本發(fā)明涉及高頻逆變電源技術領域,具體涉及一種降低納米晶磁芯的剩磁的退火工藝。
背景技術:
軟磁材料具有低矯頑力、高磁導率等磁特性,是制作電感器、扼流圈、傳感器等磁芯的原材料,目前已在電力、電機和電子等行業(yè)得到廣泛應用。迄今為止,對于工程應用的軟磁材料,因其軟磁特性和使用功率、頻率的不同條件而分為金屬軟磁材料(如工業(yè)純鐵、硅鋼、坡莫合金)、軟磁鐵氧體、非晶及納米晶軟磁材料。傳統(tǒng)的金屬軟磁材料的矯頑力相對較高,限制了其在軟磁領域的應用;軟磁鐵氧體因飽和磁感應強度較低不利于電子元器件的小型化;而納米晶合金軟磁材料作為這一領域的新興材料,因同時具有高飽和磁感應強度、高磁導率、低損耗(遠低于硅鋼)、高電阻率及高強韌性等優(yōu)點,吸引了眾多科研工作者的注意,從研究初期就已投入生產(chǎn)應用,且其制備工藝簡單、節(jié)能環(huán)保,在少數(shù)領域已部分替代了傳統(tǒng)的硅鋼和鐵氧體材料。
隨著技術發(fā)展的成熟,納米晶磁芯在逆變電源應用越來越廣泛,但要降低這種磁芯的剩磁,現(xiàn)有的一般退火工藝是用橫磁爐加橫磁場處理。
技術實現(xiàn)要素:
為了克服現(xiàn)有技術中存在的缺點和不足,本發(fā)明的目的在于提供一種降低納米晶磁芯的剩磁的退火工藝,該退火工藝用常規(guī)格退火爐把所要熱處理的納米晶磁芯通過兩次相同熱處理工藝以達到橫磁爐降低納米晶磁芯剩磁的電性要求,工藝簡單,生產(chǎn)成本低。
本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn):一種降低納米晶磁芯的剩磁的退火工藝,包括如下步驟:
(1)將納米晶帶材卷繞成環(huán)形納米晶磁芯;
(2)將納米晶磁芯放入真空退火爐內(nèi)進行熱處理;
(3)將熱處理后的納米晶磁芯放入真空退火爐內(nèi)再次進行熱處理。
優(yōu)選的,所述步驟(1)中,納米晶帶材的厚度為15-25μm,寬度為20-30mm。本發(fā)明通過嚴格控制納米晶帶材的厚度和寬度,使得納米晶磁芯在保持良好的電感量、較高的品質因數(shù)的同時,降低了產(chǎn)品的損耗值,提高了直流偏置能力。
優(yōu)選的,所述步驟(1)中,納米晶帶材為鐵基納米晶帶材,所述鐵基納米晶帶材包括如下重量百分比的元素:si:14%-16%、b:7%-9%、nb:1%-3%、cu:1.6%-1.8%、zr:4%-6%、al:0.5%-1.5%,余量為fe。
非晶形成元素si、b,鐵基納米晶軟磁合金一般都是在非晶態(tài)合金基礎上,通過合適的晶化退火使其形成納米晶材料,因而非晶化元素是基本組成元素,特別是b元素,其原子半徑較小,外層電子多,非常有利于形成非晶態(tài)合金,si也是重要的非晶化元素,在本發(fā)明中,含si量高于18at%將使合金的飽和磁化強度降低,而含si量低于7at%則不易形成非晶態(tài),同時,si元素還是α-fe(si)納米晶相的構成元素;
納米晶形成元素cu、nb,晶化時cu首先與fe分離,形成該金屬元素的富集區(qū),為納米晶化起形核作用,nb元素擴散緩慢,主要作用是阻礙α-fe晶粒的長大,從而保證晶粒尺寸在納米量級,cu、nb含量的控制對于保持磁芯的微觀組織結構非常重要。
加入cu元素可以在隨后的非晶晶化初始階段形成高密度α相結晶晶核,以作為納米尺寸結晶的生長中心。
