专利名称：纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体的制备方法
技术领域：
本发明涉及抗电磁干扰材料制备与磁体成型加工技术领域，具体是指一种纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体的制备方法。
背景技术：
随着信息技术的飞速发展，特别是移动通信、计算机、家用电器等的迅速普及，电子产品已广泛应用于人们日常生产、生活的各个领域。同时为了减小设备体积，提高设备性能，各种电子设备的工作频率越来越高。以个人计算机为例，CPU的时钟频率已达到4GHz以上，其它许多个人电子设备的工作频率也大多在准微波波段。电子设备的广泛普及在给人们生活带来很大便利的同时，也带来了不利的电磁波干扰问题。电磁波干扰(EMI)或叫电磁噪声，是伴随电子技术的发展，尤其是数字电路、移动通讯和开关电源的普及应用而产生的一种凭感官无法感觉到的无形污染。由于电磁干扰(EMI)而造成电子仪器的误动作、甚至出现故障的事例已屡见不鲜，几乎所有信息系统都程度不同地存在EMI和抗EMI问题。据称，在医院内由于移动电话的使用导致医用电子设备误动作的发生率达到66％以上。电子设备辐射、泄漏的电磁波不仅会对电子设备本身造成严重干扰，而且也威胁着人类的健康与安全。根据有关资料显示，电磁辐射已成为当今危害人类健康的致病源之一，生活在2毫高斯以上电磁波磁场中的人群患白血病的几率为正常人群的2.93倍，患肌肉肿瘤的几率为正常人群的326倍。如何抑制甚至消除电子设备的EMI已成为全球电子行业普遍关注的问题。
电磁干扰信号主要通过传导(电路或系统的内部连接，干扰源和接收器之间的连接导体)、辐射和感应方式到达接收器。常见的干扰源以及频率范围主要包括计算机(10M～100MHz)，电视、调频广播、甚高频通讯(100M～1GHz)，微波、航空雷达(1G～10GHz)。许多情况下，干扰信号是一个宽带信号。抗电磁干扰技术主要包括滤波、屏蔽、接地三大类，其中滤波技术是利用在电气设备的入口处插接抗电磁干扰滤波器的方法，来达到抑制通过电源线传导的电磁干扰的作用。电磁屏蔽主要是限制电磁能量从屏蔽材料的一侧空间向另一侧空间的传递。电磁波传播到屏蔽材料表面时，通常有3种不同机理进行衰减一是在屏蔽体表面的反射衰减；二是进入屏蔽体后被材料吸收衰减；三是在屏蔽体内部的多次反射衰减。一般来说，电屏蔽材料衰减的是高阻抗的电场，屏蔽作用主要由表面反射决定。而磁屏蔽体的衰减主要是由吸收衰减决定。根据公式A(dB)＝1.314d(fμfσf)1/2，其中d为屏蔽层的厚度(cm)，f为电磁波频率，σf为屏蔽材料相对于铜的电导率，μf为屏蔽材料的相对磁导率。性能良好的电磁屏蔽材料应具有较高的电导率及磁导率。电磁屏蔽材料主要包括表层导电型屏蔽材料(包括导电涂料和金属敷层屏蔽材料)和填充复合型屏蔽材料，后者是由合成树脂和具有优良导电导磁性能的填料所组成，经注射或挤出成型等方法制成。
导电涂料是最早应用于电子仪器的电磁屏蔽材料，美国军方20世纪60年代即开始使用银系导电涂料，当前使用的主要是镍系和铜系导电涂料，银系涂料由于价格昂贵，只能适用于某些特殊场合。常规的方法是将仪器外壳的ABS塑料进行粗化预处理之后，在其表面进行化学镀膜，先镀一层Cu，利用它的高电导率作屏蔽用，由于Cu易被氧化腐蚀，必须在其表面外镀一层Ni，用来抗氧化保护。这种方法得到的屏蔽材料，通常可以达到美国的FCC和西德的VDE标准。如果在经反射屏蔽的仪器内部再覆上一层电磁波吸收材料，将大大减小反射回来的电磁波，从而增强抗电磁干扰的效果。
电磁波吸收层通常采用各种吸波材料制成刚性的或柔性的吸波材料薄片或板。相比之下，柔性的吸波片由于形状自由度大，更能适应各种复杂仪器设备以及各种工作条件下的使用要求，因而成为吸波材料的发展重点。目前广泛使用的吸波材料一般是具有介电损耗，又具有磁损耗的磁性材料，包括铁氧体软磁和金属软磁两种。尖晶石型的Ni系铁氧体材料已广泛应用于电波暗室作为30M～1GHz的电波吸收体，在GHz频段，此类铁氧体的磁导率急剧下降，只能工作在5.6GHz(Snock极限)以下。更高频率的抗电磁干扰材料通常采用六角晶系的铁氧体材料。由于使用铁氧体吸波材料吸收准微波频段的杂波时体积太大、频带不够宽以及难以做成复杂形状等，加上其重量、体积等的限制，使用起来有很大局限性。
与铁氧体磁性材料相比，金属磁性材料的饱和磁化强度是其2～3倍，在GHz频段比铁氧体磁性材料具有性能更优良的抗电磁干扰特性。如果在厚度为趋肤深度左右且具有大的纵横比的片状金属磁性粉末之间用聚合物隔离，形成类似于磁性薄膜-电介质薄膜交替叠层结构的复合叠层材料，可有效吸收电磁波。这种由片状磁性合金微粉与聚合物材料制成的复合吸波材料，一方面在很宽的频率范围显示出理想的适用性，另一方面显示出使用上的快捷与便利。通常只需在需要进行电磁屏蔽的器件上面或其周围缠绕或者覆盖这种复合吸波材料，即可达到预期的抗电磁干扰和防电磁泄露的效果。
