專利名稱：一種鐵基非晶帶材的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型金屬材料領(lǐng)域，尤其涉及一種鐵基非晶帶材的熱處理方法。
背景技術(shù)：
鐵基非晶軟磁材料具有優(yōu)異的磁性能，可廣泛應(yīng)用于變壓器鐵芯、電機(jī)鐵芯、飽和扼流圈以及磁頭等領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計，我國電網(wǎng)輸配電線路損失每年約2400億KWh，電機(jī)系統(tǒng)由于效率低所帶來的電能損耗每年約2700億KWh。而采用非晶帶材作鐵芯制造的變壓器比硅鋼變壓器空載節(jié)能60%-80%，采用非晶帶材作定(轉(zhuǎn))子鐵芯的電機(jī)運(yùn)行效率比普通電機(jī)可提高15%以上。鐵基非晶軟磁材料具有巨大的節(jié)能效果，而且制備過程污染低，被認(rèn)為是高科技綠色節(jié)能材料。鐵基非晶帶材的熱處理工藝參數(shù)確定對其磁性能的好壞起決定性的作用，(目前鐵基非晶帶材的標(biāo)準(zhǔn)性指標(biāo)為飽和磁密Bs ^ 1540mT,矯頑力He ( 3. OA/m,激磁功率(I. 35T/50HZ 時)Ss ( O. 4VA/kg，單位鐵損(I. 35T/50Hz 時)Ps ( O. 20W/kg)。沒有經(jīng)過熱處理的鐵基非晶帶材，其磁性能指標(biāo)是非常低的，比如退火前飽和磁感非常低，只有IOOOmT左右，退火前單位鐵損非常大，是退火后的10倍，由此可見退火前后的性能指標(biāo)相差是非常大的。即使超微晶磁芯經(jīng)過退火處理，若采用的熱處理工藝不當(dāng)，其磁性能的優(yōu)越性也不能得到充分的發(fā)揮，即鐵基非晶帶材不能在其最佳狀態(tài)下使用，這必然影響所加工產(chǎn)品的性能，使產(chǎn)品的成本增加?，F(xiàn)有的非晶帶材的熱處理工藝，多為傳統(tǒng)的非晶帶材的熱處理工藝，采用橫磁、縱磁復(fù)合磁場進(jìn)行熱處理，其處理過程較復(fù)雜。鑒于這種技術(shù)要求，迫切需要研究出一種工藝簡單的熱處理方法，以便提高非晶帶材產(chǎn)品性能、降低產(chǎn)品的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種工藝簡單的鐵基非晶帶材的熱處理方法。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鐵基非晶帶材的熱處理方法，該方法包括經(jīng)實(shí)驗(yàn)找出最佳退火溫度值、最佳保溫時間值和最佳縱磁磁場值；將爐內(nèi)環(huán)境從室溫開始勻速升溫至一定值時施加所述最佳縱磁磁場，并在升溫至預(yù)設(shè)溫度時保溫一段時間；然后進(jìn)行第二次升溫，升溫至所述最佳退火溫度時按照所述最佳保溫時間值進(jìn)行保溫一段時間；以及保溫時間結(jié)束后，對鐵基非晶帶材進(jìn)行降溫冷卻，并在降至一定值時，停止施加所述最佳縱磁磁場。優(yōu)選地，所述得到最佳退火溫度值、最佳保溫時間值和最佳磁場值包括下述步驟首先在退火保溫時間、縱磁磁場一定的情況下，分別設(shè)置多種不同的退火溫度進(jìn)行試驗(yàn)，然后對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，找出最佳的退火溫度值；其次在最佳退火溫度、縱磁磁場一定的情況下，分別設(shè)置多種不同的保溫時間進(jìn)行試驗(yàn)，然后對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，找出最佳的保溫時間值；然后在最佳保溫時間、最佳退火溫度一定的情況下，分別設(shè)置多種不同的縱磁磁場進(jìn)行試驗(yàn)，然后對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，找出最佳的縱磁磁場值；最后得出鐵基非晶帶材的熱處理方法中的最佳退火溫度值、最佳保溫時間值和最佳磁場值。優(yōu)選地，所述退火溫度設(shè)置為320、330、340、350、360、370、380、390°C共八種情況進(jìn)行試驗(yàn)；所述保溫時間設(shè)置為15、30、60、120、180min共五種情況進(jìn)行試驗(yàn)；所述縱磁磁場設(shè)置為400、800、1400、2200、3000A/m共五種情況進(jìn)行試驗(yàn)。優(yōu)選地,所述最佳退火溫度值為380°C、最佳保溫時間值為60min和最佳磁場值為1400A/m。優(yōu)選地，所述將爐內(nèi)環(huán)境從室溫升至200°C時施加所述最佳縱磁磁場，并在升溫至300°C時保溫20min ;所述進(jìn)行第二次升溫，升溫至所述最佳退火溫度380°C時按所述最佳保溫時間進(jìn)行保溫60min ;所述鐵基非晶帶材溫度降至100°C時，停止施加所述縱磁磁場。