本發(fā)明的鐵基納米晶磁芯采用al部分取代磁芯中的貴金屬nb,添加nb有利于提高磁芯的飽和磁感強度,添加al有利于矯頑力的降低,同時可以明顯降低磁芯的生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的鐵基納米晶帶材通過采用上述元素,并嚴格控制各原料的重量百分比,制得的鐵基納米晶磁芯具有穩(wěn)定的磁導率和直流偏置能力,還具有高飽和磁感應強度、低損耗值、低矯頑力、耐高溫等優(yōu)點,綜合性能優(yōu)良。
更為優(yōu)選的,所述鐵基納米晶帶材還包括ga:0.4%-0.8%、v:0.1%-0.5%、ti:0.2%-0.6%、mn:1%-3%、cr:0.5%-1.5%、mo:0.8%-1.2%、c:1.2%-1.4%、ge:0.01%-0.05%、p:0.001%-0.005%、vb:1.4%-1.8%、ta:0.3%-0.7%和w:0.04%-0.08%。
本發(fā)明的鐵基納米晶帶材通過增加ga、v和ti元素,并嚴格控制各原料的重量百分比,可以提高合金的第一次晶化溫度,從而降低了兩次晶化溫度間的差距。本發(fā)明的鐵基納米晶帶材通過增加mn、cr和mo元素,并嚴格控制各原料的重量百分比,可以使材料形成較強的退火感生各向異性常數(shù),在橫磁退火過程中形成可控調節(jié)的橫向磁各向異性,以達到線性磁導率和抗飽和的特性。本發(fā)明的鐵基納米晶帶材通過增加c、ge和p元素,并嚴格控制各原料的重量百分比,可以提高合金的第一次晶化溫度,從而降低了兩次晶化溫度間的差距。本發(fā)明的鐵基納米晶帶材通過增加vb、ta和w元素,并嚴格控制各原料的重量百分比,可以阻止納米晶晶粒長大,維持并最終形成納米級的晶體尺寸結構。
另一優(yōu)選的,所述步驟(1)中,納米晶帶材為鐵鎳基納米晶帶材,所述鐵鎳基納米晶帶材包括如下重量百分比的元素:ni:15%-25%、si:10%-12%、b:3%-5%、nb:2%-4%、cu:0.3%-0.5%、co:4%-8%,余量為fe。
非晶形成元素si、b,鐵基納米晶軟磁合金一般都是在非晶態(tài)合金基礎上,通過合適的晶化退火使其形成納米晶材料,因而非晶化元素是基本組成元素,特別是b元素,其原子半徑較小,外層電子多,非常有利于形成非晶態(tài)合金,si也是重要的非晶化元素,在本發(fā)明中,含si量高于18at%將使合金的飽和磁化強度降低,而含si量低于7at%則不易形成非晶態(tài),同時,si元素還是α-fe(si)納米晶相的構成元素;
納米晶形成元素cu、nb,晶化時cu首先與fe分離,形成該金屬元素的富集區(qū),為納米晶化起形核作用,nb元素擴散緩慢,主要作用是阻礙α-fe晶粒的長大,從而保證晶粒尺寸在納米量級,cu、nb含量的控制對于保持磁芯的微觀組織結構非常重要。
加入cu元素可以在隨后的非晶晶化初始階段形成高密度α相結晶晶核,以作為納米尺寸結晶的生長中心。
本發(fā)明的鐵鎳基納米晶磁芯在傳統(tǒng)的鐵基納米晶磁芯的配方上作出了改良,增加了適當比例的金屬鎳,制備出的納米晶磁芯具有更佳的韌性、耐溫性和導磁率。
本發(fā)明的鐵鎳基納米晶磁芯中用co元素代替部分fe,可以明顯提高磁芯的高溫、高頻特性和品質因數(shù),磁芯的居里溫度、磁化強度比co置換fe前明顯提高。
本發(fā)明的鐵鎳基納米晶磁芯采用al、ni部分取代磁芯中的貴金屬nb,添加nb有利于提高磁芯的飽和磁感強度,添加al有利于矯頑力的降低,同時可以明顯降低磁芯的生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的鐵鎳基納米晶帶材通過采用上述元素,并嚴格控制各原料的重量百分比,制得的鐵鎳基納米晶磁芯具有穩(wěn)定的磁導率和直流偏置能力,還具有高飽和磁感應強度、低損耗值、低矯頑力、耐高溫等優(yōu)點,綜合性能優(yōu)良。
