專利名稱：：恒導(dǎo)磁非晶態(tài)磁芯制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于軟磁非晶態(tài)材料及其磁芯制作工藝。原有恒導(dǎo)磁磁芯材料均采用帶氣隙鐵氧體、磁粉芯和恒導(dǎo)磁坡莫合金。主要用于高頻濾波和貯能電感器件。前兩種材料由于導(dǎo)磁率低、鐵芯體積重量大，不適于電子器件的高效化小型輕量化的要求，特別是在小功率小電流的情況下，這種缺點更為突出。通常使用的恒導(dǎo)磁坡莫合金磁芯，例如1J66、1J34H、1J34KH的恒導(dǎo)磁場范圍分別為0～1.2、0～7、0～16A/cm，合金中含有大量的貴重金屬Ni和Co，例如，1J34H的化學(xué)成分為(at%)Ni34、Co29、Mo3。退火工藝較復(fù)雜，需要1200℃高溫氫氣退火和700℃橫磁退火兩道退火工序，這些坡莫合金的主要缺點是電阻率低，高頻損耗高，而且高頻磁性較差。到目前為止，除1985年日本開發(fā)出帶氣隙的非晶電感磁芯之外，尚沒有作為電感的恒導(dǎo)磁非晶閉路磁芯。本發(fā)明所研制的新型恒導(dǎo)磁非晶磁芯材料是以鐵為基本成分，同時加入了少量的Co、Ni、Mn、Si、B等元素，這樣可以保持高的飽和磁感值Bs和低的成本，同時具有高的電阻率(大于130μΩ·cm)，優(yōu)良的高頻磁性、低鐵損和小的矯頑力。在合金元素中，Co、Ni、Mn可以在不嚴(yán)重降低Bs的條件下，提高非晶的磁感生各向異性Ku。Si和B元素是非晶形成元素，同時，還可以用來調(diào)節(jié)晶化溫度和Bs值，以利于退火工藝的制定。本發(fā)明采用橫向磁場退火的方法獲得恒導(dǎo)磁特性的。本合金系列的特征是通過調(diào)節(jié)合金中Co、Ni和Mn的含量，用以控制合金的磁感生各向異性常數(shù)Ku，以便獲得不同恒導(dǎo)磁場范圍的材料，形成一個恒導(dǎo)磁非晶合金系列。采用真空熔煉爐冶煉并鑄成棒狀母材，根據(jù)系列中最大恒導(dǎo)磁場的不同要求，其母材的化學(xué)成分是不同的，詳細(xì)非晶合金系列的化學(xué)成分列于表1。表中恒導(dǎo)磁非晶系列為AI系列，它以最大恒導(dǎo)磁場Hmax的數(shù)字作為合金檔次的標(biāo)誌。用單輥法制出所要求寬度的非晶帶材，然后卷撓成環(huán)形或跑道形磁芯。本發(fā)明對不同的合金擋次和化學(xué)成分，采用了不同的橫向磁場退火工藝，具體工藝參數(shù)列于表2，所有橫磁退火的外加磁場強度為300A/cm。并且在純氮或氬氣氣氛中保護(hù)退火，表面應(yīng)保持不被氧化。本發(fā)明研制的恒導(dǎo)非晶磁芯具有良好的綜合磁特性，表3示出了四個檔次的磁芯的交直流磁特性，作為參考比較，表中同時列出了現(xiàn)用Mo坡莫磁粉芯，F(xiàn)eSiAl粉芯，鐵氧體和恒導(dǎo)坡莫合金磁芯的磁性。由表3可看出，本發(fā)明研制非晶磁芯的飽和磁感Bs和導(dǎo)磁率遠(yuǎn)高于磁粉芯和鐵氧體。而在磁芯損耗和高頻特性方面優(yōu)于恒導(dǎo)磁坡莫合金磁芯。由于磁粉芯和鐵氧體的飽和磁感值B100較小，在相同恒導(dǎo)磁磁場范圍的情況下，其導(dǎo)磁率僅為本發(fā)明的磁芯的1/2～1/3，因此，在相同電參數(shù)的工作條件下，本發(fā)明的磁芯體積只為磁粉芯和鐵氧體的1/2～1/3。并且新磁芯的損耗和溫升均降低。由表3還可以看出，新磁芯的高頻損耗大大低于恒導(dǎo)磁坡莫合金磁芯，這樣使原來恒導(dǎo)坡莫合金磁芯的最大工作頻率50KHz提高到新磁芯的400KHz。由于本發(fā)明研制的恒導(dǎo)非晶磁芯是以鐵為基的，而且退火工藝簡單，因此其成本和價格優(yōu)于恒導(dǎo)坡莫合金，適于大批量生產(chǎn)。在性能/價格比方面本發(fā)明的磁芯產(chǎn)品可與鐵氧體和磁粉芯相競爭。實施例1用真空爐冶煉出AI-5非晶合金母材，其化學(xué)成分為(at%)Co12、Ni6、Si9、B13，按上述制法制成5mm寬非晶帶，卷撓成Φ16/26×5環(huán)形磁芯，經(jīng)460℃30min的橫磁退火后獲得Bs＝1.46T、P0.5/20K0.14W/kg的磁特性，在4A/cm的直流偏場下獲得1KHz的交流導(dǎo)磁率為2.38×10-3H/M(1900Gs/Oe)。