[发明专利]一种通过粉末烧结制备高磁性能含磷硅钢薄片的方法

说明书

一种通过粉末烧结制备高磁性能含磷硅钢薄片的方法，属于粉末冶金技术领域。本发明通过真空熔炼气雾化制备成分范围为Fe‑(3‑6.5)wt.％Si‑(0.05‑1)wt.％P的合金粉，将其放置在陶瓷坩埚中均匀振实并放置重物压住，随后进行高温烧结使其冶金结合，再经热轧、冷轧、退火等处理后，得到具有优异性能的含磷硅钢薄片。本发明在硅钢材料体系中加入P元素，能够有效降低铁损、优化磁性能并促进活化烧结；采用气雾化粉末能够很好地保证产品的少夹杂和纯净度；在低熔点P元素及粉末压烧的协同作用下解决了球形气雾化粉末难以成形的缺陷，并避免了需添加成形剂导致的工艺复杂性及后续的脱胶残碳问题，有效缩短制备工艺流程，具有操作简单、生产效率高、工艺流程短、性能优异等优点。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种通过粉末烧结制备高磁性能含磷硅钢薄片的方法。

背景技术

现如今，硅钢仍是电力、电子和电讯工业用以制造发电机、电动机、变压器、继电器、互感器以及其它电器仪表的重要磁性材料，是产量最大的金属功能材料之一。硅钢的磁性能与其Si含量呈正相关，随着Si含量的增加，硅钢的电阻率显著提高、涡流损耗下降、相对磁导率提高。然而含硅量增加会使饱和磁化强度和和居里温度降低，同时又会使材料变硬变脆，导热性与韧性下降，对散热和机械加工不利。因此，目前硅钢中Si含量不宜太高。

磷在硅钢中具有和硅相似的优点，而且对强磁场下的磁感应强度影响不大。在Si含量相同的情况下,随着P含量的提高,电阻率增加，矫顽力降低，具有降低涡流损和磁滞损耗的作用。同时，P对提高磁导率也有意义。二十世纪八九十年代，我国已对低硅钢中加入少量磷元素有了一定的研究，虽然取得了一定的成果，但是绝大部分均处于实验室研究阶段，且由于采用传统制备方法成材率低、性能也不稳定的缘故并未得到推广和使用。因此，研究和开发简单、经济、有效、成熟且具备高的综合磁性能的含磷硅钢工艺路线是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过粉末烧结制备高磁性能含磷硅钢薄片的方法。以气雾化含磷硅钢合金粉末为原料，通过粉末烧结、轧制、热处理工艺获得性能优异的硅钢薄片，避免了传统熔炼法中P元素极易出现的偏析问题，有效地利用了P元素促进烧结并优化综合磁性能的作用。其次，采用气雾化合金粉末有效地保证了材料体系的纯净度，避免了氧化物夹杂的大量存在。同时，在低熔点P元素及粉末压烧(高熔点重物压住烧结)的协同作用下解决了球形气雾化粉末难以成形的缺陷，从而避免了因添加有机成形剂导致的工艺复杂性及后续的脱胶残碳问题，有效地缩短了制备高硅钢薄片的工艺流程。本发明具有操作简单、生产效率高、产品精度高、无污染与夹杂、保证了高硅钢薄片优良的磁学和力学性能。

一种通过粉末烧结制备高磁性能含磷硅钢薄片的方法，其特征在于：以合金化的形式在硅钢粉末中引入磷元素，并通过粉末烧结、轧制、退火处理，实现含磷硅钢薄片的高效率制备，具体步骤如下：

(1)粉末制备：通过真空熔炼气雾化制备粒度范围在10-60μm且合金成分在Fe-(3-6.5)wt.％Si-(0.05-1)wt.％P的气雾化合金粉；

(2)粉末预置：将气雾化粉置于陶瓷坩埚之中并均匀振实，振实粉末厚度范围为3-15mm，并在粉末表面覆盖尺寸合适的陶瓷板，然后在陶瓷板上放置1-6kg的高熔点重物，得到预置粉末整体；

(3)真空烧结：将预置粉末整体真空烧结，实现冶金结合，冷却后拿掉高熔点重物及陶瓷板，从坩埚中取出烧结板坯；

(4)多道次热轧：将烧结板坯，热轧至板坯厚度≤0.5mm；

(5)常化处理：将热轧板加热后进行油淬；

(6)冷轧：酸洗充分并去除表面氧化皮直至热轧板表面出现光亮金属表层后，进行冷轧至板坯厚度0.1-0.3mm；

(7)高温真空退火：将冷轧后的板坯进行高温真空退火，随炉冷却后得到具有优异组织和性能的含磷硅钢薄片。