CN103834862A - 一种铁钴合金及其充磁极头的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种铁钴合金及其充磁极头的制备方法，该铁钴合金由重量百分比的Co29～34.5%、稀土0.05～0.15%、Nb0.15～0.40%、Zr0.10～0.25%、余量为Fe组成。铁钴合金充磁极头的制备方法是：①用真空炉冶炼合金，浇注成合金锭；②锻造成型后直接往干冰加水溶液中淬火；③将锻件加工成充磁极头；④随后用保护气氛热处理炉和真空热处理炉进行预热处理和复合热处理共三次处理，以保证产品的综合性能优良。本发明生产的充磁极头饱和磁感应强度高、矫顽力低、剩磁少；同时机械性能好，抗压强度高，使用寿命长，质量稳定性好，能满足电子行业对充磁极头装置高性能的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及充磁设备中充磁极头制备的技术领域，尤其是一种铁钴合金及其充磁极头的制备方法，特别适合要求饱和磁感应强度高、机械性能良好的充磁极头采用。
背景技术
目前，电子行业中大量使用的充磁设备所配备的充磁极头常用纯铁材料制造，经实践证明，纯铁材料的饱和磁感应强度并不很高，而且还具有严重的自然时效现象；随着使用时间的延长，材料矫顽力上升，特别是使用时的温升，使材料矫顽力上升得很快，剩磁增加，影响使用性能。在现有技术中，曾有单位对个别要求高性能的充磁设备选用Fe-50Co合金材料做充磁极头，虽然该种材料的饱和磁感应强度高一些，但由于含钴量高，价格昂贵，增加了使用成本；此外，Fe-50Co合金经处理后，机械性能较差，抗压强度低，较长时间使用后容易变形，影响使用效果。这正是现有充磁设备充磁极头一直存在的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于针对现有充磁设备中充磁极头存在的上述不足之处，提供一种铁钴合金及其充磁极头的制备方法。该铁钴合金充磁极头饱和磁感应强度高、矫顽力低、剩磁少，而且机械性能良好，抗压强度高，有一定的耐蚀性，使用寿命长。
上述任务是这样实现的：
一种铁钴合金，其特征是由重量百分比的Co 29～34.5%，稀土0.05～0.15%，Nb 0.15～0.4%, Zr 0.10～0.25%,余量为Fe组成。
本发明的任务还可采取如下措施进一步完善：
所述的Nb金属元素能细化晶粒，提高材料强度和抗压性。但加入量过多，会降低合金的磁性能；其优选配比为0.20～0.30%。
所述的Zr金属元素具有较好的脱氧去硫作用，能提高合金的高温性能，提高材料的硬度。但加入量过多，也会降低合金的磁性能。
所述的稀土元素在于细化晶粒，提高合金的磁感应强度。但加入量过多，会增加合金的矫顽力。稀土元素可选用镧（La）或钕（Nb）、最好选用镧（La），其加入量以0.05～0.09%为合适。
综上所述，本发明的铁钴合金优选成分由重量百分比的Co 29～33%、Nb 0.20～0.30%、Zr 0.10～0.25%、La 0.05～0.09%、余量为Fe组成。
根据本发明的铁钴合金制备充磁极头的方法是：
1、将所述的铁钴合金经真空冶炼后，浇注成合金锭；
2、将合金锭进行表面清理，加热至1180℃进行锻造，锻造成型后，将锻件冷却到810～850℃温度，直接放到温度保持在于-8℃至-15℃的干冰加水混合溶液中进行淬火；
3、淬火热处理后，将锻件加工成充磁极头；
4、将充磁极头在保护气氛炉内加热至550～600℃，保温1～2小时，炉冷至100℃以下后出炉冷却；
5、将充磁极头放入真空热处理炉内随炉升温至830～870℃，保温4～6小时，然后以80～100℃/小时的冷却速度到750℃后，再以200℃/小时的冷却速度冷却到200℃以下出炉；
6、将充磁极头放入保护气氛炉内随炉升温至730～760℃，保温3～4小时后以200℃/小时的冷却速度冷却到200℃以下出炉；
在上述的铁钴合金充磁极头的制备方法中，所述的保护气氛热处理所采用的保护气体为氢气、氮气。
