还会受力如果梯度太大质心还会移动，这种状况对流延成型不利，会造成流延膜厚度的不均。综上，当所成型的材料更换时，永磁体也需要进行更换。
7.第二是该装置提供的是一个单一方向的磁场，对于颗粒尺寸大的片状材料比如片状合金粉末(x-y方向尺寸是z方向的100倍)在取向后，粉末x-y平面基本与流延基带平行，这里面有粉末本身重力作用的缘故。如果片状材料如平面六角铁氧体(y型、z型)颗粒尺寸小，并且x-y方向尺寸对比z方向不够大(2-10倍)，如果磁场仅仅是一个单向的恒定磁场无法实现所有晶粒的x-y平面与流延基带平行，如图2会有大量粉末像右边一样立起来。
8.现有第二种方案(申请号202010528169.x)，将两块永磁铁平行对置，磁极同极相对，流延基带从两块磁铁的中间通过，由于同极对置，在两块磁铁正中间的位置形成平行于流延基带的磁场，当载着磁性材料的基带通过时材料被磁场取向。
9.该方案的第一个缺点在于流延膜的宽度受限于永磁体的尺寸，磁体宽度减去支撑柱占用的长度才是流延膜的宽度，想制备出长度超过300mm的永磁体难度相当大，但目前工业生产的流延膜宽度一般都超过300mm，主流在600-800mm之间，该设计严重影响了其实际
的应用。
10.第二个缺点与现有技术一类似，该装置形成的磁场仍然是一个单一方向磁场，对于片状材料如平面六角铁氧体(y型、z型)颗粒尺寸小，并且x-y方向尺寸对比z方向不够大(2-10倍)，同样无法实现所有晶粒的x-y平面与流延基带平行。
11.现有第三种方案(申请号201911110135.2)，采用一对对置的电磁铁来提供磁场，一个电磁铁的n极对另一个电磁铁的s极。流延在一个旋状的平台上进行，含有磁性材料的浆料从正上方流入，一边流入一边旋转，浆料在离心力的作用下摊开，在旋转的同时，电磁铁启动，磁性材料在磁场下取向。这种设计电磁铁固定，流延膜旋转，流延膜相当于受到平面内不同方向的无数个方向磁场的磁化，如此对于片状材料如平面六角铁氧体(y型、z型)颗粒尺寸小，并且x-y方向尺寸对比z方向不够大(2-10倍)的材料就不会出现图2的状况了。
12.本方案的技术缺点为第一流延不能连续进行，当一个圆形流延膜成型完成之后，膜片定型，需要取下来再重新放置基片材料，流第二张，生产连续性不强，效率较低。第二流延膜是圆形，在制作电子元器件时只能用中间一块正方形区域如下图3所示，浪费面积很大。第三为了形成较为均匀的平行磁场所使用的电磁铁的体积很大。


技术实现要素：

13.针对上述已有的技术本发明要解决的技术目的如下：
14.设备兼容性强，磁场大小可调，能适应各种不同的磁性材料；
15.成型时能够使颗粒尺寸较小的片状磁性材料颗粒x-y平面与流延基板平行；
16.能够满足连续生产不中断的要求，取向装置设计能与目前普通流延机兼容。
17.本发明采取的技术方案为：
18.可连续生产的流延取向成型装置磁场，包括分别布置在流延基带上方和下方的电磁铁；两个电磁铁分别由支架固定，并且电磁铁可在支架上以支架为轴进行转动。
19.电磁铁截面为倒角的长方形。
20.可连续生产的流延取向成型方法：
21.将z型或y型铁氧体粉与粘合剂、增塑剂、分散剂、溶剂混合搅拌，形成可以流动的流延浆料；
22.启动流延机，流延基带开始运动，使上下电磁铁都开始旋转，并增加电流到设定值，这时向流延基带倒入流延浆料，开始流延，载有材料的流延基带在通过旋状磁场取向后烘干定型，通过裁切称为生坯，用马弗炉1100-1300℃之间烧结后称为成品。
23.本发明技术方案带来的有益效果：
24.(1)电磁铁提供的磁场可以以改变电流的方式根据所成型的材料进行灵活的调节，从100～2000gs；
25.(2)采用上下两个电磁铁可以使中间区域的尤其是在流延膜厚度方向磁场大小分布更加均匀；
26.(3)上下两个电磁铁旋转的同时所产生的磁场对于流延的产品相当于一个在平面内方向不断变化的磁场，而且当转速不一样时其总的磁场大小也在不停的发生周期性变化，这种方向与大小的周期性变化能够在流延浆料中起到使材料产生微观振动的作用，有利于降低颗粒取向时的阻力，从而提高取向度。如果仅仅使用单向磁场对于平面六角铁氧
体的有50％左右的颗粒x-y平面不与基片平行，但是用本发明的方案该比率低于5％。
附图说明
27.图1是本发明的结构示意图；
28.图2是现有技术平面六角铁氧体颗粒在单向磁场中示意图；
29.图3是现有技术中可利用区域示意图。
具体实施方式
30.结合实施例说明本发明的具体技术方案。
31.如图1所示，可连续生产的流延取向成型装置磁场，包括分别布置在流延基带上方和下方的电磁铁；电磁铁包括电磁铁磁姓1，外面设有电磁线圈2；
32.两个电磁铁分别由支架3固定，并且电磁铁可在支架3上以支架3为轴进行转动。
33.电磁铁截面为倒角的长方形。
34.当电磁铁垂直与流延膜时，两端超出流延膜宽度10cm以上。在使用时两个电磁铁的旋转速度如果不一致，两个电磁铁的会存在一个夹角。电磁铁中的电流大小要求可调，用滑动变阻器来调节。电磁铁的支架3由不导磁的材料制成比如铝，支架3可支撑重量并可以让电磁铁以支架为轴进行转动。
35.取向所用的磁场发生装置可旋转，旋转速度可调，可以在多方向对材料进行磁场取向，同时磁场大小方向发生周期性的变化在材料内部形成微观的振动，从而保证绝大部分的片状颗粒x-y面与流延基片平行。
36.可连续生产的流延取向成型方法：
37.将z型或y型铁氧体粉与粘合剂(比如聚乙烯缩丁醛)，增塑剂(比如邻苯二甲酸二丁酯)，分散剂(比如曲拉通)，溶剂(比如甲苯、无水乙醇、正丁醇等)，混合搅拌，，形成可以流动的流延浆料；
38.启动流延机，流延基带4开始运动，使上下电磁铁都开始旋转，并增加电流到设定值，这时向流延基带4倒入流延浆料5，开始流延，载有流延浆料5的流延基带5在通过旋状磁场取向后烘干定型，通过裁切称为生坯，用马弗炉1100-1300℃之间烧结后称为成品。