提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法。本發(fā)明提供的提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法，依次包括加熱、保溫和退火工藝，其中，加熱步驟為將低碳鋼導磁材料置于加熱爐內，升溫至600?850℃；退火步驟為增加外磁場進行磁場退火，將所述低碳鋼軟磁材料冷卻至100℃以下出爐。本發(fā)明提供的提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法，通過增加外磁場進行退火工藝，使低碳鋼導磁材料內部的磁疇在加熱后的緩慢冷卻中，沿著外加磁場方向排列，從而獲得與外磁場方向一致的磁織構，經過磁場熱處理后可以使低碳鋼導磁材料在原外加磁場方向上磁化獲得高的磁導率和更高的矩形比，從而提高了低碳鋼導磁材料的磁性能。
【專利說明】【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及金屬材料熱處理技術領域，具體涉及一種提高低碳鋼導磁材料磁性能 的熱處理方法。 提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法 【【背景技術】】
[0002] 在微型揚聲器等產品中，要求靈敏度較高，以降低功率放大器的耗電量。為提高微 型揚聲器的靈敏度，需使氣隙中磁感應強度B值越大越好。揚聲器結構包括磁鋼和收容所述 磁鋼的導磁板，其中導磁板采用軟磁材料制成，提高微型揚聲器的靈敏度，需提高導磁板的 磁性能。
[0003] 揚聲器中磁路設計基本方程式：
[0004:
[0005:
[0000」兵甲，kf73·磁糸數，kr73磁阻糸數，為了提高揚聲器氣隙中磁場強度Bg，需減少漏 磁系數kf與磁阻系數kr。
[0007] 根據單磁路揚聲器等效電路可得出基爾霍夫方程組：
[0008]
[0009] 其中，0、F、r為磁體的總磁通、總磁動勢和內阻，R為磁體與輒鐵的接觸磁阻以及 輒鐵本身的磁阻，P為總磁導，Rb為氣隙上下邊沿的磁阻，上下邊沿的磁阻，R g為氣隙磁阻，Rj 為磁體外側面的磁阻。
[0010] 對于揚聲器來說，由于磁體和各磁路元件的形狀尺寸已經固定，因此磁導pg、pb、Pj 都是固定的，為了提高氣隙中的磁場強度^，只能降低R值即降低磁體與輒鐵的接觸磁阻與 輒鐵本身磁阻。而磁阻定義的公式為：
[0011]
[0012] 從上述公式可以看出，為了降低導磁板的磁阻，在導磁板形狀與尺寸固定的情況 下只能增加導磁板的磁導率。
[0013] 同時，磁性材料具有磁晶各向異性，即磁化曲線的形狀與單晶體的晶軸方向有關。 在同一個單晶體內，由于磁晶各向異性的存在，磁化強度隨磁場的變化隨方向的不同而有 差別。在某些方向容易磁化而在另一些方向上則不容易磁化，定義容易磁化的方向稱為易 磁化方向，不容易磁化的方向稱為難磁化方向，在易磁化方向上其磁導率與矩形比Mr/Ms (其中，Mr表示剩余磁化強度，Ms表示飽和磁化強度）比難磁化方向上磁導率與矩形比要大 很多。對于低碳鋼導磁材料來說，矩形比越大，材料的磁性能越強。
[0014] 因此，提高導磁板的磁導率、矩形比，且降低其漏磁可有效提高導磁板的磁性能， 從而提高揚聲器的靈敏度。
[0015] 提高軟磁材料的磁性能，需要改變材料的晶體結構、晶粒尺寸等參數，而熱處理是 提高軟磁材料磁性能的一種重要手段。相關技術中，低碳鋼導磁材料熱處理主要體現(xiàn)在提 高其力學性能方面，對于提高其磁性能方面的熱處理工藝暫無相關報道。
[00?6]因此，有必要提供一種提尚低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法，進而提尚揚聲 器等產品的靈敏度。 【
【發(fā)明內容】
】
[0017] 本發(fā)明的目的是克服上述技術問題，提供一種提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處 理方法。
