一种纳米晶磁粉芯、纳米晶合金带材及其制备方法技术

本说明书涉及软磁材料领域，具体涉及一种纳米晶磁粉芯、纳米晶合金带材及其制备方法。其包括元素原子百分含量如(Fe

【技术实现步骤摘要】
一种纳米晶磁粉芯、纳米晶合金带材及其制备方法
本说明书涉及软磁材料领域，具体涉及一种纳米晶磁粉芯，及一种制备纳米晶磁粉芯的具有高饱和磁感应强度的纳米晶带材。
技术介绍
金属磁粉芯是采用粉末冶金工艺，由软磁合金粉末和绝缘介质混合压制而成的一种软磁产品。由于分布气隙的存在，金属磁粉芯具有低磁导率、恒磁导率的特点，在许多应用场合具有其它材料难以比拟的优势，至今已经成为软磁材料的重要组成部分。随着电子工业的发展，对于电子产品微型化的要求越来越高，对磁粉芯性能的要求也随之提高，这也就意味着新型磁粉芯必须具备高的饱和磁感应强度、低的高频损耗、良好的性能稳定性(包括温度稳定性、不同直流偏磁场下磁导率的稳定性、不同频率下磁导率稳定性)，且使用噪声低、价格低廉。传统的磁粉芯主要有铁粉芯、Fe-Si粉芯、Fe-Si-Al粉芯、Fe-Ni高磁通粉芯和Fe-Ni-Mo坡莫合金磁粉芯等。铁粉芯虽然价格低廉，但高频特性和损耗特性不佳；Fe-Si粉芯价格适中，直流叠加性能优异，但高频损耗高；Fe-Si-Al粉芯应用面广，损耗低，频率性能好，具有优良的性价比，但直流叠加特性不够理想；Fe-Ni磁粉芯具有最佳的直流偏磁特性，但是价格较高，损耗也高；Fe-Ni-Mo性能最优越，但是价格也最昂贵，高昂的价格限制了其应用范围。铁基非晶、纳米晶磁粉芯是近年来新出现的新型磁粉芯，具有优异的软磁性能、相对低廉的成本。非晶磁粉芯具有高的饱和磁感应强度、使用损耗低以及良好的稳定性，但是其铁基非晶带材本身的高磁致伸缩导致其制备的非晶磁粉芯噪音大。>另外，虽然目前已出现纳米晶磁粉芯，但目前的纳米晶磁粉芯具有较低的高频损耗以及较低的磁致伸缩，虽然较低的磁致伸缩带来的噪音低的优点，但是其饱和磁感应强度较低。
技术实现思路
本说明书实施例提供了一种饱和磁感应强度高、损耗低、直流偏置好的纳米晶磁粉芯，以及用于制备该磁粉芯的纳米晶合金带材，该纳米晶合金带材饱和磁感应强度高且磁致伸缩系数低。第一方面，本说明书实施例提供了一种纳米晶磁粉芯，由具有高饱和磁感应强度的纳米晶合金带材制备而成，该纳米晶合金带材包括元素原子百分含量如式(1)所示的合金；(Fe100-aMa)100-x-y-z-bAxByCuzM’b(I)；其中，M为Fe之外的铁磁性元素，M’为Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、V、W中的一种或多种，A为B之外的非晶形成元素；0≤a≤0.5，1.5≤b≤2.5，8.0≤x≤13.0，7.0≤y≤10，0.2≤z≤1.2；该纳米晶磁粉芯的饱和磁感应强度≥1.45T；该纳米晶磁粉芯在100Khz、0.05T条件下，损耗Pcv≤100(w/m3)，直流偏置在100Oe下大于60％。在一些实施例中，M为Co、Ni中的一种或两种。在一些实施例中，A为Si、P、C、Ge、Ga中的一种或多种。在一些实施例中，所述纳米晶磁粉芯由式(1)所示合金和杂质元素构成，所述杂质元素为S、Mn、Al、Ti；其中，S的质量分数为0.01-0.025％，Mn的质量分数为0.03％-0.10％，Al的质量分数小于0.0025％，Ti的质量分数小于0.0030％。第二方面，本说明书实施例提供了一种用于制备纳米晶磁粉芯的纳米晶合金带材，该纳米晶合金带材包括元素原子百分含量如式(1)所示的合金；(Fe100-aMa)100-x-y-z-bAxByCuzM’b(I)；其中，M为Fe之外的铁磁性元素，M’为Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、V、W中的一种或多种，A为B之外的非晶形成元素；0≤a≤0.5，1.5≤b≤2.5，8.0≤x≤13.0，7.0≤y≤10，0.2≤z≤1.2；该纳米晶带材的饱和磁感应强度≥1.45T。在一些实施例中，M为Co、Ni中的一种或两种。在一些实施例中，A为Si、P、C、Ge、Ga中的一种或多种。在一些实施例中，该纳米晶合金带材由式(1)所示合金和杂质元素构成，所述杂质元素为S、Mn、Al、Ti；其中，S的质量分数为0.01-0.025％，Mn的质量分数为0.03％-0.10％，Al的质量分数小于0.0025％，Ti的质量分数小于0.0030％。在一些实施例中，所述纳米晶合金的叠片系数≥80％；所述纳米晶合金的厚度为20-40μm，且在宽度方向上的厚度偏差≤2μm。第三方面，本说明书实施例提供了制备第二方面提供的纳米晶合金带材的制备方法，包括以下步骤：a)按照如式(Ⅰ)所示的铁元素原子百分含量进行配料后，熔炼、精炼，得到钢液；b)将所述钢液进行单辊快淬，得到所述纳米晶合金带材；(Fe100-aMa)100-x-y-z-bAxByCuzM’b(I)；其中，M为Fe之外的铁磁性元素，M’为Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、V、W中的一种或多种，A为B之外的非晶形成元素；0≤a≤0.5，1.5≤b≤2.5，8.0≤x≤13.0，7.0≤y≤10，0.2≤z≤1.2。第四方面，本说明书实施例提供了一种如第一方面提供的纳米晶磁粉芯的制备方法，包括以下步骤：(1)将第二方面提供的的纳米晶合金带材破碎，得到纳米晶破碎粉；(2)将所述纳米晶破碎粉进行绝缘包覆；(3)将所述绝缘包覆后的纳米晶破碎粉进行压制，并进行热处理，得到纳米晶磁粉芯；其中，所述热处理为处理温度为530-560℃，保温时间为50-120min。本说明书实施例提供的纳米晶合金磁粉芯具有较高的饱和磁感应强度，较低的高频损耗、优良的直流叠加性能及较低噪音；且，本说明书实施例提供的纳米晶合金带材具有高饱和磁感应强度，低磁致伸缩系数，表面质量优异。附图说明图1示出了实施例1制备的F5纳米晶合金带材在不同微量元素条件下，宽度方向上厚度的分布情况；图2示出了实施例1制备的F11纳米晶合金带材在不同微量元素条件下，宽度方向上厚度的分布情况；图3示出了实施例2制备的2种磁芯的直流叠加曲线(DC)。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。本专利技术的专利技术人通过优化合金成分、工艺参数，制备出高饱和磁感应强度、表面质量优良的铁基纳米晶合金带材。该铁基纳米晶合金带材经过破碎、绝缘、压制、热处理后制备成具有低损耗、高直流偏置的铁基纳米晶磁粉芯。在本说明书实施例提供铁基纳米晶带的主要构成元素为铁元素，其中铁元素的含量按原子百分比控制在75.0％到81.5％。铁元素为铁磁性元素，为铁基非晶及纳米晶合金带材磁性的主要来源，较高Fe含量是带材具有合适饱和磁感应强度(Bs)值的重要保障。本专利技术的专利技术人经过大量实验发现，要想得到磁感应强度值较高的纳米晶合金带材，其Fe含量需超过75.0％。而目前工业使用的普通纳米晶带材(例如牌号为Finemet的经典合金成分Fe73.5Si13.5B9Nb3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米晶磁粉芯，由一种具有高饱和磁感应强度的纳米晶合金带材制备而成，其特征在于，所述纳米晶磁粉芯包括元素原子百分含量如式(1)所示的合金；/n(Fe