優(yōu)選地，所述鐵基非晶帶材在升溫至300°C進(jìn)行了 20min中的保溫，用于保證鐵基非晶帶材的內(nèi)、外溫度充分均衡，消除材料的內(nèi)應(yīng)力。 優(yōu)選地，所述鐵基非晶帶材降溫速率為O. 6_8K/min。優(yōu)選地，所述鐵基非晶帶材熱處理時采用縱磁磁場退火，并同時用氬氣保護(hù)。優(yōu)選地,所述鐵基非晶帶材中B的含量為3. 0%。優(yōu)選地，所述鐵基非晶帶材的最佳退火溫度與其中的B的含量有關(guān)，當(dāng)B的含量為3. 0%時，其最佳熱退火溫度為380°C，當(dāng)B的含量提高時，其最佳退火溫度相應(yīng)的提高；當(dāng)B含量降低時，其最佳退火溫度相應(yīng)的降低。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡單，通過本發(fā)明工藝方法熱處理后的鐵基非晶帶材性能非常優(yōu)越，得到的非晶鐵芯的性能參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，可以大大提高使用此鐵芯的產(chǎn)品的性能，降低了熱處理的成本。


圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鐵基非晶帶材的熱處理方法流程圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鐵基非晶帶材的熱處理方法曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鐵基非晶帶材的熱處理方法流程圖。在步驟101，首先在退火保溫時間t、縱磁磁場H—定的情況下，分別設(shè)置不同的退火溫度，退火溫度設(shè)定為320、330、340、350、360、370、380、390°C共八種情況進(jìn)行試驗(yàn)，然后對不同的退火溫度下的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，找出最佳的退火溫度T。在最佳退火溫度T、縱磁磁場H —定的情況下，分別設(shè)置不同的保溫時間，保溫時間設(shè)定為15、30、60、120、ISOmin共五種情況進(jìn)行試驗(yàn)，然后對不同的保溫時間下的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，找出最佳的保溫時間t。在最佳保溫時間t、最佳退火溫度T 一定的情況下，分別設(shè)置不同的縱磁磁場，縱磁磁場大小設(shè)定為400、800、1400、2200、3000A/m共五種情況進(jìn)行試驗(yàn)，然后對不同的縱磁磁場下的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，找出最佳的縱磁磁場H。最后得出結(jié)論鐵基非晶帶材的最佳熱處理方法中的最佳退火溫度為380°C，最佳保溫時間為60min，最佳磁場大小為1400A/m。在本發(fā)明實(shí)施例中，鐵基非晶帶材中B的含量為3%。上述鐵基非晶帶材的最佳退火溫度與其中B的含量有關(guān)，當(dāng)B的含量為3. 0%時，其最佳熱退火溫度為380°C ;當(dāng)B的含量提高時，其最佳退火溫度相應(yīng)的提高；當(dāng)B含量降低時，其最佳退火溫度相應(yīng)的降低。在步驟102，將爐內(nèi)環(huán)境從室溫勻速升至200°C時施加所述最佳縱磁磁場1400A/m,并在升溫至300°C時保溫20min。在一個實(shí)施例中，所述鐵基非晶帶材在升溫至300°C進(jìn)行了 20min中的保溫，用于保證鐵基非晶帶材的內(nèi)、外溫度充分均衡，消除材料的內(nèi)應(yīng)力。在步驟103，進(jìn)行第二次升溫，使?fàn)t子溫度升至最佳退火溫度380°C，并按最佳保溫時間60min進(jìn)行保溫。在步驟104，保溫時間結(jié)束后隨爐降溫，對鐵基非晶帶材進(jìn)行降溫冷卻，當(dāng)鐵基非晶帶材溫度降至100°c時，停止施加最佳縱磁磁場。在一個發(fā)明實(shí)施例中，鐵基非晶帶材的降溫速率為O. 6-8K/min。最后，可以對經(jīng)過熱處理好的鐵基非晶帶材進(jìn)行繞線測試，測試其主要性能參數(shù)，如飽和磁密Bs，矯頑力He，激磁功率Ss以及單位鐵損Ps。具體例子說明如下例I :硼含量為3. 0%，106mm寬的鐵基非晶帶材卷繞成內(nèi)徑30mm，外徑35mm的鐵芯，按照上述熱處理工藝對卷繞好的鐵芯進(jìn)行熱處理。熱處理溫度為380°C，保溫時間為60min，縱磁磁場為1400A/m，降溫速率為3K/min。然后對處理好的鐵芯繞線測試，測試結(jié)果 如下飽和磁密 Bs=1583mT，矯頑力 Hc=L 21A/m，激磁功率(I. 35T/50Hz 時)Ss=O. 1725VA/kg,單位鐵損(I. 35T/50Hz 時)Ps=O. 1215W/kg。