當(dāng)工作頻率由1KHz至100KHz變化時，其的相對變化為表3接表3</tables>1.9%，在30KHz頻率下的品質(zhì)因數(shù)為18.4。實施例2將AI-8真空冶煉成母材，其成份為(at%)Co22、Ni6、Si9，B13。用單輥法制出5mm寬帶材，卷撓成Φ10/16×5的磁環(huán)，然后經(jīng)440℃30min橫磁退火，獲得如下交直流磁特性Bs＝1.45T，P0.5/20K＝0.37W/kg，在6.4A/cm的直流偏磁場下交直流疊加導(dǎo)磁率為1.31×10-6H/M(1050Gs/Oe)，在該磁環(huán)上撓成線經(jīng)為0.3mm銅線64匝，測得初級電感量L為1.42mh，用于輸出為±15V、0.2A工作頻率為25KHz的模塊開關(guān)電源的濾波電感其紋波電壓＜1mv。權(quán)利要求1.軟磁非晶態(tài)材料及其磁芯制法，其特征在于化學(xué)成份(重量%)為Ni2～3，Co2～8，Mn0～2，Si6～10，B12～15，F(xiàn)e余量，使用真空冶煉的母材，用單輥法制成規(guī)定寬度的非晶帶材，繞成環(huán)形或跑道形鐵芯，然后在純氮或氬氣氣氛中進(jìn)行橫磁退火處理，其橫磁磁場強度為300A/cm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制法，其特征在于衡磁場退火工藝為加熱溫度440～460℃，保溫時間0.5～1.5小時。3.軟磁非晶材料及其磁芯制法，其特征在于化學(xué)成分(重量%)為Ni2～8，Co12～20，Mn0～2，Si6～10，B12～15，F(xiàn)e余量，使用真空冶煉的母材，用單輥法制成規(guī)定寬度的非晶帶材，繞成環(huán)形或跑道形鐵芯，然后在純氮或氬氣氣氛中進(jìn)行退火處理，其橫磁磁場強度為300A/cm。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制法，其特征在于橫磁場退火工藝為加熱溫度440～460℃，保溫時間0.5～1.5小時。5.軟磁非晶材料及其磁芯制法，其特征在于化學(xué)成分(重量%)為Ni2～8，Co22～32，Mn0～2，Si6～10，B12～15，F(xiàn)e余量，使用真空冶煉的母材，用單輥法制成規(guī)定寬度的非晶帶材，繞成環(huán)形或跑道形鐵芯，然后在純氮或氬氣氣氛中進(jìn)行橫磁退火處理，其橫磁磁場強度為300A/cm。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制法，其特征在于橫磁場退火工藝為加熱溫度420～440℃，保溫時間0.5～1.5小時。7.軟磁非晶材料及其磁芯制法，其特征在于化學(xué)成分(重量%)為Ni2～8，Co36～46，Mn0～2，Si4～8，B10～14，F(xiàn)e余量，使用真空冶煉的母材，用單輥法制成規(guī)定寬度的非晶帶材，繞成環(huán)形或跑道形鐵芯，然后在純氮或氬氣氣氛中進(jìn)行橫磁退火處理，其橫磁磁場強度為300A/cm。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制法，其特征在于橫磁退火工藝為加熱溫度370～390℃，保溫時間1～2小時。全文摘要本發(fā)明屬于軟磁非晶態(tài)材料及其磁芯制作工藝。該發(fā)明選用Fe基和Fe-Co基非晶合金，通過橫向磁場退火制成恒導(dǎo)磁非晶磁芯系列，該系列的最大恒導(dǎo)磁場Hmax分別為1.6、4、6.4和12A/cm，它們的線性導(dǎo)磁率相應(yīng)為4000、1600、1000和500。本發(fā)明是采用控制Co、Ni和Mn元素的含量，使材料產(chǎn)生不同磁感生各向異性常數(shù)Ku的方法。該磁芯系列具有高的飽和磁感Bs值(大于1.43T)，低的高頻磁芯損耗，優(yōu)良的高頻特性，其最高工作頻率可達(dá)400KHz。適合用于中小功率的高頻濾波和貯能電感器件。文檔編號H01F41/02GK1050109SQ8910698公開日1991年3月20日申請日期1989年9月3日優(yōu)先權(quán)日1989年9月3日發(fā)明者張家驥申請人:首都鋼鐵公司冶金研究所