一種電工鋼板材的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種電力變壓器用取向硅鋼，具體涉及一種電工鋼板材。
【背景技術】
[0002] 近年來，人們嘗試將更多的激光技術應用到細化磁疇技術研究中。Rauscher等使 用連續C02激光器和高能光纖激光器對取向硅鋼片進行激光刻痕，高能光纖激光器使鐵損 降低了大約13%，且硅鋼片表面無損傷。楊玉玲等采用激光氮化方法對取向硅鋼表面進行 局域線狀氮化處理，研究了激光工藝參數對硅鋼表面氮化物形成物的影響，發明了采用連 續C02激光的取向硅鋼激光局域表面合金化方法，該法在降低鐵損的同時顯著改善了取向 硅鋼的高溫時效性。此方法的缺陷是工藝復雜且造價較高。
[0003] 作為改進，孫鳳久等進一步提出了以連續C02激光氮化優化磁疇分布方法，在大氣 氣氛下，以合適的氮分子束與一定功率的聚焦連續C02激光束同時共軸垂直作用于硅鋼表 面，可在相互作用區域形成具有高溫穩定性的鐵氮化合物，形成了可穩定優化細化主疇分 布的新晶界，全面的改善了取向硅鋼的性能。這種工藝使〇. 23mm厚度的Z102牌號取向硅 鋼片鐵損降低達23%，工作溫度高達1000°C。
[0004] 隨后，具有耐熱性的激光刻痕技術也獲得了階段性進展。昝森巍、朱虹等利用納秒 和飛秒激光加工設備繼續深化耐熱激光刻痕技術試驗，結果表明鐵損值降低幅度隨著紫外 飛秒激光掃描次數或掃描能量增加而逐漸增大。若進一步采用紫外飛秒激光-鹽酸腐蝕方 式處理取向硅鋼表面，可達到耐熱性好及較高鐵損降低幅度的效果。李海蛟等優化了 Nd : YAG激光刻痕的工藝參數，采用工作電流12A，激光頻率3500Hz，刻痕速率800mm/s的最佳工 藝參數，可使120牌號取向硅鋼的鐵損降低9. 45%。同時研究了激光刻痕輸入電流大小對 取向硅鋼表面絕緣涂層的影響，并分析了刻痕后樣品在500°C以上溫度鐵損值會回復升高。
[0005] 寶鋼在發明專利中提出了一種在取向硅鋼帶鋼上下表面同時進行激光刻痕的方 法，將高度聚焦的連續波激光束同時在運行的帶鋼上下表面進行劃線，上下表面刻痕線采 用等間距交錯的形式以保證刻痕效果均勻。
[0006] 然而，現有的激光刻痕技術不具耐熱性，即經激光刻痕處理后的硅鋼產品，無法對 其進行去應力退火處理，退火會造成其鐵損上升，恢復至激光刻痕以前。現有技術無法實現 的刻痕電工鋼產品不能應用于對卷鐵心變壓器或需要對硅鋼產品進行彎曲的鐵心進行退 火處理的領域。
【發明內容】
[0007] 本實用新型的目的是提供一種電工鋼板材，克服了現有技術的不足，得到具有優 異耐熱性的激光刻痕電工鋼板材產品，使其能夠應用于需要進行退火處理的領域。
[0008] 為了實現上述目的，本實用新型采取了以下技術方案：
[0009] -種電工鋼板材，所述電工鋼板材包括板狀電工鋼基體、所述基體表面的刻痕溝 槽和所述刻痕溝槽表面分布的含有水化硅酸鈣相和水化硅酸鎂相的基體層，所述基體的 厚度為0. 1~2mm，所述水化硅酸鈣相和所述水化硅酸鎂相的直徑為1~lOOnm，所述水 化硅酸鈣相和所述水化硅酸鎂相的總面積占所述刻痕溝槽表面積的20~80%，所述水化 硅酸鈣相和所述水化硅酸鎂相的體積比為1:1~1:10。電工鋼板材的厚度可以為0. 1_， 0. 15mm,0. 18mm,0. 23mm,0. 27mm,0. 30mm,0. 