本制备工艺的淬火热处理的冷却介质采用干冰加水的混合溶液，可让充磁极头合金组织转变更加完全，有利于性能提高。此外在淬火处理后再进行三次复合热处理，有助于提高性能，使充磁极头具有良好的磁性能和机械性能。
本发明的有益效果在于；本发明制备的铁钴合金充磁极头饱和磁感应强度高、矫顽力低、剩磁少；同时机械性能好，抗压强度高，使用寿命长，质量稳定性好，能满足电子行业对充磁极头装置高性能的使用要求。另外合金中贵金属钴的含量不高，制造成本不昂贵，产品的综合性能好，可提高充磁设备的充磁性能，满足电子行业大批生产的需要。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作用进一步的说明
实施例1
1、本发明实施例1的铁钴合金成分（重量百分比）为Co 29.12%、Nb 0.29%、Zr 0.11%、La 0.06%、余量为Fe。
2、其制备方法是；
①、将电解钴、高纯铁、铌条、锆条以及稀土镧等原材料经过处理后进行真空冶炼，浇注成合金锭；
②、清理合金锭表面杂物和缺陷后，加热合金至1180℃保温后锻造，锻造成极头毛坯后，将锻件冷却至810℃温度，直接放到温度保持在于-8℃至-15℃的干冰加水混合溶液中进行淬火；
③、淬火热处理后，材料经机加工成充磁极头；
④、将充磁极头在氢气保护气氛下加热至550℃，保温2小时，在炉中冷却至100℃以下出炉冷却；
⑤、将充磁极头放入真空热处理炉内随炉升温至870℃，保温4小时，然后以80℃/小时的冷却速度冷却到750℃后，再以200℃/小时的冷却速度冷却到200℃以下出炉；
⑥、将充磁极头放入氢气保护气氛炉内随炉升温至760℃，保温3小时后以200℃/小时的冷却速度冷却到200℃以下出炉；
3、性能检测：饱和磁感应强度2.38T（特斯拉），矫顽力67A/M（安培/米）。
实施例2
1、本发明实施例2的铁钴合金成分（重量百分比）为Co 31.91%、Nb 0.25%、Zr 0.15%、La 0.09%、余量为Fe。
2、其制备方法是：
①、将电解钴、高纯铁、铌条、锆条以及稀土镧等原材料经过处理后进行真空冶炼，浇注成合金锭；
②、清理合金锭表面杂物和缺陷后，加热合金至1180℃保温后锻造，锻造成极头毛坯后，将锻件冷却至850℃温度，直接放到温度保持在于-8℃至-15℃的干冰加水混合溶液中进行淬火；
③、淬火热处理后，材料经机加工成充磁极头；
④、将充磁极头在氢气保护气氛下加热至600℃，保温1小时，在炉中冷却至100℃以下出炉冷却；
⑤、将充磁极头放入真空热处理炉内随炉升温至850℃，保温5小时，然后以100℃/小时的冷却速度冷却到750℃后，再以200℃/小时的冷却速度冷却到200℃以下出炉；
⑥、将充磁极头放入氢气保护气氛炉内随炉升温至730℃，保温4小时后以200℃/小时的冷却速度冷却到200℃以下出炉；
3、性能检测：饱和磁感应强度2.35T（特斯拉），矫顽力78A/M（安培/米）。
实施例3
1、本发明实施例3的铁钴合金成分（重量百分比）为Co 30.75%、Nb 0.26%、Zr 0.21%、La 0.05%、余量为Fe。
2、其制备方法是：
①、将电解钴、高纯铁、铌条、锆条以及稀土镧等原材料经过处理后进行真空冶炼，浇注成合金锭；
②、清理合金锭表面杂物和缺陷后，加热合金至1180℃保温后锻造，锻造成极头毛坯后，将锻件冷却至820℃温度，直接放到温度保持在于-8℃至-15℃的干冰加水混合溶液中进行淬火；
③、淬火热处理后，材料经机加工成充磁极头；
④、将充磁极头在氢气保护气氛下加热至570℃，保温1.5小时，在炉中冷却至100℃以下出炉冷却；
⑤、将充磁极头放入真空热处理炉内随炉升温至830℃，保温6小时，然后以90℃/小时的冷却速度冷却到750℃后，再以200℃/小时的冷却速度冷却到200℃以下出炉；
⑥、将充磁极头放入氢气保护气氛炉内随炉升温至730℃，保温4小时后以200℃/小时的冷却速度冷却到200℃以下出炉；
