软磁合金热处理及真空氢气退火炉简介.PDFVIP

2007中国热处理行业厂长经理会议 软磁合金热处理及真空氢气退火炉简介 顾卓明 平秀民 北京时创真空工业炉有限责任公司 邮政编码：100085 摘要软磁合金的热处理国内一直采用氢气保护退火工艺，由于合金对工艺要求十 分严格及现有设备落后的状况，产品处理后质量不稳定，常出现表面氧化、磁性能不合 格现象。本文阐述了软磁合金热处理原理和工艺特点，介绍了目前先进设备真空氢气退 火炉的结构、性能指标、特点，便于软磁合金热处理工艺的完善。 关键词软磁合金退火磁性能真空氢气 软磁合金属于精密合金，它在磁性材料中是应用最广的一类。随着航天、航空、电 子等高科技行业的发展，软磁合金使用的领域范围在迅速扩展，市场的需求量也越来越 大。因此，了解软磁合金的特性及热处理工艺对磁性能的影响，选用先进的热处理设备 对提高生产能力和保证产品质量尤为重要。 1．常用软磁合金种类及基本性能 常用的金属软磁合金材料分为：电工用纯铁、硅钢片、铁镍合金、铁铝合金、铁钻 钒合金、铝硅铁合金、磁介质等具有特殊磁性能的软磁材料。主要用于磁放大器、比例 变压器、显示器屏蔽、继电器、电磁制动器、陀螺马达、陀螺锁定机构、力矩传感器、 角度传感器、磁头等等。 软磁合金的基本要求是在磁化或去磁时需要很小的磁场，即要求该材料磁滞回线较 窄，矫顽力Hc较小。同时根据材料使用的具体条件提出了不同的磁性能要求：磁屏蔽 中(弱磁场中)使用的材料应当具有很大的初始导磁率叩及最大的导磁率肛maX；对 于用在恒稳磁场中的导磁体材料则要求有高性能的饱和磁感应强度Bs及最大的导磁率 “max；对于磁放大器铁芯材料要求磁滞回线具有窄的面积，小的矫顽力Hc，高的磁感 应强度Bs及高的微变导磁系数；在交变电流应用时材料要求有高的电阻系数，即低的 磁滞损耗。由此可见，软磁合金材料的使用必须满足其磁性能的要求。而软磁合金的磁 性能是靠热处理来实现和完成的。因此，了解热处理工艺及如何选用设备是非常重要的 环节。 2．热处理原理 软磁合金的磁特性除了决定于合金的化学成分和存在于合金中气体和杂质的数量 一98— 软磁合金热处理及真空氢气退火炉简介 外，还取决于合金的组织结构。对于有序化转变的软磁合金，其有序度对于磁滞伸缩系 数h和磁晶各向异性常数K值有很大影响。软磁合金的组织结构又与热处理密切相关， 通过热处理可以使合金导磁率叩、矫顽力Hc、磁滞损耗wn以及有序化转变合金的磁 滞伸缩系数觚和磁晶各向异性常数K值发生变化。 例如铁镍合金，对于镍含量大于35％的合金，室温下为单向固溶体——铁磁性的丫 相组织，并且不随温度的变化而发生相变。当合金由高温冷到居里温度时发生磁性转变， 合金中产生了自发磁化区域——磁畴，由顺磁性转变成铁磁性。 对于高镍合金75％镍，25％铁的合金，当缓慢冷却时，还将在某一温度下发生有序 化转变，使高温下的无序状态转变成原子按一定规律排列的有序化状态，形成超结构相 Ni3Fe。对于这些合金有序状态是稳定的，但有序度不同。因此有序度使合金h和K值 发生改变，导致合金的磁性能发生变化。 如何得到合金中我们所需要的有序度，通常采取控制热处理加热后的冷却速度而获 得有序化程度，使合金材料得到最高的导磁率。 3．热处理工艺及目的 软磁合金的热处理工艺主要有高温退火。为了使合金达到所需求的磁性能，经过冷 变形的合金一定要进行高温退火，其目的是为了消除加工引起的内应力，获得均匀的再 结晶组织，净化合金去除杂质，并能得到理想的磁性能。为了避免金属在高温下的氧化 及净化合金一般采用氢气保护或真空退火处理。下面对软磁合金氢气保护退火工艺和目 的分别介绍。 3．1退火工艺 3．1．1工艺流程 软磁合金氢气保护退火主要工艺流程见图1。 图1工艺流程图 3．1．2氢气保护退火工艺 a．准备工序 准备工序主要有：零件、料盘的清洗，氧化铝粉的焙烧，氢气发生器或气瓶及管路 系统的检查，氢气净化装置的检查或更换过滤介质。 b．装箱 通常没有专用氢气保护退火炉，一般采用氢气保护箱，有专用设备的也大多是保护 箱式电阻炉。零件装入料盘然后用氧化铝粉充实，装入箱中封箱，人炉。