[0018] 本發(fā)明的技術方案是：
[0019] 一種提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法，包括如下步驟：
[0020] 加熱:將低碳鋼導磁材料置于加熱爐內，升溫至600-850°C ;
[0021] 保溫:保溫一定時間；
[0022] 退火:增加外磁場進行磁場退火，將所述低碳鋼導磁材料冷卻至100°C以下出爐， 所述外磁場的強度大于所述低碳鋼導磁材料最大磁感應強度對應的磁場強度。
[0023] 優(yōu)選的，在所述加熱步驟之前還包括對所述軟磁材料進行預處理，所述預處理包 括對所述低碳鋼導磁材料進行沖壓成型。
[0024]優(yōu)選的，所述退火步驟中，所述低碳鋼導磁材料的冷卻速度為50_135°C/h。
[0025]優(yōu)選的，所述退火工藝中，增加的外磁場的磁場強度為5000e_35000e。
[0026]優(yōu)選的，所述加熱步驟中，將所述低碳鋼導磁材料升溫至600-800°C。
[0027]優(yōu)選的，所述保溫步驟中，保溫時間為0.5_4h。
[0028]與相關技術相比，本發(fā)明提供的提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法，具有 如下有益效果：
[0029] 一、熱處理工藝中，將低碳鋼導磁材料升溫至600-850°C后保溫，再進行磁場退火， 不僅通過熱處理來改善低碳鋼導磁材料內部的晶粒尺寸、晶體缺陷、參雜物分布等因素的 基礎上改善其磁導率、矯頑力等磁性能;而且還通過增加外磁場進行退火工藝，使低碳鋼導 磁材料內部的磁疇在加熱后的緩慢冷卻中，沿著外加磁場方向排列，從而獲得與外磁場方 向一致的磁織構，經過磁場熱處理后可以使低碳鋼導磁材料在原外加磁場方向上磁化獲得 高的磁導率和更高的矩形比。因此，本發(fā)明提供的熱處理方法能有效的提高低碳鋼導磁材 料的磁性能。
[0030]二、熱處理工藝中，外加磁場可改善冷卻速度較快情況下晶體微觀組織的不均勻 性，從而使矯頑力降低，提高低碳鋼導磁材料的磁性能。 【【附圖說明】】
[0031 ]圖1為本發(fā)明提供的提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法的流程示意圖； [0032]圖2為本發(fā)明提供的提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法中在600°C熱處理 溫度條件下增加不同外磁場進行退火工藝后得到的低碳鋼導磁材料磁疇結構圖；
[0033]圖3為本發(fā)明提供的提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法中在800°C熱處理 溫度條件下增加不同外磁場進行退火工藝后得到的低碳鋼導磁材料磁疇結構圖。 【【具體實施方式】】
[0034]下面將結合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步說明。
[0035] 請參閱圖1，為本發(fā)明提供的提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法的流程示 意圖。一種提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法，包括如下步驟：
[0036] 步驟SI:加熱
[0037] 將低碳鋼導磁材料置于加熱爐內，升溫至600-850°C ;其中，低碳鋼導磁材料為低 碳鋼軟磁材料，牌號為SPCD低碳鋼，具體表示沖壓用冷乳碳素鋼薄板或鋼帶，具體的，熱處 理溫度可選擇為 600°(：、650°(：、700°(：、720°(：、750°(：、800°(：或850°(：，或者600-850°(：范圍內 的其它熱處理溫度；
