專利名稱：一種超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝及其專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超微晶材料領(lǐng)域，尤其是一種超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝及其專用設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)鐵芯材料中較常使用的鐵氧體、硅鋼片、坡莫合金具有各自的特點(diǎn)，具體如下1.鐵氧體具有較高的電阻率，抑制了渦流損耗，無(wú)需制成薄帶，可在高頻下使用，其缺點(diǎn)是(1)飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度太低，增大了鐵芯體積，在強(qiáng)磁場(chǎng)下工作易飽和；( 磁導(dǎo)率低， 導(dǎo)致激磁功率增大，增加了銅損；(3)其居里點(diǎn)在200攝氏溫度以下，導(dǎo)致其溫度穩(wěn)定性差， 其工作環(huán)境受到了限制。2.硅鋼片雖然具有更高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，但其顯著缺點(diǎn)是鐵損大、溫升快，不宜在高頻下使用，同時(shí)磁導(dǎo)率較低。3.坡莫合金磁導(dǎo)率雖然高，但磁導(dǎo)率線性度較差，在高頻下會(huì)下降很多，用作精密電流互感器會(huì)使比差增大，同時(shí)其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度較低，抗直流能力差，易飽和，成本較高。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們研制出超微晶材料，該材料制成的各種規(guī)格的鐵芯與上述三種傳統(tǒng)鐵芯材料相比，具有他們的綜合優(yōu)點(diǎn)，既高磁導(dǎo)率、高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、低損耗和優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性，同時(shí)又克服了他們各自的缺點(diǎn)，超微晶鐵芯所具有的獨(dú)特性能是在超微晶鐵芯在適當(dāng)條件下進(jìn)行退火工藝處理時(shí)產(chǎn)生的。在超微晶鐵芯的實(shí)際應(yīng)用中，人們可能希望其磁滯損耗越小越好，也就是其矯頑力越小越好，試驗(yàn)表明，在一定范圍內(nèi)，矯頑力和晶粒尺寸成反比，即晶粒增長(zhǎng)時(shí)矯頑力下降，但是晶粒增長(zhǎng)時(shí)剩磁也增長(zhǎng)。當(dāng)某些應(yīng)用即需要矯頑力很小，也要將剩磁率(Br/Bs)控制在一定的范圍時(shí)，傳統(tǒng)的處理方式是在環(huán)形鐵芯上進(jìn)行切口，但這樣將工藝變得復(fù)雜，即增加了生產(chǎn)成本，也降低了產(chǎn)品的合格率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供操作簡(jiǎn)便、剩磁控制效果好的一種超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝，其特征在于包括以下步驟(1)將超微晶鐵芯軸向朝上擺放在方形爐的熱處理區(qū)內(nèi)，使?fàn)t內(nèi)逐步升溫至 475°C，使超微晶鐵芯均勻加熱；(2)將方形爐推入強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，使方形爐位于強(qiáng)磁場(chǎng)的中心處；(3)保持爐內(nèi)溫度為475 495°C，3 4小時(shí)后將方形爐自強(qiáng)磁場(chǎng)中取出；(4)使退出強(qiáng)磁場(chǎng)的方形爐內(nèi)升溫至565°C，保持2 3小時(shí)；(5)步驟(4)處理完成后，使方形爐內(nèi)溫度自然降溫至室溫后即完成了超微晶鐵芯的強(qiáng)磁退火工藝。而且，所述步驟(1)中逐步升溫的速度是1°C /分鐘或者5°C /分鐘。
而且，所述步驟O)中的強(qiáng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度為4000 45000e。而且，所述步驟O)中超微晶鐵芯的軸線與強(qiáng)磁場(chǎng)的磁力線方向平行。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種實(shí)現(xiàn)超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝的專用設(shè)備，該專用設(shè)備包括導(dǎo)磁方框、永磁體和方形爐，導(dǎo)磁方框豎直放置且其兩端的開口內(nèi)穿裝兩根相互平行的導(dǎo)軌，方形爐滑動(dòng)安裝在所述兩根導(dǎo)軌上，與方形爐上端面和下端面相對(duì)位的導(dǎo)磁方框內(nèi)壁表面均安裝多個(gè)永磁體。