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![激光处理取向硅钢表面的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/af796ac0f80f76c66137ee06eff9aef8941e488e.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1244597A [43]公开日2000年2月16日[21]申请号98114217.6[21]申请号98114217.6[22]申请日98.8.7[71]申请人东北大学地址110006辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号[72]发明人孙凤久 彭兴杰[74]专利代理机构东北大学专利事务所代理人李运萍[51]Int.CI 7C23C 10/30权利要求书 1 页 说明书 3 页[54]发明名称激光处理取向硅钢表面的方法[57]摘要一种激光处理取向硅钢表面的方法,主要包括样品数据采集、工艺参数与合金化元素的选取及激光局域合金化处理流程,使用本发明方法处理硅钢表面,可使处理过的硅钢的晶粒分布得到调正,优化磁畴分布降低铁损,具有良好的高温稳定性,优越的时效性能。
98114217.6权 利 要 求 书第1/1页1、一种激光处理取向硅钢表面的方法，其特征在于该方法包括：a：样品数据采集，测试与统计待处理硅钢样品的晶粒和磁畴分布数据；b：工艺参数与合金化元素的选取，选择能与硅钢基体形成高温稳定合金的材料为合金化元素，激光扫描处理采取等间距的扫描、并沿硅钢片的轧制方向进行，扫描间距一般为3-20m m，其余激光工作参数：当被处理的硅钢为成型取向硅钢时，剥离表面绝缘层所用激光：波长λ＝10.6μm、激光的功率密度F＝105-107J/c m2、扫描速度V＝5-50m m/s、光斑尺度D＝0.1-0.5m m，激光局域合金化所用激光：波长λ＝10.6μm、激光功率密度F＝103-106J/c m2、扫描速度V＝5-50m m/s、光斑尺度D＝0.1-0.5m m，激光作用时间一般取0.002-0.06s；c：激光局域合金化处理流程：对成型取向硅钢进行处理，包括剥离表面绝缘涂层，喷涂合金化元素、激光局域合金化处理，修复表面绝缘涂层，对非成型取向硅钢进行处理只需喷涂合金化元素和激光局域合金化处理。
磁畴细化高磁感取向硅钢
磁畴细化是指通过一定的技术手段，使材料的磁畴尺寸变小，
从而提高材料的磁性能。
在硅钢中，磁畴细化可以带来高磁感取向，从而提高硅钢的磁导率和减小铁损，使其在电机、变压器等电磁设
备中具有更好的性能。
磁畴细化可以通过多种方式实现，包括热处理、应力处理、合
金添加等。
其中，热处理是常用的一种方法，通过控制材料的热处
理工艺参数，如温度、时间等，可以有效地实现磁畴的细化，从而
提高硅钢的磁性能。
此外，磁畴细化还可以通过应力处理来实现。
在硅钢的制备过
程中，通过施加一定的应力，可以使材料的磁畴发生变形和细化，
从而提高磁感应强度和减小磁滞回路损耗。
另外，合金添加也是一种常用的磁畴细化方法。
通过向硅钢中
添加一定的合金元素，如铝、钛等，可以改变材料的晶体结构，从
而实现磁畴的细化，提高磁感应强度和减小铁损。
总的来说，磁畴细化可以显著提高硅钢的磁性能，使其在电磁
设备中发挥更好的作用。
通过合理的工艺控制和材料设计，可以实现磁畴细化高磁感取向硅钢的制备，满足不同领域对高性能硅钢材料的需求。
取向硅钢的加工工艺及取向硅钢取向硅钢是一种特殊的电工钢材料，其加工工艺具有一定的特点和要求。
本文将从取向硅钢的特点入手，介绍其加工工艺及相关知识。
取向硅钢是一种具有高磁导率和低磁滞损耗的电工钢材料，广泛应用于电力变压器、电机和发电机等设备中。
其主要特点是具有明显的取向性，即晶粒的方向倾向于与材料的延伸方向保持一致。
这种取向性使得取向硅钢具有更好的磁导率和低磁滞损耗，提高了设备的工作效率。
在取向硅钢的加工工艺中，一个重要的步骤是取向退火。
取向退火是通过加热和冷却处理来改善取向硅钢的磁性能。
在取向退火过程中，首先将取向硅钢加热到一定温度，然后快速冷却。
