一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金及其制备方法，其成分为Fe

【技术实现步骤摘要】
一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金及其制备方法


本专利技术涉及一种软磁铁基非晶合金，属于软磁功能材料
，涉及一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金及其制备方法。

技术介绍

铁基软磁非晶合金原子排列长程无序短程有序，没有晶界、位错等缺陷，具有较高的饱和磁化强度，高的磁导率，低的矫顽力，低的铁损，高的电阻率和密度等优异的磁学性能，是非晶合金应用最广泛的体系之一，被广泛应用于互感器、变压器、无线充电等领域。相对于Si
‑
Fe合金，铁基非晶合金饱和磁化强度较低，市场上商用的Fe
‑
Si
‑
B非晶合金价格较贵且退火脆化，严重制约了其工程应用。市场应用的Metglas2605Sal(Fe80Si9B11)，MetglasHB1(Fe81.7Si2B16C0.3)其不含C元素或者只含有微量的C元素，进一步添加C元素提高C元素含量可以降低合金成本，提高饱和磁化强度。对于非晶合金，增加铁元素的含量是提高饱和磁化强度最常见的一种方法，为保证其成型能力，也需要添加P、C、B、等类金属元素，研究表明P元素的添加可以提高非晶合金的居里温度，增加合金的稳定性；C元素的添加有利于提高饱和磁化强度，提高电阻率；B元素有利于提高非晶合金的形成能力。

