[发明专利]一种制备纳米晶磁芯的热处理方法

说明书

本发明提供了一种制备纳米晶磁芯的热处理方法，包括步骤如下：将淬态铁基非晶合金带材卷绕成环状磁芯；围绕环状磁芯的外周设置有铜带卷，所述铜带卷内侧与环状磁芯外侧的间距为0.5～1mm；之后置于石英管中，抽真空，再将石英管置于升温至退火温度的退火炉中，进行保温；保温结束后，随炉冷却至563K～583K，之后水冷降温至室温，拆掉铜带卷，得到纳米晶磁芯。本发明的热处理方法利用铜良好的导热性改善磁芯的温度分布，促进磁芯内部和外部达到同时结晶，提高初始磁导率，缩短退火时间，进而提高热处理效率。

技术领域

本发明涉及一种制备纳米晶磁芯的热处理方法，属于金属材料加工技术领域。

背景技术

铁基非晶合金材料，是以铁元素为主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素，通过快速急冷技术形成的一种非晶态材料，其经热处理以后可获得直径为10-20nm的微晶，弥散分布在非晶态的基体上，从而得到铁基纳米晶合金材料。与非晶合金相比，纳米晶材料在高频下更具有优异的软磁性能，主要体现在损耗降低和磁导率升高等方面，这使得铁基纳米晶材料广泛应用于变压器、传感器以及微型电子设备上。

纳米晶磁芯是用非晶合金带材进行热处理，使得带材内部形成纳米晶晶粒，并具备一定导磁性能的环形器件，一般包括母材熔炼、带材喷制、绕制成环、热处理等加工环节，其中热处理对得到高性能的纳米晶磁芯至关重要。

目前，传统的热处理方法为将非晶合金材料在晶化温度以上热处理，使其变成非晶-纳米晶双相结构，从而得到纳米晶磁芯，但是现有的热处理工艺中，晶粒长大速度较快，同时不同位置的晶粒尺寸差距比较大，退火均匀性较差，所得纳米晶磁芯的初始磁导率较低，矫顽力较大，不利于获得优异软磁性能的纳米晶铁芯。现有技术中常常通过外加磁场退火来提高初始磁导率。例如：中国专利文件CN109192431A提供了一种抗直流偏置铁基纳米晶合金磁芯及制备方法，其中热处理工艺为在1200-2000GS的横向磁场下，520-570℃下保温100-150min，350-570之间分段设置工艺，冷却到200℃出炉。但是外加磁场对退火设备提出了较高较复杂的要求，对于不合格的产品还需进行二次磁场处理，工艺周期较长。

因此，寻求高效的热处理工艺对于制备纳米晶磁芯尤为重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种制备纳米晶磁芯的热处理方法。本发明的热处理方法利用铜良好的导热性，调节合适的退火温度、退火时间以及合理的磁芯/铜厚度比例，控制晶化，提高初始磁导率，降低矫顽力，并可以缩短退火时间，提高热处理效率，从而得到高性能的纳米晶磁芯。

术语说明：

淬态：单辊旋淬法制备的非晶带材未经热处理的非晶状态。

本发明的技术方案如下：

一种制备纳米晶磁芯的热处理方法，包括步骤如下：

将淬态铁基非晶合金带材卷绕成环状磁芯；围绕环状磁芯的外周设置有铜带卷，所述铜带卷内侧与环状磁芯外侧的间距为0.5～1mm；

之后置于石英管中，抽真空，再将石英管置于升温至退火温度的退火炉中，进行保温；保温结束后，随炉冷却至563K～583K，之后水冷降温至室温，拆掉铜带卷，得到纳米晶磁芯。

根据本发明优选的，所述的环状磁芯的厚度为2mm；所述环状磁芯的厚度为环状磁芯的内外半径之差，所述环状磁芯的绕制方法为本领域现有技术。

根据本发明优选的，所述的铜带卷是由铜带材绕制而成，所述铜带材的厚度为0.1mm；所述的铜带卷的高度与环状磁芯的高度相同。所述的铜带卷层与层之间紧密接触，铜带材卷绕制备铜带卷时，外侧收尾处使用点焊固定。

根据本发明优选的，所述的环状磁芯与铜带卷的厚度比为2.5～4:1。