[發明專利]鐵基快淬軟磁合金鐵芯的制造方法

無效

• 申請號: 94100921.1
• 申請日: 1994-01-29
• 公開（公告）號: CN1092201A
• 公開（公告）日: 1994-09-14
• 發明（設計）人: 李玉國;全白云;陳新華;馮淑琴
• 申請（專利權）人: 冶金工業部鋼鐵研究總院
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02;H01F1/153
• 代理公司: 冶金專利事務所
• 代理人: 劉海明

本發明涉及一種鐵基快淬軟磁合金鐵芯的制造方法，主要是一種用于高頻大功率逆變直流弧焊機單極性和雙極性脈沖主變壓器鐵芯的制造方法，該方法主要包括如下步驟：選擇鐵芯用材，卷鐵芯和鐵芯熱處理。

用于逆變直流弧焊機高頻大功率脈沖主變壓器的鐵芯，其工作頻率一般為10～50KHz，輸出功率1～10KW。眾所周知，這種高頻大功率的變壓器鐵芯目前一般都選用Mn-Zn鐵氧體或薄硅鋼帶材料。日本專利平3-41708（1991年2月22日公開特許公報）公開了采用鐵和錳的氧化物粉末壓型后再燒結的粉末冶金方法來制作Mn-Zn鐵氧體鐵芯的工藝，如果選用采用這種方法制成的Mn-Zn鐵氧體鐵芯來制作逆變直流弧焊機的高頻大功率脈沖變壓器鐵芯，雖然其損耗很低，在高頻下使用溫升較小，但由于這種鐵芯飽和磁感強度很低，結果必須把鐵芯作成很大的體積，或增加繞線匝數，最后的直流弧焊機就很笨重。相反，如果選用市售的薄硅鋼帶來卷繞這種鐵芯，鐵芯的磁感應強度的確很高，但由于薄硅鋼帶的高頻損耗太高，不能工作在很高的頻率下，很容易發熱。歐洲專利EP0435680A2提供了一種利用鐵基快淬軟磁合金薄帶卷繞的鐵芯，在工藝上通過薄帶之間涂加絕緣涂層來提高鐵芯的性能，但未具體涉及本發明所提供的弧焊機主變壓器鐵芯性能提高的方法。

本發明的目的是避免上述現存技術中的不足之處，提供一種對于高頻大功率脈沖主變壓器鐵芯來說，既具有低損耗又具有高磁感的快淬軟磁合金鐵芯的制造方法，把采用這種方法制得的鐵芯應用于高頻大功率逆變直流弧焊機脈沖主變壓器，可以使變壓器體積和重量顯著減小，同時其效率大大提高。

本發明的目的可以通過以下的措施來達到，首先是通過選用快淬軟磁合金中鐵含量高的超微晶合金帶和非晶合金帶，依靠這種高含鐵合金帶的高飽和磁感強度的特性，來提高鐵芯的最大磁感強度Bm，從而達到提高鐵芯工作磁感△B（對于雙極性脈沖變壓器鐵芯△B＝2Bm，對于單極性脈沖變壓器△B＝Bm-Br，其中Br是鐵芯的剩余磁感強度）的目的，對于變壓器來說就可以縮小體積和重量。然后將此兩種帶材卷繞成矩形截面的環形鐵芯，并分別在高于（超微晶鐵芯）和低于（非晶鐵芯）各自晶化溫度的溫度下，保溫一段時間，隨爐冷卻。從而使構成鐵芯的薄帶中在淬火時出現的內應力得以消除，同時分別形成超微晶和部分晶化的組織狀態，使得鐵芯高頻損耗下降，導磁率提高。而對于單極性脈沖變壓器的鐵芯尚要在退火時施加橫向磁場，處理后合金帶中的磁疇結構為與帶軸成45°～90°角的平行條狀疇，從而鐵芯的Br得以下降，鐵芯工作磁感△B＝Bm-Br增大，有利于鐵芯體積和重量的減小。最后將鐵芯裝入一種無磁材料制成的保護盒中，保護鐵芯不致由于鐵芯熱處理后產生的脆性導致破損和受應力后磁性下降，因為這種快淬軟磁合金卷鐵芯材質脆，且磁性的應力敏感性很大。

本發明的目的還可以通過以下措施來達到，就是選用的超微晶合金帶的具體成分和含量（原子%，以下相同）為：Fe71～77，M2～4，Cu1～3，Si9～15，B8～12，其中M可以是No，Mo，W，Ta，Zr，Hf，Ti，Cr中的一種或兩種。非晶合金帶的具體成分和含量對于高磁感是一個關鍵的因素。研究表明，如超微晶合金帶，當合金中鐵含量由72%增加到76%時，合金帶的B10（磁場為100e時的磁感強度）慢慢地由1.23T增加到1.29T，并且導磁率和損耗都無大變化。雙極性脈沖特性測試結果表明，在其他條件相同情況下（頻率鐵芯重量、大小及匝數相同），含鐵76%的鐵芯可以施加的最大工作電壓為200伏，而含鐵73.5%的鐵芯才能加148伏。但鐵含量過高，也將導致磁性惡化，如當鐵含量增加到79.5%時，鐵芯的導磁率大幅度下降，損耗大幅度增加。因此本發明選用的超微晶合金帶的最佳成分和含量，與合金中鐵的含量相適應，應當是Fe76Nb3Cu1Si10B10。而最佳的非晶合金帶的成分和含量應當是Fe82Si3B14C1。