[0038] 步驟S2:保溫一定時間
[0039] 保溫0 · 5-4h，具體可以為0 · 5h、Ih、2h、3h、4h，或0 · 5-4h范圍內的其它保溫時間；
[0040] 步驟S3:退火
[0041 ]增加外磁場進行磁場退火，將所述低碳鋼軟磁材料冷卻至100°C以下出爐;其中， 增加的外磁場擇為500_35000e范圍內的磁場強度。
[0042] 優(yōu)選的，在所述加熱步驟之前還包括對所述軟磁材料進行預處理，所述預處理包 括對所述軟磁材料進行沖壓成型，例如沖壓成揚聲器的磁碗或導磁板的對應形狀。
[0043]以下通過具體的實施例詳細描述熱處理溫度、外磁場等工藝參數對低碳鋼導磁材 料磁性能的影響，且以下實施例中低碳鋼導磁材料均為低碳鋼軟磁材料，牌號為SPCD低碳 鋼。
[0044] 實施例1-2
[0045] 在熱處理溫度為600°C、保溫時間為2h條件下，分別進行一般退火工藝和磁場退火 工藝，得到實施例1-2。并將實施例1-2經熱處理的低碳鋼導磁材料進行磁性能測試，測試結 果如表1:
[0046] 表1:600°C保溫2h后不同退火工藝對磁性能的影響
[0048] 其中，Ms表示飽和磁化強度，Mr表示剩余磁化強度，He表示低碳鋼導磁材料的矯頑 力。
[0049] 通過600°C保溫2h后135°C/h冷卻時不加外磁場與加外磁場下的磁性能變化對比 可知，加外磁場進行磁場退火處理可以有效提升沿乳制面方向的剩余磁化強度，其剩磁從 1.0279提升到2.063,將近提升一倍的效果，在飽和磁化強度Ms變化不大的情況下，低碳鋼 導磁材料的矩形比提高了將近1倍；同時，在增加外磁場進行熱處理工藝中，低碳鋼導磁材 料的矯頑力下降。
[0050] 實施例3-4
[00511 在熱處理溫度為720°C、保溫時間為2h條件下，分別進行一般退火工藝和磁場退火 工藝，得到實施例3-4。并將實施例3-4經熱處理的低碳鋼導磁材料進行磁性能測試，測試結 果如表2:
[0052] 表2:720°C保溫2h后不同退火工藝對磁性能的影響
[0054] 通過720°C保溫2h后135°C/h冷卻時不加外磁場與加外磁場下的磁性能變化對比 可知，不增加外磁場和增加外磁場對飽和磁化強度M s的影響不大，但能有效提高剩余磁化 強度Mr，從而能有效提高低碳鋼導磁材料的矩形比，其提升的幅度大于1倍。
[0055] 實施例5-6
[0056] 熱處理溫度為800 °C、保溫時間為2h條件下，分別進行一般退火工藝和磁場退火工 藝，得到實施例5-6。并將實施例5-6經熱處理的低碳鋼導磁材料進行磁性能測試，測試結果 如表3:
[0057] 表3:800°C保溫2h后不同退火工藝對磁性能的影響
[0059] 通過800°C保溫2h后135°C/h冷卻時不加外磁場與加外磁場下的磁性能變化對比 可知，磁場熱處理對飽和磁化強度Ms的影響不大，但能有效提高剩余磁化強度Mr，從而能有 效提高低碳鋼導磁材料的矩形比，其提升的幅度大于1倍。
[0060] 實施例7-8
[00611 熱處理溫度為850 °C、保溫時間為2h條件下，分別進行一般退火工藝和磁場退火工 藝，得到實施例7-8。并將實施例7-8經熱處理的低碳鋼導磁材料進行磁性能測試，測試結果 如表4:
[0062] 表4:850 °C保溫2h后不同退火工藝對磁性能的影響
[0064] 通過850°C保溫2h后135°C/h冷卻時不加外磁場與加外磁場下的磁性能變化對比 可知，磁場熱處理對飽和磁化強度Ms的影響不大，且剩余磁化強度Mr提升的幅度較小。
[0065] 以下通過具體的實施例詳細描述增加外磁場、冷卻速度對低碳鋼導磁材料磁性能 的影響。同樣，且以下實施例中低碳鋼導磁材料為低碳鋼軟磁材料，牌號為SPCD低碳鋼。
[0066] 實施例9-10
[0067] 熱處理溫度為750 °C、保溫時間為2h條件下，分別進行一般退火工藝和磁場退火工 藝，得到實施例9-10。并將實施例9-10經熱處理的低碳鋼導磁材料進行磁性能測試，測試結 果如表5:
