CN111321434B - 一种高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺及装置。以导电金属带为基材，在溶解有铁离子和纳米硅粉的水溶液中，以导电金属带为阴极，纯铁为阳极，通过铁离子和纳米硅粉在导电金属带表面的共沉积，制造Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜；对制造的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜进行低温去应力热处理后，将Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜与导电金属带剥离，制备出Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带。所制造高硅钢磁性超薄带的结构是硅含量4.5‑8wt％的固溶体，或者是在硅含量4.5‑8wt％的铁硅固溶体中均匀弥散分布大量Si纳米颗粒的复合材料磁性超薄带；所制造Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带具有更高的力学性能。

Description

一种高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺及装置
技术领域
本发明属于磁性材料领域，特别涉及一种高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺及装置。
背景技术
硅钢具有优良的软磁性能，被广泛应用于电力、电气、通讯及国防等领域。硅钢通常以硅钢片的形式加以使用。高性能硅钢片需满足：1)初始导磁率和最大导磁率高，以保证在给定强度的磁场中能得到更高的磁通密度(磁感应强度)，可减少电机和变压器的体积；2)铁损小，以降低其在交变磁场中的涡流损耗和磁滞损耗。为此，要求硅钢片具有最大的电阻率和最小的厚度；3)磁致伸缩系数低，以降低使用过程中产生的噪声。
研究表明，硅含量为6-8wt％的硅钢片的综合性能最佳。其磁致伸缩系数几乎为零，最大磁导率和电阻率达到峰值，涡流损耗和磁滞损耗也最低。提高硅含量并降低硅钢片的厚度，制造高硅钢磁性超薄带，是制造高性能硅钢的重要途经。目前，普遍采用冶金及随后轧制的方法制造晶态硅钢磁性超薄带。由于硅含量超过4.5％的硅钢质脆且硬，在将硅钢坯料轧制成超薄带的过程中，需要反复多次加热以消除加工硬化，质硬且脆的硅钢在轧制过程中极易产生裂纹、断带等缺陷，造成生产过程高能耗，成品率低，且制造硅钢超薄带的厚度很难低于50μm，硅钢超薄带的硅含量在4.5％左右。近年，着眼于制造高性能的非晶纳米晶硅钢超薄带，熔体急冷法被用于制造非晶纳米晶硅钢超薄带。熔融态硅钢喷射到高速旋转的金属辊轮表面，以高达106K/s的冷却速度冷凝后，抛离金属辊轮表面形成超薄带。这种熔体急冷法制造的非晶纳米晶硅钢超薄带的硅含量也在4.5％左右，超薄带的厚度在20-60μm，宽度小于100mm。因熔体急冷法无法制造出大幅宽非晶纳米晶硅钢超薄带，因而无法成为一种工程结构材料制造方法。高端应用和新兴领域高效、节能和小型化的发展趋势，对非晶和纳米晶磁性材料及器件提出了更高要求。非晶纳米晶硅钢超薄带的发展趋势是制造超宽超厚非晶带材和超宽超薄纳米晶带材，实现材料的高性能、使用的高效率和生产过程的节能、降耗和低排放。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提出了一种高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺及装置。本发明采用电化学材料制造技术，以导电金属带为基材，在溶解有铁离子和纳米硅粉的水溶液中，以导电金属带为阴极，纯铁为阳极，通过铁离子和纳米硅粉在导电金属带表面的共沉积，以此在导电金属带表面制造出Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜；对导电金属带表面制造的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12进行低温去应力热处理后，将Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12与导电金属带4剥离，制备出Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14；将Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14进行高温扩散热处理，制造高硅钢磁性超薄带的硅含量可高达20wt％，高硅钢磁性超薄带的厚度在8-100μm的范围。所制造高硅钢磁性超薄带的结构是硅含量4.5-8wt％的铁硅固溶体，或者是在硅含量4.5-8wt％的铁硅固溶体中均匀弥散分布大量Si纳米颗粒的复合材料磁性超薄带；所制造Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带具有更高的力学性能。
本发明提出的一种高硅钢磁性超薄带的生产工艺流程包括：1)配制电解液2；2)用酸液和碱液去除纯铁阳极3表面的氧化物和油污；3)用酸液和碱液去除金属导电带4表面的氧化物和油污；4)启动电解液控温系统5；5)启动传送带系统10；6)启动低温热处理炉13；7)启动高温热处理炉；8)启动电源6，开始在连续传动的导电金属带4的表面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料薄膜；9)用清洗液清洗掉电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜表面的残液；10)对电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜在低温热处理炉13中进行低温热处理以消除内应力；11)将电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜与导电金属带4剥离并在卷带轮16的外侧卷成卷，制造出Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14；12)将成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带从卷带轮16上取下，放入高温热处理炉17中进行扩散处理，使硅纳米颗粒中的硅原子部分或者全部扩散扩散进入铁基体中，制备出高硅钢磁性超薄带。
所述电解液组成包括七水合硫酸亚铁40-300g/L，硫酸铵50-200g/L，一水合硫酸锰2-8g/L，软化剂GBTY-1(商品名)添加量5-20g/L，分散剂GBFS-3(商品名)添加量0.1-6g/L，纳米硅粉1-100g/L(粒径范围为3nm-100nm)，溶液的pH值用硫酸或者NaOH或者KOH调整为1.8-3.2；制备高硅钢磁性超薄带的硅含量在4.5-20wt％，高硅钢磁性超薄带的厚度在8-100μm的范围。
本发明还提出了一种与上述高硅钢磁性超薄带生产工艺流程相适应的连续生产装置，由电解槽1、电解液2、纯铁阳极3、导电金属带4、电解液温控系统5、电源6、电源导电线/板7、导电辊8、电解液循环系统9、传送带系统10、卷带轮16、清洗系统11、低温热处理炉13、高温热处理炉17构成；电解槽1通过液流管9-2与储液槽9-3相连；电解液2位于电解槽1内；纯铁阳极3和导电金属带4处于电解液2中，纯铁阳极3和导电金属带4之间相互平行，不接触；纯铁阳极3与电源6的正极经电源导电线/板7导电连接，导电金属带4与电源6的负极经电源导电线/板7导电连接；环状结构的导电金属带4与传送带系统10相接；卷带轮16与从导电金属带4表面剥离的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带相连；在传送带系统10的作用下，环状结构的导电金属带4连续传动，并顺序经过电解槽1、清洗槽11-1和去应力热处理炉13，之后电化学沉积在导电金属带4表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜与导电金属带4剥离并被卷带轮16卷成卷，导电金属带4则继续在传送带系统10的作用下连续传动；成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带被放置在高温热处理炉17中进行高温扩散热处理。
所述电解液温控系统5由温控仪5-1、温控仪导线5-2、热电偶5-3、保温套5-4和加热管5-5构成。热电偶5-3与温控仪相连接，加热管5-5通过温控仪导线5-2与温控仪5-1相连接。温控仪5-1通过插入电解液中的热电偶5-3，检测电解液温度，并控制加热管5-5对电解液的加热功率，以保证将电解液的温度控制在预定值。保温套5-4设置在电解槽1的外部，以尽量减少电解槽1内电解液2的热量散失。加热管5-5设置在电解槽1的内部或者设置在电解槽的外部。设置在电解槽外部的加热管5-5处于电解槽壁和保温套5-4之间。电解液的温度控制在25-80℃的范围；
所述电解液循环系统9由循环泵9-1、液流管9-2、储液槽9-3构成。在循环泵9-1的作用下，实现电解液在电解槽1和储液槽9-3之间的循环。
所述清洗系统11分别有水槽式和喷淋式两种结构。所述水槽式清洗系统11由清洗槽11-1和清洗液11-4构成；清洗槽11-1的下部设置有清洗槽出液口11-3；清洗液11-4处于清洗槽11-1内；电化学沉积在导电金属带4上的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12随着导电金属带4的连续传动从电解槽1出来后进入清洗槽11-1内的清洗液11-4中，附着在其表面的电解液随着导电金属带4的连续传动被清洗干净。所述喷淋式清洗系统11由清洗槽11-1和设置在清洗槽上的清洗液喷嘴11-2、清洗槽出液口11-3构成；电化学沉积在导电金属带4上的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12随着导电金属带4的连续传动从电解槽1出来后进入清洗槽11-1内，从清洗液喷嘴11-2中喷出的清洗液将附着在其表面的电解液清洗干净。
