钴基非晶巨磁阻抗薄带及其制备方法技术

一种钴基非晶巨磁阻抗薄带，其特征在于该薄带以钴基非晶材料为原料，依次经过熔炼、快淬、电流加热快速退火热处理而得到，其中，前述的热处理的同时施加直流磁场，前述的钴基非晶材料组分表达式为CoαFeβVγSiδBε，并且满足：β＝0～5，γ＝0～3，ε＝12～20，δ＝5～10，β和γ均不为零，α+β+γ+δ+ε＝100。本发明专利技术还公开了该巨磁阻抗薄带的制备方法。与现有技术相比，本发明专利技术的优点在于：采用优良软磁性能和力学性能优异的钴基合金为母合金，经过磁场条件下的电流加热快速退火处理，节省了处理成本，并提高了生产效率，获得的材料拥有优异的软磁性能和韧性的同时，具有较高的巨磁阻抗变化率和磁场灵敏度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钴基非晶巨磁阻抗薄带，本专利技术还涉及该巨磁阻抗薄带的制备方 法，属于巨磁阻抗材料

技术介绍
1992年日本名古屋大学的毛利佳年雄等，首先在非晶Co7a5Fq5SiuBltl丝中发现 了巨磁阻抗效应，并引起了世界各国科学家的高度重视。巨磁阻抗效应材料可作为磁传感 和磁头技术核心部件，在工业机器人、自动化、磁探测器、数据存储等领域存在广阔的应用 前景。随着铁基/纳米晶软磁材料的广泛应用，很多学者开展了铁基/纳米晶巨磁阻 抗材料的研究工作，如专利号为ZL94100108. 3的中国专利技术专利《一种以CoCu为基掺杂 的颗粒薄带巨磁电阻材料及其制备方法》(授权公告号为CN1053759C)，又如专利号为 ZL98110465. 7的中国专利技术专利《巨磁致电阻抗效应非晶薄带材料及其制备方法》(授权公 告号为CN10599;34C)，还可以参考CN1062611C。但上述公开文献对这类材料需要晶化退火处理，晶化后材料存在脆化易断现象， 并且材料的阻抗变化率不是很高。因薄带型巨磁阻抗材料具有均勻性好，制备、使用方便等 优点，具有较好的发展前景。所以还有一些学者对巨磁阻抗薄膜进行了研究，薄膜材料对 于器件的微小型化有促进作用，但薄膜的制备工艺较复杂，成分均勻性控制有难度，不易推
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种无需经过较长时 间的退火处理工序即可具有较高巨磁阻抗效应的钴基非晶巨磁阻抗薄带。本专利技术所要解决的又一个技术问题是提供一种喷制过程中具有较好流动性能的 钴基非晶巨磁阻抗薄带。本专利技术所要解决的又一个技术问题是提供一种无需经过较长时间的退火处理工 序即可具有较高巨磁阻抗效应的钴基非晶巨磁阻抗薄带的制备方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为一种钴基非晶巨磁阻抗薄带， 其特征在于该薄带以钴基非晶材料为原料，依次经过熔炼、快淬、电流加热快速退火热处 理而得到，其中，前述的热处理的同时施加直流磁场，前述的钴基非晶材料组分表达式为 CoaFeeVYSisBE，并且满足β = 0 5，γ = 0 3，ε = 12 20，δ = 5 10，β 和 Y 均不为零，α+β + γ + δ + ε = 100。作为优选，所述的钴基非晶材料组分表达式为Co6Pe4V2Si8B^1或Co6Je3V3Si8B2tl。一种钴基非晶巨磁阻抗薄带的制备方法，其特征在于包括如下步骤①配料，将钴、铁、钒、结晶硅、硼铁合金以及硼粉，按原子摩尔百分比配料；②一次熔炼，将配好的原料放入高频真空感应熔炼炉在进行一次熔炼，随炉冷却得到母合金；③二次熔炼，将熔炼好的母合金置于高频感应炉或中频感应炉中进行二次熔炼， 得到非晶薄带；④热处理，将非晶薄带两端夹入直流电流退火装置中，条带区域置于外加直流磁 场中，磁场大小40 800e，在空气气氛条件下进行电流加热退火处理，电流大小400mA 800mA，通电时间为30 240s，即获得钴基非晶巨磁阻抗薄带。