СПОСОБ ОБРАБОТКИ МАГНИТНО-МЯГКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2023 года по МПК C23C8/20 C23C8/24 C23C8/30 

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет заявки на патент КНР №201811355733.1, поданной 14 ноября 2018 года и озаглавленной «Способ обработки аморфной полосы», заявки на патент КНР №201910125908.8, поданной 20 февраля 2019 и озаглавленной «Способ обработки аморфного материала и нанокристаллов», и заявки на патент КНР №201910221888.4, поданной 22 марта 2019 года и озаглавленной «Способ обработки кремнистой стали», содержание которых во всей своей полноте включено в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники настоящего изобретения

[0002] Настоящее изобретение относится к области металлических материалов и, в частности, к способу обработки магнитно-мягких металлических материалов.

Уровень техники настоящего изобретения

[0003] Магнитно-мягкие металлические материалы, такие как аморфные материалы, нанокристаллы, кремнистая сталь, чистое порошкообразное железо или их смеси, находят широкое применение в области электротехники. В частности, аморфные полосы могут применяться в электрическом оборудовании, таком как двигатели и трансформаторы, и в результате этого могут быть значительно сокращены магнитные потери. Нанокристаллы могут быть получены посредством осуществления термической обработки аморфных материалов. Внутренние атомы в аморфных материалах и нанокристаллах имеют нерегулярную конфигурацию.

[0004] Однако интенсивность магнитной индукции (которая часто обозначается символом В и кратко называется термином «значение В») вышеупомянутых магнитно-мягких металлических материалов является относительно низкой. Когда магнитно-мягкие металлические материалы применяются в электрическом оборудовании, применяемое количество металлических материалов должно быть увеличено для достижения более высокой интенсивности магнитной индукции, что приводит к увеличению расходов. Таким образом, применение магнитно-мягких металлических материалов в области электротехники оказывается ограниченным.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

[0005] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложен способ обработки магнитно-мягких металлических материалов, который может быть использован для решения проблемы, заключающейся в том, что интенсивность магнитной индукции магнитно-мягких металлических материалов является относительно низкой. Для этой проблемы предложены следующие технические решения.

[0006] Предложен способ обработки магнитно-мягких металлических материалов. Этот способ включает нанесение агента для поверхностной обработки на магнитно-мягкие металлические материалы с применением процесса термической обработки в целях увеличения интенсивности магнитной индукции магнитно-мягких металлических материалов,

[0007] причем агент для поверхностной обработки содержит углерод и/или азот, и

[0008] при этом магнитно-мягкие металлические материалы представляют собой аморфные материалы, нанокристаллы, кремнистую сталь или чистое железо.

[0009] Согласно возможному варианту осуществления аморфные материалы представляют собой аморфные материалы на основе железа или аморфные материалы на основе кобальта; и

[0010] при этом нанокристаллы представляют собой нанокристаллы на основе железа.

[0011] Согласно возможному варианту осуществления магнитно-мягкие металлические материалы присутствуют в листовой структуре.

[0012] Согласно возможному варианту осуществления аморфные материалы представляют собой аморфные полосы;

[0013] причем нанокристаллы представляют собой нанокристаллические полосы; и

[0014] при этом кремнистая сталь представляет собой полосы из кремнистой стали.

[0015] Согласно возможному варианту осуществления магнитно-мягкие металлические материалы присутствуют в порошкообразной структуре.

[0016] Согласно возможному варианту осуществления агент для поверхностной обработки представляет собой источник углерода, и магнитно-мягкие металлические материалы обогащены углеродом с применением источника углерода.

[0017] Согласно возможному варианту осуществления агент для поверхностной обработки дополнительно содержит промотор науглероживания.

[0018] Согласно возможному варианту осуществления агент для поверхностной обработки дополнительно содержит порошкообразный углерод и/или порошкообразный графит.

[0019] Согласно возможному варианту осуществления в качестве агента для поверхностной обработки присутствует азотонауглероживающий агент, и магнитно-мягкие металлические материалы обогащены азотом и углеродом с применением азотонауглероживающего агента.

[0020] Согласно возможному варианту осуществления азотонауглероживающий агент представляет собой смесь источника углерода и источника азота.

[0021] Согласно возможному варианту осуществления источник углерода представляет собой маслянистый источник углерода или смолистый источник углерода; и

[0022] при этом источник азота представляет собой аммиачный источник азота или аминный источник азота.

[0023] Согласно возможному варианту осуществления источник углерода дополнительно содержит порошкообразный углерод и/или порошкообразный графит.

[0024] Согласно возможному варианту осуществления азотонауглероживающий агент представляет собой органическое соединение, содержащее углерод и азот.

[0025] Согласно возможному варианту осуществления перед осуществлением термической обработки источник углерода помещают на поверхность магнитно-мягких металлических материалов с применением процесса нанесения покрытия.

[0026] Согласно возможному варианту осуществления перед осуществлением термической обработки источник углерода помещают на поверхность магнитно-мягких металлических материалов с применением процесса вакуумного пропитывания.

[0027] Согласно возможному варианту осуществления в течение термической обработки магнитно-мягкие металлические материалы погружены в источник углерода.

[0028] Согласно возможному варианту осуществления перед осуществлением термической обработки источник углерода помещают на поверхность магнитно-мягких металлических материалов, а затем в течение термической обработки вводят источник азота в газообразной форме.

[0029] Согласно возможному варианту осуществления источник углерода помещают на поверхность магнитно-мягких металлических материалов с применением процесса нанесения покрытия, капельного процесса или процесса вакуумного пропитывания.

[0030] Согласно возможному варианту осуществления в течение термической обработки магнитно-мягкие металлические материалы погружены в источник углерода в жидкой форме, а затем вводят источник азота в газообразной форме.

[0031] Согласно возможному варианту осуществления термическую обработку осуществляют при температуре от 200°С до 1000°С; и

[0032] при этом продолжительность термической обработки составляет 5 минут или более.

[0033] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложены технические решения, благоприятные эффекты которых представляют собой по меньшей мере следующие.

