一种基于真空及覆铜纳米晶带材复合热处理方法技术

本发明专利技术提供一种基于真空及覆铜纳米晶带材复合热处理方法，包括以下步骤，（1）将铜、镍掺杂到Fe

【技术实现步骤摘要】
一种基于真空及覆铜纳米晶带材复合热处理方法


[0001]本专利技术属于纳米晶制备
，具体涉及一种基于真空及覆铜纳米晶带材复合热处理方法。

技术介绍

[0002]非晶纳米晶软磁材料，是非晶经过热处理后晶化获得晶粒直径在10~20nm的微晶，因此得名。该种合金几乎综合了所有非晶合金的优异性能：高饱和磁通密度(1.24~1.70T)、高的初始磁导率(10)，低比损耗(P)以及良好的温度稳定性。例如铁基纳米晶合金的耗损与钴基非晶合金接近，又明显低于铁基非晶合金，而饱和磁感应强度(Bs)高于钻基非晶合金，磁的温度稳定性相当于坡莫合金的，但价格低廉，因此在应用场合为20KHz以上和数百KHz以下时，纳米晶合金是在其他软磁材料中最有力的竞争者。这种材料制作的器件具有性能高、体积小、质量轻等优点，广泛应用于精密电流互感器，开关电源，大功率开关电源变压器，电抗器、滤波器及抗电磁干扰器件等元器件。
[0003]非晶纳米晶软磁材料主要包含以下三种元素：铁磁性元素、非晶形成元素及纳米晶形成元素。铁磁性元素有Fe、Co和Ni,为纳米晶合金的主要成分，占80at%左右。非晶形成元素有Si、B、P、C等，其中B的原子半径小，最外层电子少，利于形成非晶态合金，纳米晶合金往往由非晶合金热处理晶化得到；而Si可溶入晶化相中，影响合金磁性。故Si和B是纳米晶合金中基本元素。纳米晶形成元素主要作用是阻碍扩散速度，抑制晶粒长大，保证得纳米尺寸晶粒。
[0004]Cu、Nb及其两者的替代元素，如IB族元素和Pt系贵金属元素可替代Cu,IVB、VB等族元素可替代Nb,均为纳米晶形成元素。Fe
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Cu
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Nb
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Si
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B系合金是很好的非晶纳米晶的软磁材料。
[0005]晶软磁材料磁性能的影响因素除自身合金成分之外，热处理工艺也是关键的一个。一般而言，通过热处理发生品化过程之后，能消除非晶软磁材料的内应力，降低矫顽力，提高磁导率，制备出纳米晶或者非晶纳米晶双相结构的高性能软磁材料。
[0006]已公开的申请号为CN201811034588.7的中国专利中公开了一种用铁基纳米晶合金粉末制备磁粉芯的方法，包括如下步骤：(1)采用工业原料制备母合金后，采用气雾化制备铁基纳米晶合金粉末；所述铁基纳米晶合金粉末中，各元素的原子百分比为6～10％Si，5～10％B，1～6％P，0.5～2％Nb，0.5～1.5％Cu，0.1～1％M，余量为铁，所述M选自C、Al、Zr或Mo中的一种或至少两种的组合；(2)对制备的铁基纳米晶合金粉末通过筛分处理后获得目标粒径的粉末；(3)采用绝缘剂和粘结剂对筛分后的粉末进行绝缘包覆处理；(4)将处理好的粉末压制成型并进行晶化处理，获得铁基纳米晶磁粉芯。
[0007]制备的铁基纳米晶合金具有大非晶形成能力，并且通过在合金中添加的M元素，可以进一步提高合金体系的非晶形成能力，有利于使采用工业原材料的母合金通过气雾化法
制备出球形粉末。但是该申请中的热处理方式为一步热处理法，在400
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520℃下保温0.5
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2h，直接高温保温晶化会使得合金中的内应力来不及消除，就被“限位”在合金内部，导致最终的合金材料的磁性下降。
[0008]非晶纳米晶软磁材料的非晶热处理属于晶化热处理，用以形成非晶相加纳米晶相的双相体系，且兼有消除内应力的作用。现有技术中，因为在热处理阶段晶化使用的是一次晶化，而且在热处理的过程中合金受热不均，所以晶粒大小不均匀，而且纳米晶材料的磁导率低。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，本专利技术提供一种基于真空及覆铜纳米晶带材复合热处理方法，通过在真空热处理、覆铜的方式提高热处理过程中纳米晶带材的受热均匀性，降低晶化时间，提高晶粒的细小均匀性，以实现提高磁导率，降低矫顽力的目的。
[0010]本专利技术为一种基于真空及覆铜纳米晶带材复合热处理方法，包括以下步骤，（1）将铜、镍掺杂到Fe
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Si
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B非晶合金中，进行熔炼；（2）浇注成型，得到条带状Fe
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Cu
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Nb
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Si
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B合金；（3）将条带状Fe
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Cu
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Nb
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Si
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B合金装入覆铜模具中；（4）将真空晶化炉进行升温，升温至300
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330℃，将装有条带状Fe
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Cu
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Nb
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Si
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B合金的覆铜模具放入真空晶化炉中保温2
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2.5h，升温速度为1
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2℃/min升温1至510
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560℃，进行保温，所述保温的时间为50
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70min；（5）真空晶化炉以6
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7℃/min的速度降温至320
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350℃后出炉，在室温中自然冷却，得到纳米晶带材。
[0011]所述覆铜模具包括铜制的定位芯和定位件，所述定位套套设于所述定位芯外周，所述定位芯、定位件之间形成用于容置所述条带状Fe
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Cu
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Nb