这种加热和冷却的处理可以使晶粒重新排列，达到优化磁性能的目的。
取向退火的工艺参数对于取向硅钢的磁性能具有重要影响。
加热温度、保温时间和冷却速率是影响退火效果的关键因素。
合理选择这些参数可以使得取向硅钢的晶粒尺寸得到优化，从而提高磁导率和降低磁滞损耗。
除了取向退火，还有其他一些加工工艺也可以用于改善取向硅钢的磁性能。
例如，取向硅钢的冷轧工艺可以使晶粒沿着轧制方向排列，进一步提高取向性。
此外，还可以利用高温退火、磁场处理等方法来改善取向硅钢的磁性能。
在实际应用中，取向硅钢的加工工艺也需要考虑到成本和效率等方面的因素。
例如，取向退火的温度和时间需要在保证磁性能的前提下尽量降低，以节约能源和时间成本。
同时，加工设备的先进程度和操作技术也对取向硅钢的加工工艺有着重要影响。
取向硅钢是一种具有特殊磁性能的电工钢材料，其加工工艺需要特殊的处理步骤和工艺参数。
通过合理选择加工工艺和工艺参数，可以使取向硅钢的磁性能得到优化，提高设备的工作效率。
在未来的发展中，随着科技的进步和工艺水平的提高，取向硅钢的加工工艺将进一步改善和完善，为电力行业的发展做出更大的贡献。
取向硅钢涂层生产工艺嘿，朋友！今天咱来聊聊取向硅钢涂层生产工艺这事儿。
你知道吗，取向硅钢涂层就像是给硅钢穿上了一层特别定制的“防护服”，作用可大了去啦！这涂层生产工艺，那可真是个精细活儿，就好比是一位顶级大厨在烹制一道特别讲究的佳肴。
先来说说这预处理环节。
这就好像是给食材进行初步的清洗和整理，得把硅钢表面的杂质、油污啥的统统清理干净，要不然涂层附着不牢固，那可就糟糕啦！这清理工作要是没做好，就像炒菜没洗干净菜，能好吃吗？接下来是涂液的制备。
这涂液就像是大厨精心调制的独特酱料，成分比例得恰到好处。
各种化学材料的搭配，稍有差错，那涂层的质量可就没法保证喽！这调配涂液的过程，可不比调制一杯口感绝佳的鸡尾酒容易啊！涂覆的过程更是关键。
这就如同是给蛋糕均匀地抹上奶油，得保证涂层均匀、平整，不能有厚有薄，有漏涂的地方更是不行。
想象一下，如果蛋糕上的奶油抹得乱七八糟，能好看能好吃吗？然后是烘干固化。
这一步就像是把做好的点心放进烤箱，温度和时间都得控制好。
温度太高太低，时间太长太短，都会影响涂层的性能和质量。
这要是没把握好，那不就相当于把点心烤糊或者没烤熟嘛！在整个生产工艺中，每一个环节都紧密相连，就像链条上的每一环，哪一环出了问题，这整个链条可就转不动啦！每一个参数的调整，每一个操作的细节，都得像绣花一样精细，容不得半点马虎。
比如说，涂液的浓度稍微有点偏差，可能导致涂层的厚度不符合要求；烘干固化时的风速控制不当，可能会让涂层出现裂纹。
这可都是大问题啊！所以说，取向硅钢涂层生产工艺可不是闹着玩的，得有专业的技术，丰富的经验，还得有一颗追求完美的心。
只有这样，才能生产出高质量的涂层，让取向硅钢发挥出最佳的性能。
总之，取向硅钢涂层生产工艺是一项极其重要且精细的工作，需要我们认真对待每一个步骤，把控好每一个细节，才能交出满意的“答卷”。
磁畴细化高磁感取向硅钢全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：磁畴细化高磁感取向硅钢是一种具有优异磁性能和高效能的电工材料，广泛应用于电力变压器、电机和发电设备等领域。
随着科技的发展和需求的增加，对磁性材料的性能要求也越来越高，因此磁畴细化高磁感取向硅钢的研究和制备也变得愈发重要。
磁畴细化高磁感取向硅钢具有较高的饱和磁感应强度、低的铁损和低的涡流损耗，其主要原理是通过控制硅钢晶粒的取向，使得磁畴能够沿着特定的方向排列，从而提高材料的磁感应强度和磁导率。
磁畴细化是指通过一定的材料工艺和热处理手段，控制硅钢中的晶粒尺寸和取向，使得磁畴得以稳定排列，从而提高磁感应强度和降低铁损涡流损耗。
磁畴细化高磁感取向硅钢的制备工艺主要包括原料的选取、压制成型、烧结和热处理等步骤。
首先是对原料的选择，需要选取高纯度、低磁滞、低涡流损耗的硅钢作为基材。
然后将硅钢粉末进行压制成型，通过热压和热轧等工艺，使得硅钢粉末具有一定的形状和尺寸。
接着是通过烧结工艺，将硅钢粉末进行烧结处理，使其结晶结构得到改善，晶粒得到细化。
最后是通过热处理工艺，对硅钢进行退火处理，控制晶粒的取向，使得磁畴能够沿着特定的方向排列，从而提高磁感应强度和降低损耗。