[0034] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложен способ обработки магнитно-мягких металлических материалов, в котором магнитно-мягкие металлические материалы могут быть обогащены углеродом, обогащены азотом или одновременно обогащены азотом и углеродом с применением агента для поверхностной обработки посредством термической обработки. После термической обработки железо в составе магнитно-мягких металлических материалов и углерод образуют цементит. Цементит представляет собой магнитный материал, и в результате этого интенсивность магнитной индукции (также называемая терминами «плотность магнитного потока» или «значение В») магнитно-мягких металлических материалов может значительно увеличиваться. После термической обработки железо в составе магнитно-мягких металлических материалов и азот образуют нитрид железа Fe₄N. Нитрид железа Fe₄N также представляет собой магнитный материал, и в результате этого интенсивность магнитной индукции магнитно-мягких металлических материалов также может увеличиваться. Таким образом, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложен способ, с применением которого может быть эффективно увеличена интенсивность магнитной индукции магнитно-мягких металлических материалов, и в результате этого магнитно-мягкие металлические материалы могут находить более благоприятные применения в области электротехники.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

[0035] Для более ясного описания задач, технических решений и преимуществ настоящего изобретения далее в настоящем документе будут подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения.

[0036] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложен способ обработки магнитно-мягких металлических материалов. Этот способ включает нанесение агента для поверхностной обработки на магнитно-мягкие металлические материалы с применением процесса термической обработки в целях увеличения интенсивности магнитной индукции магнитно-мягких металлических материалов, причем агент для поверхностной обработки содержит углерод и/или азот, и при этом магнитно-мягкие металлические материалы представляют собой аморфные материалы, нанокристаллы, кремнистую сталь или чистое железо.

[0037] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложен способ обработки магнитно-мягких металлических материалов, в котором магнитно-мягкие металлические материалы могут быть обогащены углеродом, обогащены азотом или одновременно обогащены азотом и углеродом с применением агента для поверхностной обработки посредством термической обработки. После термической обработки железо в составе магнитно-мягких металлических материалов и углерод образуют цементит. Цементит представляет собой магнитный материал, и в результате этого интенсивность магнитной индукции (также называемая терминами «плотность магнитного потока» или «значение В») магнитно-мягких металлических материалов может значительно увеличиваться. После термической обработки железо в составе магнитно-мягких металлических материалов и азот образуют нитрид железа Fe₄N. Нитрид железа Fe₄N также представляет собой магнитный материал, и в результате этого интенсивность магнитной индукции магнитно-мягких металлических материалов также может увеличиваться. Таким образом, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложен способ, с применением которого может быть эффективно увеличена интенсивность магнитной индукции магнитно-мягких металлических материалов, и в результате этого магнитно-мягкие металлические материалы могут находить более благоприятные применения в области электротехники.

[0038] В ходе исследований было обнаружено, что после обогащения углеродом и/или обогащения азотом кремнистой стали может быть дополнительно увеличено внутреннее сопротивление кремнистой стали, и могут быть уменьшены потери на вихревые токи кремнистой стали.

[0039] Обсуждаемое выше в настоящем документе железо в составе магнитно-мягких металлических материалов представляет собой не только железо на поверхности магнитно-мягких металлических материалов, но также железо внутри магнитно-мягких металлических материалов (например, часть железа вблизи поверхности). Следует понимать, что химическая формула вышеупомянутого цементита представляет собой Fe₃C.

[0040] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения аморфные материалы представляют собой аморфные материалы на основе железа или аморфные материалы на основе кобальта, и нанокристаллы представляют собой нанокристаллы на основе железа.

[0041] В качестве примера, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения магнитно-мягкие металлические материалы присутствуют в листовой структуре и, например, в пластинчатой структуре, и в результате этого упрощается применение магнитно-мягких металлических материалов в электрическом оборудовании, таком как двигатели и трансформаторы. В качестве примера, аморфные материалы представляют собой аморфные полосы, нанокристаллы представляют собой нанокристаллические полосы, и кремнистая сталь представляет собой полосы из кремнистой стали. Разумеется, устройства в разнообразных формах, которые производятся посредством применения вышеупомянутых аморфных полос, нанокристаллических полос или полосы из кремнистой стали, также находятся в пределах объема правовой охраны согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложен способ обработки, с применением которого может быть достигнут такой же эффект увеличения интенсивность магнитной индукции.

[0042] В качестве другого примера, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения магнитно-мягкие металлические материалы присутствуют в порошкообразной структуре. Например, аморфные материалы представляют собой аморфный порошок, нанокристаллы представляют собой нанокристаллический порошок, кремнистая сталь представляет собой порошкообразную кремнистую сталь, и чистое железо представляет собой чистое порошкообразное железо. Кроме того, чистое железо представляет собой, например, чистое порошкообразное железо. Таким образом, может быть упрощено применение магнитно-мягких металлических материалов в электрическом оборудовании, таком как индукторы.

[0043] Процесс обработки согласно вариантам осуществления настоящего изобретения может включать следующие стадии.

[0044] Магнитно-мягкие металлические материалы обогащают углеродом с применением агента для поверхностной обработки, содержащего углерод. Например, аморфные полосы, нанокристаллические полосы или полосы из кремнистой стали обогащают углеродом соответствующим образом.

[0045] Магнитно-мягкие металлические материалы обогащают азотом с применением агента для поверхностной обработки, содержащего азот. Например, аморфные полосы, нанокристаллические полосы или полосы из кремнистой стали обогащают азотом соответствующим образом.

[0046] Магнитно-мягкие металлические материалы одновременно обогащают азотом и углеродом с применением агента для поверхностной обработки, содержащего углерод и азот. Например, аморфные полосы, нанокристаллические полосы или полосы из кремнистой стали обогащают азотом и углеродом соответствующим образом.

[0047] Агент для поверхностной обработки, содержащий углерод, может представлять собой источник углерода, и магнитно-мягкие металлические материалы обогащают углеродом с применением источника углерода.