而且，所述方形爐推入導(dǎo)磁方框內(nèi)時(shí)位于永磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)的中心處。而且，所述導(dǎo)磁方框內(nèi)壁上端和下端安裝的多個(gè)永磁體的表面均安裝有回轉(zhuǎn)形水冷管。而且，所述方形爐內(nèi)的兩側(cè)邊與上端面和下端面的交接處均為弧形過(guò)渡面。而且，所述永磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)位于導(dǎo)磁方框中心位置的強(qiáng)度為4000 45000e。。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本發(fā)明中，通過(guò)導(dǎo)磁方框、永磁體形成均一覆蓋的強(qiáng)磁場(chǎng)，待超微晶鐵芯均勻升溫后進(jìn)行強(qiáng)磁場(chǎng)處理，使超微晶鐵芯在軸向強(qiáng)磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生感生磁晶各向異性，降低了超微晶鐵芯環(huán)繞方向的磁通密度，有效的控制了剩磁，使磁導(dǎo)率亦得到了有效的控制，線性度變得更好，整體工藝簡(jiǎn)便，無(wú)需進(jìn)行超微晶鐵芯的切口處理，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的合格率。


圖1是本發(fā)明中專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的左視圖；圖3是方形爐內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明處理后的超微晶鐵芯的動(dòng)態(tài)磁滯回線；圖5是現(xiàn)有技術(shù)處理后的超微晶鐵芯的動(dòng)態(tài)磁滯回線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，下述實(shí)施例是說(shuō)明性的，不是限定性的， 不能以下述實(shí)施例來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。一種超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝，如圖1 5所示，該方法包括以下步驟(1)將超微晶鐵芯軸向朝上擺放在方形爐的熱處理區(qū)內(nèi)，使?fàn)t內(nèi)以1°C /分鐘或者 5°C /分鐘的速度逐步升溫至475°C，使超微晶鐵芯均勻加熱；(2)將方形爐推入強(qiáng)度為4000 45000e的強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，使方形爐位于強(qiáng)磁場(chǎng)的中心處且超微晶鐵芯的軸線與強(qiáng)磁場(chǎng)的磁力線方向平行；(3)保持爐內(nèi)溫度為475 495°C，3 4小時(shí)后將方形爐自強(qiáng)磁場(chǎng)中取出；(4)使退出強(qiáng)磁場(chǎng)的方形爐內(nèi)升溫至565°C，保持2 3小時(shí)；(5)步驟(4)處理完成后，使方形爐內(nèi)溫度自然降溫至室溫后即完成了超微晶鐵芯的強(qiáng)磁退火工藝。由于在傳統(tǒng)退火工藝中引入了強(qiáng)磁場(chǎng)，所以該專用設(shè)備包括由純鐵制成的導(dǎo)磁方框3、永磁體4、5和方形爐2，傳統(tǒng)加熱爐的截面為圓形或橢圓形，但為了保證磁場(chǎng)的均勻， 本發(fā)明中采用截面為方形的方形爐。在導(dǎo)磁方框豎直放置且其兩端的開口內(nèi)穿裝兩根相互平行的導(dǎo)軌1，方形爐滑動(dòng)安裝在所述兩根導(dǎo)軌上，與方形爐上端面和下端面相對(duì)位的導(dǎo)磁方框內(nèi)壁表面均安裝多個(gè)永磁體4和5。永磁體選用48H超強(qiáng)永磁體，在方形爐推入導(dǎo)磁方框內(nèi)所處的中心處的磁場(chǎng)強(qiáng)度為4000 45000e，該數(shù)值的選取是因?yàn)槌⒕Р牧系娘柡痛鸥袘?yīng)強(qiáng)度Bs = 1.25T，晶格有三個(gè)方向，磁矩在每個(gè)方向各占三分之一，這樣軸向所加的磁場(chǎng)必須大于等于l/3Bs，所以最終選取的磁場(chǎng)強(qiáng)度為4000 45000e。由于超強(qiáng)永磁體溫度過(guò)高時(shí)會(huì)出現(xiàn)失磁的問(wèn)題，所以為了給永磁體降溫，在導(dǎo)磁方框內(nèi)壁上端和下端安裝的多個(gè)永磁體的表面均安裝有回轉(zhuǎn)形水冷管6，冷水從一端進(jìn)入，
由另一端流出。方形爐選用不銹鋼材料，考慮到邊角效應(yīng)造成的溫度不均勻性，在方形爐內(nèi)的兩側(cè)邊與上端面和下端面的交接處均為弧形過(guò)渡面9，超微晶鐵芯8放置在方形爐內(nèi)，強(qiáng)磁場(chǎng)的磁力線7與超微晶鐵芯的軸線平行。通過(guò)試驗(yàn)，同一規(guī)格的超微晶鐵芯(16/21*10)在強(qiáng)磁場(chǎng)下退火和普通退火后的磁滯回線如圖4、5所示，本發(fā)明處理后的超微晶鐵芯磁滯損耗大大地小于傳統(tǒng)退火工藝處理的超微晶鐵芯。實(shí)施例1變頻空調(diào)上共模電感鐵芯如32/20*10，重量 27g,技術(shù)要求1 kHz/0. 3V, L > 60uH ； 100KHz/0. 3V, L > 6uH。兩種熱處理工藝對(duì)比如下
