[发明专利]采用连续多弧离子镀物理气相沉积制备Fe - 5.5～6.5 wt.% Si - 0.3～1.0wt.% Al 合金薄板的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备Fe-Si薄板的方法，更特别地说，是指一采用连续多弧离子镀物理气相沉积法制备高性能的Fe-5.5～6.5wt.%Si-0.3～1.0wt.%Al合金薄板的方法。

背景技术

目前，国际上关于Fe-6.5wt%Si薄板基本上采用化学气相沉积方法与轧制法制备。化学气相沉积方法是在真空室中引入硅烷气体，通过加热使硅烷气体分解后，在进行了适当前处理的硅钢板上沉积一定量的硅；然后再通过热处理，获得均匀的Fe-6.5wt%Si薄板。轧制法则是直接对Fe-6.5wt%Si的铸锭进行热、冷多次轧制，获得所需厚度的薄板。由于Fe-6.5wt%Si自身的脆性以及轧制工艺上的限制，轧制法制备的Fe-6.5wt%Si薄板厚度一般很难低于0.30mm，且成本较高。因此，目前商品化的Fe-6.5wt%Si薄板基本上采用化学气相沉积方法制备，其厚度一般为0.10～0.35mm。

化学气相沉积方法制备的Fe-6.5wt%Si薄板具有成本低、厚度可达0.10mm、适用于批量化生产等特点，但也存在有表面质量差、易引入杂质而降低磁性能、设备寿命低、需要环保处理等问题。

物理气相沉积技术具有镀膜成分纯度高、工艺可控性强、清洁无污染以及易于实现工业化连续生产等优点，特别是在环境保护方面，物理气相沉积技术具有化学气相沉积技术无可比拟的优越性。公告号CN 1944706A公开了一种采用磁控溅射物理气相沉积法制备Fe-6.5wt%Si薄板的方法。但是磁控溅射法存在沉积速率较低，在工业化连续生产过程中镀膜工效较差，为提高工效不得不大量增加磁控靶数量，导致设备结构复杂，制备成本较高。而本发明多弧离子镀法镀膜沉积速率是磁控溅射镀膜技术的10倍以上，能够显著提高生产效率，减少靶头数量设置。熔铸硅靶材中掺加一定含量的铝组份不仅能够提高靶材的电导率利于镀膜，而且在扩散过程中将硅铝原子同时渗入高硅钢基体中，能够显著改善高硅钢材料的塑韧性能，有利于高硅钢薄板表面平整等后续处理以及冲裁成铁芯零件等加工。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足提供一种采用连续多弧离子镀物理气相沉积制备Fe-5.5～6.5wt.%Si-0.3～1.0wt.%Al合金薄板方法。本发明的方法沉积速率快、工作效率高，制备过程质量可控、节能环保无污染，因此极其适合工业化应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种采用连续多弧离子镀物理气相沉积制备Fe-5.5～6.5wt.%Si-0.3～1.0wt.%Al合金薄板的方法，其主要特点在于步骤为：

（1）．选取厚度为0.1～0.35mm的低硅钢带作基板，并做以下预处理：

用4～8%稀盐酸清洗3～8分钟，去除锈迹；然后使用浓度3～5%、温度60～80℃碳酸钠碱液清洗，去除油迹；清水漂洗；使用无水乙醇超声波清洗，吹干待用；

（2）．选取硅铝合金靶材：熔铸硅铝合金靶材，其中Si-8～20%Al，待用；

（3）.将经步骤（1）处理后的低硅钢带安装在多弧离子镀设备的基片台上作为阳极；再将步骤（2）的硅铝合金靶装入多弧离子镀弧头之中，作为阴极；

抽真空度至2×10^-3～8×10^-4Pa后，通入氩气使多弧离子镀中的压力稳定在0.2～0.8Pa范围；

调节多弧离子镀共沉积条件：

预热低硅钢带至200℃～500℃；

放电电压15V～20V、电流50A～80A、沉积速率为3～5μm/min；

在该条件下进行低硅钢带表面硅铝薄膜沉积，沉积时间5～15分钟，制备得到镀膜钢带；

（4）.将经步骤（3）处理后的镀膜钢带进行1100～1250℃高温扩散处理，扩散时间10～60min，即得到断面成分分布均匀的Fe-5.5～6.5wt.%Si-0.3～1.0wt.%Al合金薄板材料。

所述的采用连续多弧离子镀物理气相沉积制备Fe-5.5～6.5wt.%Si-0.3～1.0wt.%Al合金薄板的方法，在步骤（3）中，通过将多个相同组份的硅铝靶材分别放在多弧离子镀膜机中对立安装的多个弧头上，低硅钢带从中间穿过，实现宽幅基板双面同步快速连续镀膜处理。

所述的采用连续多弧离子镀物理气相沉积制备Fe-5.5～6.5wt.%Si-0.3～1.0wt.%Al合金薄板的方法，在步骤（3）中，低硅钢带表面沉积硅铝膜厚度为10～50μm。