CN105161239B - 一种复合半硬磁材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合半硬磁材料及其制备方法。本发明的复合半硬磁材料包括由半硬磁材料构成的基层，所述基层的外表面包覆有抗氧化层和绝缘层，所述抗氧化层位于所述基层和所述绝缘层之间。本发明的复合半硬磁材料的制备方法为：先通过真空熔炼制备半硬磁母合金，然后热轧制备板材、冷轧制备带材并对带材进行热处理，最后双面复合抗氧化层和绝缘层。本发明的复合半硬磁材料具有抗氧化、抗磁吸的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合半硬磁材料及其制备方法，具体涉及一种抗氧化、抗磁吸的复合半硬磁材料及其制备方法。
背景技术
偏置片为声磁传感器的关键部件，偏置片材料可分为硬磁(Hc＞125Oe)、半硬磁(12.5Oe＜Hc＜125Oe)以及软磁合金(Hc＜12.5Oe)。半硬磁材料作为声磁传感器的偏置片材料的应用最广。
半硬磁材料的研发和生产主要经历了两次变革，第一次是20世纪80年代，当时的半硬磁材料主要以轧制金属材料制造而成，成本低廉，性能相对不稳定；第二次是20世纪90年代，主要轧制金属材料后热处理制造而成，性能稳定，且减小了消磁系统的体积。然而纯金属非复合半硬磁材料的缺点也是显而易见的，包括：(1)生产制造过程中产生毛刺，在堆叠的时候容易粘连，造成生产流水线的停顿和故障；(2)半硬磁磁片之间的磁吸效应明显，堆叠时容易造成双层贴片，干扰正常工序，导致生产效率降低；(3)与非晶共振片之间的磁吸效应明显，导致无法制造单腔体非晶声磁传感器；(4)材料容易氧化，影响声磁传感器性能和稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种抗氧化、抗磁吸的复合半硬磁材料。
与此相应，本发明还提供了上述抗氧化、抗磁吸的复合半硬磁材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种复合半硬磁材料，其包括由半硬磁材料构成的基层，所述基层的外表面包覆有抗氧化层和绝缘层，所述抗氧化层位于所述基层和所述绝缘层之间。
本发明在半硬磁材料表面包覆抗氧化层，大大提升了材料自身的抗氧化能力，确保最终的声磁传感器在最严苛的环境下也能保持半硬磁状态的稳定性；对包覆有抗氧化层的半硬磁材料进行绝缘处理，有效降低半硬磁与半硬磁之间、半硬磁与非晶共振片相邻时产生的磁吸力。
作为本发明所述复合半硬磁材料的优选实施方式，所述半硬磁材料为Fe-Ni-Al合金或Fe-Ni-Al-Ti合金。
作为本发明所述复合半硬磁材料的更优选实施方式，所述半硬磁材料由FeaNibAlcTid合金成分构成；其中，a、b、c、d为原子百分比，变化范围为：10≤b≤20、1≤c≤2、0≤d≤1、a＝100-b-c-d。
作为本发明所述复合半硬磁材料的优选实施方式，所述抗氧化层为磷化层，所述绝缘层为有机涂层。
作为本发明所述复合半硬磁材料的更优选实施方式，所述磷化层由以下至少一种磷化液构成：钙系磷化液、锌系磷化液、锰系磷化液、钡系磷化液和铝系磷化液；所述有机涂层由环氧清漆、聚氨酯面漆、酚醛树脂或聚酯树脂构成。
作为本发明所述复合半硬磁材料的优选实施方式，所述磷化液的pH值为2～3。
作为本发明所述复合半硬磁材料的优选实施方式，所述抗氧化层的厚度为1～10μm，所述绝缘层的厚度为5～15μm。更优选地，所述抗氧化层的厚度为1～5μm，所述绝缘层的厚度为5～10μm。
另外，本发明还提供了上述复合半硬磁材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)母合金熔炼：采用真空熔炼法冶炼，将合金成分放入坩埚中，加热至温度为1450～1650℃，待所述合金成分熔化后精炼10～20min，浇注成为钢锭；
(2)热轧制备板材：将步骤(1)制得的钢锭进行热轧，得到厚度为5～10mm的板材；
(3)冷轧制备带材：将步骤(2)得到的板材于800～1000℃的温度下进行热处理，冷轧成厚度为0.045～0.055mm的带材；
(4)带材热处理：将步骤(3)得到的带材进行真空热处理，热处理温度为550～600℃，时间为30～60min；
(5)带材抗氧化处理：采用连续涂布机对步骤(4)中经热处理的带材进行连续浸渍处理，使步骤(4)中经热处理的带材的外表面包覆有抗氧化层，再水洗、烘干；
(6)绝缘处理：在包覆有抗氧化层的带材的外表面电镀绝缘层。
