一种微合金化超高导磁铁基纳米晶合金带材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及纳米晶合金带材技术领域，尤其涉及一种微合金化超高导磁铁基纳米晶合金带材及其制备方法。包括成分与重量比为：Si8.5～9.1％，B1.8～2.0％，P0.1～0.3％，Cu1.10～1.35％，Nb4.8～5.2％，Mo0.8～1％，Ni0.3～0.5％，Cr0.2～0.5％，Fe80.05～82.4％；所述制备方法为：步骤一：采用中频感应加热的真空熔炼炉制备母合金；步骤二：在重力制带机组将母合金重熔熔化过程中，采用珍珠岩进行保护和打除低温渣、高温渣；步骤三：采用重力制带机将所述步骤二中的材料制备为非晶合金薄带；提供了一种微合金化超高导磁铁基纳米晶合金带材，具有超高导磁率和良好韧性，且制备工艺整体合理，提高钢液流动性，大大降低了生产成本。

A kind of micro alloyed ultrahigh conducting magnet and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种微合金化超高导磁铁基纳米晶合金带材及其制备方法
本专利技术涉及纳米晶合金带材
，尤其涉及一种微合金化超高导磁铁基纳米晶合金带材及其制备方法。
技术介绍
铁基纳米晶合金是由铁元素为主，加入少量其它元素，经1988年日本的Yoshizawa等人首先发现，在Fe-Si-B非晶合金的基体中加入少量Cu和M，经适当的温度晶化退火以后，可获得一种性能优异的具有bcc结构超细晶粒软磁合金，但是目前，铁基纳米晶合金带材存在初始导磁率不太高，高初始导磁率带材韧性较差的情况，同时与之匹配的制备工艺的不适宜，导致钢液流动性差和原料烧损大，提高了整体的生产成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了一种微合金化超高导磁铁基纳米晶合金带材及其制备方法，具有超高导磁率和良好韧性，且制备工艺整体合理，提高钢液流动性，大大降低了生产成本。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：包括成分与重量比为：Si8.5～9.1％，B1.8～2.0％，P0.1～0.3％，Cu1.10～1.35％，Nb4.8～5.2％，Mo0.8～1％，Ni0.3～0.5％，Cr0.2～0.5％，Fe80.05～82.4％；所述Nb和Mo两种元素含量总和不超出5.6～5.8％。优选的，所述制备方法为：步骤一：采用中频感应加热的真空熔炼炉制备母合金；步骤二：在重力制带机组将母合金重熔熔化过程中，采用珍珠岩进行保护和打除低温渣、高温渣；步骤三：采用重力制带机将所述步骤二中的材料制备为非晶合金薄带；步骤四：将非晶合金薄带按特定规格尺寸要求卷好铁芯，并在真空退火炉内进行晶化退火处理，获得纳米晶磁芯。所述步骤一制备母合金的具体过程包括装料和原料熔融合金化，所述装料为每次装料前检查真空熔炼炉内侧底部、内壁、炉口是否存在裂纹缝隙，检查完毕，将坩埚倾斜10～20度，开始装料；所述原料熔融合金化，一次装料完毕后，启动滑阀泵和罗茨泵抽将坩埚熔炼炉内部抽真空，真空度达到10～200Pa，同时进行预热，预热功率调至50～55kw，预热时间为15～20min，预热完成，关闭滑阀泵和罗茨泵；然后升温加热，加热功率调至95～100kw，加热时间为5～7min，再将加热功率调至150～175kw，加热时间为15～20min，钢液温度为1500～1550℃，停电镇静2min后，将炉体破空打掉高温渣，3～4次；打渣结束、二次装料完毕后，盖上炉盖抽真空，真空度为10～20Pa，加热功率为220～240kw，加热时间8～12min，然后加热功率调至95～100kw，加热时间10～15min，钢液温度为1380～1420℃；加热时间结束停电冷却降温，冷却降温时间为25～30min；钢液温度达到1280～1300℃时开始浇钢，浇钢时加热功率调至25kw，浇钢过程先慢，中间快，剩余30公斤约3分钟浇铸完成，在炉内钢锭模中镇静4～5min，打开炉盖将钢锭模吊出，钢锭随钢锭模自然冷却30～35min后，脱模，钢锭在空气中快速冷却降温至常温，所述步骤一完成。优选的，所述装料包括一次装料和二次装料；所述一次装料在坩埚炉底先放入金属硅2～3Kg，再放入全部的纯铁，纯铁分上下两层放置，然后倒入全部的铌铁和钼铁；所述二次装料先放入全部的硼铁、铬铁和电解镍，再放入全部的电解铜、磷铁和剩余的金属硅。优选的，所述预热完成时炉内原料显暗红色；所述钢液温度为1500～1550℃时炉内纯铁、铌铁和钼铁全部熔清；所述钢液温度为1380～1420℃时炉内所有原料全部熔清并搅拌均匀。优选的，所述原料熔融合金化过程中的高温渣采用珍珠岩进行打渣。优选的，所述低温渣为重熔熔化过程中，母合金全部浸入钢水熔清状态时产生的氧化物渣质；所述高温渣为制带浇钢步骤前，提高钢液温度时产生的氧化物渣质。优选的，所述步骤四中铁芯晶化退火处理温度为565～570℃，保温时间为120～150min。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：采用合金元素之间成分搭配，配合整体制备工艺，使铁基纳米晶合金带材本身具有超高的导磁率、良好的带材韧性和卓越的温度稳定性，并且通过加入Nb、Mo和Cr，控制晶粒的长大到合适的纳米尺寸，加入微量P改善钢液流动性，而微量Ni能够有效抑制表面晶化，以改善整体工艺性。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。实施例1一种微合金化超高导磁铁基纳米晶合金带材及其制备方法，其特征在于：包括成分与重量比为：Si8.5％，B1.8％，P0.1％，Cu1.1％，Nb4.8％，Mo0.8％，Ni0.3％，Cr0.2％，Fe82.4％；步骤一：采用中频感应加热的真空熔炼炉制备母合金；步骤二：在重力制带机组将母合金重熔熔化过程中，采用珍珠岩进行保护和打除低温渣、高温渣；步骤三：采用重力制带机将所述步骤二中的材料制备为非晶合金薄带；步骤四：将非晶合金薄带按特定规格尺寸要求卷好铁芯，并在真空退火炉内进行晶化退火处理，获得纳米晶磁芯。所述步骤一制备母合金的具体过程包括装料和原料熔融合金化，所述装料为每次装料前检查真空熔炼炉内侧底部、内壁、炉口是否存在裂纹缝隙，检查完毕，将坩埚倾斜10～20度，开始装料；所述原料熔融合金化，一次装料完毕后，启动滑阀泵和罗茨泵抽将坩埚熔炼炉内部抽真空，真空度达到10～200Pa，同时进行预热，预热功率调至50kw，预热时间为15min，预热完成，关闭滑阀泵和罗茨泵；然后升温加热，加热功率调至100kw，加热时间为5min，再将加热功率调至150kw，加热时间为15min，钢液温度为1500℃，停电镇静2min后，将炉体破空打掉高温渣，3次；打渣结束、二次装料完毕后，盖上炉盖抽真空，真空度为10Pa，加热功率为220kw，加热时间8min，然后加热功率调至100kw，加热时间10min，钢液温度为1380℃；加热时间结束停电冷却降温，冷却降温时间为25min；钢液温度达到1300℃时开始浇钢，浇钢时加热功率调至25kw，浇钢过程先慢，中间快，剩余30公斤约3分钟浇铸完成，在炉内钢锭模中镇静4min，打开炉盖将钢锭模吊出，钢锭随钢锭模自然冷却30min后，脱模，钢锭在空气中快速冷却降温至常温，所述步骤一完成；所述步骤四中铁芯晶化退火处理温度为565℃，保温150min。实施例2一种微合金化超高导磁铁基纳米晶合金带材及其制备方法，其特征在于：包括成分与重量比为：Si9.1％，B2.0％，P0.3％，Cu1.35％，Nb5.0％，Mo0.8％，Ni0.5％，Cr0.5％，Fe80.45％；步骤一：采用中频感应加热的真空熔炼炉制备母合金；步骤二：在重力制带机组将母合金重熔熔化过程中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微合金化超高导磁铁基纳米晶合金带材及其制备方法，其特征在于：包括成分与重量比为：Si8.5～9.1％，B1.8～2.0％，P0.1～0.3％，Cu1.10～1.35％，Nb4.8～5.2％，Mo0.8～1％，Ni0.3～0.5％，Cr0.2～0.5％，Fe80.05～82.4％；所述Nb和Mo两种元素含量总和不超出5.6～5.8％。/n

