一種高磁性高硅電工鋼及其制備方法技術

一種高磁性高硅電工鋼及其制備方法。其技術方案是：將冷軋硅鋼板浸泡在復合電鍍液中，復合電鍍液的溫度為5~45℃，采用雙脈沖電源對所述冷軋硅鋼板進行復合電鍍，復合電鍍時間為10~30分鐘，再用蒸餾水和無水乙醇進行清洗，得到含富硅電鍍層硅鋼板；然后在所述含富硅電鍍層硅鋼板表面均勻覆蓋一層硅粉，硅粉層的厚度為30~50μm，最后置入熱處理爐中，在還原性氣氛和900~1100℃條件下保溫3~6小時，制得高磁性高硅電工鋼。所述雙脈沖電源是：正脈沖電流密度為8~12A/dm

【技術實現步驟摘要】
一種高磁性高硅電工鋼及其制備方法
本專利技術屬于高硅電工鋼
具體涉及一種高磁性高硅電工鋼及其制備方法。
技術介紹
高性能硅鋼片必須具備高初始磁導率、高最大磁導率、鐵損小和磁致伸縮系數小等特點，以實現電機和變壓器的小型化、高效化和低噪音。已有的研究表明，提高硅鋼中的硅含量能滿足上述要求，特別是當硅含量在6.5％時呈現最佳的綜合性能，磁致伸縮率幾乎為零，同時具有高導磁率和高電阻率，而高電阻率將導致渦流損耗大大降低。但是由于硅含量超過3.0wt％，硅鋼薄帶的脆性突增，延伸率大大降低，生產難度增大，導致長期以來硅鋼的含硅量限于4.0wt％以下，很難達到4.0wt％以上。為生產高硅電工鋼，人們專利技術了很多方法，雖各有優點，但亦存在如下缺陷：軋制法和快速凝固法操作復雜、成本較高、設備要求較高，難以進行大規模工業生產；氣相沉積法則易腐蝕設備和污染環境大，違背了可持續發展的原則。而電鍍法在工業上擁有廣泛的應用，擴散退火也是成熟的工藝，為此采用復合電鍍法，在低硅鋼帶上鍍覆Fe-Si復合鍍層，再經過熱處理擴散制備高硅電工鋼的設想近年來受到研究者的廣泛關注，提出了不同的方法以及工藝裝置，如“電刷復合鍍法制備高硅硅鋼薄帶的方法及硅鋼帶連續制備裝置”(CN103320842B)和“磁場下連續制備高硅鋼薄帶的方法及裝置”(CN102925937B)。然而不佳的復合電鍍工藝不能滿足生產高性能高硅鋼的要求，如在硅鋼表面生成的鍍層中硅含量不高，擴散退火后，整體硅含量提高不夠，難以實現6.5wt％高硅鋼的生產(潘應君等.鐵與硅粉及硅鐵粉復合電鍍工藝的研究[J].電鍍與精飾.2004.26(6):13-15)，又如復合電鍍工藝獲得的鍍層與基體結合不好，易起皮，表面質量差，鍍層表面粗糙(周鵬偉等.垂直穩恒磁場下Fe-納米Si顆粒復合電沉積[J].北京科技大學學報.2012.36(6)：787-794)，這使得擴散退火后疊片系數低，影響產品質量。
技術實現思路
本專利技術旨在克服現有技術的缺陷，目的是提供一種磁性能優異和質量高的高磁性高硅電工鋼及其制備方法。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：將冷軋硅鋼板浸泡在復合電鍍液中，復合電鍍液的溫度為5～45℃，采用雙脈沖電源對所述冷軋硅鋼板進行復合電鍍，復合電鍍時間為10～30分鐘，再用蒸餾水和無水乙醇進行清洗，得到含富硅電鍍層硅鋼板；然后在所述含富硅電鍍層硅鋼板表面均勻覆蓋一層硅粉，硅粉層的厚度為30～50μm，最后置入熱處理爐中，在還原性氣氛和900～1100℃條件下保溫3～6小時，制得高磁性高硅電工鋼。所述雙脈沖電源是：正脈沖電流密度為8～12A/dm2，負脈沖電流密度為0.8～1.2A/dm2，正占空比為40～80％，負占空比為8～12％。所述復合電鍍液的化學成分是：氯化亞鐵為150～650g/L，碘化鉀為1～4g/L，氯化鈉為20g/L，硼酸為2g/L，四水氯化錳為1～20g/L，硅粉為5～100g/L，復合電鍍液的pH值為0.5～2.5。復合電鍍液的pH值為0.5～2.5是指，在復合電鍍過程中，每2～3min測量一次復合電鍍液pH值，用濃度為37.5wt％的濃鹽酸將復合電鍍液的pH值調整至0.5～2.5。所述硅粉的粒度為0.5～5μm，Si含量≥99.9wt％。所述還原性氣氛中N2含量為50～80Vol％，H2含量為20～50Vol％；N2純度≥99.5％，H2純度99.5～99.8％。由于采用上述技術方案，本專利技術與現有技術相比具有如下積極效果：1、本專利技術采用雙脈沖電源進行復合電鍍，使鍍層中硅顆粒分布均勻，與基體結合緊密，同時鍍層表面無裂紋、無孔洞，表面粗糙度低，復合電鍍鍍層質量高。2、本專利技術對含富硅電鍍層硅鋼板表面涂覆純硅粉，使鍍層與退火氣氛隔絕，有效降低復合電鍍鍍層中的硅與還原性氣氛中的氫氣發生反應，促進鍍層中的硅向基體中擴散，使硅含量均勻，磁性能更優異。本專利技術所制備的高磁性高硅電工鋼經檢測：鐵損P10/50為0.50～0.58/W·Kg-1，鐵損P10/400為1.95～1.99/W·Kg-1，鐵損P2/1000為3.01～3.30/W·Kg-1；磁感B8為1.73～1.78T；Si含量為5.0～7.5wt％。因此，本專利技術具有磁性能優異和質量高的特點。附圖說明圖1是本專利技術制備的一種高磁性高硅電工鋼的表面形貌圖；圖2是圖1所示高磁性高硅電工鋼的表面硅元素分布圖；圖3是本專利技術制備的另一種高磁性高硅電工鋼的表面形貌圖；圖4是圖3所示高磁性高硅電工鋼的表面硅元素分布圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。本具體實施方式中：所述復合電鍍液的化學成分是：氯化亞鐵為150～650g/L，碘化鉀為1～4g/L，氯化鈉為20～g/L，硼酸為2～g/L，四水氯化錳為1～20g/L，硅粉為5～100g/L，復合電鍍液的pH值為0.5～2.5。復合電鍍液的pH值為0.5～2.5是指，在復合電鍍過程中，每2～3min測量一次復合電鍍液pH值，用濃度為37.5wt％的濃鹽酸將復合電鍍液的pH值調整至0.5～2.5。所述硅粉的粒度為0.5～5μm，Si含量≥99.9wt％。所述還原性氣氛中N2含量為50～80Vol％，H2含量為20～50Vol％；N2純度≥99.5％，H2純度99.5～99.8％。實施例中不再贅述。實施例1一種高磁性高硅電工鋼及其制備方法。將冷軋硅鋼板浸泡在復合電鍍液中，復合電鍍液的溫度為15～35℃，采用雙脈沖電源對所述冷軋硅鋼板進行復合電鍍，復合電鍍時間為10～15分鐘，再用蒸餾水和無水乙醇進行清洗，得到含富硅電鍍層硅鋼板；然后在所述含富硅電鍍層硅鋼板表面均勻覆蓋一層硅粉，硅粉層的厚度為30～40μm，最后置入熱處理爐中，在還原性氣氛和900～1000℃條件下保溫5～6小時，制得高磁性高硅電工鋼。所述雙脈沖電源是：正脈沖電流密度為8～10A/dm2，負脈沖電流密度為0.8～1.0A/dm2，正占空比為40～60％，負占空比為8～10％。本實施例所制備的高磁性高硅電工鋼經檢測：鐵損P10/50為0.5～0.53/W·Kg-1，鐵損P10/400為1.95～1.97/W·Kg-1，鐵損P2/1000為3.01～3.10/W·Kg-1；磁感B8為1.73～1.75T；Si含量為5.5～7.0wt％。實施例2一種高磁性高硅電工鋼及其制備方法。將冷軋硅鋼板浸泡在復合電鍍液中，復合電鍍液的溫度為5～25℃，采用雙脈沖電源對所述冷軋硅鋼板進行復合電鍍，復合電鍍時間為20～30分鐘，再用蒸餾水和無水乙醇進行清洗，得到含富硅電鍍層硅鋼板；然后在所述含富硅電鍍層硅鋼板表面均勻覆蓋一層硅粉，硅粉層的厚度為35～45μm，最后置入熱處理爐中，在還原性氣氛和950～1050℃條件下保溫4～5小時，制得高磁性高硅電工鋼。所述雙脈沖電源是：正脈沖電流密度為9～11A/dm2，負脈沖電流密度為0.9～1.1A/dm2，正占空比為50～70％，負占空比為9～11％。本實施例所制備的高磁性高硅電工鋼經檢測：鐵損P10/50為0.52～0.56/W·Kg-1，鐵損P10/400為1.96～1.98/W·Kg-1，鐵損P2/1000為3.05～3.15/W·Kg-1；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高磁性高硅電工鋼的制備方法，其特征在于將冷軋硅鋼板浸泡在復合電鍍液中，復合電鍍液的溫度為5～45℃，采用雙脈沖電源對所述冷軋硅鋼板進行復合電鍍，復合電鍍時間為10～30分鐘，再用蒸餾水和無水乙醇進行清洗，得到含富硅電鍍層硅鋼板；然后在所述含富硅電鍍層硅鋼板表面均勻覆蓋一層硅粉，硅粉層的厚度為30～50μm，最后置入熱處理爐中，在還原性氣氛和900～1100℃條件下保溫3～6小時，制得高磁性高硅電工鋼；所述雙脈沖電源是：正脈沖電流密度為8～12A/dm