【技术特征摘要】
1.一种纳米晶磁粉芯，由一种具有高饱和磁感应强度的纳米晶合金带材制备而成，其特征在于，所述纳米晶磁粉芯包括元素原子百分含量如式(1)所示的合金；
(Fe100-aMa)100-x-y-z-bAxByCuzM’b(I)；
其中，M为Fe之外的铁磁性元素，M’为Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、V、W中的一种或多种，A为B之外的非晶形成元素；
0≤a≤0.5，1.5≤b≤2.5，8.0≤x≤13.0，7.0≤y≤10，0.2≤z≤1.2；
所述纳米晶磁粉芯的饱和磁感应强度≥1.45T；
所述纳米晶磁粉芯在100Khz、0.05T条件下，损耗Pcv≤100(w/m3)，直流偏置在100Oe下大于60％。


2.根据权利要求1所述的纳米晶磁粉芯，其特征在于，M为Co、Ni中的一种或两种。


3.根据权利要求1所述的纳米晶磁粉芯，其特征在于，A为Si、P、C、Ge、Ga中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的纳米晶磁粉芯，其特征在于，所述纳米晶磁粉芯由式(1)所示合金和杂质元素构成，所述杂质元素为S、Mn、Al、Ti；其中，S的质量分数为0.01-0.025％，Mn的质量分数为0.03％-0.10％，Al的质量分数小于0.0025％，Ti的质量分数小于0.0030％。


5.一种用于制备纳米晶磁粉芯的纳米晶合金带材，其特征在于，其包括元素原子百分含量如式(1)所示的合金；
(Fe100-aMa)100-x-y-z-bAxByCuzM’b(I)；
其中，M为Fe之外的铁磁性元素，M’为Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、V、W中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红玉，李晓雨，庞靖，江志滨，
申请(专利权)人：青岛云路先进材料技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37