本發(fā)明涉及一種鐵鎳鉬軟磁合金薄片制備方法，屬合金材料冶煉應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著電子工業(yè)不斷發(fā)展，對磁性材料的要求越來越高，金屬軟磁合金粉芯是采用粉末冶金制造的軟磁材料，在許多應(yīng)用場合具有其它磁性材料難以比擬的優(yōu)勢。在所有金屬軟磁粉芯中，鐵鎳鉬軟磁合金粉芯具有最低的損耗、最高的q值，穩(wěn)定性好、使用頻率范圍寬、不同的頻率工作時無噪聲等優(yōu)點(diǎn)。但鐵鎳鉬合金粉體材料的制備技術(shù)難度大，工藝門檻高。

目前，國內(nèi)外不同廠家制備鐵鎳鉬合金粉體材料的方法主要包括機(jī)械合金化法、霧化法、熱軋破碎法等。機(jī)械合金化法制備鐵鎳鉬軟磁合金粉體工藝簡單，但周期長、能耗大、容易氧化、性能降低。霧化法分為氣霧化和水霧化法，氣霧化法制出球形粉，純度高、但成型性差、難壓制、價格貴；水霧化法制出不規(guī)則形粉，氧含量高、雜質(zhì)多、粉芯損耗高、性能差。熱軋破碎法是采用合金冶煉澆注成錠，先通過高溫大壓下量熱軋鑄錠成塊后，再破碎、制粉，由于采用非真空冶煉，在冶煉過程中直接加入貴重金屬鉬，導(dǎo)致金屬鉬的損耗大，約為8％左右，造成了極大浪費(fèi)。同時此種制作過程的工序流程長，材料和能源損耗大，合金氧化嚴(yán)重；另外高溫大壓下量熱軋鑄錠時普通熱軋設(shè)備達(dá)不到工藝要求，再經(jīng)球磨制出的粉體形貌不佳；大壓下量熱軋設(shè)備雖然制備的粉體成型性好，性能好，但價格昂貴，導(dǎo)致熱軋破碎法制作的合金粉體綜合成本高、流程長、設(shè)備投資大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提出一種鐵鎳鉬軟磁合金薄片的制備方法，采用冶煉速凝澆注成合金薄片，無須熱軋即可直接球磨，用于制作鐵鎳鉬軟磁合金粉體，工藝流程短、材料和能源損耗小。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的一種鐵鎳鉬軟磁合金薄片制備方法，按如下步驟實(shí)施：

s10：將鐵和鉬按質(zhì)量比為1：1～1.2比例在真空感應(yīng)冶煉爐內(nèi)熔化后澆注成鉬鐵中間合金塊；

s20：按質(zhì)量百分比將2％～8％的按步驟s10制作的鉬鐵中間合金塊、75％～85％的鎳、0.05％～0.4％的磷、0.1％～0.45％的硫以及剩余質(zhì)量百分比的冶煉純鐵在感應(yīng)冶煉爐內(nèi)熔化，其中所述磷和硫的質(zhì)量百分比之和為0.2％～0.5％；

s30：將所述感應(yīng)冶煉爐內(nèi)熔化的合金熔液溫度升至1530～1580℃后，采用速凝澆注形成合金薄片；

s40：將所述合金薄片浸入冷卻水中冷卻；

s50：對冷卻后的合金薄片進(jìn)行干燥處理。

優(yōu)選的，在步驟s20中，在其他原材料熔化完后再將所述鉬鐵中間合金塊加入所述感應(yīng)冶煉爐熔化。

優(yōu)選的，在步驟s20中，所述磷的質(zhì)量百分比≥0.08％，所述硫的質(zhì)量百分比≥0.12％。

優(yōu)選的，在步驟s30中，所述澆注包括以下步驟：

s31：將合金熔液澆注到漏斗磚中；

s32：用往復(fù)移動的中間包的上開口接收從漏斗磚的漏斗孔中流出的所述合金熔液；

s33：使用與所述中間包固定連接的溜槽接收從所述中間包的下開口流出的所述合金熔液；

s34：將所述合金熔液從所述溜槽的澆注口往復(fù)澆注在高速轉(zhuǎn)動的速凝輥上；

s35：用所述速凝輥將所述合金熔液速凝并快速甩出形成合金薄片。

優(yōu)選的，還包括在步驟s31之前對所述中間包和溜槽進(jìn)行加熱。

優(yōu)選的，還包括在步驟s31之前開啟所述速凝輥的轉(zhuǎn)動電機(jī)和水冷系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動電機(jī)為無級變速電機(jī)。

