專利名稱：電磁和磁屏蔽用軟磁合金粉末,包含該粉末的屏蔽部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電磁屏蔽和磁屏蔽的軟磁合金粉末，以及包含該合金粉末的屏蔽部件。
隨著在例如個(gè)人計(jì)算機(jī)、文字處理器、傳真機(jī)和便攜式電話等電子裝備方面的技術(shù)的近來(lái)快速發(fā)展，由電磁波引起的各種問(wèn)題已經(jīng)引起注意。例如，由例如IC和LSI等部件產(chǎn)生的電磁波導(dǎo)致裝備的誤動(dòng)作或者干擾無(wú)線通訊。而且，用于電源、電機(jī)或超導(dǎo)磁體的電纜所產(chǎn)生磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量?jī)x器、傳感器和電氣/電子電路造成影響。作為解決這些問(wèn)題的措施是采用各種磁屏蔽和電磁屏蔽，并開(kāi)發(fā)了用于屏蔽的材料。
對(duì)于屏蔽電磁波和磁場(chǎng)(以下由電磁波做代表并簡(jiǎn)稱為“屏蔽”)的目的，使用例如坡莫合金的具有高導(dǎo)磁率和高飽和磁通密度的金屬板是有效的。但是，如果期望使用坡莫合金的軋制板，覆蓋和分隔安裝有電子電路或計(jì)算機(jī)的空間，使該空間不受電磁波的影響，則屏蔽部件本身將相當(dāng)重。而且，有時(shí)必須切割、彎曲或者甚至焊接這些板。這是麻煩的工作并增加了屏蔽成本。
通常，高導(dǎo)磁率和高飽和磁通密度的合金很昂貴。上述處理將引起處理部件中金屬結(jié)構(gòu)的畸變，導(dǎo)致屏蔽性能的降低。由于此原因，磁性合金板并未經(jīng)常用做磁性屏蔽的材料。
作為易于處理和用做覆蓋的磁屏蔽材料，已經(jīng)使用了通過(guò)在適當(dāng)?shù)妮d體中懸浮具有高磁導(dǎo)率和高飽和磁通密度的磁性合金扁平顆粒制備的涂料，通過(guò)在適當(dāng)?shù)膿闲暂d體上涂敷所述涂料制備的涂敷材料，或者通過(guò)在有機(jī)材料基體中分散扁平顆粒制備的片。
迄今公開(kāi)的采用軟磁合金的這種屏蔽部件做說(shuō)明如下。第一例子是按如下制備的磁屏蔽涂料，破碎軟磁非晶合金，把所得扁平顆粒與高聚物混合(日本專利公開(kāi)No.59-201493)，還有一種按如下制備的磁屏蔽涂料，在高聚物中混合高磁導(dǎo)率合金的扁平顆粒(日本專利公開(kāi)No.58-59268)。在這些涂料中軟磁材料粉末具有盡可能大的縱橫比或者是扁平形狀。如果顆粒被置于扁平面垂直于電磁波方向的這種方向上則有利于屏蔽。這在保證屏蔽性能的同時(shí)還可保證屏蔽材料的絕緣性能。
另一種公開(kāi)的屏蔽涂料包括懸浮于高分子物質(zhì)基體中的Fe-Ni合金、Fe-Ni-Co合金、Fe-Si-Al合金、Fe-Ni-Mo合金或者坡莫合金、含鉬坡莫合金和鐵硅鋁合金的扁平、但不規(guī)則顆粒(日本專利公開(kāi)No.62-58631)。該公開(kāi)包括使用坡莫合金的磁屏蔽膜。還提出了使用磁性鐵的涂敷膜，并包含以下元素之一用于屏蔽保護(hù)，Cr0.5-2 0重量.％，Si0.5-9重量.％和Al0.5-15重量.％。
而且，還公開(kāi)了一種用于磁屏蔽的軟磁粉末，是一種扁平軟磁顆粒，其合金組成處于Fe、Si和Cr三元系中由A、B、C、D和E限定的五邊形中AFe78Si22Cr0BFe70Si30Cr0CFe60Si30Cr10DFe63Si18Cr19EFe76Si18Cr6該粉末和磁屏蔽部件的制造方法，所述部件包括粉末和粘結(jié)劑(日本專利公開(kāi)No.3-295206)。
另一公開(kāi)涉及電磁波干擾抑制器，這是用絕緣軟磁層涂敷導(dǎo)電載體的一個(gè)或兩個(gè)表面制成，該軟磁層包括例如Fe-Al-Si合金的軟磁材料的扁平細(xì)粉末和有機(jī)粘結(jié)劑(日本專利公開(kāi)No.7-212079)。
