一种威根德磁敏传感器敏感合金丝的制作方法与流程

本发明涉及磁敏传感器领域，尤其涉及一种威根德磁敏传感器敏感合金丝的制作方法。

背景技术：

1、威根德（wiegand，又称为韦根）磁敏传感器是一种无功率损耗的传感器，广泛应用于电子式水表、热量表、煤气表、油表、转角测试仪、限位开关、识别卡及读出器等仪表领域。威根德磁敏传感器是基于韦根效应研制开发出的磁敏传感器，它主要由两部分组成：1、敏感合金丝；2、绕于合金丝外的检测线圈。其中，敏感合金丝是威根德磁敏传感器核心元件，为磁性敏感元件。其结构由一根永磁内芯和软磁外层构成，所述内芯与外层的矫顽力相差很多，依靠这种磁性的差异及一定的外部磁场条件，可以使内芯与外层的磁化方向相同或相反。丝上作用有适当的外磁场，内芯或外层中的软磁相合金发生磁化跳跃，套在丝上的线圈便会输出感应电压脉冲，从而实现可测量得传感特性。

2、对于上述的敏感合金丝，其现有的制备方法有以下几种：（1）热加工处理法，该方法是在高温温度条件下将磁性丝进行退火、淬火，再进行纵向磁化；（2）冷加工处理法，该方法是在常温条件下将磁性丝拉伸，然后扭拧处理；（3）嵌入法，该方法是将具有永磁特性和软磁特性的两种材料嵌在一起。

3、上述的现有方法至少存在以下缺点：⑴热加工处理法，需要在800～900℃条件下加工，设备要求高，工艺不易控制，重复性不好，制得的敏感合金丝电磁性能不稳定，批次输出电压幅度0.3～1.5v；（2）冷加工处理法，该方法制得的敏感合金丝性能不高, 输出电压幅度0.2～0.5v，设备要求高，扭拧工艺不易控制，重复性不好；⑶嵌入法，由于涉及分别制作永磁特性和软磁特性的材料并配合使用，加工成本高，为本发明方法的5～20倍，不适合大规模生产。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于提供一种威根德磁敏传感器敏感合金丝的制作方法，以解决上述问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种威根德磁敏传感器敏感合金丝的制作方法，所述方法为在永磁金属丝的外表面电镀一层软磁合金。

3、作为优选的技术方案，所述电镀的方法包括下述步骤：

4、（1）配置电镀液，所述电镀液的化学组成为：

5、niso4·6h2o   160～180g/l

6、feso4•7h2o    180～200g/l

7、nicl2•7h2o    20～30g/l

8、h3bo3         20～25g/l，

9、配置方法为：根据上述配方设计结果，计算并称取所需各种原材料，所述原材料为分析纯的niso4·6h2o、feso4•7h2o、nicl2•7h2o、h3bo3；将称取的各种原材料分别装入烧杯中，并加入稀释剂为去离子水，加热温度为50～80℃，配置时间为30～60分钟，原材料充分混合后，放入进行电镀槽，经过10～20分钟搅拌；完成电镀液配置，并置于电镀槽；

10、（2）电镀：将所述永磁金属丝置于电镀槽中进行电镀，ph值：3～5.5、温度：40～65℃、电流密度： 0.5～1a•dm-2；电镀时间为1小时～3小时。

11、本发明通过电镀法镀软磁镀层（nife合金），从而形成电磁特性，与传统电镀法相比具有明显区别，具体而言：

12、现有技术的热加工处理法、冷加工处理法和嵌入法，这三种方法的结构特性是内层为软磁特性合金、外层为永磁特性合金。这种结构如果要在软磁特性合金上进行电镀，由于受电流的影响，其表面会发生永磁相转化，很大部分转化为软磁相，其转化不易控制，因此截至本申请提出时，都没能实现采用电镀方法制作敏感合金丝。