迄今公开的由软磁合金微粉与聚合物材料制成复合吸波材料的制备方法包括如下几中种第一种是将破碎的非晶态合金与聚合物混合后制成；第二种是在聚合物中混入Fe-Ni、Fe-Ni-Mo、Fe-Si-Al、Fe-Ni-Co等合金的片状微粒制成；第三种是采用Cr-Si-Al-Fe合金片状微粒与橡胶或塑料制成片状磁屏蔽部件；第四种是用高聚物与高磁导率的扁平状金属磁粉混合后制成；第五种是采用湿法技术将扁平软磁粉末与氯化聚乙烯混合制成薄膜，并用具有弹性轧辊的滚轧机压制成磁片；第六种是采用Fe-Si-Al-Ni、Fe-Si-Al扁平软磁粉末与固体硅橡胶混合后经碾压制成片状磁体；第七种是采用比表面积为0.1～3m2/g的Fe-Si-Al-Ni、Fe-Si-Al扁平软磁粉末与氯化聚乙烯混合后制成片状磁体。
已有技术存在如下不足(1)使用的扁平状软磁合金粉末制备困难一种方法是由非晶态合金条带破碎获得，由于需先获得非晶态合金条带，制备工艺复杂，成本高；另一种方法是先用雾化法制取球形金属粉，再通过砂磨机砂磨使球形粉获得扁平形态，这种制备片状合金微粉的技术对设备的要求极高，工艺控制难度极大。(2)使用的软磁合金微粉主要包括铁基非晶态Fe-Si-Al-Ni、Fe-Si-Al、Cr-Si-Al-Fe、Fe-Ni、Fe-Ni-Mo、Fe-Si-Al、Fe-Ni-Co系列合金，并不具有最佳综合磁性能。(3)已有技术只涉及为提高金属磁粉与聚合物的结合效果而加入适当的偶合剂，没有对软磁合金粉末进行防腐蚀处理，而金属磁粉的防腐蚀与抗氧化能力直接影响复合吸波材料性能的稳定性。(4)已有技术皆采用软磁合金微粒与聚合物直接混合后进行成型加工，由于合金磁粉与聚合物比重的差异，为了使两种材料混合均匀，必须进行强制混合，混合过程中往往引入较大应力，使磁体的屏蔽效果降低。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体的制备方法。该方法工艺简单，成本低廉，采用具有最佳综合磁性能的Fe-B-Si-Nb-Cu或Fe-Si-Al铁基纳米晶软磁粉末，且防腐蚀制备的磁体具有极高的化学稳定性，磁体屏蔽效果大大提高。
本发明通过如下技术方案实现所述纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体的制备方法包括如下步骤和工艺条件第一步，采用熔体快速凝固技术制得厚度为10～40微米的Fe-B-Si-Nb-Cu或Fe-Si-Al系列合金鳞片，将快淬鳞片破碎获得粒度为25～140微米的软磁合金微粒，将微粉在450～600℃温度下进行真空退火30～120分钟，控制软磁合金微粉的晶粒尺寸在10～40纳米内；第二步，采用真空蒸镀技术在磁粉表面沉积一层聚对二甲苯薄膜，对磁粉表面进行绝缘和稳定化处理；第三步，将磁粉加入聚合物单体溶液中，制得稳定的悬浮体系，使单体在软磁合金粉表面发生原位聚合反应生成聚合物，实现软磁合金粉末与聚合物的均匀混合；第四步，采用压片、挤出-压延工艺制备出所述纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体。
为了更好地实现本发明，所述熔体快速凝固技术中，冷却辊表面线速10～40米/秒，熔炼室预抽真空，然后充入高纯氩气；采用真空滚动球磨工艺将快淬鳞片破碎；所述第二步是采用对二甲苯的环二体(C16H16)在真空中升温至650～700℃使其裂解，采用冷空气循环的方式使软磁合金微粉温度低于30℃，使对二甲苯的环二体的裂解产物在微粉表面聚集并发生聚合，形成聚对二甲苯薄膜；所述聚合物单体包括甲基丙稀酸羟乙酯、己内酰胺、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙稀酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯。
所述第三步包括(1)在去离子水中加入质量百分比为5～30％的甲基丙稀酸羟乙酯(HEMA)、0～20％的水溶性高分子材料、3～20％的分散剂、0.15～2％的引发剂，制成单体溶液；(2)将质量百分比为80～95％的软磁合金粉末加入单体溶液中，制得悬浮体系；(3)将悬浮体系在氮气中加热至60～70℃，保温2～8小时，甲基丙稀酸羟乙酯在磁粉表面发生原位聚合反应生成聚甲基丙稀酸羟乙酯。
所述第三步包括(1)将己内酰胺单体加热熔化成液体，加入质量百分比浓度为2～5％的6-氨基乙酸(H2N(CH2)5COOH)，制成己内酰胺单体溶液；(2)在己内酰胺单体熔液中加入质量百分比为80～95％的软磁合金粉末，制得悬浮体系；(3)将悬浮体系加热到180～250℃，保温5～10小时，使己内酰胺单体在软磁合金粉末表面原位聚合生成尼龙-6。
所述第三步包括(1)在苯乙烯(PS)中加入质量百分比为5～10％的偶氮二异丁晴(AIBN)；(2)在苯乙烯熔液中加入质量百分比80～95％的软磁合金粉末，制得悬浮体系；(3)将悬浮体系在氮气中加热到65～80℃，保温5～8小时，使苯乙烯单体在软磁合金粉末表面原位聚合生成聚苯乙烯。