【技術特征摘要】
1.一種高磁性高硅電工鋼的制備方法，其特征在于將冷軋硅鋼板浸泡在復合電鍍液中，復合電鍍液的溫度為5～45℃，采用雙脈沖電源對所述冷軋硅鋼板進行復合電鍍，復合電鍍時間為10～30分鐘，再用蒸餾水和無水乙醇進行清洗，得到含富硅電鍍層硅鋼板；然后在所述含富硅電鍍層硅鋼板表面均勻覆蓋一層硅粉，硅粉層的厚度為30～50μm，最后置入熱處理爐中，在還原性氣氛和900～1100℃條件下保溫3～6小時，制得高磁性高硅電工鋼；所述雙脈沖電源是：正脈沖電流密度為8～12A/dm2，負脈沖電流密度為0.8～1.2A/dm2，正占空比為40～80％，負占空比為8～12％。2.根據權利要求1所述的高磁性高硅電工鋼的制備方法，其特征在于所述復合電鍍液的化學成分是：氯化亞鐵為150～650g/L，碘化鉀為1～4g/L，氯化鈉為20g/L，硼酸為2g...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳潤，宋述鵬，張恒，賀友興，尹紅年，張永錕，吳志方，周和榮，從善海，
申請(專利權)人：武漢科技大學，
類型：發明
國別省市：湖北,42