已有技術(shù)中使用的軟磁非晶合金、坡莫合金和含鉬坡莫合金的粉末扁平化需要長(zhǎng)的處理時(shí)間，生產(chǎn)率低。此外，處理引起的畸變較大，因此難以實(shí)現(xiàn)高的磁屏蔽效果。片狀鐵硅鋁合金具有約0.3×10-6以下的飽和磁通常數(shù)，但不為零，因此用做磁屏蔽材料時(shí)，在扁平化過(guò)程中或者使用中產(chǎn)生的應(yīng)力降低了磁性能，于是不能獲得期望的磁屏蔽效果。
上述用于磁屏蔽的Fe-Si-Cr合金的軟磁粉末具有高的變形抗力，粉末扁平化需要較長(zhǎng)時(shí)間。由于耐蝕性不足，在扁平化過(guò)程中粉末的氧氣含量增大，如圖6所示，而且氧氣含量的增大導(dǎo)致直流矯頑力增大，導(dǎo)磁率降低，如圖7所示。這導(dǎo)致屏蔽電磁波和磁場(chǎng)的效果降低。
通過(guò)涂敷Fe-Al-Si合金扁平細(xì)粉末和有機(jī)粘結(jié)劑的混合物的絕緣軟磁層制備的上述屏蔽材料存在以下缺點(diǎn)，由于合金扁平化困難，所以難以提高屏蔽電磁波的效果。
本發(fā)明人提出了某些具有撓性的電磁波屏蔽材料，是通過(guò)在橡膠或合成樹(shù)脂基體中分散軟磁材料粉末制備的。
目前要求電磁屏蔽材料要在例如1GHz以上這樣的高頻帶保持屏蔽效果，這是提高個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)鐘速度所必須的。這樣，對(duì)合金組成、軟磁材料的粉末形狀和尺寸的選擇是很重要的。
另一方面，根據(jù)使用的要求，經(jīng)常要求電磁屏蔽材料具有耐燃性。在該材料用于例如個(gè)人計(jì)算機(jī)這樣的通常電子裝備時(shí)，材料滿足耐燃性測(cè)試的V1標(biāo)準(zhǔn)即足夠了，而在家庭電氣裝備中要求材料滿足V0標(biāo)準(zhǔn)，即達(dá)到這種耐燃性，當(dāng)移開(kāi)火焰時(shí)由燃燒器引起的燃燒即熄滅火焰。即使使用通過(guò)摻入阻燃劑例如三氧化銻制備的氯化聚乙烯這種耐燃性的級(jí)別，用做材料基體，用于電磁屏蔽的傳統(tǒng)片也不能達(dá)到V0標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的基本目的在于提供一種用于電磁屏蔽和磁屏蔽的易于扁平化的軟磁合金粉末。本發(fā)明的再一基本目的在于提供一種采用此軟磁合金粉末的高效電磁屏蔽和磁屏蔽的屏蔽部件。
本發(fā)明的特定目的在于提供一種用于電磁屏蔽的軟磁合金粉末，可以在不降低性能的條件下在1GHz左右的高頻帶使用。本發(fā)明的另一特定目的在于提供一種通過(guò)在呈現(xiàn)高耐燃性的橡膠或塑料基體中，分散上述軟磁合金粉末而制備的模制品或片。


圖1是本發(fā)明的屏蔽片實(shí)施例的構(gòu)思剖面圖。
圖2是本發(fā)明的屏蔽片另一實(shí)施例的構(gòu)思剖面圖。
圖3是本發(fā)明的屏蔽片又一實(shí)施例的構(gòu)思剖面圖。
圖4是本發(fā)明的屏蔽片再一實(shí)施例的構(gòu)思剖面圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例2所述屏蔽片與對(duì)照例相比的屏蔽效果的曲線圖。
圖6是本發(fā)明軟磁合金扁平化所需時(shí)間與其氧含量之間關(guān)系與傳統(tǒng)合金相比的曲線圖。
圖7是本發(fā)明的氧含量與矯頑力(Hc)之間關(guān)系與傳統(tǒng)合金相比的曲線圖。
圖8是軟磁合金的平均顆粒尺寸隨扁平化時(shí)間變化的曲線圖。
圖9是本發(fā)明的屏蔽片的頻率特性的曲線圖。
圖10是本發(fā)明的屏蔽片的耐燃水平的曲線圖，這是通過(guò)根據(jù)UL標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試，針對(duì)在氯化聚乙烯橡膠基體中的阻燃劑含量確定的，并具有對(duì)比數(shù)據(jù)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人在對(duì)Fe-Cr基合金的研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一種新型合金，這是通過(guò)向Fe-Cr合金添加Si和Al得到的，其呈現(xiàn)低于Fe-Cr-Si合金的形變抗力，并接近等于Fe-Cr-Al合金的形變抗力，而且發(fā)現(xiàn)Fe-Cr-Si-Al合金的粉末具有優(yōu)于Fe-Cr-Si合金的耐蝕性。
