CN112695186A - 低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于材料加工技术领域,涉及一种低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,在含有软磁磁环且充有保护气体的退火炉中进行分段升温,分段升温包括以下步骤:1)第一段升温至330~390℃,保温t1时间;2)第二段升温至480~520℃,保温t2时间;3)第三段升温至530~545℃,保温t3时间。本发明针对外径<10mm的微型磁环进行退火工艺的设计,有效降低了升温及保温时长,从而大大提高了生产效率,并且使磁环具有低矫顽力,在保证产品质量的同时降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于材料加工技术领域,涉及一种磁性材料加工方法,尤其是涉及一种低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法。
背景技术
软磁是一种具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。在外磁场作用下容易磁化,去除外磁场后磁感应强度基本消失。它广泛应用于电工设备和电子设备中。软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。随着电力工及电讯技术的兴起,开始使用低碳钢制造电机和变压器,在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁以及细铁丝等。
软磁磁环则是运用软磁制成的环状导磁体,是电子电路中常用的抗干扰元件,应用于抑制高频噪声等方面。
由于软磁在晶化过程中会放热,产生额外的冲温,从而影响炉内的温度,造成炉内温度过高。因此,在实际生产过程中,在400℃以上需要经过至少三次升温,从而避免过度冲温影响炉内温度。
例如,公开号为CN108806914A的中国发明专利申请文件中公开了一种非晶软磁材料及其热处理工艺,其包括以下步骤:在含有非晶软磁材料的磁场炉中,进行分段升温,分段升温包括有第一段升温,第二段升温以及第三段升温。其中,第一段升温步骤的第一退火温度为445~455℃;第二段升温步骤的第二退火温度为465~475℃;第三段升温步骤的第三退火温度为535~545℃。
上述技术方案采用分段升温的热处理工艺使得软磁性材料具有优异的软磁性能,但仍然在400℃以上保留三次升温,并且退火时间长,用于外径<10mm的微型软磁磁环的加工,导致工艺时间长,生产效率低,提高了生产成本。
发明内容
本申请的目的是针对上述问题,提供一种低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法。
为达到上述目的,本发明采用了下列技术方案:
本申请创造性地提供了一种低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,在含有软磁磁环且充有保护气体的退火炉中进行分段升温,分段升温包括以下步骤:
1)第一段升温步骤
第一段升温至330~390℃,保温t1时间;
2)第二段升温步骤
第二段升温至480~520℃,保温t2时间;
3)第三段升温步骤
第三段升温至530~545℃,保温t3时间。
在上述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法中,所述第一段升温步骤中,第一段升温时间为20~40min,保温时间t1为5~25min。
在上述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法中,所述第二段升温步骤中,第二段升温至500~510℃,第二段升温时间为30~50min,保温时间t2为5~30min。
在上述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法中,所述第二段升温步骤中,第二段升温至500℃,第二段升温时间为40min,保温时间t2为10min。
在上述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法中,所述第三段升温步骤中,第三段升温时间为15~25min,保温时间t3为20~50min。
在上述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法中,所述第三段升温步骤结束后,进行降温步骤,磁环先随炉降温至270~290℃保温t4时间,再降温至245~255℃出炉。
在上述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法中,保温时间t4为100~140min。
在上述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法中,所述第一段升温步骤中,所述第一段升温步骤的保温阶段同时进行第一次外加磁场,所述第二段升温步骤的保温阶段同时进行第二次外加磁场,所述第三段升温步骤的保温阶段同时进行第三次外加磁场,所述降温步骤的同时进行第四次外加磁场。