[0048] Существуют разнообразные типы источников углерода. Источники углерода могут представлять собой органические источники углерода и неорганические источники углерода. Например, органический источник углерода представляет собой, но не ограничивается этим, маслянистый источник углерода, смолистый источник углерода, углеводный источник углерода, жирнокислотный источник углерода и т.д. Неорганический источник углерода представляет собой, но не ограничивается этим, диоксид углерода.

[0049] Когда магнитно-мягкие металлические материалы, такие как аморфные материалы, нанокристаллы или кремнистая сталь, присутствуют в структуре полосы, чтобы дополнительно упрощать объединение источника углерода и аморфных полос, в качестве примера, перед термической обработкой источник углерода, используемый согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, может представлять собой маслянистый источник углерода или смолистый источник углерода.

[0050] Например, маслянистый источник углерода представляет собой, но не ограничивается этим, масляный источник углерода или жирный источник углерода. Например, масляный источник углерода может представлять собой растительное масло (такое как соевое масло и т.д.), минеральное масло (такое как нефть или побочный нефтепродукт и т.д.), органическое синтетическое масло и т.д. Представляющий собой масляный источник углерода, который обладает теплопроводностью, масляный теплоноситель способствует увеличению степени обогащения углеродом в течение процесса термической обработки и может использоваться в качестве источника углерода согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

[0051] Например, смолистый источник углерода представляет собой, но не ограничивается этим, эпоксидные смолы, фенольные смолы, алкидные смолы, канифоль и т.д. Указанные смолы представляют собой связующие вещества, которые могут быть надлежащим образом прикреплены к поверхности аморфных полос, нанокристаллических полос или полос из кремнистой стали.

[0052] Чтобы дополнительно увеличивать степень обогащения углеродом, агент для поверхностной обработки, предложенный согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, может дополнительно содержать порошкообразный углерод и/или порошкообразный графит.

[0053] В качестве примера, порошкообразный углерод и/или порошкообразный графит могут быть смешаны с масляным источником углерода или смолистым источником углерода с образованием источника углерода, имеющего более высокое содержание углерода. Легирующая масса порошкообразного углерода и/или порошкообразного графита может составлять от 5% до 50% полной массы источника углерода, например, 10%, 15%, 20%, 30% и т.д.

[0054] Когда порошкообразный углерод и порошкообразный графит присутствуют одновременно, массовое соотношение порошкообразного углерода и порошкообразного графита может представлять собой любое значение массового соотношения.

[0055] Размеры частиц порошкообразного углерода и порошкообразного графита одновременно устанавливают в нанометровом диапазоне, например, от 5 нанометров до 50 нанометров, и в результате этого улучшается эффект обогащения углеродом.

[0056] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложен агент для поверхностной обработки, который может дополнительно содержать промотор науглероживания. Промотор науглероживания может представлять собой ВаСО₃, СаСО₃, Na₂CO₃ и т.д. Легирующая масса промотора науглероживания может составлять 10% или менее, например, от 2% до 10% полной массы источника углерода. Например, его процентное содержание может составлять 3%, 4%, 5%, 6% и т.д.

[0057] В качестве примера, может быть предложен агент для поверхностной обработки такого типа, содержащий маслянистый источник углерода и/или смолистый источник углерода, порошкообразный углерод и/или порошкообразный графит, а также промотор науглероживания.

[0058] В качестве другого примера, может быть предложен агент для поверхностной обработки такого типа, содержащий маслянистый источник углерода и/или смолистый источник углерода и промотор науглероживания.

[0059] В качестве следующего примера, может быть предложен агент для поверхностной обработки такого типа, содержащий маслянистый источник углерода и/или смолистый источник углерода, а также порошкообразный углерод и/или порошкообразный графит.

[0060] В качестве следующего примера, может быть предложен агент для поверхностной обработки такого типа, содержащий маслянистый источник углерода и/или смолистый источник углерода.

[0061] Агент для поверхностной обработки, содержащий азот, может представлять собой источник азота, и источник азота может представлять собой аммиачный источник азота или аминный источник азота. Например, источник азота может представлять собой газообразный аммиак, и азотирующая обработка может быть осуществлена посредством введения газообразного аммиака. В качестве альтернативы, источник азота может представлять собой триэтаноламин, карбамид или подобное вещество, и азотирующая обработка может быть осуществлена с применением капельного метода или погружения.

[0062] В качестве агента для поверхностной обработки, одновременно содержащий углерод и азот, может присутствовать азотонауглероживающий агент, и магнитно-мягкие металлические материалы обогащаются азотом и углеродом с применением азотонауглероживающего агента. Например, аморфные полосы, нанокристаллические полосы или полосы из кремнистой стали обогащаются азотом и углеродом с применением азотонауглероживающего агента.

[0063] Магнитно-мягкие металлические материалы обогащаются азотом и углеродом с применением азотонауглероживающего агента в процессе термической обработки. В течение процесса обогащения азотом и углеродом железо в составе магнитно-мягких металлических материалов и углерод образуют цементит Fe₃C, и при этом железо в составе магнитно-мягких металлических материалов и азот образуют нитрид железа Fe₄N. Поскольку оба из этих материалов (цементит Fe₃C и нитрид железа Fe₄N) обладают магнитными свойствами, в результате одновременного присутствия цементита и нитрид железа может быть значительно увеличена интенсивность магнитной индукции магнитно-мягких металлических материалов.

[0064] Следует понимать, что посредством осуществления азотонауглероживающей обработки магнитно-мягкие металлические материалы, обогащенные соединениями азота и углерода, могут образовываться на поверхности и внутри магнитно-мягких металлических материалов. Кроме того, согласно принципу обогащения азотом и углеродом степень обогащения углеродом должна быть больше, чем степень обогащения азотом. Таким образом, обогащение углеродом представляет собой основной процесс, а обогащение азотом представляет собой вспомогательный процесс.