本發(fā)明的用于電磁屏蔽和磁屏蔽的軟磁合金粉末(以下稱為“屏蔽用軟磁粉末”或簡(jiǎn)稱為“軟磁粉末”)是基于上述發(fā)現(xiàn)，并具有如下的基本合金組成(重量％)，Cr0.5-20％，Si0.001-0.5％，Al0.01-20％，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。
用于實(shí)現(xiàn)上述特定目的的屏蔽用軟磁粉末，在基本實(shí)施例中，具有如下合金基本組成(重量％)，Cr5-14％，Si0.01-0.5％，Al0.5-20％，其中Cr％+3Al％的值為30或30以上，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。此合金組成的范圍內(nèi)，優(yōu)選的組成是Cr6-8％，Si0.01-0.2％，Al6-16％，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。
在用于特定目的的上述實(shí)施例中的另一優(yōu)選的實(shí)施例中，合金組成基本如下(重量％)，Cr5-14％，Si0.01-0.5％，Al0.5-20％，其中Cr％+3Al％的值為30或30以上，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。
說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“REM”是指Y和La系稀土元素，作為通常使用的可以是兩種或更多的元素的混合物。
根據(jù)本發(fā)明的用于電磁屏蔽和磁屏蔽的屏蔽部件(以下稱為“屏蔽部件”)，是通過(guò)在橡膠或塑料的撓性基體中分散上述軟磁粉末并加工成成型品而制備的，該合金粉末的基本組成如下(重量％)，Cr0.5-20％，Si0.001-0.5％，Al0.01-20％，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。此屏蔽部件的代表性形狀是片(以下稱為“屏蔽片”)
本發(fā)明的屏蔽片在整體上或在其部分表面上可具有粘結(jié)層。
本發(fā)明的屏蔽片在整體上或在其部分表面上可具有多個(gè)突出點(diǎn)或線。
實(shí)現(xiàn)上述特定目的的本發(fā)明的屏蔽部件的基本實(shí)施例，是耐燃性屏蔽部件，特別是片狀形式，是通過(guò)在含氯橡膠或塑料的耐燃性基體中，分散軟磁粉末而制備的，該合金粉末的基本構(gòu)成如下(重量％)，Cr5-14％，Si0.01-0.5％，Al0.5-20％，其中Cr％+3Al％的值為30或30以上，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。軟磁合金粉末在基體中的混合量(重量％)最好是30％以上。作為基體材料，最好采用其中添加了阻燃劑例如三氧化銻的耐燃級(jí)氯化聚乙烯。
根據(jù)本發(fā)明的屏蔽部件，可以是通過(guò)注射成型制備的各種形狀的模制品，或者是通過(guò)擠壓成型制備的各種形狀的制品，例如板、桿、圓筒和其他外形。使用最為廣泛的制品是片狀。通過(guò)壓延制成的片通常用于橡膠片的生產(chǎn)中。眾所周知，可以在橡膠中混合大量粉末，因此對(duì)于本發(fā)明的屏蔽片，由于其中要包含盡可能地多的軟磁材料粉末，所以壓延是有效的加工技術(shù)。
以下說(shuō)明合金組分的添加目的和限制合金組成的原因鉻是用于改善耐蝕性的主要添加元素。如果鉻含量小于0.5％，則耐蝕性低。另一方面，如果含量超過(guò)20％，則飽和磁通密度低，于是該含量必須在0.5-20％的范圍內(nèi)，最好在5.0-14％。