【技术特征摘要】
1.一种微合金化超高导磁铁基纳米晶合金带材及其制备方法，其特征在于：包括成分与重量比为：Si8.5～9.1％，B1.8～2.0％，P0.1～0.3％，Cu1.10～1.35％，Nb4.8～5.2％，Mo0.8～1％，Ni0.3～0.5％，Cr0.2～0.5％，Fe80.05～82.4％；所述Nb和Mo两种元素含量总和不超出5.6～5.8％。


2.根据权利要求1所述的一种微合金化超高导磁铁基纳米晶合金带材及其制备方法，其特征在于：所述制备方法为：
步骤一：采用中频感应加热的真空熔炼炉制备母合金；
步骤二：在重力制带机组将母合金重熔熔化过程中，采用珍珠岩进行保护和打除低温渣、高温渣；
步骤三：采用重力制带机将所述步骤二中的材料制备为非晶合金薄带；
步骤四：将非晶合金薄带按特定规格尺寸要求卷好铁芯，并在真空退火炉内进行晶化退火处理，获得纳米晶磁芯。
所述步骤一制备母合金的具体过程包括装料和原料熔融合金化，所述装料为每次装料前检查真空熔炼炉内侧底部、内壁、炉口是否存在裂纹缝隙，检查完毕，将坩埚倾斜10～20度，开始装料；
所述原料熔融合金化，一次装料完毕后，启动滑阀泵和罗茨泵抽将坩埚熔炼炉内部抽真空，真空度达到10～200Pa，同时进行预热，预热功率调至50～55kw，预热时间为15～20min，预热完成，关闭滑阀泵和罗茨泵；然后升温加热，加热功率调至95～100kw，加热时间为5～7min，再将加热功率调至150～175kw，加热时间为15～20min，钢液温度为1500～1550℃，停电镇静2min后，将炉体破空打掉高温渣，3～4次；打渣结束、二次装料完毕后，盖上炉盖抽真空，真空度为10～20Pa，加热功率为220～240kw，加热时间8～12min，然后加热功率调至95～100kw，加热时间10～15mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昊，李广文，张联防，杨双涛，
申请(专利权)人：河北锴盈新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13