[0065] Азотонауглероживающий агент может обеспечивать одновременное введение углерода и азота. Азотонауглероживающий агент может представлять собой смесь. Таким образом, азотонауглероживающий агент может представлять собой смесь источника углерода и источника азота; или он может представлять собой соединение, одновременно содержащее элемент углерод и элемент азот.Таким образом, азотонауглероживающий агент может представлять собой органическое соединение, одновременно содержащее углерод и азот. Для обеих форм азотонауглероживающих агентов молярное соотношение, в котором содержатся элемент углерод и элемент азот, может составлять от 2:1 до 5:1, и в результате этого обеспечивается, что степень обогащения углеродом составляет более чем степень обогащения азотом.

[0066] Когда азотонауглероживающий агент представляет собой смесь источника углерода и источника азота, как источник углерода, так и источник азота могут присутствовать в газообразной форме или в жидкой форме, и при этом они могут присутствовать в одинаковой форме или могут присутствовать в различных формах.

[0067] Когда источник углерода и источник азота одновременно присутствуют газообразной форме, в течение термической обработки магнитно-мягкие металлические материалы могут быть помещены в текучую атмосферу азотонауглероживающего агента, или азотонауглероживающий агент может непрерывно поступать в реакционную систему магнитно-мягких металлических материалов в течение определенного периода времени.

[0068] Когда источник углерода и источник азота одновременно присутствуют в жидкой форме, в течение термической обработки магнитно-мягкие металлические материалы могут быть погружены в азотонауглероживающий агент.

[0069] Например, источник углерода может представлять собой органический источник углерода и неорганический источник углерода. Органический источник углерода представляет собой, но не ограничивается этим, маслянистый источник углерода, смолистый источник углерода, углеводный источник углерода, жирнокислотный источник углерода, органический спиртовой источник углерода, органический кетонный источник углерода и т.д. Неорганический источник углерода представляет собой, но не ограничивается этим, диоксид углерода и т.д.

[0070] Принимая во внимание текстуру магнитно-мягких металлических материалов и процесс термической обработки, требуемый для поверхностной обработки, чтобы упрощать сочетание агента для поверхностной обработки и магнитно-мягких металлических материалов, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения источник углерода может представлять собой маслянистый или смолистый источник углерода.

[0071] Например, маслянистый источник углерода представляет собой, но не ограничивается этим, масляный источник углерода, или жирный источник углерода. Например, масляный источник углерода может представлять собой растительное масло, минеральное масло (такое как нефть или керосин и т.д.), органическое синтетическое масло и т.д. Представляющий собой масляный источник углерода, который обладает теплопроводностью, масляный теплоноситель способствует увеличению степени обогащения углеродом в течение процесса термической обработки и может использоваться в качестве источника углерода согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

[0072] Например, смолистый источник углерода представляет собой, но не ограничивается этим, эпоксидные смолы, фенольные смолы, алкидные смолы, канифоль и т.д. Указанные смолы представляют собой связующие вещества, которые могут быть надлежащим образом прикреплены к поверхности аморфных полос, нанокристаллических полос или полос из кремнистой стали.

[0073] Чтобы увеличивать степень обогащения углеродом, агент для поверхностной обработки, предложенный согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, может дополнительно содержать порошкообразный углерод и/или порошкообразный графит.

[0074] В качестве примера, порошкообразный углерод и/или порошкообразный графит можно смешивать с маслянистым источником углерода или смолистым источником углерода с образованием источника углерода, имеющего более высокое содержание углерода. Легирующая масса порошкообразного углерода и/или порошкообразного графита может составлять от 5% до 95% полной массы источника углерода, например, 10%, 15%, 20%, 30%, 50%, 70%, 90% и т.д.

[0075] Когда порошкообразный углерод и порошкообразный графит присутствуют одновременно, массовое соотношение порошкообразного углерода и порошкообразного графита может представлять собой любое значение массового соотношения.

[0076] Размеры частиц порошкообразного углерода и порошкообразного графита одновременно устанавливаются в нанометровом диапазоне, например, от 5 нанометров до 50 нанометров, и в результате этого улучшается эффект обогащения углеродом.

[0077] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложен агент для поверхностной обработки, который может дополнительно содержать промотор науглероживания. Промотор науглероживания может представлять собой ВаСО₃, СаСО₃, Na₂CO₃ и т.д. Легирующая масса промотора науглероживания может составлять 10% или менее, например, от 2% до 10% полной массы источника углерода. Например, его процентное содержание может составлять 3%, 4%, 5%, 6% и т.д.

[0078] В качестве примера, может быть предложен агент для поверхностной обработки такого типа, содержащий источник азота, маслянистый источник углерода и/или смолистый источник углерода, порошкообразный углерод и/или порошкообразный графит, а также промотор науглероживания.

[0079] В качестве другого примера, может быть предложен агент для поверхностной обработки такого типа, содержащий источник азота, маслянистый источник углерода и/или смолистый источник углерода, а также промотор науглероживания.

[0080] В качестве следующего примера, может быть предложен агент для поверхностной обработки такого типа, содержащий источник азота, маслянистый источник углерода и/или смолистый источник углерода, а также порошкообразный углерод и/или порошкообразный графит.

[0081] В качестве следующего примера, может быть предложен агент для поверхностной обработки такого типа, содержащий источник азота, маслянистый источник углерода и/или смолистый источник углерода.

[0082] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения применимый источник азота может представлять собой аммиачный источник азота или аминный источник азота. Например, аммиачный источник азота может представлять собой газообразный аммиак, и азотонауглероживающая обработка может быть осуществлена с применением введения газообразного аммиака. Аминный источник азота может представлять собой триэтаноламин, карбамид или аналогичное вещество, и азотонауглероживающая обработка может быть осуществлена с применением капельного метода или погружения.

[0083] Для случая агента для поверхностной обработки, который представляет собой источник углерода, ниже представлены примеры, демонстрирующие способ объединения источника углерода и магнитно-мягких металлических материалов, а также технологические параметры в течение термической обработки.

[0084] В качестве примера, перед осуществлением термической обработки источник углерода может быть помещен на поверхность магнитно-мягких металлических материалов, таких как аморфные материалы, нанокристаллы или кремнистая сталь, с применением процесса нанесения покрытия. Например, источник углерода может быть помещен с применением щетки или распылителя на поверхность магнитно-мягких металлических материалов, таких как аморфные материалы, нанокристаллы или кремнистая сталь.