鋁可提高合金粉末加工成扁平制品的可加工性、電阻和耐蝕性。鋁有利于降低對(duì)合金磁性能存在有害影響的氧含量，而且還提高了合金粉末的可加工性。添加小于0.01％時(shí)無(wú)效，而添加超過(guò)20％時(shí)降低了加工成扁平制品的可加工性。鋁含量限定為0.01-20％。對(duì)于耐燃性片該含量最好在0.5％或以上，特別是在6-16％。
為了制備耐燃性屏蔽部件，必須滿足Cr％+3Al％的值為30或30以上的條件。鉻和鋁與氧強(qiáng)耦合，因此Fe-Cr-Al合金表面被氧化膜覆蓋。根據(jù)本發(fā)明人對(duì)耐蝕性的“理解”，膜中氧化物的形式或者氧與金屬元素之間的耦合狀態(tài)，比起已被模糊地認(rèn)為是重要的膜中氧含量，存在更明顯的影響。采用具有Cr％+3Al％的值為30或30以上的軟磁合金粉末時(shí)，合金粉末表面被細(xì)微氧化物覆蓋，其看來(lái)有利于提高屏蔽部件耐燃性。如果采用具有上述值小于30的軟磁合金粉末，則難以實(shí)現(xiàn)如以下所述實(shí)施例可見(jiàn)的高耐燃性。
添加硅是用于提高電阻及改善磁性能。為了實(shí)現(xiàn)此目的，硅的添加量必須至少為0.001％。另一方面，超過(guò)0.5％的添加則降低了加工成扁平制品的可加工性。于是，硅含量在0.001-0.5％的范圍。在0.01-0.4％更好，在0.05-0.2％最好。
以下說(shuō)明本發(fā)明的屏蔽用軟磁粉末中存在的不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的軟磁合金中不可避免的雜質(zhì)通常是碳、錳和磷。
如果碳含量超過(guò)0.3％則會(huì)導(dǎo)致飽和磁通密度降低，因而0.3％是可允許的上限。該含量最好在0.03％以下。
錳是脫氧劑的基本元素。但是，0.30％以上的含量會(huì)降低飽和磁通密度，因而該含量最好小于0.30％。
如果磷和硫各自的含量超過(guò)0.03％，則會(huì)降低軟磁合金粉末的加工成扁平制品的可加工性或耐蝕性，因而該含量最好限制在0.03％或以下。
經(jīng)常產(chǎn)生于所用材料并可引起問(wèn)題的其他可能的雜質(zhì)有銅、鎳和鉬。如果它們的總含量超過(guò)0.10％，則這些元素會(huì)降低軟磁合金的飽和磁通密度?？偤孔詈眯∮?.05％。
如果添加作為選擇性成分的REM，則其含量選擇為不超過(guò)0.5％。盡管從耐燃性來(lái)看REM是優(yōu)選成分，但是如果過(guò)多添加則會(huì)降低加工成扁平制品的可加工性。
用于本發(fā)明的屏蔽用軟磁合金粉末應(yīng)具有2或2以上的縱橫比。10以上的縱橫比較好，25以上更好。這是因?yàn)榭v橫比越高，屏蔽效果越顯著。適合的顆粒尺寸是高達(dá)100μm的平均長(zhǎng)度，高達(dá)60μm的平均寬度和3μm左右的平均厚度。由本發(fā)明的軟磁合金易于獲得具有2或2以上的縱橫比的粉末。本發(fā)明的屏蔽用軟磁粉末可以通過(guò)以下方法制造，熔化材料形成預(yù)定組成的熔融合金，根據(jù)傳統(tǒng)的水霧化、氣霧化或真空霧化進(jìn)行霧化。通過(guò)在磨碎機(jī)(球磨)中使上述粉末扁平化從而獲得扁平合金粉末。扁平化通常需要長(zhǎng)時(shí)間，期望選擇在較短時(shí)間內(nèi)可獲得扁平顆粒的條件。建議對(duì)所得扁平顆粒進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，例如?00-1100℃進(jìn)行10-100分鐘的加熱。
本發(fā)明的屏蔽片按如下方式制備，把上述屏蔽用軟磁粉末分散進(jìn)撓性絕緣材料或硬絕緣材料，粉末含量例如在70重量％以上，最好在80重量％以上。成品片具有圖1-4所示形狀和結(jié)構(gòu)。不必說(shuō)必須在基體中混入盡可能多的軟磁合金粉末。較小的量將不能滿足屏蔽性能。為了實(shí)現(xiàn)通常所需的屏蔽性能，如上所述必須添加30重量％以上?？梢院械纳舷奕Q于各種因素，例如軟磁合金粉末的形狀和尺寸，用做基體材料的橡膠或塑料的特性，阻燃劑的種類和含量，如果使用的話，和處理方式。在許多情況下，將可以含有高達(dá)90重量％的粉末，而不會(huì)遇到致命的困難。
