[發明專利]一種非晶納米合金的加氫熱處理工藝

在審

• 申請號: 202011134552.3
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112342347A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 張濤;孫誠;張聽;羅俊;逄淑杰;李然
• 申請（專利權）人: 江蘇大磁納米材料有限公司;北京航空航天大學
• 主分類號: C21D1/26
• 分類號: C21D1/26;C21D1/74;C21D9/00;C22C45/02
• 代理公司: 南京勤行知識產權代理事務所(普通合伙) 32397
• 代理人: 陳燁

本發明涉及金屬材料技術領域，尤其是一種非晶納米合金的加氫熱處理工藝，包括以下步驟：母合金熔煉；帶材制備：將母合金錠置于熔煉爐中熔化，全熔后，由噴嘴朝銅輥噴射并在其表面冷卻得到帶材；鐵芯制備：帶材繞卷后得到成卷帶材，在鐵芯繞卷機內制備成非晶鐵芯；熱處理；本發明中的非晶納米合金的加氫熱處理工藝，在退火熱處理時通高純氫氣保護氣氛，誘導非晶基體納米晶化并降低合金內應力。采用此新型熱處理工藝制備得到的納米晶合金在保證飽和磁化強度的同時，電感、磁導率得到了提升，交流矯頑力、鐵損大幅降低，軟磁性能有了明顯改善。

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，尤其是一種非晶納米合金的加氫熱處理工藝。

背景技術

非晶態合金中的原子排列呈現短程有序、長程無序的特點，內部沒有晶粒、晶界、位錯以及層錯等二維、三維缺陷。這種特殊的原子結構使得非晶合金表現出優異的力學、磁學、耐蝕性能，在軟磁功能材料、電子器件、耐蝕涂層和結構材料等領域有著巨大的應用前景。在最近興起的無線充電領域，FINMENT納米晶合金因為其較高的飽和磁化強度、較低的損耗和可調控的磁導率成為了提高無線充電功率的關鍵材料。

Finemet非晶合金是采用單輥快淬法制成非晶合金薄帶，然后在略高于其晶化溫度下進行晶化退火熱處理，使非晶合金發生晶化、形成晶粒尺寸約為10～20nm的α-Fe(Si)單一固溶體相。正是這種小尺寸的納米晶組織結構，使得Finemet合金具有很低的有效磁晶各向異性常數(K)、而且飽和磁致伸縮系數(地)趨近于零，保證其得到了優異的軟磁性能。為了進一步提高Finment合金的軟磁性能，一種是從改變合金成分出發，比如用Co合金中部分Fe，形成具有較高居里點的FeCo晶化相，改善高溫磁性能和高頻磁性能，但是這種辦法大大提高了生產成本。

發明內容

本發明的目的是：克服現有技術中的不足，提供一種非晶納米合金的加氫熱處理工藝，該熱處理工藝在退火熱處理時通高純氫氣保護氣氛，誘導非晶基體納米晶化并降低合金內應力。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種非晶納米合金的加氫熱處理工藝，其特征在于：包括以下步驟：

母合金熔煉：按照表達式Fe_aSi_bB_cCu_dNb_e配料，其中a、b、c、d、e分別表示各對應組分的原子百分比含量，且a+b+c+d+e＝100，在惰性保護氣體氛圍下，在熔煉爐將配料，反復熔煉成成分均勻的母合金錠；

帶材制備：將母合金錠置于熔煉爐中熔化，全熔后，由噴嘴朝銅輥噴射并在其表面冷卻得到帶材；

鐵芯制備：帶材繞卷后得到成卷帶材，在鐵芯繞卷機內制備成非晶鐵芯；

熱處理：非晶鐵芯放置于熱處理托盤上并將其放入正壓退火爐內部，抽真空后，通保護氣體和高純氫氣，進行熱處理，本發明中的保護氣體選用氮氣、氬氣、氦氣等。

進一步的，所述表達式Fe_aSi_bB_cCu_dNb_e中，a為73.5，b為13.5，c為9,d為3，e為1。

進一步的，所述帶材制備在中頻感應熔煉爐進行，通過電感線圈產生的渦流加熱使得合金熔化。

進一步的，所述帶材制備過程中噴嘴噴射合金溶液時在氬氣保護氛圍下進行。

進一步的，所述成卷材帶的厚度為45-60mm，寬度為10mm。

進一步的，所述非晶鐵芯的內徑20mm、外徑30mm、高度10mm、重量為20±0.5g。