[发明专利]一种高磁导率铁基纳米晶软磁合金磁芯的制备方法

说明书

本发明公开了一种高磁导率铁基纳米晶软磁合金磁芯的制备方法，涉及磁性材料技术领域。本发明所述高磁导率铁基纳米晶软磁合金磁芯的制备方法包括如下步骤：(1)将铁基非晶磁芯放入热等静压机中，将炉膛内抽至真空状态，然后通入惰性气体或氮气进行气氛保护，将炉体升压至5～20MPa，升温至480～510℃，保温保压10～60min；(2)待步骤(1)完成后，将炉温升至530～550℃，控制炉内压力为20～40MPa，保温保压30～90min；(3)待步骤(2)完成后，随炉冷却，得到所述高磁导率铁基纳米晶软磁合金磁芯。本发明采用分段加热加压、保温保压的方式进行处理，制备的铁基纳米晶软磁合金磁芯具有高磁导率、低矫顽力和高剩磁比等优异的综合软磁性能。

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种高磁导率铁基纳米晶软磁合金磁芯的制备方法。

背景技术

铁基非晶/纳米晶软磁合金作为新一代的“双绿色”节能材料，因其具有优良的软磁性能，如高饱和磁感应强度、低矫顽力、高磁导率、低损耗等特点，被广泛的应用于变压器、电感器、传感器等电力电子领域。随着社会的不断进步，越来越要求所用的各种元器件具备高效化、小型化、高品质和轻量化的特点，这就要求制备这些器件的软磁合金材料不断提高其综合软磁性能。

首先，这类合金通常由母合金经铜辊急冷工艺制成非晶薄材后卷绕成非晶磁芯；其次，非晶磁芯经适当的热处理工艺来精细调控其微观组织结构，在非晶基体上析出单一的磁性α-Fe相转变为非晶+纳米晶双相共存结构而形成纳米晶磁芯，可以概括为：纳米晶磁芯是经过母合金熔炼、带材喷制、绕制成环、热处理工艺等一系列环节加工而成，在不考虑带材成分、磁芯尺寸以及形状的情况下，工艺过程是决定合金软磁性能的重要性环节，因此，热处理工艺对于获得高性能的Fe基纳米晶合金具有重要作用。

传统热处理方法一般都是从室温开始升温，按照预定设置好的加热条件进行退火处理，如调节升温速率、保温时间以及加热气氛等，最后冷却至室温取出，即制备完成纳米晶磁芯，这类工艺流程也是目前行业内普遍使用的晶化工艺手段。

但传统的热处理方法，因热处理过程中升温速率慢、保温时间长，长时间的热处理工艺很容易造成晶粒不均匀析出以及过度长大，并且导致磁芯内部磁晶具有足够的时间产生各向异性，从而造成磁芯的低有效磁导率、大矫顽力以及高损耗，不利于获得高性能铁基纳米晶材料。因此，亟待开发出一种新型的热处理工艺优化方法，稳定合金的性能，消除不利的影响，提高合金的综合软磁性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种高磁导率铁基纳米晶软磁合金磁芯的制备方法，所述热处理方法可以使制备出的磁芯具有高磁导率、低损耗、高剩磁比和低矫顽力的优点。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种高磁导率铁基纳米晶软磁合金磁芯的制备方法，包括如下步骤：

(1)将铁基非晶磁芯放入热等静压机中，将炉膛内抽至真空状态，然后通入惰性气体或氮气进行退火，将炉内压力升至5～20MPa，炉温升至480～510℃，保温保压10～60min；

(2)待步骤(1)完成后，将炉温升至530～550℃，控制炉内压力升至20～40MPa，保温保压30～90min；

(3)待步骤(2)完成后，随炉冷却，得到所述高磁导率铁基纳米晶软磁合金磁芯。

本发明申请人通过将各向同性压力场和温度场耦合诱导非晶合金的纳米晶化，通过等静压热处理条件的选择对微观结构进行精细调控，降低了磁晶各向异性和抑制纳米晶粒的快速长大，获得高密度、均匀分布和小尺寸的纳米晶粒，最终有效提高了铁基纳米晶软磁合金磁芯的综合软磁性能。

优选地，所述步骤(1)中，炉内压力为15MPa，所述步骤(2)中，炉内压力为30MPa。

优选地，所述步骤(1)中，热处理炉的升温速率为1～20℃/min。