[發明專利]一種復合結構磁路及其制備方法

無效

• 申請號: 201410852719.8
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104505211A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 雷成輝;陳岳;徐明舟;安楊;李西銘
• 申請（專利權）人: 北京北冶功能材料有限公司
• 主分類號: H01F3/10
• 分類號: H01F3/10;H01F1/147;H01F41/02
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于軟磁材料技術領域，特別是涉及一種復合結構磁路及其制備方法。

背景技術

磁通量所通過的磁介質的路徑叫做磁路。

電磁磁路又稱電磁路，它靠激磁線圈通以激磁電流而獲得一個磁場，該磁場把線圈中的介質(如鐵芯、空氣)磁化，形成各種形式的磁路。大多數磁路含有磁性材料和工作氣隙，完全由磁性材料構成閉合磁路的情況也有不少，各種磁路傳遞著磁能、發揮著應有的機能。

在電磁路中，軟磁鐵芯的作用是增強工作氣隙中的磁場強度，希望軟磁材料的磁阻越小越好，所消耗的能量也越小，要求軟磁材料具有高的磁導率和低的矯頑力。同時，為了減小漏磁，軟磁合金的飽和磁感應強度越高越好。

在現有軟磁合金中，1J79、1J85具有高的磁導率，而飽和磁感應強度很低，分別為0.79T和0.75T，而在氣隙處產生的飽和磁感應強度就更低；中鎳軟磁合金具有較高的磁導率和中等水平的飽和磁感應強度，以1J50為例，飽和磁感應強度為1.5T，初始磁導率為8mH/m左右，最大磁導率為100mH/m左右，在氣隙處產生的飽和磁感應強度低于1.5T；高飽和磁感應強度軟磁合金1J22具有高的Bs，約2.4T左右，但是它的矯頑力很高，在60-120A/m水平，磁導率很低，雖然在氣隙處能夠產生高的磁感應強度，但磁阻太大，需要更大的磁化電流或更多的線圈匝數，導致器件發熱嚴重等。然而隨著應用的更高要求及磁路設計理念的發展，要求導磁件具有高靈敏性、小型化、輕質化已成為發展趨勢，與這種高性能磁路設計對應的是對軟磁材料高磁導率、低矯頑力和高飽和磁感應強度等的要求。

綜上所述，目前沒有一種單一合金能夠同時具有高的磁導率、低的矯頑力及高的飽和磁感強度，滿足高性能磁路的使用要求。為了解決單一合金的不足，開展了復合結構磁路及制備的研究。

人們也試圖研究復合的軟磁材料,例如，申請號為2005020059320.0,名稱為復合型錄音磁頭外殼的實用新型專利,公開了一種由內、外鐵鎳軟磁合金層和置于內外鐵鎳軟磁合金層之間的純鐵芯層復合而成磁頭外殼材料,申請號為200810200102.2，名稱為一種磁頭外殼用復合軟磁合金材料及制備方法，它們都是經過復合軋機軋制而成的復合軟磁材料，是一種新的材料，材料厚度一般都小于2.0mm，其磁性能介于兩種材料之間，不能滿足本項目器件的使用要求，而且無法加工出尺寸較大的器件。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復合結構磁路及其制備方法，在激磁電流不變的情況下，提高磁路氣隙中的磁感應強度，解決單一合金磁路氣隙處的磁感應強度低的問題。

本發明復合結構磁路由較高磁導率軟磁合金與高飽和磁感應強度軟磁合金復合而成；在磁路中靠近氣隙處，復合一個具有高飽和磁感應強度的材料作為極頭，使磁路中的磁通能夠集中在極頭上，減少漏磁，從而提高氣隙中磁感應強度。

根據磁化原理，磁化部分選用磁導率較高的軟磁合金1J50合金，極頭部分選用高飽和磁感應強度材料1J22。1J50、1J22是標準的軟磁合金，1J50的成分是：鎳49.0-50.5％，其余為鐵及不可避免的雜質；1J22的成分是鈷49.0-51.0％，釩0.8-1.8％，其余為鐵和不可避免的雜質。

復合后氣隙中的飽和磁感應強度達1.6T以上。

合金材料的制備采用常規冶煉、澆注、扒皮、鍛造方法。

本發明提供的復合結構制備方法，包括加工、焊接、熱加工、器件加工及成品熱處理。即在1J50鍛材高度方向加工出一個直徑及深度與1J22規格相匹配的孔，將1J22車光棒置于其中，在端面縫隙處焊實，放入加熱爐中加熱到1000-1200℃，保溫10-50分鐘，鍛造變形比控制在40-70％，鍛造復合在一起。工藝步驟及控制的技術參數如下：

1、機加工：根據器件尺寸選取1J50鍛材的規格，根據極柱的設計尺寸選擇1J22的規格及長度，在1J50鍛材上加工出一個直徑及深度與1J22規格匹配的孔，將1J22車光棒置于其中，采用焊條將端面結合處的縫隙焊實，減少熱復合時的氧化程度；

2、熱復合加工：將機加工好的坯料放入加熱爐中加熱到1000-1200℃，保溫10-50分鐘，鍛造變形比控制在40-70％，鍛造復合后空冷；

3、器件加工：可根據設計所需，將復合后的毛坯加工出不同長度的極頭；