一种采用包埋渗硅工艺制备高硅电工钢片的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用包埋渗硅工艺制备高硅电工钢的方法，该方法将含硅量为０．３～１．０ｗｔ％的低硅钢片包埋在渗硅剂中，通过控制化学热处理的工艺参数，从而获得具有低损耗、低磁滞伸缩系数、低矫顽力的含硅量为６．５％左右的高硅电工钢。其工艺步骤有：首先将配制好的部分渗硅剂铺于坩埚底部，然后将经表面处理后的低硅钢片放入坩埚中，并在其四周填满余量的渗硅剂，充入氩气，调节升温速率１７～２０℃／ｍｉｎ并加热至１０００～１２５０℃后保温，然后再在升温速率６～８℃／ｍｉｎ，炉内温度１１５０～１３５０℃保温１．５～４．５小时后进行热扩散处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高硅电工钢的制备方法，更特别的是，将含硅量为0.3～0.45％的低硅钢片通过包埋渗硅剂，同时对化学热处理的工艺参数进行有效地控制，从而获得具有低损耗、低磁滞伸缩系数、低矫顽力的含硅量为6.5％左右的高硅电工钢。
技术介绍
硅钢片是加工高速感应电动机的主要铁芯材料，为了生产出效率高、体积小、噪音低的高速感应电动机，硅钢片中的硅含量对铁芯材料的磁感和铁损特性有着较大的影响。经相关研究表明，在硅钢片中随着硅含量的增加，钢材中固有阻抗增大，尤其是在高频范围内涡流损耗降低，表现出优良的磁性。当硅钢片中硅含量达到6.5％时，铁芯材料磁致伸缩系数接近零，因此，含6.5％硅量的钢材是制作低噪音、低铁损较为理想的铁芯材料。但随着钢材中硅含量的增加，其延伸性降低了，在很大程度上限制了高硅钢材的生产加工。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出，该方法将含硅量为0.3～0.45％的低硅钢片包埋在渗硅剂中，通过控制化学热处理的工艺参数，从而获得具有低损耗、低磁滞伸缩系数、低矫顽力的含硅量为5.1～6.95％的高硅电工钢。本专利技术是，其有如下步骤第一步，配制渗硅剂渗硅剂由3～4wt％的氟化钠、10～12wt％的硅粉和84～86wt％的氧化铝组成，并将制得的渗硅剂放入100℃烘箱中保存0.5～1小时，待用；第二步，原材料的预处理选取硅含量为0.3～1.0％的低硅钢片，并对低硅钢片经打磨后放入酒精中保存0.1～1小时后取出，用冷风吹干，待用；第三步，热化学包埋处理将第一步中配制的渗硅剂按总重量的5～15％放入坩埚底部，然后将第二步中处理后的低硅钢片放入坩埚中间部位，并在其四周填满余量的渗硅剂，盖上坩埚盖子并加固后，将其置入热处理炉内；充入保护气体——氩气10～30分钟；调节热处理炉的升温速率17～20℃/min，加热炉内温度至1000～1250℃后保温1.5～4.5小时；空冷至室温取出，用超声波清洗0.2～1小时后，冷风吹干，即制得在低硅钢片截面方向上硅元素呈浓度梯度变化的高硅电工钢片；将上述硅元素呈梯度变化的高硅电工钢片放入热处理炉的玻璃管内，并抽真空度至2×10-5Pa；调节热处理炉的升温速率6～8℃/min，加热炉内温度至1150～1350℃后保温1.5～4.5小时；空冷至室温取出，即制得含硅量为5.1～6.95％的高硅电工钢片。所述的采用包埋渗硅工艺制备高硅电工钢的方法，在第三步中，多块低硅钢片采用叠加放置于坩埚内，各低硅钢片之间需填充渗硅剂作隔离用。本专利技术采用包埋渗硅工艺制备高硅电工钢的方法的优点在于(1)解决了高硅钢片在生产加工中因冷轧带来的工艺困难；(2)制成得到的高硅电工钢片具有0.005～0.15W的铁损耗；(3)制成得到的高硅电工钢片的磁滞伸缩系数在200mT磁场条件下为42ppm，在600mT磁场条件下为84ppm；(4)制成得到的高硅电工钢片的矫顽力为0.37～0.57Oe。附图说明图1是本专利技术制备得到的硅元素呈梯度变化的高硅电工钢片的截面形貌图。图2是经本专利技术扩散热处理后的高硅电工钢片截面形貌图。具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术是一种通过包埋渗硅剂对低硅钢片进行改进的工艺制备方法，在该方法中通过热化学处理工艺对低硅钢片进行包埋、加热、热扩散处理获得具有含硅量为5.1～6.95％的高硅电工钢材料。