本發(fā)明屬于磁性材料領(lǐng)域，具體涉及一種磁芯及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鐵基非晶/納米晶軟磁合金通常由母合金經(jīng)高速銅輥急冷工藝制成非晶帶材，非晶帶材卷繞成非晶磁芯。非晶磁芯一般需經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚕糜诰?xì)調(diào)控合金的微觀組織結(jié)構(gòu)，即在非晶基體上析出單一的磁性α-fe相轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷Ш图{米晶雙相共存結(jié)構(gòu)而形成磁芯，此類特殊的雙相納米結(jié)構(gòu)也是磁芯呈現(xiàn)出優(yōu)異的綜合軟磁性能的主要原因，因而，磁芯的熱處理工藝對(duì)于獲得高性能的磁芯具有決定性作用。

2、在非晶磁芯常規(guī)熱處理方式，如氣氛爐中進(jìn)行退火等工藝，非晶磁芯在高溫?zé)崽幚淼淖饔孟?，常出現(xiàn)晶粒析出不完全、晶粒不均勻析出以及過(guò)度長(zhǎng)大，以上這的情況均會(huì)惡化獲得的磁芯的性能，特別是會(huì)顯著降低磁芯的磁導(dǎo)率，而且在不同頻率下，磁導(dǎo)率不一樣，導(dǎo)致熱處理工藝對(duì)不同頻段下的磁導(dǎo)率改善的程度也不一樣，所以一般的磁芯在不同頻段下無(wú)法保持最高的磁導(dǎo)率的狀態(tài)，特別是在低頻下，如1khz下，現(xiàn)有磁芯的有效磁導(dǎo)率一般低至5萬(wàn)以下，100khz下，磁芯的有效磁導(dǎo)率一般低至1萬(wàn)以下。因此，基于現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中的熱處理工藝對(duì)磁芯的磁導(dǎo)率的提高局限性很大，亟待開(kāi)發(fā)出一種新的磁芯制備技術(shù)，盡可能更大程度地改善磁芯的磁導(dǎo)率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)涉及現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中的熱處理工藝對(duì)磁芯的磁導(dǎo)率的提高局限性，本發(fā)明將提供一種磁芯及其制備方法和應(yīng)用。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，具體包括以下技術(shù)方案：

3、一種磁芯的制備方法，包括如下步驟：

4、(1)將非晶磁芯依次進(jìn)行第一次熱處理、第二次熱處理，冷卻及降壓后，得到預(yù)燒磁芯；所述第一次熱處理的溫度為400-480℃，所述第二次熱處理的溫度為490-540℃；所述第一次熱處理的壓力為10-40mpa，所述第二次熱處理的壓力為20-80mpa；

5、(2)將所述預(yù)燒磁芯進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理，冷卻后，得到所述磁芯。

6、本發(fā)明的方法中，先通過(guò)一定的壓力和溫度下的兩次熱處理，再進(jìn)行特定溫度的磁場(chǎng)熱處理，誘導(dǎo)非晶磁芯實(shí)現(xiàn)納米晶化以及晶粒的均勻化，有效解決了常規(guī)熱處理中納米晶粒不均勻形核和過(guò)度長(zhǎng)大的問(wèn)題，全面提升不同頻率下的磁芯的磁導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)最大程度提高全頻段磁芯磁導(dǎo)率的目的，特別是在低頻1khz下，磁芯的有效磁導(dǎo)率大于25萬(wàn)，有效解決低頻段的磁芯磁導(dǎo)率低的缺陷。

7、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述第一次熱處理的時(shí)間為70-180min，所述第一次熱處理的升溫速率為1-30℃/min。

8、優(yōu)選地，所述第二次熱處理的時(shí)間為70-180min，所述第二次熱處理的升溫速率為1-5℃/min，所述冷卻的速率為5-200℃/min。

9、本發(fā)明的方法中，在步驟(1)中，第一熱處理和第二熱處理主要目的是對(duì)非晶磁芯進(jìn)行晶化處理，旨在促使在非晶基體上析出大量精細(xì)的α-fe納米晶粒；在步驟(2)中，磁芯中的晶粒在析出和長(zhǎng)大的同時(shí)通過(guò)磁場(chǎng)作用誘導(dǎo)晶粒沿著磁場(chǎng)方向進(jìn)行取向生長(zhǎng)，在外加磁場(chǎng)作用下引入適當(dāng)?shù)拇鸥飨虍愋?；因此，通過(guò)本發(fā)明的方法調(diào)控納米晶粒析出、大小以及生長(zhǎng)取向，改善獲得的納米晶磁芯的綜合軟磁性能。

10、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述第一次熱處理和第二次熱處理的加壓方式各自選自通過(guò)惰性氣體氣壓加壓、模具擠壓加壓中的至少一種；步驟(1)中所述非晶磁芯由非晶帶材卷繞而成，步驟(2)中所述磁場(chǎng)熱處理的磁場(chǎng)方向平行于非晶磁芯的寬度方向。

11、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述非晶磁芯包括如下原子百分?jǐn)?shù)的元素：fe?60-80％、si10-20％、b?0-10％、cu?0-3％、nb?0-5％、ni?0-15％、co?0-10％。

12、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述非晶磁芯包括fe73.5si15.5b7cu1nb3、fe73.5si13.5b9cu1nb3、fe63.5ni10si15.5b7cu1nb3、fe63.5co5ni5si15.5b7cu1nb3、fe68.5co5si15.5b7cu1nb3中的至少一種。

