本發(fā)明涉及磁性材料，具體為一種納米晶合金磁芯及其制備工藝。

背景技術(shù)：

1、交流電流、電壓和電能的計(jì)量通常采用互感器進(jìn)行測(cè)量，互感器中的核心部件是磁芯，其性能直接決定互感器的測(cè)量精度。米晶材料是由納米級(jí)尺寸(1-10nm)的晶體所組成的材料，由于晶體極細(xì)，故晶界可占整個(gè)材料的50％或更多，其原子排列既不同于有序的結(jié)晶態(tài)，也不同于無(wú)序的非晶態(tài)(玻璃態(tài))，其性能也不同于相同成分的晶體或非晶體，在很多場(chǎng)合，傳統(tǒng)的鐵氧體材料已經(jīng)無(wú)法滿足需求，越來(lái)越多的emc整改方案中運(yùn)用到了一種新型材料制作的電感，叫納米晶磁芯。在測(cè)量無(wú)直流分量的正弦波電流時(shí)，通常采用高磁導(dǎo)率的軟磁材料制造磁芯，以提高測(cè)量的精度。非晶和納米晶合金具有優(yōu)異的軟磁性能，尤其是納米晶合金磁芯具有優(yōu)異的綜合磁性能，高飽和磁感、高初始磁導(dǎo)率、低hc，高磁感下的高頻損耗低，電阻率比坡莫合金高，經(jīng)縱向或橫向磁場(chǎng)處理，可得到高br或低br值，是目前市場(chǎng)上綜合性能最好的材料，廣泛應(yīng)用于大功率開(kāi)關(guān)電源、逆變電源、磁放大器、高頻變壓器等。

2、公開(kāi)號(hào)為cn115881380a的中國(guó)專利公開(kāi)了一種納米晶合金磁芯，包括cu、si、b、sr、ir、bi、ni、te、稀土元素、和fe，所述cu、si、b、sr、ir、bi、ni、te、稀土元素、和fe的含量分別為cu?0.6-1.0％、si8.0-10.0％、b?5.5-8.0％、sr?0.1-0.3％、ir?0.05-0.15％、bi0.03-0.10％、ni0.8-1.5％、te?0.1-0.3％、稀土元素0.01-0.04％、余量為fe。本發(fā)明通過(guò)將鐵基納米晶磁芯采用真空熱處理：以1℃/min的升溫速率進(jìn)行升溫，以200℃的溫度為出爐溫度，以540℃為退火的溫度，以60min為保溫退火時(shí)間，是鐵基納米晶磁芯的最佳處理工藝；但是上述現(xiàn)有技術(shù)方案存在以下不足：在制備過(guò)程中，由于自由面與貼輥面的冷卻速率存在差異，導(dǎo)致兩面的晶粒尺寸差距較大，導(dǎo)致磁芯的磁性特性受到影響；為此，本發(fā)明提供了一種納米晶合金磁芯及其制備工藝以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種納米晶合金磁芯及其制備工藝，解決了上述背景技術(shù)中提到的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種納米晶合金磁芯，包括如下按重量百分比計(jì)的各成分制成：純鐵81％～85％、純銅0.8％～1.2％、硅鐵8％～10％、硼鐵5.5％～8.5％。

3、一種納米晶合金磁芯的制備工藝，包括以下制備步驟：

4、s1、母合金的制備：

5、s11、將純鐵、純銅、硅鐵以及硼鐵為原材料，并對(duì)原材料進(jìn)行超聲清洗，除去表面污垢后進(jìn)行干燥處理；

6、s12、然后置于真空熔煉爐中，進(jìn)行反復(fù)熔煉，即得成分分配均勻的母合金；

7、s2、將母合金進(jìn)行卷繞，制得磁芯；

8、s3、對(duì)磁芯采用真空熱處理：將磁芯置于管式爐中，并通入氮?dú)?，然后?0℃/min升溫至500～510℃后，保溫15～20min，再以1℃/min升溫至540～550℃后，保溫50～60min，降溫至180～200℃時(shí)出爐，得納米晶合金磁芯。

9、優(yōu)選的，該納米晶合金磁芯的制備工藝還包括：s4、將納米晶合金磁芯置于鈍化液中，常溫下浸泡100～120min；然后采用無(wú)水乙醇進(jìn)行浸泡清洗，再放入溫度為50～60℃的干燥箱中進(jìn)行烘干40～60min。

10、優(yōu)選的，所述鈍化液為鐵系磷化物鈍化液，且在使用前將其稀釋成8％的溶液。

11、優(yōu)選的，該納米晶合金磁芯的制備工藝還包括：s5、將鈍化后的納米晶合金磁芯置于固化劑中浸漬，再將氣壓抽至0.01～0.03mpa，靜置，直至表面沒(méi)有氣泡冒出后恢復(fù)大氣壓，最后將納米晶合金磁芯取出，置于90～100℃的干燥箱中烘干1.5～2h。