更為優(yōu)選的,所述鐵鎳基納米晶帶材還包括ga:0.4%-0.8%、v:0.1%-0.5%、ti:0.2%-0.6%、mn:1%-3%、cr:0.5%-1.5%、mo:0.8%-1.2%、c:1.2%-1.4%、ge:0.01%-0.05%、p:0.001%-0.005%、vb:1.4%-1.8%、ta:0.3%-0.7%和w:0.04%-0.08%。
本發(fā)明的鐵鎳基納米晶帶材通過增加ga、v和ti元素,并嚴格控制各原料的重量百分比,可以提高合金的第一次晶化溫度,從而降低了兩次晶化溫度間的差距。本發(fā)明的鐵鎳基納米晶帶材通過增加mn、cr和mo元素,并嚴格控制各原料的重量百分比,可以使材料形成較強的退火感生各向異性常數(shù),在橫磁退火過程中形成可控調節(jié)的橫向磁各向異性,以達到線性磁導率和抗飽和的特性。本發(fā)明的鐵鎳基納米晶帶材通過增加c、ge和p元素,并嚴格控制各原料的重量百分比,可以提高合金的第一次晶化溫度,從而降低了兩次晶化溫度間的差距。本發(fā)明的鐵鎳基納米晶帶材通過增加vb、ta和w元素,并嚴格控制各原料的重量百分比,可以阻止納米晶晶粒長大,維持并最終形成納米級的晶體尺寸結構。
優(yōu)選的,所述步驟(2)和所述步驟(3)中,熱處理的步驟為:
a)經(jīng)過110-130min把爐內(nèi)溫度從室溫升溫至640-660k;
b)在643-663k保溫15-25min后,用32-40min升溫至750-770k;
c)在753-773k保溫35-45min后,用11-15min升溫至790-810k;
d)在793-813k保溫55-65min后,用10-14min升溫至825-845k;
e)在828-848k保溫35-45min后,退出爐罩強風把爐體溫度急冷至340-360k,打開爐門把納米晶磁芯取出;
f)把從爐內(nèi)取出的納米晶磁芯放在冷卻架上再強風急冷至常溫。
本發(fā)明的退火工藝采用多次保溫,用常規(guī)格退火爐把所要熱處理的納米晶磁芯通過兩次相同熱處理工藝以達到橫磁爐降低納米晶磁芯剩磁的電性要求,簡化了熱處理工藝,工藝簡單,減少了生產(chǎn)設備投入,還可以節(jié)省電力成本25%以上,生產(chǎn)成本低。
更為優(yōu)選的,所述步驟(2)和所述步驟(3)中,熱處理的步驟為:
a)經(jīng)過120min把爐內(nèi)溫度從室溫升溫至650k;
b)在653k保溫20min后,用36min升溫至760k;
c)在763k保溫40min后,用13min升溫至800k;
d)在803k保溫60min后,用12min升溫至835k;
e)在838k保溫40min后,退出爐罩強風把爐體溫度急冷至350k,打開爐門把納米晶磁芯取出;
f)把從爐內(nèi)取出的納米晶磁芯放在冷卻架上再強風急冷至常溫。
優(yōu)選的,所述步驟(2)和所述步驟(3)中,真空退火爐內(nèi)的真空度小于-0.1mpa,真空退火爐內(nèi)充有混合氣體,混合氣體由體積百分比為10%-20%的氫氣和體積百分比為80%-90%的氮氣組成。
本發(fā)明通過嚴格控制真空退火爐內(nèi)的真空度,并在真空退火爐內(nèi)充入氮氫混合氣體,可以提高納米晶磁芯的磁導率。注入氮氣后,氮氣主要起到均勻溫度的作用,氮氣就是熱量的傳導介質,使爐內(nèi)磁芯均勻的受熱,從而使磁芯的溫度均勻、平衡,納米晶磁芯的磁導率與在退火爐氣氛有關,退火爐的氣氛不同時,磁導率有一定的差異;經(jīng)過試驗得出以下結論,磁芯的磁導率變化規(guī)律是:退火爐內(nèi)的抽真空之后比沒有抽真空之前好;抽真空再充入氮氫混合氣體,比只抽真空要好。