磁畴细化高磁感取向硅钢具有许多优点，如高的磁感应强度、低的铁损和低的涡流损耗，具有很好的节能效果和电磁性能。
在电机、变压器和发电设备等领域得到广泛的应用。
磁畴细化高磁感取向硅钢的研究仍处于起步阶段，尚有许多问题需要解决。
磁畴细化的机理尚不明确，需进一步研究；制备工艺中还存在一些难点和挑战，需要不断改进和完善；材料性能的测试和评价方法也需要进一步发展，以满足不同领域的需求。
随着电力行业的不断发展和对能源的要求不断提高，磁畴细化高磁感取向硅钢的研究将会越来越受到重视，有望成为未来电力行业的重要材料之一。
第二篇示例：磁畴细化高磁感取向硅钢是一种具有优异磁导性能的硅钢材料，其主要特点是在晶粒水平上实现了磁畴细化，从而提高了磁感应强度和磁导率。
磁畴细化技术就是通过减小取向硅钢主畴宽度来降低其涡流损耗的物理处理方法。
细化磁畴的方法：（是否能经受800℃以上消除应力退火处理）1、非耐热型磁畴细化技术1、机械加工法：移动大量的直径较大的有一定间距的球使之与钢片接触，施加局部压力以产生塑性形变线，垂直于轧向，间隔约5mm，压力为20--60N。
2、激光照射法半宽脉冲式或连续式激光束以点状或线状沿与轧向垂直的方向以大约5mm的间距照射在带有绝缘膜的成品钢带表面。
（在不小于500℃退火时，激光刻痕的效果就基本消失。
）3、放电处理法：沿横向经放电处理局部产生塑性变形来细化磁畴钢板表面与电极接触放电进行扫描。
放电处理间距为1--30mm，放电痕迹宽度或直径为0.004--2mm，线与线或点与点间距为0.1--0.8mm，沿钢带横向装一排放电电极。
4、等离子流照射法高温、高能等离子流垂直于轧向短时间照射在钢板表面上，实现磁畴细化，而绝对不损坏钢板表面涂层。
在承受等离子流照射的钢板区域中的磁畴转变成为“应力图样磁畴”，降低了在应力图样与1800畴相交处产生的自由磁极引起的静磁能，使1800畴壁间距减小。
5、局部加热法冷轧带沿横向局部经高频感应或电阻加热，使初次晶粒尺寸比其他区域大于50%，以后二次晶粒长大受到抑制，二次晶粒尺寸减小，磁畴细化，局部加热区间隔不小于2mm，宽度小于1.5mm，处理时间不小于0.5s。
6、超声波振动和喷射流体法高温退火后在玻璃膜表面用振动体经（1*10-5）--（1*10-1）kg*m/s运动量往返运动，通过产生的冲击力沿横向局部线状破坏玻璃膜，即在钢板中产生不均匀弹性应变。
2、耐热型磁畴细化技术1、局部应变+热处理法对玻璃膜的硅钢片，局部应变用齿状辊压入，加有212--300kg的载荷，压出的凹槽深10--25um。
应变引入后涂张力涂层，在850℃烧结，接着850℃，4h消除应力退火。
齿间距与齿条宽度分别为5mm和60um，齿间形状为平面，钢板的凹槽线偏离轧向750。
取向硅钢表面高硅微纳涂层的制备及结构研究吴隽，周杰，祝柏林，范丽霞（武汉科技大学金属材料工程系，武汉，430081）摘要：本文以3.0wt%Si取向硅钢薄板为基底和模板，采用阴极离子镀技术在其表面制备出硅含量高达8.16wt%的FeSi涂层，两者相结合从而构成了高硅取向梯度硅钢薄板。
XRD及SEM分析结果表明：表层的高硅FeSi合金涂层由具有BCC结构的FeSi固溶体及Fe3Si相组成，且具有与3.0wt%Si取向硅钢基底极为近似的强(110)取向；经过500 ºC1.5小时真空退火处理后，两者结合更为紧密，合金涂层成分的均匀性得到极大改善，同时有纳米级Fe3Si 微粒析出。
电阻率测量表明该高硅FeSi合金涂层的电阻率高达260μΩ·cm。
关键词：取向梯度硅钢薄板，取向，阴极离子镀中图分类号：文献标识码：The Preparation and the Microstructure of High-Silicon Micro-nano Coatings on GOElectrical Steel SheetWU Jun, ZHOU Jie, ZHU Bailin, FAN LixiaDepartment of Metal Materials and Engineering, Wuhan University of Science and Technology,P.R.China, 430081Abstracts: Using a 3.0wt%Si grain oriented silicon steel sheet as a substrate and template, FeSi alloy coatings with about 8.16 wt% Si was deposited on its surface by cathodic arc sputtering (CAS), and then a high-silicon gradient silicon steel sheet with texture was prepared through combining both of them together. The XRD and SEM results show that the as-deposited and vacuum annealed FeSi alloy coatings were composed of FeSi solid solution with BCC structure and Fe3Si, and strong (110) orientation similar to that of the substrate appeared in the coatings. SEM images reveal that the FeSi alloy coatings were composed of compact particles, and the content of the FeSi alloy coatings became more uniform and it was found that Fe3Si granules in nanometer scale were deposited from the matrix after vacuum annealed at 500 ºC for 1.5h. The resistivity of the FeSi alloy coatings was as high as about 260μΩ·cm.Keywords: high-silicon oriented gradient electrical steel sheet, cathodic arc sputtering (CAS), orientation0介绍：众所周知，高硅铁硅合金尤其是Fe-6.5wt%Si合金，是磁性能优异的软磁材料，可广泛应用于制作各种变电器及电机等的铁芯，随着能源危机的日益加剧，其重要性更加突出。
取向硅钢细化磁畴技术研究进展
王丽娜;何承绪;李萧
【期刊名称】《热加工工艺》
【年(卷),期】2024(53)2
【摘要】细化磁畴技术是取向硅钢生产过程中重要的技术手段之一,可有效降低带材损耗。
介绍了取向硅钢损耗的影响因素、细化磁畴降低铁损的原理,同时对两种类型细化磁畴技术的原理和研究现状进行了综述。
非耐热型细化磁畴技术相对成熟稳定,已实现工业应用。
耐热型细化磁畴技术目前被少数企业所垄断,国内仅宝钢掌握大功率激光刻痕细化磁畴技术,而其他耐热型细化磁畴技术更多处于实验室研发阶段,无法应用于工业生产。
在能源结构调整、电工装备要求不断提升的背景下,对耐热型取向硅钢提出了更多的需求,未来耐热型细化磁畴技术将成为取向硅钢细化磁畴技术的一个重点研究方向。
【总页数】6页(P6-11)
【作者】王丽娜;何承绪;李萧
【作者单位】北京科技大学天津学院材料科学与工程系;先进输电技术国家重点实验室国网智能电网研究院有限公司;北京科技大学国家材料服役安全科学中心【正文语种】中文
【中图分类】TG142.77
【相关文献】
1.取向硅钢细化磁畴技术的研究现状及展望
2.取向硅钢细化磁畴技术专利分析
3.表面处理细化取向硅钢磁畴的方法与机理
4.日韩取向硅钢细化磁畴技术现状与展望
5.电力变压器用磁畴细化高磁感取向硅钢产品差异研究
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本论文属于（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名： 日期： 年 月 日日期： 年 月 日 保密□，在 年解密后适用本授权书。