所述去应力热处理炉13用于对电化学沉积在导电金属带4表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12进行去应力热处理，以消除Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12的内应力。沉积在导电金属带4表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12，随着导电金属带4的连续传动从清洗槽11-1出来后进入内去应力热处理炉13内，进行去应力热处理。去应力热处理炉13的温度控制在200-500℃。向去应力热处理炉13内通入氮气或者氩气，并维持炉内的氮气气氛。
所述卷带轮16的作用，是将电化学沉积在导电金属带4表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12与导电金属带4剥离，并将剥离后的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12卷在卷带轮16的外侧；在导电金属带4的单面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12的情况下，设置一个卷带轮16；在导电金属带4的双面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12的情况下，设置二个卷带轮16；电化学沉积在导电金属带4上的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12随着导电金属带4的连续传动，从去应力热处理炉13出来后，在卷带轮16的转动下，Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12与导电金属带4剥离，剥离下来的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12被卷在卷带轮16的外侧，形成Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14。
所述高温热处理炉17的作用，是对成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14进行高温扩散热处理，使纳米硅粉中的硅原子扩散到金属铁基体中，制备出硅钢磁性超薄带15；将卷在卷带轮16外侧的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14取下后放入高温热处理炉17中进行高温扩散处理，制造出硅钢磁性超薄带15；高温热处理炉17的温度控制在700-1300℃，制造出的硅钢磁性超薄带15的硅含量在4.5-20wt％的范围。所制造高硅钢磁性超薄带的结构是硅含量4.5-8wt％的固溶体，或者是在硅含量4.5-8wt％的铁硅固溶体中均匀弥散分布大量Si纳米颗粒的复合材料磁性超薄带；所制造Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带具有更高的力学性能。
所述纯铁阳极3是纯铁阳极板3-4，或者是采用阳极篮3-2内放置纯铁块3-1或者放置纯铁球3-1-1。阳极篮3-2上还可以设置阳极刷3-3，阳极刷3-3的末端与导电金属带4相接触。纯铁阳极3与导电金属带4相面对的面保持与导电金属带4表面相平行，其间距为10-200mm的范围。
导电金属带4用作电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12的基材，也是电解槽1中的阴极。可以在导电金属带4的一面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12，也可以在导电金属带4的双面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12。在导电金属带4的一面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12时，在电解槽1中与导电金属带4上用于电化学沉积磁性薄膜表面的相对面，设置一个与导电金属带4(阴极)相平行的纯铁阳极3，其距离在10-200mm的范围。在导电金属带4的双面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12时，在电解槽1中设置二个相互平行的纯铁阳极3，且导电金属带4(阴极)位于这二个相互平行的纯铁阳极3之间，并保持与这二个相互平行的纯铁阳极3相同的间距，该间距在10-200mm的范围。导电金属带4的材质是金属钛或者不锈钢这类具有良好导电性的金属。
导电金属带4从电解槽1的一侧的上部进入电解槽1内的电解液2中，在其上电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12之后，再从电解槽1的另一侧的上部离开电解槽1。此外，导电金属带4也可以穿过电解槽1的一侧的侧壁进入电解槽1内的电解液2中，在其上电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12之后，再穿过电解槽1的另一侧的侧壁离开电解槽1。在导电金属带4穿过电解槽1的侧壁的情况下，在电解槽1的外部还设置有溢流槽9-4。设置在电解槽1外部的储液槽9-3和溢流槽9-4分别经导电金属带穿过槽9-5与电解槽1的两侧的侧壁相连并贯通彼此。导电金属带4经分别设置在电解槽1的两个相面对侧壁上的导电金属带穿过槽9-5，进出电解槽1。
所述卷带轮16的作用，是将电化学沉积在导电金属带4表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12与导电金属带4剥离，并将剥离后的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12卷在卷带轮16上；在导电金属带4的一面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12的情况下，设置一个卷带轮16。在导电金属带4的双面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12的情况下，设置二个卷带轮16。电化学沉积在导电金属带4上的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12随着导电金属带4的连续传动，从去应力热处理炉13出来后，在卷带轮16的转动下，Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12与导电金属带4剥离，剥离下来的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12被卷在卷带轮10-3的外侧，形成Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带。
所述启动传送带系统10由导向轮10-1和传输轮10-2构成；转动着的导向轮10-1和传输轮10-2带动环状结构的导电金属带4连续传动。
电源6的作用是通过分别与纯铁阳极3和导电金属带4导电连接，在纯铁阳极3和导电金属带4之间建立起电场，在导电金属带4的表面沉积出Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜；电源6的电流密度控制在20-80mA/cm2的范围。
采用本发明提出的连续生产装置制造硅钢磁性超薄带的具体操作步骤如下：
1)电解液配制
电解液组成包括七水合硫酸亚铁40-300g/L，硫酸铵50-200g/L，一水合硫酸锰2-8g/L，软化剂GBTY-1添加量5-20g/L，分散剂GBFS-3添加量0.1-6g/L，纳米硅粉1-100g/L(粒径范围为3nm-100nm)，用硫酸或者NaOH或者KOH的水溶液将溶液pH值调整调为1.8-3.2。
采用蒸馏水或者去离子水配制电解液。按照电解槽的体积确定需配制电解液的体积。将需要量的硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸锰和软化剂GBTY-1加入一定量的蒸馏水或者去离子水中，搅拌溶解。取一定量的上述溶液，将需要量的纳米硅粉和分散剂GBFS-3加入其中，充分搅拌或者超声震荡处理后再加入溶解有硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸锰和软化剂GBTY-1的溶液中，加入蒸馏水或者去离子水，将溶液体积增加至需配制电解液的体积，用硫酸或者NaOH或者KOH的水溶液将溶液pH值调整调至预定值。
2)处理导电金属带和纯铁阳极
将表面平整的导电金属带4经除油后用去离子水清洗干净。纯铁阳极3经表面除油、除表面氧化物后，用去离子水清洗干净。将经过上述处理的导电金属带4和纯铁阳极3安置到连续生产装置中，使位于电解槽1内的纯铁阳极3与导电金属带4之间保持平行，并保持一定距离。
3)将步骤1)中配好的电解液放入电解槽1中；
4)连接电源
用电源导线/板7将处于电解液内的纯铁阳极3与电源6的正极连接，导电金属带4通过导电辊8和电源导线/板7与电源6的负极连接。
5)启动电解液控温系统5，将电解液2的温度控制在预定温度。
6)启动导向轮10-1，使环形的导电金属带4经导向轮10-1和传输轮10-2在电解槽1、清洗槽11-1和低温热处理炉13之间连续传动运行。
7)启动电解液循环系统，使电解液2在电解槽1和储液槽9-3之间循环。
8)启动低温热处理炉13，并将炉温升至预定值后保温；向低温热处理炉13中通入氮气或者氩气，保证炉内的氮气或者氩气气氛。
9)在清洗槽11-1中放入清洗液，或者使清洗液喷嘴开始喷出清洗液。
10)启动电源6并将电流密度设置在预定值，处于电解液中的导电金属带4的表面开始沉积出Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12。
11)启动高温热处理炉17，将高温热处理炉17的温度控制在预定值；向高温热处理炉17中通入氢气，保证炉内的氢气气氛。
