在工作過程中，矽鋼的鐵芯損耗(簡稱鐵損) 是指鐵芯在≥50 Hz 交變磁場中磁化時所消耗的無效電能。由於電工鋼的鐵損所造成的電量損失約占各國年發電量的 2.5% ～ 4.5% ，可見電工鋼的鐵損已經成為導致電能損耗的重要原因之一，開發高效電工鋼相關技術對於節能降耗目標的實現意義重大。研究表明，矽鋼的鐵損包括磁滯損耗、渦流損耗和反常損耗。磁滯損耗是磁性材料在磁化和反磁化的過程中，由於材料中夾雜物、應力、晶粒取向等阻礙疇壁的移動，使磁通變化受阻而引起的能量損耗。渦流損耗是磁性材料在交變磁化過程中，在磁通改變方向時，按照法拉第電磁感應定律產生感生電動勢而引起的能量損耗。反常損耗是由於磁疇結構不同而引起的能量損耗。取向矽鋼中磁滯損耗占30% ，其餘 占70% ，並且反常損耗是渦流損耗的 1～2 倍。由此可見，由磁疇結構影響而造成的鐵損在取向矽鋼的鐵損中占有重要比例，是取向矽鋼發展的重要方向之一。隨著冶金工藝和設備的日益完善，從冶金角度改善取向矽鋼產品磁性的效果越來越不顯著，而以磁疇細化為基礎的表麵處理技術日益受到重視。磁疇細化技術包括激光刻痕技術、機械刻痕技術、張力塗層等。其中，刻痕技術已經實現工業化應用，張力塗層是目前乃至今後的研究熱點。
    在傳統取向矽鋼產品的基礎上，采用張力塗層技術發展的高性能取向矽鋼被稱為超低鐵損取向矽鋼。張力塗層是新日鐵在 1973 年提出的，目的是更為有效的降低鐵損。在取向矽鋼表麵沉積陶瓷塗層，由於塗層與基體的熱膨脹係數不同，冷卻後膨脹係數相對較小的陶瓷塗層會對基體產生一個張力作用。有關研究指出，張力可使磁疇細化，與磁疇寬度有關的靜磁能降低，磁滯損耗下降，從而使鐵損減少。日本的川崎和新日鐵在陶瓷張力塗層的製備方麵進行了大量探索工作，研究內容涉及采用矽膠溶膠製備過渡層、電沉積稀土改性複合氧化物塗層、氣相沉積TiN 和TiC 張力塗層，磁控濺射製備 Si3N4、TiN 張力塗層等。其中，日本川崎製鐵的研究人員采用空心陰極放電技術，在拋光的取向矽鋼表麵通過空心陰極放電製備 TiN 陶瓷塗層，使鐵損降低 20% 以上，進一步與表麵刻痕技術相配合，鐵損可以降低40% ，接近非晶薄帶的水平，為取向矽鋼的發展指明了一條可行的途徑。
    為了開發高性能的超低鐵損取向矽鋼，本文研究了取向矽鋼表麵處理過程中鐵損的變化規律，采用鐵損分離技術，研究了高磁感取向矽鋼表麵處理對鐵芯損耗的作用機理。

1、實驗材料及方法

    試樣為武鋼生產的高磁感取向矽鋼( HIB) 成品板，Si 含量為 3.15 wt% ，厚度為 0.23 mm，剪切成 30mm × 300 mm 規格，經消除應力退火，采用熔融氫氧化鈉去掉表麵張力塗層，經 10% 鹽酸酸洗後，在 3%HF + 97% H2O2 拋光液中進行拋光處理，表麵經刻痕處理，並采用 PVD 真空鍍膜技術在表麵製備高張力陶瓷塗層，測得每個過程的鐵芯損耗。采用原子力顯微鏡(AFM)和掃描電鏡( SEM) 觀察試樣表麵微觀形貌。鐵芯損耗采用磁性測量儀(型號 MPG-100D) ，場強範圍 1 ～ 30000 A /m，頻率範圍 50 Hz，磁滯損耗采用直流測試係統 50 Hz 條件下直接測得。
    
2、實驗結果
    圖 1 為取向矽鋼表麵處理過程中鐵損的變化規律。從圖 1 中可以看出，武鋼取向矽鋼成品經表麵堿洗後，鐵芯損耗明顯上升，而酸洗後進行表麵拋光處理，鐵芯損耗下降，基本上保持成品試樣的磁性水平，在此基礎上采用 PVD 鍍膜製備技術，獲得完整 TiN薄膜，鐵芯損耗進一步下降，幅度達到 12. 7% 。拋光試樣經表麵刻痕後施加高張力 TiN 薄膜，鐵芯損耗與PVD 鍍膜獲得鐵芯損耗下降 10. 5% ，鐵芯損耗達 到0. 692 W/kg，較成品的鐵芯損耗 0.876 W/kg 改善值達到 22% 。

    

    

    圖 3 是取向矽鋼表麵製備的 TiN 陶瓷塗層形貌，由圖 3 可見，PVD 製備的 TiN 薄膜表麵平整，表麵分布有小於 1μm 的點狀顆粒。