專利名稱：一種電磁波吸收劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及電磁波吸收劑和電磁波吸收材料的研究領域，尤其涉及一種高磁導率 電磁波吸收劑及其制備方法。
背景技術：
隨著科技的進步，電子化、信息化技術的應用得到迅速發展，各種現代電子設備如 無線電廣播、電視、手機等快速普及，人們所使用和依賴的信息系統越來越多。電子設備輻 射、泄露的電磁波威脅著人類的健康與安全；信息系統都是借助于數字化信號傳遞的，很容 易受電磁波干擾而產生誤差。已經發現電子和信息設備的輻射電磁波產生的電磁波干擾可 以引起明顯的醫療和通訊等故障。因此，如何把電磁波干擾造成的危害降低到最小程度，在 民用、保護人體健康方面都具有重要的意義。雖然防止電磁波干擾和泄露的技術種類很多，但較普遍采用的方法是使用電磁波 吸收材料。電磁波吸收材料通常是由無機吸收劑與塑料、橡膠、膠粘劑、涂料等高分子有機 基體組成，高分子基體是吸收劑的載體，吸收劑提供了電磁波吸收所需要的電磁性能，是決 定吸波性能優劣的關鍵組分。電磁波吸收劑按損耗機理分為兩類(1)介電損耗類吸收劑， 如炭黑、碳纖維、石墨和SiC纖維等；(2)磁損耗類吸收劑，如鐵氧體、羰基鐵粉和其他磁性 金屬微粉等。介電損耗類吸收材料厚度大，吸收頻帶窄，性能相對較差；而磁性吸收劑由于 具有高的磁導率和磁損耗，吸波頻帶寬且厚度薄。中國專利CN1923413對磁性吸收劑表面 包裹了一層高電阻率的包覆膜，降低了其介電常數；中國專利CN1292632C提供了一種包括 軟磁材料的扁平粉末和粘結材料的電磁波吸收劑；中國專利CN101328534采用熔體快淬工 藝、高能球磨處理工藝和真空熱處理工藝制備了薄片狀納米晶微波吸收劑，具有較高微波 磁導率和磁損耗。已有公開文獻表明提高金屬磁性粉體的磁導率和磁損耗，將有助于改善 其電磁波吸收性能，這給吸收劑的發展提供了新的研究方向。

發明內容
本發明的目的是提供一種高磁導率電磁波吸收劑，本發明的另一目的是提供一種 上述電磁波吸收劑的制備方法。本發明的技術方案為發明人在經過大量研究和實驗后發現羰基M和軟磁合金 FeNiMo具有高的磁導率和磁損耗；金屬原料FeNi、Ni和Mo利用機械合金化反應可實現金 屬合金FeNiMo的制備；羰基Ni和FeNiMo在經過機械力作用后磁導率和磁損耗可得到進一 步提尚。本發明的具體技術方案為一種電磁波吸收劑，其特征在于其化學成分及質量百 分含量分別為Ni，85 95% ；Mo, 2 4% ；Fe, 1 13% ；且 Fe+Ni，96 98%。上述電磁波吸收劑其粒度范圍為0. 01-20微米，其物相組成由Ni與FeNiMo組成。本發明還提供了制備上述的電磁波吸收劑的方法，其具體步驟如下1)配料
根據權利要求1所述的化學成分和百分含量，稱量FeNi合金粉、Mo粉和Ni粉；按 照原料粉末與磨球重量比=1 8 30稱量原料粉和研磨球；2)裝料將步驟1)稱量得到的原料粉末與研磨球放入球磨罐中，密閉球磨罐后，先抽真空 再沖入惰性保護氣體；3)球磨將球磨罐放到球磨機上球磨，進行機械合金化反應20 80小時；4)出料將步驟3)球磨完成后的球磨罐冷卻，打開球磨罐后用分離篩分離研磨球與粉末， 所得粉末即為電磁波吸收劑。優選FeNi合金粉的化學組成質量百分量為Ni 60 80%，Fe 40 20%;FeNi合 金粉的粒度范圍為0. 1 10微米；Ni粉的粒度范圍為0. 1 10微米；Mo粉的粒度范圍為 0. 1 20微米；混合粉末與研磨球的質量比為1 8 30。優選原料粉的純度為98. 5% 100%。更優選FeNi合金粉為羰基FeNi合金粉，Ni粉為羰基鎳和Mo粉氣霧化還原Mo粉。其中所述球磨罐為不銹鋼材質；研磨球至少為不銹鋼球或碳化鎢球中的一種；研 磨球的個數比為大球/中球/小球=1 1 2 2 3.5 ；研磨球的直徑比為大球/ 中球/小球=1 0.6 0.8 0.2 0.4;大球直徑/球磨罐內徑=1 4 6 ；抽真空 后球磨罐內的氣壓為50 133Pa ；惰性保護氣體至少為氬氣、氦氣或氮氣中的一種，充入惰 性氣體后球磨罐內的壓力0. 09 0. IlMPa0優選所述的球磨機為振動球磨機或者行星球磨機，球磨時間為20 80小時；球磨 機為振動球磨機時，振動頻率為30 50Hz，振幅為5 30mm ；球磨機為行星磨時，公轉速度 /自轉速度=1 1.2 2. 