在上述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法中,所述第一次外加磁场、第二次外加磁场和第三次外加磁场为外加横向磁场;所述第四次外加磁场为外加纵向磁场。
在上述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法中,所述第一次外加磁场为外加500~1000A/m的横向磁场,所述第二次外加磁场为外加10~20kA/m的横向磁场,所述第三次外加磁场为外加300~500A/m的横向磁场,所述第四次外加磁场为外加1~4kA/m的纵向磁场。
与现有的技术相比,本发明的优点在于:
1、本发明针对外径<10mm的微型磁环进行退火工艺的设计,有效降低了升温及保温时长,从而大大提高了生产效率,并且使磁环具有低矫顽力,在保证产品质量的同时降低了生产成本。
2、本发明在降温阶段保温较长时间,有助于细化合金的内部组织和消除应力。
3、采用分段加磁的方式合理控制合金的各向异性,进一步降低磁环的矫顽力。通过横向磁场在升温阶段降低损耗和矫顽力,再通过纵向磁场在降温阶段改变磁滞回线形状,降低矫顽力,通过退火和磁场的复合作用,以获得具有高稳定性、强抗干扰能力以及低损耗的磁环,适用于抗高频干扰的电子元件中。
其中,在第二段升温步骤中加强磁场强度,在强电磁场的作用下,加速合金内部组织发生振动,使磁环的温度分布均匀,避免了由于减少了升温时长而产生局部过烧现象,进而提升了产品的稳定性及合格率。
具体实施方式
通过以下具体实施例进一步阐述;
实施例一
一种低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,采用成分为Fe63Co21Si2B14的非晶合金磁环,将磁环放置于真空且充有氩气的退火炉中,真空度为4×10-3Pa,进行分段升温,分段升温包括以下步骤:
1)第一段升温步骤
从室温经过时长为20min的第一段升温达到330℃,并保温15min时间。
2)第二段升温步骤
从330℃经过时长为30min的第二段升温达到480℃,并保温20min时间。
3)第三段升温步骤
从480℃经过时长为15min的第三段升温达到530℃,并保温20min时间。
4)降温步骤
磁环从530℃通过风冷随炉降温至270℃保温100min时间,降温时长为30min,再自然降温至245℃出炉。
实施例二
一种低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,采用成分为Fe63Co21Si2B14的非晶合金磁环,将磁环放置于真空且充有氩气的退火炉中,真空度为4×10-3Pa,进行分段升温,分段升温包括以下步骤:
1)第一段升温步骤
从室温经过时长为30min的第一段升温达到380℃,并保温20min时间。
2)第二段升温步骤
从380℃经过时长为40min的第二段升温达到500℃,并保温10min时间。
3)第三段升温步骤
从500℃经过时长为20min的第三段升温达到545℃,并保温40min时间。
4)降温步骤
磁环从545℃通过风冷随炉降温至280℃保温120min时间,降温时长为40min,再自然降温至250℃出炉。
实施例三
一种低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,采用成分为Fe63Co21Si2B14的非晶合金磁环,将磁环放置于真空且充有氩气的退火炉中,真空度为4×10-3Pa,进行分段升温,分段升温包括以下步骤:
1)第一段升温步骤
从室温经过时长为40min的第一段升温达到340℃,并保温25min时间。
2)第二段升温步骤
从340℃经过时长为50min的第二段升温达到510℃,并保温5min时间。
3)第三段升温步骤
从510℃经过时长为25min的第三段升温达到540℃,并保温50min时间。
4)降温步骤
磁环从540℃通过风冷随炉降温至280℃保温110min时间,降温时长为35min,再自然降温至250℃出炉。
实施例四
一种低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,采用成分为Fe63Co21Si2B14的非晶合金磁环,将磁环放置于真空且充有氩气的退火炉中,真空度为4×10-3Pa,进行分段升温,分段升温包括以下步骤:
1)第一段升温步骤
从室温经过时长为30min的第一段升温达到380℃,并保温20min时间,保温阶段同时外加513A/m的直流横向磁场,保温结束后关闭。
2)第二段升温步骤
从380℃经过时长为40min的第二段升温达到500℃,并保温10min时间,保温阶段同时外加18kA/m的直流横向磁场,保温结束后关闭。
3)第三段升温步骤
从500℃经过时长为20min的第三段升温达到545℃,并保温40min时间,保温阶段同时外加318kA/m的直流横向磁场,保温结束后关闭。
4)降温步骤
磁环从545℃通过风冷随炉降温至280℃保温120min时间,降温时长为40min,再自然降温至250℃出炉。降温阶段同时外加2.6kA/m的直流纵向磁场,出炉前关闭。
实施例五
本实施例与实施例四基本相同,不同之处在于,本实施例中第一段升温步骤、第二段升温步骤和第三段升温步骤中外加的直流横向磁场的磁场强度均为513A/m。