優(yōu)選的,所述步驟(3)之后還包括步驟(4)將再次進行熱處理后的納米晶磁芯進行浸膠固化處理。
所述步驟(4)中,浸膠固化處理包括如下步驟:
a、將納米晶磁芯在60-70℃溫度下進行預熱;
b、采用環(huán)氧樹脂膠漆作為固化劑,將環(huán)氧樹脂膠漆在水浴60-70℃環(huán)境下加熱;并用稀釋劑以膠漆與稀釋劑的比例為0.8-1.2:1來配兌稀釋,稀釋后的膠漆在60-70℃下保溫40-80min;
c、將預熱后的納米晶磁芯浸于配兌后的熱膠漆中,采用真空含浸的方式,含浸30-50min,真空度為0.6-0.8mpa;
d、將含浸后的納米晶磁芯采用三段保溫法固化,第一段溫度60-80℃,保溫40-80min;第二段溫度100-120℃,保溫80-120min;第三段溫度140-160℃,保溫80-120min;自然冷卻。
為解決納米晶磁芯的固化方式問題,該方法的固化步驟采用了高粘接強度、低應力膠水固化成型,即環(huán)氧樹脂膠漆。含浸前先預熱膠漆和納米晶磁芯,使得兩者的溫度均保持在60-70℃,當環(huán)氧樹脂膠漆在70℃左右時,活性增加,粘度會下降,這樣就可以保證在淋膠時,多余的膠漆能通過自身的重力作用流出納米晶磁芯的內(nèi)部,保證了納米晶磁芯的表面干凈,不影響磁芯后續(xù)的切割精度。其次,為進一步地改善膠漆的粘度和加熱后的流動性,采用丙酮為稀釋劑嗎,膠漆與稀釋劑以0.8-1.2:1的比例配兌。并且含浸后采用三段保溫法固化,使配兌的膠漆在高溫的情況下在納米晶磁芯表面形成密封膜,保證膠漆存留在納米晶磁芯內(nèi)部,解決了現(xiàn)有常規(guī)方式的油漆滲漏及強度低等問題,同時膠漆的高強度和低應力對最終切割的不破損和鏡面要求起到助力作用。
本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的退火工藝用常規(guī)格退火爐把所要熱處理的納米晶磁芯通過兩次相同熱處理工藝以達到橫磁爐降低納米晶磁芯剩磁的電性要求,簡化了熱處理工藝,工藝簡單,減少了生產(chǎn)設備投入,還可以節(jié)省電力成本25%以上,生產(chǎn)成本低。通過本發(fā)明的退火工藝制得的納米晶磁芯具有穩(wěn)定的磁導率和直流偏置能力,還具有高飽和磁感應強度、低損耗值、低矯頑力、耐高溫等優(yōu)點,綜合性能優(yōu)良。
具體實施方式
為了便于本領域技術人員的理解,下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明,實施方式提及的內(nèi)容并非對本發(fā)明的限定。
實施例1
一種降低納米晶磁芯的剩磁的退火工藝,包括如下步驟:
(1)將納米晶帶材卷繞成環(huán)形納米晶磁芯;
(2)將納米晶磁芯放入真空退火爐內(nèi)進行熱處理;
(3)將熱處理后的納米晶磁芯放入真空退火爐內(nèi)再次進行熱處理。
所述步驟(1)中,納米晶帶材的厚度為15μm,寬度為20mm。
所述步驟(1)中,納米晶帶材為鐵基納米晶帶材,所述鐵基納米晶帶材包括如下重量百分比的元素:si:14%、b:7%、nb:1%、cu:1.6%、zr:4%、al:0.5%,余量為fe。
所述鐵基納米晶帶材還包括ga:0.4%、v:0.1%、ti:0.2、mn:1%、cr:0.5%、mo:0.8%、c:1.2%、ge:0.01%、p:0.001%、vb:1.4%、ta:0.3%和w:0.04%。
所述步驟(2)和所述步驟(3)中,熱處理的步驟為:
a)經(jīng)過110min把爐內(nèi)溫度從室溫升溫至640k;
b)在643k保溫15min后,用32min升溫至750k;
