[发明专利]生产由软磁合金制成的薄带材的方法以及所得到的带材

说明书

技术领域

本发明涉及生产铁-钴型软磁合金的带材。

背景技术

许多件电子技术设备包括磁部件和尤其是由软磁合金制成的磁轭。特别地，尤其在航空、铁路或汽车领域中的交通工具上的发电机是这样的情况。通常，所用的合金是铁-钴型合金并且尤其是包含约50重量％的钴的合金。这些合金具有以下优点：具有非常强的饱和感应，在大于或等于1.6特斯拉的工作感应下具有高的磁导率，以及在高的感应下具有相当强的电阻率以允许减少交流电流损耗。当它们在当前的使用中时，这些合金具有对应于弹性极限介于约300和500MPa之间的机械强度。然而，对于某些应用来说，所期望的是具有高的弹性极限的合金，该合金的弹性极限可以达到或超过600MPa，或者在某些情况下甚至为900MPa。后面所谓的HEL合金特别用于生产航空器上的微型化交流发电机。这些交流发电机的特征在于非常高的旋转速度，该旋转速度可超过20000rpm，这需要机械强度大的部件装配成磁轭。为了得到合金高的弹性极限的性能，在多项专利中提出了添加不同的合金元素，诸如尤其是铌、碳和硼。

所有含有15重量％至55重量％的钴的这些材料，无论它们是否具有近似等原子的Fe-Co组成或者它们是否含有比钴更多的铁，都必须经受适当的退火，以便得到所期望的使用性能，以及尤其是得到取决于它们所旨在的用途的所寻求的机械性能和磁性能之间良好的折衷。对于这些合金，已知的良好建立并实践的是，电子技术部件(定子、转子以及其它各种型材)由冷轧至最终厚度所得到的加工硬化材料的带材切割成。在已被切割之后，在最后步骤中使部件系统地经受静态型的退火以便调节磁性能。

现有技术Fe-Co合金的静态退火是指一种热处理，在该热处理期间，使切割的部件保持在高于200℃持续至少1小时，并且使切割的部件升高至大于或等于700℃的温度，在此温度下实施平稳期。平稳期是指至少10分钟的时间段，在此时间段期间，温度变化至多比设定温度值高或低20℃。在此处理中，在室温和平稳期之间的上升和下降在工业生产条件下通常花费至少1小时的时间。因此，允许良好地优化磁性能的工业“静态”退火处理包括从一小时至若干小时的这种温度平稳期：因此“静态”退火花费若干小时。

以本身为本领域技术人员所已知的方式，对由热轧并且然后经受超淬火而得到的厚度通常为约2至2.5mm的带材进行冷轧。超淬火提供了以下可能性，很大程度上避免材料中的有序/无序转变，该材料进而几乎保持无序，但相对于其在高于700℃的温度下的结构状态是非常不改变的。由于这种处理，该材料然后可以被冷轧而没有降低至最终厚度的任何问题。

然后由此得到的带材具有足够的延展性，从而能够通过机械切割而被切割。而且，当这些带材被用于生产由薄带材切割而成的部件的堆叠物组成的磁轭时，这些合金以加工硬化状态的带材的形式被出售给用户。然后，用户切割部件，堆叠部件并确保安装或组装磁轭，并然后进行所需的质量热处理以用于得到所寻求的性能。这种质量热处理旨在得到在晶粒再结晶后晶粒的生长的一定发展，因为晶粒尺寸决定机械性能和磁性能之间的折衷。取决于电子技术机器的相关部件，关于性能的折衷可以不同，以及因此热处理可以不同。因而，一般地，航空机上的发电机的定子和转子在相同的带材部分一起被切割以便最小化金属废料。但是，转子通常在小于800℃的温度下经历促进相当高的机械性能的热处理，而定子通常在高于800℃的温度下经历优化磁性能的热处理(因此具有较大的平均晶粒尺寸)。

另外，对于每种类型的切割部件，该质量热处理可以包括两种退火：一种，正如刚刚已经看到的，用于调整磁性能和机械性能；而另一种用于氧化金属片材的表面以便减少层间磁损耗。此第二种退火也可以被有机材料、无机材料或混合材料的沉积所取代。

根据现有技术的这种技术的缺点是多重的并且将特别提及的是以下各项：

-当期望达到至少500至600MPa的弹性极限时，需要改变合金(复杂的、更大库存量的、更昂贵的)；事实上，当在至少850℃下进行退火时，本领域技术人员已知的适用于大多数电子技术应用中的Fe-Co合金可以达到诸如从0.4至0.6Oe(32至48A/m)矫顽场的软磁性能，并且当退火温度降低至低于750℃时，也可以达到450至500MPa的弹性极限；在每种情况下，弹性极限从未在相同的合金上达到600MPa；为了解决该问题，必须使用组成稍有不同的其它合金，尤其是使用析出物或第二相；

-需要用户对所有切割部件进行退火(无论等级是否具有高的弹性极限(HEL))；事实上，在静态退火后，合金太脆，以便能够被机械装置切割；