上述制备方法中，步骤(4)热处理后所得的带材即为构成基层的半硬磁材料；步骤(6)绝缘处理后，抗氧化层位于带材与绝缘层之间。
作为本发明所述复合半硬磁材料的制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，合金成分为Fe、Ni和Al或者为Fe、Ni、Al和Ti；所述步骤(5)中，连续涂布机中装有磷化液，带材进行连续浸渍处理的速度为1～2m/min。
本发明的有益效果为：本发明的复合半硬磁材料包括由半硬磁材料构成的基层、抗氧化层和绝缘层，创新性地使用了多层复合结构，可用作声磁传感器的偏置片。
本发明在半硬磁材料表面复合抗氧化层，大大提升了材料自身的抗氧化能力，确保最终的声磁传感器在最严苛的环境下也能保持半硬磁状态的稳定性；对复合有抗氧化层的半硬磁材料进行绝缘处理，有效降低了半硬磁与半硬磁之间、半硬磁与非晶共振片相邻时产生的磁吸力。通过对半硬磁材料的复合处理，提高了声磁传感器产品的耐候稳定性，并为声磁传感器关键部件的生产开拓了新的思路。
本发明不仅解决了声磁传感器用半硬磁材料作为偏置片易受环境影响而腐蚀的问题，还解决了半硬磁与半硬磁之间、半硬磁与非晶片之间易产生磁吸效应以及生产过程中的生产效率问题。另外，本发明提供了一种利用现有生产线可方便生产声磁传感器用复合半硬磁材料的工艺路线。
附图说明
图1为本发明所述复合半硬磁材料的剖视图。
图中，1为基层，2为抗氧化层，3为绝缘层。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，本发明实施例的一种复合半硬磁材料，其包括由半硬磁材料构成的基层1，基层1的外表面包覆有抗氧化层2和绝缘层3，抗氧化层2位于基层1和绝缘层3之间。在半硬磁材料表面包覆抗氧化层2，大大提升了材料自身的抗氧化能力，确保最终的声磁传感器在最严苛的环境下也能保持半硬磁状态的稳定性；对包覆有抗氧化层2的半硬磁材料进行绝缘处理，有效降低半硬磁与半硬磁之间、半硬磁与非晶共振片相邻时产生的磁吸力。
优选地，所述半硬磁材料为Fe-Ni-Al合金，即半硬磁材料由FeaNibAlc合金成分构成；其中，a、b、c为原子百分比，a＝88，b＝10，c＝2。
优选地，抗氧化层2为磷化层，绝缘层3为有机涂层。当然，抗氧化层并不限于磷化层，绝缘层不限于有机涂层。抗氧化层和绝缘层可根据现有技术选择其他类型的涂层。
上述磷化层由磷化液构成，优选地，磷化液为钙系磷化液，且其pH值为2；上述有机涂层由有机涂料形成，优选地，有机涂料为环氧清漆。
优选地，抗氧化层2的厚度为1μm，绝缘层3的厚度为15μm。
本实施例所述复合半硬磁材料的制备方法为：
(1)母合金熔炼：采用真空熔炼法冶炼，将合金成分放入坩埚中，加热至温度为1450℃，待所述合金成分熔化后精炼20min，浇注成为钢锭；其中，合金成分为FeaNibAlc，a、b、c为原子百分比，a＝88，b＝10，c＝2；
(2)热轧制备板材：将步骤(1)制得的钢锭进行热轧，得到厚度为7mm的板材；
(3)冷轧制备带材：将步骤(2)得到的板材于800℃的温度下进行热处理，冷轧成厚度为0.045mm的带材；
(4)带材热处理：将步骤(3)得到的带材进行真空热处理，热处理温度为580℃，时间为45min；
(5)带材抗氧化处理：采用连续涂布机对步骤(4)中经热处理的带材进行连续浸渍处理，使步骤(4)中经热处理的带材的外表面包覆有抗氧化层，再水洗、烘干；其中，连续涂布机中装有磷化液，带材进行连续浸渍处理的速度为1m/min。
(6)绝缘处理：在包覆有抗氧化层的带材的外表面电镀绝缘层。
实施例2
本实施例的一种复合半硬磁材料，其与实施例1所述复合半硬磁材料的区别在于：所述半硬磁材料为Fe-Ni-Al-Ti合金，即半硬磁材料由FeaNibAlcTid合金成分构成，其中，a、b、c为原子百分比，a＝78，b＝20，c＝1，d＝1；磷化层由锌系磷化液构成，且其pH值为2.5；有机涂层由聚氨酯面漆构成；抗氧化层2的厚度为5μm，绝缘层3的厚度为5μm。
本实施例所述复合半硬磁材料的制备方法为：
(1)母合金熔炼：采用真空熔炼法冶炼，将合金成分放入坩埚中，加热至温度为1650℃，待所述合金成分熔化后精炼10min，浇注成为钢锭；其中，合金成分为FeaNibAlcTid，a、b、c、d为原子百分比，a＝78，b＝20，c＝1，d＝1；
(2)热轧制备板材：将步骤(1)制得的钢锭进行热轧，得到厚度为5mm的板材；
(3)冷轧制备带材：将步骤(2)得到的板材于1000℃的温度下进行热处理，冷轧成厚度为0.055mm的带材；
