一种磁芯及其制备方法和应用与流程

本发明属于磁性材料领域，具体涉及一种磁芯及其制备方法和应用。

背景技术：

1、铁基非晶/纳米晶软磁合金通常由母合金经高速铜辊急冷工艺制成非晶带材，非晶带材卷绕成非晶磁芯。非晶磁芯一般需经过适当的热处理工艺，用于精细调控合金的微观组织结构，即在非晶基体上析出单一的磁性α-fe相转变为非晶和纳米晶双相共存结构而形成磁芯，此类特殊的双相纳米结构也是磁芯呈现出优异的综合软磁性能的主要原因，因而，磁芯的热处理工艺对于获得高性能的磁芯具有决定性作用。

2、在非晶磁芯常规热处理方式，如气氛炉中进行退火等工艺，非晶磁芯在高温热处理的作用下，常出现晶粒析出不完全、晶粒不均匀析出以及过度长大，以上这的情况均会恶化获得的磁芯的性能，特别是会显著降低磁芯的磁导率，而且在不同频率下，磁导率不一样，导致热处理工艺对不同频段下的磁导率改善的程度也不一样，所以一般的磁芯在不同频段下无法保持最高的磁导率的状态，特别是在低频下，如1khz下，现有磁芯的有效磁导率一般低至5万以下，100khz下，磁芯的有效磁导率一般低至1万以下。因此，基于现有技术当中的热处理工艺对磁芯的磁导率的提高局限性很大，亟待开发出一种新的磁芯制备技术，尽可能更大程度地改善磁芯的磁导率。

技术实现思路

1、针对上述现有技术涉及现有技术当中的热处理工艺对磁芯的磁导率的提高局限性，本发明将提供一种磁芯及其制备方法和应用。

2、为实现上述目的，具体包括以下技术方案：

3、一种磁芯的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将非晶磁芯依次进行第一次热处理、第二次热处理，冷却及降压后，得到预烧磁芯；所述第一次热处理的温度为400-480℃，所述第二次热处理的温度为490-540℃；所述第一次热处理的压力为10-40mpa，所述第二次热处理的压力为20-80mpa；

5、(2)将所述预烧磁芯进行磁场热处理，冷却后，得到所述磁芯。

6、本发明的方法中，先通过一定的压力和温度下的两次热处理，再进行特定温度的磁场热处理，诱导非晶磁芯实现纳米晶化以及晶粒的均匀化，有效解决了常规热处理中纳米晶粒不均匀形核和过度长大的问题，全面提升不同频率下的磁芯的磁导率，实现最大程度提高全频段磁芯磁导率的目的，特别是在低频1khz下，磁芯的有效磁导率大于25万，有效解决低频段的磁芯磁导率低的缺陷。

7、优选地，步骤(1)中，所述第一次热处理的时间为70-180min，所述第一次热处理的升温速率为1-30℃/min。

8、优选地，所述第二次热处理的时间为70-180min，所述第二次热处理的升温速率为1-5℃/min，所述冷却的速率为5-200℃/min。

9、本发明的方法中，在步骤(1)中，第一热处理和第二热处理主要目的是对非晶磁芯进行晶化处理，旨在促使在非晶基体上析出大量精细的α-fe纳米晶粒；在步骤(2)中，磁芯中的晶粒在析出和长大的同时通过磁场作用诱导晶粒沿着磁场方向进行取向生长，在外加磁场作用下引入适当的磁各向异性；因此，通过本发明的方法调控纳米晶粒析出、大小以及生长取向，改善获得的纳米晶磁芯的综合软磁性能。

10、优选地，步骤(1)中，所述第一次热处理和第二次热处理的加压方式各自选自通过惰性气体气压加压、模具挤压加压中的至少一种；步骤(1)中所述非晶磁芯由非晶带材卷绕而成，步骤(2)中所述磁场热处理的磁场方向平行于非晶磁芯的宽度方向。

11、优选地，步骤(1)中，所述非晶磁芯包括如下原子百分数的元素：fe 60-80％、si10-20％、b 0-10％、cu 0-3％、nb 0-5％、ni 0-15％、co 0-10％。

12、进一步优选地，所述非晶磁芯包括fe73.5si15.5b7cu1nb3、fe73.5si13.5b9cu1nb3、fe63.5ni10si15.5b7cu1nb3、fe63.5co5ni5si15.5b7cu1nb3、fe68.5co5si15.5b7cu1nb3中的至少一种。