權(quán)利要求
1.一種超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝，其特征在于包括以下步驟(1)將超微晶鐵芯軸向朝上擺放在方形爐的熱處理區(qū)內(nèi)，使?fàn)t內(nèi)逐步升溫至475°c，使超微晶鐵芯均勻加熱；(2)將方形爐推入強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，使方形爐位于強(qiáng)磁場(chǎng)的中心處；(3)保持爐內(nèi)溫度為475 495°C，3 4小時(shí)后將方形爐自強(qiáng)磁場(chǎng)中取出；(4)使退出強(qiáng)磁場(chǎng)的方形爐內(nèi)升溫至565°C，保持2 3小時(shí)；(5)步驟(4)處理完成后，使方形爐內(nèi)溫度自然降溫至室溫后即完成了超微晶鐵芯的強(qiáng)磁退火工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝，其特征在于所述步驟(1) 中逐步升溫的速度是1°C /分鐘或者5°C /分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝，其特征在于所述步驟(2) 中的強(qiáng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度為4000 45000e。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝，其特征在于所述步驟(2) 中超微晶鐵芯的軸線與強(qiáng)磁場(chǎng)的磁力線方向平行。
5.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝的專用設(shè)備，其特征在于包括導(dǎo)磁方框、永磁體和方形爐，導(dǎo)磁方框豎直放置且其兩端的開口內(nèi)穿裝兩根相互平行的導(dǎo)軌，方形爐滑動(dòng)安裝在所述兩根導(dǎo)軌上，與方形爐上端面和下端面相對(duì)位的導(dǎo)磁方框內(nèi)壁表面均安裝多個(gè)永磁體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝，其特征在于所述方形爐推入導(dǎo)磁方框內(nèi)時(shí)位于永磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)的中心處。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝，其特征在于所述導(dǎo)磁方框內(nèi)壁上端和下端安裝的多個(gè)永磁體的表面均安裝有回轉(zhuǎn)形水冷管。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝，其特征在于所述方形爐內(nèi)的兩側(cè)邊與上端面和下端面的交接處均為弧形過(guò)渡面。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝，其特征在于所述永磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)位于導(dǎo)磁方框中心位置的強(qiáng)度為4000 45000e。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超微晶鐵芯強(qiáng)磁退火工藝，包括以下步驟(1)將超微晶鐵芯軸向朝上擺放在方形爐的熱處理區(qū)內(nèi)，使?fàn)t內(nèi)逐步升溫至475℃，使超微晶鐵芯均勻加熱；(2)將方形爐推入強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，使方形爐位于強(qiáng)磁場(chǎng)的中心處；(3)保持爐內(nèi)溫度為475～495℃，3～4小時(shí)后將方形爐自強(qiáng)磁場(chǎng)中取出；(4)使退出強(qiáng)磁場(chǎng)的方形爐內(nèi)升溫至565℃，保持2～3小時(shí)；(5)步驟(4)處理完成后，使方形爐內(nèi)溫度自然降溫至室溫后即完成了超微晶鐵芯的強(qiáng)磁退火工藝。本發(fā)明有效的控制了剩磁，使磁導(dǎo)率亦得到了有效的控制，線性度變得更好，整體工藝簡(jiǎn)便，無(wú)需進(jìn)行超微晶鐵芯的切口處理，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的合格率。
文檔編號(hào)C21D1/26GK102496450SQ201110445989
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者安海路 申請(qǐng)人:天津奧納科技有限公司