CN109971922A - 一种纳米晶磁芯磁场热处理复合工艺 - Google Patents

一种纳米晶磁芯磁场热处理复合工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种纳米晶磁芯磁场热处理复合工艺，工艺步骤为：将待处理的纳米晶磁芯放置在料架上，然后放入磁场退火炉中并通入混合保护气体；磁场退火炉先对料架上的纳米晶磁芯进行预热处理到400℃～500℃，加入纵向磁场同时温度继续上升至500℃～600℃，纳米晶磁芯在500℃～600℃的晶化状态下进行纵磁处理；将纵磁处理后的纳米晶磁芯冷却至400℃～500℃，加入横向磁场同时温度继续冷却300℃～400℃，纳米晶磁芯在300℃～400℃低温保温条件下横磁处理；将经横磁处理的纳米晶磁芯自然降温到180℃～200℃，然后出炉并冷却至室温。

Description

一种纳米晶磁芯磁场热处理复合工艺
技术领域
本发明及纳米晶磁芯磁场的加工技术，具体是一种纳米晶磁芯磁场热处理复合工艺。
背景技术
目前，在纳米晶磁芯热处理领域，通过调节热处理设备的磁场对纳米晶磁芯的导磁性能调整已经是一个众所周知的方法。非晶态软磁合金的退火方式有常规退火和磁场退火两种，磁场退火又分为横向磁场退火和纵向磁场退火。现有技术中的热处理设备的加磁退火工艺较为单一，横磁退火和纵磁退火中，只能取其一种。对于需要做两种磁场退火的磁芯来说，只能分别经过两种磁场退火炉退火，生产工艺繁琐，磁芯的初始磁导率难以提高，为达到客户对产品磁特性的特定上下值范围，往往还需要二次回炉处理，效率低下。另外，由于现有的退火炉结构设计的限制，单次加热磁芯的容量都比较有限，从而制约纳米晶磁芯的产能。且每次对磁芯的放取及对退火炉维护时都需要对相应的炉盖、保温层等部件进行拆卸，费时费力，保温层拆卸后将不能再次使用，使得维护成本高昂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种纳米晶磁芯磁场热处理复合工艺，本发明使纳米晶磁芯材料的最大磁导率基于可接受的情况下，初始磁导率提升 15％～35％，从而有效实项磁滞回线整体斜率的数值变化，可满足对整体磁导率要求极高的特种传感器应用要求。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：本发明的一种纳米晶磁芯磁场热处理复合工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将待处理的纳米晶磁芯放置在料架上，然后将料架放入磁场退火炉中并通入混合保护气体；
(2)磁场退火炉先对料架上的纳米晶磁芯进行预热处理，温度达到400℃～500℃，加入纵向磁场同时温度继续上升至500℃～600℃，纳米晶磁芯在500℃～600℃的晶化状态下进行纵磁处理3～6H；
(3)将经步骤(2)中纵磁处理后的纳米晶磁芯冷却至400℃～500℃，加入横向磁场同时温度继续冷却300℃～400℃，纳米晶磁芯在300℃～400℃低温保温条件下横磁处理30min～1H；
(4)将经步骤(3)中横磁处理的纳米晶磁芯自然降温到180℃～200℃，然后出炉并冷却至室温。
进一步的，所述步骤(3)所加横向磁场的磁场强度为500Gs～1000Gs。
进一步的，所述料架上设有产生纵向磁场的导电柱，所述导电柱通电产生纵磁场，所述导电柱所通入电流35～50A,优选38～40A；所述磁场退火炉外部设有产生横向磁场的线圈，所述线圈通电产生横磁场。
进一步的，所述经该工艺处理后的纳米晶磁芯矫顽力低于0.5～1A/m。
进一步的，所述保护气体为惰性气体，优选氮气和氩气。
进一步的，所述通过磁滞回线测试仪测试经步骤(4)处理过后的纳米晶磁芯的初始磁导率。
进一步的，所述经该工艺处理后的纳米晶磁芯若未达到理想的初始磁导率，将纳米晶磁芯再次放入磁场退火炉，通过控制横纵复合磁场加磁的方向和大小调整纳米晶磁芯的磁畴偏转方向，可使产品的良品率大于99.8％。
进一步的，所述步骤(4)中进横磁处理的纳米晶磁芯在磁场退火炉中自然降温到180℃～ 200℃，相比现有技术的处理方法，本发明的处理方法使纳米晶磁芯的磁导率更叫稳定。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：使纳米晶磁芯材料的可接受的情况下初始磁导率提升15％～35％，从而有效实项磁滞回线整体斜率的数值变化，可满足对整体磁导率要求极高的特种传感器应用要求；纳米晶磁芯可二次回炉并根据需求调整横纵复合磁场加磁的方向和大小，使不良率趋近于0。
附图说明
图1：纳米晶磁芯磁场热处理复合工艺中横纵磁场复合的前后磁导率曲线变化图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：
本实施例中的一种纳米晶磁芯磁场热复合处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将待处理的纳米晶磁芯放置在料架上，然后将料架放入磁场退火炉中并通入混合保护气体；
