CN109559883B - 高低温度稳定性软磁合金铁芯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高低温度稳定性软磁合金铁芯的制备方法，以非晶合金材料为原料，其特征包括：带材处理、软磁合金铁芯制备、软磁合金铁芯的热处理、烘烤工艺、固化制高低温度稳定性软磁合金铁芯，采用上述步骤方法，完成了良好高低温度稳定性软磁合金铁芯的制备过程。合金铁芯可以满足在‑40℃～155℃内磁芯具有较高的稳定性，相对常温的磁导率变化可控制在±15%。利用本发明方法制备的产品适合于精密计量用互感器铁芯、环境恶劣下运行的EMI滤波电感（如汽车电子），其对于环境应用的范围比常规工艺制取的非晶合金铁芯适用性强。

Description

高低温度稳定性软磁合金铁芯的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种稳定性软磁合金铁芯的制备方法；特别是高低温度稳定性软磁合金铁芯的制备方法。
背景技术：
目前非晶、基纳米晶合金材料已广泛应用在电力、电子领域，且开始向高频、小型化、节能方向发展，应用领域和场所也愈来愈广泛。
现有的1K101、1K107等非晶合金材料由于其在非晶合金形成的带材制取过程中产生内应力，现有热处理方式无法完全释放。导致磁芯的稳定性较差，尤其在恶劣的环境温度下，非晶、基纳米晶等的合金的不稳定性更加明显。其在-40℃～155℃内变化超过±20%，这种不稳定特性导致非晶、纳米晶合金产品在电力和电子等应用领域的局限性较大。
因此，如何来提供一种在-40℃～155℃内的软磁合金铁芯或叫铁芯磁芯具有较高的稳定性，相对常温的磁导率变化可控制在±15%以内。是当前软磁合金铁芯或软磁合金铁芯磁芯生产制备的现实需要面对和解决的问题。具有广泛的应用性，导致磁芯的稳定性较高且尤其在恶劣的环境温度下，相对常温的磁导率变化可控制在±15%以内的软磁合金铁芯。
发明内容：
本发明是提供一种高低温度稳定性软磁合金铁芯的制备方法。以非晶合金材料为原料，包括1）带材处理，软磁合金铁芯制备，软磁合金铁芯的热处理，烘烤工艺，及固化制高低温度稳定性软磁合金铁芯等。从而制备出在恶劣的环境温度下，相对常温的磁导率变化可控制在±15%以内的软磁合金铁芯。
本发明提供一种高低温度稳定性软磁合金铁芯的制备方法，以非晶合金材料为原料，其包括以下方法步骤：
1）带材处理，将原料母带，采用辊剪方式制备获得软磁合金铁芯带材；
2）软磁合金铁芯制备，将1）步制备的软磁合金铁芯带材采用自动绕带机卷绕成磁芯，同时在磁芯卷绕时，减小带材的张力，为软磁合金铁芯；
3）软磁合金铁芯的热处理，将2）制备的软磁合金铁芯经消除机械应力、恢复磁特性处理、施加横向磁场及热处理，为热处理软磁合金铁芯；
4）烘烤工艺，
将3）步热处理软磁合金铁芯出炉后，再经烘烤工艺进行磁芯综合应力释放处理为烘烤软磁合金铁芯；
5）固化制高低温度稳定性软磁合金铁芯，
将4）烘烤软磁合金铁芯的磁芯，浸渍于环氧树脂胶液中，然后再经1-3小时的烘烤干燥处理并轻微固化处理，即为高低温度稳定性软磁合金铁芯。
优选的，是步骤2）所述磁芯卷绕时，控制软磁合金铁芯带材在卷绕磁芯时带材的填充系数控制为0.76-0.78。
优选的，是所述步骤3）软磁合金铁芯的热处理，包括如下方法步骤：
（1）将2)步制备的软磁合金铁芯在轻微压力作用下，消除2）步在软磁合金铁芯卷绕过程中的机械应力，保持并恢复其软磁合金铁芯的磁特性，为消压软磁合金铁芯；
（2）将（1）步消压软磁合金铁芯进行热处理过程中，采用横向磁场方式作用于消压软磁合金铁芯的磁芯；
（3）设置热处理温度曲线，采用多段升温设置，根据不同组成成份的软磁合金铁芯，设置与软磁合金铁芯组成成份相对应的不同的温度曲线；
（4）热处理出炉要求：将消压软磁合金铁芯磁芯在经热处理的最后一段保温处理结束后，降低冷却速度，从而获得温度特性性能稳定的热处理软磁合金铁芯。
所述步骤4）烘烤工艺，控制烘烤工艺的烘烤温度为150℃-300℃。
所述步骤3）软磁合金铁芯的热处理还包括预处理，所述预处理是将2）步的软磁合金铁芯置于热处理装置中，于真空或惰性气体保护条件下进行预处理，控制预处理温度为150℃-200℃，压力为0.1Pa-0.002Pa， 预处理时间为20-60分钟；为预处理软磁合金铁芯；然后将预处理软磁合金铁芯经消除机械应力、恢复磁特性处理、施加横向磁场及热处理为热处理软磁合金铁芯。
