一种改性纳米晶带材及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种改性纳米晶带材及其制备方法与应用，所述制备方法包括如下步骤：对单面粘附双面胶的纳米晶带材进行辊压处理，得到微碎化的纳米晶带材；对所得微碎化的纳米晶带材进行酸蚀表面处理；对所述酸蚀表面处理后的纳米晶带材进行碱洗表面处理；对所述碱洗表面处理所得纳米晶带材依次进行水洗与醇洗，然后烘干；对所述烘干后的纳米晶带材进行微氧化处理，得到改性纳米晶带材。所得改性纳米晶带材具有更低磁导率虚部、更低的损耗，更有利于无线充电系统获得高的电能传输效率，应用于纳米晶复合结构磁片时，能够使无线充电系统具有更好的电能传输效率。

【技术实现步骤摘要】
一种改性纳米晶带材及其制备方法与应用
本专利技术属于材料
，涉及一种无线充电材料及其制备方法与应用，尤其涉及一种改性纳米晶带材及其制备方法与应用。
技术介绍
近年来，无线充电技术逐渐成为了智能手机的标配。手机无线充电接收端主要由线圈和磁片两部分组成。其中线圈主要是接收发射端产生励磁磁场，进而转化成交变电流；磁片主要起到隔磁和导磁作用，从而提高整个系统的充电效率，同时避免磁场泄露。目前，手机无线充电主要采用Qi标准，使用频率为100-200kHz。接收端的磁片主要材质有铁氧体和纳米晶合金，其中纳米晶磁片由于其高的饱和磁化强度和高的磁导率逐渐成为主流。纳米晶合金材料电阻率较低，在高频下涡流损耗较大。因此，为了提高纳米晶材料的电阻率和高频特性，降低涡流损耗，业内通常采用将纳米晶带材进行微碎化处理的方式来加以解决。纳米晶带材微碎化通常依靠两个金属辊辊压得以实现，通过辊压图案、压力以及辊压次数等来控制微碎化程度，进而调控带材的磁导率实部和磁导率虚部，最后将几个经过微碎化的带材单元通过双面胶黏贴在一起，形成无线充电接收端用的复合磁片。CN108597793A公开了一种具有层叠结构的高性能高频率响应度的复合磁性材料，由底层材料、顶层材料和夹层材料依次叠加而成，所述底层材料为一层黑色或亚黑色的非透明双面压敏胶；所述顶层材料为一层黑色或亚黑色的单面胶；所述夹层材料为由铁氧体、纳米晶及非晶中任意两种或三种软磁材料交替层叠成的磁性材料叠层结构。CN108231381A公开了一种无线充电用导磁片结构，包括依次层叠的第一磁性层和第二磁性层，所述第一磁性层的磁导率和热导率分别对应小于第二磁性层的磁导率和热导率。对第一磁性层和第二磁性层的磁导率进行梯度化设计，可以将第二磁性层的磁导率设计较高，以提高导磁片结构的屏蔽性能；将第一磁性层的导磁率涉及较低，以减少涡流的产生；第一磁性层和第二磁性层的热导率逐渐增大，提高导磁片结构的温度均匀性和散热性能。由纳米晶带材组成的复合磁片结构已经在手机无线充电系统中有着广泛的应用，但也存在一些问题或优化空间：微碎化处理的纳米晶带材微观结构不够均匀，碎化单元形状和尺寸不均，各个碎化单元之间绝缘均匀性也较差，这些导致磁场集中在尖角处和各个碎化单元接触的位置，磁场分布不均匀，甚至会出现局部发热严重的现象；纳米晶材料具有良好的导电性，即使经过微碎化处理，磁片的涡流损耗也比较严重，这大大限制了整个系统效率的进一步提升。纳米晶带材若过度微碎化，可以使得碎化单元变小，有效降低涡流效应的影响，但是同时导致磁导率下降明显，磁屏蔽以及导磁效果均恶化；由于纳米晶带材受到自身材质的限制，导致其频率特性并不是特别优异，尤其是高频下的损耗特性，具体体现在纳米晶带材的磁导率虚部偏高，进而影响了整个无线充电系统的效率；纳米晶复合磁片目前大部分采用性能和规格相同的纳米晶带材复合而成，结构上还有进一步优化的空间。对此，需要提供一种具有高磁导率与低损耗特性的无线充电材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改性纳米晶带材及其制备方法与应用，所得改性纳米晶带材具有更低磁导率虚部、更低的损耗，更有利于无线充电系统获得高的电能传输效率，应用于纳米晶复合结构磁片时，能够使无线充电系统具有更好的电能传输效率。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种改性纳米晶带材的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)对单面粘附双面胶的纳米晶带材进行辊压处理，得到微碎化的纳米晶带材；(2)对步骤(1)所得微碎化的纳米晶带材进行酸蚀表面处理；(3)对步骤(2)所述酸蚀表面处理后的纳米晶带材进行碱洗表面处理；(4)对步骤(3)所述碱洗表面处理所得纳米晶带材依次进行水洗与醇洗，然后烘干；(5)对步骤(4)所述烘干后的纳米晶带材进行微氧化处理，得到改性纳米晶带材。所述酸蚀表面处理可以对纳米晶材料进行腐蚀，相比平整光滑的纳米晶带材表面，酸蚀更加容易发生在微碎化的裂纹和尖角处，从而提高各个微碎单元之间的绝缘性，修复微碎化单元的形状。所述碱洗表面处理可以与残留剩余的酸性溶液发生化学反应，由于各个微碎单元之间的缝隙很小，多余的酸性溶液不易去除，进行碱洗表面处理可以有效解决这一问题。所述水洗能够去除碱性溶液与酸性溶液反应生成的盐分，但水洗后的纳米晶带材在烘干的过程中容易生锈或者发生过度氧化，通过醇洗，去离子水被无水乙醇有效稀释，在烘干过程中避免了去离子水与纳米晶带材发生反应。所述微氧化处理可以在纳米晶带材表面、各个微碎单元断面处形成一层薄的氧化膜，可以有效提高纳米晶带材的电阻率，从而降低涡流损耗。优选地，所述纳米晶带材包括：73.5wt％的Fe，13.5wt％的Si，9wt％的B，3wt％的Nb以及1wt％的Cu。本专利技术所述纳米晶带材的材料可以表示为Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu，其中的角标数值为各元素占纳米晶带材总质量的百分比。