[發明專利]一種調制非晶合金絲性能的脈沖方波電流退火方法

有效

• 申請號: 201811249151.5
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109402339B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 李定朋;王佩佩;錢陽;錢彥;劉景毅;牛心玙;楊雪琪;武賀;高新春;楊東明;胡林生;高秀衛
• 申請（專利權）人: 國創智能設備制造股份有限公司
• 主分類號: C21D1/26
• 分類號: C21D1/26;C21D1/04;C21D1/40;C21D9/52
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種調制非晶合金絲性能的脈沖方波電流退火方法，它是將非晶合金絲兩端用專用夾具固定，外接專用退火電源，通過專用軟件控制電源輸出可調脈沖方波電流，該電流產生瞬時焦耳熱和環向磁化磁場，使非晶絲的磁滯伸縮系數更接近于零，有效地提高了環向磁各向異性和環向磁導率，改善GMI性能，具有較大的阻抗變化率和較高的磁場靈敏度，利用退火后的非晶絲可制備出高靈敏度、高分辨率和高精度的GMI傳感器，該工藝操作簡便、能耗低、效率高，且不易造成非晶合金絲局部過熱晶化和表面氧化等，能廣泛應用于磁敏材料熱處理和磁敏傳感器技術領域。

技術領域

本發明涉及一種調制非晶合金絲性能的脈沖方波電流退火方法，屬于磁敏材料熱處理和磁敏傳感器技術領域。

背景技術

隨著外界磁場的微弱變化，敏感材料的交流阻抗發生巨大的變化，這種現象被稱為巨磁阻抗(Giant Magneto Impedance,GMI)效應。基于該效應制備的磁敏傳感器被稱為GMI傳感器。

為了獲得高靈敏度、分辨率和使用精度的GMI傳感器，要求敏感材料具有優異的GMI性能，也即較大的阻抗變化率和較高的磁場靈敏度。在現有的敏感材料中，鈷基非晶合金絲是最理想的敏感材料之一，且已經用于制造商業GMI傳感器。目前，商業制備非晶合金絲的主要方法是水紡法和泰勒法，水紡法制備的非晶合金絲直徑較大，還需要后續拉拔處理；類似工藝的快冷過程使非晶合金絲內部存在很大的殘余應力，且內部結構不均勻，各向異性分布不均勻，嚴重制約其GMI及軟磁性能，并不能滿足高精度磁敏傳感器對敏感材料的實際應用需求，需經適當的調制退火處理來消除內應力、調整結構馳豫和提高環向磁各向異性及環向磁導率，進而改善GMI性能。

目前，常見的調制方法有等溫退火、應力退火、電流退火等。等溫退火可有效釋放非晶絲的殘余應力，促進結構馳豫，但是該方法功耗大、效率低，且不利于非晶合金絲環向磁疇的形成。應力退火通過拉應力或者扭矩改變磁彈性能，誘導磁疇改變，提高非晶絲的環向各向異性和環向磁導率，但是該方法對設備的穩定性、使用壽命和夾具的要求都比較高。電流退火通過焦耳熱和環向磁化磁場，不但釋放非晶絲的殘余內應力，引起無規原子遷移效應，調整微結構弛豫并擴大原子規則排列微區和原子磁矩有序取向區，磁滯伸縮系數變得更接近于零，磁彈性能相對較低，而且在環向磁場的作用下，軸向磁疇體積減小，環向磁疇體積擴大，有效提高環向磁各向異性和環向磁導率，因此，電流退火是比較好的調制方法。但是，當退火電流為恒定直流時，電流密度大小變的十分重要，電流焦耳熱產生的溫度合適時，環向磁場不夠大，而電流密度過大，非晶絲容易發生局部過熱晶化和表面氧化。當退火電流為正弦交流時，過熱晶化現象減弱，但是環向磁場的有效作用時間仍然較短，GMI性能還有待提高；電流頻率不夠高時，因電流變化而造成的溫度波動較大，不利于獲得性能均一穩定的處理效果；因此，提供一種調制非晶合金絲性能的脈沖方波電流退火方法，產生瞬時的焦耳熱和環向磁場，延長環向磁場有效作用時間，充分釋放非晶絲的殘余內應力，調整微結構弛豫并擴大原子規則排列微區和原子磁矩有序取向區，使非晶絲內感生出良好的環向各向異性，同時避免非晶合金絲局部過熱晶化和表面氧化，對高性能GMI傳感器的制備具有十分重要的意義。

發明內容

本發明為了使非晶合金絲具有較大的阻抗變化率和較高的磁場靈敏度，提供一種調制非晶合金絲性能的脈沖方波電流退火方法。

本發明的一種調制非晶合金絲性能的脈沖方波電流退火方法是按以下步驟進行的：

1）使用專用夾具將非晶合金絲兩端固定，專用夾具連接專用退火電源；

2) 通過專用軟件界面控制，專用退火電源輸出可調脈沖方波電流，脈沖方波電流通過專用夾具流經非晶合金絲，產生瞬時焦耳熱和環向磁場，采用控制變量法，調節脈沖方波電流的各項參數，分別在不同電流退火參數下對非晶合金絲進行退火處理并完成退火參數優化，脈沖方波電流的各項參數范圍如下：

脈沖方波電流幅值：50mA～150mA

脈沖方波電流占空比：20%-100%