[0085] В качестве другого примера, перед осуществлением термической обработки источник углерода может быть помещен на поверхность аморфных материалов или нанокристаллов с применением процесса вакуумного пропитывания. Таким образом, может быть увеличена степень обогащения углеродом.

[0086] В качестве следующего примера, в течение термической обработки магнитно-мягкие металлические материалы, такие как аморфные материалы, нанокристаллы или кремнистая сталь, погружают в источник углерода. Например, когда источник углерода включает масляный источник углерода, магнитно-мягкие металлические материалы, такой как аморфные материалы, нанокристаллы или кремнистая сталь, погружают в масло, а затем осуществляют нагревание в масляной ванне. Таким образом, обогащение углеродом может становиться более однородным, термическая обработка в области нагревания может становиться более равномерной, и в результате этого улучшается эффект обогащения углеродом.

[0087] Печь для термической обработки может быть использована в целях осуществления процесса термической обработки для применения в обогащении углеродом, и в результате этого процесс обогащения углеродом может упрощаться и становиться более регулируемым.

[0088] В течение обогащение углеродом посредством применения термической обработки температура термической обработки может составлять от 200°С до 1000°С. Например, в случае аморфных полос или нанокристаллических полос температура термической обработки может составлять от 200°С до 650°С, например, от 200°С до 450°С, также может составлять от 200°С до 400°С, например, может составлять 250°С, 280°С, 300°С, 380°С, 400°С и т.д. В случае полос из кремнистой стали температура термической обработки может составлять от 200°С до 450°С, а также может составлять от 200°С до 400°С, например, 200°С, 230°С, 250°С, 280°С, 300°С, 310°С, 320°С, 330°С, 340°С, 350°С, 360°С, 370°С, 380°С, 400°С и т.д. В зависимости от различных значений толщины полосы из кремнистой стали, подлежащей обработке, температуру термической обработки можно регулировать соответствующим образом.

[0089] В течение термической обработки продолжительность термической обработки составляет по меньшей мере более чем 5 минут, и она может составлять, например, от 5 минут до 24 часов. Кроме того, например, в случае аморфных полос или нанокристаллических полос продолжительность термической обработки может составлять 10 минут, 30 минут, 1 час, 2 часов, 3,5 часов, 5 часов, 6,5 часов, 7 часов, 7,5 часов и т.д. В случае полос из кремнистой стали продолжительность термической обработки может составлять 10 минут, 30 минут, 1 час, 2 часов, 3,5 часов, 5 часов, 6,5 часов, 7 часов, 7,5 часов, 15 часов, 24 часов или более продолжительный период времени. Продолжительность термической обработки изменяется в зависимости от температуры термической обработки. Например, когда температура термической обработки является относительно высокой, относительно достаточный эффект обогащения углеродом может быть достигнут посредством применения относительно короткой продолжительности термической обработки.

[0090] Следует понимать, что степень обогащения углеродом вышеупомянутых магнитно-мягких металлических материалов может быть определена посредством регулирования продолжительности термической обработки. Чем более продолжительной является термическая обработка, тем более высокой является степень обогащения углеродом, но после того, как достигается определенное значение продолжительности термической обработки, степень обогащения углеродом остается неизменной.

[0091] В качестве примера, аморфные полосы могут быть погружены в масляный теплоноситель (представляющий собой масляная ванна) и помещены в печь для термической обработки в целях осуществления термической обработки, и в результате этого могут быть получены обогащенные углеродом аморфные полосы. При этом регулируемая температура термической обработки составляет 320°С, и регулируемая продолжительность термической обработки составляет 6 часов.

[0092] Значения интенсивности магнитной индукции (представляющей собой интенсивность насыщенной магнитной индукции) аморфных полос до и после обогащения углеродом в представленных выше примерах были измерены соответствующим образом с применением измерителя магнитного потока, который поставляет компания LakeShore (США). Результаты измерения продемонстрировали, что до обогащения углеродом интенсивность магнитной индукции аморфных полос составляла 1,598 тесла (Т), а после обогащения углеродом интенсивность магнитной индукции аморфных полос составляла 1,651 Т.

[0093] В качестве другого примера, аморфные полосы могут быть погружены в масляный теплоноситель (представляющий собой масляную ванну) и помещены в печь для термической обработки в целях осуществления термической обработки, и в результате этого могут быть получены обогащенные углеродом аморфные полосы. При этом регулируемая температура термической обработки составляет 320°С, и регулируемая продолжительность термической обработки составляет 7,5 часов.

[0094] Значения интенсивности магнитной индукции аморфных полос до и после обогащения углеродом в представленных выше примерах были измерены соответствующим образом с применением измерителя магнитного потока, который поставляет компания LakeShore (США). Результаты измерения продемонстрировали, что до обогащения углеродом интенсивность магнитной индукции аморфных полос составляла 1,598 Т, а после обогащения углеродом интенсивность магнитной индукции аморфных полос составляла 1,718 Т.

[0095] В качестве другого примера, аморфные полосы могут быть погружены в масляный теплоноситель (представляющий собой масляную ванну) и помещены в печь для термической обработки в целях осуществления термической обработки, и в результате этого могут быть получены обогащенные углеродом аморфные полосы. При этом регулируемая температура термической обработки составляет 320°С, и регулируемая продолжительность термической обработки составляет 7,5 часов.

[0096] Значения интенсивности магнитной индукции аморфных полос до и после обогащения углеродом в представленных выше примерах были измерены соответствующим образом с применением измерителя магнитного потока, который поставляет компания LakeShore (США). Результаты измерения продемонстрировали, что до обогащения углеродом интенсивность магнитной индукции аморфных полос составляла 1,62 Т, а после обогащения углеродом интенсивность магнитной индукции аморфных полос составляла 1,86 Т.