圖1是本發(fā)明的屏蔽片1的構(gòu)思剖面圖，其中本發(fā)明的軟磁合金粉末2均勻地分散在撓性絕緣材料3中?？梢酝ㄟ^(guò)軋制、擠出或注射成型制造屏蔽片1。
圖2展示了本發(fā)明的實(shí)施例，屏蔽片的一個(gè)表面上覆蓋有有機(jī)粘結(jié)劑層4。粘結(jié)層的使用有助于片1在待屏蔽物體上的粘結(jié)，同時(shí)片本身可以卷繞形式儲(chǔ)存和輸送。粘結(jié)層可以在一個(gè)表面上或兩個(gè)表面上。可以在表面上部分地形成，例如作為等間距的條或者在片的周圍。
圖3和4是根據(jù)本發(fā)明的屏蔽片1的其它實(shí)施例的剖面圖，其適合敷設(shè)于計(jì)算機(jī)室或屏蔽室的地面上。圖3所示的片是通過(guò)疊置薄膜或片7和本發(fā)明的屏蔽用片1制成的，薄膜或片7在其一個(gè)表面上的散開(kāi)點(diǎn)具有不滑突起物5。圖4所示片是通過(guò)擠出屏蔽片1并在擠出的同時(shí)一體地?cái)D出多條突起線6而制成的。這些實(shí)施例中，屏蔽片可以在整體或片背側(cè)部分上具有上述粘結(jié)層。如果沿垂直于片縱向的線切割，當(dāng)敷設(shè)于地面上并交替改變每個(gè)切割片的突起線6的方向，圖4所示屏蔽片1則可形成各種圖形。
適合用于本發(fā)明屏蔽片的撓性或硬絕緣材料有天然橡膠；合成橡膠例如氯丁二烯橡膠，聚丁二烯橡膠，聚異戊二烯橡膠，乙丙橡膠，丁二烯-丙烯腈橡膠，異丁橡膠，丁苯橡膠，和氯化的聚乙烯橡膠；撓性或硬合成樹(shù)脂例如酚樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂，各種聚酯樹(shù)脂，丙烯酸系樹(shù)脂，聚乙酸乙烯酯樹(shù)脂，聚苯乙烯樹(shù)脂，聚丙烯樹(shù)脂，聚氨酯和聚碳酸酯樹(shù)脂。
本發(fā)明的軟磁合金粉末具有高磁導(dǎo)率，這是實(shí)現(xiàn)電磁波和磁場(chǎng)屏蔽效果以及良好的耐蝕性所需的。該粉末可易于扁平化，以致可以獲得具有20或20以上的縱橫比的粉末。軟磁合金粉末中的氧含量本身較低，而且其在扁平化過(guò)程中的增加較小。因此，矯頑力的增加不大，結(jié)果，屏蔽效應(yīng)所必需的導(dǎo)磁率的降低較小。這樣，本發(fā)明提供了在高頻帶保持電磁屏蔽效應(yīng)的Fe-Cr-Al軟磁合金粉末。
使用上述軟磁粉末的本發(fā)明屏蔽部件呈現(xiàn)對(duì)電磁波和磁場(chǎng)的高屏蔽效應(yīng)和低成本。根據(jù)本發(fā)明的屏蔽片撓性制品的使用，可以通過(guò)卷繞、覆蓋、敷設(shè)或粘結(jié)與電磁波及其來(lái)源接觸，并取決于待屏蔽物體的形狀、尺寸和周圍空間。
本發(fā)明的特別重要性在于提供電磁屏蔽部件，具有已認(rèn)為難以實(shí)現(xiàn)的極高耐燃性。無(wú)需極大地增加向基體添加的阻燃劑量，亦即無(wú)需明顯降低組成的可加工性，這易于滿足UL94-V1的標(biāo)準(zhǔn)。如果使用足夠量的阻燃劑，則可以滿足V0標(biāo)準(zhǔn)。于是，本發(fā)明滿足了對(duì)屏蔽部件的耐燃性的需求，這些屏蔽部件應(yīng)用于各種辦公自動(dòng)設(shè)備的部件和需要電磁屏蔽的家用電氣設(shè)備。
實(shí)施例1通過(guò)對(duì)熔融合金的水霧化法制備具有以下表1所示合金組成的本發(fā)明軟磁合金粉末和用于對(duì)比的傳統(tǒng)軟磁合金。把合金粉末裝入塑料容器中，其內(nèi)徑為5mm、深5mm，用VSM(振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì))確定磁通量和磁導(dǎo)率。測(cè)量值如以下表2所示。
