1.3　磁性材料与粘接材料

1.3.1　磁性材料的种类与特点

（1）磁性材料的种类与用途

磁性材料分为软磁材料和硬磁材料两类，前者主要用作电机、变压器、电磁线圈的铁芯，后者主要用在电工仪器内作磁场源。如图1.17所示，是两款制作脉冲变压器磁芯的软磁材料。

如图1.18所示，是制作电源变压器铁芯的硬磁材料的实物。可以看出，软磁材料和硬磁材料同样是用于制作变压器，但其结构是不同的。软磁材料是实心一体的，而硬磁材料是片状叠层的。

（2）磁性材料的特点

软磁材料的主要特点是磁导率高、矫顽力低，在外磁场的作用下，磁感应强度能很快达到饱和，当外磁场去除后，磁性就基本消失，剩磁小。如收音机天线磁棒、开关电源中的变压器磁芯等。

硬磁材料的主要特点是矫顽力高，经饱和磁化后，即使去掉外磁场，也将保持长时间而稳定的磁性。如铝镍钴、稀土钴、电源变压器的铁芯等。

①电工用纯铁　电工用纯铁的代号为DT，其含碳量在0.04％以下，冷加工性能好，多制成块状或柱状。但它的铁损高，主要用于直流磁场中。

②硅钢片　在铁中加入0.8％～4.5％的硅，就是硅钢。硅钢比纯铁的硬度高、脆性大，多加工成片状（如电机、变压器铁芯选用0.3～0.5mm厚的硅钢叠成）。硅钢片分热轧和冷轧两种，冷轧硅钢片又分有取向和无取向两种。有取向硅钢片沿轧制方向的导磁率最高，与轧制方向垂直时导磁率最小。无取向硅钢片的导磁率与轧制方向无关。

在叠制不同电工产品的铁芯时，应根据其具体要求，选用不同特性的硅钢片。如电力变压器，为减少损耗，要选用低铁损和高磁感应强度的硅钢片；小型电机应选用高磁感应强度的硅钢片；大型电机，因铁芯体积大，铁损比较大，要选低铁损的硅钢片。

③铁镍合金　铁镍合金工作频率在1MHz以下。在电子技术中，为满足弱信号的要求，常选用磁导率和磁感应强度高的铁镍合金。型号为IJ51的铁镍合金，因其电阻率高，饱和磁感应强度和剩磁高，适宜用作放大器线圈的铁芯。

电源变压器的铁芯用磁导率高的IJ50铁镍合金。IJ79铁镍合金和IJ16铁铝合金，常用作小功率音频变压器的铁芯，可以减小非线性失真。

④软磁铁氧体　软磁铁氧体广泛用于工作于高频范围内的电磁元件中，其电阻率低、饱和磁感应强度低、但温度稳定性较差。在无线电技术中最常用的是镍锌铁氧体和锰锌铁氧体，被用来制作滤波线圈、脉冲变压器、可调电感器、高频扼流圈及天线铁芯。

1.3.2　磁性材料的应用范围

磁性材料的应用范围如表1.4和表1.5所示。

1.3.3　粘接材料

粘接也称胶接，是近几年来发展起来的一种新的连接工艺，特别适用于对异型材料的连接，对金属、陶瓷、玻璃等不同材料之间的连接也特别适用，在这些地方焊接工艺和铆接工艺都无能为力。尤其是在一些不能承受机械力和热影响的地方（例如固定应变片），粘接更有其独到之处。另外在电子仪器的生产和维修过程中也常常用到粘接。

形成良好粘接的三要素是：选择适宜的黏合剂、处理好粘接表面和选择正确的固化方法。

（1）黏合剂

黏合剂品种比较多，光是金属和金属之间粘接所用的黏合剂，在市场上约有数十种。在商品黏合剂的说明书中往往只注明黏合剂的可用范围，但在具体实践中，对粘接部位往往要考虑到具体条件，如受力情况、工作温度、工作环境等，要根据这些条件选用合适的黏合剂。

①快速黏合剂　快速黏合剂即常用的501和502胶，成分是聚丙烯酸酯胶。快速黏合剂的渗透性好、粘接快，几秒钟至几分钟即可固化，经过24h就可达到最高强度，可以粘接除聚乙烯、氟塑料以及某些合成橡胶以外的几乎所有材料。快速黏合剂的缺点是接头的韧性差、不耐热。

如图1.19所示，是502胶的实物。

②环氧类黏合剂　环氧类黏合剂的品种比较多，常用的911、913、914、J-11、JW-1等，其粘接范围广，且有耐热、耐碱、耐潮、耐冲击等优良性能。但不同的产品各有特点，需要根据产品的条件合理选择。环氧类黏合剂大多是双组份胶，要随用随配，并且要求有一定的温度与时间作为固化条件。如图1.20所示，是一款环氧类黏合剂。