[0097] Как можно видеть из представленных выше конкретных примеров, в случае применения способа обработки, предложенного согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, после осуществления обработки аморфных полос, нанокристаллических полос или полос из кремнистой стали соответствующие значения интенсивности магнитной индукции значительно увеличиваются, а при увеличении продолжительности термической обработки интенсивность магнитной индукции увеличивается в более значительной степени.

[0098] Когда в качестве агента для поверхностной обработки присутствует азотонауглероживающий агент, и азотонауглероживающий агент содержит источник углерода и источник азота, при этом в представленных ниже примерах продемонстрирован способ объединения азотонауглероживающего агента и аморфных материалов или нанокристаллов, а также технологические параметры в течение термической обработки.

[0099] В качестве примера, перед осуществлением термической обработки источник углерода помещают на поверхность аморфных материалов или нанокристаллов посредством нанесения покрытия, осуществления капельного процесса или процесса вакуумного пропитывания, и в течение термической обработки вводят источник азота в газообразной форме.

[00100] Например, источник углерода может быть помещен на поверхность аморфных материалов с применением таких способов, как нанесение с помощью щетки или распылителя, или капельного нанесения, и после этого осуществляется термическая обработка аморфных материалов или нанокристаллов. Кроме того, в течение термической обработки может быть введен газообразный аммиак. Кроме того, например, в течение процесса обогащения азотом и углеродом источник углерода может быть помещен на поверхность аморфных материалов или нанокристаллов посредством осуществления капельного процесса с применением керосина, этанола или ацетона, а затем может быть введен газообразный аммиак. В качестве альтернативы, обогащение азотом и углеродом может быть дополнительно осуществлено в капельным способом с применением триэтаноламина или спирта, в котором последовательно растворяется карбамид.

[00101] В качестве другого примера, в течение термической обработки аморфные материалы или нанокристаллы погружают в источник углерода в жидкой форме, и при этом вводят источник азота в газообразной форме.

[00102] Например, когда источник углерода представляет собой масляный теплоноситель, аморфные материалы или нанокристаллы могут быть погружены в масляный теплоноситель, а затем вводят газообразный азот, и осуществляют нагревание в масляной ванне. Таким образом, обогащение азотом и углеродом является однородным, термическая обработка в области нагревания может становиться более равномерным, и в результате этого улучшается эффект обогащения углеродом.

[00103] В качестве следующего примера, в течение термической обработки аморфные материалы или нанокристаллы непосредственно погружают в ванну, содержащую азотонауглероживающий агент в жидкой форме.

[00104] В качестве следующего примера, в течение термической обработки магнитно-мягкие металлические материалы, такие как аморфные материалы, нанокристаллы или кремнистая сталь, помещают в атмосферу азотонауглероживающего агента в газообразной форме.

[00105] Например, источник углерода может представлять собой органический спирт, и источник азота может представлять собой карбамид. Источник углерода и источник азота могут быть смешаны с образованием азотонауглероживающего агента в жидкой форме. В течение применения аморфные материалы погружают в ванну, содержащую азотонауглероживающий агент, а затем осуществляют термическую обработку.

[00106] Печь для термической обработки может быть использована в целях осуществления процесса термической обработки для применения в обогащении азотом и углеродом, и в результате этого процесс обогащения азотом углеродом может упрощаться и становиться более регулируемым.

[00107] В течение обогащения азотом и углеродом посредством применения термической обработки температура термической обработки может составлять от 200°С до 1000°С. Например, в случае аморфных полос или нанокристаллических полос температура термической обработки может составлять от 200°С до 650°С, например, от 200°С до 450°С, а также может составлять от 200°С до 400°С, например, она может составлять 250°С, 280°С, 300°С, 380°С, 400°С и т.д. В случае полос из кремнистой стали температура термической обработки может составлять от 200°С до 450°С, а также может составлять от 200°С до 400°С, например, 200°С, 230°С, 250°С, 280°С, 300°С, 310°С, 320°С, 330°С, 340°С, 350°С, 360°С, 370°С, 380°С или 400°С. В зависимости от различных значений толщины полосы из кремнистой стали, подлежащей обработке, температуру термической обработки можно регулировать соответствующим образом.

[00108] В течение термической обработки продолжительность термической обработки составляет по меньшей мере более чем 5 минут, и при этом она может составлять, например, от 5 минут до 24 часов. Кроме того, например, в случае аморфных полос или нанокристаллических полос продолжительность термической обработки может составлять 10 минут, 30 минут, 1 час, 2 часов, 3,5 часов, 5 часов, 6,5 часов, 7 часов, 7,5 часов и т.д. В случае полос из кремнистой стали продолжительность термической обработки может составлять 10 минут, 30 минут, 1 час, 2 часов, 3,5 часов, 5 часов, 6,5 часов, 7 часов, 7,5 часов, 15 часов, 24 часов и т.д. Продолжительность термической обработки изменяется в зависимости от температуры термической обработки. Например, когда температура термической обработки является относительно высокой, относительно достаточный эффект обогащения азотом и углеродом может быть достигнут посредством применения относительно короткой продолжительности термической обработки.

[00109] Следует понимать, что степень обогащения азотом и углеродом магнитно-мягких металлических материалов может быть определена посредством регулирования продолжительность термической обработки. Чем более продолжительной является термическая обработка, тем более высокой является степень обогащения азотом и углеродом, но после того, как достигается определенное значение продолжительности термической обработки, степень обогащения азотом и углеродом остается неизменной.

[00110] В качестве примера, аморфные полосы могут быть погружены в масляный теплоноситель (представляющий собой масляную ванну) и помещены в печь для термической обработки в целях осуществления термической обработки, а затем в течение термической обработки газообразный аммиак вводят в печь для термической обработки, и в результате этого могут быть получены обогащенные азотом и углеродом аморфные полосы. При этом регулируемая температура термической обработки составляет 350°С, и регулируемая продолжительность термической обработки составляет 6 часов.

