铁基部分晶化合金及制造方法技术

本发明专利技术涉及铁基非晶态合金领域。提供了一种铁基部分晶化合金，其特征是该合金的化学成分（原子％）为：Ｆｅ↓［８１－ｘ］Ｎｉ↓［Ｘ］Ｓｉ↓［３．５］Ｂ↓［１３．５］Ｃ↓［２］， 其中Ｘ为１～１０。该合金的制造方法是先冶炼母合金，再喷制非晶薄带，然后进行部分晶化处理，处理温度为４００～４６０℃，处理时间为０．１～２小时。该合金不仅具有优异的磁特性、温度稳定性和耐大气腐蚀性能，而且所喷制的薄带表面质量好。该合金主要用于电感铁芯。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铁基非晶合金领域。主要适用于电感器件的铁芯。电感器件是电子仪器设备中最广泛应用的元器件之一。它是以电感量为主要参数的磁器件。一般说来电感器件是指具有线性或非线性电感特性，具有贮能和滤波作用的磁器件。通常电感器件由铁芯和线圈组成。随着信息处理和电力电子技术的飞速发展，各种电子和机电设备更趋向小型化、高频化和节能化，为此，对电感器件中的铁芯有了更高的要求，要求电感铁芯具有饱和磁感高、高频损失小、体积小、重量轻、电感量大及温度稳定性好等综合性能。七十年代电感铁芯通常使用带气隙的硅钢、铁氧体、坡莫合金和磁粉芯。这些铁芯材料有的的饱和磁感低，有的高频损失大、电感应量小，远远满足不了使用要求。八十年代以来，先后开发了非晶态合金。这类合金具有高的磁感应饱和强度、高电阻率和低铁损等优点。如美国磁性公司开发的2605SC铁基非晶态合金(《非晶态合金及其应用》冶金工业部科学技术司，P311～312)。该合金用于恒导磁电感铁芯，取得了一定的效果。这种合金的生产方法是先按化学成分配料后，冶炼成母合金，再将母合金喷制成非晶薄带。为了获得一定的恒导磁性能，还需由非晶薄带卷绕成铁芯进行横向磁场热处理。这种热处理要有螺线管磁场炉。铁芯尺寸受到炉子内径的限制，制备大尺寸的横向磁场热处理炉，不仅投资大，技术上也有困难；另外，铁芯尺寸加大，极头相应要加长，炉子也必然跟着加长，否则退磁因子太大会造成外磁场强度不够大，影响横磁场热处理效果。故2605SC非晶合金及生产方法仍存在如下缺点。(1)、成形困难，导致表面质量差，边部带毛刺等。(2)、耐蚀性差，易腐蚀，成形后的产品不能放置在大气中，否则很快腐蚀，需保护在干燥的容器中或者马上进行防腐处理，使成本上升。(3)、其生产方法不仅限制了铁芯的尺寸，而且所得的恒导磁率范围小，使用范围受到了限制。本专利技术的目的在提供一种磁性能优异，成形性及耐蚀性好的铁基部分晶化合金及制造方法与用途。针对上述目的，本专利技术的技术方案如下其铁基部分晶化合金是在铁基非晶合金Fe78Si9B13和Fe81B13.5Si3.5C2的基础上加Ni，并适当调整B、Si含量。其具体的化学成分(原子％)为Fe81-xNixSi3.5B13.5C2其中X＝1～10加Ni后，能显著提高该合金熔融态的流动性，大大改善所喷制薄带的表面质量，消除边部毛刺；同时由于Ni的加入，使部分Ni原子取代了薄带表面所形成的Fe2O3膜中的Fe原子，阻止或抑制了Fe2O3的继续氧化，从而提高薄带的耐大气腐蚀性能。在生产方法上，采用部分晶化处理方法对非晶铁芯进行热处理，即在晶化温度以下进行热处理，使之在非晶基体上，获得一定数量的细微的晶粒，由此可得到不同μ值的恒导磁率，满足使用要求。本专利技术铁基部分晶化合金的具体制造方法分三个步骤，即母合金冶炼、非晶薄带制造和部分晶化处理，现分述如下(一)、母合金冶炼根据铁基部分晶化合金的化学成分范围进行配料，然后将所配原料在真空感应炉中冶炼成母合金。(二)、非晶薄带的喷制在单辊急冷的非晶喷带装置上，将上述冶炼的母合金喷制成厚度≤0.03mm的非晶薄带。随后可将薄带绕制成所需尺寸的铁芯。(三)、部分晶化处理将所喷制的非晶薄带或绕制的铁芯置于热处理炉中，在氢气保护下进行部分晶化处理，处理的温度范围为400～460℃，时间为0.1～2小时。处理之后，即成为本专利技术所述的铁基部分晶化合金。