1J117软磁合金如何降低磁滞损耗？磁芯材料与退火工艺分析

1J117软磁合金如何降低磁滞损耗 磁芯材料与退火工艺分析

我是车间里管质检的，干了快二十年了。平时就爱跟钢材较劲，拿数据说话。今天聊的这款1J117软磁合金，最近问的人不少，我干脆把我知道的都倒出来。

先说个实在话，很多人一上来就问“你们这1J117磁滞损耗到底多少”，我一般不会直接报数字。为啥？因为磁滞损耗这东西，跟你的使用条件、加工方式、最后那道热处理关系太大了。同一批材料，别人做出来损耗低，你拿回去做出来损耗高，不一定是材料的问题。所以今天我就从材料本身和退火工艺两头说，把这事掰扯清楚。

先简单说一下什么是磁滞损耗。你给磁芯加个交变磁场，磁畴在里面来回翻转，翻转过程中会摩擦生热，这部分能量就白白消耗掉了。损耗越低，器件发热越小，效率越高。1J117这个牌号，属于铁镍基软磁合金，镍含量大概在38%到40%之间，剩下一部分是铁，还加了点钼和铜来调节性能。它的特点是电阻率比纯铁高不少，涡流损耗能压下去，同时矫顽力低，磁滞损耗自然就小。

说到矫顽力，这个词得解释一下。矫顽力说白了就是让材料退磁需要反向加多大的力。这个力越小，磁畴翻转越轻松，损耗就越低。1J117的矫顽力一般能控制在1.6A/m以下，好的批次能到1.2A/m左右。这数据在软磁合金里算相当能打的了。

但光有好材料不够，退火工艺才是关键。我见过太多客户，材料买回去直接机加工，车完铣完就装上了，结果一测损耗，高了。为啥？因为机加工会给材料引入应力，应力一上来，磁畴翻转就费劲，矫顽力蹭蹭往上涨。所以1J117做完零件之后，必须做一道去应力退火。

退火这事，温度和时间都有讲究。我们车间常用的工艺是：在氢气或者真空炉里，加热到1100到1150摄氏度，保温3到4小时，然后以每小时50到100度的速度慢冷到600度以下，再自然冷却。氢气气氛好，能还原表面，但操作得小心。真空退火更安全，效果也不差。关键点是降温速度不能快，快了应力去不干净，磁性能就恢复不到位。

说到这我想起个事。上个月有个做互感器铁芯的客户，拿了一批1J117带材回去，自己冲片叠装之后发现电感量上不去。他打电话问我是不是材料有问题。我说你先别急，把退火曲线发我看看。一看，保温时间只有1小时，降温速度每小时300度。我说你这哪是退火，你这是淬火。后来他按我说的重新退了火，保温3.5小时，降温速度降到80度每小时，再测，电感量直接上来了，损耗降了将近三成。他后来跟我说，原来退火这么要命。我说是啊，软磁合金就是吃这碗饭的，你糊弄它，它就糊弄你。

再说一个客户常问的问题。有人问，1J117和1J50到底啥区别，我该选哪个。其实差在镍含量和磁性能上。1J50镍含量50%左右，饱和磁感更高，但电阻率低一些，高频下涡流损耗大。1J117镍含量低，饱和磁感稍逊，但电阻率高，矫顽力低，更适合中高频或者对损耗要求严的场合。你要是做低频变压器，1J50够用。你要是做高频电感或者磁放大器，1J117更合适。选材这事，没有好坏，只有合不合适。

我们供的1J117，规格上带材从0.05毫米到0.5毫米都有，棒材直径从8毫米到80毫米，也可以按图纸做环形铁芯和C型铁芯。冶炼工艺是真空感应熔炼，成分控制得比较稳。每一批都做光谱检测，保证镍、钼、铜这些元素在范围内。光谱检测说白了就是用火花打一下，看元素发出的光，几秒钟就能读出成分，比传统化学分析快得多。

检测这块，除了光谱，我们还做超声波探伤。探伤就是拿探头在材料表面走，声波进去遇到裂纹或者夹杂物会反射回来，屏幕上就能看到。有一次发货前做探伤，发现一根棒材中间有内裂，直接挑出来没发。客户后来知道了，说你们这关把得严。我说那当然，磁芯材料有内裂，你加工的时候可能看不出来，装到器件里一通电，局部发热，时间长了性能就飘了。

磁性能检测我们一般做直流磁特性测试，测矫顽力、剩磁和最大磁导率。有时候也做交流损耗测试，但那个对样品形状要求高，一般客户自己回去测。我建议客户收到材料后，先按自己的工艺做个小样退火，测一下损耗，心里有底了再批量做。

说到交货期，常规规格的带材和棒材，我们仓库有现货，一般三天内能发。非标尺寸或者要定做铁芯的，大概七到十天。急用的话可以跟我讲，我看看能不能插个单。但话说回来，软磁材料这东西，急不得。退火要时间，检测要时间，你催我我也得按工艺走，不然发过去性能不达标，来回折腾更耽误事。

最后说个实在的。1J117这材料，你要是用对了，退火到位了，磁滞损耗能压得很低。但你要是拿它当普通钢材使，车完就装，那损耗高了你别怪材料。有拿不准选材的，或者退火工艺想聊聊的，可以发个消息。想试样管的也随时说一声，我们这边小批量试样管和带材都能安排。欢迎拿我们的料去测一测，跟别家的比一比，数据说话最实在。

对了，还有一点忘了说。1J117在加工的时候，尽量用慢走丝或者线切割，别用普通冲床硬冲。冲床冲出来的边缘有毛刺，还有冷作硬化，退火的时候边缘容易晶粒长大，磁性能不均匀。线切割虽然慢一点，但边缘质量好，退火后一致性高。这个细节，做铁芯的客户特别要注意。

晶粒度这个词也顺带说一下。晶粒度就是晶粒的大小。晶粒太粗，涡流损耗大。晶粒太细，矫顽力高。1J117退火后一般控制在ASTM 5到7级，这个范围综合性能比较好。你要是退火温度太高或者时间太长，晶粒长得太大，损耗反而上去。所以退火不是越久越好，得卡在合适的窗口。

行了，今天就聊这么多。车间那边还有一批棒材等着做探伤，我得过去了。有问题的留言，我看到就回。