一种非晶磁芯的纳米化-覆层一体化加工方法技术

本发明专利技术属于软磁材料加工技术领域，具体涉及一种非晶磁芯的纳米化

【技术实现步骤摘要】
一种非晶磁芯的纳米化
‑
覆层一体化加工方法


[0001]本专利技术属于软磁材料加工
，具体涉及一种非晶磁芯的纳米化
‑
覆层一体化加工方法。

技术介绍

[0002]近年来，非晶纳米晶软磁材料引起了研究人员的广泛研究。例如，铁基非晶纳米晶软磁材料，具有优良的软磁性能和低廉的成本，广泛应用于变压器铁芯等磁性器件。随着非晶合金的不断发展，非晶纳米晶软磁材料的应用范围也越来越广，对非晶合金的性能要求也越来越高。
[0003]由于应用过程中非晶合金磁性材料的损耗呈逐渐增大的趋势，涡流损耗所占的比例增大，在电力系统中应用时更是经常需要在超高频环境下工作，若没有合适的绝缘材料保护，磁芯将有可能产生层间击穿而导致磁芯报废甚至安全事故。因此，必须在非晶磁芯表面涂覆一层绝缘材料，从而避免磁芯报废，并有效降低涡流损耗。与此同时，鉴于非晶磁芯必须通过热处理后才有磁性性能，目前研究者们大多应用磁场热处理炉来对非晶磁芯进行热处理以获得具有优良磁性能的非晶纳米晶磁芯。然而，软磁材料的软磁性能是由纳米晶晶粒尺寸和体积分数共同决定，传统的热处理炉无法同时满足保证晶粒尺寸和增大体积分数两个条件的性能要求。
[0004]而且，目前制备非晶纳米晶磁芯的方法大多是通过先进行磁场热处理实现纳米化，再通过浸泡、烘烤等流程进行绝缘层涂覆的分步式加工方式，存在工艺过于繁琐的缺陷，极大浪费了生产时间和工艺成本。
[0005]鉴于此，本申请期待开发一种利用热等静压技术加工非晶磁芯的纳米化
‑
>覆层一体化方法，既全面提升了非晶纳米晶磁芯的性能，又能实现覆层的均匀稳定覆盖，有效保证了非晶磁芯材料的性能。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种非晶磁芯的纳米化
‑
覆层一体化加工方法，所述方法既全面提升了非晶纳米晶磁芯的性能，又能实现覆层的均匀稳定覆盖，有效保证了非晶磁芯材料的性能，且工艺简单易行，有效降低了工艺成本；
[0007]本专利技术所要解决的第二个技术问题在于提供一种纳米化
‑
覆层一体化非晶磁芯材料。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术所述的一种非晶磁芯的纳米化
‑
覆层一体化加工方法，包括如下步骤：
[0009](1)取选定的非晶带材经卷绕形成非晶磁芯；
[0010](2)取选定的覆层材料对所述非晶磁芯进行包覆处理，得到包覆非晶磁芯；
[0011](3)将所述包覆非晶磁芯装入适配的包套，并进行磁场热等静压处理；
[0012](4)停止加热并保持高压继续对所述包覆非晶磁芯进行退火处理；
[0013](5)取出带包套的所述包覆非晶磁芯，去除所述包套，即得。
[0014]具体的，所述步骤(2)中，所述包覆步骤控制所述包覆材料的包覆厚度为预设包覆厚度的0.85
‑
0.95倍，使构件放入包套后的位置相对稳定，同时也留出一定距离方便磁芯装入包套。
[0015]具体的，所述包覆材料包括填料和粘结剂的混合物。根据本专利技术的可实施方案，其中，所述覆层材料使用高岭土、有机硅树脂混合材料，将高岭土与乳化后的有机硅树脂一起倒入改性机中共溶形成具有高耐热性、粘合性的绝缘覆层材料。
[0016]具体的，所述包覆过程应为将覆层材料根据需要机械包覆在磁芯表面。
[0017]具体的，所述步骤(3)中，还包括向所述包套内填充所述覆层材料并进行振实的步骤，以补充振实所产生的空隙。优选所述填充和振实过程同时进行以保证填充的覆层材料均匀覆盖，振动台振动频率设置在500
‑
700Hz，振动过程持续至填充结束。
[0018]具体的，所述包套内部形状应与目标成品磁芯形状相同，各方向尺寸相同。
[0019]具体的，所述步骤(3)中，所述磁场热等静压处理步骤包括在惰性气氛下进行加热的步骤；优选氩气气氛下进行处理；
[0020]控制温度为530
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570℃、压力为130
‑
170MPa、磁场强度10
‑
20KA/m。
[0021]具体的，所述磁场热等静压处理步骤包括：调节系统压力130
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170MPa、温度380
‑
420℃，保持50
‑
70min；随后保持压力不变，升温至440
‑
480℃，并施加磁场强度10
‑
20KA/m，作用230
‑
250min；然后撤销磁场，加热升温至530
‑
570℃进行保温50
‑
70min。
[0022]具体的，所述磁场热等静压处理步骤基于磁场热等静压设备进行处理；