12)启动启动卷带轮16，将从低温热处理炉13中传动出来的沉积在在导电金属带4表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12与导电金属带4剥离，并将剥离形成的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14卷在卷带轮16的外侧。
13)将成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14从卷带轮16上取下，放入高温热处理炉17中；向炉内通入氢气，在氢气气氛中进行一定时间的高温扩散热处理处理。
14)从高温热处理炉17中取出经过高温扩散热处理的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14，制造出高硅钢磁性超薄带。所制造高硅钢磁性超薄带的结构是硅含量4.5-8wt％的固溶体，或者是在硅含量4.5-8wt％的铁硅固溶体中均匀弥散分布大量Si纳米颗粒的复合材料磁性超薄带；所制造Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带具有更高的力学性能。
本发明提出了一种采用电化学材料技术制造高硅钢磁性超薄带的生产工艺及连续生产装置。本发明以连续传动的导电金属带为阴极，在水溶液中、在导电金属带表面制造出Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜。制造在导电金属带表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜经去应力热处理、与导电金属带剥离、卷带和高温扩散退火后，所制造高硅钢磁性超薄带的硅含量在4.5-20wt％的范围，高硅钢磁性超薄带的厚度在8-100μm的范围。所制造高硅钢磁性超薄带的结构是硅含量4.5-8wt％的固溶体，或者是在硅含量4.5-8wt％的铁硅固溶体中均匀弥散分布大量Si纳米颗粒的复合材料磁性超薄带；所制造Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带具有更高的力学性能。本发明提出的连续生产制造装置高度自动化，操作过程简单。采用本发明的连续生产制造装置和制造工艺制造高硅钢磁性超薄带，实现了高硅钢磁性超薄带生产过程的节能、降耗、环保。本发明提出的生产工艺及连续生产装置不仅适用于高硅钢磁性超薄带，也可以用于其它金属或者合金(包括磁性合金)超薄带的制造。
附图说明
图1在导电金属带单面制造高硅钢磁性超薄带的连续生产装置剖视结构示意图
图2在导电金属带双面制造高硅钢磁性超薄带的连续生产装置剖视结构示意图
图3带喷淋系统的制造高硅钢磁性超薄带的连续生产装置剖视结构示意图
图4采用阳极篮的制造高硅钢磁性超薄带的连续生产装置剖视结构示意图
图5采用阳极篮且阳极篮上设置有阳极刷的制造高硅钢磁性超薄带的连续生产装置剖视结构示意图
图中标识：
1、电解槽；2、电解液；3、纯铁阳极；3-1、纯铁块；3-1-1、纯铁球；3-2、阳极篮；3-3、阳极刷；3-4、纯铁阳极板；4、导电金属带；5、电解液温控系统；5-1、温控仪；5-2、温控仪导线；5-3、热电偶；5-4、保温套；5-5、加热管；6、电源；7、电源导电线/板；8、导电辊；9、电解液循环系统；9-1、循环泵；9-2、液流管；9-3、储液槽；9-4、溢流槽；9-5、导电金属带穿过槽；10、启动传送带系统；10-1、导向轮；10-2、传输轮；10-3、卷带轮；11、清洗系统；11-1、清洗槽；11-2、清洗液喷嘴；11-3、清洗槽出液口；11-4、清洗液；12、Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜；13、去应力热处理炉；14、Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带；15、高硅钢磁性超薄带；16、卷带轮；17、高温热处理炉。
具体实施方式
实施例1：在导电金属带单面制造高硅钢磁性超薄带的连续生产装置及生产工艺
如图1所示，在导电金属带单面制造高硅钢磁性超薄带的连续生产装置由电解槽1、电解液2、纯铁阳极板3-4、不锈钢材质的导电金属带4、电解液温控系统5、电源6、电源导电板7、导电辊8、电解液循环系统9、传送带系统10、卷带轮16、水槽式清洗系统11、低温热处理炉13、高温热处理炉17构成。电解槽1通过液流管9-2与储液槽9-3相连。电解液2位于电解槽1内。一个纯铁阳极板3-4和导电金属带4处于电解液2中，纯铁阳极3和导电金属带4之间相互平行，不接触，间距为10mm。纯铁阳极板3-4与电源6的正极经电源导电板7导电连接，不锈钢材质的导电金属带4与电源6的负极经电源导电板7导电连接。环状结构的不锈钢导电金属带4与传送带系统10相接。卷带轮16与从不锈钢导电金属带4单面剥离的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带相连。在传送带系统10的作用下，环状结构的不锈钢导电金属带4连续传动，并顺序经过电解槽1、清洗槽11-1和去应力热处理炉13，之后电化学沉积在不锈钢导电金属带4表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜与导电金属带4剥离并被卷带轮16卷成卷，导电金属带4则继续在传送带系统10的作用下连续传动。成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带被放置在高温热处理炉17中进行高温扩散热处理。
所述电解液温控系统5由温控仪5-1、温控仪导线5-2、热电偶5-3、保温套5-4和加热管5-5构成。热电偶5-3与温控仪相连接，加热管5-5通过温控仪导线5-2与温控仪5-1相连接。温控仪5-1通过插入电解液中的热电偶5-3，检测电解液温度，并控制加热管5-5对电解液的加热功率，以保证将电解液的温度控制在预定值。保温套5-4设置在电解槽1的外部，以尽量减少电解槽1内电解液2的热量散失。加热管5-5设置在电解槽1的内部。根据需要，电解液的温度控制在25-80℃的范围。
所述电解液循环系统9由循环泵9-1、液流管9-2、储液槽9-3构成；在循环泵9-1的作用下，实现电解液在电解槽1和储液槽9-3之间的循环。
所述水槽式清洗系统11由清洗槽11-1和清洗液11-4构成。清洗槽11-1的下部设置有清洗槽出液口11-3。清洗液11-4处于清洗槽11-1内。电化学沉积在导电金属带4上的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12随着导电金属带4的连续传动从电解槽1出来后进入清洗槽11-1内的清洗液11-4中，附着在其表面的电解液随着导电金属带4的连续传动被清洗干净；
所述去应力热处理炉13用于对电化学沉积在导电金属带4表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12进行去应力热处理，以消除Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12的内应力。沉积在导电金属带4表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12，随着导电金属带4的连续传动从清洗槽11-1出来后进入内去应力热处理炉13内，进行去应力热处理。去应力热处理炉13的温度控制在350℃。向去应力热处理炉13内通入氮气。
所述卷带轮16的作用，是将电化学沉积在导电金属带4表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12与导电金属带4剥离，并将剥离后的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12卷在卷带轮16的外侧。本实施例在导电金属带4的单面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12，故设置一个卷带轮16。电化学沉积在导电金属带4单面上的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12随着导电金属带4的连续传动，从去应力热处理炉13出来后，在卷带轮16的转动下，Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12与导电金属带4剥离，剥离下来的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12被卷在卷带轮16的外侧，形成Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14。
所述高温热处理炉17的作用，是对成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14进行高温扩散热处理，使纳米硅粉中的硅原子扩散到金属铁基体中，制造出硅钢磁性超薄带15。将卷在卷带轮16外侧的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14取下后放入高温热处理炉17中进行高温扩散处理，制备出硅钢磁性超薄带15。高温热处理炉17的温度控制在900℃。向炉内通入氢气，并保持氢气气氛。Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14经高温热处理后制造出的硅钢磁性超薄带15。
所述不锈钢材质的导电金属带4用作电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12的基材，也是电解槽1中的阴极。本实施例在导电金属带4的一面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12，在电解槽1中与导电金属带4上用于电化学沉积磁性薄膜表面的相对面，设置一个与导电金属带4(阴极)相平行的纯铁阳极板3-4，其距离为10mm。导电金属带4从电解槽1的一侧的上部进入电解槽1内的电解液2中，在其上电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12之后，再从电解槽1的另一侧的上部离开电解槽1。