不保密□。
华中科技大学硕士学位论文1 绪论1.1 取向硅钢片激光刻痕技术背景介绍取向硅钢是一种通过形变和再结晶退火产生晶粒择优取向的硅铁合金，它的硅含量约3％，碳含量很低。
产品为冷轧板或带材，公称厚度为0.18、0.23、0.28、0.30和0.35mm。
这种软磁材料主要用于制造各种变压器、日光灯镇流器和汽轮发电机定子铁芯[1]。
当取向硅钢作为磁介质在交变电流的工作环境下被磁化时，一部分能量会在电磁转换过程中转化为热量损失掉，这部分损失的能量被称为铁损。
铁损包括磁滞损耗和涡流损耗，磁滞损耗是指铁磁材料作为磁介质，在一定励磁磁场下产生的固有损耗；涡流损耗是指磁通发生交变时，铁芯产生感应电动势进而产生感应电流，感应电流在铁芯电阻上产生的损耗就是涡流损耗[2]。
由于铁损会造成能源的巨大浪费，为了降低取向硅钢铁损，国内外专家都做了许多研究。
就硅钢材质而言，降低取向硅钢铁损的方法包括：增大硅含量，减小板厚和细化硅钢磁畴[3]。
增加硅含量能够显著降低取向硅钢的涡流损耗，从而降低总铁芯的损失。
专利名称：一种生产取向硅钢的方法
专利类型：发明专利
发明人：胡卓超,李国保,刘献东,孙焕德,宿德军,杨国华,杨勇杰,吴培文
申请号：CN200510030929.X
申请日：20051031
公开号：CN1958812A
公开日：
20070509
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种生产取向硅钢的方法，普通取向硅钢板坯经过再加热，热轧，酸洗，冷轧，退火得到最终成品，其中在常规热轧之后立即喷水冷却到400℃～500℃；然后在此温度范围内进行一个道次或多个道次的轧制，总压下率为5～25％，将板坯轧至热轧最终厚度，然后喷水冷却到室温。
本发明解决了现有技术能耗高、加热炉使用效率低、热轧板边裂大、生产性不好、成本高及板坯表面和心部的温差大等固有缺点，同时控制了最终二次再结晶的完善度，确保最终产品获得完善的高斯织构。
本发明技术简单易行，可提高取向硅钢的磁性，具有良好的应用前景。
申请人：宝山钢铁股份有限公司
地址：201900 上海市宝山区富锦路果园
国籍：CN
代理机构：上海新高专利商标代理有限公司
代理人：竺明
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表面处理细化取向硅钢磁畴的方法与机理朱业超1,2,王良芳2,乔学亮1(1.华中科技大学材料科学与工程学院,湖北武汉430080;2.武汉钢铁(集团)公司技术中心,湖北武汉430080)摘 要:磁畴细化技术是降低取向硅钢铁损重要的方法之一。
本文概述了国内外表面处理使磁畴细化的方法,这些方法使磁畴细化的机理,以及细化磁畴可降低铁损的机理。
关键词:取向硅钢;磁畴细化;刻痕;张应力中图分类号:TF325 文献标识码:A 文章编号:100121447(2006)0420050204Methods and mechanism of the domain ref inement of grain orientedsilicon steel by surface treamentZHU Ye 2chao 1,2,WAN G Liang 2fang 2,Q IAO Xue 2liang 1(1.Instint ute of Material Science and Technology ,Huazhong University of Science and Technology ,Wuhan 430074,China ;2.Technology Center ,Wuhan Iron and SteelCorp.,Wuhan 430080,China )Abstract :Domain refinement technique is an important met hod on t he iron loss decrea 2sing of grain oriented silicon.In t his paper ,t he domain refinement met hods by surface t reat ment t hat are st udied widely