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一種降低納米晶磁芯的剩磁的退火工藝的制作方法

文檔序號(hào):12913787閱讀:634來(lái)源:國(guó)知局

本發(fā)明涉及高頻逆變電源技術(shù)領(lǐng)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(shù):

軟磁材料具有低矯頑力、高磁導(dǎo)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(jī)和電子等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。迄今為止,對(duì)于工程應(yīng)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(duì)較高,限制了其在軟磁領(lǐng)域的應(yīng)用;軟磁鐵氧體因飽和磁感應(yīng)強(qiáng)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(lǐng)域的新興材料,因同時(shí)具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、高磁導(dǎo)率、低損耗(遠(yuǎn)低于硅鋼)、高電阻率及高強(qiáng)韌性等優(yōu)點(diǎn),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(yīng)用,且其制備工藝簡(jiǎn)單、節(jié)能環(huán)保,在少數(shù)領(lǐng)域已部分替代了傳統(tǒng)的硅鋼和鐵氧體材料。

隨著技術(shù)發(fā)展的成熟,納米晶磁芯在逆變電源應(yīng)用越來(lái)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(chǎng)處理。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)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(guò)兩次相同熱處理工藝以達(dá)到橫磁爐降低納米晶磁芯剩磁的電性要求,工藝簡(jiǎn)單,生產(chǎn)成本低。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)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(jìn)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(jìn)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(guò)嚴(yán)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(zhì)因數(shù)的同時(shí),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(chǔ)上,通過(guò)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(qiáng)度降低,而含si量低于7at%則不易形成非晶態(tài),同時(shí),si元素還是α-fe(si)納米晶相的構(gòu)成元素;

納米晶形成元素cu、nb,晶化時(shí)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?cái)U(kuò)散緩慢,主要作用是阻礙α-fe晶粒的長(zhǎng)大,從而保證晶粒尺寸在納米量級(jí),cu、nb含量的控制對(duì)于保持磁芯的微觀組織結(jié)構(gòu)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(jié)晶晶核,以作為納米尺寸結(jié)晶的生長(zhǎng)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(qiáng)度,添加al有利于矯頑力的降低,同時(shí)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(guò)采用上述元素,并嚴(yán)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(dǎo)率和直流偏置能力,還具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、低損耗值、低矯頑力、耐高溫等優(yōu)點(diǎn),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(guò)增加ga、v和ti元素,并嚴(yán)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(guò)增加mn、cr和mo元素,并嚴(yán)格控制各原料的重量百分比,可以使材料形成較強(qiáng)的退火感生各向異性常數(shù),在橫磁退火過(guò)程中形成可控調(diào)節(jié)的橫向磁各向異性,以達(dá)到線性磁導(dǎo)率和抗飽和的特性。本發(fā)明的鐵基納米晶帶材通過(guò)增加c、ge和p元素,并嚴(yán)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(guò)增加vb、ta和w元素,并嚴(yán)格控制各原料的重量百分比,可以阻止納米晶晶粒長(zhǎng)大,維持并最終形成納米級(jí)的晶體尺寸結(jié)構(gòu)。

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(chǔ)上,通過(guò)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(qiáng)度降低,而含si量低于7at%則不易形成非晶態(tài),同時(shí),si元素還是α-fe(si)納米晶相的構(gòu)成元素;

