[发明专利]电流复合扩散法连续制备高硅硅钢薄带的方法及装置有效

专利信息
申请号: 201510249137.5 申请日: 2015-05-18
公开(公告)号: CN105002460B 公开(公告)日: 2018-10-23
发明(设计)人: 钟云波;石亚杰;周俊峰 申请(专利权)人: 上海大学
主分类号: C23C10/46 分类号: C23C10/46;C21D6/00;C21D1/773;C21D1/04;C23F17/00
代理公司: 上海上大专利事务所(普通合伙) 31205 代理人: 顾勇华
地址: 200444*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 薄带 扩散 制备 硅钢 高硅硅钢 连续制备 高硅钢 扩散法 基带 复合 真空热处理炉 制备工艺技术 热处理 工艺过程 合金晶体 快速通道 脉冲电流 浓度升高 外部电源 温度条件 影响机制 直流电流 电子风 均匀化 热平衡 空位 放入 晶界 位错 能耗 迁移 施加 移动 应用
【说明书】:

发明公开了一种电流复合扩散法连续制备高硅硅钢薄带的方法及装置,应用于硅钢制备工艺技术领域。本发明将预先制备好的待处理硅钢基带放入真空热处理炉中并通过外部电源对基带施加一定电流密度的直流电流或脉冲电流,然后使薄带处于适当的温度条件下进行适当时间的热处理扩散。电流对扩散的影响机制可以解释为,在“电子风”的作用下,薄带合金晶体内部的热平衡空位浓度升高,且大量电子的迁移促进了晶体内部的位错、晶界等缺陷的移动和聚集,这都为原子的扩散提供了“快速通道”,加速了Fe原子和Si原子的互扩散过程。本发明和普通的高硅钢制备方法相比,能节省薄带扩散均匀化的时间,降低了工艺过程中的能耗,从而降低了高硅钢制备的成本。

技术领域

本发明涉及一种高硅硅钢薄带的方法及其装置,特别是涉及一种连续制备高硅硅钢薄带的方法及装置,应用于硅钢材料制备工艺技术领域。

背景技术

硅钢主要用作各种电机和变压器的铁芯,是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要软磁合金。电工钢板在磁性材料中用量最大,是一种节能的重要金属功能材料,其性能直接影响到电能的利用率。因此,开发高品质硅钢对于节约能源意义重大。硅钢中硅含量对其产品的特性影响很大,6.5wt.%Si高硅钢在1000Hz~10000Hz频率范围内磁化时与传统硅钢片相比具有相当优越的磁学性能,铁损低40~70%,磁导率高几倍至几十倍,而磁致伸缩几乎为零,尤其是使用频率越高,其磁学性能越为突出。所以,6.5wt.%Si高硅钢片是制作低噪音、低铁损的理想铁芯材料。然而由于硅含量的提高,硅钢片的脆性增大,传统的轧制方法难以加工,因此目前大批量生产的硅钢片的硅含量大都在4%以内。

目前制备高硅硅钢片的方法主要有传统轧制法、快速凝固法和CVD法等。自60年代以来,人们尝试改进传统轧制法制备高硅钢片,俄罗斯研制出一种把热轧、温轧、冷轧和相应的热处理相结合的三轧法工艺,这种工艺过程复杂、能量消耗大且成材率低,很难应用于工业成产。快速凝固法是指利用急冷工艺生产出高硅钢薄带,但在尺寸和工艺可控性方面存在很大问题。CVD法以普通硅钢片为基底,在钢板表面与硅化物发生高温化学反应使Si富集在硅钢片上,再通过热处理使Si扩散到整个硅钢板中从而制得高硅硅钢,目前这是唯一能够实现工业规模化生产高硅钢的制备方法,由日本NKK公司研制成功并投入生产。但是CVD法成本高、能耗高,采用的SiCl4气体是高腐蚀性气体,存在严重的环保隐患,因此该技术受到很大的制约。此外还有PCVD法、熔盐电沉积法、激光熔敷喷涂法和电子束物理气相沉积法等,但是上述方法在生产工艺的可控性、成本及环保等方面仍有待进一步的改进。而更为重要的是,在上述方法中,如何将表面镀覆或者渗入表面的硅元素快速扩散至基体中,使硅钢薄带整体硅含量达到6.5%的成分,则是影响高硅钢片性能的最关键环节。但是目前采取的高温扩散法,仍然存在能耗高、速率低、硅元素扩散不均匀等不足,严重制约了6.5%Si高硅钢性能的提高。

发明内容

为了解决现有技术问题,本发明的目的在于克服已有技术存在的不足,提供一种电流复合扩散法连续制备高硅硅钢薄带的方法及装置,采用辅助电流复合扩散法连续制备高硅硅钢薄带,与普通的高硅钢制备方法相比,节省薄带扩散均匀化的时间,降低了工艺过程中的能耗,从而降低了高硅钢制备的成本。

为达到上述发明创造目的,本发明采用如下发明构思:

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