本發(fā)明涉及金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種含硼高硅鋼薄帶及其制備方法。

背景技術(shù)：

fe-6.5wt.%si合金被廣泛應(yīng)用作各種電機(jī)和變壓器的鐵芯，是一種電子、軍事和電力工業(yè)不可或缺的軟磁材料。與通常含量在3%左右的普通硅鋼相比，fe-6.5wt.%si合金高硅鋼具有更高的磁導(dǎo)率、電阻率，更低的磁晶各向異性常數(shù)、接近于零的磁致伸縮系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，有著非常廣泛的應(yīng)用前景。

由于fe-6.5wt.%si合金具有很明顯的室溫脆性，傳統(tǒng)的軋制工藝難以大規(guī)模生產(chǎn)該合金。因此，人們采用特殊的制備工藝，通過避開其室溫脆性，制備高硅鋼合金帶材、板材以及絲材。

目前,世界范圍內(nèi)fe-6.5wt.%si高硅鋼片的制造方法主要包括噴射成型法、粉末軋制法(dpr)、化學(xué)氣相沉積法(cvd)、等離子體化學(xué)氣相沉積法(pcvd)和熔鹽電沉積法等方法。這些方法普遍存在生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高、工藝復(fù)雜、薄帶尺寸受到限制和所用原料對(duì)環(huán)境有污染等缺點(diǎn),因此不利于工業(yè)化批量式生產(chǎn)。但是經(jīng)過研究，快速凝固法可以短流程高效率的生產(chǎn)高硅鋼薄帶。

《一種短流程高效高硅鋼薄帶的冷軋制備方法》（梁永鋒林均品葉豐王帥等，cn104046758a）的專利技術(shù)，通過單輥法快速凝固得到具有一定塑性的高硅鋼薄帶，再通過冷軋改善表面質(zhì)量，所得薄帶具有良好的軟磁性能，但是加工成形過程中，由于鋼液的流動(dòng)性較差，制得成品的板形及成卷后的表面質(zhì)量較差，后期繞圈，裝配系數(shù)低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷,目的在于提供一種成本低、工藝簡(jiǎn)單和能滿足器件制備使用要求的高硅鋼薄帶制備方法。其內(nèi)容就是通過在高硅鋼合金中加入適量硼元素，使其熔點(diǎn)降低，提高其流動(dòng)性以提高其加工成形能力，改善板形來使高硅鋼軟磁薄帶更易于工業(yè)化生產(chǎn)和器件應(yīng)用，高頻磁性能更具優(yōu)勢(shì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:向母合金中加入硼元素，所述含硼高硅鋼薄帶的硼含量為0.05~1.0wt%,硅含量為3.0~7.0wt%，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。

含硼高硅鋼薄帶的制備方法是:

（1）原料準(zhǔn)備：按所述含硼高硅鋼薄帶的化學(xué)組分，以工業(yè)純鐵、商業(yè)用硅和硼鐵為原料配料；

（2）熔煉：采用中頻真空感應(yīng)爐熔煉原料，在1300~1700℃條件下精煉澆鑄成母合金鋼錠；

（3）重熔：將煉好的高硅鋼母合金鋼錠放在甩帶坩堝中加熱熔化，使其溫度高于合金熔點(diǎn)形成50~200℃過熱度，溫度依據(jù)成分調(diào)整在1400~1600℃，充分熔化后撈渣保溫；

（4）快凝甩帶：熔融狀態(tài)下，將鋼液傾倒在冷卻輥上，得到0.02~0.06mm厚的含硼高硅鋼薄帶。

（5）熱處理：薄帶表面涂覆絕緣層，在600~1300℃條件下保溫1~5h后冷卻，得到磁性能優(yōu)異的薄帶。

所述步驟（3）中撈渣保溫時(shí)間為10~30min。

硼元素的加入，使高硅鋼合金熔點(diǎn)降低，對(duì)坩堝的要求降低，同時(shí)能大幅提高坩堝的使用壽命；硼元素的加入大大降低合金熔液黏度，增加合金的流動(dòng)性，使得鋼液更易于出帶成型，且不易堵嘴。加入硼元素之后，由于硼化物的析出，形成釘扎效應(yīng)，快凝的高硅鋼薄帶晶粒更加細(xì)小，并且由于在晶界析出強(qiáng)化，抗拉強(qiáng)度更高，高頻磁性能更具優(yōu)勢(shì)。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明的fe-6.5wt.%si-b合金薄帶產(chǎn)品，由于硼元素細(xì)化晶粒的作用，加入硼元素后，其抗拉強(qiáng)度較fe-6.5wt.%si合金薄帶提高50%，表面平整度與光潔度得到提高，板形更好，省去了冷軋平整工序，降低成本，后續(xù)纏繞系數(shù)高于fe-6.5wt.%si薄帶，厚度滿足使用要求，更益于器件制造。

