[发明专利]电刷复合镀法制备高硅硅钢薄带的方法及硅钢带连续制备装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料制备工艺和设备，特别是涉及一种硅钢带的制备工艺和装置，应用于硅钢带连续制造技术领域。

背景技术

硅钢是一种非常重要的软磁材料，是电力、电子和军事工业不可缺少的重要软磁合金，亦是产量最大的金属功能材料，主要用作各种电机、发电机和变压器的铁芯。硅钢片的性能直接影响着国家电力能源的利用效率，因此，开发高性能的硅钢材料具有非常重要的战略意义。

高性能的硅钢片要求硅钢片必须具备高初始磁导率和最大磁导率、铁损小、磁致伸缩系数小；初始导磁率和最大导磁率要高意味着在给定强度的磁场中就能得到更高的磁通密度，电机和变压器的体积和重量才能减少，大大节约材料；铁损小意味着必须降低硅钢片在交变磁场中的涡流损失和磁滞损失，要降低涡流损失，一个非常重要的因数就是增加硅钢片的电阻率，随着硅含量的升高，能有效的增加电阻率；磁致收缩系数小，能从根本上解决噪声污染。已有的研究表明，提高硅钢中的硅含量能满足上述要求，特别是当硅含量在6.5%时呈现最佳的综合性能，磁致伸缩率几乎为零，同时具有高导磁率和高电阻率，而高电阻率将导致涡流损耗大大降低,因此成为硅钢材料的最佳成分目标。但是，长期以来硅钢的含硅量限于4.0wt%以下，很难达到4.0wt%以上，这是因为受到加工工艺的限制，当硅含量超过3.0wt%，硅钢薄带的脆性突增，延伸率大大降低，导致难以轧制成0.5mm以下的薄带，从而使涡流损耗无法进一步的降低。

目前国外主要是通过在气相沉积—表面渗硅的方法来制备硅6.5wt％高硅硅钢，然后再采用均匀化热处理的办法获得高磁性能的硅钢薄带，但由于气相沉积需要高真空条件，而且气体具有腐蚀性和毒性，对设备的要求非常高，生成的废气污染环境，不但无法提高生产效率，而且成本也非常昂贵。因此，开发廉价高效的高硅硅钢制备方法仍然是一个亟待解决的关键问题。由此可见，可连续制备、能进行大规模生产高质量高硅钢片的工艺和装备还有很多技术问题需要解决，目前仍然缺少低成本制备高硅钢片的有效的手段。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的缺陷，提供一种电刷复合镀法制备高硅硅钢薄带的方法及硅钢带连续制备装置，利用复合电刷镀工艺在纯铁薄带、低碳钢薄带或含硅量为0.1-4wt%的低硅硅钢薄带作为阴极镀件薄带上电镀上一层高含硅镀层，然后经过热处理工艺来获得具有优异磁性能的硅含量为4-7 wt %的高硅硅钢薄带，尤其是硅含量为6.5wt%Si的高硅硅钢薄带，其操作简单，镀层与基体结合良好，具有高效、可连续制备的特点，因此可大幅度降低制备成本。

为达到上述发明创造目的，本发明的构思如下：

将纯硅颗粒或高硅含量的硅铁合金颗粒加入到电解液中，采用纯铁薄带、低碳钢薄带或含硅量为0.1-4wt%的低硅硅钢薄带作为阴极镀件薄带，以包裹脱脂棉花套的电刷镀阳极板为阳极，利用复合镀方法，采用电刷镀工艺在阴极镀件薄带上覆盖一层铁-硅铁颗粒使硅含量为7～40wt%S的复合镀层，为后续热处理得到整体硅含量为4-7 wt %的高硅硅钢薄带提供充足的硅来源，而且镀层可以通过调节镀液的颗粒硅含量以及电刷镀电压以及传送装置的速度等来控制镀层硅含量和电沉积速度，然后通过最终热处理工艺使镀层中的硅颗粒扩散至阴极镀件薄带中使整个薄带中硅含量为4-7 wt %，甚至达到6.5wt%的最佳值，从而制备高磁性能的高硅硅钢薄带。为此，本发明提出，在电刷镀铁的镀液中添加硅粉或者高硅铁-硅合金粉， 采用以低硅钢薄带为基质材料，通过电刷装置使低硅硅钢薄带正反两面电镀上一层高硅复合镀层，为低硅钢薄带后续热处理过程提充足的硅来源，然后经过热处理得到整体均匀的高磁性能的6.5wt%高硅钢薄带。

根据以上发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种电刷复合镀法制备高硅硅钢薄带的方法，将纯硅颗粒或高硅含量的硅铁合金颗粒加入到电解液中，形成含硅颗粒均匀分散的复合镀电解液，采用纯铁薄带、低碳钢薄带或低硅硅钢薄带作为阴极镀件薄带，以电刷镀阳极板为阳极，通过电刷复合镀硅工艺在阴极镀件薄带上覆盖一层铁-硅铁颗粒复合镀层，形成芯部为钢带基体的复合镀层钢带，通过调节复合镀电解液中的颗粒硅含量、电刷镀电压以及阴极镀件薄带的传送速度，来控制铁-硅铁颗粒复合镀层中的硅含量和电沉积速度，再对复合镀层钢带进行均匀化扩散热处理，使铁-硅铁颗粒复合镀层中的含硅颗粒均匀扩散至芯部的钢带基体中，从而连续制备硅元素分布均匀且硅含量符合要求的高硅钢薄带。

具体为，包括如下步骤：