一種鐵基非晶納米晶軟磁合金及其制備方法技術

本發明專利技術提供了一種鐵基非晶納米晶軟磁合金，具有式I所示的通式，Fe

Iron based amorphous nanocrystalline soft magnetic alloy and preparation method thereof

The present invention provides an iron based amorphous nanocrystalline soft magnetic alloy having a general formula as shown in type I, Fe

【技術實現步驟摘要】
一種鐵基非晶納米晶軟磁合金及其制備方法
本專利技術屬于軟磁合金功能材料
，尤其涉及一種鐵基非晶納米晶軟磁合金及其制備方法。
技術介紹
隨著社會的不斷進步，由于計算機網絡、高密度記錄技術、電力系統和高頻微磁器件等領域的發展和需要，越來越要求所用的各種元器件具備高性能、高品質、小型、輕量，這就要求制備這些器件的軟磁合金等金屬功能材料不斷提高性能。這其中，非晶軟磁合金均由各自的基體金屬和非金屬組成，前者是鐵磁性元素(鐵、鈷、鎳或者它們的組合)，它們用來產生磁性；后者是玻璃化元素，其主要作用是降低合金形成非晶態的臨界冷卻速度，易于得到非晶態。過渡族金屬(鋯、鉿、鈮等)及稀土金屬也容易與鐵、鈷、鎳形成非晶態合金，能夠替代非金屬元素。自從20世紀60年代末開發出來的鐵基非晶合金和80年代后期又在鐵基非晶合金基礎上開發了鐵基非晶納米晶合金以來，現已成為電力及電子通訊行業磁性元器件中所用軟磁材料的研究熱點，目前不但在材料和工藝方面，而且在應用方面都取得了巨大進展，已廣泛應用于各種電力設備和電子器件中。鐵基非晶/納米晶軟磁合金具有優良的軟磁性能，如高飽和磁感應強度，低矯頑力，高磁導率，低損耗等特點，數十年來始終是材料和凝聚態物理領域內的研究熱點。而且，鐵基非晶/納米晶軟磁合金的制備工藝簡單、成本低廉，被廣泛的應用在變壓器、電感器、傳感器等領域都具有良好的應用前景。1988年日本的Yoshizawa等人首先發現Fe-Si-B-Cu-Nb合金體系。經過20多年的研究發展，目前的鐵基非晶/納米晶合金已經主要發展成為三大體系，即Finemet(Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3)系合金、Nanoperm(Fe-M-B，M＝Zr，Hf，Nb等)系合金和HITPERM(Fe-Co-M-B，M＝Zr，Hf，Nb等)系合金。其中現在主要應用Finemet合金，以其較好的軟磁性能以及較低的成本在許多領域得到了廣泛的推廣。但是隨著下游應用領域的發展和要求，由于其飽和磁感應強度較低(僅1.25T左右)，與高飽和磁感應強度的硅鋼相比，在同等條件下應用需要較大的體積，不能適應輕量化、小型化的發展要求，嚴重的限制了其應用；而且與硅鋼相比由于其含有貴金屬Nb，也加大了材料的成本，不利于社會的發展。因此，如何得到一種具有更高的飽和磁感應強度，滿足輕量化、小型化的發展要求，又具有較低的生產成本的軟磁合金材料，已成為業界諸多研究學者廣泛關注的焦點。因此，本工藝開發出了通過簡單工藝制備具有優良的軟磁性能的一種新型的高飽和磁感應強度鐵基非晶/納米合金。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術要解決的技術問題在于提供一種鐵基非晶納米晶軟磁合金及其制備方法。本專利技術制備的鐵基非晶納米晶軟磁合金，具有更高的飽和磁感應強度，而且不含貴金屬Nb，降低了原料成本，此外，制備工藝簡單，適合于規模化工業生產。本專利技術提供了一種鐵基非晶納米晶軟磁合金，具有式I所示的通式：FexSiyBzPnCumCwI；其中，84.0≤x≤85.0，0≤y≤2，8.5≤z≤10.5，3≤n≤4，0.3≤m≤1，0≤w≤1，且x+y+z+n+m+w＝100。優選的，所述84.2≤x≤84.7；所述0≤y≤1.5；所述3.5≤n≤4；所述0.5≤m≤0.7；所述0≤w≤0.5。優選的，所述9≤z≤10.5；所述0≤w≤0.3。本專利技術提供了一種鐵基非晶納米晶軟磁合金的制備方法，包括以下步驟：A)將鐵、硅、硼源、磷鐵、銅和碳鐵進行熔煉后，得到合金錠；所述硼源包括硼和/或硼鐵；B)將上述步驟得到的合金錠破碎后進行甩帶，得到非晶合金帶；C)在真空或保護性氣氛的條件下，將上述步驟得到的非晶合金帶進行熱處理后，得到鐵基非晶納米晶軟磁合金。優選的，所述熔煉的溫度為1100～1350℃；所述熔煉的時間為1～5min；所述熔煉為多次熔煉；所述多次為大于等于3次。優選的，所述熔煉的步驟具體為：先將磷鐵放入熔煉裝置中，再將鐵、硅、硼源、銅和碳鐵放入熔煉裝置中進行熔煉。優選的，所述甩帶為單輥急冷甩帶；所述甩帶的冷輥線速度為45～55m/s。優選的，所述非晶合金帶的寬度為1～2mm；所述非晶合金帶的厚度為18～35μm。