[發明專利]生產由軟磁合金制成的薄帶材的方法以及所得到的帶材

有效

• 申請號: 201280069508.6
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN104114724A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: T·瓦克勒;雷米·巴特奈特
• 申請（專利權）人: 艾普倫
• 主分類號: C22C19/07
• 分類號: C22C19/07;C22C30/00;C22F1/16;C21D6/00;C21D8/12;C22C38/10;C22C38/12;H01F1/147;C22F1/10
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 武晨燕;胡春光

技術領域

本發明涉及生產鐵-鈷型軟磁合金的帶材。

背景技術

許多件電子技術設備包括磁部件和尤其是由軟磁合金制成的磁軛。特別地，尤其在航空、鐵路或汽車領域中的交通工具上的發電機是這樣的情況。通常，所用的合金是鐵-鈷型合金并且尤其是包含約50重量％的鈷的合金。這些合金具有以下優點：具有非常強的飽和感應，在大于或等于1.6特斯拉的工作感應下具有高的磁導率，以及在高的感應下具有相當強的電阻率以允許減少交流電流損耗。當它們在當前的使用中時，這些合金具有對應于彈性極限介于約300和500MPa之間的機械強度。然而，對于某些應用來說，所期望的是具有高的彈性極限的合金，該合金的彈性極限可以達到或超過600MPa，或者在某些情況下甚至為900MPa。后面所謂的HEL合金特別用于生產航空器上的微型化交流發電機。這些交流發電機的特征在于非常高的旋轉速度，該旋轉速度可超過20000rpm，這需要機械強度大的部件裝配成磁軛。為了得到合金高的彈性極限的性能，在多項專利中提出了添加不同的合金元素，諸如尤其是鈮、碳和硼。

所有含有15重量％至55重量％的鈷的這些材料，無論它們是否具有近似等原子的Fe-Co組成或者它們是否含有比鈷更多的鐵，都必須經受適當的退火，以便得到所期望的使用性能，以及尤其是得到取決于它們所旨在的用途的所尋求的機械性能和磁性能之間良好的折衷。對于這些合金，已知的良好建立并實踐的是，電子技術部件(定子、轉子以及其它各種型材)由冷軋至最終厚度所得到的加工硬化材料的帶材切割成。在已被切割之后，在最后步驟中使部件系統地經受靜態型的退火以便調節磁性能。

現有技術Fe-Co合金的靜態退火是指一種熱處理，在該熱處理期間，使切割的部件保持在高于200℃持續至少1小時，并且使切割的部件升高至大于或等于700℃的溫度，在此溫度下實施平穩期。平穩期是指至少10分鐘的時間段，在此時間段期間，溫度變化至多比設定溫度值高或低20℃。在此處理中，在室溫和平穩期之間的上升和下降在工業生產條件下通常花費至少1小時的時間。因此，允許良好地優化磁性能的工業“靜態”退火處理包括從一小時至若干小時的這種溫度平穩期：因此“靜態”退火花費若干小時。

以本身為本領域技術人員所已知的方式，對由熱軋并且然后經受超淬火而得到的厚度通常為約2至2.5mm的帶材進行冷軋。超淬火提供了以下可能性，很大程度上避免材料中的有序/無序轉變，該材料進而幾乎保持無序，但相對于其在高于700℃的溫度下的結構狀態是非常不改變的。由于這種處理，該材料然后可以被冷軋而沒有降低至最終厚度的任何問題。

然后由此得到的帶材具有足夠的延展性，從而能夠通過機械切割而被切割。而且，當這些帶材被用于生產由薄帶材切割而成的部件的堆疊物組成的磁軛時，這些合金以加工硬化狀態的帶材的形式被出售給用戶。然后，用戶切割部件，堆疊部件并確保安裝或組裝磁軛，并然后進行所需的質量熱處理以用于得到所尋求的性能。這種質量熱處理旨在得到在晶粒再結晶后晶粒的生長的一定發展，因為晶粒尺寸決定機械性能和磁性能之間的折衷。取決于電子技術機器的相關部件，關于性能的折衷可以不同，以及因此熱處理可以不同。因而，一般地，航空機上的發電機的定子和轉子在相同的帶材部分一起被切割以便最小化金屬廢料。但是，轉子通常在小于800℃的溫度下經歷促進相當高的機械性能的熱處理，而定子通常在高于800℃的溫度下經歷優化磁性能的熱處理(因此具有較大的平均晶粒尺寸)。

另外，對于每種類型的切割部件，該質量熱處理可以包括兩種退火：一種，正如剛剛已經看到的，用于調整磁性能和機械性能；而另一種用于氧化金屬片材的表面以便減少層間磁損耗。此第二種退火也可以被有機材料、無機材料或混合材料的沉積所取代。

根據現有技術的這種技術的缺點是多重的并且將特別提及的是以下各項：

-當期望達到至少500至600MPa的彈性極限時，需要改變合金(復雜的、更大庫存量的、更昂貴的)；事實上，當在至少850℃下進行退火時，本領域技術人員已知的適用于大多數電子技術應用中的Fe-Co合金可以達到諸如從0.4至0.6Oe(32至48A/m)矯頑場的軟磁性能，并且當退火溫度降低至低于750℃時，也可以達到450至500MPa的彈性極限；在每種情況下，彈性極限從未在相同的合金上達到600MPa；為了解決該問題，必須使用組成稍有不同的其它合金，尤其是使用析出物或第二相；

-需要用戶對所有切割部件進行退火(無論等級是否具有高的彈性極限(HEL))；事實上，在靜態退火后，合金太脆，以便能夠被機械裝置切割；