所述步骤5）所述轻微固化处理控制浸渍时间10-25分钟，控制维持保温固化处理时间10-50分钟。
进一步的，是（1）步的所述的轻微压力作用是将软磁合金铁芯在磁场作用下给予软磁合金铁芯施加一机械压力，制得消压软磁合金铁芯。
进一步的，是（2）步控制横向磁场强度为1200-1500GS。
进一步的，是（3）步所述与软磁合金铁芯组成成份相对应的不同的温度曲线， 是铁基纳米晶合金温度曲线设置是360℃-400℃做为其第一段温度的保温点，,恒温保温15-20min；第二阶段加热15-20min,450℃-490℃做为其第二段温度的保温点，恒温保温10-20min；第三阶段加热10-20min,550℃-570℃做为其第三段的保温点，恒温保温20-30min。
本发明一种高低温度稳定性软磁合金铁芯的制备方法，采用上述步骤方法，完成了良好高低温度稳定性软磁合金铁芯的制备过程。合金铁芯可以满足在-40℃～155℃内磁芯具有较高的稳定性，相对常温的磁导率变化可控制在±15%。利用本发明方法制备的产品适合于精密计量用互感器铁芯、环境恶劣下运行的EMI滤波电感（如汽车电子），其对于环境应用的范围比常规工艺制取的非晶合金铁芯适用性强。
附图说明：
图1，为本发明高低温度稳定性软磁合金铁芯的制备方法制备的软磁合金铁芯制备的产品10个样品，实测在高低不同的温度条件下的变化率。
图中，位于上部的线条为高温条件下的变化率，位于下面的线条为低温条件下的变化率。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述说明。
本发明的一种高低温度稳定性软磁合金铁芯的制备方法，以非晶合金材料为原料，其特征包括以下方法步骤：
1）带材处理，将原料母带，采用辊剪方式制备获得软磁合金铁芯带材；
2）软磁合金铁芯制备，将1）步制备的软磁合金铁芯带材采用自动绕带机卷绕成磁芯，同时在磁芯卷绕时，减小带材的张力为，为软磁合金铁芯；控制软磁合金铁芯带材在卷绕磁芯时带材的填充系数控制为0.76-0.78。
3）软磁合金铁芯的热处理，将2）制备的软磁合金铁芯经消除机械应力、恢复磁特性处理、施加横向磁场及热处理，为热处理软磁合金铁芯；
4）烘烤工艺，
将3）步热处理软磁合金铁芯出炉后，再经烘烤工艺进行磁芯综合应力释放处理为烘烤软磁合金铁芯；
5）固化制高低温度稳定性软磁合金铁芯，
将4）烘烤软磁合金铁芯的磁芯，浸渍于环氧树脂胶液中，然后再经1-3小时的烘烤干燥处理并轻微固化处理，即为高低温度稳定性软磁合金铁芯。
所述步骤3）软磁合金铁芯的热处理还包括预处理，所述预处理是将2）步的软磁合金铁芯置于热处理装置中，于真空或惰性气体保护条件下进行预处理，控制预处理温度为150℃-200℃，压力为0.1Pa-0.002Pa， 预处理时间为20-60分钟；为预处理软磁合金铁芯；然后将预处理软磁合金铁芯经消除机械应力、恢复磁特性处理、施加横向磁场及热处理为热处理软磁合金铁芯。
所述步骤3）软磁合金铁芯的热处理，包括如下方法步骤：
（1）将2)步制备的软磁合金铁芯在轻微压力作用下，消除2）步在软磁合金铁芯卷绕过程中的机械应力，保持并恢复其软磁合金铁芯的磁特性，为消压软磁合金铁芯；
（2）将（1）步消压软磁合金铁芯进行热处理过程中，采用横向磁场方式作用于消压软磁合金铁芯的磁芯；控制横向磁场强度为1200-1500GS。
（3） 设置热处理温度曲线，采用多段升温设置，根据不同组成成份的软磁合金铁芯，设置与软磁合金铁芯组成成份相对应的不同的温度曲线；
所述与软磁合金铁芯组成成份相对应的不同的温度曲线， 是铁基纳米晶合金温度曲线设置是360℃-400℃做为其第一段温度的保温点，,恒温保温15-20min；第二阶段加热15-20min,450℃-490℃做为其第二段温度的保温点，恒温保温10-20min；第三阶段加热10-20min,550℃-570℃做为其第三段的保温点，恒温保温20-30min。
（4）热处理出炉要求：将消压软磁合金铁芯磁芯在经热处理的最后一段保温处理结束后，降低冷却速度，从而获得温度特性性能稳定的热处理软磁合金铁芯。
本发明高低温度稳定性软磁合金铁芯的制备方法，所述的技术方法具体可按如下方法进行：
1）、带材要求：压力制取的母带，通过辊剪方式获得；
2）、磁芯的制作：采用自动绕带机卷绕成磁芯，磁芯卷绕时减小小带材的张力（在卷绕磁芯时带材不应拉的太紧，填充系数控制在0.76-0.78即可）