表1No. CrSiAlFe和不可避免的雜質(zhì)本發(fā)明 余量17.2 0.1 9.6 余量23.2 0.1 3.2 余量35.0 0.1 5.0 余量40.5 0.1 5.0 余量5130.1 0.1 余量6130.1 0.5 余量7130.1 1.0 余量8130.1 3.0 余量對(duì)照97 120 余量102 120 余量通過(guò)在恒溫室內(nèi)、在40％的濕度下保持100小時(shí)，檢查鐵銹的發(fā)生，以此評(píng)價(jià)粉末的耐蝕性。
從上述粉末分出平均顆粒尺寸約為10μm的粉末，在磨碎機(jī)中扁平化。記錄實(shí)現(xiàn)25以上的縱橫比所需時(shí)間。在表2的“扁平化時(shí)間”一欄示出了數(shù)據(jù)。
通過(guò)在800℃的惰性氣氛中加熱120分鐘，對(duì)如此制成的扁平顆粒進(jìn)行退火。通過(guò)混合65體積％的這些粉末(平均顆粒尺寸10μm，平均較小直徑1μm，平均厚度1μm，10以上的縱橫比)和35體積％的氯化聚乙烯，并把前者均勻地分散在后者，制備復(fù)合物。把該復(fù)合物加工成厚1mm、寬150mm和長(zhǎng)200mm的屏蔽片。
卷繞屏蔽片形成直徑為50mm、高150mm的圓筒。把圓筒放在一對(duì)面對(duì)的亥姆霍茲線圈之間，對(duì)線圈之一施加50Hz的交變電流，形成1高斯的交變磁場(chǎng)。在由屏蔽片形成的上述圓筒中插入高斯計(jì)，測(cè)量吸收率。結(jié)果示于表2。
表2No. 磁通量 磁導(dǎo)率 耐蝕性 扁平化時(shí) 屏蔽效果B30 間(小時(shí))(％)(KG)本發(fā)明112 17 優(yōu)異 10.1 59214 21 良好 7.5 76313 20 優(yōu)異 8.3 86414 21 優(yōu)異 8.0 70513 20 良好 7.1 65614 19可接受 7.3 65713 19可接受 7.5 64813 18 優(yōu)異 8.2 61對(duì)照911 15 差 19.2 541012 16 差 22.3 58雖然飽和磁通密度等于或稍高于傳統(tǒng)軟磁粉末，但本發(fā)明的軟磁粉末的磁導(dǎo)率明顯大于傳統(tǒng)例。對(duì)本發(fā)明的耐蝕性的評(píng)價(jià)是，雖然隨著合金組成變化，但總是好于對(duì)照粉末。扁平化所需時(shí)間明顯地減少為對(duì)照粉末的一半以下。屏蔽效果高于對(duì)照例。
根據(jù)這些數(shù)據(jù)，可以斷定本發(fā)明的軟磁粉末在每一項(xiàng)性能上等于或優(yōu)于傳統(tǒng)粉末，這適合用做屏蔽用軟磁粉末。
實(shí)施例2由包含實(shí)施例1中的第7號(hào)本發(fā)明的軟磁合金的屏蔽片制成的上述圓筒，被選做本實(shí)驗(yàn)的對(duì)象。在施加于亥姆霍茲線圈的交變電流的頻率在0.1-1000MHz變化的條件下，確定對(duì)電磁波的屏蔽效果。
為了對(duì)比，通過(guò)把90重量％的扁平粉末與8重量％的聚氨酯樹(shù)脂、2重量％的固化劑(異氰酸酯)和溶劑混合，該扁平粉末是Fe-5％Al-9％Si合金制成的，平均顆粒尺寸為10μm，縱橫比為5以上，由此制備軟磁涂料，并在0HP片上涂敷該涂料。干燥和固化之后，獲得厚1.2mm、寬150mm和長(zhǎng)200mm的屏蔽片。
卷繞該片形成直徑為50mm、高150mm的圓筒，按與上述相同的方法確定屏蔽效果。結(jié)果示于圖5。
圖5的數(shù)據(jù)展示了使用本發(fā)明的軟磁合金粉末的屏蔽片，直到頻率高達(dá)約160MHz時(shí)呈現(xiàn)11dB的吸收量，與對(duì)照例獲得的5dB的吸收率相比，這是其兩倍以上的屏蔽效果。對(duì)照例的屏蔽片的屏蔽效果在約80MHz的頻率開(kāi)始下降，在約500MHz變小。即使對(duì)高頻電磁波本發(fā)明的屏蔽片也具有較好的效果。