納米晶形成元素cu、nb,晶化時(shí)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?cái)U(kuò)散緩慢,主要作用是阻礙α-fe晶粒的長(zhǎng)大,從而保證晶粒尺寸在納米量級(jí),cu、nb含量的控制對(duì)于保持磁芯的微觀組織結(jié)構(gòu)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(jié)晶晶核,以作為納米尺寸結(jié)晶的生長(zhǎng)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(dāng)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(dǎo)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(zhì)因數(shù),磁芯的居里溫度、磁化強(qiáng)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(qiáng)度,添加al有利于矯頑力的降低,同時(shí)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(guò)采用上述元素,并嚴(yán)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(dǎo)率和直流偏置能力,還具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、低損耗值、低矯頑力、耐高溫等優(yōu)點(diǎn),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(guò)增加ga、v和ti元素,并嚴(yán)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(guò)增加mn、cr和mo元素,并嚴(yán)格控制各原料的重量百分比,可以使材料形成較強(qiáng)的退火感生各向異性常數(shù),在橫磁退火過(guò)程中形成可控調(diào)節(jié)的橫向磁各向異性,以達(dá)到線性磁導(dǎo)率和抗飽和的特性。本發(fā)明的鐵鎳基納米晶帶材通過(guò)增加c、ge和p元素,并嚴(yán)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(guò)增加vb、ta和w元素,并嚴(yán)格控制各原料的重量百分比,可以阻止納米晶晶粒長(zhǎng)大,維持并最終形成納米級(jí)的晶體尺寸結(jié)構(gòu)。

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(guò)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(qiáng)風(fēng)把爐體溫度急冷至340-360k,打開(kāi)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?gòu)?qiáng)風(fēng)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(guò)兩次相同熱處理工藝以達(dá)到橫磁爐降低納米晶磁芯剩磁的電性要求,簡(jiǎn)化了熱處理工藝,工藝簡(jiǎn)單,減少了生產(chǎn)設(shè)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(guò)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(qiáng)風(fēng)把爐體溫度急冷至350k,打開(kāi)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?gòu)?qiáng)風(fēng)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?dú)饨M成。

本發(fā)明通過(guò)嚴(yán)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?dú)浠旌蠚怏w,可以提高納米晶磁芯的磁導(dǎo)率。注入氮?dú)夂?,氮?dú)庵饕鸬骄鶆驕囟鹊淖饔?,氮?dú)饩褪菬崃康膫鲗?dǎo)介質(zhì),使?fàn)t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(dǎo)率與在退火爐氣氛有關(guān),退火爐的氣氛不同時(shí),磁導(dǎo)率有一定的差異;經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得出以下結(jié)論,磁芯的磁導(dǎo)率變化規(guī)律是:退火爐內(nèi)的抽真空之后比沒(méi)有抽真空之前好;抽真空再充入氮?dú)浠旌蠚怏w,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(jìn)行熱處理后的納米晶磁芯進(jìn)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(jìn)行預(yù)熱;

b、采用環(huán)氧樹(shù)脂膠漆作為固化劑,將環(huán)氧樹(shù)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(lái)配兌稀釋,稀釋后的膠漆在60-70℃下保溫40-80min;

c、將預(yù)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(wèn)題,該方法的固化步驟采用了高粘接強(qiáng)度、低應(yīng)力膠水固化成型,即環(huán)氧樹(shù)脂膠漆。含浸前先預(yù)熱膠漆和納米晶磁芯,使得兩者的溫度均保持在60-70℃,當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂膠漆在70℃左右時(shí),活性增加,粘度會(huì)下降,這樣就可以保證在淋膠時(shí),多余的膠漆能通過(guò)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(jìn)一步地改善膠漆的粘度和加熱后的流動(dòng)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(qiáng)度低等問(wèn)題,同時(shí)膠漆的高強(qiáng)度和低應(yīng)力對(duì)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(guò)兩次相同熱處理工藝以達(dá)到橫磁爐降低納米晶磁芯剩磁的電性要求,簡(jiǎn)化了熱處理工藝,工藝簡(jiǎn)單,減少了生產(chǎn)設(shè)備投入,還可以節(jié)省電力成本25%以上,生產(chǎn)成本低。通過(guò)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(dǎo)率和直流偏置能力,還具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、低損耗值、低矯頑力、耐高溫等優(yōu)點(diǎn),綜合性能優(yōu)良。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解,下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明,實(shí)施方式提及的內(nèi)容并非對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)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(jìn)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(jìn)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(guò)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(qiáng)風(fēng)把爐體溫度急冷至340k,打開(kāi)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?gòu)?qiáng)風(fēng)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?dú)饨M成。

