精密制備高導(dǎo)磁率納米晶磁芯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及納米晶磁芯的加工和切割的制備方法，特別是能提高磁芯的導(dǎo)磁率的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，非晶態(tài)磁芯以其較高的飽和磁感、低的高頻損耗率以及優(yōu)良的頻率特性而備受歡迎。在許多領(lǐng)域內(nèi)，非晶磁芯開(kāi)始取代傳統(tǒng)的電感材料磁芯，如氧化鐵、磁粉芯等。目前，非晶磁芯的制備步驟包括將非晶合金固化然后再切割，實(shí)際的生產(chǎn)工藝，仍然按照傳統(tǒng)制備鐵芯的方法來(lái)制備非晶、納米晶磁芯，這樣生產(chǎn)出的磁芯導(dǎo)磁率十分低，而且溫度性能很差，不能滿足要求。
[0003]傳統(tǒng)的磁芯固化工藝是，鐵芯經(jīng)過(guò)真空含浸約30分鐘后在常溫下淋漆，淋漆時(shí)間約為30分鐘左右，之后直接放入烘箱中用130°C左右烘烤5小時(shí)進(jìn)行固化。此種工藝缺點(diǎn)是普通的淋漆不能完全剔除鐵芯內(nèi)部所包含的多余的膠漆，另一致命缺點(diǎn)是鐵芯由常溫升到固化溫度(比如130°C)這個(gè)期間內(nèi)多余的膠漆會(huì)從鐵芯內(nèi)部流出來(lái)，導(dǎo)致最終鐵芯表面臟污、有漆溜，影響后續(xù)的切割精度。
[0004]傳統(tǒng)的固化工藝中，常采用環(huán)氧樹(shù)脂作為磁芯的粘結(jié)劑。環(huán)氧樹(shù)脂具有化學(xué)穩(wěn)定性好、粘合力強(qiáng)、電性能優(yōu)良等特點(diǎn)。但常用的與環(huán)氧樹(shù)脂配套的固化劑是低分子聚酰胺，低分子聚酰胺的粘度偏大，在浸漆過(guò)程中流動(dòng)性差、滲透性不強(qiáng)，并且在固化過(guò)程中會(huì)對(duì)非晶、納米晶帶材產(chǎn)生很大的應(yīng)力，而且由于非晶、納米晶帶材對(duì)應(yīng)力的敏感，有研究表明，隨著固化劑粘度的增加，非晶鐵芯和納米晶鐵芯的損耗變化率增加，導(dǎo)磁率變化率增加。因此采用低分子聚酰胺作為固化劑，在固化過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)使固化后鐵芯的磁性能降低。
[0005]傳統(tǒng)的切割磁芯方法是利用硅鋼片切割，磁芯的切割面會(huì)產(chǎn)生氣隙和毛刺，會(huì)導(dǎo)致磁芯的導(dǎo)磁率低、溫度特性差，不能滿足互感器、傳感器及其它器件的精度等級(jí)、溫度特性及小型化要求。
[0006]為此，需要設(shè)計(jì)一種適用于納米晶磁芯的制備工藝，該工藝必須是能有效提高納米晶磁芯的導(dǎo)磁率和耐受性能的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種改善合金的韌性和導(dǎo)磁率的納米晶磁芯的制備方法，該方法采用改良了材料配方的磁芯、并改良了納米晶磁芯的固化方式和切割方法，從本質(zhì)上增強(qiáng)了制備出納米晶磁芯的韌性和導(dǎo)磁率，利用該方法制備出的納米晶磁芯比起采用現(xiàn)有的制備方法制作出的納米晶磁芯具有更佳的性能。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0009]精密制備高導(dǎo)磁率納米晶磁芯的方法，包括以下步驟:
[0010]用單輥快淬法制備鐵基的納米晶磁芯；將經(jīng)熱處理后的鐵基納米晶帶材后卷繞成磁芯，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下退火處理，再進(jìn)行浸膠固化處理；所述浸膠固化處理的步驟包括:
[0011](1)將納米晶磁芯在60°C?70°C環(huán)境下進(jìn)行預(yù)熱；
