[發明專利]鐵基納米晶軟磁合金材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210105066.8
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN102610348A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 王立軍;張國祥;陳非非;許研
• 申請（專利權）人: 安泰科技股份有限公司
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 張小娟

技術領域

本發明屬于功能材料中軟磁材料的制備領域，特別適用于制備具有良好軟磁性能的鐵基納米晶軟磁合金材料。

背景技術

隨著電子行業的迅速發展，其中所使用的各種電子元器件的技術性能指標也在不斷的提高。而采用納米晶態合金作為軟磁材料的必用材料，早已被廣泛的運用。

通常獲得納米晶合金帶材的方法有2種，一種為單輥法結合后續晶化退火熱處理的制備方法，另一種為調幅分解法。眾所周知，單輥法結合后續晶化退火熱處理的制備方法是目前納米晶態合金材料普遍采用的制備方法。1988年，日立金屬的吉澤克仁在Fe-Si-B非晶合金的基礎上添加Cu和Nb，利用單輥法獲得非晶合金，再利用后續晶化熱處理獲得非晶基體上彌散分布的直徑20-50nm的α-Fe納米晶顆粒。其中，單輥法的工作原理是將熔融鋼液直接噴注至高速旋轉的銅輥激冷面快速凝固形成非晶合金，再通過后續的晶化退火熱處理獲得非晶基體上彌散分布的尺寸20-50納米的α-Fe晶粒，并且該制備方法近年來已成為用以連續生產納米晶合金薄帶的最重要方法之一。而調幅分解法的工作原理是首先使合金熔體達到深度過冷，使之發生調幅分解，再通過熔體快速冷卻獲得納米尺寸的合金帶材。與前者相比，調幅分解法具有工藝簡單、一步直接制備納米晶合金等特點。

發明內容

本發明的目的是提供一種通過調幅分解制備鐵基納米晶軟磁合金材料及其制備方法，該制備方法可使優化配比的合金成分在快速凝固過程中直接形成納米晶合金，并且該合金材料具有方形比高，軟磁性能良好等特點。

本發明的設計思路如下：

本發明所提出的鐵基納米晶軟磁合金材料，主要是適用于軟磁非晶合金的材料，為了使材料具有理想的軟磁特性，以及易于通過調幅分解形成納米晶合金，提出一種以Fe_100-b-c-d-eCu_bA_cB_dC_e為基本通式的軟磁合金材料，并通過對合金成份的合理調整，添加一些其它的微量金屬元素，來改善合金的材料特性和各項磁性能。

因此，本發明的鐵基納米晶軟磁合金材料的成份中，采用Fe作為軟磁材料的主要構成元素，含量為70-85at％。

Cu元素的添加有利于納米晶形成，含量為0.3-3at％，少于0.3％，不易形成納米晶顆粒，高于3％，納米晶顆粒直徑變得粗大。P、Si、B、C元素作為有利于形成非晶的重要元素加入，其中，P、Si、B是類金屬元素是類金屬元素，除可以降低形成非晶合金的臨界冷卻速率外，其主要的作用是有利于形成非晶合金，且B還可以提高非晶合金的磁性能，例如方形比，C是類金屬元素，其可以提高非晶合金的飽和磁感應強度，并有利于非晶合金的形成，其中C、B含量為2-15at％，低于2％，不易形成非晶合金，高于15％，容易導致制帶困難。Si、P的含量為10-15at％，低于10％，不易形成非晶合金，高于15％，合金不易形成非晶帶材。

同時，為了進一步提高合金材料的性能，還添加了Cr、V、Mo、W、Ta、Nb等合金化元素，這些元素可以提高合金的熱處理穩定性，改善合金材料在鑄造時的工藝特性，并且具有進一步擴展合金過冷度的優點，其含量為2-8at％，低于2％，合金的過冷度太低，高于8％，容易導致納米晶形成困難。

本發明的鐵基納米晶軟磁合金材料可以采用單輥法直接制備。

為了實現發明目的，根據上述設計思路，本發明提供了如下技術方案：

一種鐵基納米晶軟磁合金材料，通過調幅分解在快速凝固過程中直接形成納米晶，其中，該鐵基納米晶軟磁合金材料的通式為Fe_100-b-c-d-eCu_bA_cB_dC_e，具體化學成份為(原子％)：b＝0.3-3％，c＝2-8％，d＝10-15％，e＝2-15％，其中A為Cr、V、Mo、W、Ta、Nb中的至少一種元素，B為Si、P中的至少一種元素，C為C、B中的至少一種元素。

所述軟磁合金材料使用狀態的微觀組織為：非晶基體上彌散分布著尺寸為20-50nm的α-Fe晶粒。

所述軟磁合金材料的方形比為0.80-0.94。

一種鐵基納米晶軟磁合金材料的制備方法，通過調幅分解在快速凝固過程中直接形成納米晶，其特征在于：包括如下步驟：