CN101894665A - 超微晶软磁磁芯的分段式晶化处理 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了制备超微晶软磁磁芯一种热处理方法。将Fe(65～80％)，Si(10～17％)，B(5～15％)和M(0～10％)，其中M＝Cu、Nb、Zr和Co等，经熔炼、重熔后，通过中间保温包喷射到旋转铜辊(辊速10～30m/s)上，形成快淬薄带。薄带卷绕成磁芯，磁芯在真空管式炉(0.1Pa)中经过多段式控温晶化处理获得纳米晶组织。多段式控温是指升温过程根据晶化相析出的特点，在初生相形成时提高形核密度、减小初生晶核尺寸，为后续的处理提供基础。该制备方法的特点是可根据不同成分和最终性能要求，通过控制升温设置，调节非晶晶化过程中晶粒尺寸和分布，获得一定性能的磁芯。该方法对合金成分范围要求较宽，一种成分的合金通过段数的变化可获得不同的性能，有利于简化工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种超微晶软磁磁芯的新型制备方法，具体地说，是指一种采用多段式控温的方法，从而可以在较宽的成分范围生产同一规格的产品或在同一成分下生产不同规格的产品，属超微晶软磁磁芯薄膜制备新技术领域。
背景技术
随着电力、电子行业的发展，节能和可靠性越来越受到重视。如电磁式漏电断路器广泛应用于工矿业、高层建筑及家庭。主要用作在电力系统中，人身触电保护之用，它通过采用纯电磁式电流漏电保护装置，能快速的分断线路，从而避免事故的发生。而这种断路器的关键组件磁芯对于控制断路器的灵敏性和稳定性具有很重要的作用。Fe-Si-M-B系列超微晶软磁磁芯已广泛应用于这类断路器。
非晶晶化处理是影响合金性能的关键因素之一，非晶晶化处理是影响合金性能的关键因素之一，晶化处理的温度、时间、过程和环境对于控制合金晶化后的微观结构有很大的作用，因此，要获得性能稳定的磁芯，必须从这种非晶磁芯的晶化规律出发，制定出相应的工艺方法，从而指导生产。而生产中由于各方面原因，原料到产品不断回炉，造成能源的浪费、效率的降低和材料的损耗。因此，本方法以理论研究为指导，通过一定的方式的升温调节，可以提高产品的合格率，降低生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提出制备超微晶磁芯的制备方法，对现有的技术进行改进，特别是调节升温制度，提供更加宽的条件下获得一定性能产品的制备方法，使得一种成分的合金制备出多种类型的产品，和多种成分的合金制备出一种类型的产品，从而提高成品率。
本发明的多段式控温制备超微晶软磁磁芯的新型制备方法，包括下列步骤：
(1)、按一定的比例配置Fe-Si-B-M(M＝Cu、Nb、Zr、Co和Hf等)合金；
(2)、采用真空熔炼技术熔炼母合金铸锭；
(3)、将母合金铸锭重熔，并通过中间保温包下的细窄缝(缝的尺寸根据带的尺寸变化)喷射到以约一定的辊面速度(10～30m/s)的旋转铜辊上快速凝固，形成一定宽度和厚度的快淬薄带；
(4)、根据DSC和XRD等分析结果和性能的要求，确定多段式控温的程序；
(5)、快淬薄带按尺寸要求卷绕成一定内径和外径的磁芯；
(6)、根据第(4)步确定的控温程序，将磁芯在真空度为0.1Pa的管式炉中进行晶化处理(保温时间30～150分钟)，获得纳米晶组织；
(7)、磁芯经过表面处理、绕铜线、封装、检测等工序，装配到不同电子、电路器件上。
本发明的一种多段式控温制备超微晶软磁磁芯的新型制备方法，它是对非晶快淬磁芯的一种热处理方式，其所述的方法可以提高制备超微晶软磁磁芯的成品率，在较宽的处理范围制备出一定规格的磁芯。
所制备的超微晶磁芯，可用于断路器、变压器等电子、电路的软磁磁芯。
具体实施方式
下面将以F360型Fe73Si13.5Cu1Nb3B9.5磁芯为例，来说明本发明提出的多段式控温制备超微晶软磁磁芯的新型制备方法。
1、以纯度大于99％的工业纯铁、Nb-Fe合金(含Nb量为66.5wt％)、Si、电解Cu、和Fe-B合金(含B量为20.05wt％)为原材料，在高纯氩气保护下，采用真空感应熔炼炉熔炼名义成分为Fe73Si13.5Cu1Nb3B9.5的母合金铸锭；
2、在空气状态下，用感应熔炼法将母合金铸锭重熔，重熔后的钢液通过中间保温包下的细窄缝喷射到以约15m/s的辊面速度旋转铜辊上快速凝固，形成快淬薄带。薄带厚度约30μm，宽约18mm
3、将快淬薄带进行DSC分析，确定晶化温度；
4、对快淬薄带在配有高温台XRD设备上进行动态加热，分析加热过程薄带中的相变；
5、快淬薄带卷绕成内径和外径分别为14mm和20mm的磁芯；
6、以10℃/min的升温速率将磁芯加热至450℃保温30min，然后再以10℃/min加热至热处理温度保温60分钟后停止加热，随炉冷却样品；
7、采用磁芯特性测试仪对磁芯的伏安特性进行测试。
Claims (6)
1.一种Fe、Si、B和其它元素组成的超微晶软磁磁芯的新型制备方法，它是根据材料升温过程中不同阶段的组织状态变化，通过控制升温的方式调节产品的组织特点，达到一种成分生产多种产品、多种成分生产一种产品的效果。
2.根据权利要求1所述的超微晶软磁磁芯产品制备方法，其特征在于：制备过程中不同升温阶段选取的准则和判定方法。
3.根据权利要求1所述的超微晶软磁磁芯产品制备方法，其特征在于：一种成分生产多种产品的制备方法。
4.根据权利要求1所述的超微晶软磁磁芯产品制备方法，其特征在于：多种成分生产一种产品的制备方法。
5.根据权利要求1所述的超微晶软磁磁芯产品制备方法，其特征在于：具有这种制备特点的高精度热处理设备的设计，要求具备：
升温速度控制精确，可在0～30℃/分钟范围调节；升温温度精确，不超过±1℃；保温时间精确。
6.根据权利要求5所述的超微晶软磁磁芯产品，其特征在于：可用于制作断路器、电感器、变压器等。
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