[發明專利]一種制備納米晶磁芯的熱處理方法

有效

• 申請號: 202110020308.2
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112831641B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 李雪蓮;潘琳茹;王麗
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00;H01F41/02;C21D1/26;C21D6/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王素平

本發明提供了一種制備納米晶磁芯的熱處理方法，包括步驟如下：將淬態鐵基非晶合金帶材卷繞成環狀磁芯；圍繞環狀磁芯的外周設置有銅帶卷，所述銅帶卷內側與環狀磁芯外側的間距為0.5～1mm；之后置于石英管中，抽真空，再將石英管置于升溫至退火溫度的退火爐中，進行保溫；保溫結束后，隨爐冷卻至563K～583K，之后水冷降溫至室溫，拆掉銅帶卷，得到納米晶磁芯。本發明的熱處理方法利用銅良好的導熱性改善磁芯的溫度分布，促進磁芯內部和外部達到同時結晶，提高初始磁導率，縮短退火時間，進而提高熱處理效率。

技術領域

本發明涉及一種制備納米晶磁芯的熱處理方法，屬于金屬材料加工技術領域。

背景技術

鐵基非晶合金材料，是以鐵元素為主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素，通過快速急冷技術形成的一種非晶態材料，其經熱處理以后可獲得直徑為10-20nm的微晶，彌散分布在非晶態的基體上，從而得到鐵基納米晶合金材料。與非晶合金相比，納米晶材料在高頻下更具有優異的軟磁性能，主要體現在損耗降低和磁導率升高等方面，這使得鐵基納米晶材料廣泛應用于變壓器、傳感器以及微型電子設備上。

納米晶磁芯是用非晶合金帶材進行熱處理，使得帶材內部形成納米晶晶粒，并具備一定導磁性能的環形器件，一般包括母材熔煉、帶材噴制、繞制成環、熱處理等加工環節，其中熱處理對得到高性能的納米晶磁芯至關重要。

目前，傳統的熱處理方法為將非晶合金材料在晶化溫度以上熱處理，使其變成非晶-納米晶雙相結構，從而得到納米晶磁芯，但是現有的熱處理工藝中，晶粒長大速度較快，同時不同位置的晶粒尺寸差距比較大，退火均勻性較差，所得納米晶磁芯的初始磁導率較低，矯頑力較大，不利于獲得優異軟磁性能的納米晶鐵芯?，F有技術中常常通過外加磁場退火來提高初始磁導率。例如：中國專利文件CN109192431A提供了一種抗直流偏置鐵基納米晶合金磁芯及制備方法，其中熱處理工藝為在1200-2000GS的橫向磁場下，520-570℃下保溫100-150min，350-570之間分段設置工藝，冷卻到200℃出爐。但是外加磁場對退火設備提出了較高較復雜的要求，對于不合格的產品還需進行二次磁場處理，工藝周期較長。

因此，尋求高效的熱處理工藝對于制備納米晶磁芯尤為重要。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種制備納米晶磁芯的熱處理方法。本發明的熱處理方法利用銅良好的導熱性，調節合適的退火溫度、退火時間以及合理的磁芯/銅厚度比例，控制晶化，提高初始磁導率，降低矯頑力，并可以縮短退火時間，提高熱處理效率，從而得到高性能的納米晶磁芯。

術語說明：

淬態：單輥旋淬法制備的非晶帶材未經熱處理的非晶狀態。

本發明的技術方案如下：

一種制備納米晶磁芯的熱處理方法，包括步驟如下：

將淬態鐵基非晶合金帶材卷繞成環狀磁芯；圍繞環狀磁芯的外周設置有銅帶卷，所述銅帶卷內側與環狀磁芯外側的間距為0.5～1mm；

之后置于石英管中，抽真空，再將石英管置于升溫至退火溫度的退火爐中，進行保溫；保溫結束后，隨爐冷卻至563K～583K，之后水冷降溫至室溫，拆掉銅帶卷，得到納米晶磁芯。

根據本發明優選的，所述的環狀磁芯的厚度為2mm；所述環狀磁芯的厚度為環狀磁芯的內外半徑之差，所述環狀磁芯的繞制方法為本領域現有技術。

根據本發明優選的，所述的銅帶卷是由銅帶材繞制而成，所述銅帶材的厚度為0.1mm；所述的銅帶卷的高度與環狀磁芯的高度相同。所述的銅帶卷層與層之間緊密接觸，銅帶材卷繞制備銅帶卷時，外側收尾處使用點焊固定。

根據本發明優選的，所述的環狀磁芯與銅帶卷的厚度比為2.5～4:1。