高磁导率软磁合金和制造高磁导率软磁合金的方法技术

公开了一种软磁合金，其基本上由以下组成：5重量％≤Co≤25重量％，0.3重量％≤V≤5.0重量％，0重量％≤Cr≤3.0重量％，0重量％≤Si≤3.0重量％，0重量％≤Mn≤3.0重量％，0重量％≤Al≤3.0重量％，0重量％≤Ta≤0.5重量％，0重量％≤Ni≤0.5重量％，0重量％≤Mo≤0.5重量％，0重量％≤Cu≤0.2重量％，0重量％≤Nb≤0.25重量％，余量为Fe和最多达0.2重量％的杂质。量％的杂质。量％的杂质。

【技术实现步骤摘要】
高磁导率软磁合金和制造高磁导率软磁合金的方法
[0001]本申请是申请日为2018年10月25日、申请号为201880070219.5、专利技术名称为“高磁导率软磁合金和制造高磁导率软磁合金的方法”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及一种软磁合金，特别是一种高磁导率软磁合金。

技术介绍

[0003]具有约3重量％硅的非晶粒取向电工钢(SiFe)是目前应用最广泛的结晶性软磁材料，其用于电机的板材叠层(叠片铁芯、叠片组，Blechpaketen)中。随着电动汽车的发展，需要更有效的、比SiFe具有更好性能的材料。这意味着，除了具有足够高的电阻，首要期望更高的感应水平以形成高的扭矩和/或较小的结构体积。
[0004]对于在一些技术如汽车工业和电动汽车中的使用，期望更有效的材料。软磁性钴
‑
铁合金(CoFe)由于其极高的饱和感应也被用于电机中。市售CoFe 合金一般具有49重量％Fe、49重量％Co和2％V的组成。在这种组成下，在 0.4μΩm的高电阻率下饱和感应同时达到了约2.35T。然而，期望降低例如由高Co含量、额外的生产步骤和废料含量所产生的CoFe合金的材料和制造成本。

