本发明属于电子工业用合金 国际GBn202-83中有1J34合金,其成分与本发明铁芯类似,但制作工艺特别是热处理工艺完全不同,因而磁性能也完全不同。1J34为经过纵向磁场处理而获得矩形磁滞回线合金;1J34h为经横向磁场处理而获得恆导磁铁芯。1J34和1J34h是属于两个不同合金系列。
苏联精密合金手册(Прецизионные сплавы Справочник Издателбство“метаиургия”1983)中列出了性能与本发明合金类似的47HK、47HKX、40HKM等,但成分完全不同。
近几年来我国也研制了几种恆导磁合金,如1J34Kh、1J50h等,但成分和性能又与本发明不同。
表1列出了国内外低剩磁恆导磁合金的成分对比。
图2,为国内外恆导磁合金特性对比。
本发明的任务是取代铁镍磁粉芯和硅钢开口铁芯,提高性能,缩小磁性元件的体积重量。
取代性能类似的苏联合金47HK,降低损耗,减小温升发热。
本发明是:
(1)合金成分:
Ni 33.5~35.5%
Co 28.5~30.5%
Mo 2.8~3.5%
Fe 余
(2)合金特性:
*μ为H=80.240,400,640,800A/m下諸磁导率的平均值。
在频率为400Hz,正弦交流磁感变化△B=0.01T下,直流磁场在0~640A/m内,有效磁导率μe≥1.25mH/m(卽1000Gs/Oe)。在单极性脉冲磁化下的性能见表2。
其他物理性能:电阻率50μΩ-cm,比重8.7g/cm3,居里温度600℃。
图3为本合金的直流磁滞回线。
图1为本合金的磁导率与磁场关系曲线。
(3)工艺过程:
真空度10-3mmHg柱以上真空冶炼
热加工:1250±10℃保温1小时
冷轧压下量70~85%。将钢带剪切、捲绕、涂层成不同规格铁芯最终热处理工艺:
①高温热处理:(真空处理真空度10-3~10-4mmHg或氢气处理)
随炉升温 (1000℃~1150℃)/(保温2~4小时) 100℃/小时→600℃~700℃
→拉入水套冷(或推炉冷)
②横向磁场处理(氢气保护)
随炉升温 (600~700℃)/(保温(1~2小时)加磁场) 20℃/小时→300℃以下400~600Oe
出炉(出炉时的磁场)
表2 本发明合金的脉冲性能*
脉宽τ(μs) 0.5 1 5 10
脉冲磁导率μp 1.88 2.55 7.88 14.6
mH/m (1500) (2040) (6300) (11700)
(Gs/Oe)
*△B=0.1T f=1KHz
效果:
本发明(1J34H铁芯)的成功,使我国研制出一种新型横导磁铁芯,填补了该合金系列的空白。1J34H铁芯主要用于无工频电源中,做电感元件,使重量减轻,体积缩小,电感输出量大于1J66合金二倍,大于铁粉芯十倍,使得一安倍至二安倍的直流电流有了良好的电感元件。同时,该铁芯还能做脉冲宽为(5~10μs)的脉冲变压器铁芯。在某些情况下,还可做儲能电感和隔离变压器。由于该铁芯的优异性能和广泛应用,所以在仪器仪表工业中正在推广应用。
表1 国内外低Br合金的成分及与本发明合金的对比
牌号 Ni Co 其他元素 Fe
47HK 46-48 22.5-23.5 余
4JHKX 46-48 21.5-22.5 Cr1.8-2.2 余
40HKM 39.5-40.5 24.5-26.0 Mo3.9-4.1 余
64H 63-65 余
68HM 67-69 Mo1.5-2.5 余
53H-BN 52.5-54 余
1J34Kh 35-38.5 28.5-30 Nb1.5-2.5 余
1J67h 64.5-66 Mo1.8-2.2 余
1J66 64.5~65.5 Mn0.7-1.10 余
1J50h 49-51 余
本发明1J34h 33.5-35.5 28.5-30.5 余
附图说明:
图1 1J34H合金 μ≈随H=变化曲线。
图2 国内外恆导磁磁性对比
1.1J792 2.1J66 3.Ni47Co23Cr(苏)
4.1J34H(本发明铁芯) 5.1J34Kh 6.恆导磁Si-Fe
7.1J50H
图3 1J34H磁滞回线。
实例:
a.冶炼工艺及成分配入量
(1)采用200kg真空炉进行冶炼,真空度10-3~10-4mmHg柱,冶炼工艺与生产牌号1J34相同。
(2)原材料:
金属1#镍,金属钴,金属Mo,工业纯铁(太铁),石墨碳,结晶硅,重熔锰
(3)成分配入及分析结果:如下表(註:炉号为D9-1474)
b,锻造:
经扒皮后的钢锭锻造工艺是:
小于700℃入炉,随炉升温,加热到1250℃+10后,保温1.5小时后开锻,经三火锻造成40±3×200+5×500的钢坯,其冷却方式为空冷,锻坯进行大面精整后进行热轧,锻坯重105Kg。
c,热轧
热轧加热工艺为:随炉升温,加热至1240℃保温30分钟开轧,热轧规格4×200
D,冷轧工艺:
开坯变形量控制在50~60%,最终变形量控在80%左右:其工艺路线是:
4.0→疏松→酸洗→焊接→第一次开坯1.8→退火(温度1000℃速度0.5m/分)→第二次开坯到0.8→退火(温度1000℃速度1m/分)→切边→第三开坯0.25→第三次退火(温度1000℃速度1.5m/分)→成品冷轧0.05×200
E,铁芯的制做:
1.钢带剪切成规格地宽度,经清洗、去毛刺,后进行MgO涂层卷绕成规定尺寸。例如φ16/20×10×0.05(註此规格是给06-12所做的合同号为C83-06Z-18
2.铁芯热处理
热处理是在氢气炉中进行,热处理工艺是:随炉升温至1100℃保温2小时后100℃/小时速度降温,降至700℃后拉入水套冷。然后,做横向磁场处理:随炉升温至650℃保温2小时,20℃/小时速度降温至250℃以下出炉。磁场强度H=400Oe
3.磁性水平:见下表
样品号 μ1μ3μ5μ3μ10α% Hc
D9-1474-1 1400 1470 1440 1350 1330 10.5 0.295
2 1300 1430 1360 1330 1300 10.0 0.27
3 1300 1430 1360 1310 1280 9.2 0.31
BrBsμe1μe3μe5μe8
500 15000 1410 1270 1250 1380
400 15100 1310 1240 1210 1330
400 15000 1330 1220 1200 1310
(註:μ1μ3μ5μ8μ10Hc Br Bs均为直流参数α%为恆定性,μe1~μe3为交流参数)