12、優(yōu)選的，所述固化劑為選自有機(jī)硅固化劑以及聚氨酯固化劑中的任意一種。

13、優(yōu)選的，所述s12中，真空熔煉爐的內(nèi)部壓力為3×10-3～5×10-3pa，熔煉次數(shù)為5～6次。

14、優(yōu)選的，所述s3中，在熱處理過(guò)程中，將磁芯內(nèi)外纏繞銅帶，纏繞為螺旋狀，且單層銅帶厚為0.1～0.3mm。

15、有益效果

16、本發(fā)明提供了一種納米晶合金磁芯及其制備工藝。與現(xiàn)有技術(shù)相比具備以下有益效果：

17、(1)、該納米晶合金磁芯及其制備工藝，通過(guò)將銅片均勻的螺旋狀纏繞在磁芯的內(nèi)外兩側(cè)，可以延遲磁芯內(nèi)外表面升溫，縮小磁芯中部與內(nèi)外兩側(cè)的溫差，讓磁芯中部與兩側(cè)的溫度分布更均勻，促進(jìn)更均勻的消除內(nèi)應(yīng)力，有利于第二步退火時(shí)磁芯不同位置同時(shí)形核與生長(zhǎng)，使得磁芯內(nèi)外位置的晶粒大小更均勻從而改善磁芯性能。

18、(2)、該納米晶合金磁芯及其制備工藝，通過(guò)對(duì)磁芯進(jìn)行鈍化以及固化處理，增加了磁芯層間的絕緣性，從而有助于減少磁芯的損耗，提高磁芯的軟磁性能。

技術(shù)特征：

1.一種納米晶合金磁芯，其特征在于，包括如下按重量百分比計(jì)的各成分制成：純鐵81％～85％、純銅0.8％～1.2％、硅鐵8％～10％、硼鐵5.5％～8.5％。

2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米晶合金磁芯的制備工藝，其特征在于，包括以下制備步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米晶合金磁芯的制備工藝，其特征在于：該納米晶合金磁芯的制備工藝還包括：s4、將納米晶合金磁芯置于鈍化液中，常溫下浸泡100～120min；然后采用無(wú)水乙醇進(jìn)行浸泡清洗，再放入溫度為50～60℃的干燥箱中進(jìn)行烘干40～60min。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種納米晶合金磁芯的制備工藝，其特征在于：所述鈍化液為鐵系磷化物鈍化液，且在使用前將其稀釋成8％的溶液。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種納米晶合金磁芯的制備工藝，其特征在于：該納米晶合金磁芯的制備工藝還包括：s5、將鈍化后的納米晶合金磁芯置于固化劑中浸漬，再將氣壓抽至0.01～0.03mpa，靜置，直至表面沒(méi)有氣泡冒出后恢復(fù)大氣壓，最后將納米晶合金磁芯取出，置于90～100℃的干燥箱中烘干1.5～2h。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種納米晶合金磁芯的制備工藝，其特征在于：所述固化劑為選自有機(jī)硅固化劑以及聚氨酯固化劑中的任意一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米晶合金磁芯的制備工藝，其特征在于：所述s12中，真空熔煉爐的內(nèi)部壓力為3×10-3～5×10-3pa，熔煉次數(shù)為5～6次。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米晶合金磁芯的制備工藝，其特征在于：所述s3中，在熱處理過(guò)程中，將磁芯內(nèi)外纏繞銅帶，纏繞為螺旋狀，且單層銅帶厚為0.1～0.3mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種納米晶合金磁芯及其制備工藝，本發(fā)明涉及磁性材料技術(shù)領(lǐng)域，包括如下按重量百分比計(jì)的各成分制成：純鐵81％～85％、純銅0.8％～1.2％、硅鐵8％～10％、硼鐵5.5％～8.5％。該納米晶合金磁芯及其制備工藝，通過(guò)將銅片均勻的螺旋狀纏繞在磁芯的內(nèi)外兩側(cè)，可以延遲磁芯內(nèi)外表面升溫，縮小磁芯中部與內(nèi)外兩側(cè)的溫差，讓磁芯中部與兩側(cè)的溫度分布更均勻，促進(jìn)更均勻的消除內(nèi)應(yīng)力，有利于第二步退火時(shí)磁芯不同位置同時(shí)形核與生長(zhǎng)，使得磁芯內(nèi)外位置的晶粒大小更均勻從而改善磁芯性能。

技術(shù)研發(fā)人員：安海路,周小江,吳艷敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津三環(huán)奧納科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14