对比例一
一种低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,采用成分为Fe63Co21Si2B14的非晶合金磁环,将磁环放置于真空且充有氩气的退火炉中,真空度为4×10-3Pa,进行分段升温,分段升温包括以下步骤:
1)第一段升温步骤
从室温经过时长为30min的第一段升温达到380℃,并保温20min时间。
2)第二段升温步骤
从380℃经过时长为30min的第二段升温达到480℃,并保温20min时间。
3)第三段升温步骤
从480℃经过时长为30min的第三段升温达到525℃,并保温30min时间。
4)第四段升温步骤
从525℃经过时长为20min的第三段升温达到545℃,并保温40min时间。
4)降温步骤
磁环从545℃通过风冷随炉降温至280℃保温120min时间,降温时长为40min,再自然降温至250℃出炉。
对比例二
本对比例与实施例二基本相同,不同之处在于,本对比例中第二段升温的终温为470℃,保温时间为10min。
应用例
分别采用实施例一、二、三、四、五和对比例一、二的方法制备直径为8mm的非晶软磁磁环,采用软磁材料矫顽力测试仪CR/01测试矫顽力Hc,测试结果如下表所示:
表1磁环矫顽力一览表
结果表明,通过本发明的实施例一至实施例三中的方法加工得到的软磁磁环可以达到较小的矫顽力,并且耗费的退火时间较短,效率大大提升,本发明对于升温次数和温度的优化达到了最佳效果。通过本发明的实施例四和实施例五中的方法可以得到矫顽力更小的软磁磁环,尤其通过第二段升温阶段中加强磁场强度的方法能够使矫顽力降低至0.5A/m,效果显著。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了软磁磁环、退火、升温、保温、降温、横向磁场、纵向磁场等术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质,把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,在含有软磁磁环且充有保护气体的退火炉中进行分段升温,其特征在于,分段升温包括以下步骤:
1)第一段升温步骤
第一段升温至330~390℃,保温t1时间;
2)第二段升温步骤
第二段升温至480~520℃,保温t2时间;
3)第三段升温步骤
第三段升温至530~545℃,保温t3时间。
2.如权利要求1所述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,其特征在于:所述第一段升温步骤中,第一段升温时间为20~40min,保温时间t1为5~25min。
3.如权利要求1所述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,其特征在于:所述第二段升温步骤中,第二段升温至500~510℃,第二段升温时间为30~50min,保温时间t2为5~30min。
4.如权利要求3所述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,其特征在于:所述第二段升温步骤中,第二段升温至500℃,第二段升温时间为40min,保温时间t2为10min。
5.如权利要求1所述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,其特征在于:所述第三段升温步骤中,第三段升温时间为15~25min,保温时间t3为20~50min。
6.如权利要求1所述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,其特征在于:所述第三段升温步骤结束后,进行降温步骤,磁环先随炉降温至270~290℃保温t4时间,再降温至245~255℃出炉。
7.如权利要求6所述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,其特征在于:保温时间t4为100~140min。
8.如权利要求6所述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,其特征在于:所述第一段升温步骤的保温阶段同时进行第一次外加磁场,所述第二段升温步骤的保温阶段同时进行第二次外加磁场,所述第三段升温步骤的保温阶段同时进行第三次外加磁场,所述降温步骤的同时进行第四次外加磁场。
9.如权利要求8所述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,其特征在于:所述第一次外加磁场、第二次外加磁场和第三次外加磁场为外加横向磁场;所述第四次外加磁场为外加纵向磁场。
10.如权利要求9所述的低矫顽力微型软磁磁环的热处理方法,其特征在于:所述第一次外加磁场为外加500~1000A/m的横向磁场,所述第二次外加磁场为外加10~20kA/m的横向磁场,所述第三次外加磁场为外加300~500A/m的横向磁场,所述第四次外加磁场为外加1~4kA/m的纵向磁场。
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