[00111] Значения интенсивности магнитной индукции аморфных полос до и после обогащения азотом и углеродом в представленных выше примерах были измерены соответствующим образом с применением измерителя магнитного потока, который поставляет компания LakeShore (США). Результаты измерения продемонстрировали, что до обогащения азотом и углеродом интенсивность магнитной индукции аморфных полос составляла 1,54 Т, а после обогащения азотом и углеродом интенсивность магнитной индукции аморфных полос составляла 1,646 Т.

[00112] В качестве другого примера, аморфные полосы могут быть погружены в масляный теплоноситель (представляющий собой масляную ванну) и помещены в печь для термической обработки в целях осуществления термической обработки, а затем в течение термической обработки газообразный аммиак вводят в печь для термической обработки, и в результате этого могут быть получены обогащенные азотом и углеродом аморфные полосы. При этом регулируемая температура термической обработки составляет 360°С, и регулируемая продолжительность термической обработки составляет 7,5 часов.

[00113] Значения интенсивности магнитной индукции аморфных полос до и после обогащения азотом и углеродом в представленных выше примерах были измерены соответствующим образом с применением измерителя магнитного потока, который поставляет компания LakeShore (США). Результаты измерения продемонстрировали, что до обогащения азотом и углеродом интенсивность магнитной индукции аморфных полос составляла 1,54 Т, а после обогащения азотом и углеродом интенсивность магнитной индукции аморфных полос составляла 1,7 Т.

[00114] В качестве следующего примера, аморфные полосы могут быть погружены в масляный теплоноситель (представляющий собой масляную ванну) и помещены в печь для термической обработки в целях осуществления термической обработки, а затем в течение термической обработки газообразный аммиак вводят в печь для термической обработки, и в результате этого могут быть получены обогащенные азотом и углеродом аморфные полосы. При этом регулируемая температура термической обработки составляет 650°С, и регулируемая продолжительность термической обработки составляет 9 часов.

[00115] Значения интенсивности магнитной индукции аморфных полос до и после обогащения азотом и углеродом в представленных выше примерах были измерены соответствующим образом с применением измерителя магнитного потока, который поставляет компания LakeShore (США). Результаты измерения продемонстрировали, что до обогащения азотом и углеродом интенсивность магнитной индукции аморфных полос составляла 1,62 Т, а после обогащения азотом и углеродом интенсивность магнитной индукции аморфных полос составляла 1,87 Т.

[00116] В качестве примера, полосы из кремнистой стали могут быть погружены в масляный теплоноситель (представляющий собой масляную ванну, которая герметизирована при повышенном давлении) и помещены в печь для термической обработки в целях осуществления термической обработки, а затем в течение термической обработки газообразный аммиак вводят в печь для термической обработки, и в результате этого могут быть получены обогащенные азотом и углеродом полосы из кремнистой стали. При этом регулируемая температура термической обработки составляет 350°С, и регулируемая продолжительность термической обработки составляет 6 часов.

[00117] Значения интенсивности магнитной индукции полос из кремнистой стали до и после обогащения азотом и углеродом в представленных выше примерах были измерены соответствующим образом с применением измерителя магнитного потока, который поставляет компания LakeShore (США). Результаты измерения продемонстрировали, что до обогащения азотом и углеродом интенсивность магнитной индукции полос из кремнистой стали составляла 2,03 Т, а после обогащения азотом и углеродом интенсивность магнитной индукции полос из кремнистой стали составляла 2,2 Т.

[00118] В качестве примера, полосы из кремнистой стали могут быть погружены в масляный теплоноситель и помещены в печь для термической обработки в целях осуществления термической обработки, а затем в течение термической обработки газообразный аммиак вводят в печь для термической обработки, и в результате этого могут быть получены обогащенные азотом и углеродом полосы из кремнистой стали. При этом регулируемая температура термической обработки составляет 450°С, и регулируемая продолжительность термической обработки составляет 7,5 часов.

[00119] Значения интенсивности магнитной индукции полос из кремнистой стали, до и после обогащения азотом и углеродом в представленных выше примерах были измерены соответствующим образом с применением измерителя магнитного потока, который поставляет компания LakeShore (США). Результаты измерения продемонстрировали, что до обогащения азотом и углеродом, интенсивность магнитной индукции полос из кремнистой стали составляла 2,03 Т, а после обогащения углеродом, интенсивность магнитной индукции полос из кремнистой стали составляла 2,24 Т.

[00120] В качестве примера, полосы из кремнистой стали могут быть погружены в масляный теплоноситель и помещены в печь для термической обработки в целях осуществления термической обработки, и в результате этого могут быть получены обогащенные углеродом полосы из кремнистой стали. При этом регулируемая температура термической обработки составляет 400°С, и регулируемая продолжительность термической обработки составляет 6 часов.

[00121] Значения интенсивности магнитной индукции полос из кремнистой стали до и после обогащения азотом и углеродом в представленных выше примерах были измерены соответствующим образом с применением измерителя магнитного потока, который поставляет компания LakeShore (США). Результаты измерения продемонстрировали, что до обогащения азотом и углеродом, интенсивность магнитной индукции полос из кремнистой стали составляла 2,03 Т, а после обогащения азотом и углеродом, интенсивность магнитной индукции полос из кремнистой стали составляла 2,12 Т.

[00122] В качестве примера, полосы из кремнистой стали могут быть помещены в печь для термической обработки в целях осуществления термической обработки, и в результате этого могут быть получены обогащенные углеродом полосы из кремнистой стали. В течение термической обработки газообразный аммиак затем вводят в печь для термической обработки, и в результате этого могут быть получены обогащенные азотом полосы из кремнистой стали. При этом регулируемая температура термической обработки составляет 800°С, и регулируемая продолжительность термической обработки составляет 6 часов.

[00123] Значения интенсивности магнитной индукции полос из кремнистой стали до и после обогащения азотом и углеродом в представленных выше примерах были измерены соответствующим образом с применением измерителя магнитного потока, который поставляет компания LakeShore (США). Результаты измерения продемонстрировали, что до обогащения азотом и углеродом интенсивность магнитной индукции полос из кремнистой стали составляла 1,9 Т, а после обогащения азотом и углеродом, интенсивность магнитной индукции полос из кремнистой стали составляла 2,06 Т.

