取向硅钢表面处理细化磁畴机理

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。

凹槽附近产生约100um小晶粒，其位向不是（110）<001>，与二次晶粒形成的晶界上产生了可逆亚磁畴，其长度为2--3mm。

2、局部引入应变区和酸洗形成沟槽法

先经激光照射局部破坏涂层膜，使基体裸露，然后将钢片浸在硝酸中10--20s，形成约20um的蚀坑，再涂层。

3、局部去除玻璃膜并电镀或涂充填物法

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，再此局部区域镀上Sb，形成一定间隔无磁化区，生成Sb-Fe合金。

在渗Sb区磁力线被迫偏离板面，自由磁极在此产生，形成大部分900的亚磁畴。

4、电解刻蚀法

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，未涂布抗蚀剂显露的部分进行电解蚀刻形成沟，沟宽约为150um，深20um，轧向间隔3--4mm。进入碱溶槽中，剥离抗蚀剂，经脱碳退火，最终高温退火。

1、细化磁畴使铁损降低的机理

p e =1.628π2 f2B2m dL/6ϱ

P h = 4 f B s H c B s 为饱和磁感应强度T,H c 为矫顽力,A/ m 。

P h=144γ*f/D γ为磁畴壁能量密度，D为晶粒沿轧制方向的平均尺寸。

λL2/γ

D=0.498C112

100

λL2

P h=288fγ2/C112

100

λL2

高磁感取向硅钢的铁损计算公式为：P=1.628π2 f2B2m dL/6ϱ+288fγ2/C112

100

λ

极小值：L3=864γ2ϱ/1.628π2 f2m B d C112100

2、磁畴细化的机理

影响磁畴宽度的主要因素是晶粒尺寸和受力状态

L o={4γo L o/(C112

λ+3/2λ100σr)}1/2 γo为磁畴壁能量密度

100

1、刻痕产生的弹-塑性形变区内存在的压应力，提高了磁弹性能，所以形成了横向亚磁畴由于刻痕线及残余应力的存在,产生了表面自由磁极,为降低表面自由磁极所造成的静磁能,形成了尖钉状亚磁畴,垂直于轧向刻痕,在平行的刻痕线之间存在张应力,施加张应力会使横向亚磁畴的磁弹性能增加,施加压应力,横向亚磁畴的磁弹性能减少,主磁畴的磁弹性能刚好相反。180°主磁畴中的尖钉状磁畴和横向亚畴是不稳定的,张应力的出现降低了磁弹性能,使横向亚磁畴减少,尖钉状亚磁畴长大,并在某些情况下转变为180°主磁畴,180°主畴壁间距因此被细化。

2、当形成沟槽或凹坑,或渗入其他弱磁性物质时,垂直于磁化方向的沟槽使磁通显露,磁化过程中产生自由磁极,磁通外突可能成为对磁化作用有贡献的有效磁畴壁的成核中心,消除应力退火后,在沟槽处形成了一串穿过主畴的微细再结晶晶粒,细晶的取向相对(110)〈001〉取向有大的偏离,或者渗入物与铁基体反应生成弱磁性物质,二者都可以起到阻断磁通的作用,有利于自由磁极的产生。在相互平行的沟槽间的张力作用下,磁畴得以细化。