優(yōu)選的，所述冷卻水的溫度保持在10℃以下。

優(yōu)選的，所述干燥處理包括甩干和烘干。

本發(fā)明有益效果是：先采用真空感應(yīng)冶煉爐在真空下將金屬鉬和鐵制作成鉬鐵中間合金塊，再用非真空感應(yīng)冶煉爐加入鎳、鐵等原材料及鉬鐵中間合金塊冶煉速凝出鐵鎳鉬合金薄片，可很大程度上減少貴重金屬鉬在合金冶煉過程中的燒損；冶煉原材料中添加適當(dāng)含量的磷和硫可提高所述合金的脆性。所述合金薄片經(jīng)速凝冷卻后變得更脆，更有利于制作鐵鎳鉬軟磁合金粉末。往復(fù)移動澆注能提高速凝輥使用壽命，提升薄片的制作效率。制備的鐵鎳鉬合金薄片可直接用于制粉工序，球磨出合金粉體；簡化工藝流程，降低生產(chǎn)成本；同時減少制備過程中合金氧化的情況，提高產(chǎn)品性能。

附圖說明

圖1為實(shí)施例一使用的合金薄片澆注裝置的溜槽移動至最右側(cè)時主視圖的部分剖視示意圖；

圖2為實(shí)施例一使用的合金薄片澆注裝置的溜槽移動至最左側(cè)時主視圖的部分剖視示意圖；

圖3為圖1中合金薄片澆注裝置左視圖的部分剖視示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例一

本實(shí)施例提供的一種鐵鎳鉬軟磁合金薄片制備方法，使用到圖1～3中所示的合金薄片澆注裝置100。所述合金薄片澆注裝置100，包括箱體10、漏斗磚20、中間包30、溜槽40、驅(qū)動機(jī)構(gòu)50、速凝輥60、冷凝板70以及冷卻水箱80。所述箱體10內(nèi)壁通過螺釘固定有一個無磁鋼板制成的支架11；由耐火材料燒結(jié)而成的高100mm的圓形漏斗磚20架設(shè)于所述支架11上，其頂部為直徑200mm的廣口，底部設(shè)有一直徑為25mm的漏斗孔21。由耐火材料制作的高400mm的扁長桶體狀的中間包30，所述中間包30內(nèi)設(shè)有具有長軸為650mm的橢圓形上開口31和直徑為25mm圓形下開口32的澆注通道以及圍繞所述澆注通道設(shè)置的感應(yīng)加熱線圈33。由耐火材料制作的高100mm、寬500mm的溜槽40，所述溜槽40包括上表面下凹形成的最大寬度為250mm的承接部41、從承接部41延伸而出到側(cè)邊的寬度為20mm的澆注口42以及設(shè)置于內(nèi)部設(shè)有電阻式加熱網(wǎng)43。所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)50包括箱體10內(nèi)在所述漏斗孔21正下方600mm處設(shè)有一條長1000mm的導(dǎo)軌51以及位于導(dǎo)軌51一側(cè)的液壓桿52、液壓缸53以及控制所述液壓桿52和液壓缸53的控制器54。所述導(dǎo)軌51兩端位置設(shè)有第一限位開關(guān)51a和第二限位開關(guān)51b，形成900mm的移動區(qū)間，所述移動區(qū)間的中點(diǎn)位于所述漏斗孔21中軸線21a上。所述中間包30和所述溜槽40通過鋼板制作的固定架34固定連接，并架設(shè)于所述移動區(qū)間內(nèi)，所述液壓桿52一端連接所述液壓缸53，另一端連接所述溜槽40的外側(cè)。由純銅材質(zhì)制成的速凝輥60設(shè)置于所述箱體10內(nèi)所述澆注口42下方50mm處，其寬度為500mm、直徑為300mm，所述速凝輥60還包括設(shè)置于所述箱體10外的無極電機(jī)61以及用于冷卻所述速凝輥60的水冷系統(tǒng)62，所述澆注口42的位置位于速凝輥60的中軸線正上方；所述水冷系統(tǒng)62包括位于所述速凝輥60外部的水泵62a、位于所述速凝輥60內(nèi)部的水冷腔62b、連接所述水泵62a和水冷腔62b的入水管62c以及出水管62d。所述冷凝板70內(nèi)端設(shè)置在所述箱體10內(nèi)的所述速凝輥60下方，外端向所述箱體10外延伸，且其上表面呈斜坡狀并沿延伸方向向下傾斜，所述冷凝板70還包括設(shè)于內(nèi)部的水冷腔71、連接所述水泵62a和水冷腔71的入水管72以及出水管73。不銹鋼材質(zhì)的冷卻水箱80位于所述箱體10外部，其內(nèi)裝有水溫在10℃以下的冷卻水，所述冷凝板70外端位于所述冷卻水箱80的開口上方，所述水冷系統(tǒng)62還包括一外部冷卻水箱(圖未示)，所述水泵62a的進(jìn)水口、所述出水管62d和所述出水管73與所述外部冷卻水箱連接，進(jìn)行循環(huán)冷卻。

