一种铁基纳米晶磁芯的制备方法与流程

1.本发明涉及磁性材料制备技术领域，尤其涉及一种铁基纳米晶磁芯的制备方法。


背景技术：

2.铁基纳米晶合金具有磁导率高、矫顽力低、电导率高、损耗低等优异的软磁性能，铁基纳米晶合金在互感器、变压器、开关电源、电机等诸多软磁电子器件中有较好的应用前景，但纳米晶薄带较脆、易折断，在外界受应力的条件下极容易造成性能下降。
3.现有技术中，常规热处理的方法是把铁基纳米晶磁芯放到热处理炉内，设定各种温度曲线进行热处理来去除应力以及晶化析出一定尺寸的纳米颗粒，制备出的铁基纳米晶磁芯的性能不能满足应用要求，且这种处理方式比较耗时，且成本高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提供一种铁基纳米晶磁芯的制备方法，解决以上技术问题；
5.一种铁基纳米晶磁芯的制备方法，包括：
6.步骤s1，将铁基纳米晶母合金熔炼，得到铁基纳米晶母合金带材；
7.步骤s2，熔融喷带，所述喷带的铜辊对所述铁基纳米晶母合金带材进行孔洞处理后，再进行卷绕，得到规定尺寸的磁芯；
8.步骤s3，对所述磁芯进行脉冲电流处理，得到电流处理后磁芯；
9.步骤s4，对所述电流处理后磁芯施加横磁场并进行热处理，得到热处理后磁芯；
10.步骤s5，对所述热处理后磁芯进行浸漆固化处理，得到固化磁芯；
11.步骤s6，对所述固化磁芯喷涂防护油墨，得到铁基纳米晶磁芯。
12.优选地，步骤s6之后将所述铁基纳米晶磁芯装入护盒，再进行绕线。
13.优选地，步骤s2中所述孔洞处理包括：所述喷带的铜辊上设有凸起，于所述铁基纳米晶母合金带材的表面形成不规则孔洞，所述凸起的高度不超过3mm。
14.优选地，步骤s3中所述脉冲电流处理的脉冲电流频率为20hz～30hz，脉冲电流密度为5.0
×
103a/cm2～5.82
×
103a/cm2，脉冲持续时间为20ms～40ms，脉冲电流处理时间为10s～60s。
15.优选地，步骤s4中所述横磁场的磁场强度为800gs～1000gs。
16.优选地，步骤s4中所述热处理的温度为300℃～520℃，当温度为350℃～450℃时，保温60min～120min。
17.优选地，步骤s5中所述浸漆固化处理包括浸漆处理和固化处理，所述热处理后磁芯经过所述浸漆处理后，进行所述固化处理；
18.所述浸漆处理为将所述热处理后磁芯在浸漆液中浸入第一时间段；
19.所述固化处理为将经过浸漆的所述热处理后磁芯通过烘箱升温至第一温度，并保温第二时间段后，风冷至常温。
20.优选地，所述浸漆液包括聚酯树脂和硅树脂复合树脂液体胶，所述第一时间段为
2s～5s。
21.优选地，所述第一温度为100℃～240℃，所述第二时间段为100min～260mm，所述烘箱的升温速率为10℃/min。
22.优选地，步骤s6中所述防护油墨的涂层厚度为30μm～50μm。
23.本发明的有益效果是：由于采用以上技术方案，制备得到的铁基纳米晶磁芯具有低应力的特性，且处理时间短，节约成本。
附图说明
24.图1是本发明的较佳的实施例中制备方法的步骤图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
27.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
28.一种铁基纳米晶磁芯的制备方法，如图1所示，包括：
29.步骤s1，将铁基纳米晶母合金熔炼，得到铁基纳米晶母合金带材；
30.步骤s2，熔融喷带，喷带的铜辊对铁基纳米晶母合金带材进行孔洞处理后，再进行卷绕，得到规定尺寸的磁芯；
31.步骤s3，对磁芯进行脉冲电流处理，得到电流处理后磁芯；
32.步骤s4，对电流处理后磁芯施加横磁场并进行热处理，得到热处理后磁芯；
33.步骤s6，对热处理后磁芯进行浸漆固化处理，得到固化磁芯；
34.步骤s6，对固化磁芯喷涂防护油墨，得到铁基纳米晶磁芯。
35.具体地，本发明提供了一种铁基纳米晶磁芯的制备方法，主要应用于磁性材料的制备，缩短了处理的时间从而节省成本，得到的铁基纳米晶磁芯兼备直流下和交流下的优异磁性能，有良好的韧性和低应力。
36.在一种较优的实施例中，步骤s6之后将铁基纳米晶磁芯装入护盒，再进行绕线。
37.在一种较优的实施例中，步骤s2中孔洞处理包括：喷带的铜辊上设有凸起，于铁基纳米晶母合金带材的表面形成不规则孔洞，凸起的高度不超过3mm。
38.在一种较优的实施例中，步骤s3中脉冲电流处理的脉冲电流频率为20hz～30hz，脉冲电流密度为5.0
×
103a/cm2～5.82
×
103a/cm2，脉冲持续时间为20ms～40ms，脉冲电流处理时间为10s～60s。
