一种多孔非晶软磁复合吸波材料及其制备方法技术

一种具有强微波吸收性能的多孔非晶软磁复合材料及其制备方法，其特征在于作为吸收剂的多孔非晶软磁合金的分子简式为FeaSibBcPdCe，并满足50＜a＜90，3＜b＜10，5＜c＜15，2＜d＜8，1＜e＜5。其特征还在于作为粘合剂的为石蜡、环氧树脂、热塑性材料或其混合物，粘合剂与吸收剂的质量比在5％至70％之间。与现有技术相比，本发明专利技术的优点在于：所得产品不含贵金属，成本低廉，作为吸收剂的非晶合金材料具有强非晶形成能力、高饱和磁化强度和优异软磁性能，以及高强度和良好的耐磨、耐磨蚀性能，并且在2GHz～18GHz微波波段内表现出很强的微波吸收特性，吸收频带宽，材料厚度薄，热稳定性好，制备工艺简单，易于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔非晶软磁复合吸波材料及其制备方法
本专利技术涉及一种非晶合金复合吸波材料，尤其涉及一种多孔铁基非晶软磁合金复合吸波材料，本专利技术还涉及该吸波材料的制备方法。
技术介绍
随着电子技术的高速发展，高度集成化的电子设备其内部各元器件间的电磁干扰现象日益凸显。而且，由于各领域内电磁波的使用日益增多，使得电磁污染成为继大气污染、水污染和噪声污染之后的第四大污染。电磁污染作为一种新型的环境污染，它对通信、国防以及人体健康都带来了巨大的威胁和危害。目前对电磁污染的治理主要是通过电磁屏蔽和电磁吸收这两种方法实现的。其中电磁屏蔽是利用电磁屏蔽材料，将入射到屏蔽材料表面的电磁波反射回自由空间中，从而减少被屏蔽物体和污染电磁波的接触，进而减小被屏蔽体受到的电磁污染。但电磁屏蔽从根本上来看，并没有消除电磁波，而只是将其反射回自由空间，这仍会形成二次污染。然而，电磁吸收却能将入射电磁波的电磁能转化为热能等能耗散掉的其他形式能，因此，电磁吸波材料才能从根本上解决电磁污染问题。所以，在电磁污染防治领域，吸波材料更具有应用前景。磁性金属微粉，其作为磁损耗型吸波材料，由于具有高居里温度、高饱和磁化强度和高磁导率等优异特性而被广泛关注。然而，磁性金属微粉介电常数较大，不易实现阻抗匹配，限制了其在吸波领域的深入应用。非晶磁性材料由于其具有长程无序，短程有序的非晶结构特性，因而具有了高阻态特性。高阻态的非晶材料相较于普通磁性金属微粉而言，具有更易实现阻抗匹配，提升微波吸收性能的优势。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述磁性金属微粉的技术现状而另外提供一种兼具高阻态、高磁导率、高饱和磁化强度和高强度的多孔非晶软磁复合材料。本专利技术所要解决的又一个技术问题是提供一种兼具高阻态、高磁导率、高饱和磁化强度和高强度的多孔非晶软磁复合材料的制备方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种多孔非晶软磁复合材料，其特征在于复合材料中作为吸收剂的非晶软磁合金的分子简式为FeaSibBcPdCe，并满足50＜a＜90，3＜b＜10，5＜c＜15，2＜d＜8，1＜e＜5。同时，该非晶软磁合金具有多孔表面结构，其比表面积在0.5m2/g至5m2/g之间。其特征还在于复合材料中作为粘合剂的为石蜡、环氧树脂、热塑性材料或其混合物，粘合剂与吸收剂的质量比在5％至70％之间。一种权利要求1多孔非晶软磁复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：①备料，先将合金原子百分比转换成重量百分比，按比例称量好Fe、Si以及FeB、FeP和FeC合金原料；②制备合金锭，将上述原料混和，然后在熔炼装置内惰性气体保护下熔炼，得到合金锭；③清洗，将合金锭碎成小块然后清洗；④然后通过单辊甩带法制得连续非晶条带；⑤用球磨机将非晶条带制备成非晶粉末；⑥将非晶粉末进行表面化学腐蚀处理获得多孔非晶粉末；⑦将多孔非晶粉末与粘合剂均匀混合获得复合材料。步骤②中所述制备合金锭的具体过程如下：将原料混合后放入感应熔炼炉的石墨坩埚内，抽真空至10-1Pa以上，然后充入惰性气体至气压为200-700mbar，熔化后再持续熔炼4-70秒钟，然后让合金随坩埚冷却至室温，反复熔炼3-6次后浇铸到铜模中得到均匀的合金锭。作为优选，步骤①中所述的Fe和Si纯度为90％以上，99％以下，FeB、FeP和FeC合金纯度为80％以上，97％以下。作为优选，步骤③中所述的清洗具体为在酒精中超声波清洗。作为优选，步骤④中所述的非晶合金条带厚度为10μm～50μm，宽度为0.5mm～5mm。作为优选，步骤⑤中所述的球磨粉末粒径为0.5μm～50μm。作为优选，步骤⑥中所述的多孔非晶粉末比表面积为0.5m2/g～5m2/g。作为优选，步骤⑦中所述的复合材料中粘合剂与吸收剂的质量比为5％～70％。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：所得产品不含贵金属，成本低廉，作为吸收剂的非晶合金材料具有强非晶形成能力、高饱和磁化强度和优异软磁性能，以及高强度和良好的耐磨、耐磨蚀性能，并且在2GHz～18GHz微波波段内表现出很强的微波吸收特性，吸收频带宽，材料厚度薄，热稳定性好，制备工艺简单，易于工业化生产。