[发明专利]单体线性非晶合金铁芯制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种单体线性非晶合金铁芯制备方法。

背景技术

线性互感器非晶合金铁芯作为电流互感器核心器件，主要应用于仪器仪表和智能化电能测量与计量。传统的非线性电流互感器铁芯的缺点是矫顽力大，线性度差，线性区域范围窄。电流互感器的非线性特性主要由励磁特性的非线性及铁芯饱和引起，由于电流互感器铁芯励磁特性曲线的非线性，当铁芯饱和时，其励磁特性呈现非线性，导致电流互感器传变非线性，进而产生误差。而制备同时具有低剩磁Br、低矫顽力Hc饱和恒磁导率线性非晶合金铁芯工艺较为复杂。

目前，线性互感器非晶合金铁芯，通常采用三种制备方法。一是非晶合金部分晶化法，基于非晶合金相变的热力学原理，将非晶合金铁芯通过一定的温度、时间等退火条件下，控制合金由非晶态转为部分晶化及结晶度大小以实现线性恒导磁；二是橫向磁场法，非晶合金铁芯在在退火的同时，通过施加橫向磁场作用，扭转磁畴并趋向一致以实现线性恒导磁；三是双体复合法，通常采用非晶合金与纳米晶合金等不同功能材料复合方式，也称双体铁芯，即利用非晶合金铁芯的线性度性能和纳米晶合金铁芯的磁导率性能复合而实现线性恒导磁。

上述现有线性恒导磁非晶合金铁芯所采用的三种制备方法均存在着不同程度的缺点，具体如下：

非晶合金部分晶化法：此法只能适当延长合金铁芯的退火保温时间，通常需2小时以上，促使合金形成部分结晶，以提高铁芯的线性度，但随着退火保温时间的延长，合金晶粒将随之长大，而破坏晶粒的细化和均匀分布，致使磁导率低，损耗增大。此法工艺难操控。

横向磁场法：在合金居里温度以上，对非晶铁芯施加横向磁场，将非晶合金磁畴沿磁场作用的同一方向排列，实现铁芯线性。此法与部分晶化法相较，保温时间短，磁导率较高、损耗较低。但因横向磁处理工艺的不完善，以及横磁处理后铁芯冷却方式等缺陷，导致磁导线性度略差。另外，现有的常规非晶合金对磁场敏感性不强，直接影响横向磁场对铁芯加磁效果。

双体复合法：是基于以上两种方法的优缺点，采用具有线性特性的非晶合金与具有高磁导率的纳米晶合金等材料复合方式，也称双体线性铁芯，可提高磁导率、降低损耗，且具有较好的线性度，但双体复合法磁导线性往往存在着突变线段，在一定状态下可能影响其应用。双体线性铁芯体积较大，不利于器件的小型化趋势。

线性恒导磁非晶合金铁芯，需要线性度高(恒磁导率)，但线性度往往与铁芯损耗和磁导率大小之间存在矛盾，即线性度好，则易于导致损耗增大，磁导率降低。反之，则线性度变弱。现有的技术很难同时实现线性度、铁芯损耗和磁导率三者综合性能优良。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种单体线性非晶合金铁芯制备方法，以解决现有技术的制备方法在制备非晶合金铁芯时不能同时兼顾线性度高、铁芯损耗低和磁导率高三者的问题。本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种单体线性非晶合金铁芯制备方法，包括：

步骤1：在Fe基非晶合金中添加钴元素，添加后，所述非晶合金按原子百分比计包含铁40-60at％、硅6-10at％、硼8-18at％和钴10-20at％，且铁、硅、硼和钴元素的原子百分比之和为100at％，然后进入步骤2；

步骤2：对所述非晶合金进行恒温退火，并在退火过程中对所述非晶合金施加横向磁场，然后进入步骤3；

步骤3：在对所述非晶合金退火结束时，在继续保持对所述非晶合金施加横向磁场的状态下，采用快淬急冷方式将所述非晶合金急速冷却至其居里温度以下，然后进入步骤4；

步骤4：继续保持对所述非晶合金施加横向磁场，直至所述非晶合金完全冷却。

进一步地，所述快淬急冷方式为：

向所述非晶合金灌吹冷却气体或喷洒冷却液。

进一步地，对所述非晶合金进行恒温退火是在380-500℃惰性气体环境下进行的。

进一步地，所述横向磁场的强度为800-1300高斯。

进一步地，所述非晶合金按原子百分比计包含铁55at％、硅9at％、硼17at％和钴19at％。