一种铁基非晶纳米晶薄带磁体及其制备和应用方法技术

本发明专利技术一种铁基非晶纳米晶薄带磁体及其制备和应用方法，涉及铁作主要成分的非晶态合金，该一种铁基非晶纳米晶薄带磁体是Finemet型非晶纳米晶薄带磁体；其制备方法是在主合金A熔炼时添加相同成分的非晶纳米晶薄带F，相当于熔炼时在母合金中添加了一种非晶纳米晶孕育剂，以通过细化母合金铸锭组织来减小对应非晶薄带晶化后的纳米晶尺寸，从而进一步降低薄带磁体矫顽力、增大初始磁导率和饱和磁感应强度以及维持较小的铁损值；该一种铁基非晶纳米晶薄带磁体被用于制备铁基非晶纳米晶软磁合金铁芯产品。本发明专利技术克服了现有类似产品存在的磁性能仍较低，生产成本高和很难在生产中进行批量生产的缺陷。

Iron based amorphous nanocrystalline thin ribbon magnet and its preparation and application method

The invention relates to a Fe based amorphous thin strip magnet and its preparation and application method of amorphous alloy to iron as the main component, the kind of Fe based amorphous thin strip magnet is Finemet type amorphous thin strip magnet; the preparation method of nano crystalline composition in adding the same the main alloy A smelting thin strip F, the equivalent of melting in the alloy added an amorphous nanocrystalline inoculant, the nanocrystal size by master alloy ingot microstructure refinement to reduce the corresponding amorphous thin ribbons after crystallization, thus further reducing the ribbon coercivity, initial permeability and increase the saturation magnetic induction and maintain a small loss of the value; a Fe based amorphous thin strip magnet is used for the preparation of core products of Fe based amorphous and nanocrystalline soft magnetic alloy. The present invention overcomes the defects that the magnetic property of the existing similar products is still low, the production cost is high and the batch production is difficult to be produced in production.