本专利技术所述纳米晶带材为经过退火处理后的纳米晶带材，退火条件不同，所得纳米晶带材的磁导率实部与磁导率虚部不同。优选地，步骤(1)所述辊压的压力为60-70kg，例如可以是60kg、61kg、62kg、63kg、64kg、65kg、66kg、67kg、68kg、69kg或70kg，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。本专利技术所述辊压在本领域常规的辊压机中进行，辊压机的圆辊与纳米晶带材为线接触，通过设定辊压的压力为60-70kg，可以实现对纳米晶带材的微碎化处理。优选地，步骤(1)所述辊压的次数为1-5次，例如可以是1次、2次、3次、4次或5次。优选地，步骤(2)所述酸蚀表面处理为：酸性溶液涂覆于微碎化的纳米晶带材表面进行表面酸处理，处理完成后使用去离子水进行清洗。优选地，所述酸性溶液为质量分数为0.5-1.2wt％的盐酸溶液。酸蚀表面处理所用盐酸溶液的质量分数为0.5-1.2wt％，例如可以是0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％或1.2wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。优选地，所述表面酸处理的时间为3-8min，例如可以是3min、4min、5min、6min、7min或8min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。当所用盐酸溶液的质量分数过低和/或表面酸处理的时间较短时，无法起到有效的酸蚀作用；当盐酸溶液的质量分数过高和/或表面酸处理的时间过长时，会导致腐蚀过度，使得纳米晶带材磁导率恶化，涡流损耗虽然可以一定程度的减小，但同时使得磁滞损耗大大增加，总损耗不降反升。优选地，步骤(3)所述碱洗表面处理为：碱性溶液涂覆于酸蚀表面处理后的纳米晶带材的表面进行表面碱处理，处理完成后使用去离子水进行清洗。优选地，所述碱性溶液包括碳酸氢钠溶液、氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液中的任意一种或至少两种的组合，优选为氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性纳米晶带材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：/n(1)对单面粘附双面胶的纳米晶带材进行辊压处理，得到微碎化的纳米晶带材；/n(2)对步骤(1)所得微碎化的纳米晶带材进行酸蚀表面处理；/n(3)对步骤(2)所述酸蚀表面处理后的纳米晶带材进行碱洗表面处理；/n(4)对步骤(3)所述碱洗表面处理所得纳米晶带材依次进行水洗与醇洗，然后烘干；/n(5)对步骤(4)所述烘干后的纳米晶带材进行微氧化处理，得到改性纳米晶带材。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性纳米晶带材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)对单面粘附双面胶的纳米晶带材进行辊压处理，得到微碎化的纳米晶带材；
(2)对步骤(1)所得微碎化的纳米晶带材进行酸蚀表面处理；
(3)对步骤(2)所述酸蚀表面处理后的纳米晶带材进行碱洗表面处理；
(4)对步骤(3)所述碱洗表面处理所得纳米晶带材依次进行水洗与醇洗，然后烘干；
(5)对步骤(4)所述烘干后的纳米晶带材进行微氧化处理，得到改性纳米晶带材。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以质量百分比计，所述纳米晶带材包括：73.5wt％的Fe，13.5wt％的Si，9wt％的B，3wt％的Nb以及1wt％的Cu。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述辊压的压力为60-70kg；
优选地，步骤(1)所述辊压的次数为1-5次；
优选地，步骤(2)所述酸蚀表面处理为：酸性溶液涂覆于微碎化的纳米晶带材表面进行表面酸处理，处理完成后使用去离子水进行清洗；
优选地，所述酸性溶液为质量分数为0.5-1.2wt％的盐酸溶液；
优选地，所述表面酸处理的时间为3-8min。


4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述碱洗表面处理为：碱性溶液涂覆于酸蚀表面处理后的纳米晶带材的表面进行表面碱处理，处理完成后使用去离子水进行清洗；
优选地，所述碱性溶液包括碳酸氢钠溶液、氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液中的任意一种或至少两种的组合，优选为氢氧化钠溶液；
优选地，所述氢氧化钠溶液的质量分数为0.5-2wt％；
优选地，所述表面碱处理的时间为5-10min。


5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述水洗的次数为至少3次；
优选地，步骤(4)所述醇洗为使用无水乙醇清洗至少3次；
优选地，步骤(5)所述微氧化处理在氧气浓度≥85vol％的氧气气氛中进行；
优选地，步骤(5)所述微氧化处理的温度为60-85℃；
优选地，步骤(5)所述微氧化处理的时间为15-30min。


6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)对单面粘附双面胶的纳米晶带材进行辊压处...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立东，付亚奇，唐子舜，李灿武，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33