所述第三步包括(1)在甲基丙烯酸甲酯中加入质量百分比为5～10％的过氧化二苯乙酰(BPO)；(2)在甲基丙烯酸甲酯单体熔液中加入质量百分比80～95％的软磁合金粉末，制得悬浮体系；(3)将悬浮体系在氮气中加热到80～100℃，保温6～10小时，使甲基丙烯酸甲酯单体在软磁合金粉末表面发生原位聚合反应生成聚甲基丙烯酸甲酯。
所述第三步包括(1)在丙稀酸丁酯中加入质量百分比为5～10％的偶氮二异丁晴(AIBN)；(2)在丙稀酸丁酯熔液中加入质量百分比80～95％的软磁合金粉末，制得悬浮体系；(3)将悬浮体系在氮气中加热到65～80℃，保温4～6小时，使丙稀酸丁酯单体在软磁合金粉末表面原位聚合生成聚丙稀酸丁酯。
所述第三步包括(1)在甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯单体中加入质量百分比为5～10％的过氧化二苯乙酰(BPO)；(2)在甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯单体熔液中加入质量百分比80～95％的软磁合金粉末，制得悬浮体系；(3)将悬浮体系在氮气中加热到80～100℃，保温5～7小时，使甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯单体在软磁合金粉末表面发生原位聚合反应生成聚甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯。
在本发明中，利用熔体快速凝固技术制备的Fe-B-Si-Nb-Cu合金和Fe-Si-Al合金微粉在制备态时皆由非晶和纳米晶的混合组织组成，但随着液淬速度的增加，非晶化程度逐渐增强。为获得所需的软磁性能，快淬磁粉需要进行退火来改善合金组织和去除应力。本发明选择的热处理温度为450～600℃，处理时间30～120分。磁粉的晶粒度利用Philips X’PertX射线衍射仪附带的软件进行测定计算。该软件以Scherer公式为理论依据，即d=K·λwsize·cosθ]]>其中wsize＝wb-ws，wsize——细晶宽化，wb——测量峰形宽度，ws——标准峰形宽度，K——形状因子，λ——入射线波长。
实验中采用铜耙，波长λ为0.154439(经过K-Alpha2的曲线)，形状因子K取0.9。快速凝固Fe-B-Si-Nb-Cu合金和Fe-Si-Al合金，经450～600℃退火1小时后的α-Fe(Si)晶粒的大小D＝6～20nm。
在本发明中，聚对二甲苯薄膜是一种坚韧、透明、有自润滑性和高均匀性的高分子膜，具有优异的电绝缘性能，对盐雾、霉菌、潮湿腐蚀性等恶劣环境有很好的防护性能。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1、本发明利用快速凝固技术结合破碎筛分工艺制备片状铁基纳米晶合金软磁颗粒，可通过调整快淬工艺参数与磨粉工艺参数的方法控制金属磁粉的几何形态，与目前通常采用的软磁合金磁粉扁平化工艺相比，技术难度小，工艺简单，成本低廉，而且所采用的纳米晶合金磁粉具有最佳的综合磁性能，可提高复合屏蔽材料的抗电磁干扰性能。
2、本发明利用真空蒸镀技术在磁粉表面包敷聚对二甲苯薄膜，可使金属磁粉与外界环境完全隔绝，使软磁粉末具有极强的防腐蚀与抗氧化能力，从而充分保证复合磁体性能的稳定。聚对二甲苯具有优异的电绝缘性能，对盐雾、潮湿、腐蚀性等恶劣环境有很好的隔离防护功能，是目前世界上最高级的防护涂层。由于聚对二甲苯在各种形状的表面，包括尖锐的棱角、裂缝内和内表面等皆可形成理想的均匀涂敷层，因而特别适合于片状金属磁粉的表面绝缘与保护涂敷。
3、本发明利用金属磁粉与聚合物单体混合后原位聚合反应技术，使作为粘结剂的聚合物在磁粉表面原位生成。由于金属磁粉与聚合物的比重偏差大，非常难以混合均匀，从而影响成型后柔性磁体的组织与性能的均匀性。利用单体原位聚合反应技术可使每颗金属磁粉的表面均匀地包敷着聚合物层，既可使磁粉与作为粘结剂的聚合物均匀混合，又可避免采用聚合物与磁粉直接混合时的强混过程对磁粉的损伤，提高复合磁体的性能。
具体实施例方式
下面结合实施例，对本发明做进一步地详细说明。
实施例一第一步，用82.5份纯铁、1.5份铜、5.5份铌、9份硅和1.5份硼作为原料，在中频真空感应熔炼炉熔炼得到母合金铸锭，将母合金铸锭破碎后，利用熔体快速凝固技术采用40米/秒的冷却辊表面线速，熔炼温度控制在1500℃，送料速度100克/分，熔炼室预抽5×10-3帕真空，然后充入氩气，制得厚度为10微米的纳米晶Fe-B-Si-Nb-Cu合金鳞片，采用真空滚动球磨工艺将快淬鳞片破碎，然后通过筛分获得粒度为25～30微米的软磁合金微粒，将微粉在500℃温度下进行真空退火120分钟，控制软磁合金微粉的平均晶粒尺寸约为10纳米；第二步，采用电阻加热方式将常温下以固态形式存在的对二甲苯的环二体(C16H16)加热到130℃，使之蒸发成为气体，再于真空中650℃将其裂解成环二体的单体，裂解后的单体沉积到温度低于30℃(采用冷空气循环的方式)的软磁合金粉末的表面聚合形成聚对二甲苯薄膜；第三步，在去离子水中加入质量百分比为10％的甲基丙稀酸羟乙酯(HEMA)、5％的分散剂DuramaxTMD-3005、0.15％的过硫酸胺，充分混合均匀，制成单体溶液；将重量百分比为90％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末加入单体溶液中，充分混合均匀，制得稳定的悬浮体系；将悬浮体系在氮气中加热至70℃，保温3小时，使甲基丙稀酸羟乙酯在磁粉表面发生原位聚合反应生成聚甲基丙稀酸羟乙酯，随后将温度升至100℃，保温5小时，脱水，干燥，造粒；第四步，利用压片、挤出—压延成型工艺制得纳米晶软磁粉—聚甲基丙稀酸羟乙酯复合磁体。
