[發明專利]一種鐵基納米晶軟磁合金及制備方法

無效

• 申請號: 201310411351.7
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103489555A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 王寅崗;陳夫剛;劉萬里
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;C22C38/16;C22C38/32;C22C38/34;C21D1/26;C21D6/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明屬于軟磁合金的技術領域，具體地講是涉及一種鐵基納米晶軟磁合金及制備方法。

背景技術

科技進步對電力電子設備微型化、智能化及系統穩定性的要求不斷提高。在高技術領域，特別是航空航天、雷達及軍工電源等領域，對精密電子元器件的品質如抗電磁干擾能力、應力敏感性、使用壽命等指標提出了更高的要求。作為電子元器件產業的技術制高點——精密電子元器件產業，其生產技術水平代表著一個國家在電子元件制造業的技術高度。作為一些電子元器件的核心部件——磁芯，其質量水平關乎電子元器件的制造水平。目前，鈷基非晶薄帶因其優良的軟磁性能（如低矯頑力、高磁導率、低損耗及低應力敏感性）被作為精密電子元器件的磁芯材料的首選。然而，由于鈷基非晶薄帶高昂的制造成本，其制造的磁芯僅限于軍工電源等特殊領域電子元器件的應用，而在民用領域的應用非常難以推廣。同時，由于鈷基非晶合金薄帶的飽和磁感應強度低(如1K202J?B_s:0.55T)?，已無法滿足電子元件系統微型化的發展要求。近年來，鐵基納米晶軟磁合金得到了國內外的廣泛研究，并已被廣泛應用于制作微型電子變壓器、互感器、電抗器等鐵芯，取得了良好的經濟效益和社會效益。特別是近幾年國內外研究者對高飽和磁感應強度鐵基納米晶軟磁合金薄帶的研究取得了豐碩的成果，如日本東北大學井上課題組研制出的低成本Fe-Si-B-P-Cu納米晶軟磁合金帶材[J.Appl.Phy.46(2007)477]，飽和磁感應強度大于1.7?T。高飽和磁感應強度的鐵基納米晶軟磁薄帶的出現為電子元器件的微型化提供了材料基礎。但鐵基納米晶薄帶的軟磁性能較鈷基非晶合金薄帶差，特別是飽和磁滯伸縮系數較大（>10^-6）。降低磁滯伸縮系數可以有效地降低軟磁材料的磁彈性各向異性能[Acta.Mater.53(2005)2937]，這對于提高軟磁材料的磁導率、高頻使用性能、降低損耗有著十分重要的意義。與此同時，對于非晶/納米晶軟磁合金薄帶制備的軟磁磁芯，由于薄帶的厚度較小(20-30?μ?m)，疊片系數較傳統的軟磁材料（如硅鋼片）低，降低磁滯伸縮系數可有效降低器件工作噪聲，提高器件的工作穩定性和使用壽命，特別是在苛刻環境（如振動、電磁干擾等）條件下的穩定性。這也是目前具有零磁滯伸縮的鈷基非晶合金薄帶作為精密軍工電子元器件首選軟磁材料的主要原因之一。因此，鐵基納米晶軟磁合金能否成功代替鈷基非晶合金在精密電子元器件中的應用，關鍵在于降低目前鐵基納米晶軟磁合金的飽和磁滯伸縮系數。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種低飽和磁滯伸縮系數、高飽和磁感應強度的鐵基納米晶軟磁合金及制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種鐵基納米晶軟磁合金，其特征在于該鐵基納米晶軟磁合金的化學式為Fe_aSi_bB_cCu_dT_eRE_f；所述的T為Ti、V、Mn、Cr、Mo、Nb、Zr和W中的至少一種；所述的RE為La、Y、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho和Er中的任意一種或任意兩種；所述的a、b、c、d、e、f為原子百分數，b=12~16，c=4~7，d=0.5~1，e=1~4，f=0.5~2，a=(100-b-c-d-e-f)。

所述的一種鐵基納米晶軟磁合金的制備方法，其特征在于包括以下步驟：步驟1、按照合金成分進行配料；步驟2、將步驟1中配好的原料熔煉成均勻的合金，將熔煉好的母合金破碎，清洗干凈，然后放入石英玻璃管中，將裝有母合金的石英玻璃管固定于輥輪上方，抽真空，充入氬氣，將母合金感應加熱到熔融狀態，通過噴嘴噴射到旋轉的銅輥上，得到非晶薄帶；步驟3、將非晶薄帶在真空退火爐中晶化退火，保溫溫度400~470℃，時間40～60min。

有益效果：

1）本發明成分體系之所以具有高的飽和磁感應強度，是因為較目前廣泛應用的鐵基納米晶軟磁合金1k107?(Fe_73.5Si_13.5B₉Nb₃Cu₁)，本發明合金體系具有高的Fe含量。

2）過渡族金屬元素和稀土元素的聯合加入有效拓寬了該體系非晶合金的晶化退火溫度范圍。