2，公轉轉速200 500轉/分鐘。優選步驟4中分離篩的篩孔尺寸為40目 200目。有益效果(1)本發明所提出的高磁導率電磁波吸收劑的制備方法，以市售羰基FeNi粉、羰 基鎳粉和氣霧化還原Mo粉為原料，采用機械合金化工藝可制備同時具有Ni和FeNiMo兩種 物相組成的高磁導率的電磁波吸收劑，工藝簡單、操作方便、可以通過改變球磨時間調整粉 末的粒度和形狀。(2)本發明由于采用了機械合金化制備工藝，且同時含有兩種具有高磁導率和磁 損耗的物相，因此，制備的電磁波吸收劑具有更高的磁導率和磁損耗，相對磁導率大于4 的；磁導率和磁損耗的大小可以通過改變Fe、Ni和Mo的含量來調節。


圖1為例1所制備高磁導率電磁波吸收劑的X射線衍射譜圖；圖2為例1所制備高磁導率電磁波吸收劑典型的SEM照片；圖3-5分別為實施例1-3所制備高磁導率電磁波吸收劑與環氧樹脂所形成的吸波 材料的磁導率和磁損耗；其中al為實施例1制備高磁導率電磁波吸收劑與環氧樹脂所形 成的吸波材料的磁導率，a2為實施例2制備高磁導率電磁波吸收劑與環氧樹脂所形成的吸 波材料的磁導率，a3為實施例3制備高磁導率電磁波吸收劑與環氧樹脂所形成的吸波材料
4的磁導率，bl為實施例1制備高磁導率電磁波吸收劑與環氧樹脂所形成的吸波材料的磁損 耗曲線，b2為實施例2制備高磁導率電磁波吸收劑與環氧樹脂所形成的吸波材料的磁損耗 曲線，b3為實施例3制備高磁導率電磁波吸收劑與環氧樹脂所形成的吸波材料的磁損耗曲線。
具體實施例方式實施例1 1)按照Fe30Ni70合金43% ；Ni 55% ；Mo 的質量比例稱量原料粉末50g，按照 粉末/研磨球=1/10稱量不銹鋼球500g。2)將步驟1)稱量的粉末和研磨球放入直徑10cm、高度IOcm的不銹鋼球磨罐中， 抽真空(133Kpa)后沖入氬氣(0. IMpa)。研磨球的個數比為大球/中球/小球=1/1/2 ； 研磨球的直徑比為大球/中球/小球=1/0. 6/0. 3 ；大球直徑/球磨罐內徑=1/4。3)將球磨罐放到行星球磨機上球磨，球磨機公轉/自轉=1 2，公轉轉速250轉 /分鐘，機械合金化反應45小時。4)球磨45小時后將球磨罐冷卻，打開球磨罐后用40目分離篩篩分得到高磁導率 電磁波吸收劑。所制備電磁波吸收劑的XRD和SEM圖譜分別如圖1和圖2所示。從圖1可 以看出，所制備電磁波吸收劑同時含有Ni和FeNiMo兩種物相；從圖2可以看出，所制備電 磁波吸收劑的形狀為扁平狀。按照吸收劑的體積分數為40%制備環氧樹脂基吸波材料，測量其在I-ISGHz時的 磁導率和磁損耗，見圖3。從圖3可以看出，在l-4GHz范圍內，所制備吸波材料的磁損耗大 于5，當頻率繼續增大時，磁損耗減小，在18GHz處，磁損耗仍有0. 78 ；在IGHz處，所制備吸 波材料的磁導率為4. 95，隨著頻率的增加，磁導率逐漸降低，在18GHz處，磁導率仍有0. 25。實施例21)按照 Fe3tlNi7tl 合金23% ；Ni 75% ；Mo 2% (Ni 90% ；Mo 3% ；Fe 的質量 比例稱量原料粉末25g，按照粉末/研磨球=1/20稱量碳化鎢球500g。2)將步驟1)稱量的粉末和研磨球放入直徑10cm、高度IOcm的不銹鋼球磨罐中， 抽真空(IOOKpa)后沖入氬氣(0. IlMpa)。研磨球的個數比為大球/中球/小球=1/1. 2/3 ； 研磨球的直徑比為大球/中球/小球=1/0. 7/0. 4 ；大球直徑/球磨罐內徑=1/5。3)將球磨罐放到行星球磨機上球磨，球磨機公轉/自轉=1 2，公轉轉速400轉 /分鐘，機械合金化反應65小時。4)球磨65小時后將球磨罐冷卻，打開球磨罐后用80目分離篩篩分得到高磁導率 電磁波吸收劑。按照吸收劑的體積分數為40%制備環氧樹脂基吸波材料，測量其在I-ISGHz時的 磁導率和磁損耗，見圖4。從圖4可以看出，在l-6GHz范圍內，所制備吸波材料的磁損耗大 于4，在4. 6GHz處有在最大磁損耗5. 21，當頻率繼續增大時，磁損耗減小，在18GHz處，磁損 耗仍有0. 75 ；在IGHz處，所制備吸波材料的磁導率為5. 63，隨著頻率的增加，磁導率逐漸降 低，在18GHz處，磁導率仍有0. 24。實施例3 1)按照Fe30Ni70合金10% ；Ni 88% ；Mo 的質量比例稱量原料粉末50g，按照粉末/研磨球=1/10稱量不銹鋼球500g。