[發(fā)明專利]一種鐵基納米非晶磁芯及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710701620.1
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107393674B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐書輝
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州鑫湄納米科技有限公司
• 主分類號: H01F1/153
• 分類號: H01F1/153
• 代理公司: 重慶強大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 黃書凱

本方案公開了納米非晶合金技術(shù)領(lǐng)域的一種鐵基納米非晶磁芯，包括的原料及其重量份數(shù)為：Fe71~75份、Si9~15份、B12.5~13.5份、Cu0.8~1.2份和促進(jìn)材料；促進(jìn)材料為2~4份的Nb或0.5~3份的Mo。本方案通過對各原料用量進(jìn)行優(yōu)化，并利用Fe作為基礎(chǔ)原料，通過原子半徑小的Si和B，促使形成非晶態(tài)合金，再通過Cu、Nb（或Mo）與其他原料之間的相互作用，使得制備的鐵基納米非晶磁芯中的晶粒更加細(xì)化，磁疇晶體結(jié)構(gòu)更優(yōu)化，從而提高了鐵基納米非晶磁芯在伏安特性狀態(tài)測試下的初始磁導(dǎo)率，并使鐵基納米非晶磁芯的伏安特性輸出更加平緩，使鐵基納米非晶磁芯在傳感器、電子電感器件或電流互感器中的應(yīng)用性能更加優(yōu)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米非晶合金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鐵基納米非晶磁芯及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

非晶納米晶軟磁材料，是非晶經(jīng)過熱處理后晶化獲得晶粒直徑在10~20nm的微晶，因此得名。該種合金幾乎綜合了所有非晶合金的優(yōu)異性能：高飽和磁通密度、高初始磁導(dǎo)率、低比損耗以及良好的溫度穩(wěn)定性。

非晶納米晶軟磁材料中鐵基納米非晶磁芯應(yīng)用較為廣泛，其主要用于電力系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)和高頻微磁器件等領(lǐng)域。非晶納米晶軟磁材料主要包含鐵磁性元素、非晶形成元素和納米晶形成元素。鐵磁性元素有Fe、Co和Ni，為納米晶合金的主要成分，占80%左右。非晶形成元素有Si、B、P、C等。納米晶形成元素主要作用是阻礙擴散速度，抑制晶粒長大，保證得納米尺寸晶粒。納米晶形成元素主要包括Cu、Nb等。鐵基納米非晶磁芯是將按配比將鐵磁性元素、非晶形成元素和納米晶形成元素混合經(jīng)熱處理制得。

雖然非晶鐵基納米非晶磁芯具備很多鐵基納米晶所不具備的優(yōu)異性能，但其初始磁導(dǎo)率和輸出平緩率有待仍可進(jìn)一步提升。如中國發(fā)明專利CN101834046A公開了一種高飽和磁感應(yīng)強度鐵基納米晶軟磁合金及其制備方法，其特征在于其是由鐵、硅、硼、磷、銅構(gòu)成的FexSiyBzPaCub合金，式中x、y、z、a、b分別表示各對應(yīng)組分的原子百分比含量，其中x=70-90%、y=1-15%、z=1-20%、a=1-20%、b=0.1-1%，且x+y+z+a+b=100%；該鐵基納米晶軟磁合金的微結(jié)構(gòu)為尺寸介于1-35nm的體心立方α-Fe（Si）納米晶相與富含磷和硼的非晶相共存，且以非晶相為基體相。制備方法主要是將配比好的原料先制備成合金錠，然后制成非晶合金，再進(jìn)行其它工序的處理，最后得到高飽和磁化強度的鐵基納米晶軟磁合金。該發(fā)明能夠大幅提高納米晶軟磁合金的飽和磁化強度，同時能夠保持較低的矯頑力并有效降低原材料成本。然而P的添加會導(dǎo)致合金在制備過程中容易氧化、崩濺，合金成分不易控制，致使制得的鐵基納米非晶磁芯初始導(dǎo)磁率（0.01~0.02）較低，同時其伏安特性的輸出不夠平緩。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明意在提供一種鐵基納米非晶磁芯，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的鐵基納米非晶磁芯因原料選用或原料配比不當(dāng)導(dǎo)致其初始磁導(dǎo)率較低的問題。

本方案中的一種鐵基納米非晶磁芯，包括的原料及其重量份數(shù)為：Fe71~75份、Si9~15份、B12.5~13.5份、Cu0.8~1.2份和促進(jìn)材料；促進(jìn)材料為2~4份的Nb或0.5~3份的Mo。

本方案的有益效果：本方案采用Fe作為鐵磁性元素，選用Si和B作為非晶形成元素，選用Cu和Nb（或Mo）作為納米晶形成元素，通過對各原料用量進(jìn)行優(yōu)化，利用Fe作為基礎(chǔ)原料，通過原子半徑小的Si和B，促使形成非晶態(tài)合金，再通過Cu、Nb（或Mo）與其他原料之間的相互作用，使得制備的鐵基納米非晶磁芯中的晶粒更加細(xì)化，磁疇晶體結(jié)構(gòu)更優(yōu)化，從而提高了鐵基納米非晶磁芯在伏安特性狀態(tài)測試下的初始磁導(dǎo)率，并使鐵基納米非晶磁芯的伏安特性輸出更加平緩，提高了鐵基納米非晶磁芯的應(yīng)用溫度范圍。

進(jìn)一步，所述鐵基納米非晶磁芯，包括的原料及其重量份數(shù)為：Fe73份、Si9~12份、B12.5~13.5份、Cu1份和Nb2~4份。