所述鐵鎳鉬軟磁合金薄片制備方法包括以下步驟：

s10：將鐵和鉬按質(zhì)量比為1：1.2比例在真空感應(yīng)冶煉爐內(nèi)熔化后澆注成鉬鐵中間合金塊；

s20：按質(zhì)量百分比將75％的鎳、0.1％的磷、0.1％的硫以及16.8％的冶煉純鐵在感應(yīng)冶煉爐內(nèi)熔化；在上述原材料熔化完后，再按質(zhì)量百分比將8％的步驟s10制作的鉬鐵中間合金塊加入所述感應(yīng)冶煉爐熔化，并開始加熱中間包30和溜槽40；

s30：將所述感應(yīng)冶煉爐內(nèi)的合金熔液溫度升至1530℃時，冷卻水箱80儲水至2/3處后放入冰塊，保持冷卻水溫度在10℃以下，開啟水冷系統(tǒng)62和冷凝板70的水冷循環(huán)，啟動速凝輥60的無極電機(jī)61并調(diào)整轉(zhuǎn)速至480轉(zhuǎn)/分，與此同時，通過所述控制器54控制所述液壓桿52伸縮從而帶動所述中間包30和溜槽40在所述第一限位開關(guān)51a和第二限位開關(guān)51b形成的移動區(qū)間內(nèi)移動；

s31：將合金熔液從所述感應(yīng)冶煉爐中澆注到所述漏斗磚20中；

s32：用所述中間包30的上開口31接收從漏斗磚20的漏斗孔21中流出的所述合金熔液；

s33：使用所述溜槽40的承接部41接收從所述中間包30的下開口32穩(wěn)定流出的所述合金熔液，并利用所述承接部41的較大的承接空間減緩和穩(wěn)定所述合金熔液的流速；

s34：將所述合金熔液以穩(wěn)定的流速從所述溜槽40的澆注口42沿圖1和圖2中的左右方向往復(fù)澆注在高速轉(zhuǎn)動的所述速凝輥60上；

s35：所述合金熔液與所述速凝輥60接觸時，充分利用所述速凝輥60快速導(dǎo)熱的性質(zhì)冷卻所述合金熔液并將其快速甩出形成厚度為0.2-0.5mm的合金薄片90；

s40：所述合金薄片90甩落在所述冷凝板70的上表面上，并在重力的作用下向外滑出，在滑出的過程中所述冷凝板70對所述合金薄片90進(jìn)行二次冷卻；冷卻水箱80接收從所述冷凝板70滑落的合金薄片90，利用其中的冷卻水對所述中合金薄片90充分冷卻，并通過添加冰塊保持冷卻水的溫度在10℃以下，保證對所述合金薄片90的冷卻效果；