優選的，所述熱處理的溫度為430～450℃；所述熱處理的時間為10～60min；所述熱處理的升溫速率為10～20℃/min。優選的，所述合金錠破碎后還包括清洗步驟；所述清洗的清洗劑包括乙醇和/或丙酮。本專利技術提供了一種鐵基非晶納米晶軟磁合金，具有式I所示的通式，FexSiyBzPnCumCwI；其中，84.0≤x≤85.0，0≤y≤2，8.5≤z≤10.5，3≤n≤4，0.3≤m≤1，0≤w≤1，且x+y+z+n+m+w＝100。與現有技術相比，本專利技術針對現有的Finemet合金，飽和磁感應強度較低，在同等條件下應用需要較大的體積，不能適應輕量化、小型化的發展要求，以及含有貴金屬Nb，增加材料成本等缺陷。本專利技術通過加入特定的元素，輔以相應的比例，提出了新型的具有高飽和磁感應強度的鐵基非晶納米軟磁合金，該合金具有高飽和磁感應強度，低矯頑力等優良的軟磁性能，而且不包含昂貴的金屬元素Nb，大大的降低了材料的成本，有效的解決了現有的鐵基非晶納米晶軟磁合金中，要提高飽和磁感應強度，需提高鐵含量；降低成本，則需盡量的少添加或不添加貴金屬Nb，但鐵含量的增加相應的減少了貴金屬的含量，再加上成本的控制，都會導致納米晶的前驅體(非晶)的形成能力下降，且還不利于非晶帶材的制備，最終導致磁性能的惡化的矛盾。實驗結果表明，本專利技術制備的非晶/納米晶軟磁合金，鐵含量高，但飽和磁化強度能達到1.95T，矯頑力能達到28A/m，有效的改善了現有非晶/納米晶軟磁合金低飽和磁感應強度的缺點。附圖說明圖1為本專利技術制備鐵基非晶納米晶軟磁合金的工藝流程簡圖；圖2為本專利技術實施例制備的非晶薄帶的X射線衍射圖；圖3為本專利技術實施例制備的鐵基非晶納米晶合金的磁化曲線圖；圖4為本專利技術實施例制備的鐵基非晶納米晶合金的矯頑力隨熱處理溫度不同的變化曲線。具體實施方式為了進一步理解本專利技術，下面結合實施例對本專利技術優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為了進一步說明本專利技術的特征和優點，而不是對專利技術權利要求的限制。本專利技術所有原料，對其來源沒有特別限制，在市場上購買的或按照本領域技術人員熟知的常規方法制備的即可。本專利技術所有原料，對其純度沒有特別限制，本專利技術優選采用分析純或領域內使用的常規純度。本專利技術提供了一種鐵基非晶納米晶軟磁合金，具有式I所示的通式：FexSiyBzPnCumCwI；其中，84.0≤x≤85.0，0≤y≤2，8.5≤z≤10.5，3≤n≤4，0.3≤m≤1，0≤w≤1，且x+y+z+n+m+w＝100。本專利技術對所述通式的概念沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的通式的概念即可，可以看做通式，也可以看做原子比。本專利技術所述x滿足以下條件：84.0≤x≤85.0，更優選滿足以下條件：84.1≤x≤84.9，更優選滿足以下條件：84.2≤x≤84.8，更優選滿足以下條件：84.3≤x≤84.7，最優選滿足以下條件：84.4≤x≤84.6。本專利技術所述y滿足以下條件：0≤y≤2，更優選滿足以下條件：0≤y≤1.5，更優選滿足以下條件：0.1≤y≤2，更優選本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鐵基非晶納米晶軟磁合金，其特征在于，具有式I所示的通式：Fe

【技術特征摘要】
1.一種鐵基非晶納米晶軟磁合金，其特征在于，具有式I所示的通式：FexSiyBzPnCumCwI；其中，84.0≤x≤85.0，0≤y≤2，8.5≤z≤10.5，3≤n≤4，0.3≤m≤1，0≤w≤1，且x+y+z+n+m+w＝100。2.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述84.2≤x≤84.7；所述0≤y≤1.5；所述3.5≤n≤4；所述0.5≤m≤0.7；所述0≤w≤0.5。3.根據權利要求1～2任意一項所述的復合材料，其特征在于，所述9≤z≤10.5；所述0≤w≤0.3。4.一種鐵基非晶納米晶軟磁合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：A)將鐵、硅、硼源、磷鐵、銅和碳鐵進行熔煉后，得到合金錠；所述硼源包括硼和/或硼鐵；B)將上述步驟得到的合金錠破碎后進行甩帶，得到非晶合金帶；C)在真空或保護性氣氛的條件下，將上述步驟得到的非晶合金帶進行熱處理后，得到鐵基非晶納米晶軟磁合金。5.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐佳，楊元政，李美瑤，楊會軍，
申請(專利權)人：廣東工業大學，東莞美壹磁電科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44