本专利技术是，其有如下步骤第一步，配制渗硅剂渗硅剂由3～4wt％的氟化钠、10～12wt％的硅粉和84～86wt％的氧化铝组成，并将制得的渗硅剂放入100℃烘箱中保存0.5～1小时，待用；在高温条件下对渗硅剂进行保存，其目的是防止在室温条件下渗硅剂吸收大气中的水分，使加工过程中在高温环境下渗硅剂对低硅钢片的腐蚀；第二步，原材料的预处理选取硅含量为0.3～1.0％的低硅钢片，并对低硅钢片经打磨后放入酒精中保存0.1～1小时后取出，用冷风吹干，待用；低硅钢片在自然环境下易腐蚀生锈，故将其存入在酒精溶液中；第三步，热化学包埋处理将第一步中配制的渗硅剂按总重量的5～15％放入坩埚底部，然后将第二步中处理后的低硅钢片放入坩埚中间部位，并在其四周填满余量的渗硅剂，盖上坩埚盖子并加固后，将其置入热处理炉内；充入保护气体——氩气10～30分钟；调节热处理炉(热处理炉选取型号SG-3-10，北京电炉厂生产)的升温速率17～20℃/min，加热炉内温度至1000～1250℃后保温1.5～4.5小时，空冷至室温取出，用超声波清洗0.2～1小时后，冷风吹干，即制得在低硅钢片截面方向上硅元素呈浓度梯度变化的高硅电工钢片；将上述硅元素呈梯度变化的高硅电工钢片放入热处理炉的玻璃管内，并抽真空度至2×10-5Pa；调节热处理炉的升温速率6～8℃/min，加热炉内温度至1150～1350℃后保温1.5～4.5小时；空冷至室温取出，即制得含硅量为5.1～6.95％的高硅电工钢片。硅元素呈浓度梯度变化分布为采用电镜扫描经热处理后的低硅钢片断面，经分析发现硅元素浓度分布具有从表面向中心部递减的趋势，其表面处的硅浓度为6.11～14.71wt％，中心部分硅浓度为0.3～1.0wt％。将上述硅元素呈梯度变化的高硅电工钢片经热扩散处理后通过扫描电子断面分析，硅元素在低硅钢片中分布均匀，其硅含量达到5.1～6.95％。有效地避免了高硅电工钢片脆性大难扎制的缺点，并且同样可以获得电磁性能优良的高硅钢片。该加工方法突破了高硅硅钢板材无法通过轧压加工处理的局限，具有重大的工业应用价值。实施例180g渗硅剂由3g的氟化钠NaF、9g的硅Si粉(Si粉粒度200目)和68g的氧化铝Al2O3组成，并将制得的渗硅剂放入100℃烘箱中保存1小时，待用；选取无取向“EI”型0.5mm厚的含硅量0.5％的低硅钢片两片，并对其经打磨后放入酒精中保存1小时后取出，用冷风吹干，待用； 将10g渗硅剂放入坩埚底部，然后放入一片低硅钢片，并在其四周、上部均匀撒上10g渗硅剂；再放入另一片低硅钢片，并在其四周、上部均匀填满余量的渗硅剂，盖上坩埚盖子并加固后，将其置入热处理炉内；充入保护气体——氩气10分钟；调节热处理炉的升温速率20℃/min，加热炉内温度至1040℃后保温4.5小时，空冷至室温取出这两片低硅钢片，用超声波清洗半小时，冷风吹干，即得到硅元素呈梯度变化的高硅电工钢片。对其进行电镜扫描截面分析其硅元素呈浓度梯度变化分布为采用电镜扫描经热处理后的低硅钢片断面，经分析发现硅元素浓度分布具有从表面向中心部递减的趋势，其表面处A的硅浓度为8.74wt％，过渡处B的硅浓度为6.31wt％，中心部位处C的硅浓度为0.61wt％，硅浓度梯度变化请参见图1所示。将硅元素呈梯度变化的其中的一片高硅电工钢片放入热处理炉的玻璃管内，并抽真空度至2×10-5Pa；调节热处理炉的升温速率8℃/min，加热炉内温度至1200℃后保温2小时，空冷至室温后取出，经测试即制得含硅量为6.5％的高硅电工钢片，请参见图2所示，图中硅元素分布均匀。对含硅量为6.5％的高硅电工钢片进行性能测试采用中国计量研究院研制的基于伏安法原理的B-H测量仪，测量其矫顽力为0.57Oe，是原始低硅钢片的25％；有功功率由原始低硅钢片的0.27w降低到0.01w；采用YJK4500本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用包埋渗硅工艺制备高硅电工钢的方法，其特征在于有如下步骤：第一步，配制渗硅剂渗硅剂由３～４ｗｔ％的氟化钠、１０～１２ｗｔ％的硅粉和８４～８６ｗｔ％的氧化铝组成，并将制得的渗硅剂放入１００℃烘箱中保存０．５～１小时，待用 ；第二步，原材料的预处理选取硅含量为０．３～１．０％的低硅钢片，并对低硅钢片经打磨后放入酒精中保存０．１～１小时后取出，用冷风吹干，待用；第三步，热化学包埋处理将第一步中配制的渗硅剂按总重量的５～１５％放入坩 埚底部，然后将第二步中处理后的低硅钢片放入坩埚中间部位，并在其四周填满余量的渗硅剂，盖上坩埚盖子并加固后，将其置入热处理炉内；充入保护气体－氩气１０～３０分钟；调节热处理炉的升温速率１７～２０℃／ｍｉｎ，加热炉内温度至１００ ０～１２５０℃后保温１．５～４．５小时；空冷至室温取出，用超声波清洗０．２～１小时后，冷风吹干，即制得在低硅钢片截面方向上硅元素呈浓度梯度变化的高硅电工钢片；将上述硅元素呈梯度变化的高硅电工钢片放入热处理炉的玻璃管内，并抽真空度至２ ×１０↑［－５］Ｐａ；调节热处理炉的升温速率６～８℃／ｍｉｎ，加热炉内温度至１１５０～１３５０℃后保温１．５～４．５小时；空冷至室温取出，即制得含硅量为５．１～６．９５％的高硅电工钢片。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毕晓昉，卢凤双，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]