13、本发明的方法适用于不同成分的铁基非晶磁芯，特别是上述成分的非晶磁芯，可以获得低频高磁导的磁芯。

14、优选地，步骤(1)中，所述冷却及降压的方式为先将体系自然冷却至200℃以下，再释放体系的压力至大气压，冷却速率为10-500℃/min。

15、优选地，步骤(2)中，所述磁场热处理的温度为350-450℃，所述磁场热处理的时间为10-90min，所述磁场热处理的磁场强度为800-3000gs。

16、优选地，步骤(2)中，升温至所述磁场热处理温度的速率为1-20℃/min。

17、优选地，步骤(2)中，所述冷却的方式为自然冷却。

18、优选地，所述磁芯的磁导率大于等于2.5万。

19、进一步优选地，在频率1khz条件下，所述磁芯的磁导率在25-35万，在10khz条件下，所述磁芯的磁导率在10-13.9万，在100khz条件下，所述磁芯的磁导率在1.7-3.4万。

20、进一步优选地，所述磁芯含有纳米尺寸的α-fe晶粒。

21、本发明还提供一种所述的磁芯在制备新能源汽车、光伏储能设备、电子信息、移动通讯中的应用，本发明的磁芯的磁导率高，更适合应用在制备上述设备中。

22、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：先通过一定的压力和温度下的两次热处理，再进行特定温度的磁场热处理，诱导非晶磁芯实现纳米晶化以及晶粒的均匀化，有效解决了常规热处理中纳米晶粒不均匀形核和过度长大的问题，全面提升不同频率下的磁芯的磁导率，实现最大程度提高全频段磁芯磁导率的目的，特别是在低频1khz下，磁芯的有效磁导率大于25万，有效解决低频段的磁芯磁导率低的缺陷。

技术特征：

1.一种磁芯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的磁芯的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述第一次热处理的时间为70-180min，所述第一次热处理的升温速率为1-30℃/min。

3.如权利要求1所述的磁芯的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述第二次热处理的时间为70-180min，所述第二次热处理的升温速率为1-5℃/min，所述冷却的速率为5-200℃/min。

4.如权利要求1所述的磁芯的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述第一次热处理和第二次热处理的加压方式各自选自通过惰性气体气压加压、模具挤压加压中的至少一种；步骤(1)中，所述非晶磁芯由非晶带材卷绕而成，步骤(2)中所述磁场热处理的磁场方向平行于非晶磁芯的宽度方向。

5.如权利要求1所述的磁芯的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述非晶磁芯包括如下原子百分数的元素：fe 60-80％、si 10-20％、b 0-10％、cu 0-3％、nb 0-5％、ni 0-15％、co 0-10％。

6.如权利要求1所述的磁芯的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述磁场热处理的温度为350-450℃，所述磁场热处理的时间为10-90min，所述磁场热处理的磁场强度为800-3000gs。

7.如权利要求1所述的磁芯的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述冷却及降压的方式为先将体系自然冷却至200℃以下，再释放体系的压力至大气压；步骤(2)中，所述冷却的方式为自然冷却。

8.一种权利要求1-7任意一项所述的磁芯的制备方法制得的磁芯。

9.如权利要求8所述的磁芯，其特征在于，在频率1khz条件下，所述磁芯的磁导率在25-35万，在10khz条件下，所述磁芯的磁导率在10-13.9万，在100khz条件下，所述磁芯的磁导率在1.7-3.4万。

10.一种权利要求8或9所述的磁芯在制备新能源汽车、光伏储能设备、电子信息、移动通讯中的应用。

技术总结本发明属于磁性材料领域，具体公开一种磁芯及其制备方法和应用。本发明的方法中，先通过一定的压力和温度下的两次热处理，再进行特定温度的磁场热处理，诱导非晶磁芯实现纳米晶化以及晶粒的均匀化，有效解决了常规热处理中纳米晶粒不均匀形核和过度长大的问题，全面提升不同频率下的磁芯的磁导率，实现最大程度提高全频段磁芯磁导率的目的，特别是在低频1kHz下，磁芯的有效磁导率大于25万，有效解决低频段的磁芯磁导率低的缺陷。技术研发人员：申家瑜,王策,徐佳受保护的技术使用者：佛山中研磁电科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6