[发明专利]部分晶化软磁合金带、铁芯的制备方法及制备装置

说明书

本发明提供了一种部分晶化软磁合金带、铁芯的制备方法及制备装置，其中，部分晶化软磁合金带的制备方法，包括：使非晶态的带状合金沿预设方向n行进；在预设方向n上对热处理段施加拉应力；为热处理段提供恒温环境；在非晶态的带状合金行进过程中，对热处理段通以电流。应用本发明的技术方案，使得非晶合金带材在环境温度和焦耳热效应的联合作用下，即外部传导加热和本体自加热的联合作用，实现了非晶合金的快速晶化，也有利于晶粒控制、晶粒细化和纳米晶结构的均匀性，不仅提高了生产效率，也改善了韧性。解决了现有技术中所制备出的部分晶化软磁合金带的导磁率高、脆性大、且生产效率低的问题。

技术领域

本发明涉及软磁材料领域，具体而言，涉及一种部分晶化软磁合金带、铁芯的制备方法及制备装置。

背景技术

在金属软磁材料领域，非晶和纳米晶软磁合金获得越来越多的应用，同时也面临越来越高的要求。其中具有抗直流偏置特性的电流互感器和共模电感，以及在大电流条件下工作的高频变压器和储能电感，都需要同时兼备低磁导率、低矫顽力、低剩磁比和低损耗的软磁合金。例如，抗直流电流互感器要求铁芯的磁导率在500到2000范围，且磁滞回线的线性度很好；高频变压器要求铁芯的磁导率在200到1000范围，且高频损耗很低；储能电感要求磁导率在60到500范围，且剩磁比很小。目前满足这些要求的常用软磁材料主要有钴基非晶合金、铁基部分晶化合金和金属磁粉芯等，但各有利弊。其中钴基非晶合金中含有昂贵的钴元素，成本高，不利于普及；金属磁粉芯的磁导率偏低，应用有局限；而铁基部分晶化合金成本低，磁导率可以通过热处理工艺在较大范围调整，应用日益广泛。

铁基部分晶化合金可以分为两类，一类为部分晶化纳米晶合金，平均晶粒尺寸小于50纳米，晶体所占体积分数大于50％；另一类为部分晶化非晶合金，平均晶粒尺寸大于100纳米，晶体所占体积分数小于50％。铁基纳米晶合金已经广泛应用于高频变压器、共模电感和电流互感器等磁性器件中；铁基部分晶化非晶合金已经应用于汽车音响滤波电感。部分晶化软磁合金都是将原始非晶态合金通过热处理获得，一种是先卷绕铁芯，再进行热处理，对FeCuNbSiB合金采用常规热处理可以获得大于10000的高磁导率，而低于10000的低磁导率很难实现。而对含有少量钴和镍的Fe(CoNi)CuNbSiB合金采用在磁场下进行常规热处理可以获得小于10000而大于4000以上的磁导率，但仍然无法满足更低磁导率的要求。另一种是先对带状合金在张力下进行常规热处理，然后再卷绕铁芯，这种热处理工艺可以使铁基纳米晶合金铁芯获得小于4000以下的磁导率，但是常规热处理采用外部热源通过热传导方式加热行进中的带材，无法实现快速加热，促进快速晶化，导致处理后的纳米晶合金带材脆性大，难以实现铁芯自动化卷绕，而且行进速度慢，影响生产效率，成本居高不下。

因此，提供一种制备低磁导率软磁合金，且生产效率高的制备方法和制备装置成为本领域技术人员的当务之急。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种部分晶化软磁合金带、铁芯的制备方法及制备装置，以解决现有技术中所制备出的部分晶化软磁合金带的导磁率高、且脆性高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种部分晶化软磁合金带的制备方法，包括：使非晶态的带状合金沿预设方向n行进，使行进速度在2m/min-30m/min之间；非晶态的带状合金在预设方向n上包括进料段、热处理段以及出料段，在预设方向n上对热处理段施加拉应力，使拉应力在5MPa-500MPa之间；为热处理段提供恒温环境，使环境温度在100℃至500℃之间；在非晶态的带状合金行进过程中，对热处理段通以电流，其中电流方向为预设方向n，使电流的电流密度在10A/mm²-50A/mm²之间。

在一个实施方式中，使两个电极与非晶态的带状合金接触，两个电极之间的非晶态的带状合金形成热处理段。

在一个实施方式中，制备方法还包括：在热处理段处增加至少一个磁场，磁场的方向在非晶态的带状合金所在的平面内且垂直于预设方向n。