[0012](2)采用環(huán)氧樹(shù)脂膠漆作為固化劑，將環(huán)氧樹(shù)脂膠漆在水浴70°C環(huán)境下加熱；并用稀釋劑以膠漆與稀釋劑的比例為1:1來(lái)配兌稀釋；稀釋后的膠漆在70°C下保溫60±10分鐘；
[0013](3)將預(yù)熱后的納米晶磁芯浸于配兌后的熱膠漆中，采用真空含浸的方式，含浸40?50分鐘；
[0014](4)將含浸后的納米晶磁芯置于170°C的高溫爐中烘烤20?40分鐘；
[0015](5)烘干后，將納米晶磁芯置于140°C的環(huán)境下保溫4小時(shí)后，冷卻即可。
[0016]其中，步驟⑵所述的稀釋劑優(yōu)選為丙酮。
[0017]為解決納米晶磁芯的固化方式問(wèn)題，該方法的固化步驟采用了高粘接強(qiáng)度、低應(yīng)力膠水固化成型，即環(huán)氧樹(shù)脂膠漆。含浸前先預(yù)熱膠漆和納米晶磁芯，使得兩者的溫度均保持在60?70°C，當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂膠漆在70°C左右時(shí)，活性增加，粘度會(huì)下降，這樣就可以保證在淋膠時(shí)，多余的膠漆能通過(guò)自身的重力作用流出納米晶磁芯的內(nèi)部，保證了納米晶磁芯的表面干凈，不影響磁芯后續(xù)的切割精度。其次，為進(jìn)一步地改善膠漆的粘度和加熱后的流動(dòng)性，采用丙酮為稀釋劑嗎，膠漆與稀釋劑以1:1的比例配兌。并且含浸后采用高溫烘烤的方式烘干，使配兌的膠漆在高溫的情況下迅速在納米晶磁芯表面形成密封膜，保證膠漆存留在納米晶磁芯內(nèi)部，解決了現(xiàn)有常規(guī)方式的油漆滲漏及強(qiáng)度低等問(wèn)題，同時(shí)膠漆的高強(qiáng)度和低應(yīng)力對(duì)最終切割的不破損和鏡面要求起到助力作用。
[0018]為解決在切割過(guò)程中，納米晶磁芯不易破損以及保證切面為鏡面狀態(tài)，該發(fā)明所述的精密制備高導(dǎo)磁率納米晶磁芯的方法，還包括納米晶磁芯的切割步驟，所述切割步驟采用了 PLC控制勻速切割以及切割過(guò)程中采用了化學(xué)腐蝕劑保護(hù)的方法。具體步驟如下:
[0019](1)采用砂輪片切割機(jī)構(gòu)切割固化后的納米晶磁芯，將固化后的納米晶磁芯放入工裝中固定；
[0020](2)調(diào)整工進(jìn)位置，調(diào)節(jié)砂輪片切割機(jī)構(gòu)與納米晶磁芯的相對(duì)位置；通過(guò)PLC控制系統(tǒng)控制砂輪片切割機(jī)構(gòu)勻速工進(jìn)，其工進(jìn)速度為0.lmm/s ;
[0021](3)設(shè)置砂輪片的切割轉(zhuǎn)速為1680rpm?3000rpm ；
[0022](4)根據(jù)納米晶磁芯的高度的設(shè)置砂輪片切割機(jī)構(gòu)的工進(jìn)量；
[0023](5)啟動(dòng)砂輪片切割機(jī)構(gòu)對(duì)納米晶磁芯進(jìn)行切割；并且在切割過(guò)程中，使砂輪片和納米晶磁芯的切割接觸點(diǎn)處浸于預(yù)配好的化學(xué)腐蝕劑中；所述化學(xué)腐蝕劑為能減輕納米晶磁芯被切割時(shí)的磨損程度的液體。
[0024]其中，所述步驟(5)中采用的化學(xué)保護(hù)劑為由稀釋劑、修復(fù)劑、拋光劑按質(zhì)量比為170:1:1的比例混合而成的；
[0025]所述稀釋劑為ZnO、Na3P04、Na2C03、Nh4CL中的一種或多種；
[0026]所述修復(fù)劑為Fe203和/或MnO ;
[0027]所述拋光劑為聚酰胺類混合液和/或聚酯類混合液。
[0028]所述砂輪片切割納米晶磁芯的接觸點(diǎn)置于所述化學(xué)腐蝕劑中，在切割進(jìn)行的瞬間，化學(xué)腐蝕劑中的修復(fù)劑能對(duì)納米晶磁芯上的切割面進(jìn)行化學(xué)軟化及修復(fù)；而同時(shí)由于切割的接觸點(diǎn)在切割進(jìn)行時(shí)能產(chǎn)生大量的熱量，能瞬間使拋光劑在納米晶磁芯的切割面上形成保護(hù)涂層，從而保證切割點(diǎn)不易破損且能使切割面到達(dá)切割后呈鏡面狀平滑，從而保證納米晶磁芯被切割后仍能保持高導(dǎo)磁率的特性。使用該化學(xué)腐蝕劑對(duì)切割點(diǎn)進(jìn)行處理后，能使切割后的納米晶磁芯的導(dǎo)磁率保持在切割前的14%以上。