[0068] 表5:750°C保溫2h后不同退火工藝對磁性能的影響
[0070] 通過750°C保溫2h后隨爐冷卻時不加外磁場與加外磁場下的磁性能變化對比可 知，施加外磁場時其矯頑力出現(xiàn)明顯的降低，同時與不同溫度下135°C/h加磁場與不加磁場 相比可以得出不同冷卻速度下加磁場對矯頑力的影響程度不一，冷卻速度較大是對矯頑力 的調控更加明顯，因為冷卻速度較低時在晶界寫出的滲碳體會更多，而磁疇一般是不能跨 晶界的，因此其調節(jié)幅度較小。
[0071] 實施例11-13
[0072] 熱處理溫度為750°C、保溫時間為2h、增加20000e外磁場條件下，分別選擇50°C/h、 100 °C/h、135°C/h的冷卻速度進行熱處理工藝，得到實施例11-13。并將實施例11-13經熱處 理的低碳鋼導磁材料進行磁性能測試，測試結果如表6:
[0073] 表6:750°C保溫2h時增加20000e外磁場后不同冷卻速度對磁性能的影響
[0075] 通過表5、表6顯示的750°C保溫2h時不同退火工藝下磁性能變化對比可知，飽和磁 化強度Ms和剩余磁化強度Mr受冷卻速度的影響不大，且在增加外磁場的情況下，隨著冷卻 速度的增加其矯頑力變化不大，說明在不同冷卻速度下施加外磁場能有效改善低碳鋼導磁 材料的微觀組織，對矯頑力的調控在冷卻速度較大時更加明顯。同時，冷卻速度過慢(50 °C/ h)，將導致其剩磁、矯頑力均有所下降。
[0076] 以下通過具體的實施例詳細描述施加不同外磁場強度對低碳鋼導磁材料磁性能 的影響。同樣，且以下實施例中低碳鋼導磁材料為低碳鋼軟磁材料，牌號為SPCD低碳鋼。
[0077] 實施例14-18
[0078] 在熱處理溫度為600°C、加20000e磁場保溫時間為2h后冷卻外磁場強度變化為 2〇1111'、5〇1111'、10〇1111'、20〇1111'、2951111'并在冷卻速度為135°(：/11的條件下進行退火工藝，得到實施 例14-18。并將實施例14-18經熱處理工藝后的低碳鋼導磁材料進行磁性能測試，測試結果 請參閱圖2,為本發(fā)明提供的提高到磁材料磁性能的熱處理方法中在600°C熱處理溫度條件 下增加不同外磁場進行退火工藝后得到的軟磁材料磁疇結構圖。其中，（a)、（b)、（c)、（d)、 (e)分別表示增加2〇1111'、5〇1111'、10〇1111'、20〇1111'、2951111'外磁場進行退火工藝得到的低碳鋼導磁 材料磁疇結構圖。
[0079]由圖2的磁疇結構圖可以看出，在600°C保溫2h后135°C/h冷卻下低碳鋼導磁材料 的磁疇呈條紋狀，且隨著外磁場的減少，沿外磁場方向的條紋磁疇的數量也減少，低碳鋼導 磁材料的磁性能降低。
[0080]實施例19-24
[0081] 在熱處理溫度為800°C、加20000e磁場保溫時間為2h時分別選擇外磁場強度變化 為2.5mT、5mT、7.5mT、IOmT、20mT、30mT并在冷卻速度為135 °C/h的條件下進行退火工藝，得 到實施例19-24。并將實施例19-24經熱處理工藝后的低碳鋼導磁材料進行磁性能測試，測 試結果請參閱圖3,為本發(fā)明提供的提高到磁材料磁性能的熱處理方法中在800°C熱處理溫 度條件下增加不同外磁場進行退火工藝后得到的軟磁材料磁疇結構圖。其中，（a)、（b)、 (c)、（d)、（e)、（f)分別表示增加2.5mT、5mT、7.5mT、10mT、20mT、30mT外磁場進行退火工藝得 到的低碳鋼導磁材料磁疇結構圖。
[0082]由圖3的磁疇結構圖可以看出，在800°C保溫2h后135°C/h冷卻下低碳鋼導磁材料 的磁疇同樣呈條紋狀，且隨著外磁場的減少，磁疇的大小也變下。但在同等條件下，熱處理 溫度800 °C條件下的磁疇比600 °C條件下的磁疇要大。
[0083]通過上述各實施例的低碳鋼導磁材料的磁性能測試，可以得出以下結論：