（2）本發(fā)明的工藝使得對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求低，坩堝可重復(fù)使用，大大降低生產(chǎn)成本，硼元素帶來的合金熔液特性的改變，同等條件下的熔融合金，含硼元素合金流動(dòng)性更好，控制硼元素含量降低熔點(diǎn)50~100℃，使得生產(chǎn)過程更加可控制，安全性更高。

（3）本發(fā)明的fe-6.5wt.%si-b合金薄帶，其晶粒尺寸較fe-6.5wt.%si薄帶減小了20%，從而提高了薄帶塑性，并且更有利于器件的高頻應(yīng)用。

（4）本發(fā)明得到的fe-6.5wt.%si-b合金薄帶，通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?，可以獲得特定磁性能，低頻磁性能降低，高頻磁性能更具優(yōu)，按使用條件獲得相應(yīng)的最優(yōu)磁性能。

以上優(yōu)化使得含硼高硅鋼薄帶更具工業(yè)化規(guī)?；瘍?yōu)勢(shì)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述,并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。

為避免重復(fù),先將本具體實(shí)施方式的所述商業(yè)用硅和硼鐵的純度統(tǒng)一描述如下,實(shí)施例中不再贅述。

所述商業(yè)用硅的純度為99.6wt%，所用鐵為工業(yè)純鐵，所用硼鐵純度為含硼20.3wt%。

實(shí)施例1

（1）原料準(zhǔn)備：以上述原料，按含硅6.5wt%，含硼0.05wt%，其余為鐵及不可避免雜質(zhì)配備原料；

（2）熔煉：采用中頻真空感應(yīng)爐熔煉原料，在1580℃條件下精煉澆鑄成母合金鋼錠；

（3）重熔：將煉好的高硅鋼母合金鋼錠放在甩帶坩堝中加熱熔化，溫度1500℃，使其充分熔化后撈渣保溫15min；

（4）快凝甩帶：熔融狀態(tài)下，將鋼液傾倒在冷卻輥上，得到0.035mm厚，板形平整的含硼高硅鋼薄帶。

（5）熱處理：薄帶表面涂覆絕緣層，纏繞成卷，在1100℃條件下保溫3h后冷卻，得到磁性能優(yōu)異的薄帶：b80=1.61t，p0.5/10k=1.4w/kg，p0.7/20k=8.3w/kg。

實(shí)施例2

（1）原料準(zhǔn)備：以上述原料，按含硅6.5wt%，含硼0.3wt%，其余為鐵及不可避免雜質(zhì)配備原料；

（2）熔煉：采用中頻真空感應(yīng)爐熔煉原料，在1560℃條件下精煉澆鑄成母合金鋼錠；

（3）重熔：將煉好的高硅鋼母合金鋼錠放在甩帶坩堝中加熱熔化，溫度1520℃，使其充分熔化后撈渣保溫20min；

（4）快凝甩帶：熔融狀態(tài)下，將鋼液傾倒在冷卻輥上，得到0.028mm厚，板形平整的含硼高硅鋼薄帶。

（5）熱處理：薄帶表面涂覆絕緣層，纏繞成卷，在900℃條件下保溫5h后冷卻，得到薄帶的磁性能：b80=1.55t，p0.5/10k=3.9w/kg，p0.7/20k=18.7w/kg。

實(shí)施例3

（1）原料準(zhǔn)備：以上述原料，按含硅3wt%，含硼1wt%，其余為鐵及不可避免雜質(zhì)配備原料；

（2）熔煉：采用中頻真空感應(yīng)爐熔煉原料，在1600℃條件下精煉澆鑄成母合金鋼錠；

（3）重熔：將煉好的高硅鋼母合金鋼錠放在甩帶坩堝中加熱熔化，溫度1600℃，使其充分熔化后撈渣保溫10min；

（4）快凝甩帶：熔融狀態(tài)下，將鋼液傾倒在冷卻輥上，得到0.03mm厚，板形平整的含硼硅鋼薄帶。

（5）熱處理：薄帶表面涂覆絕緣層，纏繞成卷，在800℃條件下保溫1h后冷卻，得到磁性能優(yōu)異的薄帶。

本具體實(shí)施方式在高硅鋼中加入合金元素硼,使得合金熔液熔點(diǎn)降低50~100℃，流動(dòng)性、成形性更好，生產(chǎn)的薄帶板形平整，抗拉強(qiáng)度高，裝配系數(shù)高，并且降低了制備高硅鋼薄帶的設(shè)備要求,使坩堝可重復(fù)使用,具有廣泛的適用性，且成本低。