s50：待所述合金薄片90完全冷卻后，將其取出并甩干水分，然后放入溫度為150℃的烘箱內(nèi)，烘干合金薄片上的水分。

在本實(shí)施例中，所述合金熔液從所述漏斗孔21落入所述中間包30的上開口31，在經(jīng)澆注通道、下開口32流入所述溜槽40的承接部41，所述合金熔液的流速經(jīng)所述漏斗磚20、中間包30及溜槽40形成的三段式澆注通道減緩后平穩(wěn)的從所述澆注口42流出并澆注在所述速凝輥60的表面。所述中間包30和溜槽40的感應(yīng)加熱線圈33和電阻式加熱網(wǎng)43，可有效的保證所述合金熔液在所述中間包30及溜槽40流動時保持溫度；當(dāng)然，對所述中間包30和溜槽40的加熱方式不局限于感應(yīng)加熱或電阻加熱的方式，只要能保持所述合金熔液澆注到所述速凝輥60之前的溫度即可。如圖1所示，當(dāng)所述溜槽40的左側(cè)觸碰到所述第一限位開關(guān)51a時，所述漏斗孔21位于貼近所述上開口31右端的位置，經(jīng)所述第一限位開關(guān)51a的信號反饋，所述控制器54控制所述液壓桿52收縮，從而帶動所述中間包30和溜槽40向右移動。如圖2所示，當(dāng)所述溜槽40的右側(cè)觸碰到所述第二限位開關(guān)51b時，所述漏斗孔21位于貼近所述上開口31左端的位置，經(jīng)所述第二限位開關(guān)51b的信號反饋，所述控制器54控制所述液壓桿52伸長，從而帶動所述中間包30和溜槽40向左移動。在上述中間包30和溜槽40的往復(fù)移動過程中，所述漏斗孔21澆注的合金熔液始終維持流入所述中間包30的上開口31內(nèi)，不會造成合金熔液的浪費(fèi)，也不會因濺出的合金熔液造成其他部件的損傷。所述澆注口42同時也對應(yīng)在所述速凝輥60上方往復(fù)移動，從而均勻在所述速凝輥60的寬度方向往復(fù)澆注，充分利用所述速凝輥60的冷卻表面，且由于移動區(qū)間的限制，保證了澆注口42流出的合金熔液均落在所述速凝輥60上。由于澆注口42的往復(fù)移動，使得所述合金薄片90均勻散落在所述冷凝板70的上表面上，進(jìn)行二次冷卻；此后，由于所述冷凝板70的傾角設(shè)計，經(jīng)二次冷卻的合金薄片90也會分布均勻的慢慢的滑入所述冷卻水箱80進(jìn)行最后的水冷。

本實(shí)施例中，采用真空感應(yīng)冶煉爐在真空下將金屬鉬和鐵制作成鉬鐵中間合金塊，再用非真空感應(yīng)冶煉爐加入鎳、鐵等原材料及鉬鐵中間合金塊冶煉速凝出鐵鎳鉬合金薄片，貴重金屬鉬在整個合金冶煉過程中的燒損率僅為0.2％左右；冶煉原材料中添加適當(dāng)含量的磷和硫可提高所述合金的脆性，所述合金薄片經(jīng)快速冷卻后變得更脆，更有利于制作鐵鎳鉬軟磁合金粉末。往復(fù)移動澆注能充分利用各個冷卻步驟的冷卻效果，提高速凝輥使用壽命，提升薄片的制作效率。

實(shí)施例二

本實(shí)施例提供的一種鐵鎳鉬軟磁合金薄片制備方法，其中使用到一種合金薄片澆注裝置，所述合金薄片澆注裝置與實(shí)施例一中的合金薄片澆注裝置類似，但未設(shè)有冷凝板70，其他尺寸略有不同，在此不做贅述。

本實(shí)施例提供的鐵鎳鉬軟磁合金薄片制備方法包括以下步驟：

s10：將鐵和鉬按質(zhì)量比為1：1.1比例在真空感應(yīng)冶煉爐內(nèi)熔化后澆注成鉬鐵中間合金塊；

s20：按質(zhì)量百分比將80％的鎳、0.08％的磷、0.22％的硫以及14.7％的冶煉純鐵在感應(yīng)冶煉爐內(nèi)熔化；在上述原材料熔化完后，再按質(zhì)量百分比將5％的步驟s10制作的鉬鐵中間合金塊加入所述感應(yīng)冶煉爐熔化，并開始加熱中間包30和溜槽40；在可替換的實(shí)施例中，本步驟中的磷和硫的質(zhì)量百分比可分別替換為0.18％和0.12％；

s30：將所述感應(yīng)冶煉爐內(nèi)的合金熔液溫度升至1540℃；將冷卻水箱80儲水至2/3處后放入冰塊，保持冷卻水溫度在10℃以下，開啟水冷系統(tǒng)62；啟動速凝輥60的無極電機(jī)61并調(diào)整轉(zhuǎn)速到550轉(zhuǎn)/分；與此同時，通過所述控制器54控制所述液壓桿52伸縮從而帶動所述中間包30和溜槽40在所述第一限位開關(guān)51a和第二限位開關(guān)51b形成的移動區(qū)間內(nèi)移動；

s31：將合金熔液從所述感應(yīng)冶煉爐中澆注到所述漏斗磚20中；

s32：用所述中間包30的上開口31接收從漏斗磚20的漏斗孔21中流出的所述合金熔液；

s33：使用所述溜槽40的承接部41接收從所述中間包30的下開口32穩(wěn)定流出的所述合金熔液，并利用所述承接部41的較大的承接空間減緩和穩(wěn)定所述合金熔液的流速；

