軟磁合金-鐵氧體層疊復(fù)合電磁屏蔽磁體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及抗電磁干擾材料制備與磁體成型加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種軟磁合金-鐵氧體層疊復(fù)合電磁屏蔽磁體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)、家用電器等迅速普及，工作頻率范圍越來越寬，電磁爐的工作頻率為20?50kHz，手機(jī)的工作頻率為800?2400MHz，計(jì)算機(jī)CPU的時(shí)鐘頻率已達(dá)到4GHz以上。家用電器與電子設(shè)備的廣泛普及在給人們生活帶來很大便利的同時(shí)，也帶來了不利的電磁波干擾問題。電磁波干擾(EMI)或叫電磁噪聲，是一種憑感官無法感覺到的無形污染。由于電磁干擾(EMI)而造成電子儀器的誤動(dòng)作、甚至出現(xiàn)故障的事例已屢見不鮮，幾乎所有信息系統(tǒng)都程度不同地存在EMI和抗EMI問題。據(jù)稱，在醫(yī)院內(nèi)由于移動(dòng)電話的使用導(dǎo)致醫(yī)用電子設(shè)備誤動(dòng)作的發(fā)生率達(dá)到66%以上。電子設(shè)備輻射、泄漏的電磁波不僅會(huì)對電子設(shè)備造成嚴(yán)重干擾，也威脅著人類的健康和各種軍事目標(biāo)的安全。電磁輻射己成為當(dāng)今危害人類健康的致病源之一，生活在2毫高斯以上電磁波磁場中的人群患白血病的幾率為正常人群的2.93倍，患肌肉腫瘤的幾率為正常人群的326倍。就軍事目標(biāo)而言，它不僅要面臨來自空中的立體化、多手段、高性能現(xiàn)代偵察設(shè)施的搜索，還受到地面的可見光、近紅外、熱紅外、毫米波等偵察制導(dǎo)系統(tǒng)的威脅。特別是現(xiàn)代無線電技術(shù)和雷達(dá)探測系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，極大地推動(dòng)了戰(zhàn)爭防御系統(tǒng)的搜索、跟蹤目標(biāo)的能力。軍用電子設(shè)備的電磁輻射有可能成為敵方偵察的線索，因而傳統(tǒng)的偽裝(可見光與紅外偽裝)已不能適應(yīng)未來戰(zhàn)爭的發(fā)展。如何抑制甚至消除電子設(shè)備的EMI己成為關(guān)系到人民健康與國防安全的重要問題。
[0003]電磁干擾信號主要通過傳導(dǎo)、輻射和感應(yīng)方式到達(dá)接收器。常見的干擾源以及頻率范圍主要包括計(jì)算機(jī)(10M?100MHz)，電視、調(diào)頻廣播、甚高頻通訊(100M?IGHz)，微波、航空雷達(dá)(1G?10GHz)。許多情況下，干擾信號是一個(gè)寬帶信號。抗電磁干擾技術(shù)主要包括濾波、屏蔽、接地三大類，電磁屏蔽主要是限制電磁能量從屏蔽材料的一側(cè)空間向另一側(cè)空間的傳遞。電磁波傳播到屏蔽材料表面時(shí)，通常有3種不同機(jī)理進(jìn)行衰減:一是在屏蔽體表面的反射衰減；二是進(jìn)入屏蔽體后被材料吸收衰減；三是在屏蔽體內(nèi)部的多次反射衰減。一般來說，電屏蔽材料衰減的是高阻抗的電場，屏蔽作用主要由表面反射決定。而磁屏蔽體的衰減主要是由吸收衰減決定。性能良好的電磁屏蔽材料應(yīng)具有較高的電導(dǎo)率及磁導(dǎo)率。電磁屏蔽材料主要包括表層導(dǎo)電型屏蔽材料和填充復(fù)合型屏蔽材料，后者是由合成樹脂和具有優(yōu)良導(dǎo)電導(dǎo)磁性能的填料所組成。
[0004]填充復(fù)合型屏蔽材料通常制成剛性的或柔性的薄片或板。柔性的吸波片由于形狀自由度大，更能適應(yīng)各種復(fù)雜儀器設(shè)備以及各種工作條件下的使用要求。目前廣泛使用的填料一般是具有介電損耗，又具有磁損耗的磁性材料，包括軟磁鐵氧體和金屬軟磁材料。鐵氧體系列的抗EMI材料研宄的國外開始的比較早，國內(nèi)也于八十年代開始研制，在抗EMI材料領(lǐng)域，特別是用其制備的抗EMI濾波器在整個(gè)市場中占主導(dǎo)地位，另外它還是優(yōu)秀的電磁屏蔽材料和電磁波吸收體，用于電纜的接頭屏蔽與電流扼流圈等抗EMI器件。低頻高磁導(dǎo)率、低電阻率或高電阻率寬頻帶Mn - Zn系鐵氧體，低磁導(dǎo)率高頻高電阻率N1- Zn系鐵氧體幾乎覆蓋了 IGHz以下的所有頻帶，尖晶石型的Ni系鐵氧體材料已廣泛應(yīng)用于電波暗室作為30M?IGHz的電波吸收體，在GHz頻段，此類鐵氧體的磁導(dǎo)率急劇下降，只能工作在
5.6GHz (Snock 極限)以下。