3）、热处理工艺：
（1）在热处理过程中采用一定的轻微压力作用于磁芯，会消除磁芯卷绕过程中的机械应力，并恢复其良好的磁特性。这种施加一定的轻微压力的方式有多种方式：
如磁场方式给磁芯的压力、铁芯摆放方式上制定一中恰当的方式给其施加机械压力等。
（2）热处理过程中采用横向磁场方式作用于磁芯，横向磁场一般在1200-1500GS
（3）热处理温度曲线设置，采用多段升温设置工艺，根据不同的合金设置不同的温
度曲线；
如铁基纳米晶合金温度曲线设置，360℃-400℃做为其第一段温度的保温点，
450℃-490℃做为其第二段温度的保温点，
550℃-570℃做为其第三段工艺的保温点，
热处理出炉要求：磁芯在做后一段保温结束后，降低冷却速度，以获得更稳定
温度特性性能；
4）、烘烤工艺：
磁芯经过热处理出炉后，经过如150℃-300℃的烘烤工艺进一步进行磁芯综合应力的释放。
5）、磁芯的轻微固化工艺：
磁芯完成以上处理后，经过含浸一种环氧树脂成份胶，通过短时间1-3小时烘烤干。
本发明采用上述步骤方法，完成了良好高低温度稳定性软磁合金铁芯的制备过程。合金铁芯可以满足在-40℃～155℃内磁芯具有较高的稳定性，相对常温的磁导率变化可控制在±15%。该产品适合于精密计量用互感器铁芯、环境恶劣下运行的EMI滤波电感（如汽车电子），其对于环境应用的范围比常规工艺制取的非晶合金铁芯适用性强。

Claims (2)

1.一种高低温度稳定性软磁合金铁芯的制备方法，以非晶合金材料为原料，其特征包括以下方法步骤：
1）带材处理，将原料母带，采用辊剪方式制备获得软磁合金铁芯带材；
2）软磁合金铁芯制备，将1）步制备的软磁合金铁芯带材采用自动绕带机卷绕成磁芯，同时在磁芯卷绕时，减小带材的张力，为软磁合金铁芯；
3）软磁合金铁芯的热处理，将2）制备的软磁合金铁芯经消除机械应力恢复磁特性处理、施加横向磁场及热处理，为热处理软磁合金铁芯；
4）烘烤工艺，将3）步热处理软磁合金铁芯出炉后，再经烘烤工艺进行磁芯综合应力释放处理为烘烤软磁合金铁芯；
5）固化制高低温度稳定性软磁合金铁芯，将4）烘烤软磁合金铁芯的磁芯，浸渍于环氧树脂胶液中，然后再经1-3小时的烘烤干燥处理并轻微固化处理，即为高低温度稳定性软磁合金铁芯；
步骤2）所述磁芯卷绕时，控制软磁合金铁芯带材在卷绕磁芯时带材的填充系数控制为0.76-0.78；
步骤4）烘烤工艺，控制烘烤工艺的烘烤温度为150℃-300℃；
步骤5）所述轻微固化处理控制浸渍时间10-25分钟，控制维持保温固化处理时间10-50分钟；
步骤3）软磁合金铁芯的热处理，包括如下方法步骤：
（1）将2)步制备的软磁合金铁芯在轻微压力作用下，消除2）步在软磁合金铁芯卷绕过程中的机械应力，保持并恢复其软磁合金铁芯的磁特性，为消压软磁合金铁芯；
（2）将（1）步消压软磁合金铁芯进行热处理过程中，采用横向磁场方式作用于消压软磁合金铁芯的磁芯；控制横向磁场强度为1200-1500GS；
（3）设置热处理温度曲线，采用多段升温设置，根据不同组成成份的软磁合金铁芯，设置与软磁合金铁芯组成成份相对应的不同的温度曲线；铁基纳米晶合金温度曲线设置是360℃-400℃做为其第一段温度的保温点,恒温保温15-20min；第二阶段加热15-20min，450℃-490℃做为其第二段温度的保温点，恒温保温10-20min；第三阶段加热10-20min，550℃-570℃做为其第三段的保温点，恒温保温20-30min；
（4）热处理出炉要求：将消压软磁合金铁芯磁芯在经热处理的最后一段保温处理结束后，降低冷却速度，从而获得温度特性性能稳定的热处理软磁合金铁芯；
步骤3）软磁合金铁芯的热处理还包括预处理，所述预处理是将2）步的软磁合金铁芯置于热处理装置中，于真空或惰性气体保护条件下进行预处理，控制预处理温度为150℃-200℃，压力为0.1Pa-0.002Pa，预处理时间为20-60分钟；为预处理软磁合金铁芯；然后将预处理软磁合金铁芯经消除机械应力恢复磁特性处理、施加横向磁场及热处理为热处理软磁合金铁芯。
2.根据权利要求1所述一种高低温度稳定性软磁合金铁芯的制备方法，其特征是步骤3）中的第（1）步的所述的轻微压力作用是将软磁合金铁芯在磁场作用下给予软磁合金铁芯施加一机械压力，制得消压软磁合金铁芯。
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