一種鐵基恒導(dǎo)磁納米晶磁芯及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鐵基恒導(dǎo)磁納米晶磁芯及其制備方法。該磁芯由鐵基合金制成，所述鐵基合金的分子式為FeaCubNbcSidBeMfXg，其中M是元素V、Ti、Mn、Cr、Mo中的至少一種，X是元素C、Ge、P以及雜質(zhì)中的至少一種。本發(fā)明磁芯的制備方法是將非晶合金薄帶進(jìn)行熱處理的同時沿帶材長度方向施加張應(yīng)力；然后將帶材卷繞制成一定尺寸的磁芯；該方法可根據(jù)不同成分和最終性能要求，通過調(diào)整熱處理過程中張力的大小以及溫度值等工藝參數(shù)，來調(diào)節(jié)晶化過程中帶材中的磁疇結(jié)構(gòu)和分布，獲得具有恒導(dǎo)磁性能，并且磁導(dǎo)率在直流及交流時高度可調(diào)的磁芯。該磁芯在直流條件下采用模擬沖擊法測試相對初始磁導(dǎo)率為50至2000。
【專利說明】一種鐵基恒導(dǎo)磁納米晶磁芯及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種恒導(dǎo)磁磁芯，具體涉及一種鐵基恒導(dǎo)磁納米晶磁芯及其制備方 法，即具有恒定相對磁導(dǎo)率，磁導(dǎo)率針對交流和直流分量具有高度可調(diào)制性的Fe基納米晶 磁芯及其制備方法，以及這種磁芯在抗直流電流互感器和電流補償扼流圈中的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 在電流互感器和電流補償扼流圈中，要求應(yīng)用的磁芯其磁導(dǎo)率對交流和直流分量 有高度的可調(diào)制性。其中，針對如電子式智能電表、變頻空調(diào)等電力電子技術(shù)的發(fā)展，要求 其電路中應(yīng)用的電流互感器具有較強的抗直流分量和抑制非對稱電流的能力，對應(yīng)其中磁 芯的要求為具有恒定的磁導(dǎo)率和強的抗飽和能力。
[0003] 已知的電流互感器鐵芯由非晶或納米晶合金帶材制成，電流補償?shù)娜ジ蓴_扼流圈 鐵芯由鐵氧體及非晶或納米晶合金制成，扼流圈的電感與線圈匝數(shù)、鐵芯截面積及磁芯的 相對磁導(dǎo)率有關(guān)。
[0004] 在供電用電的線路中電流相差懸殊，從幾安到幾萬安都有。為便于二次儀表測量 需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，另外線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。電流 互感器就起到變流和電氣隔離作用。微型電流互感器在額定工作電流下一次繞組電流Ii與 二次繞組1 2的電流之比叫電流互感器額定電流比，也叫電流互感器的額定變比，用Kn表示。

【權(quán)利要求】
1. 一種鐵基恒導(dǎo)磁納米晶磁芯，其特征在于，所述磁芯由鐵基合金制成，所述鐵基合金 的分子式為FeaCubNbeSi dBeMfXg，其中M是元素V、Ti、Mn、Cr、Mo中的至少一種，X是元素C、 Ge、P以及雜質(zhì)元素中的至少一種，&、13、(3、(1、634分別表示所述鐵基合金中相應(yīng)元素的原 子百分比含量，且a、b、c、d、e、f、g滿足以下條件：0.5彡b彡2;1彡c彡5;7彡d彡18; 5<e<15;0<f<2;0<g<0.5;a= 100-b-c-d-e-f-g;所述磁芯的微觀組織為納米 晶，其中至少50%由平均晶粒尺寸不大于50nm細(xì)晶體顆粒組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述鐵基合金中各元素的原子百分比含 量如下：0? 5彡b彡1. 5 ;2彡c彡4 ;11彡d彡18 ;5彡e彡10 ;0? 5彡f彡1. 5 ;0彡g彡0? 5 ; 優(yōu)選地，d+e彡25。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯由厚度為20-22 的合金帶材 卷繞而成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯的相對初始磁導(dǎo)率Ui為50? 2000。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯的矯頑力磁場強度H。的值小于 20Am1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯的各向異性場Hk為500AHT1? 6000Am丄。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯的剩磁比小于0. 1。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯為封閉的、無空氣隙的環(huán)形鐵 芯、橢圓鐵芯或矩形鐵芯。
9. 一種權(quán)利要求1-8任一所述磁芯的制備方法，其特征在于，包括如下操作步驟： 步驟一，采用單輥急冷法將上述組分的鐵基合金的熔體制備成淬態(tài)非晶合金薄帶； 步驟二，首先按照產(chǎn)品需要將步驟一得到的所述薄帶進(jìn)行定寬輥剪，然后將薄帶材升 溫至第一次晶化溫度以上進(jìn)行熱處理，同時在整個熱處理的過程中沿所述薄帶材長度方向 施加張應(yīng)力，張力熱處理后冷卻至室溫； 步驟三，按照尺寸要求，將經(jīng)步驟二張力熱處理后的帶材卷繞成規(guī)定尺寸和形狀的磁 芯；其中，所述磁芯的微觀組織為納米晶，其中至少50%由平均晶粒尺寸不大于50nm細(xì)晶 體顆粒組成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟一中，所述鐵基合金的 熔體是按照所述鐵基合金的各組分的配比將原料進(jìn)行熔煉、重熔后得到的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述熱處理的溫 度為550°C?700°C，所述熱處理的保溫時間為5-150S;優(yōu)選地，所述熱處理的保溫時間為 10 ?80s。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述張應(yīng)力的大 小為5-1000MPa;優(yōu)選所述張應(yīng)力為5-500MPa;更優(yōu)選所述張應(yīng)力為50-300MPa。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟一中，所述非晶合金薄 帶的厚度為20-22iim。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括所述磁芯的后 處理步驟，具體如下：在張力熱處理后的帶材卷繞的磁芯的表層噴涂一層不滲透至磁芯內(nèi) 部的有機粘結(jié)材料防護(hù)層；或者采用軟彈性反應(yīng)粘結(jié)材料和/或軟塑性不反應(yīng)粘結(jié)材料將 張力熱處理后的帶材卷繞的磁芯固定于護(hù)盒中。
15. -種包含權(quán)利要求1_8任一所述磁芯的電子器件。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子器件，其特征在于，所述電子器件為電流互感器，所述 電流互感器用于檢測正弦半波交流電流；或者，所述電子器件為電流補償扼流圈，所述電流 補償扼流圈在500mT/20kHz條件下?lián)p耗值小于50W/kg。
【文檔編號】B22F1/00GK104376950SQ201410771750
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】吳曉榮, 薄希輝, 李準(zhǔn), 馮碩, 倪曉俊, 李德仁, 盧志超 申請人:安泰科技股份有限公司