[發明專利]一種通過粉末燒結制備高磁性能含磷硅鋼薄片的方法

在審

• 申請號: 202110008865.2
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112846180A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 楊芳;秦乾;魏家樹;郭志猛;陳存廣;張耕秋;邵艷茹
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22F3/10
• 分類號: B22F3/10;B22F3/18;B22F3/093;B22F3/24;C22C38/02;B22F5/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種通過粉末燒結制備高磁性能含磷硅鋼薄片的方法，屬于粉末冶金技術領域。本發明通過真空熔煉氣霧化制備成分范圍為Fe?(3?6.5)wt.％Si?(0.05?1)wt.％P的合金粉，將其放置在陶瓷坩堝中均勻振實并放置重物壓住，隨后進行高溫燒結使其冶金結合，再經熱軋、冷軋、退火等處理后，得到具有優異性能的含磷硅鋼薄片。本發明在硅鋼材料體系中加入P元素，能夠有效降低鐵損、優化磁性能并促進活化燒結；采用氣霧化粉末能夠很好地保證產品的少夾雜和純凈度；在低熔點P元素及粉末壓燒的協同作用下解決了球形氣霧化粉末難以成形的缺陷，并避免了需添加成形劑導致的工藝復雜性及后續的脫膠殘碳問題，有效縮短制備工藝流程，具有操作簡單、生產效率高、工藝流程短、性能優異等優點。

技術領域

本發明屬于粉末冶金技術領域，涉及一種通過粉末燒結制備高磁性能含磷硅鋼薄片的方法。

背景技術

現如今，硅鋼仍是電力、電子和電訊工業用以制造發電機、電動機、變壓器、繼電器、互感器以及其它電器儀表的重要磁性材料，是產量最大的金屬功能材料之一。硅鋼的磁性能與其Si含量呈正相關，隨著Si含量的增加，硅鋼的電阻率顯著提高、渦流損耗下降、相對磁導率提高。然而含硅量增加會使飽和磁化強度和和居里溫度降低，同時又會使材料變硬變脆，導熱性與韌性下降，對散熱和機械加工不利。因此，目前硅鋼中Si含量不宜太高。

磷在硅鋼中具有和硅相似的優點，而且對強磁場下的磁感應強度影響不大。在Si含量相同的情況下,隨著P含量的提高,電阻率增加，矯頑力降低，具有降低渦流損和磁滯損耗的作用。同時，P對提高磁導率也有意義。二十世紀八九十年代，我國已對低硅鋼中加入少量磷元素有了一定的研究，雖然取得了一定的成果，但是絕大部分均處于實驗室研究階段，且由于采用傳統制備方法成材率低、性能也不穩定的緣故并未得到推廣和使用。因此，研究和開發簡單、經濟、有效、成熟且具備高的綜合磁性能的含磷硅鋼工藝路線是很有必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通過粉末燒結制備高磁性能含磷硅鋼薄片的方法。以氣霧化含磷硅鋼合金粉末為原料，通過粉末燒結、軋制、熱處理工藝獲得性能優異的硅鋼薄片，避免了傳統熔煉法中P元素極易出現的偏析問題，有效地利用了P元素促進燒結并優化綜合磁性能的作用。其次，采用氣霧化合金粉末有效地保證了材料體系的純凈度，避免了氧化物夾雜的大量存在。同時，在低熔點P元素及粉末壓燒(高熔點重物壓住燒結)的協同作用下解決了球形氣霧化粉末難以成形的缺陷，從而避免了因添加有機成形劑導致的工藝復雜性及后續的脫膠殘碳問題，有效地縮短了制備高硅鋼薄片的工藝流程。本發明具有操作簡單、生產效率高、產品精度高、無污染與夾雜、保證了高硅鋼薄片優良的磁學和力學性能。

一種通過粉末燒結制備高磁性能含磷硅鋼薄片的方法，其特征在于：以合金化的形式在硅鋼粉末中引入磷元素，并通過粉末燒結、軋制、退火處理，實現含磷硅鋼薄片的高效率制備，具體步驟如下：

(1)粉末制備：通過真空熔煉氣霧化制備粒度范圍在10-60μm且合金成分在Fe-(3-6.5)wt.％Si-(0.05-1)wt.％P的氣霧化合金粉；

(2)粉末預置：將氣霧化粉置于陶瓷坩堝之中并均勻振實，振實粉末厚度范圍為3-15mm，并在粉末表面覆蓋尺寸合適的陶瓷板，然后在陶瓷板上放置1-6kg的高熔點重物，得到預置粉末整體；

(3)真空燒結：將預置粉末整體真空燒結，實現冶金結合，冷卻后拿掉高熔點重物及陶瓷板，從坩堝中取出燒結板坯；

(4)多道次熱軋：將燒結板坯，熱軋至板坯厚度≤0.5mm；

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(6)冷軋：酸洗充分并去除表面氧化皮直至熱軋板表面出現光亮金屬表層后，進行冷軋至板坯厚度0.1-0.3mm；

(7)高溫真空退火：將冷軋后的板坯進行高溫真空退火，隨爐冷卻后得到具有優異組織和性能的含磷硅鋼薄片。