【技术实现步骤摘要】
一种铁基非晶纳米晶薄带磁体及其制备和应用方法
本专利技术的技术方案涉及铁作主要成分的非晶态合金，具体地说是一种铁基非晶纳米晶薄带磁体及其制备和应用方法。
技术介绍
1988年日立公司的Yoshizawa等人(Y.Yoshizawa,S.Oguma,K.Yamauchi.NewFe-basedsoftmagneticalloyscomposedofultrafinegrainstructure[J].JournalofAppliedPhysics.1988,64:6044-6046.)专利技术了软磁性能优异的非晶纳米晶材料Finemet，Finemet型非晶纳米晶是指将Fe-M-Cu-Si-B非晶薄带进行等温热处理后，从非晶基体中析出纳米尺寸软磁晶粒，最终使材料获得非晶和纳米晶共存的双相结构。由于该类合金成型率较高，并且拥有良好的软磁性能，如1.2T的饱和磁感应强度，104～105的初始磁导率以及低的矫顽力和宽频率范围下小的铁损值，被广泛应用于软磁工业。目前，随着电器工业的发展，对Finemet型铁基非晶纳米晶合金的需求量逐年增加，对该类磁性材料的研究更是如火如荼。CN101787500B公开了一种FeaSibBcCdAle非晶薄带的制备方法，但该非晶薄带存在矫顽力大于2.2A/m，并且合金中具有高熔点元素C，很难在生产中进行批量生产的缺陷。CN102732811A公开了一种铁基非晶纳米晶软磁合金的制备方法，制得的FeaXbCucSidBePf(68≤a≤90,0≤b≤6,0≤c≤2,3≤d≤20,4≤e≤20,0≤f≤10at％)非晶纳米晶薄带存在矫顽力大于5A/m，并且合金中含有易氧化元素P，薄带磁体很难在大气环境下进行大量生产的缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种铁基非晶纳米晶薄带磁体及其制备和应用方法，该一种铁基非晶纳米晶薄带磁体是Finemet型非晶纳米晶薄带磁体，以通过细化母合金铸锭组织来减小对应非晶薄带晶化后的纳米晶尺寸，从而进一步降低薄带磁体矫顽力、增大初始磁导率和饱和磁感应强度以及维持较小的铁损值，克服了现有类似产品存在的磁性能仍较低，生产成本高和很难在生产中进行批量生产的缺陷。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是：一种铁基非晶纳米晶薄带磁体，是Finemet型非晶纳米晶薄带磁体，其质量百分比组成表达式为AxFy，式中，A组分是原子百分比组成为FeaCubMcSidBe的主合金A，其中M为Nb、V和Mo元素中的至少一种元素，a、b、c、d和e表示元素组成的原子百分数，其中70.0≤a≤76.0，1.0≤b≤1.5，3.0≤c≤3.5，11.0≤d≤14.0，7.5≤e≤11.5，且满足a+b+c+d+e＝100；F组分是与A组分的主合金A的组成相对应的非晶纳米晶薄带F，其中所含晶态相的质量分数范围为5.0～90.0％；A组分的组成质量百分比x的限定范围为70≤x≤90，F组分的组成质量百分比y的限定范围为10≤y≤30。上述一种铁基非晶纳米晶薄带磁体的制备方法，是在主合金A熔炼时添加相同成分的非晶纳米晶薄带F，相当于熔炼时在母合金中添加了一种非晶纳米晶孕育剂，以通过细化母合金铸锭组织来减小对应非晶薄带晶化后的纳米晶尺寸，具体步骤如下：第一步，配制原料：按原子百分比计的组成式FeaCubMcSidBe计算各元素质量，其中M为Nb、V和Mo元素中的至少一种元素，a、b、c、d和e表示元素组成的原子百分数，70.0≤a≤76.0，1.0≤b≤1.5，3.0≤c≤3.5，11.0≤d≤14.0，7.5≤e≤11.5，且满足a+b+c+d+e＝100，称取所需原料：铌铁、硼铁、钒铁、钼铁、纯硅、纯铜和纯铁，其中，铌铁中含铌的质量百分数为60.0～70.0％，硼铁中含硼的质量百分数为17.0～20.0％，钒铁中含钒的质量百分数为30.0～50.0％，钼铁中含钼的质量百分数为45.0～60.0％，完成配制原料，并按此同样配制原料两份；第二步，制备非晶纳米晶薄带F：将第一步配制原料中的一份原料加入熔炼炉中，对炉体抽真空至真空度<5×10-1Pa，加热熔炼，直到所加入的全部原料熔化，且使成分均匀分布为止，之后对熔融液进行打渣和除渣，然后倒入模具中冷却，即制得组成为FeaCubMcSidBe的合金铸锭，将该合金铸锭破碎后装入熔体快淬炉中，重新熔融后以15～40m/s的线速度在辊轮上进行熔体快淬，制得非晶纳米晶薄带F，或者将由此制得的非晶纳米晶薄带F进一步放入退火炉中，于480～580℃等温退火10～60min，制得非晶纳米晶薄带F；第三步，制备AxFy母合金铸锭：将上述第一步配制原料中的另一份原料加入熔炼炉中，对炉体抽真空至真空度<5×10-1Pa，加热熔炼，直到所加入的全部原料熔化，且使成分均匀分布为止，得到原子百分比组成为FeaCubMcSidBe的主合金A的熔液；随后将上述第二步制得的非晶纳米晶薄带F作为非晶纳米晶薄带孕育剂按照组成质量百分比为主合金A:非晶纳米晶薄带F＝x:y添加到熔融的主合金A的熔液中，其中组成质量百分比x和y的限定范围分别为：70≤x≤90，10≤y≤30；调节加热功率，使添加的非晶纳米晶薄带F熔化并搅拌均匀，然后将熔融液浇注至模具中冷却，即制得AxFy母合金铸锭；第四步，制备铁基非晶纳米晶薄带磁体：将上述第三步制得的AxFy母合金铸锭破碎后放入重熔炉中熔化，然后对AxFy母合金熔液进行打渣，在大气中以15～40m/s速度进行熔体快淬，即制得质量百分比组成表达式为AxFy的Finemet型的铁基非晶纳米晶薄带磁体，其中A组分与F组分的元素百分比组成式均为FeaCubMcSidBe；经游标卡尺及千分尺测定：制得的一种铁基非晶纳米晶薄带磁体的厚度为25～35μm，带宽为5～40mm；根据Jade软件计算：非晶纳米晶薄带F中所含晶态相的质量分数范围为5.0～90.0％。上述一种铁基非晶纳米晶薄带磁体的制备方法，所用到的原料均由公知途径获得，设备均为公知的化工设备，所用到的工艺操作方法均为本
的技术人员所熟知的。上述一种铁基非晶纳米晶薄带磁体的应用方法，用于制备铁基非晶纳米晶软磁合金铁芯产品，步骤如下：第一步，制备铁基非晶铁芯：将上述一种铁基非晶纳米晶薄带磁体通过卷带机卷制成所需的相应规格的铁基非晶铁芯；第二步，制备铁基非晶纳米晶软磁合金铁芯产品：将上述第一步卷制得的铁基非晶铁芯放入退火炉中，在480～580℃等温退火10～60min，即制得在非晶基体上纳米晶均匀分布的铁基非晶纳米晶软磁合金铁芯产品；经游标卡尺测定：制得的铁基非晶纳米晶软磁合金铁芯产品的尺寸为外径×内径×高＝D×d×h＝Φ30mm×Φ24.92mm×(5～40)mm；经MATS-2010SD型软磁直流测量装置与MATS-2010SA型软磁交流测量装置分别测定磁性能为：该铁芯产品室温下的矫顽力为0.36～0.63A/m，铁损值P0.5/20k为10.58～17.39W/kg。上述一种铁基非晶纳米晶薄带磁体的应用方法，其中所用到的设备均为公知的化工设备，所用到的工艺操作方法均为本
的技术人员所熟知的。本专利技术的有益效果如下：与现有技术相比，本专利技术突出的实质性特点在于：(1)现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁基非晶纳米晶薄带磁体，其特征在于：是Finemet型非晶纳米晶薄带磁体，其质量百分比组成表达式为AxFy，式中，A组分是原子百分比组成为FeaCubMcSidBe的主合金A，其中M为Nb、V和Mo元素中的至少一种元素，a、b、c、d和e表示元素组成的原子百分数，其中70.0≤a≤76.0，1.0≤b≤1.5，3.0≤c≤3.5，11.0≤d≤14.0，7.5≤e≤11.5，且满足a+b+c+d+e＝100；F组分是与A组分的主合金A的组成相对应的非晶纳米晶薄带F，其中所含晶态相的质量分数范围为5.0～90.0％；A组分的组成质量百分比x的限定范围为70≤x≤90，F组分的组成质量百分比y的限定范围为10≤y≤30。

