[发明专利]高性能纳米晶超薄带材及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能纳米晶超薄带材及其制造工艺，是一种新型软磁金属材料，属于材料工程领域。

背景技术

    现有磁性元器件通常采用高性能纳米晶超薄带材料制作，制作磁性元器件厚度局限于25-33μm，不仅制造成本高，成材率低，而且在焊机应用时仅适用于20KHZ以下，对于30KHZ及以上高频无法应用，从而导致矫顽力偏大，电阻率偏高，叠片系数偏低，致使磁性元器件无法向高、精、灵敏度高的方向发展，同时也无法满足高频焊机和共模电感的需要。 

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种厚度薄、适于高频应用的高性能纳米晶超薄带材及其制造工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高性能纳米晶超薄带材，其特征是原料配方配比（质量分数）为：C：0.030-0.042%；Si：8.95-9.15%；Ni：0.59-0.65%；Co：0.4-0.7%；S：≤0.01%；P：≤0.018%；Nb：5.66-5.78%；W：0.50-0.80%；V：0.50-0.80%；Cu：1.28-1.32%；B：1.91-2.0%；N：≤55ppm；H：≤1ppm；O：≤23ppm；Fe：余量。

本发明在原材料成分配比上降低了C、P、S、H、O等有害元素和杂质的含量，提高了Nb、B、Si的含量，从而提高纳米晶磁性能，增加了Ni和Co元素含量，以降低纳米晶的损耗和噪声，适应30KHZ及以上高频应用，提高了冶炼液体流动性和纳米晶磁性能，为后续工艺处理得到良好的综合性能奠定了基础。

    一种高性能纳米晶超薄带材制作工艺：其制造工艺流程为：原辅材料的准备  →原辅材料的技术处理→真空冶炼→压力喷带→带材卷绕→真空热处理→磁性能检测。

（一）原辅材料的准备

    选择铌铁和硼铁作为原材料，且限制其C≤0.025%、P≤0.03%、Alt≤0.15%，对原材料每1吨为一个批次进行化学成分检验，检验设备采用岛电光谱仪， 可以选择原装进口中信巴西铌铁和辽阳国际硼铁作为原材料，辅助材料为： 99.999纯铁、1102号金属硅、结晶铜，对辅助材料，每0.5吨作为一个批次进行化学成分检验，检验采用化学分析方法。

   （二）原辅材料的技术处理措施 

    a、除锈：对原材料进行抛丸处理，以减少Fe2O3在冶炼过程中的危害；

    b、烘干：在冶炼前对原辅材料均在400±20℃温度下进行烘干至少2.5小时，烘干后12小时内进行冶炼，否则应重新烘干。

   （三）真空冶炼

投炉前将所采用的碱性炉衬500±30℃烘干时间6h，将按烘干后的原辅材料，投入真空冶炼炉中，待所投炉料完全均匀熔化后，出炉前5分钟内将漂浮在钢液上面的杂质全部清除，出炉时用酒精烘干并用脱模涂料均匀粉刷钢模，出钢温度达到1280℃左右，所浇注成的母合金，转入下一步骤使用。

   （四）压力喷带

    将上一步骤母合金进行再次真空冶炼，以达到合金精炼、降低气体含量和杂质、获取化学成分均匀、组织致密的钢液，在真空状态下由炉内自动化倾倒到钢包中制取纳米晶带材，其工艺参数如下：

真空冶炼时间控制：1.3-1.5小时内；

铜辊转速：32-33.5m/s;

铜辊自动化抛光电机转速：1500-1800转/分；

抛光用砂布：600目；

清扫轮行程：根据所喷带材宽度而定；

清扫轮和铜辊间距：10-15mm;

钢包压力：1.3-1.5kPa；

钢包行程：150mm;

喷嘴缝隙宽度：0.6-0.9mm；

喷嘴和铜辊间距：20-26μm；

厚度自动监测误差：±1μm；

宽度自动监测误差：±3-5μm；

    压力喷带整体设备采用喷包三维电调技术、制带过程中电动纠偏技术、喷包在线移位技术、压力喷带技术、喷包移动数据化显示技术确保设备在可控范围之内，使设备处于高精度可调，设备升降主体采用三柱联动滚珠丝杠原理，确保设备升降系统每个方向都处于可调状态，并使用PLC控制数字显示，让每一次调动都在我们的可视范围内并数字化显示。

   （五）带材卷绕

    将上一步骤的带材利用自动卷绕机卷取成各互感器、焊机、仪器仪表厂家所需的铁芯规格，自动卷绕机可以做到自动放带、卷绕、张力可调、切断、点焊、退模、落盘的自动化动作，其工艺参数要求：

    空气压力：4KG;