一种铁基非晶软磁合金的退火方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种铁基非晶软磁合金的退火方法及应用，该退火方法为铁基非晶软磁合金在石英管腔体中经过抽真空处理、退火并快速冷却至室温；该退火方法应用于制备变压器铁芯、电机或电抗器；本发明专利技术退火方法方便可行，退火周期短，退火完成后形成更多的团簇能够为铁磁性粒子的析出提供更多的异质形核质点，从而促进铁基非晶软磁合金中更多铁磁性粒子的析出，同时大原子元素的存在能够有效阻止铁磁性粒子的快速长大，保证非晶合金的磁性性能，退火完成后铁基非晶软磁合金的磁饱和较高、磁导率较高、矫顽力较低，其软磁综合性能更为优异。

ANNEALING METHOD AND APPLICATION OF A Fe-BASED AMORPHOUS SOFT MAGNETIC ALLOY

The invention relates to an annealing method and application of a ferrous amorphous soft magnetic alloy, which is vacuum-treated, annealed and rapidly cooled to room temperature in a quartz tube cavity; the annealing method is applied to the preparation of transformer cores, motors or reactors; the annealing method of the invention is convenient and feasible, the annealing period is short, and more clusters are formed after annealing is completed. Clusters can provide more heterogeneous nucleation particles for the precipitation of ferromagnetic particles, thus promoting the precipitation of more ferromagnetic particles in ferrous amorphous soft magnetic alloys. At the same time, the presence of large atomic elements can effectively prevent the rapid growth of ferromagnetic particles and ensure the magnetic properties of amorphous alloys. After annealing, ferromagnetic amorphous soft magnetic alloys have higher magnetic saturation, higher permeability and coercivity. Its soft magnetic properties are better than others.

【技术实现步骤摘要】
一种铁基非晶软磁合金的退火方法及应用
本专利技术属于非晶合金
，具体涉及一种铁基非晶软磁合金的退火方法及应用。
技术介绍
