[发明专利]一种在磁场诱导下氮化铁干扰抑制材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种软磁材料相关的技术领域，属于磁性材料制备技术领域。

背景技术

随着电子通讯技术的发展，软磁材料的应用也越来越广泛，尤其是在各类电感元件、滤波器件等应用领域。然而随着电子设备向着小型化、集成化和高频化的趋势发展，随之而来的高频率范围的电磁兼容问题也越发严重。现阶段，软磁金属及合金材料凭借其极高的磁导率和饱和磁感应强度有着极其重要的应用。但是铁磁类金属材料的电阻率较低，在交变磁场中会产生严重的涡流效应和趋肤效应，这一现象极大地限制了这类材料的应用频率范围，无法满足电子器件在高频领域的实际需求。虽然铁氧体材料有较高的电阻率，拓宽了软磁材料的使用频率范围，但相应的磁学性能参数都要比金属软磁材料低多，难以应用在强电、大功率的领域。

氮化铁γ'-Fe材料是一类新型磁性材料，具有和纯Fe相近磁学性能，并且其电阻率还比纯Fe提高了一个数量级，高于常用的软磁合金材料。减小趋肤效应最有效的方法是将材料制成尺度小于趋肤深度的扁平状磁粉或细颗粒磁粉。除了减小趋肤效应外，扁平化还能增加材料的形状各向异性，减弱扁平方向的退磁场，从而改善材料的电磁性能，因此有必要对Fe₄N材料进行扁平化处理。在软磁材料的电磁性能参数中，磁导率是软磁材料的重要参数。提高磁导率的主要途径有降低内应力，改善材料的显微结构等措施。磁场热处理可以改善软磁材料的微结构，使其诱导出面内的单轴各向异性，使软磁相之间的交换耦合作用加强，提高材料的磁性能。同时，磁场还可以使晶粒沿着外加磁场方向择优取向生长，形成织构，这就为制备氮化铁干扰抑制材料提供了技术支持。

铁氮化合物干扰抑制材料的高分子膜片是一种将经过磁场热处理制得的扁平状磁性材料与高分子材料复合而成的薄片状制品。此类干扰抑制片可将有效的隔离外界的干扰信号，也可以有效降低线路间的串扰、降低相连电路的电磁感应藕合、降低电磁辐射、衰减射频电路的干扰等。此种材料不仅可以有效的避免电器设备电子涡流产生的涡流效应和趋肤效应，还可以有较优异的磁学性能。因此，经过磁场热处理的铁氮化合物干扰抑制材料，将有望成为综合性能良好的磁性材料，获得广泛的应用空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够适合于高频应用的铁氮化合物干扰抑制材料，通过调控磁场来调控其电磁性能；提供了一种能提高铁氮化合物干扰抑制材料的磁导率的制备方法。

一种在磁场诱导下氮化铁干扰抑制材料的制备方法，其特征在于先将磁粉进行扁平化处理，采用无氧环境退火时外加定向磁场，磁场热处理使其具有热磁各向异性和磁晶各向异性；然后在氨气/氢气混合气中氮化，同时外加定向磁场；再将磁粉与粘结剂、加工助剂等复合材料混合均匀，采用涂覆技术或流延技术制成片状薄膜，同时外加一个定向磁场沿着粉体的易磁化方向进行取向，磁粉能够克服粘接体系的束缚，在磁场力作用下发生转动，使得磁粉易磁化轴沿外磁场方向有序排列，室温下干燥成型后，易磁化方向被固定在复合磁性薄膜的平面方向上，形成了磁织构化结构。选用偶联剂、增塑剂、分散剂中的一种或几种作为加工助剂；选用丙酮、正丁醇、环己醇的一种或几种作为溶剂。

所述的扁平化磁粉的重量含量为85％～65％；粘结剂选用聚乙烯醇缩丁醛，重量含量为10％～30％；所述的偶联剂选用TC-WT钛酸酯偶联剂，重量含量为1％～3％；增塑剂选用邻苯二甲酸二丁酯，重量含量为1％～5％；分散剂选用三油酸甘油酯，重量含量为1％～3％；所述的溶剂选自丙酮、正丁醇、环己醇中的一种或几种组合。

根据上述的一种磁场诱导下铁氮化合物干扰抑制材料的制备方法，具体操作步骤如下：

(1)将铁粉加入振动式球磨机中，进行扁平化处理。

(2)将扁平化铁粉进行无氧环境退火，同时外加一个定向磁场。

(3)将扁平化的铁粉进行氮化处理，同时外加一个定向磁场。

(4)将粘结剂和所需助剂溶于溶剂中，搅拌使其充分溶解，然后加入铁氮化合物磁粉，使其充分混合均匀，脱泡后在水平放置的基板上采用涂覆技术或流延技术制成片状薄膜，静置；同时外加一个定向磁场，使得使晶粒沿着外加磁场方向择优取向生长，随后自然干燥成型。

该制备方法中，采用改进后的球磨装置、调整球料比和氮化工艺，采用涂覆技术或流延技术成功制备出铁氮化合物干扰抑制片，在材料制备的过程中，始终外加一个磁场，可以最大程度提高材料的电磁性能。