[发明专利]一种单根磁致伸缩微管制备方法

说明书

技术领域

本发明属于传感器装置技术领域，特别涉及一种单根磁致伸缩微管的制备方法。

背景技术

微纳米磁致伸缩材料在传感器领域具有广泛的应用，可以检测各种物理参数包括：应力，压力，温度，湿度，粘度，pH值等。这是因为磁致伸缩材料具有磁致伸缩效应，所谓磁致伸缩是指磁性材料在外磁场作用下，其内部磁畴结构发生变化，从而宏观表现为尺寸伸长或缩短的一种现象。在时变磁场下，磁致伸缩材料会发生受迫振动，当其固有频率与外界磁场频率相同时会发生谐振，其谐振频率可作为传感器的检测信号。外界的干扰如：质量载荷，会影响传感器的谐振频率。因此，磁致伸缩传感器也是一种质量传感器。质量灵敏度是表征其性能的一个重要参数，其定义为：单位载荷质量所引起的谐振频率的变化。显然，对于相同载荷质量，谐振频率变化越大，传感器灵敏度越高。由磁致伸缩传感器灵敏度公式可知，其灵敏度大小与其尺寸有关，相同长度的磁致伸缩传感器，体积越小其灵敏度越高。因此，与磁致伸缩线相比，磁致伸缩管体积更小，灵敏度更高。

磁致伸缩传感器可以是带状或棒状，通过甩带/丝法可制备出宽度5~10mm，厚度20~30µm磁致伸缩带（如: Metglas2826 MB）或者直径为10~300µm磁致伸缩丝。通过电化学沉积-模板法可以制备出尺寸更小的磁致伸缩微纳米线/管阵列，但却无法制备单根磁致伸缩微纳米线/管，限制了其在传感器领域的应用。

发明内容

为了提高传感器的灵敏度，提高磁致伸缩材料在传感器领域的广泛适用性，制备体积小、质量轻的单根磁致伸缩管，本发明提供一种单根磁致伸缩微管制备方法。

本发明通过以下技术方案予以实现。

一种单根磁致伸缩微管制备方法，其特征是：由以下步骤依次进行：

（一）、快速溶解镁合金芯上磁控溅射磁致伸缩层

1）、将快速溶解镁合金制成5~30mm长、直径为0.1~10µm的丝；

2）、将镁合金丝放置于磁控溅射仪腔体内的基座上，采用磁控溅射法，对镁合金丝表面溅射磁致伸缩薄膜，得到镁合金丝表面溅射有厚度为1~10µm厚的磁致伸缩薄膜

（二）、单根磁致伸缩管制备 将前步（一）制得的表面溅射有磁致伸缩层的镁合金丝放入97℃、质量分数为4%的KCl溶液中，待快速溶解镁合金丝完全溶解，得到内径为0.1~10µm，壁厚为1~10µm单根磁致伸缩管。

所述磁致伸缩薄膜为Fe-B磁致伸缩薄膜或者Tb-Fe磁致伸缩薄膜。

所述的磁控溅射所用靶材为磁性金属。

所述溅射仪腔体内初始真空度为0.08mbar。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

1、可以制备1~10µm壁厚、5~30mm长度的磁致伸缩管，灵敏度较同长度和同直径的实心线材高5 .7倍，能更好地满足传感器灵敏度的使用要求。

2、直接成形微小的单根管，避免对微小的磁致伸缩切割造成管腔堵塞。

3、直接成形微小的单根管，提高了磁致伸缩微管的尺寸精度。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

具体实施方式

实施例一

一种单根磁致伸缩微管制备方法，其特征是：由以下步骤依次进行：

一、快速溶解镁合金芯上磁控溅射磁致伸缩层

1）、将快速溶解镁合金制成5mm长、直径为10µm的丝；所述的快速溶解镁合金主要应用于石油钻井用憋压球材料，如魏辽等人于《多级滑套可溶解憋压球材料研究》（《石油机械》2015年第43卷第11期102-106页）所述，将熔融态快速溶解镁合金通过单孔直径为10µm的筛子，镁合金丝每伸出筛子5mm，对筛子表面进行一次剪切，即获得长度为5mm、直径为10μm的快速溶解镁合金丝。

2）、将镁合金丝放置于磁控溅射仪腔体内的基座上，采用参考文献“ Michael L .Johnson , Odum LeVar , Sang H . Yoon , Jung-Hyun Park , Shichu Huang , Dong-Joo Kim , Zhongyang Cheng , Bryan A . Chin，Dual-cathode method for sputtering magnetoelastic iron-boron films Vacuum，83 (2009) 958–964 .”中记载的磁控溅射法，

对镁合金丝表面溅射Fe-B磁致伸缩薄膜，具体步骤如下：