提供了自支撑式无定型Ｆｅ↓［１００－ａ－ｂ］Ｐ↓［ａ］Ｍ↓［ｂ］箔、该箔通过电镀水溶液电沉积或电铸的制备方法，及其作为变压器、发电机、电动机、脉冲应用和磁屏蔽罩结构元件的应用。ａ为１３～２４的实数，ｂ为０～４的实数，Ｍ为至少一种除Ｆｅ外的过渡元素。该无定型Ｆｅ↓［１００－ａ－ｂ］Ｐ↓［ａ］Ｍ↓［ｂ］箔具有如通过Ｘ射线衍射确定的无定型特性，平均厚度大于２０μ，拉伸强度２００～１１００ＭＰａ，电阻率超过１２０μΩｃｍ，高饱和磁感应（Ｂ↓［ｓ］）至少之一大于１．４Ｔ，矫顽场（Ｈ↓［ｃ］）小于４０Ａ／ｍ，工频（６０Ｈｚ）下对于至少１．３５Ｔ的磁感峰值的损耗（Ｗ↓［６０］）小于０．６５Ｗ／ｋｇ，低μｏＨ值的相对磁导率（Ｂ／μｏＨ）大于１００００。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及式FenK)+bPJV[b所表示的无定型材料的箔，还涉及所述箔的 生产方法。构成本专利技术的箔的材料表现出软磁材料的特性，尤其是高t包和磁感应、 低矫顽场、高磁导率和低工频损耗(power frequency loss)。此外，所述材料 可能具有令人感兴趣的机械和电性能。特别地，本专利技术的箔可用作变压器、发动机、发电机和磁屏蔽罩的铁 磁芯。
技术介绍
磁通线集中的磁性材料有许多工业用途，从永磁体到磁记录头。尤其 是，对施加的磁电场曲线具有高磁导率和几乎可逆磁化的软磁材料在电力 设备中有着广泛的应用。商用铁硅变压器钢所具有的相对磁导率可以高达 100000，饱和感应约2.0T，电阻率高达70(iQcm，并且50/60Hz时的损耗为 几瓦/kg。即使这些产品具有有利的特征，但是这类变压器所发出的电力损 耗代表着显著的经济损失。自1940年代以来，已经开发出了损耗越来越低 的晶粒取向的Fe-Si钢。受Pry禾口 Bean模型的启发(该丰莫 型识别了基于畴璧运动的不规则损耗的机理)，例如，通过激光刻划或通过机械刻划(scribing)，现代磁性材料得以受益于磁性晶畴的精细 化。该方法导致在60Hz时约0.6W/kg的损耗。通过仔细控制热处理和机械 表面蚀刻，可以在薄钢片中得到非常低的损耗，在1.7T、 50Hz时为0.2W/kg。然 而，商购可得到的材料仍表现出60Hz时低达0.68W/kg的损耗。8在过去的25年间，在许多铁磁体系中晶粒粒度细化已经导致了磁滞损 耗的明显减小。根据Herzer的随机各向异性模型,对于直径小于磁交换长度的 晶粒(直径小于约30nm)，各向异性现象明显减少，并且发生非常软的磁性 行为，其特征在于低于20A/m的非常低的矫顽场值(He)，以及由此带来的 低磁滞损耗。经常地，这些材料由嵌入分散在无定型基体中的纳米晶体构 成，例如金属玻璃(参见US 4，217,135(Luborsky等))。通常，为了获得这 些所要求的性能，要对最初产生的主要为无定型状态的材料实施细致的应 力消除和/或部分重结晶热处理。金属玻璃一般通过快速淬火制造，并且通常由20%的如硅、磷、硼或 碳的类金属和约80%的铁制成。这些薄膜的厚度和宽度有限制。此外，从 边缘到边缘和从端部到端部的厚度随表面糙度发生变化。由于与这类材料 生产相关的高成本，对这类材料的关注非常有限。无定型合金还可以通过 真空沉积、溅射、等离子喷涂、快速淬火和电沉积制备。典型的商用带材 的厚度为25pm，宽度为210mm。基于铁系金属的合金的电沉积是过去十年间金属合金沉积领域最重要 的进展之一。作为成本高效的软磁材料，FeP值得特别注意。FeP合金薄膜 可以通过电化学的、无电的、治金的、机械的和溅射方法生产。电化学加 工使用广泛，通过使用合适的镀覆条件，其使得可以控制涂层组成、微结 构、内应力和磁特性，并且可以低成本实现。以下提供了一些与铁基合金有关的专利的实例。US 4,101,389(Uedaira)公开了从铁(0.3 1.7摩尔浓度(M)的二价铁)禾口次 磷酸盐(0.07 0.42M的次磷酸盐)浴液，使用3~20A/dm2的低电流密度， 1.0~2.2的pH和30 50。C的低温，在铜基底上电沉积无定型的铁磷或铁磷铜 薄膜。沉积薄膜中的P含量为12~30原子％，磁通密度Bm为1.2~1.4T。没 有制备自支撑(free standing)的箔。US 3,086,927(Chessin等)公开了在铁电沉积物中加入较小量的磷，以便 为如轴和辊的部件的硬敷面或涂层硬化铁。该专利阐述到，在温度为38~ 76°C，电流密度为2~10A/dm2T，在铁浴液中加入0.0006M 0.06M的次磷 酸盐。