[发明专利]激光处理取向硅钢表面的方法

说明书

本发明属于金属材料表面加工领域，特别涉及一种用激光处理取向硅钢片表面的方法。

现有的为降低取向硅钢片铁损的后续处理方法，如机械刻痕、电火花法、激光刻痕法等，其中以激光刻痕法最为突出。日本、美国已先后开展了激光刻痕在处理取向硅钢方面的研究并投入应用，然而该方法细化磁畴的效果缺乏足够的温度稳定性，使得该项技术的应用受到限制，仅限于200℃以下的使用温区。为改善激光刻痕处理方法，美国专利Toshiya et al，u.s.ci.148-111、4863531采用在激光刻痕区涂复可热渗透的材料，再对激光刻痕后的硅钢进行二次热处理，使涂复材料向硅钢基体扩散，以稳固对磁畴的细化作用，然而此种技术经实际考核高温时效性能仍然不理想。

本发明的目的在于提供一种能够对取向硅钢磁畴宽度分布进行优化，降低铁损，并具有高的温度稳定性，改善时效性质，获得特殊制备要求的优质取向硅钢的激光表面处理方法。

本发明的内容：是以波长为10.6μm具有一定输出功率的聚焦CW-CO₂激光束，沿垂直于轧制方向，对裸取向硅钢片表面做等间距的线性扫描，在扫描的路径上预先涂以合金化元素，使得在取向硅钢片的激光的扫描区域通过激光局域表面合金化而形成一系列由硅钢基底与引入的合金化元素构成的新的合金窄带；这些新的合金窄带具有高的温度稳定性，它们作为取向硅钢片中晶粒新的高温稳定的“晶界”不仅改变了晶粒的分布情况，而且将达到对180°主磁畴宽度分布情况的优化调整，进而降低取向硅钢的铁损指标，并改善高温时效性质。

本发明方法主要分为三个工作步骤：样品数据采集，工艺参数与合金化元素的选取，以及激光局域合金化处理工艺流程。第一、关于样品数据采集是对待处理取向硅钢样品的晶粒和磁畴分布的数据进行测试与统计，获得以晶粒面积为统计权重的平均主磁畴宽度和沿轧制方向平均晶粒尺度，以备工艺参数的预选所用。对成型取向硅钢样品晶粒和磁畴的观测的步骤是：首先对样品表面进行预处理，以腐刻液(如10％硫酸)去除样品表面的绝缘涂层，并对其进行适当的抛光处理得到光滑而清洁的硅钢片表面，达到可清晰地辨认晶粒和晶界的分布。再以配制好的Fe₃O₄磁流体均匀涂复于样品表面，待风干后即可以读数显微镜对样品的磁畴分布进行观测与统计。第二，关于激光处理工艺参数和合金化元素的选取。首先是激光合金化元素要选择能与硅钢基体形成高温稳定性好的合金的材料，综合考虑到熔点、固熔度、造价、以及形成的新合金窄带的稳定性与外观形态等因素，Si、Sb等粉末材料为良好的合金化元素材料。为使激光处理后的硅钢片的晶粒平均尺度尽可能趋于最佳晶粒尺度，激光扫描处理采取等间距的激光扫描合金化工序，激光扫描沿硅钢片的轧制方向进行。扫描间距的选取方法是根据我们由磁畴与反磁化核联合模型对Goss织构取向硅钢建立的铁损公式导出的最佳主磁畴宽度d_o和最佳晶粒尺度L_o，再由前述测量统计得到的取向硅钢样品平均晶粒尺度L和平均主磁畴宽度d，利用公式：