所述启动传送带系统10由导向轮10-1和传输轮10-2构成；转动着的导向轮10-1和传输轮10-2带动环状结构的导电金属带4连续传动；
所述电源6的作用是通过分别与纯铁阳极板3-4和导电金属带4导电连接，在纯铁阳极板3-4和导电金属带4之间建立起电场，在导电金属带4的表面沉积出Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜。电源6的电流密度控制在60mA/cm2。
采用图1的装置制造高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺流程包括：1)配制电解液2；2)用酸液和碱液去除纯铁阳极3表面的氧化物和油污；3)用酸液和碱液去除金属导电带4表面的氧化物和油污；4)启动电解液控温系统5；5)启动传送带系统10；6)启动低温热处理炉13；7)启动高温热处理炉；8)启动电源6，开始在连续传动的导电金属带4的表面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料薄膜；9)用清洗液清洗掉电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜表面的残液；10)对电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜在低温热处理炉13中进行低温热处理以消除内应力；11)将电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜与导电金属带4剥离并在卷带轮16的外侧卷成卷，制造出Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14；12)将成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带从卷带轮16上取下，放入高温热处理炉17中进行扩散处理，使硅纳米颗粒中的硅原子扩散进入铁基体中，制备出高硅钢磁性超薄带。
采用图1的连续生产装置制造硅钢磁性超薄带的具体操作步骤如下：
1)电解液配制
电解液组成包括七水合硫酸亚铁230g/L，硫酸铵140g/L，一水合硫酸锰5g/L，软化剂GBTY-1添加量17g/L，分散剂GBFS-3添加量6g/L，纳米硅粉50g/L(平均粒径为15nm)，溶液pH值为2.2。
采用蒸馏水或者去离子水配制电解液。按照电解槽的体积确定需配制电解液的体积。将硫酸亚铁230g/L，硫酸铵140g/L，一水合硫酸锰5g/L，软化剂GBTY-1添加量17g/L加入一定量的蒸馏水或者去离子水中，搅拌溶解。取一定量的上述溶液，将分散剂GBFS-3添加量6g/L，纳米硅粉50g/L加入其中，充分搅拌或者超声震荡处理后再加入溶解有硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸锰和软化剂GBTY-1的溶液中，加入蒸馏水或者去离子水，将溶液体积增加至需配制电解液的体积，用硫酸或者NaOH或者KOH的水溶液将溶液pH值调整为2.2。
2)处理不锈钢导电金属带4和纯铁阳极板3-4
将表面平整的导电金属带4经除油后用去离子水清洗干净。纯铁阳极板3-4经表面除油、除表面氧化物后，用去离子水清洗干净。将经过上述处理的导电金属带4和纯铁阳极3安置到连续生产装置中，使位于电解槽1内的纯铁阳极板3-4与导电金属带4之间相互平行，距离为10mm。
3)将步骤1)中配好的电解液放入电解槽1中；
4)连接电源
用电源导电板7将处于电解液内的纯铁阳极板3-4与电源6的正极连接，不锈钢导电金属带4通过导电辊8和电源导电板7与电源6的负极连接；
5)启动电解液控温系统5，将电解液2的温度升温到70℃。
6)启动导向轮10-1，使环形的不锈钢导电金属带4经导向轮10-1和传输轮10-2在电解槽1、清洗槽11-1和低温热处理炉13之间连续传动运行。
7)启动电解液循环系统，使电解液2在电解槽1和储液槽9-3之间循环。
8)启动低温热处理炉13，并将炉温升至预定温度350℃后保温。向低温热处理炉13中通入氮气，保证炉内的氮气气氛；
9)在清洗槽11-1中放入清洗液。
10)启动电源6，电流密度控制在60mA/cm2，处于电解液中的导电金属带4的表面开始沉积出Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12。
11)启动高温热处理炉17，将高温热处理炉17的温度控制在900℃。向高温热处理炉17中通入氢气，保证炉内的氢气气氛。
12)启动启动卷带轮16，将从低温热处理炉13中传动出来的沉积在在导电金属带4表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12与导电金属带4剥离，并将剥离形成的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14卷在卷带轮16的外侧；
13)将成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14从卷带轮16上取下，放入高温热处理炉17中，在氢气气氛中进行一定时间的高温扩散热处理处理；
14)从高温热处理炉17中取出经过高温扩散热处理的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14，制造出高硅钢磁性超薄带。
采用上述工艺流程制造高硅钢磁性超薄带中的硅含量为8％，磁性超薄带厚度20μm。所制造高硅钢磁性超薄带的结构是硅含量8wt％的固溶体。
实施例2：在导电金属带双面制造高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺及装置
本实施例与实施例1的不同，在于采用金属钛材质的导电金属带4，且在金属钛材质的导电金属带4的双面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12。本实施例的图2所示的连续生产装置与实施例1的图1的不同之处，在于：1)在电解槽1中设置了两个相互平行的纯铁阳极板3-4。金属钛材质的导电金属带4位于这两个相互平行纯铁阳极板3-4中间，并平行地与这两个纯铁阳极板3-4保持相同的距离100mm；2)设置了2个卷带轮16。
所述去应力热处理炉13的温度控制在200℃，炉内通入氩气。
所述电化学沉积在金属钛材质的导电金属带4双面上的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12随着导电金属带4的连续传动，从去应力热处理炉13出来后，在2个卷带轮16的转动下，分别将沉积在金属钛材质的导电金属带4双面上的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12与导电金属带4剥离，并分别被卷在两个卷带轮16的外侧，形成Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带。
将卷在卷带轮16外侧的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带放入高温热处理炉中进行高温扩散处理，制备出硅钢磁性超薄带。高温热处理炉的温度控制在700℃，炉内通入氢气。
采用图2的装置制造高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺流程与实施例1相同，也包括：1)配制电解液2；2)用酸液和碱液去除纯铁阳极3表面的氧化物和油污；3)用酸液和碱液去除金属导电带4表面的氧化物和油污；4)启动电解液控温系统5；5)启动传送带系统10；6)启动低温热处理炉13；7)启动高温热处理炉；8)启动电源6，开始在连续传动的导电金属带4的表面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料薄膜；9)用清洗液清洗掉电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜表面的残液；10)对电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜在低温热处理炉13中进行低温热处理以消除内应力；11)将电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜与导电金属带4剥离并在卷带轮16的外侧卷成卷，制造出Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14；12)将成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带从卷带轮16上取下，放入高温热处理炉17中进行扩散处理，使硅纳米颗粒中的硅原子扩散进入铁基体中，制备出高硅钢磁性超薄带。
采用图2的连续生产装置制造硅钢磁性超薄带的具体操作步骤如下：
1)电解液配制
电解液组成包括七水合硫酸亚铁40g/L，硫酸铵50g/L，一水合硫酸锰2g/L，软化剂GBTY-1添加量5g/L，分散剂GBFS-3添加量0.1g/L，纳米硅粉1g/L(平均粒径为3nm)，用硫酸或者NaOH或者KOH的水溶液将溶液pH值调整为1.8。
采用蒸馏水或者去离子水配制电解液。按照电解槽的体积确定需配制电解液的体积。将七水合硫酸亚铁40g/L，硫酸铵50g/L，一水合硫酸锰2g/L，软化剂GBTY-1添加量5g/L，加入一定量的蒸馏水或者去离子水中，搅拌溶解。取一定量的上述溶液，将需要量的纳米硅粉和分散剂GBFS-3加入其中，充分搅拌或者超声震荡处理后再加入溶解有硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸锰和软化剂GBTY-1的溶液中，加入蒸馏水或者去离子水，将溶液体积增加至需配制电解液的体积。用硫酸或者NaOH或者KOH的水溶液将溶液pH值调整为1.8。
2)处理金属钛材质的导电金属带4和纯铁阳极板3-4
