[發明專利]一種鐵基非晶合金材料

有效

• 申請號: 201310368544.9
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN103409708A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 尹麗娟;周立偉;胡源;劉紅玉
• 申請（專利權）人: 青島云路新能源科技有限公司
• 主分類號: C22C45/02
• 分類號: C22C45/02
• 代理公司: 山東清泰律師事務所 37222
• 代理人: 聶磊

技術領域

本發明屬于功能材料制造領域，具體涉及一種性能受濕度影響較小、抗氧化能力較強的鐵基非晶合金材料。

背景技術

鐵基非晶合金在經過適當的熱處理工藝后由于其獨特的納米晶/非晶雙相結構而兼有高飽和磁通密度、高磁導率、鐵損小、電阻率高等優異的軟磁性能，目前已廣泛應用于配電變壓器行業，隨著國家節能減排政策的推出，其用量還在逐年增加。

鐵基非晶合金以Fe元素為主，加入少量的非晶形成元素Si、B經快速冷凝工藝形成一種非晶態材料，其中Fe的質量百分比占90%以上。一般制造流程為按照化學成份配置母合金，經過熔煉、快速冷凝后制得非晶帶材，然后經過剪切、碼放、搭接、成型、熱處理、固化后制備成所需規格鐵芯。

在實際生產中，母合金多采用1t甚至以上的感應爐這種大型設備進行熔煉，帶材的產量也非常高；鐵芯的重量大部分重量集中在50-200kg之間，而且鐵芯制備的工藝步驟繁瑣、用時長，如碼放、搭接、成型、固化步驟均需要人工進行逐個的加工操作，同時熱處理和固化步驟還分別需要在設備中加熱4～12h。這樣帶材從碼放到制造成鐵芯需要經過至少2天的時間，其中大部分時間帶材都暴露在空氣中，在實際生產中，常常由于人工、設備等其他資源不具備等原因，使同一爐生產出的帶材需要分多個批次才能完全進入鐵芯的生產線，這就導致帶材在空氣中暴露更長的時間。

而制造環境對非晶鐵芯的損耗等性能具有非常重要的影響，如現有技術中成分為Fe₇₈Si₉B₁₃的帶材在濕度為20-40%環境下存放和制備的鐵芯損耗為0.16-0.19W/kg，而在濕度為65-85%下制備的鐵芯損耗>0.20W/kg，這是由于空氣中濕度大時，空氣中的水份極易引起非晶帶材表面氧化，致使制造的鐵芯損耗增大，損耗的增大將會導致組裝成的變壓器耗能大幅增加。因此降低空氣中的水份對帶材性能的影響對于提高非晶鐵芯的性能、提高不同季節不同批次鐵芯的一致性具有重要的意義。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種性能受濕度影響較小的鐵基非晶材料，由該材料制成的非晶帶材不易被空氣中的水份氧化、由該材料制成的非晶鐵芯性能具有較好的一致性。

本發明提供的技術方案為：一種鐵基非晶合金材料，其具體化學成分按原子個數百分比計算為：Fe??79%～81%；?Si??8.5%～9.5%；?B??10%～12%；?Mn???0.1%～0.15%；?Cu??0.05%～0.1%；?Cr??0.05%～0.1%。

Fe為本發明成分中的鐵磁性元素，其含量a為79.00至81.00?at%,當Fe的含量小于79?at%時，鐵基非晶沒有足夠大的飽和磁感應強度Bs。另一方面，當它超過81?at%時，鐵基非晶合金帶具有較差的非晶形成能力，因此a優選為79.00至81.00?at%。

Si和B是非晶形成元素，Si含量為8.50至9.50?at%，一方面為鐵基非晶合金熔點降低做出貢獻，另一方面主要是有效提高了合金的初始磁導率；B含量為10.00至12.00at%時有利于降低合金的熔點，有利于形成非晶條帶。

Mn是良好的脫氧劑和脫硫劑，當Mn含量為0.10-0.15%時具有最佳的抗氧化作用；Cu存在于鋼中具有耐大氣腐蝕性，Cu對抵消鋼中S也有有明顯效果，在此合金成分中當Cu含量為0.05-0.10%時具有較好的耐大氣腐蝕性；Cr可提高鋼的抗氧化性和脆性轉變溫度，加入適度的Cr，含量為0.05-0.10%對鋼的抗氧化能力做到較好的貢獻。

本發明具有以下有益效果：1、本發明提供的鐵基非晶合金材料的性能受濕度影響較小，空氣濕度對制造的鐵芯的損耗等性能影響較小，從而對組裝成的變壓器耗能影響較小，因此本發明通過降低空氣中的水份對帶材性能的影響提高了不同季節不同批次鐵芯的一致性。2、本發明提供的鐵基非晶合金材料具有較強的抗氧化能力，由該材料制成的帶材不易被空氣中的水份氧化，其在濕度較高的環境，如濕度高達85%的環境下，仍能保持優異的性能，這樣就降低了非晶合金帶材和鐵芯對保存條件的要求，延長了保質期，提高了其應用范圍。3、本發明提供的非晶合金材料具有優異的磁性能，適于廣泛應用于配電變壓器行業。

具體實施方式

下面結合實施方式具體說明本發明。

本發明提供的鐵基非晶合金材料的形式可以是帶材，也可以是鐵芯，具體的制備方法如下所述。