通過測試結(jié)果表明采用此種熱處理方法處理的非晶鐵芯性能比標(biāo)準(zhǔn)要求高出很多，優(yōu)異的磁性能可以大大的降低產(chǎn)品的能耗，降低產(chǎn)品的成本。例2 :硼含量3. 0%，142mm寬的鐵基非晶帶材卷繞成內(nèi)徑55mm，外徑60mm的鐵芯，按本發(fā)明的熱處理方法對繞好的鐵芯進(jìn)行熱處理。熱處理溫度為380°C，保溫60min，縱磁磁場大小1400A/m，降溫速率3K/min。然后對處理好的鐵芯進(jìn)行繞線測試，測試結(jié)果如下飽和磁密 Bs=1579mT，矯頑力 Hc=L 17A/m，激磁功率(I. 35T/50Hz 時)Ss=O. 1598VA/kg，單位鐵損(I. 35T/50Hz 時)Ps ( O. 1108W/kg。通過測試結(jié)果表明采用此種熱處理方法處理的非晶鐵芯性能比標(biāo)準(zhǔn)要求高出很多，優(yōu)異的磁性能可以大大的降低產(chǎn)品的能耗，降低產(chǎn)品的成本。例3 :硼含量2. 6%，142mm寬的鐵基非晶帶材卷繞成內(nèi)徑55mm，外徑60mm的鐵芯，按本發(fā)明的熱處理方法對繞好的鐵芯進(jìn)行熱處理。熱處理溫度為355°C，保溫60min，縱磁磁場大小1400A/m，降溫速率3K/min。然后對處理好的鐵芯進(jìn)行繞線測試，測試結(jié)果如下飽和磁密 Bs=1596mT，矯頑力 Hc=L 42A/m，激磁功率(I. 35T/50Hz 時)Ss=O. 1856VA/kg，單位鐵損(I. 35T/50Hz 時)Ps=O. 1268W/kg。通過測試結(jié)果表明采用此種熱處理方法處理的非晶鐵芯性能比標(biāo)準(zhǔn)要求高出很多，優(yōu)異的磁性能可以大大的降低產(chǎn)品的能耗，降低產(chǎn)品的成本。例4 :硼含量3. 3%，142mm寬的鐵基非晶帶材卷繞成內(nèi)徑55mm，外徑60mm的鐵芯，按本發(fā)明的熱處理方法對繞好的鐵芯進(jìn)行熱處理熱處理溫度為385°C，保溫60min，縱磁磁場大小1400A/m，降溫速率3K/min。然后對處理好的鐵芯進(jìn)行繞線測試，測試結(jié)果如下飽和磁密 Bs=1556mT，矯頑力 Hc=L 37A/m，激磁功率(I. 35T/50Hz 時)Ss=O. 1928VA/kg，單位鐵損(I. 35T/50HZ 時)Ps=O. 1085W/kg。通過測試結(jié)果表明采用此種熱處理方法處理的非晶鐵芯性能比標(biāo)準(zhǔn)要求高出很多，優(yōu)異的磁性能可以大大的降低產(chǎn)品的能耗，降低產(chǎn)品的成本。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鐵基非晶帶材的熱處理方法曲線圖。如圖2所示，直線AB段所示為爐內(nèi)環(huán)境從室溫勻速升至300°C，用時90min。直線BC段所示為溫度穩(wěn)定在300°C進(jìn)行第一次保溫，保溫時間為20min，用于保證鐵基非晶帶材的內(nèi)、外溫度充分均衡，消除材料的內(nèi)應(yīng)力。其中，在爐內(nèi)環(huán)境升溫至200°C時，加入大小為1400A/m的最佳縱磁磁場。直線CD段所示為在第一次保溫時間結(jié)束后，進(jìn)行第二次升溫，使?fàn)t子溫度升至最佳退火溫度380°C，用時30min。直線DE段所示為在溫度穩(wěn)定在380°C時按最佳保溫時間60min進(jìn)行第二次保溫。直線EF段為保溫時間結(jié)束后隨爐降溫，對鐵基非晶帶材進(jìn)行降溫冷卻，當(dāng)鐵基非晶帶材溫度降至100°C時，停止施加最佳縱磁磁場。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡單，通過本發(fā)明工藝方法熱處理后的鐵基非晶帶材性能非常優(yōu)越，得到的非晶鐵芯的性能參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，可以大大提高使用此鐵芯的產(chǎn)品的性能，降低了熱處理的成本。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所 作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鐵基非晶帶材的熱處理方法，其特征在于，包括下述步驟 經(jīng)實(shí)驗(yàn)找出最佳退火溫度值、最佳保溫時間值和最佳縱磁磁場值； 將爐內(nèi)環(huán)境從室溫開始勻速升溫至一定值時施加所述最佳縱磁磁場，并在升溫至預(yù)設(shè)溫度時保溫一段時間； 然后進(jìn)行第二次升溫，升溫至所述最佳退火溫度時按照所述最佳保溫時間值進(jìn)行保溫一段時間；以及 保溫時間結(jié)束后，對鐵基非晶帶材進(jìn)行降溫冷卻，并在降至一定值時，停止施加所述最佳縱磁磁場。