[发明专利]一种磁性填料定向排布工艺及其流延装置、磁芯材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性填料定向排布工艺及其流延装置、磁芯材料。

背景技术

软磁材料大量应用于各种电子领域。现有一类软磁复合材料是将磁性微粒均匀分散在非磁性物中形成的。与传统的金属软磁合金和铁氧体材料相比，它有很多独特的优点：磁性微粒分散在非导体物质中，可以减少高频涡流损耗，提高应用频率，同时通过力场、电场或磁场的作用将磁性微粒定向排布可进一步提高其磁导率；现有技术方案主要包括：

1)力场诱导磁性填料取向：在外力场作用下，聚合物体系中会产生层流场，流体对微型填料产生一个力偶，从而使微型填料沿外力场方向定向排列。具体方法有机械拉伸法、过滤法、喷注法、切片法、挤出法等。

2)电场诱磁性填料取向：使填料粒子在外加电场的作用下受到极化作用力，而在热能扰动下，微型填料做无规则的热运动，因此，微型填料要实现取向，必须使电场的极化作用力克服微型填料的热运动。引入无量纲参数λ，定义为微型填料在电场作用下的极化能与热能的比值。仅当λ>1时，微型填料可以在电场作用下取向排列。其中，ε₀是真空下的介电常数，a是微型填料的半径，ε₁是介质的相对介电常数，E是外加电场的电场强度，K_B是布朗常数，T是介质的绝对温度，β是粒子的极化系数。由公式可知，微型填料的粒径越大，其取向排列所需要的电场强度就越大。

3)磁场诱导微型填料取向：磁场作为一种新型的、无接触的物理场，已经成为一种新的自组装动力场。相比于力场和电场，磁场的大小和方向可以随意调整，且适用于各种形状和尺寸的粒子。磁场对粒子的作用力主要来源于两个方面：一是粒子具有磁各向异性，在磁场作用下，粒子易磁化方向的轴与磁场之间产生1个磁矩，使粒子易磁化的轴沿着磁力线方向发生取向；二是磁性粒子在磁场作用下产生自旋磁化，导致每个磁性粒子均成为1个磁偶极子，而磁 偶极子之间存在磁耦极矩，磁耦极矩之间相互排斥或吸引将促使磁性粒子定向排列。

然而，以上定向方法存在一定的不足，比如：

目前，力场诱导软磁粉末填料定向排布的工业应用主要集中在以铁硅铝粉末代表的片状软磁填料的取向上。采用挤出、多次挤出、碾压的方式诱导填料定向排布。但实际应用效果并不十分理想，仍有部分填料无法做到良好地取向。

电场诱导磁性填料取向的方法多用于高电导率材料，如微型石墨片、碳纳米管等，而片状软磁粉末由于具有良好的粒子间绝缘性能，而难以运用该方式进行定向排布诱导。

现有的技术方案中多将磁性填料的未固化树脂体系置于磁铁产生的水平静态磁场中静止或低速旋转，边诱导填料定向边固化，制备得填料排布取向一致性较高的产品。但该方案一次只能制备少量的较小尺寸的产品，存在工艺时间长、效率低、产能低的缺点。

发明内容

针对现有磁性填料导向技术中存在取向不一致，效率低的问题，本发明提供了一种磁性填料定向排布工艺及其装置，采用力场和磁场的复合诱导方式诱导磁性填料的定向排列，有利于大规模连续性生产，大大提高了填料排布方向一致性，提升生产效率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种磁性填料定向排布工艺，包括以下操作步骤：

S1：获取流延浆料，所述流延浆料中包括带有磁性能的磁性填料；

S2：通过设置有承托载带和刮刀的流延装置对流延浆料进行流延，所述承托载带上设置有产生诱导磁场的磁场产生模块，所述磁场产生模块包括磁场N极和磁场S极，所述磁场N极和磁场S极分别设置于所述承托载带的两侧；

S3：对流延浆料进行热固化。

进一步的，所述步骤S1中，所述磁性填料为带有磁性能的XYZ轴向长度不一致的片状填料。

进一步的，所述步骤S1具体包括：

获取流延浆料：将带有磁性的磁性填料与有机溶剂、粘结剂、稀释剂混合，其中磁性填料、有机溶剂、粘结剂、稀释剂的重量比例为：磁性填料：有机溶 剂：粘结剂：稀释剂＝1：0.4～0.8：0.02～0.08：0～0.1，高速搅拌得到流延中间体。

进一步的所述步骤S1还包括：

边搅拌所述流延中间体边加入固化剂，所述粘结剂和固化剂的重量比例为：1：0.1～0.3，继续搅拌得到流延浆料。

进一步的，所述磁性填料包括铁氧体、硅钢、铁硅铝、坡莫合金等材料的一种或多种组合。