39.在一种较优的实施例中，步骤s4中横磁场的磁场强度为800gs～1000gs，热处理的温度为300℃～520℃，当温度为350℃～450℃时，保温60min～120min。
40.在一种较优的实施例中，步骤s5中浸漆固化处理包括浸漆处理和固化处理，热处理后磁芯经过浸漆处理后，进行固化处理；
41.浸漆处理为将热处理后磁芯在浸漆液中浸入第一时间段；
42.固化处理为将经过浸漆的热处理后磁芯通过烘箱升温至第一温度，并保温第二时间段后，风冷至常温。
43.在一种较优的实施例中，浸漆液包括聚酯树脂和硅树脂复合树脂液体胶，第一时间段为2s～5s，第一温度为100℃～240℃，第二时间段为100min～260mm，烘箱的升温速率为10℃/min。
44.在一种较优的实施例中，步骤s7中防护油墨的涂层厚度为30μm～50μm。
45.在第一实施例中，将待熔炼的铁基纳米晶母合金放置于炉中，加热待熔炼的铁基纳米晶母合金，再进行熔融喷带处理，喷带铜辊上设有小的凸起，使铁基纳米晶母合金带材上形成小的微孔洞，铁基纳米晶母合金带材的表面进行镀膜处理并卷绕成规定尺寸的磁芯。
46.进一步具体地，将磁芯通过脉冲电流处理，将磁芯放置到加载脉冲电流的治具上，调整频率为20～hz～30hz，脉冲电流密度为5.0
×
103a/cm2，脉冲持续时间20ms～40ms、处理时间10s～60s，再将脉冲电流处理过的磁芯进行低温加横磁场处理，启动加热系统关闭炉腔门，并升温至250℃，放入上工序处理好的磁芯，升温至400℃，保温60min～120min，并施加磁场，磁场强度为800gs～1000gs～，后冷却至150℃～200℃，将磁芯出炉。
47.更进一步具体地，将处理后的磁芯放入复合固化剂，聚氨脂：硅树酯：稀释剂的质量比为1：0.5～1：2～4，在树脂溶液中浸漆处理2s～5s，把浸漆的磁芯放入烘箱升温速率为10℃/min，升温到170℃，处理180min，出炉风冷至常温，再喷涂防护油墨30μm～50μm，最后装入护盒、绕线，得到铁基纳米晶磁芯。
48.在第二实施例中，相比于实施例一，只改变脉冲电流处理过程：将磁芯放置到加载脉冲电流的治具上，调整频率为20hz～30hz，脉冲电流密度5.48
×
103a/cm2，脉冲持续时间20ms～40ms、处理时间10s～60s，其他步骤均与实施例一相同，在此不做赘述。
49.在第三实施例中，相比于实施例一，只改变脉冲电流处理过程：将磁芯放置到加载脉冲电流的治具上，调整频率为20hz～30hz，脉冲电流密度5.64
×
103a/cm2，脉冲持续时间20ms～40ms、处理时间10s～60s，其他步骤均与实施例一相同，在此不做赘述。
50.在第四实施例中，相比于实施例一，只改变脉冲电流处理过程：将磁芯放置到加载脉冲电流的治具上，调整频率为20hz～30hz，脉冲电流密度5.82
×
103a/cm2，脉冲持续时间20ms～40ms、处理时间10s～60s，其他步骤均与实施例一相同，在此不做赘述。
51.在一对比例中，将待熔炼的铁基纳米晶母合金放置于炉中，加热待熔炼的铁基纳米晶母合金，再进行熔融喷带处理，喷带铜辊上设有小的凸起，使铁基纳米晶母合金带材上形成小的微孔洞，铁基纳米晶母合金带材的表面进行镀膜处理并卷绕成规定尺寸的磁芯。
52.进一步地，启动加热系统关闭炉腔门，并升温至250℃，放入卷绕好的磁芯，升温至490℃保温60min～80min，在575℃时，保温120min～200min，后冷却至200℃，将磁芯出炉，再升温至250℃，放入热处理好的磁芯，升温至400℃保温60min～120min，并施加磁场，磁场强度为800gs～1000gs～，后冷却至150℃～200℃，将磁芯出炉。
53.更进一步地，将处理后的磁芯放入复合固化剂，聚氨脂：硅树酯：稀释剂的质量比为1：0.5～1：2～4，树脂溶液中浸漆处理2s～5s，把浸漆的磁芯放入烘箱升温速率为10℃/min升温到170℃时间180min出炉风冷至常温，最后再喷涂防护油墨30μm～50μm，装入护盒、
绕线，得到铁基纳米晶磁芯。
54.使用测试设备：软磁直流测试装置，具体为联众mast-2010sd，测试性能如下表：
[0055][0056]
对比实施例一至四可知，随着脉冲电流密度变大，直流和交流特性变差，除去磁感应强度外，实施例2综合性能最好，其中磁感应强度脉冲电流处理的虽然比常规热处理的低，但是比较接近。
[0057]
通过实施例二和实施例四对比说明，当脉冲电流密度为5.82
×
103a/cm2时，有硬磁相析出从而造成晶粒尺寸变大造成性能恶化，通过实施例1～3和对比例可知，实施例一至三综合性能优于对比例常规热处理，从而说明脉冲电流密度最佳的范围为5.0
×
103a/cm2～5.64
×
103a/cm2。
