耐腐蝕高飽和磁感應強度軟磁合金材料及其製備方法
2023-05-25 03:36:36 2
專利名稱：耐腐蝕高飽和磁感應強度軟磁合金材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬材料，特別設計一種耐腐蝕高飽和磁感應強度軟磁合金材料及其製備方法。
背景技術：
磁性材料根據矯頑力的不同,可以分為永磁材料、磁記錄介質、半硬磁材料、磁記憶材料及軟磁材料。軟磁合金是磁性材料家族中不可或缺的一個種類，在磁性材料領域內扮演者極其重要的作用，是電力、電子及其它工業領域中得到了廣泛應用。隨著現代科學技術的不斷發展和飛躍式邁進，新型儀器設備的不斷出現，對一些電磁部件不僅要求其具有優異的磁性能，還要求具有較好的耐腐蝕性能。Fe-Cr系軟磁合金是上世紀六十年代發展起來的新型耐腐蝕軟磁材料，是在鐵素體型不鏽鋼基礎上為改善軟磁特性而發展起來的，適用於腐蝕環境下的磁性元件如電磁閥等。 鐵素體不鏽鋼具有體心立方晶體結構，在使用狀態下為單一鐵素體組織的不鏽鋼。它具有良好的軟磁特性，不能用淬火方法使之硬化，含碳量大多數低於0.12%。鐵素體不鏽鋼除具有不鏽性和耐腐蝕等一般性能外，還具有優良的耐氯化物應力腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕性能。Cr是使鐵素體不鏽鋼具有鐵素體組織並獲得耐腐蝕性能的重要組成元素，在鐵素體不鏽鋼中，隨著鋼中鉻含量的增加，促進了 a '相和O相的形成和沉澱，並使鋼中的鐵素體晶粒更加粗大，脆化傾向增加，韌性降低，因此，鐵素體不鏽鋼一般可分為低鉻型和高鉻型。低鉻(12% 18%)型只有在碳含量極低的情況下才屬於鐵素體不鏽鋼，此類不鏽鋼具有好的加工性能，但是其耐腐蝕性能沒有高鉻鐵素體不鏽鋼。高鉻型的鐵素體不鏽鋼的Cr含量一般在25% 30%，均為鐵素體組織，在鐵素體不鏽鋼中其耐腐蝕性和抗氧化性是最好的一類，但是其加工性能不如低鉻型不鏽鋼。這類不鏽鋼在國內發展比較薄弱，目前幾乎沒用成熟的商業牌號，尤其是作為軟磁合金，研究和應用的報導更為少見。而作為一種先進的耐蝕軟磁合金，國外的商業牌號和研究應用也未見公開報導。
發明內容
本發明的目的是為解決現有耐蝕軟磁合金材料的耐腐蝕性與磁性能不能很好的兼顧的問題，提供一種耐腐蝕高飽和磁感應強度軟磁合金材料及其製備方法。所述材料與現有的耐蝕軟磁合金相比具有耐腐蝕性能好、飽和磁感應強度高、成本低，以及易加工等優點，適用於對耐腐蝕性能和磁性能提出較高要求的海洋工程、電力行業、汙水處理工程等行業。本發明的技術方案是
耐腐蝕高飽和磁感應強度軟磁合金材料，該材料中各組分的重量百分含量為
Cr 為 23 30% ；
C 0. 05 0. 005%、Si 0. 7 0. 05%、Mn 0. 7 0. 05%、Ni 0.1 0. 01%、Cu 0.1 0. 01%、Nb 0.1 0. 01%、V 0.1 0. 01%、B 0. 005 0. 001% ；餘量為Fe。耐腐蝕高飽和磁感應強度軟磁合金材料的製備方法，有以下步驟
I)熔煉
合金坯料採用真空感應熔煉，選用鎂砂坩堝，Fe、Cr作為大料直接放入坩堝，C、S1、Mn、N1、Cu、Nb、V、B作為小料放入感應爐加料鬥。精煉過程中先後加入上述小料，按上述的材料配比取其各組份，真空熔煉，第一次精煉的溫度為1600 1650°C，真空度10 5Pa，時間3 20kg/min ;第二次精煉的溫度為155(Tl600°C，真空度5 IPa，時間為5 20kg/min ；熔煉時，分兩次加料，Fe、Cr裝入坩堝，在第一次精煉前以底料加入；C、S1、Mn、N1、Cu、Nb、V、B在第一次精煉結束，第二次精練間開始前加入 ，每次加料後均須充分攪拌，待鋼液全部熔化後，在153(T157(TC溫度下，慢速澆注成圓形鑄錠，製得電渣重熔的自熔電極棒；其中電極棒的直徑由鑄模決定。2)電渣重熔
將步驟I製得的電渣重熔的自熔電極棒清理，製得電渣重熔的自熔電極，將電渣重熔的渣料加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，結晶器和底板均用水冷卻，將電渣重熔的自熔電極緩慢下降並插入到熔融的渣料中，通電起弧後，調整重熔電壓40 60V，電流3000 7000A,自熔電極棒受電阻熱作用緩慢熔化，熔化後的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層並與渣料發生複雜的高溫物理化學反應，雜質元素減少，在結晶器和底板下面冷卻水的冷卻作用下，提純的鋼液迅速凝固，在結晶器的底部重新結晶，得到成分均勻純淨，組織均勻緻密、表面光潔的電渣錠；
3)鍛造
步驟2)所得電渣錠在900 1150±5°C的溫度下加熱保溫I 3小時，鍛造成圓形棒
坯；
4)熱處理