将表面平整的金属钛材质的导电金属带4经除油后用去离子水清洗干净。2个纯铁阳极板3-4经表面除油、除表面氧化物后，用去离子水清洗干净。将经过上述处理的金属钛材质的导电金属带4和2个纯铁阳极板3-4安置到连续生产装置中，使位于电解槽1内的纯铁阳极板3-4与导电金属带4之间相互平行，距离为100mm。
3)将步骤1)中配好的电解液放入电解槽1中；
4)连接电源
用电源导电线7将处于电解液内的2个纯铁阳极板3-4与电源6的正极连接，金属钛材质的导电金属带4通过导电辊8和电源导电线7与电源6的负极连接；
5)启动电解液控温系统5，将电解液2的温度控制在25℃。
6)启动导向轮10-1，使环形的不锈钢导电金属带4经导向轮10-1和传输轮10-2在电解槽1、清洗槽11-1和低温热处理炉13之间连续传动运行。
7)启动电解液循环系统，使电解液2在电解槽1和储液槽9-3之间循环。
8)启动低温热处理炉13，并将炉温升至预定温度200℃后保温。向低温热处理炉13中通入氮气，保证炉内的氮气气氛；
9)在清洗槽11-1中放入清洗液。
10)启动电源6，电流密度控制在25mA/cm2，处于电解液中的金属钛材质的导电金属带4的双面开始沉积出Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12。
11)启动高温热处理炉17，将高温热处理炉17的温度控制在700℃。向高温热处理炉17中通入氢气，保证炉内的氢气气氛。
12)启动2个启动卷带轮16，将从低温热处理炉13中传动出来的沉积在金属钛材质的导电金属带4双面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12与导电金属带4剥离，并将剥离形成的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14分别卷在2个卷带轮16的外侧；
13)将成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14从卷带轮16上取下，放入高温热处理炉17中，在氢气气氛中进行一定时间的高温扩散热处理处理；
14)从高温热处理炉17中取出经过高温扩散热处理的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14，制造出高硅钢磁性超薄带。
采用上述工艺流程制备高硅钢磁性超薄带中的硅含量为4.5％，磁性超薄带厚度8μm。所制造高硅钢磁性超薄带的结构是硅含量4.5％的固溶体。
实施例3：带喷淋系统的制造高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺及装置
本实施例与实施例2一样，也是在金属钛材质的导电金属带4的双面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12，因而在图3所示的连续生产装置中，在电解槽1中也设置了两个相互平行的纯铁阳极板3-4，金属钛材质的导电金属带4也位于这两个相互平行纯铁阳极板3-4中间，并平行地与这两个纯铁阳极板3-4保持相同的距离200mm。本实施例如图3所示的连续生产装置与实施例2的图2的不同之处，在于：1)采用了喷淋式清洗系统11；2)加热管5-5设置在电解槽1的外侧、保温套5-4的内侧；3)生产装置中增加了溢流槽9-4以及分别设置在电解槽相面对的两个侧壁上的导电金属带穿过槽9-5。金属钛材质的导电金属带4经分别设置在电解槽相面对的两个侧壁上的导电金属带穿过槽9-5，穿过电解槽1。
所述喷淋式清洗系统11由清洗槽11-1和设置在清洗槽上的清洗液喷嘴11-2、出液口11-3构成。电化学沉积在金属钛材质的导电金属带4上的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12随着导电金属带4的连续传动从电解槽1出来后进入清洗槽11-1内，从清洗液喷嘴11-2中喷出的清洗液将附着在其表面的电解液清洗干净。
金属钛材质的导电金属带4用作电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12的基材，也是电解槽1中的阴极。图3的连续生产装置在电解槽1中设置有二个相互平行的纯铁阳极板3-4，且金属钛材质的导电金属带4(阴极)位于这二个相互平行的纯铁阳极3之间，并保持与这二个相互平行的纯铁阳极板3-4相同的间距，该间距为200mm。
图3的连续生产装置中设置在电解槽1外部的储液槽9-3和溢流槽9-4分别经导电金属带穿过槽9-5与电解槽1的两侧的侧壁相连并贯通彼此。金属钛材质的导电金属带4经分别设置在电解槽1的两个相面对侧壁上的导电金属带穿过槽9-5，进出电解槽1。
采用图3的装置制造高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺流程与实施例2相同，也包括：1)配制电解液2；2)用酸液和碱液去除纯铁阳极3表面的氧化物和油污；3)用酸液和碱液去除金属导电带4表面的氧化物和油污；4)启动电解液控温系统5；5)启动传送带系统10；6)启动低温热处理炉13；7)启动高温热处理炉；8)启动电源6，开始在连续传动的导电金属带4的表面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料薄膜；9)用清洗液清洗掉电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜表面的残液；10)对电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜在低温热处理炉13中进行低温热处理以消除内应力；11)将电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜与导电金属带4剥离并在卷带轮16的外侧卷成卷，制造出Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14；12)将成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带从卷带轮16上取下，放入高温热处理炉17中进行扩散处理，使硅纳米颗粒中的硅原子扩散进入铁基体中，制备出高硅钢磁性超薄带。
采用图3的连续生产装置制造硅钢磁性超薄带的具体操作步骤如下：
1)电解液配制
电解液组成包括七水合硫酸亚铁300g/L，硫酸铵80g/L，一水合硫酸锰8g/L，软化剂GBTY-1添加量20g/L，分散剂GBFS-3添加量6g/L，纳米硅粉20g/L(平均粒径为6nm)，用硫酸或者NaOH或者KOH的水溶液将溶液pH值调整为2.8。
采用蒸馏水或者去离子水配制电解液。按照电解槽的体积确定需配制电解液的体积。将需要量的硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸锰和软化剂GBTY-1加入一定量的蒸馏水或者去离子水中，搅拌溶解。取一定量的上述溶液，将需要量的纳米硅粉和分散剂GBFS-3加入其中，充分搅拌或者超声震荡处理后再加入溶解有硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸锰和软化剂GBTY-1的溶液中，加入蒸馏水或者去离子水，将溶液体积增加至需配制电解液的体积。用硫酸或者NaOH或者KOH的水溶液将溶液pH值调整为2.8。
2)处理金属钛材质的导电金属带4和纯铁阳极板3-4
将表面平整的金属钛材质的导电金属带4经除油后用去离子水清洗干净。将2个纯铁阳极板3-4经表面除油、除表面氧化物后，用去离子水清洗干净。将经过上述处理的金属钛材质的导电金属带4和2个纯铁阳极板3-4安置到连续生产装置中，使位于电解槽1内的纯铁阳极板3-4与导电金属带4之间相互平行，距离为200mm。
3)将步骤1)中配好的电解液放入电解槽1中；
4)连接电源
用电源导电板7将处于电解液内的2个纯铁阳极板3-4与电源6的正极连接，金属钛材质的导电金属带4通过导电辊8和电源导电板7与电源6的负极连接；
5)启动电解液控温系统5，将电解液2的温度控制在80℃。
6)启动导向轮10-1，使环形的金属钛导电金属带4经导向轮10-1和传输轮10-2在电解槽1、清洗槽11-1和低温热处理炉13之间连续传动运行。
7)启动电解液循环系统，使电解液2在电解槽1和储液槽9-3之间循环。
8)启动低温热处理炉13，并将炉温升至预定温度400℃后保温。向低温热处理炉13中通入氩气，保证炉内的氩气气氛；
9)启动喷淋式清洗系统11，清洗液喷嘴开始喷出清洗液。
10)启动电源6，电流密度控制在80mA/cm2，处于电解液中的金属钛材质的导电金属带4的双面开始沉积出Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12。
11)启动高温热处理炉17，将高温热处理炉17的温度控制在1100℃。向高温热处理炉17中通入氢气，保证炉内的氢气气氛。
12)启动2个启动卷带轮16，将从低温热处理炉13中传动出来的沉积在金属钛材质的导电金属带4双面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12与导电金属带4剥离，并将剥离形成的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14分别卷在2个卷带轮16的外侧；
13)将成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14从卷带轮16上取下，放入高温热处理炉17中，在氢气气氛中进行一定时间的高温扩散热处理处理；
14)从高温热处理炉17中取出经过高温扩散热处理的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14，制造出高硅钢磁性超薄带。
采用上述工艺流程制备高硅钢磁性超薄带中的硅含量为6.7％，磁性超薄带厚度15μm。所制造高硅钢磁性超薄带的结构是硅含量6.7wt％的固溶体。
实施例4：采用阳极篮的制造高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺及装置