[0058]
在实施例一的基础上改变孔洞处理：在喷带铜辊上设有不同大小的凸起使带材上
形成不同大小的微孔洞，其他步骤均与实施例一相同，在此不做赘述，制备实施例五、实施例六、实施例七，如下表：
[0059][0060]
对比实施例一和实施例五至七可知，随着带材孔洞长度的增加，矫顽力和损耗呈现升高趋势，说明孔洞过大会使磁导率降低、矫顽力、损耗升高，因为带材孔洞过大引入的气隙过多，会造成磁性能略微下降。矫顽力和损耗升高，故孔洞长度小于等于3mm。
[0061]
综上，本技术提供了一种铁基纳米晶磁芯的制备方法，通过本发明方法制备的磁芯兼备直流下和交流下的优异磁性能，应力低、矫顽力低，并且具有良好的韧性，缩短了常规等温晶化法处理的时间，从而节省了成本。
[0062]
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种铁基纳米晶磁芯的制备方法，其特征在于，包括：步骤s1，将铁基纳米晶母合金熔炼，得到铁基纳米晶母合金带材；步骤s2，熔融喷带，所述喷带的铜辊对所述铁基纳米晶母合金带材进行孔洞处理后，再进行卷绕，得到规定尺寸的磁芯；步骤s3，对所述磁芯进行脉冲电流处理，得到电流处理后磁芯；步骤s4，对所述电流处理后磁芯施加横磁场并进行热处理，得到热处理后磁芯；步骤s5，对所述热处理后磁芯进行浸漆固化处理，得到固化磁芯；步骤s6，对所述固化磁芯喷涂防护油墨，得到铁基纳米晶磁芯。2.根据权利要求1所述的铁基纳米晶磁芯的制备方法，其特征在于，步骤s6之后将所述铁基纳米晶磁芯装入护盒，再进行绕线。3.根据权利要求1所述的铁基纳米晶磁芯的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述孔洞处理包括：所述喷带的铜辊上设有凸起，于所述铁基纳米晶母合金带材的表面形成不规则孔洞，所述凸起的高度不超过3mm。4.根据权利要求1所述的铁基纳米晶磁芯的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述脉冲电流处理的脉冲电流频率为20hz～30hz，脉冲电流密度为5.0
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103a/cm2～5.82
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103a/cm2，脉冲持续时间为20ms～40ms，脉冲电流处理时间为10s～60s。5.根据权利要求1所述的铁基纳米晶磁芯的制备方法，其特征在于，步骤s4中所述横磁场的磁场强度为800gs～1000gs。6.根据权利要求1所述的铁基纳米晶磁芯的制备方法，其特征在于，步骤s4中所述热处理的温度为300℃～520℃，当温度为350℃～450℃时，保温60min～120min。7.根据权利要求1所述的铁基纳米晶磁芯的制备方法，其特征在于，步骤s5中所述浸漆固化处理包括浸漆处理和固化处理，所述热处理后磁芯经过所述浸漆处理后，进行所述固化处理；所述浸漆处理为将所述热处理后磁芯在浸漆液中浸入第一时间段；所述固化处理为将经过浸漆的所述热处理后磁芯通过烘箱升温至第一温度，并保温第二时间段后，风冷至常温。8.根据权利要求7所述的铁基纳米晶磁芯的制备方法，其特征在于，所述浸漆液包括聚酯树脂和硅树脂复合树脂液体胶，所述第一时间段为2s～5s。9.根据权利要求7所述的铁基纳米晶磁芯的制备方法，其特征在于，所述第一温度为100℃～240℃，所述第二时间段为100min～260mm，所述烘箱的升温速率为10℃/min。10.根据权利要求1所述的铁基纳米晶磁芯的制备方法，其特征在于，步骤s6中所述防护油墨的涂层厚度为30μm～50μm。

技术总结
本发明公开了一种铁基纳米晶磁芯的制备方法，属于磁芯技术领域；包括：步骤S1，将铁基纳米晶母合金熔炼，得到铁基纳米晶母合金带材；步骤S2，熔融喷带，所述喷带的铜辊对所述铁基纳米晶母合金带材进行孔洞处理后，再进行卷绕，得到规定尺寸的磁芯；步骤S3，对所述磁芯进行脉冲电流处理，得到电流处理后磁芯；步骤S4，对所述电流处理后磁芯施加横磁场并进行热处理，得到热处理后磁芯；步骤S5，对所述热处理后磁芯进行浸漆固化处理，得到固化磁芯；步骤S6，对所述固化磁芯喷涂防护油墨，得到铁基纳米晶磁芯。上述技术方案的有益效果是：制备得到的铁基纳米晶磁芯具有低应力的特性，且处理时间短，节约成本。节约成本。节约成本。


技术研发人员：秦雨露 魏鸣风 鲍绪东
受保护的技术使用者：宁波中益赛威新材料有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/7/27