c)在753k保溫35min后,用11min升溫至790k;
d)在793k保溫55min后,用10min升溫至825k;
e)在828k保溫35min后,退出爐罩強風把爐體溫度急冷至340k,打開爐門把納米晶磁芯取出;
f)把從爐內(nèi)取出的納米晶磁芯放在冷卻架上再強風急冷至常溫。
所述步驟(2)和所述步驟(3)中,真空退火爐內(nèi)的真空度小于-0.1mpa,真空退火爐內(nèi)充有混合氣體,混合氣體由體積百分比為10%的氫氣和體積百分比為90%的氮氣組成。
所述步驟(3)之后還包括步驟(4)將再次進行熱處理后的納米晶磁芯進行浸膠固化處理。
所述步驟(4)中,浸膠固化處理包括如下步驟:
a、將納米晶磁芯在60℃溫度下進行預熱;
b、采用環(huán)氧樹脂膠漆作為固化劑,將環(huán)氧樹脂膠漆在水浴60℃環(huán)境下加熱;并用稀釋劑以膠漆與稀釋劑的比例為0.8:1來配兌稀釋,稀釋后的膠漆在60℃下保溫40min;
c、將預熱后的納米晶磁芯浸于配兌后的熱膠漆中,采用真空含浸的方式,含浸30min,真空度為0.6mpa;
d、將含浸后的納米晶磁芯采用三段保溫法固化,第一段溫度60℃,保溫40min;第二段溫度100℃,保溫80min;第三段溫度140℃,保溫80min;自然冷卻。
實施例2
一種降低納米晶磁芯的剩磁的退火工藝,包括如下步驟:
(1)將納米晶帶材卷繞成環(huán)形納米晶磁芯;
(2)將納米晶磁芯放入真空退火爐內(nèi)進行熱處理;
(3)將熱處理后的納米晶磁芯放入真空退火爐內(nèi)再次進行熱處理。
所述步驟(1)中,納米晶帶材的厚度為18μm,寬度為22mm。
所述步驟(1)中,納米晶帶材為鐵基納米晶帶材,所述鐵基納米晶帶材包括如下重量百分比的元素:si:14.5%、b:7.5%、nb:1.5%、cu:1.65%、zr:4.5%、al:0.8%,余量為fe。
所述鐵基納米晶帶材還包括ga:0.5%、v:0.2%、ti:0.3%、mn:1.5%、cr:0.8%、mo:0.9%、c:1.25%、ge:0.02%、p:0.002%、vb:1.5%、ta:0.4%和w:0.05%。
所述步驟(2)和所述步驟(3)中,熱處理的步驟為:
a)經(jīng)過115min把爐內(nèi)溫度從室溫升溫至645k;
b)在648k保溫18min后,用34min升溫至755k;
c)在758k保溫38min后,用12min升溫至795k;
d)在798k保溫58min后,用11min升溫至830k;
e)在833k保溫38min后,退出爐罩強風把爐體溫度急冷至345k,打開爐門把納米晶磁芯取出;
f)把從爐內(nèi)取出的納米晶磁芯放在冷卻架上再強風急冷至常溫。
所述步驟(2)和所述步驟(3)中,真空退火爐內(nèi)的真空度小于-0.1mpa,真空退火爐內(nèi)充有混合氣體,混合氣體由體積百分比為12%的氫氣和體積百分比為88%的氮氣組成。
所述步驟(3)之后還包括步驟(4)將再次進行熱處理后的納米晶磁芯進行浸膠固化處理。
所述步驟(4)中,浸膠固化處理包括如下步驟:
a、將納米晶磁芯在62℃溫度下進行預熱;
b、采用環(huán)氧樹脂膠漆作為固化劑,將環(huán)氧樹脂膠漆在水浴62℃環(huán)境下加熱;并用稀釋劑以膠漆與稀釋劑的比例為0.9:1來配兌稀釋,稀釋后的膠漆在62℃下保溫50min;
c、將預熱后的納米晶磁芯浸于配兌后的熱膠漆中,采用真空含浸的方式,含浸35min,真空度為0.65mpa;
d、將含浸后的納米晶磁芯采用三段保溫法固化,第一段溫度65℃,保溫50min;第二段溫度105℃,保溫90min;第三段溫度145℃,保溫90min;自然冷卻。
