一种铁基非晶软磁合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种铁基非晶软磁合金及其制备方法。所述铁基非晶软磁合金的化学组成为：Fe

【技术实现步骤摘要】
一种铁基非晶软磁合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于磁性材料
，具体涉及一种铁基非晶软磁合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]新型电表的核心部件为高精度电流互感器，该器件对高精度测量起到关键作用，随着新型电表的推广应用，全球市场对精密电流互感器的需求正逐步扩大。目前精密电流互感器常用的性能改善方法是改变电流互感器内部磁芯的磁特性来克服直流分量产生的磁饱和，即制备高线性度低磁导率的合金来满足要求，主要有以下几种方法：
[0003](1)增加磁芯的饱和磁通密度或增加磁芯有效截面积以获得更大的饱和磁通量，但前者往往受困于材料本征属性，后者则与目前电力电子领域轻量化、小型化的发展趋势相悖；(2)利用双磁芯实现直流偏置，该方案为目前电表的主要方法，CN215220488U公布了一种双磁芯电流互感器结构，所述双磁芯电流互感器由两个平行或同心的环形磁芯组成，二者分别具有高磁导率和低磁导率。高磁导率磁芯可保证较低的比差和角差，而低磁导率磁芯具有高饱和磁场强度，因此可满足较高的直流偏置要求。但由于误差不恒定，双磁芯互感器往往用于一些精度要求较低以及交变频率相对稳定的工作场合，无法满足高精度电流互感器性能要求；(3)通过低磁导率磁芯实现直流偏置，该类磁芯磁导率较低，因此饱和磁场强度高，抗直流性能较好。同时要求磁导率恒定，即随磁场强度衰减较小，互感器的角差和比差近似为常数，因此其误差可以通过简单的补偿电路实现校准。该方法简单可行，是高精度电流互感器的主要研究方向。
[0004]目前，高线性度低磁导率磁芯的主要制备方法有：
①
张力退火处理，退火后纳米晶合金具有低恒导磁特性，但由于合金为单条处理且容易发生脆断，加工效率低，生产成本高，难以满足大规模批量应用；
②
调整合金成分，比如：CN104195436A公开了一种低磁导率纳米晶软磁合金及其制备方法，所述低磁导率纳米晶软磁合金的组成成份和重量份数为：铁60
‑
70份；镍1
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5份；硅5
‑
10份；硼5
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10份；铌5
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10份；铜0.7
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1.3份；铝1
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2份；钴0.1
‑
1.7份；通过调整配方和热处理工艺改变磁致伸缩系数来降低磁导率，但由于上述材料为纳米晶合金，在热处理过程中的晶化控制要求较高，处理工艺复杂。CN102969115A公开了一种抗直流分量互感器用恒导磁铁芯材料及制备方法，所述恒导磁铁芯材料由钴16
‑
24wt％、镍8.5
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9.5wt％，锰2.5
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3.5wt％，铬0.05
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0.1wt％，硅12
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14wt％、硼2.55
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2.9wt％，铁46
‑
58.4wt％的原料制成；通过在铁钴镍基非晶合金中加入铬和锰等元素，制备得到恒导磁合金，但由于该合金钴和镍含量较高，生产成本高，另外热处理过程中需要引入数万kA/m强度级别的强磁场，在工业批量化制备中难以实现。
[0005]因此，研发一种材料成本低，同时热处理工艺简单，适合大规模产业化生产的铁基非晶软磁合金尤为重要。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足及缺陷，本专利技术旨在提供一种铁基非晶软磁合金及其制
备方法。本专利技术通过在传统FeSiB合金中加入适量Co和Ni元素，与其他合金成分配合，增加非晶合金的各向异性和磁致伸缩，之后经过磁场热处理对各向异性定向排列，产生恒磁导率/低磁导率的非晶合金。本专利技术制备得到的铁基非晶软磁合金的磁导率为1000