5mm,0. 7mm,0. 8mm, 1mm, 1. 5mm 或 2mm 等。7jC化 娃酸1丐相和水化娃酸鎂相的直徑可以為111111，511111，1〇11111，2〇11111，3〇11111、5〇11111，7〇111]1或10〇111]1等。 水化硅酸鈣相和水化硅酸鎂相的總面積可以占所述溝槽表面積的20 %、30 %、40 %、50 %、 60 %和80 %等。水化硅酸鈣相和水化硅酸鎂相的體積比可以為1:1、1:2、1:3、1:5、1:7、1:9 或1:10等。
[0010] 所述的電工鋼板材的第一優選方案，所述電工鋼基體的厚度為0. 18~0. 30mm。
[0011] 所述的電工鋼板材的第二優選方案，所述電工鋼基體的厚度為0. 18mm。
[0012] 所述的電工鋼板材的第三優選方案，所述刻痕溝槽的寬度為0. 05~0. 5mm，間隔 為1~20mm。刻痕溝槽的寬度可以為0. 05mm、0. 08mm、0. lmm、0. 2mm、0. 3mm或0. 5mm等。刻 痕溝槽的間隔可以為 1臟、2mm、4mm、5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、16mm 或 20mm 等。
[0013] 所述的電工鋼板材的第四優選方案，所述水化硅酸鈣相和所述水化硅酸鎂相均勻 分布于所述刻痕溝槽表面。
[0014] 所述的電工鋼板材的第五優選方案，所述水化硅酸鈣相為硬硅鈣石 (Ca6[Si6017](0H)2)和托勃莫來石（Ca 5[Si60lsH2] ·4Η20);所述水化硅酸鎂相為葉蛇紋石 (Mg6[Si4010(0H)8])〇
[0015] 所述的電工鋼板材的第六優選方案，所述水化硅酸鈣相和所述水化硅酸鎂相的體 積比為1:2。
[0016] 所述的電工鋼板材的第七優選方案，所述水化硅酸鈣相和所述水化硅酸鎂相的直 徑為20~60nm。
[0017] 所述的電工鋼板材的第八優選方案，所述水化硅酸鈣相和所述水化硅酸鎂相的直 徑為30nm。
[0018] 所述的電工鋼板材的第九優選方案，所述水化硅酸鈣相和所述水化硅酸鎂相的總 面積占所述刻痕溝槽表面積的30%。
[0019] -種所述的電工鋼板材的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0020] 1)激光刻痕處理：激光刻痕處理電工鋼基體，得到具有刻痕溝槽的電工鋼基體；
[0021] 2) (CaO+MgO)粉末處理刻痕溝槽：于常溫或50°C下，將CaO粉末和MgO粉末粘附于 所述刻痕溝槽表面，再噴射高溫水蒸氣3~8min，CaO和MgO與所述刻痕溝槽表面的Si02g 應生成分布于所述刻痕溝槽表面的水化硅酸鈣相和水化硅酸鎂相；
[0022] 3)沖洗步驟2)所得電工鋼板材并烘干。
[0023] 所述的電工鋼板材的制備方法的第一優選技術方案，步驟2)所述CaO粉末的粒徑 為0. 01~10 μ m ;所述MgO粉末的粒徑為0. 01~5 μ m。
[0024] 所述的電工鋼板材的制備方法的第二優選技術方案，步驟2)所述CaO粉末的粒徑 為2 μ m ;所述MgO粉末的粒徑為1 μ m。
[0025] 所述的電工鋼板材的制備方法的第三優選技術方案，步驟2)所述（CaO+MgO)粉末 處理刻痕溝槽的工藝條件包括：于50°C下，將CaO粉末和MgO粉末粘附于所述刻痕溝槽表 面，再噴射高溫水蒸氣5min。
