1J12 的电阻率上去了磁感下来了:继电器铁芯的取舍
1J12 是铁铝系软磁合金,铝 11.6%~12.4%、碳不超过 0.03%、硅不超过 0.15%、锰不超过 0.010%,余量铁,对应 GB/T 15018 的牌号序列。交货形态以温轧带材为主,冷轧带材厚度 0.01~2.5 mm、宽度 1~400 mm,热轧扁材厚度 2.5~20 mm。
铝 12% 的两面
铝在铁里提高电阻率、降低涡流损耗,同时降低饱和磁感。铝从 11.6% 到 12.4%,电阻率上升,磁感下降,这个此消彼长的关系是这支合金的设计核心。继电器铁芯看的是吸力与动作灵敏度,需要较高的磁感;变压器铁芯看的是铁损,需要较高的电阻率。同一支合金,两个用途的取舍相反。
0.8 个百分点的窗口
铝的窗口只有 0.8 个百分点,比多数合金窄。原因是铝的固溶度有限,超过 12.4%,组织里出现有序相与脆性相,塑性与磁性能同时劣化;低于 11.6%,电阻率不够,涡流损耗高。冶炼时铝的烧损大,配料的回收率要按炉次标定,炉前分析要快,否则整炉成分偏。

只能温轧的原因
铝 12% 已属高铝区,室温塑性差,冷轧时带材边裂、断带。所以供货以温轧带材为主:把带材加热到再结晶温度以下、塑性显著提高的一档再轧,道次减面率小,轧辊要预热。温轧的温度控制不好,带材表面出现橘皮与裂纹,磁性能也不均匀。
氢退火与磁性能
1J 系软磁的成品退火在氢气或真空炉中进行,目的是消除冷加工应力、净化杂质、让晶粒长大,退火后再测磁性能。氢气露点要低,露点高,铝氧化,表面形成 Al₂O₃ 膜,磁感下降;真空退火的真空度按 10⁻² Pa 量级,残余氧同样有害。退火温度取 1100~1200℃,保温时间按厚度给。

片间绝缘与涡流
继电器铁芯的吸力
继电器的吸力与铁芯的饱和磁感成正比,1J12 的磁感比 1J50 低一档,同样体积的吸力小。设计时要么加大铁芯截面,要么提高线圈的安匝数。1J12 的长处是电阻率高、涡流小,动作频率高的继电器用它,吸合与释放的滞后小,触点抖动少。
冲裁与叠压
高铝带材脆,冲裁时刃口间隙要比常规薄板小,间隙大了,冲片边缘崩裂。冲片的毛刺用滚磨去掉,滚磨的磨料不能太粗,粗磨料在表面留下凹坑,磁性能下降。叠压时的压力要均匀,局部压力大会让冲片变形,片间气隙增大,磁阻上升。

标准与验收
牌号按 GB/T 15018 归口,技术条件按 GB/T 15004 一类软磁合金标准,磁性能按 GB/T 3655 的试样环法测。化学成分按标准核对铝、碳、硅,带材的厚度与同板差按产品标准,退火后的磁感与矫顽力逐批抽测,退火制度随炉记录。铁损按频率与磁感两个条件测,条件不同不能互比。冲片叠压后的铁芯要做一次磁性能复测,叠压应力会让磁感略降。
叠片铁芯的片间绝缘直接影响涡流损耗,涂层或氧化膜的绝缘电阻不够,片间短路,涡流损耗按数量级上升。涂层的烘烤温度必须低于材料的再结晶退火温度,否则等于做了一次不充分的退火,磁性能劣化。冲片去毛刺再叠压,毛刺是片间短路的主要通道。
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