技术实现思路

[0005]因此，本文所要解决的问题是提供一种材料成本较低且同时可加工性良好的FeCo合金，以降低合金直至板材叠层的制造成本，同时实现高功率密度。
[0006]这是通过独立权利要求的主题解决的。进一步的有利的技术方案是各从属权利要求的主题。
[0007]根据本专利技术提供一种软磁合金，特别是一种高磁导率软磁FeCo合金，其基本上由以下组成：
[0008]5重量％≤Co≤25重量％
[0009]0.3重量％≤V≤5.0重量％
[0010]0重量％≤Cr≤3.0重量％
[0011]0重量％≤Si≤3.0重量％
[0012]0重量％≤Mn≤3.0重量％
[0013]0重量％≤Al≤3.0重量％
[0014]0重量％≤Ta≤0.5重量％
[0015]0重量％≤Ni≤0.5重量％
[0016]0重量％≤Mo≤0.5重量％
[0017]0重量％≤Cu≤0.2重量％
[0018]0重量％≤Nb≤0.25重量％
[0019]0重量％≤Ti≤0.05重量％
[0020]0重量％≤Ce≤0.05重量％
[0021]0重量％≤Ca≤0.05重量％
[0022]0重量％≤Mg≤0.05重量％
[0023]0重量％≤C≤0.02重量％
[0024]0重量％≤Zr≤0.1重量％
[0025]0重量％≤O≤0.025重量％
[0026]0重量％≤S≤0.015重量％
[0027]余量为铁，其中Cr+Si+Al+Mn≤3.0重量％和最多达0.2重量％的其他杂质。该合金的最大磁导率μ
max
≥5,000，优选μ
max
≥10,000，优选μ
max
≥12,000，优选μ
max
≥17,000。其他杂质例如为B、P、N、W、Hf、Y、Re、Sc、Be，除Ce外的其他镧系元素。
[0028]由于本专利技术合金的Co含量较低，所以其原料成本相对于基于49重量％ Fe、49重量％Co、2％V的合金有所降低。根据本专利技术，制造了一种最大钴含量为25重量％的FeCo合金，该合金具有更好的软磁性能，特别是比其他最大钴含量为25重量％的FeCo合金(例如现有的和市售的FeCo合金，如 VACOFLUX 17、AFK 18或HIPERCO 15)具有显著更高的磁导率。这些现有的和市售的合金的最大磁导率小于5000。
[0029]根据本专利技术的合金没有显著的有序调节，因此，不同于具有超过30重量％Co的合金，这种合金可以冷轧而不需要上游的淬火过程。淬火过程特别是在大量材料的情况下难以控制，因为很难达到足够快的冷却速率，所以会发生由此导致合金变脆的有序化。在本专利技术合金中缺省了有序
‑
无序转变，因此简化了大规模生产。
[0030]明显的有序
‑
无序转变，正如在Co含量超过30重量％的CoFe合金中的那样，可以通过DSC测量(差示扫描量热法)确定，因为它导致DSC测量中的峰。对于根据本专利技术合金而言，这种峰在相同条件的DSC测量中测不到。
[0031]同时，这种新的合金的磁滞损耗比以前已知的和市售的Co含量在10至 30重量％之间的合金要低得多，以及除了这种合金从未达到的显著较高的磁导率水平之外，还有更高的饱和度。本专利技术的FeCo合金也可以成本效益高地大规模制造。
[0032]本专利技术的合金由于在诸如电动机的转子或定子之类的应用中具有较高的磁导率，可用于减小转子或定子的尺寸从而减小电动机的尺寸和/或增加功率。例如，在相同的结构尺寸和/或在相同的重量下，可以产生更高的扭矩，这在电动或混合动力车辆中应用时是有利的。
[0033]除了最大磁导率μ
max
≥5,000，优选μ
max
≥10,000，优选μ
max
≥12,000，优选μ
max
≥17,000外，该合金还可具有电阻率ρ≥0.25μΩm，优选ρ≥0.30μΩm，和/或磁滞损耗P
Hys
≤0.07J/kg，优选磁滞损耗P
Hys
≤0.06J/kg，优选磁滞损耗 P
Hys
≤0.05J/kg，均在1.5T的振幅，和/或矫顽场强H
c
≤0.7A/cm，优选矫顽场强H
c
≤0.6A/cm，优选矫顽场强H
c
≤0.5A/cm，优选矫顽场强H
c
≤0.4A/cm，优选矫顽场强H
c
≤0.3A/cm，和/或优选在100A/cm时的感应B≥1.90T，优选在100A/cm时的感应B≥1.95T，优选在100A/cm时的感应B≥2.00T。
[0034]磁滞损耗P
Hys
通过线性回归法从曲线P/f中的频率f在Y轴截距上在1.5 T感应的振幅处的反复磁化损耗P测定。线性回归在至少8个测量值上进行，这些测量值大致均匀地分布在50Hz至1kHz的频率范围上(例如，在50、100、 200、300、400、500、600、700、800、900、1,000Hz)。
[0035]在一个实施例中，合金的最大磁导率μ
max
≥μ
max
≥10,000，电阻率ρ≥0.28 μΩm，磁滞损耗P
Hys
≤0.055J/kg，振幅为1.5T，矫顽场强H
c
≤0.5A/cm,100 A/cm时的感应B≥1.95T。这种性能的组合对于作为或用于电动机的转子或定子的应用特别有利，以减小转子或定子的尺寸，从而减小电动机和/或增加功率，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.制造软磁合金的方法，所述方法包括：提供预制品，其组成由以下组成余量为铁，其中0.1重量％≤Cr+Si+Al+Mn≤1.5重量％和最多达0.2重量％的其他杂质，对所述预制品进行最终退火，最终退火包括：在温度T1热处理所述预制品，然后从T1冷却至室温，其中所述预制品具有从BCC相区向BCC/FCC混合区至FCC相区的相变，其中随着温度升高，在BCC相区与BCC/FCC混合区之间的相变发生在第一转变温度而随着温度进一步升高，在BCC/FCC混合区与FCC相区之间的相变发生在第二转变温度其中T1高于且温度T2低于2.根据权利要求1所述的方法，其中，在样品质量为50mg且DSC加热速率为10K/分钟时，所述转变温度高于900℃，优选高于920℃，优选高于940℃。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，900℃≤T1<T
m
，优选930℃≤T1<T
m
，优选940℃≤
T1<T
m
，优选960℃≤T1<T
m
，和700℃≤T2≤1050℃，其中T2<T1，其中T
m
为固相线温度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，差值小于45K，优选小于25K。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，从T1至室温的冷却速率在至少从T1至T2的温度范围上为10℃/h至50,000℃/h，优选10℃/h至900℃/h，优选25℃/h至500℃/h。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，所述预制品以10℃/h至50,000℃/h、优选10℃/h至900℃/h、优选25℃/h至500℃/h的速率从T1冷却至室温。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述预制品在高于热处理超过30分钟的时间，然后冷却至T2。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，所述预制品在T1热处理时间t1，其中15分钟≤t1≤20小时，然后从T1冷却至T2。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，在所述热处理后，所述软磁合金的最大磁导率μ
max
≥5000，和/或电阻率ρ≥0.25μΩm，在1.5T的振幅的磁滞损耗P
Hys
≤0.07J/kg，和/或矫顽场强H
c
≤0.7A/cm和/或在100A/cm时的感应B≥1.90T。10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述热处理后，所述软磁合金的最大磁导率μ
max
≥10,000，和/或电阻率ρ≥0.25μΩm，和/或在1.5T的振幅的磁滞损耗P
Hys
≤0.06J/kg，和/或矫顽场强H
c
≤0.6A/cm和在100A/cm时的感应B≥1.95T。11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述热处理后，所述软磁合金的最大磁导率μ
max
≥12,000，优选μ
max
≥17,000和/或电阻率ρ≥0.30μΩm，和/或1.5T的振幅的磁滞损耗P
Hys
≤0.05J/kg，和/或矫顽场强H
c
≤0.5A/cm，优选矫顽场强H
c
≤0.4A/cm，矫顽场强H
c
≤0.3A/cm和/或在100A/cm时的感应B≥2.00T。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，在与轧制方向平行测量的、与轧制方向对角线测量(45
°
)的、或与这两个方向之间的轧制方向垂直测量的矫顽场强H
c
的最大差值为最大6％，优选最大3％。13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，所述热处理在含氢气氛下或在惰性气体下进行。14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述热处理在T1的固定炉中或连续炉中进行。15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，在热处理前，所述预制品具有冷轧织构或纤维织构。16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，所述预制品具有一个或多个板材或者一个或多个板材叠层的形状。17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中，所述预制品首先具有带材形状，从所述带材通过冲压、激光切割或水射流切割制成至少一个板材，其中所述热处理在一个或多个板材上进行。18.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述热处理后，若干板材借助绝缘粘合剂被粘成板材叠层，或表面氧化以形成绝缘层，并接着粘合或激光焊接成板材叠层，或以无机
‑
有机混合涂层涂覆，并接着继续加工成板材叠层。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：简，
申请(专利权)人：真空融化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：