[0026] 所述的電工鋼板材的制備方法的第四優選技術方案，所述CaO粉末與MgO粉末的 體積比為1:1~1:10,所述CaO粉末與MgO粉末粘附的總面積占所述刻痕溝槽表面積的 40%~90%。
[0027] 所述的電工鋼板材的制備方法的第五優選技術方案，所述CaO粉末與MgO粉末的 體積比為1:2,所述CaO粉末與MgO粉末粘附的總面積占所述刻痕溝槽表面積的55%。
[0028] 所述的電工鋼板材的制備方法的第六優選技術方案，步驟3)所述沖洗用弱酸性 溶液、中性鹽溶液或清水，時間為2~4min ;所述烘干是于常溫下。
[0029] 本實用新型電工鋼板材的制備方法中，不限定激光刻痕手段，可采用工業常用的 〇)2激光器或Nd-YAG激光器對電工鋼進行激光處理，隨后在刻痕溝槽處鋪覆CaO粉末與MgO 粉末的混合粉末，對其噴射高溫水蒸氣，CaO粉末與MgO粉末會在水蒸氣的作用下放熱并與 電工鋼表層Si02&生反應，在MgO的作用下，CaO不與SiO 2形成CaSiO 3，而是生成水化硅 酸鈣相和水化硅酸鎂相產物，水化硅酸鈣相包括硬硅鈣石（Ca6[Si6017] (0H)2)和托勃莫來石 (Ca5[Si60lsH2] ·4Η20)顆粒，水化硅酸鎂相包括葉蛇紋石（Mg6[Si40 1(](0H)J)顆粒。水化硅 酸鈣相和水化硅酸鎂相產物在刻痕處產生強烈的釘扎效應，阻止磁疇壁移動或轉動，使本 實用新型的激光刻痕產品具有優異的耐熱性，經800°C、保溫2h退火處理，由激光刻痕產生 的鐵損降低效果不會消失，基本保留了原有的磁性能。
[0030] 本實用新型所用的CaO粉末和MgO粉末不宜過大或過小，CaO粉末的直徑需嚴格 控制在0. 01~10 μ m之間，MgO粉末的直徑需嚴格控制在0. 01~5 μ m之間，粉末粒徑過 大會使生成的產物無法釘扎位錯，起不到釘扎效果，粒徑過小易產生團聚，會使產物大小分 布不均勻，使有利于釘扎磁疇壁的第二相產物數量減少。
[0031 ] 水化硅酸鈣相顆粒和水化硅酸鎂相顆粒在刻痕溝槽的表面的分布越均勻，其釘扎 水化硅酸鈣相顆粒和水化硅酸鎂相顆粒附近的位錯的效果越好，從而在電工鋼在加熱時仍 能夠將鐵損保持在較低水平。電工鋼板材的規格為0. 18mm厚，CaO粉末的粒徑為2 μ m，Mg0 粉末的粒徑為1 μ m，CaO粉末和MgO粉末的體積分數比例為1:2, CaO粉末和MgO粉末鋪覆 面積占刻痕溝槽內表面面積55%，加熱溫度50°C，腐蝕時間5min條件下，腐蝕得到的電工 鋼板材的刻痕溝槽的水化硅酸鈣相顆粒和水化硅酸鎂相顆粒的尺寸（約為30nm)和分布最 均勻，水化硅酸鈣相顆粒和水化硅酸鎂相顆粒的總面積約占刻痕溝槽表面總面積的30%。
[0032] 水化硅酸鈣相顆粒和水化硅酸鎂相顆粒可以釘扎水化硅酸鈣相顆粒和水化硅酸 鎂相顆粒附近的位錯，阻礙位錯運動，在水化硅酸鈣相顆粒和水化硅酸鎂相顆粒附近獲得 高密度的位錯。于水化硅酸鈣相顆粒和水化硅酸鎂相顆粒邊緣處形成亞晶結構，晶界使得 鋼材在加熱退火時，位錯難以運動，難以發生回復。由此，即使在高溫加熱狀態下，水化硅酸 鈣相顆粒和水化硅酸鎂相顆粒及其附近由于刻痕處理形成的拉應力不衰減，細化的磁疇不 會因為加熱而變得粗大，從而保持鐵損在較低水平。
[0033] 與最接近的現有技術比，本實用新型具有如下優點：
[0034] 1)本實用新型的水化硅