(4)带材热处理：将步骤(3)得到的带材进行真空热处理，热处理温度为550℃，时间为60min；
(5)带材抗氧化处理：采用连续涂布机对步骤(4)中经热处理的带材进行连续浸渍处理，使步骤(4)中经热处理的带材的外表面包覆有抗氧化层，再水洗、烘干；其中，连续涂布机中装有磷化液，带材进行连续浸渍处理的速度为2m/min。
(6)绝缘处理：在包覆有抗氧化层的带材的外表面电镀绝缘层。
实施例3
本实施例的一种复合半硬磁材料，其与实施例1所述复合半硬磁材料的区别在于：所述半硬磁材料为Fe-Ni-Al-Ti合金，即半硬磁材料由FeaNibAlcTid合金成分构成，其中，a、b、c为原子百分比，a＝83，b＝15，c＝1.5，d＝0.5；磷化层由锰系磷化液构成，且其pH值为3；有机涂层由酚醛树脂构成；抗氧化层2的厚度为10μm，绝缘层3的厚度为15μm。
本实施例所述复合半硬磁材料的制备方法为：
(1)母合金熔炼：采用真空熔炼法冶炼，将合金成分放入坩埚中，加热至温度为1550℃，待所述合金成分熔化后精炼15min，浇注成为钢锭；其中，合金成分为FeaNibAlcTid，a、b、c、d为原子百分比，a＝83，b＝15，c＝1.5，d＝0.5；
(2)热轧制备板材：将步骤(1)制得的钢锭进行热轧，得到厚度为10mm的板材；
(3)冷轧制备带材：将步骤(2)得到的板材于900℃的温度下进行热处理，冷轧成厚度为0.05mm的带材；
(4)带材热处理：将步骤(3)得到的带材进行真空热处理，热处理温度为600℃，时间为30min；
(5)带材抗氧化处理：采用连续涂布机对步骤(4)中经热处理的带材进行连续浸渍处理，使步骤(4)中经热处理的带材的外表面包覆有抗氧化层，再水洗、烘干；其中，连续涂布机中装有磷化液，带材进行连续浸渍处理的速度为1.5m/min。
(6)绝缘处理：在包覆有抗氧化层的带材的外表面电镀绝缘层。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种复合半硬磁材料，其特征在于：包括由半硬磁材料构成的基层，所述基层的外表面包覆有抗氧化层和绝缘层，所述抗氧化层位于所述基层和所述绝缘层之间；所述绝缘层为有机涂层，所述有机涂层由环氧清漆、聚氨酯面漆、酚醛树脂或聚酯树脂构成。
2.如权利要求1所述的复合半硬磁材料，其特征在于：所述半硬磁材料为Fe-Ni-Al合金或Fe-Ni-Al-Ti合金。
3.如权利要求2所述的复合半硬磁材料，其特征在于：所述半硬磁材料由FeaNibAlcTid合金成分构成；其中，a、b、c、d为原子百分比，变化范围为：10≤b≤20、1≤c≤2、0≤d≤1、a＝100-b-c-d。
4.如权利要求1所述的复合半硬磁材料，其特征在于：所述抗氧化层为磷化层。
5.如权利要求1所述的复合半硬磁材料，其特征在于：所述抗氧化层的厚度为1～10μm，所述绝缘层的厚度为5～15μm。
6.如权利要求5所述的复合半硬磁材料，其特征在于：所述抗氧化层的厚度为1～5μm，所述绝缘层的厚度为5～10μm。
7.一种如权利要求1所述复合半硬磁材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)母合金熔炼：采用真空熔炼法冶炼，将合金成分放入坩埚中，加热至温度为1450～1650℃，待所述合金成分熔化后精炼10～20min，浇注成为钢锭；
(2)热轧制备板材：将步骤(1)制得的钢锭进行热轧，得到厚度为5～10mm的板材；
(3)冷轧制备带材：将步骤(2)得到的板材于800～1000℃的温度下进行热处理，冷轧成厚度为0.045～0.055mm的带材；
(4)带材热处理：将步骤(3)得到的带材进行真空热处理，热处理温度为550～600℃，时间为30～60min；
(5)带材抗氧化处理：采用连续涂布机对步骤(4)中经热处理的带材进行连续浸渍处理，使步骤(4)中经热处理的带材的外表面包覆有抗氧化层，再水洗、烘干；
(6)绝缘处理：在包覆有抗氧化层的带材的外表面电镀绝缘层。
8.如权利要求7所述的复合半硬磁材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，合金成分为Fe、Ni和Al或者为Fe、Ni、Al和Ti；所述步骤(5)中，连续涂布机中装有磷化液，带材进行连续浸渍处理的速度为1～2m/min。
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