13、本發(fā)明的方法適用于不同成分的鐵基非晶磁芯，特別是上述成分的非晶磁芯，可以獲得低頻高磁導(dǎo)的磁芯。

14、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述冷卻及降壓的方式為先將體系自然冷卻至200℃以下，再釋放體系的壓力至大氣壓，冷卻速率為10-500℃/min。

15、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述磁場(chǎng)熱處理的溫度為350-450℃，所述磁場(chǎng)熱處理的時(shí)間為10-90min，所述磁場(chǎng)熱處理的磁場(chǎng)強(qiáng)度為800-3000gs。

16、優(yōu)選地，步驟(2)中，升溫至所述磁場(chǎng)熱處理溫度的速率為1-20℃/min。

17、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述冷卻的方式為自然冷卻。

18、優(yōu)選地，所述磁芯的磁導(dǎo)率大于等于2.5萬(wàn)。

19、進(jìn)一步優(yōu)選地，在頻率1khz條件下，所述磁芯的磁導(dǎo)率在25-35萬(wàn)，在10khz條件下，所述磁芯的磁導(dǎo)率在10-13.9萬(wàn)，在100khz條件下，所述磁芯的磁導(dǎo)率在1.7-3.4萬(wàn)。

20、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述磁芯含有納米尺寸的α-fe晶粒。

21、本發(fā)明還提供一種所述的磁芯在制備新能源汽車、光伏儲(chǔ)能設(shè)備、電子信息、移動(dòng)通訊中的應(yīng)用，本發(fā)明的磁芯的磁導(dǎo)率高，更適合應(yīng)用在制備上述設(shè)備中。

22、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：先通過(guò)一定的壓力和溫度下的兩次熱處理，再進(jìn)行特定溫度的磁場(chǎng)熱處理，誘導(dǎo)非晶磁芯實(shí)現(xiàn)納米晶化以及晶粒的均勻化，有效解決了常規(guī)熱處理中納米晶粒不均勻形核和過(guò)度長(zhǎng)大的問(wèn)題，全面提升不同頻率下的磁芯的磁導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)最大程度提高全頻段磁芯磁導(dǎo)率的目的，特別是在低頻1khz下，磁芯的有效磁導(dǎo)率大于25萬(wàn)，有效解決低頻段的磁芯磁導(dǎo)率低的缺陷。

技術(shù)特征：

1.一種磁芯的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的磁芯的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述第一次熱處理的時(shí)間為70-180min，所述第一次熱處理的升溫速率為1-30℃/min。

3.如權(quán)利要求1所述的磁芯的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述第二次熱處理的時(shí)間為70-180min，所述第二次熱處理的升溫速率為1-5℃/min，所述冷卻的速率為5-200℃/min。

4.如權(quán)利要求1所述的磁芯的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述第一次熱處理和第二次熱處理的加壓方式各自選自通過(guò)惰性氣體氣壓加壓、模具擠壓加壓中的至少一種；步驟(1)中，所述非晶磁芯由非晶帶材卷繞而成，步驟(2)中所述磁場(chǎng)熱處理的磁場(chǎng)方向平行于非晶磁芯的寬度方向。

5.如權(quán)利要求1所述的磁芯的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述非晶磁芯包括如下原子百分?jǐn)?shù)的元素：fe?60-80％、si?10-20％、b?0-10％、cu?0-3％、nb?0-5％、ni?0-15％、co?0-10％。

6.如權(quán)利要求1所述的磁芯的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述磁場(chǎng)熱處理的溫度為350-450℃，所述磁場(chǎng)熱處理的時(shí)間為10-90min，所述磁場(chǎng)熱處理的磁場(chǎng)強(qiáng)度為800-3000gs。

7.如權(quán)利要求1所述的磁芯的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述冷卻及降壓的方式為先將體系自然冷卻至200℃以下，再釋放體系的壓力至大氣壓；步驟(2)中，所述冷卻的方式為自然冷卻。

8.一種權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的磁芯的制備方法制得的磁芯。

9.如權(quán)利要求8所述的磁芯，其特征在于，在頻率1khz條件下，所述磁芯的磁導(dǎo)率在25-35萬(wàn)，在10khz條件下，所述磁芯的磁導(dǎo)率在10-13.9萬(wàn)，在100khz條件下，所述磁芯的磁導(dǎo)率在1.7-3.4萬(wàn)。

10.一種權(quán)利要求8或9所述的磁芯在制備新能源汽車、光伏儲(chǔ)能設(shè)備、電子信息、移動(dòng)通訊中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于磁性材料領(lǐng)域，具體公開(kāi)一種磁芯及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的方法中，先通過(guò)一定的壓力和溫度下的兩次熱處理，再進(jìn)行特定溫度的磁場(chǎng)熱處理，誘導(dǎo)非晶磁芯實(shí)現(xiàn)納米晶化以及晶粒的均勻化，有效解決了常規(guī)熱處理中納米晶粒不均勻形核和過(guò)度長(zhǎng)大的問(wèn)題，全面提升不同頻率下的磁芯的磁導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)最大程度提高全頻段磁芯磁導(dǎo)率的目的，特別是在低頻1kHz下，磁芯的有效磁導(dǎo)率大于25萬(wàn)，有效解決低頻段的磁芯磁導(dǎo)率低的缺陷。

技術(shù)研發(fā)人員：申家瑜,王策,徐佳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：佛山中研磁電科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6