国内外取向硅钢细化磁畴技术的发展趋势

迄今为止，国内外已发展出多种取向硅钢细化磁畴技术。如放电处理法、等离子喷射法、机械加工法、超声波法以及激光刻痕技术。

 

激光刻痕法一直作为磁畴细化技术研究的主流发展方向。近年来，人们尝试将更多的激光技术应用到细化磁畴技术研究中。Rauscher等分别使用连续CO2激光器和高能光纤激光器对取向硅钢片进行激光刻痕，高能光纤激光器使铁损降低了大约13%，且硅钢片表面无损伤。杨玉玲等采用激光氮化方法对取向硅钢表面进行局部线状氮化处理，研究了激光工艺参数对硅钢表面氮化物形成物的影响，发明了采用连续CO2激光的取向硅钢激光局部表面合金化方法,可在降低铁损的同时显著改善取向硅钢的高温时效性。此方法的缺陷是工艺复杂且造价较高。孙凤久等进一步提出了以连续CO2激光氮化优化磁畴分布方法,在大气气氛下,以合适的氮分子束与一定功率的聚焦连续CO2激光束同时共轴垂直作用于硅钢表面，可以在相互作用区域形成具有高温稳定性的铁氮化合物，从而形成了可稳定优化细化主畴分布的新晶界，全面改善了取向硅钢的性能。

 

激光刻痕法已经被证明是一种降低取向硅钢铁损的有效手段，但激光刻痕技术仍存在一些问题尚待解决，一方面激光产生的高密度能量可能破坏硅钢表面绝缘涂层，降低取向硅钢的叠片系数且部分磁畴会从表面露出，产生漏磁现象；另一方面尽管一些学者研究了耐热性的激光-化学腐蚀技术，但由于实际操作困难，化学腐蚀可能破坏涂层或基体而导致材料失效，尚无法应用到工业化生产中。目前广泛应用的激光刻痕技术仍不具耐热性，若对硅钢退火则会使磁畴细化效果消失，使激光刻痕产品仍无法应用于需要退火处理的设备如卷铁心变压器中，应用范围存在一定局限性。

 

目前，国内外主要硅钢生产厂家如武钢、韩国浦项等针对激光刻痕技术进行了大量技术及设备方面的改进研究，主要力求在不破坏绝缘涂层、提高耐热性等方面实现技术突破。武钢通过改进激光光斑直径、功率密度等参数，在实验室阶段研发出具有耐热性的激光刻痕法。利用刻痕线或点状沟槽与取向硅钢轧制方向成78-88°夹角及合理的沟槽间距、深度，使高温退火后的取向硅钢经刻痕处理后，铁损降幅达9%以上，且降损效果经800℃、2h去应力退火后不消失，但目前仅停留在实验室阶段，尚无法应用到实际生产中。浦项通过调整激光刻痕沟槽深度、宽度以及槽型等参数，获得了耐热性较好的激光刻痕方法，铁损降幅达10%-20%，且经过去应力退火后，磁通密度不下降，铁损降幅仍达10%以上，由于对操控性要求太高，目前尚未应用到生产中。此外，武钢、宝钢及首钢等单位也分别研发了不同结构、功能的激光刻痕装置，实现了对激光刻痕效率、降损效果或激光设备操控性等技术的改进。

 

目前现有技术仍未能很好解决激光刻痕法破坏绝缘涂层、耐热性差等问题，如何在保证不破坏硅钢表面涂层的基础上，形成具有耐热性的塑性应变区，起到较好的细化磁畴效果，是未来激光刻痕技术发展的重中之重。