本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種玻璃包覆非晶微絲的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著科技的不斷進(jìn)步，制造技術(shù)的升級(jí)，玻璃產(chǎn)品大量的出現(xiàn)在我們生活的各個(gè)方面。近年來(lái)已成為國(guó)外研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。玻璃包覆磁性合金微絲除了具有非品或納米晶磁性材料良好和可控的磁性能外，還有高電阻率、強(qiáng)韌性等特性，可以捌備性能優(yōu)異的巨磁阻抗傳感器，此外在微波材料上也有較好的應(yīng)用前景。采用熔融拉絲法制備了玻璃包覆非晶合金微絲，由于其具有微小的尺寸，可控的一維形狀以及各向異性的電磁性能。

玻璃包覆磁性合金微絲獨(dú)特的磁性源自制備時(shí)產(chǎn)生的高內(nèi)應(yīng)力，為了改善磁阻抗效應(yīng)，除了采用退火處理例外，還可以采用制備時(shí)控制玻璃包覆層厚度/合金芯半徑的方法。玻璃包覆層厚度/金屬芯半徑對(duì)靜磁性能影響的研究較少，由于組分和飽和磁滯伸縮系數(shù)的差異，不同組分微絲的玻璃包覆層厚度/金屬芯半徑對(duì)其矯頑力等靜磁參數(shù)的影響規(guī)律并不相同。因此有必要對(duì)不同直徑其他組分的玻璃包覆非晶合金微絲的靜磁性能進(jìn)行研究，以調(diào)控玻璃包覆非晶合金微絲的磁性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種玻璃包覆非晶微絲的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種玻璃包覆非晶微絲的制備方法，其特征在于：

將合金放入下端封閉的硼硅酸鹽玻璃管中，玻璃管上端連接抽真空和充氬氣的裝置，用高頻感應(yīng)線(xiàn)圈將合金加熱熔化，同時(shí)玻璃管下端與熔融合金接觸的玻璃被軟化，用工具把玻璃牽引下來(lái)，軟化的玻璃包覆住熔融的臺(tái)金，繞至轉(zhuǎn)盤(pán)上，可以連續(xù)制備玻璃包覆合金微絲，在高頻感應(yīng)線(xiàn)圈下約1cm處噴冷卻水使玻璃包覆合金微絲急冷，制備出非晶態(tài)的玻璃包覆磁性合金微絲。

本發(fā)明所述的玻璃包覆非晶微絲的制備方法，所述轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速為20-100r/min。

本發(fā)明所述的玻璃包覆非晶微絲的制備方法，所述充入氬氣的壓強(qiáng)為1.01×105P。

本發(fā)明所述的玻璃包覆非晶微絲的制備方法，所述玻璃管的外徑為10mm；壁厚為2mm。

本發(fā)明所述的玻璃包覆非晶微絲的制備方法，所述熔融合金溫度為800-1000℃。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：

本發(fā)明所述的玻璃包覆非晶微絲的制備方法，利用熔融拉絲法制備了具有相同玻璃包覆層厚度、不同合金芯直徑，相同合金芯直徑、不同玻璃包覆層厚度的Fe基和Co基玻璃包覆合金微絲。且本發(fā)明所述的玻璃包覆非晶微絲的制備方法工藝簡(jiǎn)單，易于操作，適于推廣應(yīng)用。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種玻璃包覆非晶微絲的制備方法，其特征在于：將合金放入下端封閉的硼硅酸鹽玻璃管中，玻璃管上端連接抽真空和充氬氣的裝置，用高頻感應(yīng)線(xiàn)圈將合金加熱熔化，同時(shí)玻璃管下端與熔融合金接觸的玻璃被軟化，用工具把玻璃牽引下來(lái)，軟化的玻璃包覆住熔融的臺(tái)金，繞至轉(zhuǎn)盤(pán)上，可以連續(xù)制備玻璃包覆合金微絲，在高頻感應(yīng)線(xiàn)圈下約1cm處噴冷卻水使玻璃包覆合金微絲急冷，制備出非晶態(tài)的玻璃包覆磁性合金微絲。

本發(fā)明所述的玻璃包覆非晶微絲的制備方法，所述轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速為20-100r/min。

本發(fā)明所述的玻璃包覆非晶微絲的制備方法，所述充入氬氣的壓強(qiáng)為1.01×105P。

本發(fā)明所述的玻璃包覆非晶微絲的制備方法，所述玻璃管的外徑為10mm；壁厚為2mm。

本發(fā)明所述的玻璃包覆非晶微絲的制備方法，所述熔融合金溫度為800-1000℃。

熔融拉絲法制備的Fe基和Co基玻璃包覆合金微絲，兩種微絲樣品都為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)急冷淬火，熔融合金的長(zhǎng)程無(wú)序結(jié)構(gòu)在室溫F得以穩(wěn)定保持。非晶態(tài)結(jié)構(gòu)由于不存在晶界及宏觀磁晶各向異性，保證了玻璃包覆合金微絲良好的磁性，力學(xué)和化學(xué)性能。玻璃包覆微絲直徑的調(diào)整是通過(guò)改變制備時(shí)的高頻感應(yīng)溫度和拉絲速度實(shí)現(xiàn)的，高頻感應(yīng)溫度越高，玻璃包覆層厚度越??；拉絲速度越快，合金直徑越細(xì)。由于難以制備玻璃包覆層厚度、合金芯直徑分別相同的微絲樣品，故選擇了這些數(shù)據(jù)最接近的微絲作為測(cè)試樣品。

合金內(nèi)芯和玻璃包覆層都呈非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，這兩種材料可以很好地復(fù)合在一起。玻璃包覆微絲直徑連續(xù)均一，內(nèi)部合金和玻璃包覆層表面光滑，結(jié)合及斷口處質(zhì)地致密。