13、本发明创造性地对敏感丝的结构进行了改变，在永磁体上进行电镀，即内层为永磁相合金,外层电镀为软磁相合金。

14、由于依靠电镀方法形成电磁特性的敏感性较强，与传统的电镀方法有本质的差异。本发明也不同于传统电镀如nife合金电镀，传统电镀的电镀目的保护性、装饰性等结构性工艺，不涉及电镀产品的电磁性能，所以工艺参数不同，具体如表1。二者电镀工艺参数有明显的区别。

15、表1 电镀工艺参数对比表

16、

17、作为进一步优选的技术方案，电镀时，电镀液采用搅拌器进行搅拌，搅拌速度为200～800r/min。

18、作为优选的技术方案镀层成分中ni:fe摩尔比例为（1～4）:1。

19、作为进一步优选的技术方案，镀层成分中ni:fe摩尔比例为1:1。

20、为保证电磁品质电流控制小（不能超过1a•dm-2），时间长＞1小时，镀层成分中ni:fe比例为关键指标，当ni:fe=1:1时性能最佳。

21、作为优选的技术方案，在电镀前，还对永磁金属丝进行预处理。

22、作为进一步优选的技术方案，所述预处理的方法依次包括抛光、水洗、除油、除锈和清洗。

23、作为优选的技术方案，所述永磁金属丝选自crni钢丝、co合金丝或碳钢；尺寸为φ0.3～0.5 mm。

24、与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明将内芯的永磁材料性能、结构尺寸固化，只对其电镀一层软磁相进行电磁特性（矫顽力趋为 0），因此，本发明采用电镀法制作敏感合金丝，具有工艺可控（批次内输出电压差异在3%以内）、设备要求低、容易控制、重复性好（批次间输出电压差异在10%以内）等优点；而现有的热加工、冷加工、嵌入等方法，其批次间输出电压差异在20%～80%之间。

技术特征：

1.一种威根德磁敏传感器敏感合金丝的制作方法，其特征在于，所述方法为在永磁金属丝的外表面电镀一层软磁合金。

2.根据权利要求1所述的一种威根德磁敏传感器敏感合金丝的制作方法，其特征在于，所述电镀的方法包括下述步骤：

3.根据权利要求2所述的一种威根德磁敏传感器敏感合金丝的制作方法，其特征在于，电镀时，电镀液采用搅拌器进行搅拌，搅拌速度为200～800r/min。

4.根据权利要求3所述的一种威根德磁敏传感器敏感合金丝的制作方法，其特征在于，镀层成分中ni:fe摩尔比例为4:1。

5.根据权利要求4所述的一种威根德磁敏传感器敏感合金丝的制作方法，其特征在于，镀层成分中ni:fe摩尔比例为1:1。

6.根据权利要求1所述的一种威根德磁敏传感器敏感合金丝的制作方法，其特征在于，在电镀前，对永磁金属丝进行预处理。

7.根据权利要求6所述的一种威根德磁敏传感器敏感合金丝的制作方法，其特征在于，所述预处理的方法依次包括抛光、水洗、除油、除锈和清洗。

8.根据权利要求1所述的一种威根德磁敏传感器敏感合金丝的制作方法，其特征在于，所述永磁金属丝选自crni钢丝、co合金丝或碳钢；尺寸为φ0.3～0.5 mm。

技术总结
本发明公开了一种威根德磁敏传感器敏感合金丝的制作方法，属于磁敏传感器领域，所述方法为在永磁金属丝的外表面电镀一层软磁合金；本发明将内芯的永磁材料性能、结构尺寸固化，仅对外层增加一层矫顽力趋为0的软磁电磁特性的合金，形成敏感体性丝；本发明采用电镀法制作敏感合金丝，具有工艺可控、设备要求低、容易控制、重复性好等优点。

技术研发人员：周平章,张峰平,陈姝言,杨星星
受保护的技术使用者：西南应用磁学研究所（中国电子科技集团公司第九研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15