附图说明图1为实施例1腐蚀前后的非晶粉末X射线衍射图。图2是实施例1所得不同厚度复合材料反射损耗曲线图。图3是实施例2腐蚀前后非晶粉末的SEM形貌及成分分析图。图4是实施例2腐蚀前后非晶粉末的室温静态磁滞回线图。图5是实施例2所得不同厚度复合材料反射损耗曲线图。图6是实施例3所得不同厚度复合材料反射损耗曲线图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细描述。步骤1：熔炼FeaSibBcPdCe，其中a、b、c、d、e的变化范围为：50＜a＜90，3＜b＜10，5＜c＜15，2＜d＜8，1＜e＜5。步骤2：采用单辊甩带法将步骤1得到的合金锭子制成非晶条带样品。步骤3：利用球磨机将步骤2得到的非晶条带磨成非晶粉末。步骤4：将步骤3得到的非晶粉末进行不同时间的化学腐蚀处理。步骤5：用X射线衍射法表征所得样品的非晶结构，用扫描电镜对试样作形貌和成分分析。步骤6：用振动样品磁强计检测非晶样品的磁学性能。步骤7：将非晶粉末和粘合剂按比例均匀混合，用模压法制成同轴样品。步骤8：用网络矢量分析仪测量同轴样品在2-18GHz频率范围内的电磁参数，并计算得到相应的反射损耗值。实施例1：一种FeSiBPC/石墨复合吸波材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1：先将Fe76Si7.6B9.5P5C1.9合金原子百分比转换成重量百分比，按比例称量好Fe、Si以及FeB、FeP和FeC合金原料，备用。步骤2：将按上述成分配比的混和料放在感应熔炼炉的石墨坩埚内，首先抽真空至10-3Pa，然后充入氩气至气压为500mbar，熔化后再持续熔炼30秒钟，然后让合金随坩埚冷却至室温，反复熔炼3次后浇铸到铜模中得到均匀的合金锭。步骤3：将步骤2获得的锭子破碎成小块，置于酒精中超声波清洗。步骤4：将步骤3得到的小块合金装入下端开口的石英玻璃管中，然后置入甩带设备的感应线圈中，抽真空至10-3Pa后充入适量氩气，利用压力差将熔融的合金液吹到高速旋转的铜辊上，制得连续的非晶条带。步骤5：将步骤4得到的非晶条带放入球磨罐中进行球磨处理，球料比为60∶1，用氩气作保护气，球磨转速为300r/min。球磨完成后，用500目筛网筛选得到所需要的非晶粉末。步骤6：将步骤5得到的非晶粉末放入pH＝1的HCl溶液，在机械搅拌下进行化学腐蚀处理，时间为15分钟，然后用去离子水和乙醇溶液各清洗2次，在真空干燥箱内进行30℃条件下持续30min的烘干处理，用X射线衍射法确认腐蚀前后的粉末均为非晶态，如图1所示。步骤7：将腐蚀处理后的非晶粉末按质量比7∶3与石蜡均匀混合，然后将混合样品放入内径3mm，外径7mm，高3.5mm的模具压制成型，制备得到所需复合材料。步骤8：用N5230型网络矢量分析仪测量复合材料在2-18GHz频率范围内的电磁参数。通过传输线理论根据测量得到的电磁参数及给定的频率和涂层厚度计算相应的反射损耗值(RL)，表征其吸波性能，如图2所示。结果显示：该复合材料在厚度为1mm-5mm时具有强吸波效能，其中当厚度在2.0mm-3.7mm时，此复合材料在6.16G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有强微波吸收性能的多孔非晶软磁复合材料，其特征在于复合材料中作为吸收剂的非晶软磁合金的分子简式为FeaSibBcPdCe，并满足50＜a＜90，3＜b＜10，5＜c＜15，2＜d＜8，1＜e＜5。其特征还在于复合材料中作为粘合剂的为石蜡、环氧树脂、热塑性材料或其混合物，粘合剂与吸收剂的质量比在5％至70％之间。

【技术特征摘要】
1.一种具有强微波吸收性能的多孔非晶软磁复合材料，其特征在于复合材料中作为吸收剂的非晶软磁合金的分子简式为FeaSibBcPdCe，并满足50＜a＜90，3＜b＜10，5＜c＜15，2＜d＜8，1＜e＜5。其特征还在于复合材料中作为粘合剂的为石蜡、环氧树脂、热塑性材料或其混合物，粘合剂与吸收剂的质量比在5％至70％之间。2.根据权利要求1所述的一种具有强微波吸收性能的多孔非晶软磁复合材料，其特征在于：①在2-18GHz的频率范围内最强吸波效能值≤-15dB；②在2-18GHz的频率范围内最强吸波效能值≤-20dB的有效带宽≥5GHz。3.根据权利要求1-2所述的多孔非晶软磁复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：①备料，先将合金原子百分比转换成重量百分比，按比例称量好Fe、Si以及FeB、FeP和FeC合金原料；②制备合金锭，将上述原料混和，然后在熔炼装置内惰性气体保护下熔炼，得到合金锭；③清洗，将合金锭碎成小块然后清洗；④然后通过单辊甩带法制得连续非晶条带；⑤用球磨机将非晶条带制备成非晶粉末；⑥将非晶粉末进行表面化学腐蚀处理获得多孔非晶粉末；⑦将多孔非晶粉末与粘合剂均匀混...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙怀君，
申请(专利权)人：浙江农林大学暨阳学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33