[00124] Как можно видеть из представленных выше конкретных примеров, после осуществления процесса обработки кремнистой стали в случае кремнистой стали, предложенной согласно вариантам осуществления настоящего изобретения интенсивность магнитной индукции кремнистой стали может быть значительно увеличена, и при увеличении продолжительности термической обработки интенсивность магнитной индукции увеличивается в более значительной степени.

[00125] Как можно видеть из представленного выше описания, после обогащения азотом и углеродом магнитно-мягких металлических материалов посредством применения способа обработки, предложенного согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, интенсивность магнитной индукции магнитно-мягких металлических материалов может быть значительно увеличена, и при увеличении продолжительности термической обработки интенсивность магнитной индукции увеличивается в более значительной степени.

[00126] Выше описаны лишь предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, которые не предназначены для ограничения настоящего изобретения. Любые модификации, эквивалентные замены, улучшения и аналогичные изменения в пределах идеи и принципов настоящего изобретения находятся в объеме правовой охраны настоящей заявки.

Изобретение относится к способу обработки магнитно-мягких металлических материалов. Проводят нанесение агента для поверхностной обработки на магнитно-мягкие металлические материалы с использованием процесса термической обработки для увеличения, интенсивности магнитной индукции магнитно-мягких металлических материалов. Упомянутый агент содержит углерод и/или азот, промотор науглероживания, порошкообразный углерод и/или порошкообразный графит. Легирующая масса порошкообразного углерода и/или порошкообразного графита может составлять от 5% до 50% полной массы источника углерода, размеры частиц порошкообразного углерода и порошкообразного графита одновременно устанавливают в нанометровом диапазоне. Промотор науглероживания содержит BaCO₃, CaCO₃ и Na₂CO₃, а легирующая масса промотора науглероживания составляет 6% и менее от полной массы источника углерода. Магнитно-мягкие металлические материалы представляют собой аморфные материалы, нанокристаллические магнитно-мягкие металлические материалы, кремнистую сталь или чистое железо. Обеспечивается эффективное увеличение интенсивности магнитной индукции магнитно-мягких металлических материалов, что способствует повышенному преимуществу использования магнитно-мягких металлических материалов в области электротехники. 16 з.п. ф-лы.

1. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов, причем способ включает нанесение агента для поверхностной обработки на магнитно-мягкие металлические материалы с использованием процесса термической обработки для увеличения интенсивности магнитной индукции магнитно-мягких металлических материалов, причем агент для поверхностной обработки содержит углерод и/или азот, промотор науглероживания, порошкообразный углерод и/или порошкообразный графит, причем легирующая масса порошкообразного углерода и/или порошкообразного графита может составлять от 5% до 50% полной массы источника углерода, размеры частиц порошкообразного углерода и порошкообразного графита одновременно устанавливают в нанометровом диапазоне, промотор науглероживания содержит BaCO₃, CaCO₃ и Na₂CO₃, а легирующая масса промотора науглероживания составляет 6% и менее от полной массы источника углерода, и при этом магнитно-мягкие металлические материалы представляют собой аморфные материалы, нанокристаллические магнитно-мягкие металлические материалы, кремнистую сталь или чистое железо.

2. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по п. 1, в котором аморфные магнитно-мягкие металлические материалы представляют собой аморфные магнитно-мягкие металлические материалы на основе железа или аморфные магнитно-мягкие металлические материалы на основе кобальта, и нанокристаллические магнитно-мягкие материалы представляют собой нанокристаллические магнитно-мягкие материалы на основе железа.

3. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по п. 1, в котором магнитно-мягкие металлические материалы используют в виде листа.

4. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по п. 3, в котором аморфные магнитно-мягкие металлические материалы представляют собой аморфные полосы, нанокристалические материалы используют в виде нанокристаллических полос, и кремнистая сталь представляет собой полосы из кремнистой стали.

5. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по п. 1, в котором магнитно-мягкие металлические материалы используют в порошкообразной структуре.

6. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по п. 1, в котором агент для поверхностной обработки представляет собой источник углерода, и магнитно-мягкие металлические материалы обогащаются углеродом с использованием источника углерода.

7. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по п. 1, в котором в качестве агента для поверхностной обработки присутствует азотонауглероживающий агент, и магнитно-мягкие металлические материалы обогащаются азотом и углеродом с использованием азотонауглероживающего агента.

8. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по п. 7, в котором азотонауглероживающий агент представляет собой смесь источника углерода и источника азота.

9. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по п. 8, в котором источник углерода представляет собой масляный источник углерода или смоляной источник углерода, и источник азота представляет собой аммиачный источник азота или аминный источник азота.

10. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по п. 7, в котором азотонауглероживающий агент представляет собой органическое соединение, содержащее углерод и азот.

11. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по п. 6, в котором перед осуществлением термической обработки источник углерода помещают на поверхность магнитно-мягких металлических материалов с использованием процесса нанесения покрытия.

12. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по п. 6, в котором перед осуществлением термической обработки источник углерода помещают на поверхность магнитно-мягких металлических материалов с использованием процесса вакуумного пропитывания.

13. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по п. 6, в котором в течение термической обработки магнитно-мягкие металлические материалы погружены в источник углерода.

14. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по п. 8, в котором перед осуществлением термической обработки источник углерода помещают на поверхность магнитно-мягких металлических материалов, а затем в течение термической обработки вводят источник азота в газообразной форме.

15. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по п. 14, в котором источник углерода помещают на поверхность магнитно-мягких металлических материалов с использованием процесса нанесения покрытия, капельного процесса или процесса вакуумного пропитывания.

16. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по п. 8, в котором в течение термической обработки магнитно-мягкие металлические материалы погружены в источник углерода в жидкой форме, а затем вводят источник азота в газообразной форме.

17. Способ обработки магнитно-мягких металлических материалов по любому из пп. 1-16, в котором термическую обработку осуществляют при температуре от 200 до 1000°C, и при этом продолжительность термической обработки составляет 5 минут или более.