[0029]該發(fā)明還提供了一個(gè)適用于該制備方法的納米晶磁芯的配方，構(gòu)成該鐵基納米晶納米晶磁芯的各組分及其質(zhì)量百分比為:Fe 80%?83.5%、Si 7.5%?9%、B 1%?3%、Cu 1% ?2%、Nb 4.5% ?6%、Ni 0.05%?0.2%。
[0030]該配方在傳統(tǒng)的鐵基納米晶磁芯的配方上作出了改良，增加了適當(dāng)比例的金屬鎳，制備出的納米晶磁芯具有更佳的韌性、耐溫性和導(dǎo)磁率，采用該配方生產(chǎn)出的納米晶磁芯，在切割前其初始導(dǎo)磁率μ i能達(dá)到8萬(wàn)，配合上述的制備方法，經(jīng)固化和切割后的納米晶磁芯其導(dǎo)磁率還能保持在1萬(wàn)以上。
[0031]本發(fā)明提供的方法尤其適合于制備非晶、納米晶磁芯，制備出的納米晶磁芯比用傳統(tǒng)方法制備出的磁芯的導(dǎo)磁率高10倍左右，溫度穩(wěn)定性好，完全可以將現(xiàn)有器件精度等級(jí)提高至0.2級(jí)的技術(shù)水平，滿足高精度要求。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為實(shí)施例1制得的納米晶磁芯的磁滯回線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下提供本發(fā)明的較佳實(shí)施方式:
[0034]實(shí)施例1
[0035]精密制備高導(dǎo)磁率納米晶磁芯的方法，包括以下步驟:
[0036](1)用單輥快淬法，按如下組份及比例制備出韌性良好的的鐵基納米晶磁芯:Fe82.8%、Si 8.4%、Β 1.66% ^Cu 1.18%、Nb 5.2%、Ni 0.05%。
[0037](2)將經(jīng)熱處理后的鐵基納米晶帶材后卷繞成磁芯，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下退火處理；
[0038](3)將退火處理后的納米晶磁芯進(jìn)行浸膠固化處理；浸膠固化處理的具體步驟如下:
[0039]①將納米晶磁芯在60°C環(huán)境下進(jìn)行預(yù)熱；
[0040]②采用環(huán)氧樹(shù)脂膠漆作為固化劑，將環(huán)氧樹(shù)脂膠漆在水浴70°C環(huán)境下加熱；并用丙酮以1:1的比例來(lái)配兌稀釋膠漆；稀釋后的膠漆在70°c下保溫60分鐘；
[0041]③將預(yù)熱后的納米晶磁芯浸于配兌后的熱膠漆中，采用真空含浸的方式，含浸40分鐘；
[0042]④將含浸后的納米晶磁芯置于170°C的高溫爐中烘烤20分鐘；
[0043]⑤烘干后，將納米晶磁芯置于140°C的環(huán)境下保溫4小時(shí)，即可。
[0044](4)將固化后的納米晶磁芯的置于砂輪切割機(jī)中進(jìn)行切割，具體操作如下:
[0045]①采用砂輪片切割機(jī)構(gòu)切割固化后的納米晶磁芯，將固化后的納米晶磁芯放入工裝中固定；
[0046]②調(diào)整納米晶磁芯的工進(jìn)位置，使砂輪片切割片與納米晶磁芯相距1?3mm ;通過(guò)PLC控制系統(tǒng)控制砂輪片切割機(jī)構(gòu)勻速工進(jìn)，其工進(jìn)速度為0.lmm/s ;
[0047]③通過(guò)PLC控制系統(tǒng)設(shè)置砂輪片的切割轉(zhuǎn)速為1680rpm，并將砂輪片的工進(jìn)量設(shè)定為納米晶磁芯的高度值+8mm ；
[0048]④預(yù)先調(diào)配好一種能減輕納米晶磁芯被切割面的磨損程度的化學(xué)腐蝕劑；是由稀釋劑ZnO、修復(fù)劑Fe203、聚酯類