本实施例与实施例3一样，也是在导电金属带4的双面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12。本实施例用于制造高硅钢磁性超薄带的连续生产装置与实施例3的不同之处，在于纯铁阳极3。如图3所示实施例3的生产装置中，采用了两个纯铁阳极板3-4。而在如图4所示本实施例的连续生产装置中，采用了两个阳极篮3-2，阳极篮中放置有纯铁块3-1。这两个放置有纯铁块3-1的阳极篮3-2相互平行，导电金属带4也位于这两个相互平行的阳极篮3-2中间，并平行地与这两个阳极篮3-2保持相同的距离150mm。
采用图4的连续生产装置制造高硅钢磁性超薄带的生产工艺流程与实施例3相同，也包括：1)配制电解液2；2)用酸液和碱液去除纯铁阳极3表面的氧化物和油污；3)用酸液和碱液去除金属导电带4表面的氧化物和油污；4)启动电解液控温系统5；5)启动传送带系统10；6)启动低温热处理炉13；7)启动高温热处理炉；8)启动电源6，开始在连续传动的导电金属带4的表面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料薄膜；9)用清洗液清洗掉电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜表面的残液；10)对电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜在低温热处理炉13中进行低温热处理以消除内应力；11)将电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜与导电金属带4剥离并在卷带轮16的外侧卷成卷，制造出Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14；12)将成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带从卷带轮16上取下，放入高温热处理炉17中进行扩散处理，使硅纳米颗粒中的硅原子扩散进入铁基体中，制备出高硅钢磁性超薄带。
采用图4的连续生产装置制造硅钢磁性超薄带的具体操作步骤如下：
1)电解液配制
电解液组成包括七水合硫酸亚铁150g/L，硫酸铵100g/L，一水合硫酸锰4g/L，软化剂GBTY-1添加量10g/L，分散剂GBFS-3添加量5g/L，纳米硅粉100g/L(平均粒径为100nm)，用硫酸或者NaOH或者KOH的水溶液将溶液pH值调整为3.2。
采用蒸馏水或者去离子水配制电解液。按照电解槽的体积确定需配制电解液的体积。将需要量的硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸锰和软化剂GBTY-1加入一定量的蒸馏水或者去离子水中，搅拌溶解。取一定量的上述溶液，将需要量的纳米硅粉和分散剂GBFS-3加入其中，充分搅拌或者超声震荡处理后再加入溶解有硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸锰和软化剂GBTY-1的溶液中，加入蒸馏水或者去离子水，将溶液体积增加至需配制电解液的体积。用硫酸或者NaOH或者KOH的水溶液将溶液pH值调整为3.2。
2)处理不锈钢材质的导电金属带4、阳极篮3-2及纯铁块3-1
将表面平整的不锈钢材质的导电金属带4经除油后用去离子水清洗干净。将2个阳极篮3-2及纯铁块3-1经表面除油、除表面氧化物后，用去离子水清洗干净。将经过上述处理的不锈钢材质的导电金属带4和放置有纯铁块3-1的2个阳极篮3-2安置到连续生产装置中，使位于电解槽1内的2个阳极篮3-2分别与导电金属带4相互平行，并保持距离为150mm。
3)将步骤1)中配好的电解液放入电解槽1中；
4)连接电源
用电源导电板7将处于电解液内的2个阳极篮3-2与电源6的正极连接，不锈钢材质的导电金属带4通过导电辊8和电源导电板7与电源6的负极连接；
5)启动电解液控温系统5，将电解液2的温度控制在60℃。
6)启动导向轮10-1，使环形的不锈钢导电金属带4经导向轮10-1和传输轮10-2在电解槽1、清洗槽11-1和低温热处理炉13之间连续传动运行。
7)启动电解液循环系统，使电解液2在电解槽1和储液槽9-3之间循环。
8)启动低温热处理炉13，并将炉温升至预定温度500℃后保温。向低温热处理炉13中通入氮气，保证炉内的氮气气氛；
9)启动喷淋式清洗系统11，清洗液喷嘴开始喷出清洗液。
10)启动电源6，电流密度控制在50mA/cm2，处于电解液中的不锈钢材质的导电金属带4的双面开始沉积出Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12。
11)启动高温热处理炉17，将高温热处理炉17的温度控制在1300℃。向高温热处理炉17中通入氢气，保证炉内的氢气气氛。
12)启动2个启动卷带轮16，将从低温热处理炉13中传动出来的沉积在不锈钢材质的导电金属带4双面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12与导电金属带4剥离，并将剥离形成的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14分别卷在2个卷带轮16的外侧；
13)将成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14从卷带轮16上取下，放入高温热处理炉17中，在氢气气氛中进行一定时间的高温扩散热处理处理；
14)从高温热处理炉17中取出经过高温扩散热处理的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14，制造出高硅钢磁性超薄带。
采用上述工艺流程制备高硅钢磁性超薄带中的硅含量为20％，磁性超薄带厚度100μm。所制造高硅钢磁性超薄带的结构是在硅含量6.5wt％的铁硅固溶体(FeSi)中均匀弥散分布大量Si纳米颗粒的复合材料磁性超薄带，所制造FeSi/纳米Si复合材料磁性超薄带具有更高的力学性能。
实施例5：采用阳极篮及阳极刷的制造高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺及装置
本实施例与实施例4一样，也是在金属钛材质的导电金属带4的双面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12，也采用两个阳极篮3-2。如图5所示的本实施例用于制造高硅钢磁性超薄带的连续生产装置与实施例4的不同之处，在于阳极篮3-2的与导电金属带4相面对一侧的表面设置有阳极刷3-3，阳极篮3-2内放置了纯铁球3-1-1。这两个放置有纯铁球3-1-1的阳极篮3-2相互平行，金属钛材质的电金属带4也位于这两个相互平行的阳极篮3-2中间，导电金属带4的表面与设置在阳极篮3-2上的阳极刷3-3的末端相接触，导电金属带4平行地与两个阳极篮3-2保持相同的距离50mm。
采用图5的连续生产装置制造高硅钢磁性超薄带的生产工艺流程与实施例4相同，也包括：1)配制电解液2；2)用酸液和碱液去除纯铁阳极3表面的氧化物和油污；3)用酸液和碱液去除金属导电带4表面的氧化物和油污；4)启动电解液控温系统5；5)启动传送带系统10；6)启动低温热处理炉13；7)启动高温热处理炉；8)启动电源6，开始在连续传动的导电金属带4的表面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料薄膜；9)用清洗液清洗掉电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜表面的残液；10)对电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜在低温热处理炉13中进行低温热处理以消除内应力；11)将电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜与导电金属带4剥离并在卷带轮16的外侧卷成卷，制造出Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14；12)将成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带从卷带轮16上取下，放入高温热处理炉17中进行扩散处理，使硅纳米颗粒中的硅原子扩散进入铁基体中，制备出高硅钢磁性超薄带。
采用图5的连续生产装置制造硅钢磁性超薄带的具体操作步骤如下：
1)电解液配制
电解液组成包括七水合硫酸亚铁70g/L，硫酸铵200g/L，一水合硫酸锰4g/L，软化剂GBTY-1添加量12g/L，分散剂GBFS-3添加量3g/L，纳米硅粉70g/L(平均粒径为30nm)，用硫酸或者NaOH或者KOH的水溶液将溶液pH值调整为2.9。
采用蒸馏水或者去离子水配制电解液。按照电解槽的体积确定需配制电解液的体积。将需要量的硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸锰和软化剂GBTY-1加入一定量的蒸馏水或者去离子水中，搅拌溶解。取一定量的上述溶液，将需要量的纳米硅粉和分散剂GBFS-3加入其中，充分搅拌或者超声震荡处理后再加入溶解有硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸锰和软化剂GBTY-1的溶液中，加入蒸馏水或者去离子水，将溶液体积增加至需配制电解液的体积。用硫酸或者NaOH或者KOH的水溶液将溶液pH值调整为2.9。
2)处理金属钛材质的导电金属带4、阳极篮3-2及纯铁球3-1-1
将表面平整的金属钛材质的导电金属带4经除油后用去离子水清洗干净。将2个阳极篮3-2及纯铁球3-1-1经表面除油、除表面氧化物后，用去离子水清洗干净。将经过上述处理的金属钛材质的导电金属带4和放置有纯铁球3-1-1的2个阳极篮3-2安置到连续生产装置中，使位于电解槽1内的2个阳极篮3-2分别与导电金属带4相互平行，并保持距离为50mm。
3)将步骤1)中配好的电解液放入电解槽1中；
4)连接电源
用电源导电线7将处于电解液内的2个阳极篮3-2与电源6的正极连接，金属钛材质的导电金属带4通过导电辊8和电源导电线7与电源6的负极连接；
5)启动电解液控温系统5，将电解液2的温度控制在40℃。