s34：將所述合金熔液以穩(wěn)定的流速從所述溜槽40的澆注口42沿圖1和圖2中的左右方向往復(fù)澆注在高速轉(zhuǎn)動的所述速凝輥60上；

s35：所述合金熔液與所述速凝輥60接觸時，充分利用所述速凝輥60快速導(dǎo)熱的性質(zhì)冷卻所述合金熔液并將其快速甩出形成厚度為0.2-0.5mm的合金薄片90；

s40：所述冷卻水箱80接收從所述速凝輥60甩落的合金薄片90，利用其中的冷卻水對所述中合金薄片90充分冷卻，并通過添加冰塊保持冷卻水的溫度在10℃以下，保證對所述合金薄片90的冷卻效果；

s50：待所述合金薄片90完全冷卻后，將其取出并甩干水分，然后放入溫度為150℃的烘箱內(nèi)，烘干合金薄片上的水分。

實(shí)施例三

本實(shí)施例提供的一種鐵鎳鉬軟磁合金薄片制備方法，其中使用到一種合金薄片澆注裝置，所述合金薄片澆注裝置與實(shí)施例二中的合金薄片澆注裝置類似，在此不做贅述。

本實(shí)施例提供的一種鐵鎳鉬軟磁合金薄片制備方法包括一下步驟：

s10：將鐵和鉬按質(zhì)量比為1：1比例在真空感應(yīng)冶煉爐內(nèi)熔化后澆注成鉬鐵中間合金塊；

s20：按質(zhì)量百分比將85％的鎳、0.05％的磷、0.45％的硫以及12.5％的冶煉純鐵在感應(yīng)冶煉爐內(nèi)熔化；在上述原材料熔化完后，再按質(zhì)量百分比將2％的步驟s10制作的鉬鐵中間合金塊加入所述感應(yīng)冶煉爐熔化，并開始加熱中間包30和溜槽40；在可替換的實(shí)施例中，本步驟中的磷和硫的質(zhì)量百分比可替換為0.4％和0.1％；

s30：將所述感應(yīng)冶煉爐內(nèi)的合金熔液溫度升至1580℃；冷卻水箱80儲水至2/3處后放入冰塊，保持冷卻水溫度在10℃以下，開啟水冷系統(tǒng)62，啟動速凝輥60的無極電機(jī)61并調(diào)整轉(zhuǎn)速到520轉(zhuǎn)/分；與此同時，通過所述控制器54控制所述液壓桿52伸縮從而帶動所述中間包30和溜槽40在所述第一限位開關(guān)51a和第二限位開關(guān)51b形成的移動區(qū)間內(nèi)移動；

s31：將合金熔液從所述感應(yīng)冶煉爐中澆注到所述漏斗磚20中；

s32：用所述中間包30的上開口31接收從漏斗磚20的漏斗孔21中流出的所述合金熔液；

s33：使用所述溜槽40的承接部41接收從所述中間包30的下開口32穩(wěn)定流出的所述合金熔液，并利用所述承接部41的較大的承接空間減緩和穩(wěn)定所述合金熔液的流速；

s34：將所述合金熔液以穩(wěn)定的流速從所述溜槽40的澆注口42沿圖1和圖2中的左右方向往復(fù)澆注在高速轉(zhuǎn)動的所述速凝輥60上；

s35：所述合金熔液與所述速凝輥60接觸時，充分利用所述速凝輥60快速導(dǎo)熱的性質(zhì)冷卻所述合金熔液并將其快速甩出形成厚度為0.2-0.5mm的合金薄片90；

s40：所述冷卻水箱80接收從所述速凝輥60甩落的合金薄片90，利用其中的冷卻水對所述中合金薄片90充分冷卻，并通過添加冰塊保持冷卻水的溫度在10℃以下，保證對所述合金薄片90的冷卻效果；

s50：待所述合金薄片90完全冷卻后，將其取出并甩干水分，然后放入溫度為200℃的烘箱內(nèi)，烘干合金薄片上的水分。

綜上所述，本發(fā)明提供的鐵鎳鉬軟磁合金薄片制備方法，先采用真空感應(yīng)冶煉爐在真空下將金屬鉬和鐵制作成鉬鐵中間合金塊，再用非真空感應(yīng)冶煉爐加入鎳、鐵等原材料及鉬鐵中間合金塊冶煉速凝出鐵鎳鉬合金薄片，可很大程度上減少貴重金屬鉬在合金冶煉過程中的燒損；冶煉原材料中添加適當(dāng)含量的磷和硫可提高所述合金的脆性，所述合金薄片經(jīng)快速冷卻后變得更脆，更有利于制作鐵鎳鉬軟磁合金粉末。往復(fù)移動澆注能提高速凝棍的使用壽命，提升合金薄片的制作效率。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個實(shí)施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。