[发明专利]高磁导率软磁合金复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁性材料，尤其是涉及一种高磁导率软磁合金复合材料的制备方法。

背景技术

随着电子通讯行业的不断发展，电子通讯器件如手机，笔记本电脑等的普及，电磁干扰对环境造成的影响越来越大，每年因为电磁污染而造成的经济损失高达5亿美元，发展GHz频段范围内的微波抗电磁干扰材料已经引起了人们越来越多的重视，同时，微波吸收材料是发展高科技军事项目的基础材料，是隐身技术的关键所在。无论是民用还是军用，对微波抗电磁干扰材料都提出了更高的要求，更高的吸收效率以及更高的截至频率，是微波抗电磁干扰材料的发展方向。

金属软磁材料的饱和磁化强度比铁氧体要大很多，但由于其电导率较大，容易形成涡流，恶化其性能。如果能找到一个抑制内部闭合磁畴的形成从而降低材料的涡流损耗，就可以发展出高频抗电磁干扰性能良好的金属软磁材料。这方面的研究在很早就开始了，最早是使用磁性薄膜与电介质薄膜相间的叠层结构，由于薄膜的厚度小于材料的趋肤深度，从而有效抑制了涡流和闭合磁畴的形成，但该种叠层结构会导致静电容的形成，形成位移电流，不利于材料的高频磁导率，分析表明，这种磁性金属/电介质交替叠层结构产生的静电电容，依赖于磁性金属体长度方向的尺寸，若将这种交替叠层结构分割成柱状结构，静电电容则可抑制到可忽略的程度。这种柱状交替叠层结构金属磁性材料在高频下有优良的磁特性，但由于其成本、制作工艺等的限制，很难适合于抗电磁干扰材料的应用。在这种思维的启发下，若将这种交替叠层结构种的磁性薄膜部分，改用厚度为趋肤深度左右且具有大的纵横比的扁平状粉末，扁平粉末使用聚合物隔离，即可构成制造成本低廉，并能实现批量生产，而高频性能类似于交替叠层柱状结构的抗EMI材料。使用该种方法制备的抗电磁干扰材料，成本低，工艺简单，可以实现大规模的工业生产。

Fe-Si-Al金属软磁材料是一种传统的软磁材料，虽然其综合软磁性能比不上纳米晶软磁系列，但日本的研究人员将扁平化处理后的Fe-Si-Al微粉与有机绝缘材料混合制成类似磁性薄膜/电介质薄膜交替结构的复合材料，发现其在准微波段具有良好的抗电磁干扰特性，又给这种传统的金属软磁材料注入了新的活力。同时由于这种材料不含有钴、镍等战略元素，特别是当其成分接近仙达斯特(Sendust)合金时，具有与坡莫(Perm)合金一样在弱磁场下高的磁导率，而饱和磁化强度(M_s)更高，电阻率更大，更适合在高频下使用，因此其在抗电磁干扰领域的应用越来越受到人们的关注。

金属磁性材料作为抗电磁干扰材料有个共同缺点是金属软磁合金的电阻率低，使用厚度由于受到趋肤深度的限制，减小材料厚度可以扩大其在高频的应用范围，但也受到一定限制。金属软磁合金的趋肤深度的平方与其电阻率成正比关系，所以提高电阻率是有效提高其磁导率的方法之一，Ti元素能提高Fe-Si-Al合金的电阻率，在Fe-Si-Al合金中添加Ti，采用熔体快淬技术并改变球磨工艺和热处理温度，获得高磁导率的纳米晶FeSiAlTi合金，将合金扁平粉末与粘结剂混炼加工制备得薄片材料具有高磁导率。

发明内容

本发明的目的是提供一种高磁导率软磁合金复合材料的制备方法。

高磁导率软磁合金复合材料的制备方法包括如下步骤：

1)采用纯度大于99.9wt％的Fe、Al、Si、Ti为原料，放入中频真空感应炉中熔炼，得到母合金；

2)将熔炼好的母合金放入快淬设备中，合金铸锭在惰性气体保护下经过重熔后被迅速浇注至高速旋转的辊轮上，得到快速冷凝的FeSiAlTi薄带或FeSiAlTi薄片，淬速为15～35m/s；

3)将FeSiAlTi薄带或FeSiAlTi薄片放入球磨机球磨进行扁平化处理，球料比3∶1～10∶1，转速200～460r/min；；

4)将扁平粉末放入不锈钢管中，抽真空到10^-2～10^-5Pa，充入高纯氮气保护，气压为1×10⁵～0.5×10⁵Pa，将不锈钢管放入管式炉中加热至573K～873K，保温30～60min，随炉冷却；

5)扁平粉末与粘结剂混炼加工成薄片状高磁导率软磁材料，压力为20～40kN，放入热处理炉中加热至100～200℃，保温30～60min，空冷。