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CN107354401B - 一种非晶合金磁性带材真空热处理工艺 - Google Patents

一种非晶合金磁性带材真空热处理工艺 Download PDF

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CN107354401B CN201710633805.3A CN201710633805A CN107354401B CN 107354401 B CN107354401 B CN 107354401B CN 201710633805 A CN201710633805 A CN 201710633805A CN 107354401 B CN107354401 B CN 107354401B
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胡昌才
杨华荣
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Jiangsu Xuanyuan Special Materials Technology Co ltd
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Jiangsu Xuanyuan Special Materials Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种非晶合金磁性带材真空热处理工艺，包括以下步骤：将非晶合金磁性带材绕制成圆环形，放置在密闭热处理炉中，且密闭热处理炉中的非晶合金磁性圆环轴线方向均相互平行，然后对密闭热处理炉进行抽真空；在密闭热处理炉的外部施加纵向脉冲磁场，然后缓慢升温后维持，再降温；在密闭热处理炉的外部施加横向持续磁场，然后缓慢升温后维持，在缓慢降温至100℃以内，自然冷却后取出非晶合金磁性圆环即可。本发明所提供的一种非晶合金磁性带材真空热处理工艺，针对特定合金元素组成的非晶合金磁性带材，能够实现非晶合金磁性带材的最优化性能。