【技术特征摘要】
1.一种铁基非晶纳米晶薄带磁体，其特征在于：是Finemet型非晶纳米晶薄带磁体，其质量百分比组成表达式为AxFy，式中，A组分是原子百分比组成为FeaCubMcSidBe的主合金A，其中M为Nb、V和Mo元素中的至少一种元素，a、b、c、d和e表示元素组成的原子百分数，其中70.0≤a≤76.0，1.0≤b≤1.5，3.0≤c≤3.5，11.0≤d≤14.0，7.5≤e≤11.5，且满足a+b+c+d+e＝100；F组分是与A组分的主合金A的组成相对应的非晶纳米晶薄带F，其中所含晶态相的质量分数范围为5.0～90.0％；A组分的组成质量百分比x的限定范围为70≤x≤90，F组分的组成质量百分比y的限定范围为10≤y≤30。2.一种权利要求1所述一种铁基非晶纳米晶薄带磁体的制备方法，其特征在于：是在主合金A熔炼时添加相同成分的非晶纳米晶薄带F，相当于熔炼时在母合金中添加了一种非晶纳米晶孕育剂，以通过细化母合金铸锭组织来减小对应非晶薄带晶化后的纳米晶尺寸，具体步骤如下：第一步，配制原料：按原子百分比计的组成式FeaCubMcSidBe计算各元素质量，其中M为Nb、V和Mo元素中的至少一种元素，a、b、c、d和e表示元素组成的原子百分数，70.0≤a≤76.0，1.0≤b≤1.5，3.0≤c≤3.5，11.0≤d≤14.0，7.5≤e≤11.5，且满足a+b+c+d+e＝100，称取所需原料：铌铁、硼铁、钒铁、钼铁、纯硅、纯铜和纯铁，其中，铌铁中含铌的质量百分数为60.0～70.0％，硼铁中含硼的质量百分数为17.0～20.0％，钒铁中含钒的质量百分数为30.0～50.0％，钼铁中含钼的质量百分数为45.0～60.0％，完成配制原料，并按此同样配制原料两份；第二步，制备非晶纳米晶薄带F：将第一步配制原料中的一份原料加入熔炼炉中，对炉体抽真空至真空度<5×10-1Pa，加热熔炼，直到所加入的全部原料熔化，且使成分均匀分布为止，之后对熔融液进行打渣和除渣，然后倒入模具中冷却，即制得组成为FeaCubMcSidBe的合金铸锭，将该合金铸锭破碎后装入熔体快淬炉中，重新熔融后以15～40m/s的线速度在辊轮上进行熔体快淬，制得非晶纳米晶薄带F，或者将由此制得的非晶纳米晶薄带F进一步放入退火炉中，于48...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙继兵，肖阳，杜帅龙，张伟，张磊，朱安，王虹，
申请(专利权)人：天津中晟泰新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12