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Si
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B合金的容纳腔。步骤（3）具体为将条带状Fe
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Cu
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Nb
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Si
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B合金缠绕在定位芯外周，然后再将定位件套设到缠绕有条带状Fe
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Cu
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Nb
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Si
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B合金的定位芯外周。所述定位件为空心的圆柱形。
[0012]所述条带状Fe
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Cu
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Nb
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Si
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B合金的宽度为8
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11mm。
[0013]在真空的情况下金属表面由于中断了晶体内原子排列的三维周期及破坏了表面电子的特性，从而导致了金属表面原子位置的变动以及使表面原子的表面能降低，从而加快了晶粒的形成，加速晶化的过程。
[0014]本专利技术中的合金体系为Fe
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Cu
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Nb
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Si
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B系合金，本本专利技术中的热处理方式采用的是分段热处理，在较低的温度下预处理，可以使合金中的部分潜热释放出来，这部分潜热的来源包括结构松弛和少量晶化，真空晶化炉的温度达到300
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330℃时候直接将合金放入炉中，这样能够有效避免在升温阶段在不确定的区域内形成不规则的晶粒，在300
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330℃预先热处理，早这个比较低的温度下Fe不会发生相变，即α
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Fe纳米晶相不会发生晶化析出，细晶粒子(NbC相、VC相等)因保温温度而造成细晶粒子(NbC相、VC相等)在非晶基体中的固溶度降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于真空及覆铜纳米晶带材复合热处理方法，其特征在于，包括以下步骤，（1）将铜、镍掺杂到Fe
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Si
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B非晶合金中，进行熔炼；（2）浇注成型，得到条带状Fe
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Cu
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Nb
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Si
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B合金；（3）将条带状Fe
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Cu
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Nb
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Si
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B合金装入覆铜模具中；（4）将真空晶化炉进行升温，升温至300
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330℃，将装有条带状Fe
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Cu
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Nb
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Si
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B合金的覆铜模具放入真空晶化炉中保温2
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2.5h，升温1至510
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560℃，进行保温，所述保温的时间为50
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70min；（5）真空晶化炉降温至320
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350℃后出炉，在室温中自然冷却，得到纳米晶带材。2.根据权利要求1所述的一种基于真空及覆铜纳米晶带材复合热处理方法，其特征在于，所述覆铜模具包括铜制的定位芯和定位件，所述定位套套设于所述定位芯外周，所述定位芯、定位件之间形成用于容置所述条带状Fe
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Cu
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Nb
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Si
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B合金的容纳腔。3.根据权利要求2所述的一种基于真空及覆铜纳米晶带材复合热处理方法，其特征在于，步骤（3）具体为将条带状Fe
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Cu
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈慧鹏，杨乐琪，周柔刚，邵惠锋，李文欣，
申请(专利权)人：浙江晶精新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：