實施例3
一種降低納米晶磁芯的剩磁的退火工藝,包括如下步驟:
(1)將納米晶帶材卷繞成環(huán)形納米晶磁芯;
(2)將納米晶磁芯放入真空退火爐內(nèi)進行熱處理;
(3)將熱處理后的納米晶磁芯放入真空退火爐內(nèi)再次進行熱處理。
所述步驟(1)中,納米晶帶材的厚度為20μm,寬度為25mm。
所述步驟(1)中,納米晶帶材為鐵基納米晶帶材,所述鐵基納米晶帶材包括如下重量百分比的元素:si:15%、b:8%、nb:2%、cu:1.7%、zr:5%、al:1.0%,余量為fe。
所述鐵基納米晶帶材還包括ga:0.6%、v:0.3%、ti:0.4%、mn:2%、cr:1.0%、mo:1.0%、c:1.3%、ge:0.03%、p:0.003%、vb:1.6%、ta:0.5%和w:0.06%。
所述步驟(2)和所述步驟(3)中,熱處理的步驟為:
a)經(jīng)過120min把爐內(nèi)溫度從室溫升溫至650k;
b)在653k保溫20min后,用36min升溫至760k;
c)在763k保溫40min后,用13min升溫至800k;
d)在803k保溫60min后,用12min升溫至835k;
e)在838k保溫40min后,退出爐罩強風把爐體溫度急冷至350k,打開爐門把納米晶磁芯取出;
f)把從爐內(nèi)取出的納米晶磁芯放在冷卻架上再強風急冷至常溫。
所述步驟(2)和所述步驟(3)中,真空退火爐內(nèi)的真空度小于-0.1mpa,真空退火爐內(nèi)充有混合氣體,混合氣體由體積百分比為15%的氫氣和體積百分比為85%的氮氣組成。
所述步驟(3)之后還包括步驟(4)將再次進行熱處理后的納米晶磁芯進行浸膠固化處理。
所述步驟(4)中,浸膠固化處理包括如下步驟:
a、將納米晶磁芯在65℃溫度下進行預熱;
b、采用環(huán)氧樹脂膠漆作為固化劑,將環(huán)氧樹脂膠漆在水浴65℃環(huán)境下加熱;并用稀釋劑以膠漆與稀釋劑的比例為1:1來配兌稀釋,稀釋后的膠漆在65℃下保溫60min;
c、將預熱后的納米晶磁芯浸于配兌后的熱膠漆中,采用真空含浸的方式,含浸40min,真空度為0.7mpa;
d、將含浸后的納米晶磁芯采用三段保溫法固化,第一段溫度70℃,保溫60min;第二段溫度110℃,保溫810min;第三段溫度150℃,保溫100min;自然冷卻。
實施例4
一種降低納米晶磁芯的剩磁的退火工藝,包括如下步驟:
(1)將納米晶帶材卷繞成環(huán)形納米晶磁芯;
(2)將納米晶磁芯放入真空退火爐內(nèi)進行熱處理;
(3)將熱處理后的納米晶磁芯放入真空退火爐內(nèi)再次進行熱處理。
所述步驟(1)中,納米晶帶材的厚度為22μm,寬度為28mm。
所述步驟(1)中,納米晶帶材為鐵基納米晶帶材,所述鐵基納米晶帶材包括如下重量百分比的元素:si:15.5%、b:8.5%、nb:2.5%、cu:1.75%、zr:5.5%、al:1.2%,余量為fe。
所述鐵基納米晶帶材還包括ga:0.7%、v:0.4%、ti:0.5%、mn:2.5%、cr:1.2%、mo:1.1%、c:1.35%、ge:0.04%、p:0.004%、vb:1.7%、ta:0.6%和w:0.07%。
所述步驟(2)和所述步驟(3)中,熱處理的步驟為:
a)經(jīng)過125min把爐內(nèi)溫度從室溫升溫至655k;
b)在658k保溫22min后,用38min升溫至765k;
c)在768k保溫42min后,用14min升溫至805k;
d)在808k保溫62min后,用13min升溫至840k;