2)將步驟1)稱量的粉末和研磨球放入直徑10cm、高度IOcm的不銹鋼球磨罐中， 抽真空(60Kpa)后沖入氬氣(0. 09Mpa)。研磨球的個數比為大球/中球/小球=1/1/3 ； 研磨球的直徑比為大球/中球/小球=1/0. 6/0. 3 ；大球直徑/球磨罐內徑=1/6。3)將球磨罐放到振動磨上球磨，球磨機振幅10mm，振動頻率40Hz，機械合金化反 應60小時。4)球磨60小時后將球磨罐冷卻，打開球磨罐后用40目分離篩篩分得到高磁導率 電磁波吸收劑。按照吸收劑的體積分數為40%制備環氧樹脂基吸波材料，測量其在I-ISGHz時的 磁導率和磁損耗，見圖5。從圖5可以看出，在I-SGHz范圍內，所制備吸波材料的磁損耗大 于4，在4. 6GHz處有在最大磁損耗5. 62，當頻率繼續增大時，磁損耗減小，在18GHz處，磁損 耗仍有0. 72 ；在IGHz處，所制備吸波材料的磁導率為5. 72，隨著頻率的增加，磁導率逐漸降 低，在18GHz處，磁導率仍有0. 24。
權利要求
一種電磁波吸收劑，其特征在于其化學成分及質量百分含量分別為Ni，85～95％；Mo，2～4％；Fe，1～13％；且Fe+Ni，96～98％。
2.根據權利要求1所述的電磁波吸收劑，其特征在于其粒度范圍為0.01-20微米，其物 相組成由Ni與FeNiMo組成。
3.一種制備如權利要求1所述的電磁波吸收劑的方法，其具體步驟如下1)配料根據權利要求1所述的化學成分和百分含量，稱量FeNi合金粉、Mo粉和Ni粉；按照原 料粉末與磨球重量比=1 8 30稱量原料粉和研磨球；2)裝料將步驟1)稱量得到的原料粉末與研磨球放入球磨罐中，密閉球磨罐后，先抽真空再沖 入惰性保護氣體；3)球磨將球磨罐放到球磨機上球磨，進行機械合金化反應20 80小時；4)出料將步驟3)球磨完成后的球磨罐冷卻，打開球磨罐后用分離篩分離研磨球與粉末，所得 粉末即為電磁波吸收劑。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于原料粉中FeNi合金粉的化學組成質量百分 量為Ni 60 80%，Fe 40 20% ；FeNi合金粉的粒度范圍為0. 1 10微米；Ni粉的粒 度范圍為0. 1 10微米；Mo粉的粒度范圍為0. 1 20微米；混合粉末與研磨球的質量比 為1 8 30。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述球磨罐為不銹鋼材質；研磨球至少為 不銹鋼球或碳化鎢球中的一種；研磨球的個數比為大球/中球/小球=1 1 2 2 3. 5 ；研磨球的直徑比為大球/中球/小球=1 0. 6 0. 8 0. 2 0. 4 ；大球直徑/球 磨罐內徑=1 4 6;抽真空后球磨罐內的氣壓為50 133Pa;惰性保護氣體至少為氬 氣、氦氣或氮氣中的一種，充入惰性氣體后球磨罐內的壓力0. 09 0. IlMPa0
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述的球磨機為振動球磨機或者行星球磨 機，球磨時間為20 80小時；球磨機為振動球磨機時，振動頻率為30 50Hz，振幅為5 30mm;球磨機為行星磨時，公轉速度/自轉速度=1 1. 2 2. 2，公轉轉速200 500轉/ 分鐘。
7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于步驟4中分離篩的篩孔尺寸為40目 200目。
全文摘要
本發明公開了一種高磁導率電磁波吸收劑及其制備方法。該方法以市售鐵鎳合金、鎳粉和Mo粉為原料，采用機械合金化工藝制備金屬粉末電磁波吸收劑，工藝簡單、操作方便、可以通過改變球磨時間調整粉末的粒度和形狀。所制備電磁波吸收劑同時含有Ni和FeNiMo兩種具有高磁導率和磁損耗的物相，具有更高的磁導率和磁損耗，且磁導率和磁損耗的大小可以通過改變Fe、Ni和Mo的含量來調節。
文檔編號B22F1/00GK101948968SQ20101029185
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月26日 優先權日2010年9月26日
發明者丘泰, 馮永寶, 劉軍, 李曉云, 楊建 , 沈春英 申請人:南京工業大學