③酚醛-聚乙烯醇类黏合剂　酚醛-聚乙烯醇类黏合剂的品种很多，有201、205、JSF-4、JS-12等，可粘接铝、铜、钢、玻璃等，且耐热、耐油。JS-12的使用温度可达350℃。J-03、705、JX-7、JX-9、FN303等黏合剂，可粘接金属、橡胶、玻璃等，而且剪切强度特别高。

如图1.21所示，是环氧类黏合剂201。

④耐低温胶——聚氨酯类黏合剂　聚氨酯类黏合剂也有很多品种，如JQ-1、101、202、405、717等。耐低温胶——聚氨酯类黏合剂的粘接范围也很广泛，各种纸、木材、织物、塑料、金属、陶瓷等都可以获得良好粘接，其最大特点是低温性能好。

聚氨酯类黏合剂在固化时需要有一定的压力，并需要经过很长时间才能达到最高强度，适当提高环境温度可缩短固化时间。

如图1.22所示，是聚氨酯类黏合剂101。

⑤耐高温胶——聚酸亚胺类黏合剂　聚酸亚胺类黏合剂的常用牌号有509、124、130等。聚酸亚胺类黏合剂可粘接铝合金、不锈钢、陶瓷等。其工作温度可达300℃，胶膜的绝缘性能也很好。如图1.23所示，是聚酸亚胺类黏合剂509。

（2）电子工业专用胶

电子工业专用胶是指如下几种材料。

①导电胶　导电胶有结构型和添加型两种。结构型导电胶是指胶本身具有导电性，添加型导电胶则是指在绝缘的树脂中加入金属导电粉末，例如在树脂中加入银粉、铜粉等配制而成。添加型导电胶的电阻率各不相同，可分别用于陶瓷、金属、玻璃、石墨等制品的机械-电气连接。导电胶成品有701、711、DAD3-DAD6、三乙醇胺导电胶等。如图1.24所示，是一款导电树脂胶。

②导磁胶　导磁胶是在胶黏剂中加入一定的磁性材料，使粘接层具有导磁作用。聚苯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂等黏合剂加入铁氧化体磁粉或羰基铁粉等可组成不同导磁性能的导磁胶。导磁胶主要用于铁氧化体零件、变压器等器件的粘接加工。如图1.25所示，是一款导磁胶。

③热熔胶　热熔胶有点类似于焊锡的物理特性，即在室温下为固态，加热到一定温度后成为熔融态，即可进行粘接工件，待温度冷却到室温时就能将工件黏合在一起。热熔胶存放方便并可长期反复使用，其绝缘性、耐水性、耐酸性也很好，是一种很有发展前景的黏合剂。热熔胶的可粘范围包括金属、木材、塑料、皮革、纺织品等。如图1.26所示，是一款热熔胶棒和热熔胶枪。

④光敏胶　光敏胶是由光引发固化（如紫外线固化）的一种新型黏合剂，是由树脂类胶黏剂中加入光敏剂和稳定剂等配制而成。光敏胶的特点是固化速度快、操作简单、适于流水线生产，可以用在印制电路板和电子元器件的连接。在光敏胶中加入适当的焊料配制成焊膏，已经用在集成电路的安装工艺中。如图1.27所示，是三种紫外线固化光敏胶。

1.3.4　材料黏合前的准备工作

（1）材料黏合表面的清洁处理

由于物体之间存在着分子间和原子间的作用力，种类不同的两种材料，当它们紧密靠在一起时，可以产生黏合作用。为了实现黏合剂与工件表面的充分接触，必须要求黏合面相当清洁，所以粘接的质量与黏合面的表面处理紧密相关。

一般看来是很干净的物质的黏合面，由于各种原因，不可避免地存在着杂质、氧化物、水分等污染物，任何高性能的黏合剂，只有在干净的物质表面才能形成良好的粘接层。

①使用一般清洗剂清洗表面　对要求不高的材料粘接，用酒精、丙酮等溶剂清洗物质表面的油污，待清洗剂挥发后即可进行粘接。

②使用酸类清洗剂清洗表面　对金属类材料在粘接前应进行酸洗，使用低浓度硫酸或盐酸对金属材料的粘接面进行清洗。

③对有些材料需要进行氧化处理　对于有些金属比如铝合金必须进行氧化处理，待铝合金的粘接表面上形成牢固的氧化层后再施行粘接。

（2）材料黏合表面的形状处理

①增大粘接面积　对于有些机械强度不高的粘接材料，需要将接头增大接触面积，而且需用机械方式形成粗糙的表面，然后再施行粘接。

②根据材料选择接头形式　从理论上说，使用黏合剂后接头的机械强度可以达到粘接材料本身的机械强度，但如果粘接接头的形式选择不合理，仍然会出现粘接质量问题。选择和设计材料的粘接接头形状应考虑到材料的形状，要保证在粘接后有一定的机械强度裕度。如图1.28所示，是不同形状粘接材料接头形状设计的例子，其中有的是合适的，有些是不合适的，请大家自己分析一下。