e)在843k保溫42min后,退出爐罩強風把爐體溫度急冷至355k,打開爐門把納米晶磁芯取出;
f)把從爐內(nèi)取出的納米晶磁芯放在冷卻架上再強風急冷至常溫。
所述步驟(2)和所述步驟(3)中,真空退火爐內(nèi)的真空度小于-0.1mpa,真空退火爐內(nèi)充有混合氣體,混合氣體由體積百分比為18%的氫氣和體積百分比為82%的氮氣組成。
所述步驟(3)之后還包括步驟(4)將再次進行熱處理后的納米晶磁芯進行浸膠固化處理。
所述步驟(4)中,浸膠固化處理包括如下步驟:
a、將納米晶磁芯在68℃溫度下進行預熱;
b、采用環(huán)氧樹脂膠漆作為固化劑,將環(huán)氧樹脂膠漆在水浴68℃環(huán)境下加熱;并用稀釋劑以膠漆與稀釋劑的比例為1.1:1來配兌稀釋,稀釋后的膠漆在68℃下保溫70min;
c、將預熱后的納米晶磁芯浸于配兌后的熱膠漆中,采用真空含浸的方式,含浸45min,真空度為0.75mpa;
d、將含浸后的納米晶磁芯采用三段保溫法固化,第一段溫度75℃,保溫70min;第二段溫度115℃,保溫110min;第三段溫度155℃,保溫110min;自然冷卻。
實施例5
一種降低納米晶磁芯的剩磁的退火工藝,包括如下步驟:
(1)將納米晶帶材卷繞成環(huán)形納米晶磁芯;
(2)將納米晶磁芯放入真空退火爐內(nèi)進行熱處理;
(3)將熱處理后的納米晶磁芯放入真空退火爐內(nèi)再次進行熱處理。
所述步驟(1)中,納米晶帶材的厚度為25μm,寬度為30mm。
所述步驟(1)中,納米晶帶材為鐵基納米晶帶材,所述鐵基納米晶帶材包括如下重量百分比的元素:si:16%、b:9%、nb:3%、cu:1.8%、zr:6%、al:1.5%,余量為fe。
所述鐵基納米晶帶材還包括ga:0.8%、v:0.5%、ti:0.6%、mn:3%、cr:1.5%、mo:1.2%、c:1.4%、ge:0.05%、p:0.005%、vb:1.8%、ta:0.7%和w:0.08%。
所述步驟(2)和所述步驟(3)中,熱處理的步驟為:
a)經(jīng)過130min把爐內(nèi)溫度從室溫升溫至660k;
b)在663k保溫25min后,用40min升溫至770k;
c)在773k保溫45min后,用15min升溫至810k;
d)在813k保溫65min后,用14min升溫至845k;
e)在848k保溫45min后,退出爐罩強風把爐體溫度急冷至360k,打開爐門把納米晶磁芯取出;
f)把從爐內(nèi)取出的納米晶磁芯放在冷卻架上再強風急冷至常溫。
所述步驟(2)和所述步驟(3)中,真空退火爐內(nèi)的真空度小于-0.1mpa,真空退火爐內(nèi)充有混合氣體,混合氣體由體積百分比為20%的氫氣和體積百分比為80%的氮氣組成。
所述步驟(3)之后還包括步驟(4)將再次進行熱處理后的納米晶磁芯進行浸膠固化處理。
所述步驟(4)中,浸膠固化處理包括如下步驟:
a、將納米晶磁芯在70℃溫度下進行預熱;
b、采用環(huán)氧樹脂膠漆作為固化劑,將環(huán)氧樹脂膠漆在水浴70℃環(huán)境下加熱;并用稀釋劑以膠漆與稀釋劑的比例為1.2:1來配兌稀釋,稀釋后的膠漆在70℃下保溫80min;
c、將預熱后的納米晶磁芯浸于配兌后的熱膠漆中,采用真空含浸的方式,含浸50min,真空度為0.8mpa;
d、將含浸后的納米晶磁芯采用三段保溫法固化,第一段溫度80℃,保溫80min;第二段溫度120℃,保溫120min;第三段溫度160℃,保溫120min;自然冷卻。
實施例6
本實施例與上述實施例1的不同之處在于:
所述步驟(1)中,納米晶帶材為鐵鎳基納米晶帶材,所述鐵鎳基納米晶帶材包括如下重量百分比的元素:ni:15%、si:10%、b:3%、nb:2%、cu:0.3%、co:4%,余量為fe。
