[發明專利]一種高磁感應鐵基非晶軟磁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202011582274.8
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112877615B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 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: C22C45/02
• 分類號: C22C45/02;C21D6/00;C22C33/00;C22C33/06;H01F1/153
• 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

一種高磁感應鐵基非晶軟磁合金及其制備方法，所述鐵基非晶軟磁合金的典型成分為Fe_xSi_yB_zCu_aP_bC_c，其中，x=80?85at%，y=8?12at%，z=5?10at%，a=0.2?0.5at%，b=1?3at%，c=0.1?0.5at%。本發明所述的高磁感應鐵基非晶軟磁合金及其制備方法，配方設置合理，制備方法步驟簡單，采用高Fe含量以來獲得高飽和磁感應強度，通過添加Si、B、Cu、P、C元素以及優化含量解決高Fe含量合金系的非晶形成能力較低、帶材的厚度和寬度受到限制的問題，不含有昂貴的金屬元素，大幅降低了材料的成本，易于大規模推廣和生產，應用前景廣泛。

技術領域

本發明屬于非晶納米晶軟磁合金技術領域，具體涉及一種高磁感應鐵基非晶軟磁合金及其制備方法。

背景技術

非晶合金是通過傳統材料采用特殊的工藝處理而得到的一種新興合金材料；同傳統的氧化物玻璃相比，該類合金主要以金屬元素為主，彼此之間以金屬鍵的方式相結合，因而具備許多金屬方面的獨特性質，加之特殊的原子排列結構，使其在各方面均呈現優異的性能，被廣泛應用于各個領域。在眾多的非晶合金中，Fe基非晶合金以其低廉的原材料、簡單的制備工藝和優異的軟磁性能成為了材料界中的研究熱點。

鐵基非晶軟磁合金正逐漸取代以硅鋼二坡莫合金和鐵氧體等傳統晶態材料，作為變壓器和電感器的理想材料。鐵基非晶軟磁合金逐漸演變為三大體系：Finemet類合金、Nanoperm類合金以及Hitperm類合金。對于非金屬元素占比較大(約22 at．％)的Finemet系合金，導致低Fe含量的飽和磁感應強度Bs較低(僅1.25 T左右)，與高Bs的硅鋼片(1．8T以上)較，存在一定的差距。同時，由于其含有貴金屬Nb，也加大了材料的成本。Nanoperm類合金較好的解決了這一劣勢，大幅提升了Bs。不足之處由于含有Zr等金屬元素，一般需要在真空環境下進行，導致工藝復雜化；同樣對于Hitperm系合金，合金的軟磁性能得到改善，但是由于含有Co等元素，極大地增加了材料成本，應用領域受到限制。因此，本發明研發出一種高磁感應鐵基非晶軟磁合金及其制備方法，具有高飽和磁感應強度，并且成本低，易于生產和大規模生產。

中國專利申請號為CN201811347087.4公開了一種鐵基非晶納米晶軟磁合金及其制備方法和應用，將鐵、硅、硼源、銅、鈮和鎳進行熔煉后，得到合金錠；將合金錠破碎后清洗，然后進行甩帶，得到非晶合金帶；在真空或保護性氣氛的條件下，將非晶合金帶在430～450℃進行熱處理后，得到鐵基非晶納米晶軟磁合金，其飽和磁感應強度需要進一步提高和成本降低。

發明內容

發明目的：為了克服以上不足，本發明的目的是提供一種高磁感應鐵基非晶軟磁合金及其制備方法，配方設置合理，制備方法步驟簡單，采用高Fe含量以來獲得高飽和磁感應強度，通過添加Si、B、Cu、P、C元素以及優化含量解決高Fe含量合金系的非晶形成能力較低、帶材的厚度和寬度受到限制的問題，不含有昂貴的金屬元素，大幅降低了材料的成本，易于大規模推廣和生產，應用前景廣泛。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種高磁感應鐵基非晶軟磁合金，所述鐵基非晶軟磁合金的典型成分為Fe_xSi_yB_zCu_aP_bC_c，其中，x=80-85at%，y=8-12at%，z=5-10at%，a=0.2-0.5at%，b=1-3at%，c=0.1-0.5at%。

鐵基非晶軟磁合金具備低損耗、優良的軟磁特性及較為低廉的成本。但是，當鐵基非晶軟磁合金中Fe含量≤78 at%時，鐵鐵基非晶軟磁合金的飽和磁感應強度較低，但當鐵基非晶軟磁合金中Fe含量≥83 at%時，導致削弱了合金系形成非晶的能力，帶材厚度僅限于20 gm以內才能形成非晶合金，并且退火過后的帶材呈脆性，壓制運輸過程中極易破碎且性能對應力敏感，加大了工業化生產的難度。