每種組分微絲不同直徑時(shí)的高場(chǎng)磁滯回線(xiàn)沒(méi)有顯著差別，但是Fe基和Co基微絲樣品的磁滯回線(xiàn)有一定差別，特別是徑向磁化時(shí)的磁滯回線(xiàn)差別很大。這反應(yīng)了影響磁性能的因素中，能影響磁疇結(jié)構(gòu)的磁滯伸縮系數(shù)符號(hào)是最主要的，在組分一定的情況下，不同直徑玻璃包覆合金微絲的磁滯回線(xiàn)才有一定差別。由兩種組分不同直徑時(shí)的低場(chǎng)磁滯回線(xiàn)圖可知，F(xiàn)e基徼絲的磁滯回線(xiàn)形狀差別較大，隨著直徑的增大，軸向磁滯回線(xiàn)由近斜矩形變?yōu)楠M長(zhǎng)型；Co基微絲樣品的則接近斜線(xiàn)形，磁滯回線(xiàn)形狀差別并不大，隨著直徑的增大磁滯回線(xiàn)包圍的面積減小。

兩種組分微絲樣品的靜磁參數(shù)隨樣品直徑改變時(shí)的變化趨勢(shì)。對(duì)于Fe基樣品，隨著微絲直徑增大，微絲軸向矯頑力先降低再急劇增大；軸向剩磁比先降低很多再升高；徑向矯頑力持續(xù)增大；徑向剩磁比先升高后降低。對(duì)于Co基微絲樣品，隨著微絲直徑增大，軸向、徑向矯頑力，軸向剩磁比都由最大先降低到最低再有所升高；徑向剩磁比變化則相反，先由最小值增大到最大再有所降低。微絲直徑不同引起的靜磁性能的差異可用合金直徑和玻璃包覆層厚度的改變導(dǎo)致微磁疇結(jié)構(gòu)的變化來(lái)解釋。玻璃包覆合金微絲的典型特性就是其很高的內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力來(lái)自?xún)煞矫妫皇遣ＡО矊雍秃辖饍?nèi)芯由于熱膨脹系數(shù)的不同產(chǎn)生的徑向壓應(yīng)力，另外拉絲時(shí)由牽引而產(chǎn)生的拉應(yīng)力。對(duì)于Fe基微絲，高正磁致伸縮系數(shù)和內(nèi)應(yīng)力耦合。

合金外殼層自發(fā)磁化方向沿著圓周方向。沿著軸向方向加外磁場(chǎng)時(shí)合金內(nèi)芯疇移磁化，合金外殼層疇轉(zhuǎn)磁化；當(dāng)所加外磁場(chǎng)方向沿著徑向時(shí)，合金內(nèi)芯和外殼層均為疇轉(zhuǎn)磁化，但是因?yàn)楹辖饍?nèi)芯區(qū)磁疇自發(fā)磁化方向和外場(chǎng)方向垂直，合金內(nèi)芯區(qū)較合金外殼層稍難磁化。軸向拉應(yīng)力和徑向壓應(yīng)力越大，合金內(nèi)芯區(qū)占的體積比例越大。微絲合金芯直徑越小意味著軸向拉應(yīng)力越大，玻璃包覆層越厚則玻璃包覆層作用在合金芯上的壓應(yīng)力越大，這都導(dǎo)致合金內(nèi)芯區(qū)占的體積變大。故磁疇結(jié)構(gòu)是微絲內(nèi)芯和玻璃包覆層綜合作用的結(jié)果。由于Fe基玻璃包覆非晶微絲樣品中合金內(nèi)芯區(qū)相對(duì)較大，故其軸向和徑向矯頑力比Co基玻璃包覆非晶微絲樣品的相應(yīng)矯頑力要大。

同樣的玻璃包覆屢厚度，合金直徑越大，拉力越小，合金內(nèi)芯直徑就越小，因而軸向矯頑力也越小，而同樣的合金直徑時(shí)，玻璃包覆層越厚，壓應(yīng)力越大，作用在單位合金直徑上的應(yīng)力越大，合金內(nèi)芯直徑就越大，因而軸向矯頑力也越大。軸向加外場(chǎng)磁化時(shí)，合金內(nèi)芯和外殼層分別發(fā)生疇移磁化和疇轉(zhuǎn)磁化。

由于軸向磁化到飽和，外磁場(chǎng)再減小到零以后臺(tái)金內(nèi)芯磁矩基本保持在軸向方向，而外殼層基本恢復(fù)原始狀態(tài)，故軸向剩磁比和微絲合金內(nèi)芯占的合金的體積分?jǐn)?shù)有關(guān)；同樣徑向磁化到飽和，外磁場(chǎng)再減小到零以后合金內(nèi)芯磁矩基本恢復(fù)原始狀態(tài)，而外殼層磁矩一部分基本保持在軸向方向，故徑向剩磁比和微絲合金外殼層占的合金的體積分?jǐn)?shù)有關(guān)。由于內(nèi)芯疇壁移動(dòng)磁化不可逆，而合金外殼疇轉(zhuǎn)磁化可逆，代表磁滯損耗的磁滯回線(xiàn)面積的大小和合金內(nèi)芯直徑的大小相關(guān)，故和矯頑力近似成正比。

直徑對(duì)玻璃包覆磁性微絲靜磁性能的影響主要通過(guò)合金直徑和玻璃包覆層厚度對(duì)作用在臺(tái)金芯上的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的改變實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)控制玻璃包覆微絲的合金芯直徑和玻璃包覆層厚度可以調(diào)控玻璃包覆磁性合金微絲的靜磁性能。