‑
2000，在0
‑
600A/m的磁场范围内衰减度≤2％，具有高线性度，且本专利技术的铁基非晶软磁合金的饱和直流磁场强度最高可达800A/m，有效抑制了直流饱和；本专利技术的制备工艺由于材料构成简单，不存在易烧损成分(比如P、C)，材料快淬过程中钢液的流动性较好，通过简单的磁场热处理无需强磁场或特殊气氛，制备工艺大大简化，且材料成本低。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种铁基非晶软磁合金，采用如下技术方案：
[0008]一种铁基非晶软磁合金，所述铁基非晶软磁合金的化学组成为：Fe
a
Co
b
Ni
c
Si
d
B
e
M
f
，其中，a、b、c、d、e、f分别表示对应元素的重量百分含量；5％<b<20％(比如6％、9％、11％、13％、15％、17％、19％)，10％<c<20％(比如10.5％、12％、14％、15％、17％、19％、19.5％)，7％<d<10％(比如7.2％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、9.8％)，0<e<5％(比如0.5％、1％、2％、2.5％、3％、4％、4.5％)，0≤f<1％(比如0.05％、0.1％、0.3％、0.5％、0.7％、0.9％、0.95％)，余量为a，并且20％<b+c<30％(比如20.5％、21％、23％、25％、27％、29％、29.5％)；M为Cr、Mo、Mn、V、Al中的一种或几种。
[0009]本专利技术的铁基非晶软磁合金中，Fe元素提供了软磁合金的必要属性，Si和B元素保证了非晶形成能力，Co元素和Ni元素的加入是为了调整合金的各向异性，将软磁合金的元素组成和含量限定在上述范围内，使得铁基非晶软磁合金具有高线性度以及抗直流饱和能力。本专利技术中Co含量太高会使成本增加的同时抗直流饱和能力降低，Co含量太低使得抗直流饱和能力降低；Ni含量太高或太低会使线性度降低。
[0010]本专利技术中若Si含量过高将会使软磁合金的抗直流饱和能力减弱(主要体现在合金磁导率升高，与本申请专利技术目的相悖)；若M(Cr、Mo、Mn、V、Al中的一种或几种)含量过高，即更多合金元素加入后，将会对非晶形成能力产生影响，即使得制备非晶合金带更加困难，同时更多合金元素的加入后也会使得合金钢液的冶炼更为困难，需要在控制真空度，冶炼温度，杂质元素等方面更加精细，即成本增加；本专利技术中若仅仅调高镍含量、调低Co含量，其他组分用量仍然采用上述专利CN102969115A中的用量，则制得的合金的抗直流性能将会减弱，同时，经过实验发现，Mn元素对于材料的磁损耗增加非常明显，本专利技术降低了Mn元素含量后，并在此基础上进一步调整Co/Ni元素比例，可以大大降低合金的磁损耗。
[0011]在上述铁基非晶软磁合金中，作为一种优选实施方式，所述铁基非晶软磁合金的化学组成为：Fe
a
Co
b
Ni
c
Si
d
B
e
，其中，a、b、c本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁基非晶软磁合金，其特征在于，所述铁基非晶软磁合金的化学组成为：Fe
a
Co
b
Ni
c
Si
d
B
e
M
f
，其中，a、b、c、d、e、f分别表示对应元素的重量百分含量；5％<b<20％，10％<c<20％，7％<d<10％，0<e<5％，0≤f<1％，余量为a，并且20％<b+c<30％；M为Cr、Mo、Mn、V、Al中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的铁基非晶软磁合金，其特征在于，所述铁基非晶软磁合金的化学组成为：Fe
a
Co
b
Ni
c
Si
d
B
e
，其中，a、b、c、d、e分别表示对应元素的重量百分含量，5％<b<20％，10％<c<20％，7％<d<10％，0<e<5％，余量为a，并且20％<b+c<30％；优选地，9％<b<19％。3.根据权利要求1或2所述的铁基非晶软磁合金，其特征在于，所述铁基非晶软磁合金的磁导率为1000
‑
2000，在0
‑
600A/m的磁场范围内衰减度为≤2％，饱和直流磁场强度最高可达800A/m。4.一种磁芯，其特征在于，所述磁芯由权利要求1
‑
3中任一项所述的铁基非晶软磁合金卷绕而成。5.一种铁基非晶软磁合金的制备方法，其特征在于，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘贇，李立军，李百松，刘瑞雪，李会波，金晶，崔克胜，刘天成，
申请(专利权)人：安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：