技术实现思路

为了提高软磁铁基非晶合金饱和磁化强度，降低铁损，改善软磁铁基非晶合金脆性问题，本专利技术设计了一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金，并专利技术了一种适合该合金成分的制备工艺及弛豫处理工艺。一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金，软磁铁基非晶合金成分为Fe
x
P
y
C
z
B
a
M
b
,式中x,y,z,a,b分别表示各对应组分Fe、P、C、B、M的原子百分比，并满足下列条件：80≤x≤86，4≤y≤11，1.5≤z≤9，0.5≤a≤5，0≤b≤2,其中x+y+z+a+b＝100，M为Cu,Cr,Nb，Zr和Zn中的一种或多种。进一步地，所述高碳高电阻率软磁铁基非晶合金，其化学成分表达式为Fe
x
P
y
C
z
B
a
，其中：x＝85,4≤y≤6,5≤z≤9,1≤a≤5,x+y+z+a＝100。非晶合金具有电阻率的值大于等于200μΩ
·
cm，并同时具有饱和磁化强度大于等于1.7T，矫顽力小于等于17.5A
·
m
‑1。进一步地，所述高碳高电阻率软磁铁基非晶合金，其化学成分表达式为Fe
x
P
y
C
z
B
a
M
b
，其中：85.5≤x≤86,9≤y≤11,2≤z≤5,0.5≤a≤2,0.1≤b≤0.4，x+y+z+a+b＝100,非晶合金具有电阻率的值大于等于150μΩ
·
cm，并同时具有饱和磁化强度大于等于1.5T，矫顽力小于等于13.5A
·
m
‑1。如上任一所述的一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金的制备方法，包括以下步骤：步骤一，配料
采用Fe单质，FeB合金，FeP合金，FeC合金以及M单质，依据目标成分的原子比例计算出各原料的质量分数；步骤二，熔炼母合金将步骤一配好的原料使用真空电弧炉或真空感应电炉等熔炼设备熔炼，熔炼过程中抽真空并使用高纯氩气作为保护气；步骤三，熔体旋淬法制备非晶带材将步骤二得到的母合金机械破碎后装入底部开孔的石英管中，将所述石英管放入快速凝固装置的真空感应熔炼炉中，抽真空，然后在高纯氩气保护下进行熔炼，待合金完全熔化后喷射到转动速度为40～50m/s的铜辊上，制备的薄带厚度为18～24μm,厚度为1～1.5mm；步骤四，封管处理将步骤三得到的薄带装入一端封闭的石英管中，用真空泵将石英管抽至真空，再利用液化气火焰枪将石英管的另一端封闭，得到真空保存的薄带；步骤五，弛豫处理将步骤四得到的真空保存的薄带放入热处理温度为Tx
‑
60～Tx
‑
40℃的管式热处理炉中，热处理600～1200s后取出，置于空气中冷却至室温，从石英管中取出薄带得到弛豫处理后的软磁铁基非晶合金薄带。Tx为步骤三所得合金薄带的初始晶化温度。具体地，如上任一所述的一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金薄带的制备方法，包括以下步骤：步骤一：配料采用纯度为99.9wt％的Fe，B含量为20wt％的FeB合金(杂质含量低于0.7wt％)，P含量为22.1wt％的FeP合金(杂质含量低于1.1wt％)，C含量为4.2wt％的FeC合金(杂质含量低于1.1wt％)以及纯度不低于99.9wt％的M(Cu,Cr,Nb,Zr)，依据目标成分的原子比例计算出各原料的质量分数，采用精度为0.0001g的天平进行称量。步骤二，熔炼母合金将步骤一配好的原料置于封口石英管底部，将石英管放入真空高频感应电炉感应线圈内，抽真空至8
×
10
‑
3Pa然后在高纯氩气保护下进行熔炼，熔炼3次确保母合金熔炼均匀，熔炼前后母合金的质量损失不能超过0.1wt％。步骤三，熔体旋淬法制备非晶带材将步骤二得到的母合金机械破碎后装入底部开孔的石英管中，将所述石英管放入快速凝固装置的真空感应熔炼炉中，抽真空至6
×
10
‑2Pa然后在高纯氩气保护下进行熔炼，待合金完全熔化后在一定的喷射压下喷射到转动速度为40～50m/s的铜辊上，制备的薄带厚度为18～24μm,宽度为1～1.5mm。步骤四，封管处理将步骤三得到的薄带装入一端封闭的石英管中，用真空泵将石英管抽至真空，再利用液化气火焰枪将石英管的另一端封闭，得到真空保存的薄带。步骤五，弛豫处理将步骤四得到的真空保存的薄带放入热处理温度为Tx
‑
60～Tx
‑
40℃的管式热处理炉中，热处理600～1200s后取出，置于空气中冷却至室温，从石英管中取出薄带得到弛豫
处理后的软磁铁基非晶合金薄带。Tx为步骤三所得合金薄带的初始晶化温度。进一步地，如上所述一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金薄带的制备方法，所述软磁合金具有低的弛豫处理温度。对于化学成分表达式为Fe
x
P
y
C
z
B
a
，其中：x＝85,4≤y≤6,5≤z≤9,1≤a≤5,x+y+z+a＝100，弛豫处理温度为Tx
‑
60℃(300～330℃)，弛豫处理时间为600s,弛豫处理后饱和磁化强度可达1.78T,矫顽力低至13.3A
·
m
‑1。进一步地，如上所述的一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金薄带的制备方法，所述软磁合金具有低的弛豫处理温度。对于化学成分表达式为Fe
x
P
y
C
z
B
a
M
b
，其中：85.5≤x≤86,9≤y≤11,2≤z≤5,0.5≤a≤2,0.1≤b≤0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金，其特征在于：所述软磁铁基非晶合金成分为Fe
x
P
y
C
z
B
a
M
b
,式中x,y,z,a,b分别表示各对应组分Fe、P、C、B、M的原子百分比，并满足下列条件：80≤x≤86，4≤y≤11，1.5≤z≤9，0.5≤a≤5，0≤b≤2,其中x+y+z+a+b＝100，M为Cu,Cr,Nb，Zr和Zn中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金，其特征在于：所述高碳高电阻率软磁铁基非晶合金，其化学成分表达式为Fe
x
P
y
C
z
B
a
，其中：x＝85,4≤y≤6,5≤z≤9,1≤a≤5,x+y+z+a＝100,非晶合金具有电阻率的值大于等于200μΩ
·
cm，并同时具有饱和磁化强度大于等于1.7T，矫顽力小于等于17.5A
·
m
‑1。3.根据权利要求1所述的一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金，其特征在于：所述高碳高电阻率软磁铁基非晶合金，其化学成分表达式为Fe
x
P
y
C
z
B
a
M
b
，其中：85.5≤x≤86,9≤y≤11,2≤z≤5,0.5≤a≤2,0.1≤b≤0.4，x+y+z+a+b＝100,非晶合金具有电阻率的值大于等于150μΩ
·
cm，并同时具有饱和磁化强度大于等于1.5T，矫顽力小于等于13.5A
·
m
‑1。4.一种如权利要求1
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3中任一项所述的一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，配料采用Fe单质，FeB合金，FeP合金，FeC合金以及M单质，依据目标成分的原子比例计算出各原料的质量分数；步骤二，熔炼母合金将步骤一配好的原料使用真空电弧炉或真空感应电炉等熔炼设备熔炼，熔炼过程中抽真空并使用高纯氩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，王亚龙，
申请(专利权)人：北京亦都工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：