实施例二第一步，用75份纯铁、1份铜、6份铌、15份硅和3份硼作为原料，在中频真空感应熔炼炉熔炼得到母合金铸锭，将母合金铸锭破碎后，利用熔体快速凝固技术采用32米/秒的冷却辊表面线速，熔炼温度控制在1500℃，熔炼室预抽真空，然后充入氩气，制得厚度为18微米的纳米晶Fe-B-Si-Nb-Cu合金鳞片，采用真空滚动球磨工艺将快淬鳞片破碎，然后通过筛分获得粒度为50～75微米的软磁合金微粒，将微粉在550℃温度下进行真空退火60分钟，控制软磁合金微粉的平均晶粒尺寸约为20纳米；第二步，将对二甲苯的环二体(C16H16)于真空中加热到700℃，使其裂解成环二体的单体，裂解后的单体沉积到温度低于30℃(采用冷空气循环的方式)的软磁合金粉末的表面聚合形成聚对二甲苯薄膜；第三步，将己内酰胺单体加热到150℃熔化成液体，加入质量百分比3％的6-氨基乙酸(H2N(CH2)5COOH)并充分搅拌，混合均匀，制成己内酰胺单体溶液；在己内酰胺单体熔液中加入质量百分比80％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末，并充分搅拌均匀，制得混合体系；将混合体系加热到180℃，保温1小时，然后再加热到250℃，保温6小时，使己内酰胺单体在软磁合金粉末表面原位聚合生成尼龙-6；将反应完成后的混合物用双螺杆(单螺杆)挤出机进行拉条切粒，得到表面均匀包敷尼龙-6的软磁合金粉末颗粒；第四步，利用压片、挤出—压延成型工艺制得纳米晶软磁粉—尼龙复合磁体。
实施例三第一步，用85份纯铁、1份铌、12.5份硅和1.5份硼作为原料，在中频真空感应熔炼炉熔炼得到母合金铸锭，将母合金铸锭破碎后，利用熔体快速凝固技术采用25米/秒的冷却辊表面线速，熔炼温度控制在1500℃，熔炼室预抽真空，然后充入氩气，制得厚度为25微米的纳米晶Fe-B-Si-Nb合金鳞片，采用真空滚动球磨工艺将快淬鳞片破碎，然后通过筛分获得粒度为80～100微米的软磁合金微粒，将微粉在600℃温度下进行真空退火30分钟，控制软磁合金微粉的平均晶粒尺寸约为30纳米；第二步，将对二甲苯的环二体(C16H16)于真空中加热到700℃，使其裂解成环二体的单体，裂解后的单体沉积到温度低于30℃(采用冷空气循环的方式)的软磁合金粉末的表面聚合形成聚对二甲苯薄膜；第三步，在苯乙烯中加入质量百分比为8％的偶氮二异丁晴(AIBN)并充分搅拌，混合均匀；在苯乙烯熔液中加入质量百分比95％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末，并充分搅拌均匀，制得混合体系；将混合体系在氮气中加热到70℃，保温6小时，使苯乙烯单体在软磁合金粉末表面原位聚合生成聚苯乙烯；第四步，在190℃利用压片、挤出—压延成型工艺制得纳米晶软磁粉—聚苯乙烯复合磁体。
实施例四第一步，用90份纯铁、2份铜、2.5份铌、5份硅和1份硼作为原料，在中频真空感应熔炼炉熔炼得到母合金铸锭，将母合金铸锭破碎后，利用熔体快速凝固技术采用18米/秒的冷却辊表面线速，熔炼温度控制在1500℃，熔炼室预抽真空，然后充入氩气，制得厚度为30微米的纳米晶Fe-B-Si-Nb-Cu合金鳞片，采用真空滚动球磨工艺将快淬鳞片破碎，然后通过筛分获得粒度为90～120微米的软磁合金微粒，将微粉在450℃温度下进行真空退火60分钟，控制软磁合金微粉的平均晶粒尺寸约为40纳米；第二步，将对二甲苯的环二体(C16H16)于真空中加热到700℃，使其裂解成环二体的单体，裂解后的单体沉积到温度低于30℃(采用冷空气循环的方式)的软磁合金粉末的表面聚合形成聚对二甲苯薄膜；第三步，在甲基丙烯酸甲酯中加入质量百分比为5％的过氧化二苯乙酰(BPO)并充分搅拌，混合均匀；在甲基丙烯酸甲酯单体熔液中加入质量百分比85％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末，制得悬浮体系；将悬浮体系在氮气中加热到90℃，保温8小时，使甲基丙烯酸甲酯单体在软磁合金粉末表面发生原位聚合反应生成聚甲基丙烯酸甲酯；第四步，在190℃利用压片、挤出—压延成型工艺制得纳米晶软磁粉—聚甲基丙烯酸甲酯复合磁体。