Description

一种非晶合金磁性带材真空热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种非晶合金材料制备工艺技术领域，特别是一种非晶合金磁性带材真空热处理工艺。
背景技术
非晶合金磁性带材具有优异的磁性能，主要用于绕制小型高精密性变压器磁芯、电流互感器磁芯以及电压互感器磁芯等产品；采用非晶合金磁性带材制造的磁性相对于硅钢片制造的磁性，可以节能60%～80%，而且制备过程污染低，因此非晶合金磁性带材是一种更为节能环保的材料。非晶合金磁性带材的热处理工艺参数确定对其磁性能的好坏起决定性的作用，没有经过热处理的非晶合金磁性带材，其磁性能指标难以满足实际需要，非晶合金磁性带材在热处理前饱和磁感非常低，通常只有1000 mT左右，热处理前单位铁损非常大，是热处理后的10 倍。非晶合金磁性带材的热处理具体工艺参数，与非晶合金磁性带材的合金元素组成有很大关系，针对不同合金元素组成的非晶合金磁性带材，需要开发不同的热处理工艺，以实现非晶合金磁性带材的最优化性能。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种非晶合金磁性带材真空热处理工艺，针对特定合金元素组成的非晶合金磁性带材，能够实现非晶合金磁性带材的最优化性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种非晶合金磁性带材真空热处理工艺，包括以下步骤：
步骤一、将非晶合金磁性带材绕制成圆环形，且非晶合金磁性带材含有以下以下质量百分比的元素：硅元素8%～12%、硼元素5%～8%、锰元素1.0%～1.8%、钴元素0.5%～1.3%、钒元素1.2%～2.2%、碳元素2.5%～4.0%、余量的铁元素；
步骤二、将步骤一绕制的非晶合金磁性圆环放置在密闭热处理炉中，且密闭热处理炉中的非晶合金磁性圆环轴线方向均相互平行，然后对密闭热处理炉进行抽真空；
步骤三、在密闭热处理炉的外部施加纵向脉冲磁场，纵向脉冲磁场的磁力线方向与非晶合金磁性圆环的轴线方向平行，且纵向脉冲磁场的磁场施加频率为4～6 Hz、磁场强度为0.7～0.9 T，然后使密闭热处理炉内部温度以每分钟10～20℃的速度，升温至390～450℃，然后维持温度加热20～40分钟，然后以每分钟10～20℃的速度降温至200～250℃；
步骤四、在密闭热处理炉的外部施加横向持续磁场，横向持续磁场的磁力线方向与非晶合金磁性圆环的轴线方向垂直，且横向持续磁场的磁场强度为0.1～0.3 T，然后使密闭热处理炉内部温度以每分钟10～20℃的速度，升温至390～450℃，然后维持温度加热20～40分钟，然后以每分钟10～20℃的速度降温至100℃以内，自然冷却后取出非晶合金磁性圆环即可。
作为上述技术方案的进一步改进，步骤二中，对密闭热处理炉进行抽真空使真空度为0.1 Pa以下，然后向密闭热处理炉中充入氮气，使密闭热处理炉内的气压达到常压或常压以上，然后再对密闭热处理炉进行抽真空使真空度为0.1 Pa以下，最后向密闭热处理炉中充入氩气保护气，且充入的氩气保护气的气压为0.02～0.05 Mpa。
作为上述技术方案的进一步改进，步骤二中，密闭热处理炉中充入的氩气保护气的气压为0.05 Mpa。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
本发明所提供的一种非晶合金磁性带材真空热处理工艺，针对特定合金元素组成的非晶合金磁性带材，能够实现非晶合金磁性带材的最优化性能，即非晶合金磁性带材的饱和磁感可以由热处理前的0.9～1.1 T增加为1.8～2.1 T，1.35T/50Hz时的单位铁损可以由热处理前的1.0～1.7 W/kg降低为0.11～0.15 W/kg；具有较好的综合性能。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来进一步详细说明本发明的技术内容。
具体实施例1
本实施例所提供的一种非晶合金磁性带材真空热处理工艺，包括以下步骤：
步骤一、将非晶合金磁性带材绕制成圆环形，且非晶合金磁性带材含有以下以下质量百分比的元素：硅元素8%～12%、硼元素5%～8%、锰元素1.0%～1.8%、钴元素0.5%～1.3%、钒元素1.2%～2.2%、碳元素2.5%～4.0%、余量的铁元素。
步骤二、将步骤一绕制的非晶合金磁性圆环放置在密闭热处理炉中，且密闭热处理炉中的非晶合金磁性圆环轴线方向均相互平行，然后对密闭热处理炉进行抽真空，使真空度为0.1 Pa以下，然后向密闭热处理炉中充入氮气，使密闭热处理炉内的气压达到常压或常压以上，然后再对密闭热处理炉进行抽真空使真空度为0.1 Pa以下，最后向密闭热处理炉中充入氩气保护气，且充入的氩气保护气的气压为0.03 Mpa。
步骤三、在密闭热处理炉的外部施加纵向脉冲磁场，纵向脉冲磁场的磁力线方向与非晶合金磁性圆环的轴线方向平行，且纵向脉冲磁场的磁场施加频率为5 Hz、磁场强度为0.8 T，然后使密闭热处理炉内部温度以每分钟10～20℃的速度，升温至430℃，然后维持温度加热20～40分钟，然后以每分钟10～20℃的速度降温至230℃。
步骤四、在密闭热处理炉的外部施加横向持续磁场，横向持续磁场的磁力线方向与非晶合金磁性圆环的轴线方向垂直，且横向持续磁场的磁场强度为0.2 T，然后使密闭热处理炉内部温度以每分钟10～20℃的速度，升温至420℃，然后维持温度加热20～40分钟，然后以每分钟10～20℃的速度降温至100℃以内，自然冷却后取出非晶合金磁性圆环即可。
具体实施例2
本实施例所提供的一种非晶合金磁性带材真空热处理工艺，具体步骤与具体实施例1相同，不同之处在于：
步骤二、充入的氩气保护气的气压为0.02 Mpa。
步骤三、纵向脉冲磁场的磁场施加频率为6 Hz、磁场强度为0.9 T，然后使密闭热处理炉内部温度以每分钟10～20℃的速度，升温至450℃，然后维持温度加热20～40分钟，然后以每分钟10～20℃的速度降温至250℃。
步骤四、横向持续磁场的磁场强度为0.3 T，然后使密闭热处理炉内部温度以每分钟10～20℃的速度，升温至450℃，然后维持温度加热20～40分钟，然后以每分钟10～20℃的速度降温至100℃以内，自然冷却后取出非晶合金磁性圆环即可。
具体实施例3
本实施例所提供的一种非晶合金磁性带材真空热处理工艺，具体步骤与具体实施例1相同，不同之处在于：
步骤二、充入的氩气保护气的气压为0.05 Mpa。
步骤三、纵向脉冲磁场的磁场施加频率为4 Hz、磁场强度为0.7 T，然后使密闭热处理炉内部温度以每分钟10～20℃的速度，升温至390℃，然后维持温度加热20～40分钟，然后以每分钟10～20℃的速度降温至200℃。
步骤四、横向持续磁场的磁场强度为0.1 T，然后使密闭热处理炉内部温度以每分钟10～20℃的速度，升温至390℃，然后维持温度加热20～40分钟，然后以每分钟10～20℃的速度降温至100℃以内，自然冷却后取出非晶合金磁性圆环即可。
具体实施例1～3所提供的一种非晶合金磁性带材真空热处理工艺，使非晶合金磁性带材的饱和磁感可以由热处理前的0.9～1.1 T增加为1.8～2.1 T，1.35T/50Hz时的单位铁损可以由热处理前的1.0～1.7 W/kg降低为0.11～0.15 W/kg。
充入的氩气保护气的气压较高时可以有效地稀释残留的空气中的氧化性气体，但当氩气保护气的气压过高时，则在加热过程中会使的体系压力过高，影响了非晶合金磁性带材的内部微观结构；通过实验获知超过0.05 Mpa时，非晶合金磁性带材的单位铁损会有显著地上升。
以上对本发明的较佳实施进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种非晶合金磁性带材真空热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将非晶合金磁性带材绕制成圆环形，且非晶合金磁性带材含有以下以下质量百分比的元素：硅元素8％～12％、硼元素5％～8％、锰元素1.0％～1.8％、钴元素0.5％～1.3％、钒元素1.2％～2.2％、碳元素2.5％～4.0％、余量的铁元素；
步骤二、将步骤一绕制的非晶合金磁性圆环放置在密闭热处理炉中，且密闭热处理炉中的非晶合金磁性圆环轴线方向均相互平行，然后对密闭热处理炉进行抽真空；
步骤三、在密闭热处理炉的外部施加纵向脉冲磁场，纵向脉冲磁场的磁力线方向与非晶合金磁性圆环的轴线方向平行，且纵向脉冲磁场的磁场施加频率为4～6Hz、磁场强度为0.7～0.9T，然后使密闭热处理炉内部温度以每分钟10～20℃的速度，升温至390～450℃，然后维持温度加热20～40分钟，然后以每分钟10～20℃的速度降温至200～250℃；
步骤四、在密闭热处理炉的外部施加横向持续磁场，横向持续磁场的磁力线方向与非晶合金磁性圆环的轴线方向垂直，且横向持续磁场的磁场强度为0.1～0.3T，然后使密闭热处理炉内部温度以每分钟10～20℃的速度，升温至390～450℃，然后维持温度加热20～40分钟，然后以每分钟10～20℃的速度降温至100℃以内，自然冷却后取出非晶合金磁性圆环即可；
步骤二中，对密闭热处理炉进行抽真空使真空度为0.1Pa以下，然后向密闭热处理炉中充入氮气，使密闭热处理炉内的气压达到常压或常压以上，然后再对密闭热处理炉进行抽真空使真空度为0.1Pa以下，最后向密闭热处理炉中充入氩气保护气，且充入的氩气保护气的气压为0.05MPa。
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