at home and abroad are summarized.The mechanism on how t he do mains are refined by t hese met hods is discussed.It is also analyzed in t his paper how t he iron loss of grain oriented silicon is decreased by domain refinement.K ey w ords :Domain refinement ,Grain oriented silicon steel ,Scribing ,Tensile st ress作者简介:朱业超(1979-),男,湖北公安人,工程师,主要从事硅钢技术研究. 硅钢片的铁损由磁滞损耗和涡流损耗组成,涡流损耗又分为经典涡流损耗和异常涡流损耗。
在工频下,异常涡流损耗约占铁损的一半左右。
异常涡流损耗是以磁畴壁的移动为基础的涡流损失,与磁畴壁的移动速率成正比,在相同频率下,畴壁的移动速率与移动距离成正比,所以磁畴宽度越大,涡流损失越大。
磁畴细化技术就是通过减小取向硅钢主畴宽度来降低其涡流损耗的物理处理方法[1]。
磁畴细化技术可以使取向硅钢铁损降低10%～20%,很多钢铁企业或科研院所对该项技术展开了研究。
日本新日铁公司采用激光照射技术使Hi 2B 钢铁损降低15%左右,牌号为ZD 2KH 的磁畴细化硅钢片于1983年投入市场[2]。
日本J FE 公司开发了一种耐热型的磁畴细化技术,其0.23mm 和0.27mm 的产品以J GSD 的名称商品化[3]。
在欧洲和美国的专利中,也报道了通过局部热变形或轧辊形成沟槽的磁畴细化方法。
而在我国,该项技术研究尚处于起步阶段,仅东北大学、大连理工大学和航空部五零一所有相关研究的报道[4～6]。
广泛研究国外细化磁畴的方法,深入研究细化磁畴的理论,并以此为鉴,对于开发出适合我国硅钢生产实际情况的磁畴细化技术具有很大的意义。
1 细化磁畴的方法磁畴细化技术按照其是否能经受800℃以上消除应力退火处理分为耐热和非耐热两种。
1.1 非耐热型磁畴细化技术(1)机械加工法[7]通过移动大量的直径较大的有一定间距的球使之与钢片接触,在钢片表面施加强的局部压力・05・ 2006年 12月 第34卷第6期钢铁研究Research on Iron &Steel Dec 2006Vol.34 No.6以产生塑性形变线,这些线垂直于轧向,间隔约5 mm,压力为20～60N。
经过这种处理后P17最多可降低9.4%。
处理后的钢带不需要再涂层。
该装置包括一排安装在固定支架上的转动机构,可通过移动直接接触钢带表面。
转动机构由一个与大量小球接触的大球构成,大球弹性的偏离支撑机构并与钢带接触,所有的球都是由坚硬耐磨的材料做成。
(2)激光照射法(日本新日铁公司,ZD KH)[2]用照射能量为几个mJ的半宽脉冲式或连续式激光束以点状或线状沿与轧向垂直的方向以大约5mm的间距照射在带有绝缘膜的成品钢带表面。
激光束的热量在钢板的表面之下产生一弹性-塑性形变区域。
磁畴可能是通过在弹塑性形变区产生的压应力和刻痕间的张应力来细化的。
激光刻痕后铁损可降低10%左右,当硅钢片在不小于500℃退火时,激光刻痕的效果就基本消失,如果变压器制造过程中包括有消除应力退火工序,如卷绕式铁心变压器,采用这种方法就没有意义了。
(3)放电处理法(美国AL C公司)[8]放电处理法是一种沿横向经放电处理局部产生塑性变形来细化磁畴的方法。
通过绝缘涂层钢板表面与电极接触放电进行扫描。
放电处理间距为1～30mm,放电痕迹宽度或直径为0.004～2 mm,线与线或点与点间距为0.1～0.8mm,沿钢带横向装一排放电电极。
P17降低约0.1W/kg, B8无变化,绝缘膜层间电阻高。
(4)等离子流照射法(日本川崎钢铁公司, GR H.PJ)[9]将等离子强制冷却,接着经喷嘴口约束成为高速气流,以射流形式离开喷嘴,中心区温度超过10000℃,这种高温、高能等离子流垂直于轧向短时间照射在钢板表面上,实现磁畴细化,而绝对不损坏钢板表面涂层。