(2)磁场退火炉先对料架上的纳米晶磁芯进行预热处理，温度达到400℃～500℃，加入纵向磁场同时温度继续上升至500℃～600℃，纳米晶磁芯在500℃～600℃的晶化状态下进行纵磁处理3～6H；
(3)将经步骤(2)中纵磁处理后的纳米晶磁芯冷却至400℃～500℃，加入横向磁场500Gs 同时温度继续冷却300℃～400℃，纳米晶磁芯在300℃～400℃低温保温条件下横磁处理 30min；
(4)将经步骤(3)中横磁处理的纳米晶磁芯自然降温到180℃～200℃，然后出炉并冷却至室温。
(5)通过磁滞回线测试仪测试经步骤(4)处理过后的纳米晶磁芯的初始磁导率。
实施例2：
本实施例与实施例1不同之处：(3)将经步骤(2)中纵磁处理后的纳米晶磁芯冷却至 400℃～500℃，加入横向磁场800Gs同时温度继续冷却300℃～400℃，纳米晶磁芯在300℃～ 400℃低温保温条件下横磁处理30min；
实施例3：
本实施例与实施例1和实施例2不同之处：(3)将经步骤(2)中纵磁处理后的纳米晶磁芯冷却至400℃～500℃，加入横向磁场1000Gs同时温度继续冷却300℃～400℃，纳米晶磁芯在300℃～400℃低温保温条件下横磁处理30min。
实施例4：
本实施例与实施例1、实施例2和实施例3不同之处：(3)将经步骤(2)中纵磁处理后的纳米晶磁芯冷却至400℃～500℃，加入横向磁场500Gs同时温度继续冷却300℃～400℃，纳米晶磁芯在300℃～400℃低温保温条件下横磁处理1H。
实施例5：
本实施例与实施例1、实施例2、实施例3和实施例4不同之处：(3)将经步骤(2)中纵磁处理后的纳米晶磁芯冷却至400℃～500℃，加入横向磁场800Gs同时温度继续冷却 300℃～400℃，纳米晶磁芯在300℃～400℃低温保温条件下横磁处理1H。
实施例6：
本实施例与实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5不同之处：(3)将经步骤(2)中纵磁处理后的纳米晶磁芯冷却至400℃～500℃，加入横向磁场1000Gs同时温度继续冷却300℃～400℃，纳米晶磁芯在300℃～400℃低温保温条件下横磁处理1H。
实施例1-实施例6中纵磁所通入的电流优选40A。
根据实施例1-实施例6中说实施的条件所得出的磁导率对比结果，如下表：
综合所述，并结合图1，本发明工艺能够明显提高产品初始磁导率且稳定性和抗干扰能力强极高，虽然最大磁导率有所变化，却在可接受的范围内，且同时可满足对整体磁导率要求极高的特种传感器应用要求。
本实施例中的料架上设有产生纵向磁场的导电柱，导电柱通电产生纵磁场，导电柱所通入电流35～50A；磁场退火炉外部设有产生横向磁场的线圈，线圈通电产生横磁场。
本实施例中的纳米晶磁芯经磁场退火炉处理后若未达到理想的初始磁导率，可将纳米晶磁芯再次放入磁场退火炉，通过横纵复合磁场对纳米晶磁芯的磁畴偏转方向进行调整；不合格的纳米晶磁芯可反复的放入磁场退火炉并进行加磁热处理，直到纳米晶磁芯的质量达到合格标准。
对于本领域的技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此无论从哪一点看，均应将实施例看做示范性的，而非限制性的，本发明的范围由权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以叙述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种纳米晶磁芯磁场热处理复合工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将待处理的纳米晶磁芯放置在料架上，然后将料架放入磁场退火炉中并通入混合保护气体；
(2)磁场退火炉先对料架上的纳米晶磁芯进行预热处理，温度达到400℃～500℃，加入纵向磁场同时温度继续上升至500℃～600℃，纳米晶磁芯在500℃～600℃的晶化状态下进行纵磁处理3～6H；
(3)将经步骤(2)中纵磁处理后的纳米晶磁芯冷却至400℃～500℃，加入横向磁场同时温度继续冷却300℃～400℃，纳米晶磁芯在300℃～400℃低温保温条件下横磁处理30min～1H；
(4)将经步骤(3)中横磁处理的纳米晶磁芯自然降温到180℃～200℃，然后出炉并冷却至室温。
(5)通过磁滞回线测试仪测试经步骤(4)处理过后的纳米晶磁芯的初始磁导率。
2.根据权利要求1所述的纳米晶磁芯磁场热处理复合工艺，其特征在于：所述步骤(3)所加横向磁场的磁场强度为500Gs～1000Gs。
3.根据权利要求1所述的纳米晶磁芯磁场热处理复合工艺，其特征在于：所述料架上设有产生纵向磁场的导电柱，所述导电柱通电产生纵磁场，所述导电柱所通入电流35～50A；所述磁场退火炉外部设有产生横向磁场的线圈，所述线圈通电产生横磁场。
4.根据权利要求1所述的纳米晶磁芯磁场热处理复合工艺，其特征在于：经该工艺处理后的纳米晶磁芯矫顽力0.5～1A/m。
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