本专利技术铁基部分晶化合金Fe81-xNixSi3.5B13.5C2用于电感铁芯。根据本专利技术设计的化学成分及制造方法所制备的铁基部分晶化合金，与现有技术相比，具有如下优点(1)、铁损耗低，P0.05T/20K≤1.5W/Kg，特别是随着磁导率μ1的下降，铁损耗升高小。(2)、所制作的电感铁芯的频率特性好，即随频率的增加电感量变化不大。(3)、温度稳定性好，所制作的电感铁芯的感应磁导率随温度的变化小，而且随着温度的上升，铁损耗反而有所减少。(4)、成形性好，表面质量好，成品率可达90％以上。(5)、耐蚀性好，可以长期放置在大气下而不腐蚀。(6)、生产方法简单，可制作大尺寸铁芯。实施例根据本专利技术所述的化学成分及制造方法制备了5炉铁基部分晶化合金，其具体的化学成分配比如表1所示。配料后分别在真空感应炉上冶炼成直径为25mm的母合金棒材；采用单辊急冷法将5炉母合金棒材喷制成厚度为0.03mm的非晶薄带，并根据需要将薄带绕制成不同尺寸的电感铁芯；随后在热处理炉中在氢气保护下对铁芯分别进行部分晶化处理，处理温度及时间如表2所示。另外对于经最终处理的尺寸为26×16×5mm的电感铁芯分别进行磁性、频率特性和温度稳定性的测定，测量结果分别列入了表3、表4和表5。表3为实施例电感铁芯的磁导率μ1、感应磁导率μL和铁损耗P0.05T/20K；表4为实施例电感铁芯的频率特性；表5为实施例电感铁芯在不同温度下的电感磁导率及铁损耗。由表3看出，随着磁导率μ1的下降，损耗P0.05T/20K的升高较慢较小，表4表明频率变化时，电感量变化不大，表5则显示了感应磁导率μL随温度的变化不大，随温度的上升损耗反而有所减少。另外将合金炉号为1批号为B的尺寸为φ26×16×5mm的电感铁芯用于125KHz单端正激励开关稳压电源中，做输出滤波电感，电源的转换效率为80％。又将合金炉号为2批号为B的尺寸为φ20×12×5mm电感铁芯用100KHz双端推挽开关稳压电源的输出滤波电感，电源转换效率≥80％。将合金炉号为4批号为A的尺寸为φ20×12×10mm的电感铁芯做为电网滤波器电感，也取得了良好的效果。表1实施例铁基部分晶化合金的化学成分(原子％ 表2实施例电感铁芯的部分晶化处理参数 表3实施电感铁芯的μ1、μL、P0.05T/20K(W/Kg 表5实施例电感铁芯的感应磁导率及损耗随温度的变化权利要求1.一种铁基部分晶化合金，其特征在于化学成分(原子％)为Fe81-xNixSi3.5B13.5C2其中X＝1～10。2.一种权利要求1所述的铁基部分晶化合金的制造方法，包括配料、母合金冶炼、非晶薄带喷制及热处理，其特征在于热处理为在氢气保护下部分晶化处理；部分晶化处理的温度为400～460℃，处理时间为0.1～2小时。3.一种权利要求1所述的铁基部分晶化合金的用途，其特征在于用于电感铁芯。全文摘要本专利技术涉及铁基非晶态合金领域。提供了一种铁基部分晶化合金，其特征是该合金的化学成分(原子％)为Fe其中X为1～10。该合金的制造方法是先冶炼母合金，再喷制非晶薄带，然后进行部分晶化处理，处理温度为400～460℃，处理时间为0.1～2小时。该合金不仅具有优异的磁特性、温度稳定性和耐大气腐蚀性能，而且所喷制的薄带表面质量好。该合金主要用于电感铁芯。文档编号C22C45/00GK1120600SQ9510745公开日1996年4月17日 申请日期1995年7月11日 优先权日1995年7月11日专利技术者丘渝青, 陈煜廉, 许妍 申请人:冶金工业部钢铁研究总院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁基部分晶化合金，其特征在于化学成分（原子％）为：Ｆｅ↓［８１－ｘ］ＮｉｘＳｉ↓［３．５］Ｂ↓［１３．５］Ｃ↓［２］其中Ｘ＝１～１０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丘渝青，陈煜廉，许妍，
申请(专利权)人：安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]