所述步驟(3)之后還包括步驟(4)將再次進(jìn)行熱處理后的納米晶磁芯進(jìn)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(jìn)行預(yù)熱;

b、采用環(huán)氧樹(shù)脂膠漆作為固化劑,將環(huán)氧樹(shù)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(lái)配兌稀釋,稀釋后的膠漆在60℃下保溫40min;

c、將預(yù)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(shí)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(jìn)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(jìn)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(guò)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(qiáng)風(fēng)把爐體溫度急冷至345k,打開(kāi)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?gòu)?qiáng)風(fēng)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?dú)饨M成。

所述步驟(3)之后還包括步驟(4)將再次進(jìn)行熱處理后的納米晶磁芯進(jìn)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(jìn)行預(yù)熱;

b、采用環(huán)氧樹(shù)脂膠漆作為固化劑,將環(huán)氧樹(shù)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(lái)配兌稀釋,稀釋后的膠漆在62℃下保溫50min;

c、將預(yù)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(shí)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(jìn)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(jìn)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(guò)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(qiáng)風(fēng)把爐體溫度急冷至350k,打開(kāi)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?gòu)?qiáng)風(fēng)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?dú)饨M成。

所述步驟(3)之后還包括步驟(4)將再次進(jìn)行熱處理后的納米晶磁芯進(jìn)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(jìn)行預(yù)熱;

b、采用環(huán)氧樹(shù)脂膠漆作為固化劑,將環(huán)氧樹(shù)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(lái)配兌稀釋,稀釋后的膠漆在65℃下保溫60min;

c、將預(yù)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(shí)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(jìn)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(jìn)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(guò)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(qiáng)風(fēng)把爐體溫度急冷至355k,打開(kāi)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?gòu)?qiáng)風(fēng)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?dú)饨M成。

所述步驟(3)之后還包括步驟(4)將再次進(jìn)行熱處理后的納米晶磁芯進(jìn)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(jìn)行預(yù)熱;

b、采用環(huán)氧樹(shù)脂膠漆作為固化劑,將環(huán)氧樹(shù)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(lái)配兌稀釋,稀釋后的膠漆在68℃下保溫70min;

c、將預(yù)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(shí)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(jìn)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(jìn)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(guò)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(qiáng)風(fēng)把爐體溫度急冷至360k,打開(kāi)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?gòu)?qiáng)風(fēng)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?dú)饨M成。

所述步驟(3)之后還包括步驟(4)將再次進(jìn)行熱處理后的納米晶磁芯進(jìn)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(jìn)行預(yù)熱;

b、采用環(huán)氧樹(shù)脂膠漆作為固化劑,將環(huán)氧樹(shù)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(lái)配兌稀釋,稀釋后的膠漆在70℃下保溫80min;

c、將預(yù)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(shí)施例6

本實(shí)施例與上述實(shí)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(shí)施例7

本實(shí)施例與上述實(shí)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(shí)施例8

本實(shí)施例與上述實(shí)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(shí)施例9

本實(shí)施例與上述實(shí)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(shí)施例10

本實(shí)施例與上述實(shí)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(cè)試,本發(fā)明制得的納米晶磁芯的有效磁導(dǎo)率μe可以達(dá)到8.5×104以上,飽和磁感應(yīng)值bs可以達(dá)到1.46t以上,矯頑力磁場(chǎng)強(qiáng)度hc的值小于2am-1,剩磁比小于0.07;抗直流偏置能力強(qiáng),在100oe場(chǎng)強(qiáng)下,磁導(dǎo)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(shí)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(guò)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(dǎo)率和直流偏置能力,還具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、低損耗值、低矯頑力、耐高溫等優(yōu)點(diǎn),綜合性能優(yōu)良。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)現(xiàn)方案,除此之外,本發(fā)明還可以其它方式實(shí)現(xiàn),在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下任何顯而易見(jiàn)的替換均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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