將步驟3)所得圓形棒坯在1000°C 1150±5°C的溫度下真空退火處理，時間為2 4小時，然後以100 150°C /h的速度冷卻，得到耐腐蝕高飽和磁感應強度軟磁合金材料。步驟I)所述的攪拌是採用機械和電磁攪拌。步驟2)所述的電渣錠的直徑由結晶器決定，常用為160mm 280mm。步驟2)所述的電渣重熔的渣料配比按重量份為=CaF2 55份、CaO 25份、Al2O3 12份、MgO :8 份。本發明所述耐腐蝕高飽和磁感應強度軟磁合金材料，通過對合金化學成分的精心設計、有益微量元素的匹配優化及有害微痕量元素的嚴格控制，確保了合金力學性能、磁性能和耐腐蝕性能達到優化平衡，並使其加工性能得到了保障。本發明所述材料在高鉻的情況下嚴格控制碳含量的範圍，適量添加S1、Mn及其它有益微量元素，以改善合金熱冷加工性能與綜合性能。經檢測
本發明所述材料的室溫力學性能如表I所示
表I室溫耐腐蝕高飽和磁感應強度軟磁合金材料溫力學性能
試樣 |Rm，MPa IRpn a, MPa IHB —
棒材 |> 325 285K 240
本發明所述材料的磁性能，直流磁性能Hc ( 130A/m, Bs ^1. 0T,因此本發明所述材料是一種耐腐蝕高飽和磁感應強度軟磁合金。本發明所述材料腐蝕性能如表2、3所示 表2局部腐蝕
權利要求
1.一種耐腐蝕高飽和磁感應強度軟磁合金材料，其特徵在於，該材料中各組分的重量百分含量為Cr 為 23 30% ；C O. 05 O. 005%、Si O. 7 O. 05%、Mn O. 7 O. 05%、Ni O.1 O. 01%、Cu O.1 O. 01%、Nb O.1 O. 01%、V O.1 O. 01%、B O. 005 O. 001% ； 餘量為Fe。
2.耐腐蝕高飽和磁感應強度軟磁合金材料的製備方法，其特徵在於，有以下步驟 1)熔煉 按權利要求1所述的材料配比取其各組份，真空熔煉，第一次精煉的溫度為1600 1650°C，真空度10 5Pa，時間3 20kg/min ;第二次精煉的溫度為155(Tl600°C，真空度5 IPa，時間為5 20kg/min ;熔煉時，分兩次加料，Fe、Cr裝入坩堝，在第一次精煉前以底料加入；C、S1、Mn、N1、Cu、Nb、V、B在第一次精煉結束，第二次精練間開始前加入，每次加料後均須充分攪拌，待鋼液全部熔化後，在153(T157(TC溫度下，慢速澆注成圓形鑄錠，製得電渣重熔的自熔電極棒； 2)電渣重熔 將步驟I製得的電渣重熔的自熔電極棒清理，製得電渣重熔的自熔電極，將電渣重熔的渣料加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，結晶器和底板均用水冷卻，將電渣重熔的自熔電極緩慢下降並插入到熔融的渣料中，通電起弧後，調整重熔電壓40 60V，電流3000 7000A,自熔電極緩慢熔化，熔化後的自熔電極液滴穿過熔融的渣料層迅速凝固，在結晶器的底部重新結晶，得到電渣錠； 3)鍛造 步驟2)所得電渣錠在900 1150±5°C的溫度下加熱保溫I 3小時，鍛造成圓形棒坯； 4)熱處理 將步驟3)所得圓形棒坯在1000°C 1150±5°C的溫度下真空退火處理，時間為2 4小時，然後以100 150°C /h的速度冷卻，得到耐腐蝕高飽和磁感應強度軟磁合金材料。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於步驟2)所述的電渣重熔的渣料配比按重量份為=CaF2 :55 份、CaO 25 份、Al2O3 :12 份、MgO :8 份。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於步驟2)所述的電渣錠的直徑為160mm 280mmo
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於步驟I)所述的攪拌是採用機械和電磁攪拌。
全文摘要
本發明涉及一種耐腐蝕高飽和磁感應強度軟磁合金材料，該材料中各組分的重量百分含量為Cr為23～30%；C為0.05～0.005%、Si為0.7～0.05%、Mn為0.7～0.05%、Ni為0.1～0.01%、Cu為0.1～0.01%、Nb為0.1～0.01%、V為0.1～0.01%、B為0.005～0.001%；餘量為Fe。取上述各組分，採用真空感應熔煉，經二次精煉，得到電渣重熔的自熔電極，經電渣重熔得到電渣錠再經鍛造、熱處理得到本發明所述材料。該材料具有耐腐蝕性能好、飽和磁感應強度高、成本低，以及易加工等優點，適用於對耐腐蝕性能和磁性能提出較高要求的海洋工程、電力行業、汙水處理工程等行業。
文檔編號C22C38/54GK103021615SQ201210561450
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者賀文海, 陳登華, 劉海定, 王東哲, 李濟林, 吳畏, 魏捍東, 萬紅, 羅維凡, 祁宏 申請人:重慶材料研究院