实施例五第一步，用84份纯铁、10份硅和6份铝作为原料，在中频真空感应熔炼炉熔炼得到母合金铸锭，将母合金铸锭破碎后，利用熔体快速凝固技术采用15米/秒的冷却辊表面线速，熔炼温度控制在1500℃，熔炼室预抽真空，然后充入氩气，制得厚度为40微米的纳米晶Fe-Si-Al合金鳞片，采用真空滚动球磨工艺将快淬鳞片破碎，然后通过筛分获得粒度为125～140微米的软磁合金微粒，将微粉在500℃温度下进行真空退火30分钟，控制软磁合金微粉的平均晶粒尺寸约为10纳米；第二步，将对二甲苯的环二体(C16H16)于真空中加热到700℃，使其裂解成环二体的单体，裂解后的单体沉积到温度低于30℃(采用冷空气循环的方式)的软磁合金粉末的表面聚合形成聚对二甲苯薄膜；第三步，在丙稀酸丁酯中加入质量百分比为10％的偶氮二异丁晴(AIBN)并充分搅拌，混合均匀；在丙稀酸丁酯熔液中加入质量百分比80％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末，制得悬浮体系；将悬浮体系在氮气中加热到75℃，保温5小时，使丙稀酸丁酯单体在软磁合金粉末表面原位聚合生成聚丙稀酸丁酯；第四步，在120℃利用压片、挤出—压延成型工艺制得纳米晶软磁粉—聚丙稀酸丁酯复合磁体。
实施例六第一步，用86份纯铁、9份硅和5份铝作为原料，在中频真空感应熔炼炉熔炼得到母合金铸锭，将母合金铸锭破碎后，利用熔体快速凝固技术采用40米/秒的冷却辊表面线速，熔炼温度控制在1500℃，熔炼室预抽真空，然后充入氩气，制得厚度为10微米的纳米晶Fe-Si-Al合金鳞片，采用真空滚动球磨工艺将快淬鳞片破碎，然后通过筛分获得粒度为25～40微米的软磁合金微粒，将微粉在450℃温度下进行真空退火60分钟，控制软磁合金微粉的平均晶粒尺寸约为10纳米；第二步，将对二甲苯的环二体(C16H16)于真空中加热到650℃，使其裂解成环二体的单体，裂解后的单体沉积到温度低于30℃(采用冷空气循环的方式)的软磁合金粉末的表面聚合形成聚对二甲苯薄膜；第三步，在甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯单体中加入质量百分比为5％的过氧化二苯乙酰(BPO)，并充分搅拌均匀；在甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯单体熔液中加入加入质量百分比85％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末，制得悬浮体系；将混合体系在氮气中加热到100℃，保温7小时，使甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯单体在软磁合金粉末表面发生原位聚合反应生成聚甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯；第四步，在130℃利用压片、挤出—压延成型工艺制得纳米晶软磁粉—聚甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯复合磁体。
实施例七第一步，用70份纯铁、5份铜、20份硅和5份硼作为原料，在中频真空感应熔炼炉熔炼得到母合金铸锭，将母合金铸锭破碎后，利用熔体快速凝固技术采用10米/秒的冷却辊表面线速，熔炼温度控制在1500℃，送料速度100克/分，熔炼室预抽5×10-3帕真空，然后充入氩气，制得厚度为10微米的纳米晶Fe-B-Si-Cu合金鳞片，采用真空滚动球磨工艺将快淬鳞片破碎，然后通过筛分获得粒度为25～30微米的软磁合金微粒，将微粉在500℃温度下进行真空退火120分钟，控制软磁合金微粉的平均晶粒尺寸约为10纳米；第二步，采用电阻加热方式将常温下以固态形式存在的对二甲苯的环二体(C16H16)加热到130℃，使之蒸发成为气体，再于真空中650℃将其裂解成环二体的单体，裂解后的单体沉积到温度低于30℃(采用冷空气循环的方式)的软磁合金粉末的表面聚合形成聚对二甲苯薄膜；第三步，在去离子水中加入质量百分比为5％的甲基丙稀酸羟乙酯(HEMA)、10％的水溶性高分子材料PEO、3％的分散剂DuramaxTMD-3005、1％的过硫酸胺，充分混合均匀，制成单体溶液；将重量百分比为90％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末加入单体溶液中，充分混合均匀，制得稳定的悬浮体系；将悬浮体系在氮气中加热至60℃，保温2小时，使甲基丙稀酸羟乙酯在磁粉表面发生原位聚合反应生成聚甲基丙稀酸羟乙酯，脱水，干燥，造粒；第四步，利用压片、挤出—压延成型工艺制得纳米晶软磁粉—聚甲基丙稀酸羟乙酯复合磁体。