[0005]金屬磁性材料的飽和磁化強(qiáng)度是鐵氧體的2?3倍，在GHz頻段比鐵氧體具有性能更優(yōu)良的抗電磁干擾特性。如果在厚度為趨膚深度左右且具有大的縱橫比的片狀金屬磁性粉末之間用聚合物隔離，形成類似于磁性薄膜-電介質(zhì)薄膜交替疊層結(jié)構(gòu)的復(fù)合疊層材料，可有效抑制金屬磁性材料閉合磁疇的形成及禍流，在GHz頻段具有比鐵氧體磁性材料性能更為優(yōu)良的抗EMI特性。
[0006]迄今公開的填充復(fù)合型屏蔽材料主要包括如下幾種:第一種是用Mn -Zn鐵氧體與聚合物材料制成復(fù)合屏蔽材料；第二種是用N1- Zn鐵氧體與聚合物材料制成復(fù)合屏蔽材料；第三種是用扁平狀金屬軟磁合金微粉與聚合物材料制成復(fù)合屏蔽材料，第四種是由吸波層和阻抗匹配層構(gòu)成雙層吸波材料。
[0007]已有技術(shù)存在如下不足:
[0008](I)制備復(fù)合屏蔽材料時(shí)采用單一磁性材料，屏蔽材料只能在某一特定頻率范圍內(nèi)發(fā)揮功效，能夠有效屏蔽的電磁波頻率范圍受到限制。
[0009](2)將軟磁合金和鐵氧體混合后制成粘結(jié)磁體，軟磁合金粉的密度為7.8g/cm3，鐵氧體的密度為4.8g/cm3，聚合物粘接劑的比重一般小于lg/cm3。由于比重和粒度的差異，將軟磁合金粉、鐵氧體磁粉與聚合物粘接劑進(jìn)行混煉時(shí)，為了使磁粉與粘接劑混合均勻，必須進(jìn)行強(qiáng)制混合，對混練設(shè)備和工藝要求高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種使復(fù)合屏蔽磁體在寬的電磁波頻率范圍具有好的電磁屏蔽性能的軟磁合金-鐵氧體層疊復(fù)合電磁屏蔽磁體的制備方法。
[0011]本發(fā)明方法工藝簡單，采用Fe -S1-Al軟磁合金粉末和Mn - Zn、N1- Zn鐵氧體制成層疊復(fù)合磁體，可以綜合軟磁合金粉末、Mn -Zn鐵氧體，N1- Zn鐵氧體在不同頻率范圍的電磁屏蔽性能特點(diǎn)，使復(fù)合屏蔽磁體在寬的電磁波頻率范圍具有好的電磁屏蔽性能。
[0012]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0013]軟磁合金-鐵氧體層疊復(fù)合電磁屏蔽磁體的制備方法，包括如下步驟和工藝條件:
[0014]I)將Fe-S1- Al合金鱗片破碎獲得軟磁合金粉；
[0015]2)將已內(nèi)酰胺單體加熱到130?160°C熔化成液體，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將4?6份的6 -氨基乙酸加入到94?96份已內(nèi)酰胺中，制成已內(nèi)酰胺單體溶液；并將10?30份已內(nèi)酰胺單體熔液與70?90份所述軟磁合金粉混合，制得軟磁合金粉-已內(nèi)酰胺單體混合物；將軟磁合金粉-已內(nèi)酰胺單體混合物加熱到180?220°C，保溫6?10小時(shí)，使已內(nèi)酰胺單體發(fā)生聚合生成尼龍-6 ;然后采用壓片工藝制備出軟磁合金磁片；
[0016]3)將已內(nèi)酰胺單體加熱到130?160°C熔化成液體，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將4?6份的6 -氨基乙酸加入到94?96份已內(nèi)酰胺中，制成已內(nèi)酰胺單體溶液；并將10?30份已內(nèi)酰胺單體熔液與70?90份軟磁鐵氧體混合，制得軟磁鐵氧體-已內(nèi)酰胺單體混合物；將軟磁鐵氧體-已內(nèi)酰胺單體混合物加熱到180?220°C，保溫6?10小時(shí)，使已內(nèi)酰胺單體發(fā)生聚合生成尼龍-6 ;然后采用壓片工藝制備出軟磁鐵氧體磁片；
[0017]4)將步驟2)制得的軟磁合金磁片和步驟3)制得的軟磁鐵氧體磁片逐層堆疊后用壓片工藝制備出所述軟磁合金-鐵氧體層疊復(fù)合電磁屏蔽磁體。
[0018]為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選地，所述Fe -S1-Al合金鱗片采用熔體快速凝固技術(shù)制得。以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述Fe -S1-Al合金鱗片中原料配比為:80?90份Fe，5?10份Si，5?10份Al。所述軟磁合金微粒的粒徑為25?120微米。所述軟磁合金微粒還包括真空退火處理，控制Fe-S1- Al合金微粉的平均晶粒尺寸約為10 - 30納米
[0019]所述軟磁鐵氧體磁粉包括Mn - Zn鐵氧體和N1- Zn鐵氧體。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0021](I)本發(fā)明利用軟磁合金粉和鐵氧體分別壓片后通過層疊復(fù)合的方法制成軟磁合金-鐵氧體層疊復(fù)合屏蔽磁體，綜合了軟