非晶软磁材料具有低矫顽力、高磁导率等特性，其作为磁芯的原材料广泛应用于电感器、扼流圈、传感器等。然而传统的金属软磁材料的矫顽力相对较高，限制了其在软磁领域的应用。纳米晶合金软磁材料作为这一领域的新兴材料，例如传统的1K107纳米晶条带，晶化退火后磁饱和强度高，但是退火工艺要求严苛。许多学者对优化非晶软磁材料的退火工艺进行了大量的研究。CN102226256B专利中提供了一种纳米晶Fe66Co10Mo4P4C4B4Si3合金，其矫顽力低，磁导率高，但是其晶化退火温度达到520℃，其退火温度过高，退火工艺较苛刻。CN1134034C专利中提供了一种制备纳米晶的工艺，虽然改善了磁性能，但是其退火工艺在500～600℃之间需要多个退火步骤，保温时间需0.1～10h，才可形成纳米晶，另外其晶化热处理之前，需在低于非晶合金再结晶温度的温度下进行松弛热处理，可见其退火工艺明显苛刻，且较复杂。CN102776444A专利中提供了一种纳米晶的制备方法，但是该晶化退火方法需在450~480℃预退火40~60min，在520~570℃下晶化退火40~60min，后出炉自然冷却至室温，其退火温度较高，退火周期较长。CN102676757A专利中公开了一种非晶铁芯的退火工艺，当至少50%铁芯温度测试点的温度达到370℃～380℃时，进行保温，保温时间为40～75min，其测试较复杂、退火周期较长。CN101892376A专利中公开了一种退火工艺，合金在晶化温度下通过外加强度为2～8T的脉冲磁场进行真空退火热处理，并且施加的脉冲磁场与退火过程不同步，即保温到退火保温时间的一半时再开始充磁直到空冷5～10min后停止，该退火工艺过于复杂，不适于大规模工业化的应用。综上所述，尝试在传统去应力退火工艺的基础上改进退火方法，提高退火温度或改变退火时间，以促进铁基非晶合金在退火过程中析出更多的铁磁性原子，从而提高其软磁性能，有利于铁基非晶合金的更广泛应用。
技术实现思路
本专利技术要解决铁基非晶软磁合金去应力退火后磁饱和较低、矫顽力较高、综合软磁性能较差和退火工艺复杂的问题，为了解决上述问题，本专利技术提供了一种铁基非晶软磁合金的退火方法及应用。本专利技术的目的是以下述方式实现的：一种铁基非晶软磁合金的退火方法，其特征在于，它包括以下步骤：（1）预制备退火使用的石英管；（2）将铁基非晶合金条带放入石英管中，并制备退火使用的石英管；（3）将步骤（2）中制备的石英管进行抽真空处理，并完成真空封管；（4）将步骤（3）中真空封管完成的石英管放入退火炉中，并设定退火炉的退火温度和退火时间，对铁基非晶合金进行退火处理；（5）冷却铁基非晶合金，完成退火。如上所述的铁基非晶软磁合金的退火方法，在步骤（1）中，取两端开口的外径为4～30mm的石英管并清洗干净，并用乙炔气体和氧气混合点燃产生的氧乙炔高温火焰将其一端封闭。如上所述的铁基非晶软磁合金的退火方法，在步骤（2）中，将铁基非晶软磁合金条带沿与石英管平行的方向放入预制备的石英管中，后用氧乙炔高温火焰在石英管开口侧远离非晶条带2～10cm的位置处熔融并均匀拉拔出长为2～6cm的通气孔道。如上所述的铁基非晶软磁合金的退火方法，在步骤（3）中，将石英管的开口端涂上真空密封脂，并连接至机械泵进行抽真空，当真空度达到6～9×10-3Pa后，后用氧乙炔高温火焰将通气孔道熔断，完成真空封管。如上所述的铁基非晶软磁合金的退火方法，在步骤（4）中，退火炉设定的退火温度为320℃～400℃，退火时间为3～15min。如上所述的铁基非晶软磁合金的退火方法，在步骤（4）中，退火炉设定的退火温度为360℃～390℃，退火时间为3～15min。如上所述的铁基非晶软磁合金的退火方法，在步骤（5）中，采用水淬法冷却石英管中的铁基非晶合金。如上所述的铁基非晶软磁合金的退火方法应用于制备变压器铁芯、电机或电抗器。相对于现有技术，本专利技术退火方法方便可行，退火周期短，退火完成后形成更多的团簇能够为铁磁性粒子的析出提供更多的异质形核质点，从而促进铁基非晶软磁合金中更多铁磁性粒子的析出，同时大原子元素的存在能够有效阻止铁磁性粒子的快速长大，保证非晶合金的磁性性能，退火完成后铁基非晶软磁合金的磁饱和较高、磁导率较高、矫顽力较低，其软磁综合性能更为优异。附图说明图1为实施例1～8中铁基非晶软磁合金和石英管的装配图；图2为实施例1～8中铁基非晶软磁合金的退火方法流程图；图3为铸态和实施例8中铁基非晶软磁合金的XRD图；图中横坐标为扫描角度，纵坐标为强度；图4为实施例1～8和对比例中铁基非晶软磁合金的DSC曲线图；图中横坐标为温度，纵坐标为放热强度；图5为实施例1～8和对比例中铁基非晶软磁合金的VSM图；图中横坐标为退火方法标号，纵坐标为饱和磁感应强度；图6为实施例1～8和对比例中铁基非晶软磁合金在不同外加频率下的磁导率图；图中横坐标为退火方法标号，纵坐标为初始磁导率；图7为实施例1～8和对比例中铁基非晶软磁合金的矫顽力图；图中横坐标为退火方法标号，纵坐标为矫顽力；图8为实施例1～8和对比例中铁基非晶软磁合金的矫顽力和磁导率综合性能图；图中横坐标为退火方法标号，纵坐标为矫顽力和磁导率。