实施例八第一步，用70份纯铁、5份铜、10份铌、20份硅和5份硼作为原料，在中频真空感应熔炼炉熔炼得到母合金铸锭，将母合金铸锭破碎后，利用熔体快速凝固技术采用10米/秒的冷却辊表面线速，熔炼温度控制在1500℃，送料速度100克/分，熔炼室预抽5×10-3帕真空，然后充入氩气，制得厚度为10微米的纳米晶Fe-B-Si-Nb-Cu合金鳞片，采用真空滚动球磨工艺将快淬鳞片破碎，然后通过筛分获得粒度为25～30微米的软磁合金微粒，将微粉在500℃温度下进行真空退火120分钟，控制软磁合金微粉的平均晶粒尺寸约为10纳米；第二步，采用电阻加热方式将常温下以固态形式存在的对二甲苯的环二体(C16H16)加热到130℃，使之蒸发成为气体，再于真空中650℃将其裂解成环二体的单体，裂解后的单体沉积到温度低于30℃(采用冷空气循环的方式)的软磁合金粉末的表面聚合形成聚对二甲苯薄膜；第三步，在去离子水中加入质量百分比为30％的甲基丙稀酸羟乙酯(HEMA)、20％的水溶性高分子材料PVP、20％的分散剂DuramaxTMD-3005、2％的过硫酸胺，充分混合均匀，制成单体溶液；将重量百分比为90％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末加入单体溶液中，充分混合均匀，制得稳定的悬浮体系；将悬浮体系在氮气中加热至60℃，保温8小时，使甲基丙稀酸羟乙酯在磁粉表面发生原位聚合反应生成聚甲基丙稀酸羟乙酯，脱水，干燥，造粒；第四步，利用压片、挤出—压延成型工艺制得纳米晶软磁粉—聚甲基丙稀酸羟乙酯复合磁体。
实施例九第一、二、四步同实施例二。
第三步，将己内酰胺单体加热到150℃熔化成液体，加入质量百分比2％的6-氨基乙酸(H2N(CH2)5COOH)并充分搅拌，混合均匀，制成己内酰胺单体溶液；在己内酰胺单体熔液中加入质量百分比90％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末，并充分搅拌均匀，制得混合体系；将混合体系加热到180℃，保温10小时，使己内酰胺单体在软磁合金粉末表面原位聚合生成尼龙-6；将反应完成后的混合物用双螺杆(单螺杆)挤出机进行拉条切粒，得到表面均匀包敷尼龙-6的软磁合金粉末颗粒。
实施例十第一、二、四步同实施例二。
第三步，将己内酰胺单体加热到150℃熔化成液体，加入质量百分比5％的6-氨基乙酸(H2N(CH2)5COOH)并充分搅拌，混合均匀，制成己内酰胺单体溶液；在己内酰胺单体熔液中加入质量百分比95％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末，并充分搅拌均匀，制得混合体系；将混合体系加热到250℃，保温5小时，使己内酰胺单体在软磁合金粉末表面原位聚合生成尼龙-6；将反应完成后的混合物用双螺杆(单螺杆)挤出机进行拉条切粒，得到表面均匀包敷尼龙-6的软磁合金粉末颗粒。
实施例十一第一、二、四步同实施例三。
第三步，在苯乙烯中加入质量百分比为5％的偶氮二异丁晴(AIBN)并充分搅拌，混合均匀；在苯乙烯熔液中加入质量百分比80％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末，并充分搅拌均匀，制得混合体系；将混合体系在氮气中加热到65℃，保温8小时，使苯乙烯单体在软磁合金粉末表面原位聚合生成聚苯乙烯。
实施例十二第一、二、四步同实施例三。
第三步，在苯乙烯中加入质量百分比为10％的偶氮二异丁晴(AIBN)并充分搅拌，混合均匀；在苯乙烯熔液中加入质量百分比90％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末，并充分搅拌均匀，制得混合体系；将混合体系在氮气中加热到80℃，保温5小时，使苯乙烯单体在软磁合金粉末表面原位聚合生成聚苯乙烯。
实施例十三第一、二、四步同实施例四。
第三步，在甲基丙烯酸甲酯中加入质量百分比为5％的过氧化二苯乙酰(BPO)并充分搅拌，混合均匀；在甲基丙烯酸甲酯单体熔液中加入质量百分比80％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末，制得悬浮体系；将悬浮体系在氮气中加热到100℃，保温6小时，使甲基丙烯酸甲酯单体在软磁合金粉末表面发生原位聚合反应生成聚甲基丙烯酸甲酯。
实施例十四第一、二、四步同实施例四。
第三步，在甲基丙烯酸甲酯中加入质量百分比为10％的过氧化二苯乙酰(BPO)并充分搅拌，混合均匀；在甲基丙烯酸甲酯单体熔液中加入质量百分比95％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末，制得悬浮体系；将悬浮体系在氮气中加热到80℃，保温10小时，使甲基丙烯酸甲酯单体在软磁合金粉末表面发生原位聚合反应生成聚甲基丙烯酸甲酯。
实施例十五第一步，用70份纯铁、5份硅和1份铝作为原料，在中频真空感应熔炼炉熔炼得到母合金铸锭，将母合金铸锭破碎后，利用熔体快速凝固技术采用15米/秒的冷却辊表面线速，熔炼温度控制在1500℃，熔炼室预抽真空，然后充入氩气，制得厚度为40微米的纳米晶Fe-Si-Al合金鳞片，采用真空滚动球磨工艺将快淬鳞片破碎，然后通过筛分获得粒度为125～140微米的软磁合金微粒，将微粉在500℃温度下进行真空退火30分钟，控制软磁合金微粉的平均晶粒尺寸约为10纳米；第二步，将对二甲苯的环二体(C16H16)于真空中加热到700℃，使其裂解成环二体的单体，裂解后的单体沉积到温度低于30℃(采用冷空气循环的方式)的软磁合金粉末的表面聚合形成聚对二甲苯薄膜；第三步，在丙稀酸丁酯中加入质量百分比为8％的偶氮二异丁晴(AIBN)并充分搅拌，混合均匀；在丙稀酸丁酯熔液中加入质量百分比90％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末，制得悬浮体系；将悬浮体系在氮气中加热到65℃，保温6小时，使丙稀酸丁酯单体在软磁合金粉末表面原位聚合生成聚丙稀酸丁酯；第四步，在120℃利用压片、挤出—压延成型工艺制得纳米晶软磁粉—聚丙稀酸丁酯复合磁体。
