关于软磁材料开路样品的矫顽力的测量

在完成此项目的研究过程中，我们发现软磁开路样品测量中对材料的矫顽力Hc测量并非那么简单，参考GB/T 3656-83《电工纯铁磁性能测量方法》，GB/T 13888-92《在开路样品中测量磁性材料矫顽力的方法》（基本参考IEC 404-7）和GB/T 3656-2008《软磁材料矫顽力的抛移测量方法》均存在较大的问题，即采用标准规范进行软磁材料开路样品的矫顽力测量，可能会存在较大的负偏离，并随材料的长径比增加偏差减小，随材料的矫顽力增大长径比要求降低。

就*新GB/T 3656-2008《软磁材料矫顽力的抛移测量方法》有以下两点是值得推敲的：

1、试样制备：试样应为长条型，长宽（或直径）比小于10mm，薄板试样推荐尺寸为：长（200±0.3）mm，宽（20±0.2）mm，厚1mm~4mm，棒形试样推荐尺寸为：试样长200±0.2mm，直径10±0.2mm（即长径比γ=20），试样平直，截面积均匀，不得有明显的孔洞、毛刺和腐蚀等缺陷。

2、结果表示：测量结果的有效位数应根据不确定度的评估结果确定。若测量符合本标准规定，矫顽力Hc的测量结果再现性以相对标准偏差表示为3%。

我们选取两个矫顽力差异比较大的铁磁圆柱材料棒进行相关分析。

样品一、Q235 钢，直径10mm

样品二、德国4015IL（Cr钢），直径8mm

可以发现对于铁磁材料圆柱棒状样品测试已经超过了标准的要求，参考GB/T 13888-92（或IEC 404-7）测试准确度5%，4015IL材料也将超出。另外GB/T 13888-92附件提到：“具有高矫顽力的试样，长度比常常小于5：1。在这种情况下，采用在磁化时把若干段同样的材料靠在试样两端，使试样加长，有利于磁化到饱和。”实际对矫顽力较低的样品更应考虑采用这方法。

采用标准B类磁导计测试棒状开路样品，矫顽力为正偏差，同时偏差与极靴材料的关联，采用DT4纯铁和1J50会存在差异。通过对磁导计进行校正，可以满足对开路样品的准确测量，这三种方法相辅相成，并可相互验证。

近年的对器件测试Hc的要求越来越多，主要涉及继电器行业、电磁阀和燃油喷嘴等企业用户。意大利LE公司的的Coercimeter-03和日本理研的K-HC1000为世界范围内被大家认可的产品。 LE公司的Cr3参考IEC 404-07标准采用霍尔传感器测试饱和充磁后，进行反向退磁，直到杂散磁场降到零，读取此时的电流计算矫顽力；日本理研的K-HC1000通过对饱和充磁的样品施加不同的退磁磁场，并不断抛移测试感应线圈（或样品），测试磁通为零时对应的电流计算矫顽力，两种方法均可行，在霍尔传感器分辨率满足的条件下，前者测试连续性更好、数据更加准确，因此我们的FE-2100HC也采用了这样的方法来制作。磁通计法我们采用FE-2100SD来完成，即采用模拟冲击法测试开路样品的磁滞回线，完全计算机自动控制，减少人为或机械的操作误差。国内同行可能对GB/T 13888-92（或IEC404-07）标准不太了解，所以基本上都是采用GB/T 3656磁通法测量。所以我们有必要对这两种方法测试进行一次比较（样品长度100mm，直径8mm）：

说明：样品是宁波精益轴业有限公司提供，不代表国产Cr17普遍性能这么差，只是购买到的产品差，国内有好的；但与德国材料比较还是有差距，矫顽力满足要求，硬度和耐磨性有差距，材料行业需要努力！

经过1年多的对三种测试方法的课题研究，阶段性获得结论为：

1、采用FE-2100SD螺线管退磁修正法，可以满足铁磁圆柱长样品的准确测量，矫顽力Hc精度可以控制在-1.0%的范围内，同时可满足磁化曲线和磁滞回线以及包括*大磁导率um、剩磁Br和饱和磁感应强度Bs的**测量。

2、采用FE-2100SD3配置B类磁导计，可以满足长度大于100mm，直径小于30mm，矫顽力大于100A/m的铁磁材料开路样品测量，矫顽力Hc精度可以控制在+3.0%范围内，同时可满足磁滞回线以及包括剩磁Br和饱和磁感应强度Bs的**测量。

3、采用FE-2100HC可以满足可以满足铁磁圆柱长样品的准确测量，矫顽力Hc精度可以控制在-1.0%的范围内，由于只测试Hc值，无退磁修正。

4、对于异形器件的矫顽力Hc测量，基本上以上三种方法很难达到，除非材料的矫顽力已经超过数千A/m，如硬质合金材料，但这恰恰正是广大企业所急需的设备。如何解决是*关键的问题。

我们在与众多的用户沟通中，以及不断的实验过程中，加工了一些非标的磁导计来对异形器件矫顽力进行测试，目前用户有：苏州聚昶精密五金机械有限公司、新会ABB、宁波万宝电器有限公司、宁波天龙股份有限公司、施耐德电气（上海）有限公司、上海大学材料学院和常州中晶电器厂。获得用户的好评，基本上解决了用户对加工器件的进厂合格检验，以及自己退火工艺的检验。
                                2019.1.9（用户测试样品按要求答疑总结）

贵公司样品采用FE-2100HC和FE-2100SD配置螺线管测试结果如下：