[發明專利]一種鐵基非晶軟磁合金及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011578029.X
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112877613B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 安石
• 申請（專利權）人: 江蘇三環奧納科技有限公司
• 主分類號: H01F1/153
• 分類號: H01F1/153;C22C45/02;B22D11/06;C21D1/76;C21D1/773;C21D9/52;H01F1/147;H01F41/00
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務所(普通合伙) 32267
• 代理人: 劉純

1.一種鐵基非晶軟磁合金，其特征在于，所述鐵基非晶軟磁合金的典型成分為FexNbyNizSiaBbCucTbdLae，其中，x=60-70at%，y=10-15at%，z=3-5at%，a=8-12at%，b=3-5at%，c=0.5-1at%，d=1-2at%，e=0.5-1 at%；

所述鐵基非晶軟磁合金的制備方法，包括以下步驟：

（1）母合金成分配制：先用砂輪把Fe、Nb、Ni、Si、FeB、Cu、Tb、La原料的表面氧化層打磨掉，按照上述配方對Fe、Nb、Ni、Si、FeB 、Cu、Tb、La原料進行準確稱量，稱量誤差控制在±0.003%；

（2）熔煉母合金：通過非自耗真空電弧熔煉爐，將上述原料熔煉成合金錠；

（3）制備帶材：上述合金錠破碎成合金塊，經丙酮溶液清洗后裝入石英管，采用感應線圈熔融石英管內的合金塊，當石英管內的合金塊熔融成液體后，采用單銅輥快淬急冷法，通過感應式急冷甩帶機制備成鐵基非晶合金帶材；

（4）熱處理：將上述鐵基非晶合金帶材放置于真空管式爐的石英舟中，然后推入至真空管式爐的加熱爐膛中間；對真空管式爐的爐腔進行抽真空，當真空度達到-0.1 MPa 時關閉機械泵，同時開啟通氣閥通入N2氣體，真空管式爐先以25-30℃/min升溫速率由室溫升至280-300℃，再以5-10℃/min升溫速率升至430-480℃，保溫處理10-20min；熱處理完成后，非晶合金帶材隨著真空管式爐的爐腔一起冷卻到室溫后取出，得到鐵基非晶軟磁合金。

2.根據權利要求1所述鐵基非晶軟磁合金的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）的熔煉母合金，具體包括如下步驟：

（1）清洗：將上述配料好的Fe、Nb、Ni、Si、FeB 、Cu、Tb、La原料置于有丙酮/乙醇溶液內，經超聲波清洗去除表面油污及其他有機物；

（2）抽真空：將Fe、Nb、Ni、Si、FeB 、Cu、Tb、La原料依次放入坩堝內，其中密度大且熔點低放在坩堝上面；通過機械泵對非自耗真空電弧熔煉爐抽低真空至1.5×10^-2Pa，隨后利用擴散泵抽高真空至10^-3Pa數量級，充入高純氬氣對非自耗真空電弧熔煉爐內洗氣，接著繼續抽真空，重復上述過程2—3次；

（3）熔煉：先在非自耗真空電弧熔煉爐內熔煉鈦錠吸收掉爐體內殘存的氧氣，再將坩堝內放置好的Fe、Nb、Ni、Si、FeB 、Cu、Tb、La原料依次熔煉成合金錠，每個合金錠反復熔煉4~6次以減少成分偏析。

3.根據權利要求1所述鐵基非晶軟磁合金的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）的制備帶材，具體包括如下步驟：

（1）熔融：合金錠破碎成合金塊，經丙酮溶液清洗后裝入石英管，采用感應線圈熔融石英管內的合金塊，當石英管內的合金塊熔融成液體；

（2）制備帶材：開啟感應式急冷甩帶機的水冷銅輥，銅輥轉速為100-120m/s，抽將石英管抽低真空至10^-1 Pa數量級后，通過擴散泵繼續抽高真空至4-6×10^-3 Pa后，充入高純氬氣保護氣體，形成0.04-0.06 MPa 的壓強差，高壓氬氣將石英管內液態合金快速推動至石英管底部的噴嘴，噴嘴噴射出液態合金至高速旋轉的水冷銅輥輥面上，液態合金被快速的甩出水冷銅輥輥面而獲得鐵基非晶軟磁合金。

4.根據權利要求3 所述鐵基非晶軟磁合金的制備方法，其特征在于，所述噴嘴與水冷銅輥的距離為0.5-0.6mm；所述噴嘴的噴速為20-25m/s。

5.根據權利要求1所述鐵基非晶軟磁合金的制備方法，其特征在于，所述鐵基非晶合金帶材的厚度為15-20μm，寬度為1-2mm。

6.根據權利要求1所述鐵基非晶軟磁合金的應用，其特征在于，所述鐵基非晶軟磁合金應用于電源開關、配電變壓器、電流互感器磁性器件。