3、性能检测：饱和磁感应强度2.30T（特斯拉），矫顽力84A/M（安培/米）。
实施例4
1、本发明实施例4的铁钴合金成分（重量百分比）为Co 28.57%、Nb 0.35%、Zr 0.19%、La 0.06%、余量为Fe。
2、其制备方法是：
①、将电解钴、高纯铁、铌条、锆条以及稀土镧等原材料经过处理后进行真空冶炼，浇注成合金锭；
②、清理合金锭表面杂物和缺陷后，加热合金至1180℃保温后锻造，锻造成极头毛坯后，将锻件冷却至810℃温度，直接放到温度保持在于-8℃至-15℃的干冰加水混合溶液中进行淬火；
③、淬火热处理后，材料经机加工成充磁极头；
④、将充磁极头在氢气保护气氛下加热至580℃，保温1小时，在炉中冷却至100℃以下出炉冷却；
⑤、将充磁极头放入真空热处理炉内随炉升温至860℃，保温4小时，然后以80℃/小时的冷却速度冷却到750℃后，再以200℃/小时的冷却速度冷却到200℃以下出炉；
⑥、将充磁极头放入氢气保护气氛炉内随炉升温至750℃，保温3小时后以200℃/小时的冷却速度冷却到200℃以下出炉；
3、性能检测：饱和磁感应强度2.24T（特斯拉），矫顽力90A/M（安培/米）。
实施例5
1、本发明实施例5的铁钴合金成分（重量百分比）为Co 31.07%、Nb 0.31%、Zr 0.24%、La 0.06%、余量为Fe。
2、其制备方法是：
①、将电解钴、高纯铁、铌条、锆条以及稀土镧等原材料经过处理后进行真空冶炼，浇注成合金锭；
②、清理合金锭表面杂物和缺陷后，加热合金至1180℃保温后锻造，锻造成极头毛坯后，将锻件冷却至830℃温度，直接放到温度保持在于-8℃至-15℃的干冰加水混合溶液中进行淬火；
③、淬火热处理后，材料经机加工成充磁极头；
④、将充磁极头在氢气保护气氛下加热至550℃，保温2小时，在炉中冷却至100℃以下出炉冷却；
⑤、将充磁极头放入真空热处理炉内随炉升温至830℃，保温6小时，然后以85℃/小时的冷却速度冷却到750℃后，再以200℃/小时的冷却速度冷却到200℃以下出炉；
⑥、将充磁极头放入氢气保护气氛炉内随炉升温至730℃，保温4小时后以200℃/小时的冷却速度冷却到200℃以下出炉；
3、性能检测：饱和磁感应强度2.21T（特斯拉），矫顽力92A/M（安培/米）。
Claims (5)
1.一种铁钴合金，其特征是由重量百分比的：Co 29～34.5%、稀土0.05～0.15%、Nb 0.15～0.40%、Zr 0.10～0.25%、余量为Fe组成。
2.根据权利要求1所述的铁钴合金，其特征是所述的稀土为铈（Co）、镧（La）中的某一种。
3.根据权利要求1所述的铁钴合金，其特征是所述的铁钴合金优选成分是由重量百分比的Co 29～33%、Nb 0.20～0.30%、Zr 0.10～0.25%、La 0.05～0.09%、余量为Fe组成。
4.权利要求1所述的铁钴合金制备充磁极头的方法，其特征是：①、将铁钴合金经真空冶炼后，浇注成合金锭；②、将合金锭进行表面清理后加热至1180℃进行锻造，锻造成型后，待锻件冷却至810～850℃温度后直接放到温度保持在于-8℃至-15℃的干冰加水混合溶液中进行淬火；③、淬火热处理后，将锻件加工成充磁极头；④、将充磁极头在保护气氛热处理炉内加热至550～600℃，保温1～2小时，在炉中冷却至100℃以下出炉冷却；⑤、将充磁极头放入真空处理炉中随炉升温至830～870℃，保温4～6小时，然后以80～100℃/小时的冷却速度冷却到750℃后，再以200℃/小时的冷却速度冷却到200℃以下出炉；⑥、将充磁极头放入保护气氛热处理炉内随炉升温至730～760℃，保温3～4小时后以200℃/小时的冷却速度冷却到200℃以下出炉。
5.根据权利要求4所述的铁钴合金充磁极头的制备方法，其特征在于所述的保护气氛热处理炉所采用的气体为氢气、氢气中的一种。
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