[發明專利]鐵鈷基納米晶軟磁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201010176204.2
• 申請日: 2010-05-17
• 公開（公告）號: CN102254665A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 沈寶龍;孔凡利;張明曉
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;C22C1/02
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛;景豐強

技術領域

本發明涉及一種鐵鈷基納米晶軟磁合金，本發明還涉及該鐵鈷基納米晶軟磁合金的制備方法。

背景技術

軟磁材料是開發最早，種類最多的一類磁性功能材料，要求具有低矯頑力，高磁導率，高飽和磁化強度和低鐵損等磁性能，在電工設備和電子設備中具有廣泛的應用。對納米晶軟磁材料研究始于1988年。納米晶軟磁材料是一類新型軟磁材料，它是由非晶基體及分布在非晶基體上的納米級細小晶粒組成，可以由非晶合金部分晶化得到的。其軟磁性能兼備了傳統軟磁材料的多項優點，如高飽和磁感應強度、高磁導率和低損耗等，被稱為“第三代軟磁”材料。它可以滿足各類電子設備向高效節能、集成化方面發展的需求，而且制備容易，成本低廉。經過近三十年的研究，目前納米晶軟磁合金主要有三個體系：Fe-Si-B-M-Cu(M＝Nb、Mo、W、Ta等)系FINEMET合金、Fe-M-B-Cu系(M＝Zr、Hf、Nb等)NANOPERM合金以及(Fe，Co)-M-B-Cu系(M＝Zr、Hf、Nb等)HITPERM合金。

FINEMET已經獲得了廣泛的應用，但其高頻損耗相對較大，飽和磁化強度相對較低，這類的技術文獻可參考專利號為ZL200410101593.7的中國發明專利《含有微量稀土元素的鐵基納米晶合金》(授權公告號：CN1306057C)，又可參考申請號為200810085015.7的中國發明專利申請公開《超高導磁納米晶合金的制造方法及其納米晶合金》(公開號為CN101255506A)，再有CN100443616C。

NANOPERM合金雖然飽和磁化強度較高，但綜合性能不及FINEMET合金。上述兩類材料由于受到其非晶相和納米晶相居里溫度的限制，只能被應用在200℃以下，高溫環境下將失去磁性。

HITPERM合金系，雖然其居里溫度和飽和磁化強度均較高，高頻特性也優于NANOPERM合金，但其矯頑力高達200A/m，鐵損也較高。

隨航空、航天和核能工業等國防領域的快速發展，對磁性材料提出了更高的要求。例如在航空、航天多電力飛行器中做集成動力裝置，其工作溫度從現在的300℃提高到500～600℃；應用于核電站反應堆內部的發動機和發電機組中的磁性材料要求可在高溫條件下長時間服役?？稍诟邷丨h境下應用的高性能磁性材料是確保航空、航天和國防領域的動力系統有效運行的基礎，這類磁性材料的開發正受到越來越多的關注。因此，同時開發一種具有高居里溫度，同時具有優異軟磁性能的軟磁材料是至關重要的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種兼具高居里溫度、高飽和磁感應強度及矯頑力交低的鐵鈷基納米晶軟磁合金。

本發明所要解決的又一個技術問題是提供一種兼具高居里溫度、高飽和磁感應強度及矯頑力交低的鐵鈷基納米晶軟磁合金的制備方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種鐵鈷基納米晶軟磁合金，其特征在于合金包括Fe、Co、B和Cu四種主要元素及M元素(M為Nb、Zr、Hf、Mo、W、Ta中的一種或幾種)，配比為Fe_aCo_bM_cB_dCu_e，式中a、b、c、d、e分別表示各對應合金元素的原子摩爾百分比，其中a＝40～42.5％，b＝40～42.5％，c＝5～8％，d＝5～9％，e＝0.1～1.5％，且a+b+c+d+e＝100％。各原料的純度均大于99％。

一種鐵鈷基納米晶軟磁合金的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

①按原子摩爾百分比將合金組分中的Fe、Co、M、B和Cu進行配料：

Fe???40％～42.8％

Co???40％～42.8％

M????5％～8％

B????5％～12％

Cu???0.1％～1.5％，

其中各原料的純度均大于99％，M為Nb、Zr、Hf、Mo、W、Ta中的至少一種；

②將配比好的原料在惰性氣體氛圍中，熔煉得到成分均勻的合金錠；

③將合金錠通過制成非晶合金；

④將非晶合金裝入熱處理爐中，在真空低于1.0×10^-2或惰性氣體氛圍中，在540～630℃保溫30～75分鐘，最后淬火冷卻，得到在非晶基體上分布著納米晶粒的高居里溫度高飽和磁感應強度的鐵鈷基納米晶軟磁合金。

進一步，步驟②中所述的熔煉采用電弧熔煉、中頻感應熔煉或高頻感應熔煉。

進一步，步驟③中所述的非晶合金為條帶狀、棒狀、環狀或絲狀。