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不局限于此。实施例1一种铁基非晶软磁合金的退火方法，其中铁基非晶软磁合金的合金表达式为Fe78.3Si9.2B10.8Cu1C0.7，退火方法为将该非晶合金条带在330℃退火10min，并记作X-1；作为更详细的示例，它的退火方法包括如下步骤：（1）用乙炔气体和氧气混合点燃产生的氧乙炔高温火焰将两端开口的外径为4mm的石英管一端封闭，并用酒精将石英管清洗干净；（2）将表面纯净且无弯曲的铁基非晶软磁合金Fe78.3Si9.2B10.8Cu1C0.7条带用陶瓷剪刀剪取10cm，并放入一端开口的石英管中，每个石英管中放入6条条带，然后用氧乙炔高温火焰在石英管开口侧距离铁基非晶软磁合金条带8cm的位置处熔融并均匀拉出一段1mm通气孔道，此过程是为了方便后续真空封管过程；（3）将石英管的开口端涂上真空密封脂，并连接至机械泵进行抽真空，当石英管腔体真空度达到6×10-3Pa后，用氧乙炔高温火焰迅速将石英管中细小的通气孔道处熔断，完成真空封管工艺，在通气孔道处熔断封管大大缩短了真空封管工艺的时间，提高了真空封管工艺的成功率；（4）设定退火炉的退火温度为330℃和退火时间为10min，开启退火炉，待温度达到设定退火温度后，把封管完成的石英管固定在铁丝上，然后放入退火炉中；（5）退火完成后，将石英管取出放入冷水中，水冷至室温，完成退火。实施例2一种铁基非晶软磁合金的退火方法，其中铁基非晶软磁合金的合金表达式为Fe78.3Si9.2B10.8Cu1C0.7，退火方法为将该非晶合金条带在330℃退火15min，并记作X-2；作为更详细的示例，它的退火方法包括如下步骤：（1）用乙炔气体和氧气混合点燃产生的氧乙炔高温火焰将两端开孔的外径为4mm的石英管一端封闭，并用酒精将石英管清洗干净；（2）将表面纯净且无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁基非晶软磁合金的退火方法，其特征在于，它包括以下步骤：（1）预制备退火使用的石英管；（2）将铁基非晶合金条带放入石英管中，并制备退火使用的石英管；（3）将步骤（2）中制备的石英管进行抽真空处理，并完成真空封管；（4）将步骤（3）中真空封管完成的石英管放入退火炉中，并设定退火炉的退火温度和退火时间，对铁基非晶合金进行退火处理；（5）冷却铁基非晶合金，完成退火。

【技术特征摘要】
1.一种铁基非晶软磁合金的退火方法，其特征在于，它包括以下步骤：（1）预制备退火使用的石英管；（2）将铁基非晶合金条带放入石英管中，并制备退火使用的石英管；（3）将步骤（2）中制备的石英管进行抽真空处理，并完成真空封管；（4）将步骤（3）中真空封管完成的石英管放入退火炉中，并设定退火炉的退火温度和退火时间，对铁基非晶合金进行退火处理；（5）冷却铁基非晶合金，完成退火。2.根据权利要求1所述的铁基非晶软磁合金的退火方法，其特征在于，在步骤（1）中，取两端开口的外径为4～30mm的石英管并清洗干净，并用乙炔气体和氧气混合点燃产生的氧乙炔高温火焰将其一端封闭。3.根据权利要求1所述的铁基非晶软磁合金的退火方法，其特征在于，在步骤（2）中，将铁基非晶软磁合金条带沿与石英管平行的方向放入预制备的石英管中，后用氧乙炔高温火焰在石英管开口侧远离非晶条带2～10cm的位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福山，张许行，刘士磊，杨要轩，王坦，陈辰，魏然，刘磊，张航，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41