實(shí)施例3除了上述表1中的本發(fā)明第1號(hào)合金和第9號(hào)對(duì)照合金之外，通過(guò)熔化制備另一組成的熔融合金，F(xiàn)e-13.12％Cr-0.48％Si(以下稱為“對(duì)照No.11”)，通過(guò)水霧化對(duì)熔融合金進(jìn)行霧化，形成平均顆粒尺寸為10μm的粉末。在磨碎機(jī)中使粉末扁平化，確定扁平化時(shí)間與扁平化粉末中的氧含量之間的關(guān)系。結(jié)果示于圖6。
從圖6可以看出，本發(fā)明粉末含有比對(duì)照例9和11少的氧，本發(fā)明粉末的氧含量的增加趨勢(shì)即使在長(zhǎng)時(shí)間扁平化之后也是較低的。
針對(duì)實(shí)施例1、對(duì)照例9和11，確定粉末扁平化之前和之后的氧含量與矯頑力(Hc)之間的關(guān)系。結(jié)果示于圖7。圖7展示了即使在相同的氧含量情況下，本發(fā)明的實(shí)施例1粉末也具有低于對(duì)照例9和11的矯頑力，而且，即使在較高的氧含量情況下，矯頑力是增加也保持較小。
總之，可以斷定，實(shí)施例的軟磁合金粉末可以在短于對(duì)照例所需時(shí)間的時(shí)間內(nèi)扁平化，即使在相同的扁平化時(shí)間下氧含量也較低，而且，即使在相同的氧含量下矯頑力也較低。而且可以斷定，在相同的縱橫比情況下，本發(fā)明的軟磁合金的矯頑力較低(磁導(dǎo)率高)。于是，本發(fā)明材料適合用做屏蔽用軟磁粉末。
實(shí)施例4制備具有以下表3所示合金組成的軟磁合金并通過(guò)水霧化進(jìn)行霧化。
表3No.CrAl SiREM Fe 備注11 7.2 9.60.1 - 余量12 3.2 9.63.2 0.05 余量13 13.0 3.05.0 - 余量14 - 5.49.6 - 余量 鐵硅鋁合金收集通過(guò)145目篩網(wǎng)的粉末。這些粉末的D50是10-22μm。
在球磨式磨碎機(jī)中裝入粉末，使用環(huán)烷醇作為介質(zhì)進(jìn)行濕法扁平化。隨著時(shí)間的推移取出樣品，在80℃干燥5小時(shí)，確定粉末的平均顆粒尺寸。結(jié)果示于圖8。
從圖8可以看出，兩種Fe-Cr-Al合金粉末的平均顆粒尺寸快速增大然后減小。平均顆粒尺寸的增大可認(rèn)為是球形顆粒扁平化的結(jié)果，隨后平均顆粒尺寸的減小似乎是由一旦形成的箔狀顆粒變?yōu)檩^小顆粒引起的。另一方面，傳統(tǒng)用做電磁屏蔽的軟磁合金的Fe-Si-Al合金，眾所周知是硬材料，顆粒尺寸基本無(wú)變化。根據(jù)這些事實(shí)可以斷定，對(duì)于獲得扁平顆粒的目的，采用Fe-Cr-Al基軟磁合金是有利的。
實(shí)施例5上述四種軟磁合金粉末(扁平化時(shí)間對(duì)于兩種Fe-Cr-Al合金是6小時(shí)，對(duì)于Fe-Si-Al合金是20小時(shí))與氯化聚乙烯橡膠混合，其中添加如下含量(重量％)的阻燃劑，7.5％、9％、11％或12.5％，以使粉末含量是混合物的90重量％。然后在壓力捏合機(jī)中捏合該混合物，在混煉機(jī)中軋制之后，在砑光軋機(jī)中最終軋制，形成厚0.5mm的片。
如此制成的屏蔽片包含組成為Fe-7Cr-9Al的軟磁合金，測(cè)量導(dǎo)磁率的頻率特性，獲得圖9的結(jié)果。扁平化時(shí)間是6小時(shí)，在700℃的氫氣氛下熱處理粉末1小時(shí)。圖9展示了即使在高頻帶本發(fā)明的電磁屏蔽用片也保持高磁導(dǎo)率。
通過(guò)UL94標(biāo)準(zhǔn)的方法確定片的耐燃性。對(duì)于片的A＝Cr％+3Al值圖10中展示了評(píng)價(jià)結(jié)果。根據(jù)圖10結(jié)果可以說(shuō)，具有較高“A”值易于實(shí)現(xiàn)較高水平的耐燃性。換言之，即使添加少量阻燃劑也可實(shí)現(xiàn)期望的耐燃性。
權(quán)利要求