但是对于没有裂缝的沉积物，浴的操作条件是70。C，低于2,2A/dm2的电流，和浓度0.009M的次磷酸钠一水合物。没有提及自支撑箔的制备。US 4,079,430(Fujishima等)描述了作为磁芯材料用于磁头中的无定型金 属合金。这类合金一般由M和Y组成，其中M为Fe、 Ni和Co的至少一 种，Y为P、 B、 C和Si的至少一种。所使用的无定型金属合金表现出所需 的传统坡莫合金性能与传统的铁素体性能的组合。然而，受限于其较低的 最大磁通密度，对这些材料作为变压器结构元件的兴趣有限。US 4,533,441(Gamblin)描述到，可以用电气方法由电镀浴(plating bath) 制造铁磷电铸件，所述电镀浴含有至少一种可从其电沉积铁的化合物、至 少一种用作磷来源如次磷酸的化合物、以及至少一种选自以下组中的化合 物甘氨酸、(3-丙氨酸、DL-丙氨酸、和琥珀酸。由此得到的合金，也即总 是在存在胺时制备得到的合金，既没有其晶体结构，也没有任何机械或电 磁测量结果，并且只可以通过挠曲载板从平的载板回收得到。US 5,225，006(Sawa等)公开了一种具有高饱和磁通密度的具有软磁特 性的Fe基软磁合金，其特征在于其具有非常小的晶粒。可以处理该合金， 以便引起这些小晶粒的离析。以下提供了一些与钴和镍磷合金有关的专利实例。US 5,435，903(Oda等)公开了剥离的箔状或带状CoFeP产品的电沉积方 法，产品具有良好的加工性和良好的软磁性能。该无定型合金含有至少69 原子％的Co和2~30原子％的P。没有提及FeP无定型合金。US 5，032,464(Lichtenberger)公开了电沉积的NiP无定型合金，作为延展 性得到改善的自支撑箔。没有提及FeP无定型合金。以下提供了一些与FeP合金有关的文献实例。 一些论文述及了在基底 上形成具有良好软磁性能的FeP沉积物。T. Osaka等在"Preparation of Electrode posited FeP Films and their Soft Magnetic Properties", 中提及了电沉积FeP薄膜，最合适的FeP合金薄 膜在P含量为27原子％时表现出最低矫顽场0.2 Oe，和高饱和磁通密度 1.4T。为了改善磁特性，尤其是磁导率，采取了磁场热处理，由此磁导率可 提高到1400。发现最合适的薄膜是极细的晶体结构。还确认FeP薄膜的热 稳定度可高达30(TC(在真空中无磁场下退火)。10K. Kamei和Y. Maehara 发现磷含量为约20原子％、电沉积并退火的FeP无定型合金，可得到约0.05Oe 的最低He。该专利阐述在铁浴中加入至多0.15M的次磷酸钠，温度为50°C， 电流密度为5A/dm2， pH为2.0。 K. Kamei和Y. Maehara 使用脉冲电镀浴在基底上电沉积FeP和FePCu， 在20A/dm2的相对较高的电流密度下对FePCu可得到0.5 Oe的低H。值。电沉积FeP的微结构在文献中值得很大的关注。已经确认，FeP电沉积 薄膜的晶体结构随着沉积薄膜中P含量增加到12-15原子％时，会从结晶 向无定型逐渐变化。这样，要求有新的无定型材料，该材料没有传统上与可得到的无定型 材料有关的至少一种缺陷。还需要有表现出改进的机械和域电磁和/或电性能的新的无定型材料， 尤其是对不同的应用十分有用的良好的软磁性能。还要求有新的方法，该方法可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自支撑箔形式的无定型Ｆｅ↓［１００－ａ－ｂ］Ｐ↓［ａ］Ｍ↓［ｂ］合金，其中： －所述箔的平均厚度为２０μｍ～２５０μｍ； －在式Ｆｅ↓［１００－ａ－ｂ］Ｐ↓［ａ］Ｍ↓［ｂ］中，ａ为１３～２４的数，ｂ为０～４的实数，且Ｍ为至少 一种除Ｆｅ以外的过渡元素； －该合金具有无定型基体，在该基体中可以嵌入尺寸小于２０ｎｍ的纳米晶体，且无定型基体占合金体积的８５％以上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R拉卡斯，E波特韦恩，M特鲁多，J卡夫，F阿莱尔，G霍拉基，
申请(专利权)人：魁北克水电公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]
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