所述鐵鎳基納米晶帶材還包括ga:0.4%、v:0.1%、ti:0.2、mn:1%、cr:0.5%、mo:0.8%、c:1.2%、ge:0.01%、p:0.001%、vb:1.4%、ta:0.3%和w:0.04%。
實施例7
本實施例與上述實施例2的不同之處在于:
所述步驟(1)中,納米晶帶材為鐵鎳基納米晶帶材,所述鐵鎳基納米晶帶材包括如下重量百分比的元素:ni:18%、si:11.5%、b:3.5%、nb:2.5%、cu:0.35%、co:5%,余量為fe。
所述鐵鎳基納米晶帶材還包括ga:0.5%、v:0.2%、ti:0.3%、mn:1.5%、cr:0.8%、mo:0.9%、c:1.25%、ge:0.02%、p:0.002%、vb:1.5%、ta:0.4%和w:0.05%。
實施例8
本實施例與上述實施例3的不同之處在于:
所述步驟(1)中,納米晶帶材為鐵鎳基納米晶帶材,所述鐵鎳基納米晶帶材包括如下重量百分比的元素:ni:20%、si:11%、b:4%、nb:3%、cu:0.4%、co:6%,余量為fe。
所述鐵鎳基納米晶帶材還包括ga:0.6%、v:0.3%、ti:0.4%、mn:2%、cr:1.0%、mo:1.0%、c:1.3%、ge:0.03%、p:0.003%、vb:1.6%、ta:0.5%和w:0.06%。
實施例9
本實施例與上述實施例4的不同之處在于:
所述步驟(1)中,納米晶帶材為鐵鎳基納米晶帶材,所述鐵鎳基納米晶帶材包括如下重量百分比的元素:ni:22%、si:11.5%、b:4.5%、nb:3.5%、cu:0.45%、co:7%,余量為fe。
所述鐵鎳基納米晶帶材還包括ga:0.7%、v:0.4%、ti:0.5%、mn:2.5%、cr:1.2%、mo:1.1%、c:1.35%、ge:0.04%、p:0.004%、vb:1.7%、ta:0.6%和w:0.07%。
實施例10
本實施例與上述實施例5的不同之處在于:
所述步驟(1)中,納米晶帶材為鐵鎳基納米晶帶材,所述鐵鎳基納米晶帶材包括如下重量百分比的元素:ni:25%、si:12%、b:5%、nb:4%、cu:0.5%、co:8%,余量為fe。
所述鐵鎳基納米晶帶材還包括ga:0.8%、v:0.5%、ti:0.6%、mn:3%、cr:1.5%、mo:1.2%、c:1.4%、ge:0.05%、p:0.005%、vb:1.8%、ta:0.7%和w:0.08%。
經(jīng)測試,本發(fā)明制得的納米晶磁芯的有效磁導率μe可以達到8.5×104以上,飽和磁感應值bs可以達到1.46t以上,矯頑力磁場強度hc的值小于2am-1,剩磁比小于0.07;抗直流偏置能力強,在100oe場強下,磁導率仍然有72%以上;其中在0.2t、20khz條件下?lián)p耗值為1.0w/kg以下,同時磁芯在0.5t、20khz條件下?lián)p耗值為5.2w/kg以下,磁芯在0.5t、50khz條件下?lián)p耗值為16.0w/kg以下。
通過本發(fā)明的退火工藝制得的納米晶磁芯具有穩(wěn)定的磁導率和直流偏置能力,還具有高飽和磁感應強度、低損耗值、低矯頑力、耐高溫等優(yōu)點,綜合性能優(yōu)良。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實現(xiàn)方案,除此之外,本發(fā)明還可以其它方式實現(xiàn),在不脫離本發(fā)明構思的前提下任何顯而易見的替換均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。