6)启动导向轮10-1，使环形的金属钛导电金属带4经导向轮10-1和传输轮10-2在电解槽1、清洗槽11-1和低温热处理炉13之间连续传动运行。
7)启动电解液循环系统，使电解液2在电解槽1和储液槽9-3之间循环。
8)启动低温热处理炉13，并将炉温升至预定温度300℃后保温。向低温热处理炉13中通入氮气，保证炉内的氮气气氛；
9)启动喷淋式清洗系统11，清洗液喷嘴开始喷出清洗液。
10)启动电源6，电流密度控制在30mA/cm2，处于电解液中的金属钛材质的导电金属带4的双面开始沉积出Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12。
11)启动高温热处理炉17，将高温热处理炉17的温度控制在1000℃。向高温热处理炉17中通入氢气，保证炉内的氢气气氛。
12)启动2个启动卷带轮16，将从低温热处理炉13中传动出来的沉积在金属钛材质的导电金属带4双面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜12与导电金属带4剥离，并将剥离形成的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14分别卷在2个卷带轮16的外侧；
13)将成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14从卷带轮16上取下，放入高温热处理炉17中，在氢气气氛中进行一定时间的高温扩散热处理处理；
14)从高温热处理炉17中取出经过高温扩散热处理的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带14，制造出高硅钢磁性超薄带。
采用上述工艺流程制备高硅钢磁性超薄带中的硅含量为12％，磁性超薄带厚度80μm。所制造高硅钢磁性超薄带的结构是在硅含量7.6wt％的铁硅固溶体(FeSi)中均匀弥散分布大量Si纳米颗粒的复合材料磁性超薄带；所制造FeSi/纳米Si复合材料磁性超薄带具有更高的力学性能。
本发明公开和提出的技术方案，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (12)

1.一种高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺，其特征是：以导电金属带为基材，在溶解有铁离子和纳米硅粉的水溶液中，以导电金属带为阴极，纯铁为阳极，通过铁离子和纳米硅粉在导电金属带表面的共沉积，以此在导电金属带表面制造出Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)；对导电金属带(4)表面制造的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)进行低温去应力热处理后，将Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)与导电金属带(4)剥离，制备出Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带(14)；将Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带(14)进行高温扩散热处理，使硅纳米颗粒中的硅原子部分或者全部扩散进入铁基体中，制备出高硅钢磁性超薄带；所制造高硅钢磁性超薄带的硅含量在4.5-20wt％的范围，高硅钢磁性超薄带的厚度在8-100μm的范围；所制造高硅钢磁性超薄带的结构是硅含量4.5-8wt％的铁硅固溶体，或者是在硅含量4.5-8wt％的铁硅固溶体中均匀弥散分布大量Si纳米颗粒的复合材料磁性超薄带；所制造铁硅固溶体/纳米Si复合材料磁性超薄带具有更高的力学性能。
2.如权利要求1的一种高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺，其特征是包括如下流程步骤：
1)配制电解液(2)；
2)用酸液和碱液去除纯铁阳极(3)表面的氧化物和油污；
3)用酸液和碱液去除导电金属带(4)表面的氧化物和油污；
4)启动电解液控温系统(5)；
5)启动传送带系统(10)；
6)启动低温热处理炉(13)；
7)启动高温热处理炉(17)；
8)启动电源(6)，开始在连续传动的导电金属带(4)的表面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料薄膜；
9)用清洗液清洗掉电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜表面的残液；
10)对电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜在低温热处理炉(13)中进行低温热处理以消除内应力；
11)将电化学沉积的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜与导电金属带(4)剥离并在卷带轮(16)的外侧卷成卷，制造出Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带(14)
12)将成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带从卷带轮(16)上取下，放入高温热处理炉(17)中进行扩散处理，使硅纳米颗粒中的硅原子部分或者全部扩散进入铁基体中，制备出高硅钢磁性超薄带。
3.如权利要求2所述的一种高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺，其特征是：
所述电解液组成包括七水合硫酸亚铁40-300g/L，硫酸铵50-200g/L，一水合硫酸锰2-8g/L，软化剂GBTY-1添加量5-20g/L，分散剂GBFS-3添加量0.1-6g/L，纳米硅粉1-100g/L，纳米硅粉的粒径范围为3nm-100nm，用硫酸或者NaOH或者KOH的水溶液将溶液pH值调整为1.8-3.2；制备高硅钢磁性超薄带的硅含量在4.5-20wt％的范围，高硅钢磁性超薄带的厚度在8-100μm的范围。
4.一种实现高硅钢磁性超薄带的连续生产工艺的装置，其特征是：包括电解槽(1)、电解液(2)、纯铁阳极(3)、导电金属带(4)、电解液温控系统(5)、电源(6)、电源导电线/板(7)、导电辊(8)、电解液循环系统(9)、传送带系统(10)、卷带轮(16)、清洗系统(11)、低温热处理炉(13)和高温热处理炉(17)；电解槽(1)通过液流管(9-2)与储液槽(9-3)相连；电解液(2)位于电解槽(1)内；纯铁阳极(3)和导电金属带(4)处于电解液(2)中，纯铁阳极(3)和导电金属带(4)之间相互平行，不接触；纯铁阳极(3)与电源(6)的正极经电源导电线/板(7)导电连接，导电金属带(4)与电源(6)的负极经电源导电线/板(7)导电连接；环状结构的导电金属带(4)与传送带系统(10)相接；卷带轮(16)与从导电金属带(4)表面剥离的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带相连；在传送带系统(10)的作用下，环状结构的导电金属带(4)连续传动，并顺序经过电解槽(1)、清洗槽(11-1)和低温热处理炉(13)，之后电化学沉积在导电金属带(4)表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜与导电金属带(4)剥离并被卷带轮(16)卷成卷，导电金属带(4)则继续在传送带系统(10)的作用下连续传动；成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带被放置在高温热处理炉(17)中进行高温扩散热处理。
5.如权利要求4所述的装置，其特征是：电解液温控系统(5)由温控仪(5-1)、温控仪导线(5-2)、热电偶(5-3)、保温套(5-4)和加热管(5-5)构成；热电偶(5-3)与温控仪相连接，加热管(5-5)通过温控仪导线(5-2)与温控仪(5-1)相连接；温控仪(5-1)通过插入电解液中的热电偶(5-3)，检测电解液温度，并控制加热管(5-5)对电解液的加热功率，以保证将电解液的温度控制在预定值；保温套(5-4)设置在电解槽(1)的外部，以尽量减少电解槽(1)内电解液(2)的热量散失；加热管(5-5)设置在电解槽(1)的内部或者设置在电解槽的外部；设置在电解槽外部的加热管(5-5)处于电解槽壁和保温套(5-4)之间；电解液的温度控制在25-80℃的范围。
6.如权利要求4所述的装置，其特征是：所述电解液循环系统(9)由循环泵(9-1)、液流管(9-2)、储液槽(9-3)构成；在循环泵(9-1)的作用下，实现电解液在电解槽(1)和储液槽(9-3)之间的循环。
7.如权利要求4所述的装置，其特征是：所述清洗系统(11)分别有水槽式和喷淋式两种结构；
所述水槽式清洗系统(11)由清洗槽(11-1)和清洗液(11-4)构成；清洗槽(11-1)的下部设置有清洗槽出液口(11-3)；清洗液(11-4)处于清洗槽(11-1)内；电化学沉积在导电金属带(4)上的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)随着导电金属带(4)的连续传动从电解槽(1)出来后进入清洗槽(11-1)内的清洗液(11-4)中，附着在其表面的电解液随着导电金属带(4)的连续传动被清洗干净；
所述喷淋式清洗系统(11)由清洗槽(11-1)和设置在清洗槽上的清洗液喷嘴(11-2)、清洗槽出液口(11-3)构成；电化学沉积在导电金属带(4)上的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)随着导电金属带(4)的连续传动从电解槽(1)出来后进入清洗槽(11-1)内，从清洗液喷嘴(11-2)中喷出的清洗液将附着在其表面的电解液清洗干净。