[0023]所述磁场热等静压设备包括主框架、高压容器、磁场系统、控温系统及控压系统；
[0024]所述磁场系统可移动的固定于所述主框架上，实现对所述高压容器的磁场控制；
[0025]所述控温系统及控压系统与所述高压容器相连接，实现对所述高压容器的温度及压力控制。
[0026]具体的，所述磁场系统包括永磁体、传动装置和固定装置；
[0027]所述传动装置固定于所述主框架上，所述固定装置与所述传动装置可移动的连接，所述永磁体与所述固定装置固定连接，并可沿所述传动装置水平移动。
[0028]具体的，所述控温系统包括设置于所述高压容器内部的加热组件、设置于所述高压容器外部的冷却组件，以及控制所述高压容器内温度的温控组件。
[0029]具体的，所述控压系统包括管路连通的压缩机、储气罐、真空泵，所述压缩机和真空泵分别与所述高压容器的进气口和出气口相连通，实现对所述高压容器的压力控制。
[0030]本专利技术所述的非晶磁芯的纳米化
‑
覆层一体化加工方法，利用磁场热等静压工艺对结合包覆材料的非晶磁芯进行处理，可同时实现非晶磁芯的纳米化和覆绝缘层过程，在控制覆层均匀稳定的同时显著提高非晶纳米晶磁芯性能，根据使用需要稳定得到成品磁芯，可有效解决传统热处理炉无法同时满足保证晶粒尺寸和增大体积分数两个条件的问题。
[0031]本专利技术所述的非晶磁芯的纳米化
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覆层一体化加工方法，显著提高了非晶纳米晶磁芯的饱和磁感应强度，降低了矫顽力，提升了非晶纳米晶磁芯的综合性能；而且所述方法不仅很好的保证了非晶磁芯包覆层的稳定性，并能定量控制覆层厚度，并通过实现覆层材料致密化处理来提高覆层的性能。尤其是，本专利技术所述方法极大简化了生产工艺，有效节省
了时间和人力成本。
[0032]本专利技术所述的非晶磁芯的纳米化
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覆层一体化加工方法，基于所述磁场热等静压设备进行磁场热等静压处理，所述的磁场热等静压设备，可实现对热等静压设备内部的磁芯灵活加撤磁场，并由于磁场系统独立安装在热等静压设备外，可单独运行，便于操作和维修。
附图说明
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非晶磁芯的纳米化
‑
覆层一体化加工方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取选定的非晶带材经卷绕形成非晶磁芯；(2)取选定的覆层材料对所述非晶磁芯进行包覆处理，得到包覆非晶磁芯；(3)将所述包覆非晶磁芯装入适配的包套，并进行磁场热等静压处理；(4)停止加热并保持高压继续对所述包覆非晶磁芯进行退火处理；(5)取出带包套的所述包覆非晶磁芯，去除所述包套，即得。2.根据权利要求1所述非晶磁芯的纳米化
‑
覆层一体化加工方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述包覆步骤控制所述包覆材料的包覆厚度为预设包覆厚度的0.85
‑
0.95倍。3.根据权利要求1或2所述非晶磁芯的纳米化
‑
覆层一体化加工方法，所述包覆材料包括填料和粘结剂的混合物。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述非晶磁芯的纳米化
‑
覆层一体化加工方法，其特征在于，所述步骤(3)中，还包括向所述包套内填充所述覆层材料并进行振实的步骤。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述非晶磁芯的纳米化
‑
覆层一体化加工方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述磁场热等静压处理步骤包括在惰性气氛下进行加热的步骤；控制温度为530
‑
570℃、压力为130
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170MPa、磁场强度10
‑
20KA/m。6.根据权利要求5所述非晶磁芯的纳米化
‑
覆层一体化加工方法，其特征在于，所述磁场热等静压处理步骤包括：调节系统压力130
‑
170MPa、温度380
‑
420℃，保持50
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70min；随后保持压力不变，升温至440
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【专利技术属性】
技术研发人员：薛志勇，王昕阳，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：