实施例十六第一步，用90份纯铁、20份硅和10份铝作为原料，在中频真空感应熔炼炉熔炼得到母合金铸锭，将母合金铸锭破碎后，利用熔体快速凝固技术采用15米/秒的冷却辊表面线速，熔炼温度控制在1500℃，熔炼室预抽真空，然后充入氩气，制得厚度为40微米的纳米晶Fe-Si-Al合金鳞片，采用真空滚动球磨工艺将快淬鳞片破碎，然后通过筛分获得粒度为125～140微米的软磁合金微粒，将微粉在500℃温度下进行真空退火30分钟，控制软磁合金微粉的平均晶粒尺寸约为10纳米；第二步，将对二甲苯的环二体(C16H16)于真空中加热到700℃，使其裂解成环二体的单体，裂解后的单体沉积到温度低于30℃(采用冷空气循环的方式)的软磁合金粉末的表面聚合形成聚对二甲苯薄膜；第三步，在丙稀酸丁酯中加入质量百分比为5％的偶氮二异丁晴(AIBN)并充分搅拌，混合均匀；在丙稀酸丁酯熔液中加入质量百分比95％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末，制得悬浮体系；将悬浮体系在氮气中加热到80℃，保温4小时，使丙稀酸丁酯单体在软磁合金粉末表面原位聚合生成聚丙稀酸丁酯；第四步，在120℃利用压片、挤出-压延成型工艺制得纳米晶软磁粉-聚丙稀酸丁酯复合磁体。
实施例十七第一、二、四步同实施例六。
第三步，在甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯单体中加入质量百分比为6％的过氧化二苯乙酰(BPO)，并充分搅拌均匀；在甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯单体熔液中加入加入质量百分比80％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末，制得悬浮体系；将混合体系在氮气中加热到80℃，保温5小时，使甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯单体在软磁合金粉末表面发生原位聚合反应生成聚甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯。
实施例十八第一、二、四步同实施例六。
第三步，在甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯单体中加入质量百分比为10％的过氧化二苯乙酰(BPO)，并充分搅拌均匀；在甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯单体熔液中加入加入质量百分比95％的经聚对二甲苯包敷的软磁合金粉末，制得悬浮体系；将混合体系在氮气中加热到90℃，保温6小时，使甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯单体在软磁合金粉末表面发生原位聚合反应生成聚甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯。
如上所述，即可较好地实现本发明。
权利要求
1.纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体的制备方法，其特征是，包括如下步骤和工艺条件第一步，采用熔体快速凝固技术制得厚度为10～40微米的Fe-B-Si-Nb-Cu或Fe-Si-Al系列合金鳞片，将快淬鳞片破碎获得粒度为25～140微米的软磁合金微粒，将微粉在450～600℃温度下进行真空退火30～120分钟，控制软磁合金微粉的晶粒尺寸在10～40纳米内；第二步，采用真空蒸镀技术在磁粉表面沉积一层聚对二甲苯薄膜，对磁粉表面进行绝缘和稳定化处理；第三步，将磁粉加入聚合物单体溶液中，制得稳定的悬浮体系，使单体在软磁合金粉表面发生原位聚合反应生成聚合物，实现软磁合金粉末与聚合物的均匀混合；第四步，采用压片、挤出-压延工艺制备出所述纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体。
2.根据权利要求1所述纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体的制备方法，其特征是，所述熔体快速凝固技术中，冷却辊表面线速10～40米/秒，熔炼室预抽真空，然后充入高纯氩气；采用真空滚动球磨工艺将快淬鳞片破碎。
3.根据权利要求1所述纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体的制备方法，其特征是，所述第二步是采用对二甲苯的环二体(C16H16)在真空中升温至650～700℃使其裂解，采用冷空气循环的方式使软磁合金微粉温度低于30℃，使对二甲苯的环二体的裂解产物在微粉表面聚集并发生聚合，形成聚对二甲苯薄膜。