8.如权利要求4所述的装置，其特征是：所述低温热处理炉(13)用于对电化学沉积在导电金属带(4)表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)进行去应力热处理，以消除Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)的内应力；沉积在导电金属带(4)表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)，随着导电金属带(4)的连续传动从清洗槽(11-1)出来后进入低温热处理炉(13)内，进行去应力热处理；低温热处理炉(13)的温度控制在200-500℃；向低温热处理炉(13)内通入氮气或者氩气，并维持炉内的氮气或者氩气气氛。
9.如权利要求4所述的装置，其特征是：所述卷带轮(16)的作用，是将电化学沉积在导电金属带(4)表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)与导电金属带(4)剥离，并将剥离后的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)卷在卷带轮(16)的外侧；在导电金属带(4)的单面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)的情况下，设置一个卷带轮(16)；在导电金属带(4)的双面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)的情况下，设置二个卷带轮(16)；电化学沉积在导电金属带(4)上的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)随着导电金属带(4)的连续传动，从低温热处理炉(13)出来后，在卷带轮(16)的转动下，Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)与导电金属带(4)剥离，剥离下来的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)被卷在卷带轮(16)的外侧，形成Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带(14)。
10.如权利要求4所述的装置，其特征是：所述高温热处理炉(17)的作用，是对成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带(14)进行高温扩散热处理，使纳米硅粉中的硅原子扩散到金属铁基体中，制造出硅钢磁性超薄带(15)；将卷在卷带轮(16)外侧的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带(14)取下后放入高温热处理炉(17)中进行高温扩散处理，制备出硅钢磁性超薄带(15)；高温热处理炉(17)的温度控制在700-1300℃；向炉内通入氢气，并保持炉内氢气气氛；Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带(14)经高温热处理后制造出的硅钢磁性超薄带(15)，其中的硅含量在4.5-20wt％的范围；所制造高硅钢磁性超薄带的结构是硅含量4.5-8wt％的固溶体，或者是在硅含量4.5-8wt％的铁硅固溶体中均匀弥散分布大量Si纳米颗粒的复合材料磁性超薄带；所制造Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带具有更高的力学性能。
11.如权利要求4所述的装置，其特征是：电源(6)的作用是通过分别与纯铁阳极(3)和导电金属带(4)导电连接，在纯铁阳极(3)和导电金属带(4)之间建立起电场，在导电金属带(4)的表面沉积出Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜；电源(6)的电流密度控制在20-80mA/cm2的范围；
所述纯铁阳极(3)是纯铁阳极板(3-4)，或者是采用阳极篮(3-2)内放置纯铁块(3-1)或者放置纯铁球(3-1-1)；阳极篮(3-2)上还可以设置阳极刷(3-3)，阳极刷(3-3)的末端与导电金属带(4)相接触；纯铁阳极(3)与导电金属带(4)相面对的面保持与导电金属带(4)表面相平行，其间距为10-200mm的范围；
所述导电金属带(4)用作电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)的基材，也是电解槽(1)中的阴极；可以在导电金属带(4)的一面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)，也可以在导电金属带(4)的双面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)；在导电金属带(4)的一面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)时，在电解槽(1)中与导电金属带(4)上用于电化学沉积磁性薄膜表面的相对面，设置一个与导电金属带(4)(阴极)相平行的纯铁阳极(3)，其距离在10-200mm的范围；在导电金属带(4)的双面电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)时，在电解槽(1)中设置二个相互平行的纯铁阳极(3)，且导电金属带(4)位于这二个相互平行的纯铁阳极(3)之间，并保持与这二个相互平行的纯铁阳极(3)相同的间距，该间距在10-200mm的范围；导电金属带(4)的材质是金属钛或者不锈钢这类具有良好导电性的金属；
导电金属带(4)在启动传送带系统(10)的作用下从电解槽(1)的一侧的上部进入电解槽(1)内的电解液(2)中，在其上电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)之后，再从电解槽(1)的另一侧的上部离开电解槽(1)；此外，导电金属带(4)也可以在启动传送带系统(10)的作用下穿过电解槽(1)的一侧的侧壁进入电解槽(1)内的电解液(2)中，在其上电化学沉积Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)之后，再穿过电解槽(1)的另一侧的侧壁离开电解槽(1)；在导电金属带(4)穿过电解槽(1)的侧壁的情况下，在电解槽(1)的外部还设置有溢流槽(9-4)；设置在电解槽(1)外部的储液槽(9-3)和溢流槽(9-4)分别经导电金属带穿过槽(9-5)与电解槽(1)的两侧的侧壁相连并贯通彼此；导电金属带(4)经分别设置在电解槽(1)的两个相面对侧壁上的导电金属带穿过槽(9-5)，进出电解槽(1)；
所述启动传送带系统(10)由导向轮(10-1)和传输轮(10-2)构成；转动着的导向轮(10-1)和传输轮(10-2)带动环状结构的导电金属带(4)连续传动。
12.一种采用权利要求4的连续生产装置制造硅钢磁性超薄带的具体操作步骤，其特征包括如下步骤：
1)电解液配制
采用蒸馏水或者去离子水配制电解液；按照电解槽的体积确定需配制电解液的体积；将需要量的硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸锰和软化剂GBTY-1加入一定量的蒸馏水或者去离子水中，搅拌溶解；取一定量的上述溶液，将需要量的纳米硅粉和分散剂GBFS-3加入其中，充分搅拌或者超声震荡处理后再加入溶解有硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸锰和软化剂GBTY-1的溶液中，加入蒸馏水或者去离子水至预定体积，将所配制溶液的pH值调至预定值；
2)处理导电金属带和纯铁阳极
将表面平整的导电金属带(4)经除油后用去离子水清洗干净；纯铁阳极(3)经表面除油、除表面氧化物后，用去离子水清洗干净；将经过上述处理的导电金属带(4)和纯铁阳极(3)安置到连续生产装置中，使位于电解槽(1)内的纯铁阳极(3)与导电金属带(4)之间保持平行，并保持一定距离；
3)将步骤1)中配好的电解液放入电解槽(1)中；
4)连接电源
用电源导电线/板(7)将处于电解液内的纯铁阳极(3)与电源(6)的正极连接，导电金属带(4)通过导电辊(8)和电源导电线/板(7)与电源(6)的负极连接；
5)启动电解液控温系统(5)，将电解液(2)的温度控制在预定温度；
6)启动导向轮(10-1)，使环形的导电金属带(4)经导向轮(10-1)和传输轮(10-2)在电解槽(1)、清洗槽(11-1)和低温热处理炉(13)之间连续传动运行；
7)启动电解液循环系统，使电解液(2)在电解槽(1)和储液槽(9-3)之间循环；
8)启动低温热处理炉(13)，并将炉温升至预定值后保温；向低温热处理炉(13)中通入氮气或者氩气，保证炉内的氮气或者氩气气氛；
9)在清洗槽(11-1)中放入清洗液，或者使清洗液喷嘴开始喷出清洗液；
10)启动电源(6)并将电流密度设置在预定值，处于电解液中的导电金属带(4)的表面开始沉积出Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)；
11)启动高温热处理炉(17)，将高温热处理炉(17)的温度控制在预定值；向高温热处理炉(17)中通入氢气，保证炉内的氢气气氛；
12)启动卷带轮(16)，将从低温热处理炉(13)中传动出来的沉积在导电金属带(4)表面的Fe/纳米Si复合材料磁性薄膜(12)与导电金属带(4)剥离，并将剥离形成的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带(14)卷在卷带轮(16)的外侧；
13)将成卷的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带(14)从卷带轮(16)上取下，放入高温热处理炉(17)中，在氢气气氛中进行一定时间的高温扩散热处理；
14)从高温热处理炉(17)中取出经过高温扩散热处理的Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带(14)，制造出高硅钢磁性超薄带；所制造高硅钢磁性超薄带的结构是硅含量4.5-8wt％的固溶体，或者是在硅含量4.5-8wt％的铁硅固溶体中均匀弥散分布大量Si纳米颗粒的复合材料磁性超薄带；所制造Fe/纳米Si复合材料磁性超薄带具有更高的力学性能。
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