由于等离子流引入应变的结果,在承受等离子流照射的钢板区域中的磁畴转变成为“应力图样磁畴”,降低了在应力图样与180°畴相交处产生的自由磁极引起的静磁能,使180°畴壁间距减小。
经等离子流照射后铁损最大可降低约16%。
(5)局部加热法[1]冷轧带沿横向局部经高频感应或电阻加热,使初次晶粒尺寸比其他区域大于50%,以后二次晶粒长大受到抑制,二次晶粒尺寸减小,磁畴细化,局部加热区间隔不小于2mm,宽度小于1.5 mm,处理时间不小于0.5s。
如果高温退火后沿横向局部加热到不小于800℃,同时加2.5M Pa 以上压力,也使磁畴细化和防止因受热而引起的钢板不平。
(6)超声波振动和喷射流体法[1]高温退火后在玻璃膜表面用振动体经(1×10-5)～(1×10-1)kg・m/s运动量往返运动,通过产生的冲击力沿横向局部线状破坏玻璃膜,同时不影响玻璃膜产生的拉应力作用,即在钢板中产生不均匀弹性应变,当振动频率f在超声波范围内时,冲击力为2mfL,当f大于10Hz和2mfL大于5×10-6kg・m/s时,玻璃膜完全去掉,P17降低约0.1W/kg,同时,叠片系数不降低。
玻璃膜去除区由于受塑性应变而新产生的拉力与损失掉的拉力相等。
处理后经平整拉伸退火和涂绝缘膜,烧结温度小于700℃,否则处理效果消失。
1.2 耐热型磁畴细化技术(1)局部应变+热处理法[10]对有玻璃膜的硅钢片,局部应变用齿状辊压入,辊上加有212～300kg的载荷,压出的凹槽深10～25μm,装置由齿辊和压力辊组成,压力辊由支撑辊加压,齿辊与压力辊相对。
应变引入后涂上张力涂层,然后在850℃涂层烧结,接着进行850℃,4h消除应力退火。
齿间距与齿条宽度分别为5mm和60μm,齿间形状为平面,钢板的凹槽线偏离轧向75°。
凹槽附近产生约100μm小晶粒,其位向不是(110)[001],在它们与二次晶粒形成的晶界上产生了可逆亚磁畴,其长度为2～3 mm,这使磁畴细化和铁损明显降低。
齿状辊引入应变后,P17明显增高,但850℃退火后P17显著降低,并且叠片系数不降低。
(2)局部引入应变区和酸洗形成沟槽法[11]先经激光照射局部破坏涂层膜,使金属基体裸露,然后将钢片浸在硝酸中10～20s,形成约20μm的蚀坑,蚀坑形成后,钢片用水冲洗,再涂层,适当深度的蚀坑以及重新涂应力涂层膜填满蚀坑时产生的局部应力使磁畴细化。
经过850℃,2h消除应力退火后P17降低8%～10%。
(3)局部去除玻璃膜并电镀或涂充填物法[12]沿横向经机械加工或激光照射等方法使钢板产生微小的形变,再在此局部区域镀上Sb,Sb沿激光照射区扩散进硅钢片,以一定间隔形成无磁・15・第6期朱业超,等:表面处理细化取向硅钢磁畴的方法与机理概述 化区,扩散进硅钢片中的Sb 和钢中的Fe 起反应,生成Sb 2Fe 合金,退火使渗Sb 硅钢片铁损降低,在800～850℃消除应力退火后铁损保持稳定。
在渗Sb 区磁力线被迫偏离板面,自由磁极在此处产生,形成了包括大部分90°的亚磁畴,当施加9.807N/mm 2张力时,90°畴消失,180°畴细化。
P 17降低0.12～0.15W/kg ,磁畴宽度减小约1/3。
如果用脉冲激光沿横向经小于45°点线状照射,形成<10～1mm ,3～100μm 深的三角锥形沟槽,0.23mm 厚板的P 17降低0.10～0.13W/kg 并耐热。
照射后玻璃膜仍然存在,依靠玻璃膜产生的拉力细化磁畴,这种拉力在退火时不会消除。
(4)电解刻蚀法(川崎)[13]在最终冷轧后的钢板上局部涂布抗蚀剂,使未涂布部分与轧向垂直,接着,未涂布抗蚀剂基体显露的部分进行电解蚀刻形成沟,沟宽约为150μm ,深20μm ,轧向间隔3～4mm 。
接着进入碱溶槽中浸渍,剥离抗蚀剂,经脱碳退火,最终高温退火,平坦化退火及涂布绝缘膜制成成品。
经800℃,3h 消除应力退火后,铁损降低10%～15%。
2 磁畴细化的机理2.1 细化磁畴使铁损降低的机理通常硅钢片的铁损主要指涡流损耗和磁滞损耗。
按照经典的涡流损耗公式,板材的经典涡流损耗可用Pce 表示为[14]:P ce =π2d 2f 2B 2m6ρ(1)式中:d 为板厚,f 为频率,B m 为饱和磁感应强度,ρ为电阻率。
在此公式的推导中,曾假定铁磁体各处的磁导率相同。
事实上,当磁场不太强时,磁化过程主要是畴壁位移过程,d B /d t 仅限于局部区域。