4.根据权利要求1所述纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体的制备方法，其特征是，所述聚合物单体包括甲基丙稀酸羟乙酯、己内酰胺、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙稀酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯。
5.根据权利要求1所述纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体的制备方法，其特征是，所述第三步包括(1)在去离子水中加入质量百分比为5～30％的甲基丙稀酸羟乙酯、0～20％的水溶性高分子材料、3～20％的分散剂、0.15～2％的引发剂，制成单体溶液；(2)将质量百分比为80～95％的软磁合金粉末加入单体溶液中，制得悬浮体系；(3)将悬浮体系在氮气中加热至60～70℃，保温2～8小时，甲基丙稀酸羟乙酯在磁粉表面发生原位聚合反应生成聚甲基丙稀酸羟乙酯。
6.根据权利要求1所述纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体的制备方法，其特征是，所述第三步包括(1)将己内酰胺单体加热熔化成液体，加入质量百分比浓度为2～5％的6-氨基乙酸，制成己内酰胺单体溶液；(2)在己内酰胺单体熔液中加入质量百分比为80～95％的软磁合金粉末，制得悬浮体系；(3)将悬浮体系加热到180～250℃，保温5～10小时，使己内酰胺单体在软磁合金粉末表面原位聚合生成尼龙-6。
7.根据权利要求1所述纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体的制备方法，其特征是，所述第三步包括(1)在苯乙烯中加入质量百分比为5～10％的偶氮二异丁晴；(2)在苯乙烯熔液中加入质量百分比80～95％的软磁合金粉末，制得悬浮体系；(3)将悬浮体系在氮气中加热到65～80℃，保温5～8小时，使苯乙烯单体在软磁合金粉末表面原位聚合生成聚苯乙烯。
8.根据权利要求1所述纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体的制备方法，其特征是，所述第三步包括(1)在甲基丙烯酸甲酯中加入质量百分比为5～10％的过氧化二苯乙酰；(2)在甲基丙烯酸甲酯单体熔液中加入质量百分比80～95％的软磁合金粉末，制得悬浮体系；(3)将悬浮体系在氮气中加热到80～100℃，保温6～10小时，使甲基丙烯酸甲酯单体在软磁合金粉末表面发生原位聚合反应生成聚甲基丙烯酸甲酯。
9.根据权利要求1所述纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体的制备方法，其特征是，所述第三步包括(1)在丙稀酸丁酯中加入质量百分比为5～10％的偶氮二异丁晴；(2)在丙稀酸丁酯熔液中加入质量百分比80～95％的软磁合金粉末，制得悬浮体系；(3)将悬浮体系在氮气中加热到65～80℃，保温4～6小时，使丙稀酸丁酯单体在软磁合金粉末表面原位聚合生成聚丙稀酸丁酯。
10.根据权利要求1所述纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体的制备方法，其特征是，所述第三步包括(1)在甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯单体中加入质量百分比为5～10％的过氧化二苯乙酰；(2)在甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯单体熔液中加入质量百分比80～95％的软磁合金粉末，制得悬浮体系；(3)将悬浮体系在氮气中加热到80～100℃，保温5～7小时，使甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯单体在软磁合金粉末表面发生原位聚合反应生成聚甲基丙烯酸甲酯缩水甘油酯。
全文摘要
本发明是一种纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体的制备方法，该方法是采用熔体快速凝固技术制得Fe－B－Si－Nb－Cu或Fe－Si－Al系列合金鳞片，破碎获得软磁合金微粒，真空退火；采用真空蒸镀技术在磁粉表面沉积一层聚对二甲苯薄膜；将磁粉加入聚合物单体溶液中，制得悬浮体系；采用压片、挤出－压延工艺制备出所述纳米晶软磁合金粉聚合物复合电磁屏蔽磁体。本发明工艺简单，成本低廉，防腐蚀制备的磁体具有极高的化学稳定性，磁体屏蔽效果大大提高。
文档编号G12B17/00GK1658748SQ20051003278
公开日2005年8月24日 申请日期2005年1月19日 优先权日2005年1月19日
发明者车晓舟 申请人:华南理工大学