1.一種電磁屏蔽和磁屏蔽用軟磁合金粉末，基本組成為(重量％)，Cr0.5-20％，Si0.001-0.5％，Al0.01-20％，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.一種電磁屏蔽和磁屏蔽用軟磁合金粉末，基本組成為(重量％)，Cr5-14％，Si0.01-0.5％，Al0.5-20％，其中Cr％+3Al％的值為30或30以上，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。
3.一種電磁屏蔽和磁屏蔽用軟磁合金粉末，基本組成為(重量％)，Cr5-14％，Si0.01-0.5％，Al0.5-20％，REM不超過(guò)0.5％，其中Cr％+3Al％的值為30或30以上，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中之一的電磁屏蔽和磁屏蔽用軟磁合金粉末，其中粉末的縱橫比是2或2以上。
5.一種電磁屏蔽和磁屏蔽用屏蔽部件，其制備是在橡膠或塑料基體中分散軟磁合金粉末并加工成成型制品，該合金粉末的基本組成為(重量％)，Cr0.5-20％，Si0.001-0.5％，Al0.01-2 0％，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的電磁屏蔽和磁屏蔽用屏蔽部件，其中制品是片狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的電磁屏蔽和磁屏蔽用屏蔽部件，其中在片的表面或部分表面上設(shè)置粘結(jié)層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的電磁屏蔽和磁屏蔽用屏蔽部件，其中在片的表面或部分表面上形成多個(gè)突起點(diǎn)或線。
9.一種電磁屏蔽和磁屏蔽用耐燃性屏蔽部件，其制備是在含氯橡膠或塑料基體中分散軟磁合金粉末，該合金粉末的基本組成為(重量％)，Cr5-14％，Si0.01-0.5％，Al0.5-20％，其中Cr％+3Al％的值為30或30以上，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。
10.一種電磁屏蔽和磁屏蔽用耐燃性屏蔽部件，其制備是在含氯橡膠或塑料基體中分散軟磁合金粉末，該合金粉末的基本組成為(重量％)，Cr5-14％，Si0.01-0.5％，Al0.5-20％，REM不超過(guò)0.5％，其中Cr％+3Al％的值為30或30以上，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的電磁屏蔽和磁屏蔽用耐燃性屏蔽部件，其中軟磁合金粉末是扁平的，其含量(重量％)是30％以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中之一的電磁屏蔽和磁屏蔽用耐燃性屏蔽部件，其中采用耐燃級(jí)的氯化聚乙烯作為基體。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中之一的電磁屏蔽和磁屏蔽用耐燃性屏蔽部件，其中部件是通過(guò)注射成型或擠出成型制成的模制品，或者是通過(guò)壓延制成的片。
全文摘要
公開(kāi)了一種電磁屏蔽和磁屏蔽用的軟磁合金粉末,易于扁平化并在高頻帶呈現(xiàn)良好性能,良好屏蔽效果的屏蔽部件是通過(guò)在橡膠或塑料基體中分散粉末制備的。軟磁合金粉末的基本組成(重量%)是,Cr:0.5—20%,Si:0.001—0.5%,Al:0.01—20%,余量是Fe和不可避免的雜質(zhì),在磨碎機(jī)中扁平化,以30重量%以上的含量添加在基體材料中,含量最好盡可能地高,并處理形成片和模制品。
文檔編號(hào)H05K9/00GK1197988SQ9810399
公開(kāi)日1998年11月4日 申請(qǐng)日期1998年1月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月20日
發(fā)明者矢萩慎一郎, 齊藤章彥, 小川道治 申請(qǐng)人:大同特殊鋼株式會(huì)社