[0084] 1、在800°C條件下進行磁場退火能有效提高磁矩沿外磁場方向分布，從而提高此 方向上的剩磁，當溫度在850°C以上進行磁場退火則不會明顯出現(xiàn)沿外場方向剩磁提高的 現(xiàn)象，因為溫度升高再結晶會在200方向產生織構，故磁場施加對其磁性能影響不大。
[0085] 2、不同冷卻速度條件下對矯頑力影響程度不一，冷卻速度較大是對矯頑力的調控 更加明顯，因為冷卻速度較低時在晶界寫出的滲碳體會更多，而磁疇一般是不能跨晶界的， 因此其調節(jié)幅度較小。
[0086] 3、在增加外磁場的情況下，隨著冷卻速度的增加其矯頑力變化不大，說明在不同 冷卻速度下施加外磁場能有效改善低碳鋼導磁材料的微觀組織，對矯頑力的調控在冷卻速 度較大時更加明顯。同時，冷卻速度過慢，將導致其剩磁、矯頑力均有所下降。
[0087] 4、SP⑶材料磁疇隨著外磁場的增加其磁疇大小也增加。
[0088]與相關技術相比，本發(fā)明提供的提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法，具有 如下有益效果：
[0089] 一、熱處理工藝中，將低碳鋼導磁材料升溫至600-850°C后保溫，再進行磁場退火， 不僅通過熱處理來改善低碳鋼導磁材料內部的晶粒尺寸、晶體缺陷、參雜物分布等因素的 基礎上改善其磁導率、矯頑力等磁性能;而且還通過增加外磁場進行退火工藝，使低碳鋼導 磁材料內部的磁疇在加熱后的緩慢冷卻中，沿著外加磁場方向排列，從而獲得與外磁場方 向一致的磁織構，經過磁場熱處理后可以使低碳鋼導磁材料在原外加磁場方向上磁化獲得 高的磁導率和更高的矩形比。因此，本發(fā)明提供的熱處理方法能有效的提高低碳鋼導磁材 料的磁性能。
[0090]二、熱處理工藝中，外加磁場可改善冷卻速度較快情況下晶體微觀組織的不均勻 性，從而使矯頑力降低，提高低碳鋼導磁材料的磁性能。
[0091]以上所述的僅是本發(fā)明的實施方式，在此應當指出，對于本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出改進，但這些均屬于本發(fā)明的保護范 圍。
【主權項】
1. 一種提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法，其特征在于，包括如下步驟： 加熱:將低碳鋼導磁材料置于加熱爐內，升溫至600-850 °C ; 保溫:保溫一定時間； 退火:增加外磁場進行磁場退火，將所述低碳鋼導磁材料冷卻至100 °C以下出爐，所述 外磁場的強度大于所述低碳鋼導磁材料最大磁感應強度對應的磁場強度。2. 根據權利要求1所述的軟磁材料的熱處理方法，其特征在于，在所述加熱步驟之前還 包括對所述軟磁材料進行預處理，所述預處理包括對所述低碳鋼導磁材料進行沖壓成型。3. 根據權利要求1所述的提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法，其特征在于，所述 退火步驟中，所述低碳鋼導磁材料的冷卻速度為50-135°C/h。4. 根據權利要求1-3任一項所述的提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法，其特征 在于，所述退火工藝中，增加的外磁場的磁場強度為5000e-35000e。5. 根據權利要求1所述的提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法，其特征在于，所述 加熱步驟中，將所述低碳鋼導磁材料升溫至600-800°C。6. 根據權利要求1所述的提高低碳鋼導磁材料磁性能的熱處理方法，其特征在于，所述 保溫步驟中，保溫時間為〇.5-4h。
【文檔編號】C21D1/04GK106086327SQ201610564679
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月18日
【發(fā)明人】李犇, 占方偉, 徐萌萌, 汪劍橋, 章曙
【申請人】瑞聲科技(新加坡)有限公司