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鐵基非晶帶材的熱處理方法，其特征在于，所述得到最佳退火溫度值、最佳保溫時間值和最佳磁場值包括下述步驟 首先在退火保溫時間、縱磁磁場一定的情況下，分別設(shè)置多種不同的退火溫度進(jìn)行試驗(yàn)，然后對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，找出最佳的退火溫度值； 其次在最佳退火溫度、縱磁磁場一定的情況下，分別設(shè)置多種不同的保溫時間進(jìn)行試驗(yàn)，然后對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，找出最佳的保溫時間值； 然后在最佳保溫時間、最佳退火溫度一定的情況下，分別設(shè)置多種不同的縱磁磁場進(jìn)行試驗(yàn)，然后對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，找出最佳的縱磁磁場值； 最后得出鐵基非晶帶材的熱處理方法中的最佳退火溫度值、最佳保溫時間值和最佳磁場值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵基非晶帶材的熱處理方法，其特征在于， 所述退火溫度設(shè)置為320、330、340、350、360、370、380、390°C共八種情況進(jìn)行試驗(yàn)； 所述保溫時間設(shè)置為15、30、60、120、180min共五種情況進(jìn)行試驗(yàn)； 所述縱磁磁場設(shè)置為400、800、1400、2200、3000A/m共五種情況進(jìn)行試驗(yàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵基非晶帶材的熱處理方法，其特征在于，所述最佳退火溫度值為380°C、最佳保溫時間值為60min和最佳磁場值為1400A/m。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鐵基非晶帶材的熱處理方法，其特征在于，所述將爐內(nèi)環(huán)境從室溫升至200°C時施加所述最佳縱磁磁場，并在升溫至300°C時保溫20min ； 所述進(jìn)行第二次升溫，升溫至所述最佳退火溫度380°C時按所述最佳保溫時間進(jìn)行保溫 60min ； 所述鐵基非晶帶材溫度降至100°C時，停止施加所述縱磁磁場。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鐵基非晶帶材的熱處理方法，其特征在于，所述鐵基非晶帶材在升溫至300°C進(jìn)行了 20min的保溫，用于保證鐵基非晶帶材的內(nèi)、外溫度充分均衡，消除材料的內(nèi)應(yīng)力。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鐵基非晶帶材的熱處理方法，其特征在于，所述鐵基非晶帶材降溫速率為0. 6-8K/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鐵基非晶帶材的熱處理方法，其特征在于，所述鐵基非晶帶材熱處理時采用縱磁磁場退火，并同時用氬氣保護(hù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8之一所述的鐵基非晶帶材的熱處理方法，其特征在于，所述鐵基非晶帶材中B的含量為3. 0%。
10.根據(jù)權(quán)利要求9述的鐵基非晶帶材的熱處理方法，其特征在于，所述鐵基非晶帶材的最佳退火溫度與其中的B的含量有關(guān)，當(dāng)B的含量為3. 0%時，其最佳熱退火溫度為380°C，當(dāng)B的含量提高時，其最佳退火溫度相應(yīng)的提高；當(dāng)B含量降低時，其最佳退火溫度 相應(yīng)的降低。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鐵基非晶帶材的熱處理方法。該方法包括經(jīng)實(shí)驗(yàn)找出最佳退火溫度值、最佳保溫時間值和最佳縱磁磁場值；將爐內(nèi)環(huán)境從室溫開始勻速升溫至一定值時施加所述最佳縱磁磁場，并在升溫至預(yù)設(shè)溫度時保溫一段時間；然后進(jìn)行第二次升溫，升溫至所述最佳退火溫度時按照所述最佳保溫時間值進(jìn)行保溫一段時間；以及保溫時間結(jié)束后，對鐵基非晶帶材進(jìn)行降溫冷卻，并在降至一定值時，停止施加所述最佳縱磁磁場。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡單，通過本發(fā)明工藝方法熱處理后的鐵基非晶帶材性能非常優(yōu)越，得到的非晶鐵芯的性能參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，可以大大提高使用此鐵芯的產(chǎn)品的性能，降低了熱處理的成本。
文檔編號C21D1/26GK102965478SQ20121052449
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者李曉雨, 宋安康, 任翠霞 申請人:青島云路新能源科技有限公司