进一步，步骤②中所述的一次熔炼时条件为先抽真空，当真空度达到0. IPa以上 时，在高频真空感应熔炼炉充入氩气，气压控制在0. 5 1. 5大气压，熔炼温度1200 2000°C，熔炼时间为10 30分钟。进一步，步骤③所述的二次熔炼时将母合金放入石英管，再将石英管置于高频感 应炉或中频感应炉中进行二次熔炼，所述的石英管底部开有矩形小孔。除了石英管还可以 采用坩埚等其他器皿。步骤③所述的二次熔炼时条件为当母合金温度达到1250 1400°C 时，充入99. 99%氩气，并保护炉内压力1 1.5大气压，保护辊嘴间距0.3 0. 5mm，熔融 的合金喷至旋转的水冷铜辊上，冷却速度为25 50m/s，制成5 20mm宽，20 40 μ m厚 度的非晶薄带。与现有技术相比，本专利技术的优点在于采用优良软磁性能和力学性能优异的钴基 合金为母合金，具有较好的流动性能，易于喷制，经过磁场条件下的电流加热快速退火处 理，节省了处理成本，并提高了生产效率，获得的材料拥有优异的软磁性能和韧性的同时， 具有较高的巨磁阻抗变化率和磁场灵敏度，能广泛应用于磁敏传感器
附图说明图1为实施例1中非晶合金薄带的阻抗变化率测量曲线图。图2为实施例2中非晶合金薄带的阻抗变化率测量曲线图。图3为对比例1中非晶合金薄带的阻抗变化率测量曲线图。具体实施例方式以下结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细描述。实施例1，本实例的材料成分组成为Co66Fi54V2Si8B2ci,按照化学元素组成配料，原料 纯度> 99. 9%，将配好的原料放入真空感应熔炼炉中，抽真空，当真空度达到0. OlPa时，充 入纯度为99. 99%的氩气，气压控制在1. 2大气压，熔炼温度1300°C左右，时间为25分钟， 随炉冷却得到母合金。将熔炼好的母合金放入底部开孔的石英管中，将石英管置于中频感应炉中进行二 次熔炼，当合金温度达到1320°C时，充入99. 99%氩气，并保持炉内压力1. 2大气压，保护辊 嘴间距0. 3 0. 5mm,熔融的合金喷至旋转的水冷铜辊上，冷却速度为36m/s，制成9mm宽， 32 μ m厚度的非晶薄带。将得到的非晶条带两端夹入电流退火装置，然后把电流退火装置的条带部分放入 外加直流磁场中，外加磁场由亥姆霍兹线圈提供，直流磁场大小为500e，通电时间为90s， 电流密度600mA，利用HP4294A精密阻抗分析仪对其阻抗随外磁场的变化进行测量，外加磁 场由亥姆霍兹线圈提供。测量曲线如图1所示，该非晶合金薄带的最大阻抗变化率(ΔΖ/Ζ)max = 378 %。实施例2，本实例的材料成分组成为Co64Fe3V3SiltlB2C1,按照化学元素组成配料，原料 纯度> 99. 9%，将配好的原料放入真空感应熔炼炉中，抽真空，当真空度达到0. OlPa时，充 入纯度为99. 99%的氩气，气压控制在1. 2大气压，熔炼温度1250°C左右，时间为20分钟， 随炉冷却得到母合金。将熔炼好的母合金放入底部开孔的石英管中，将石英管置于中频感应炉中进行二 次熔炼，当合金温度达到1350°C时，充入99. 99%氩气，并保持炉内压力1.4大气压，保护辊 嘴间距0. 3 0. 5mm,熔融的合金喷至旋转的水冷铜辊上，冷却速度为40m/s，制成7mm宽， ^ym厚度的非晶薄带。将得到的非晶条带两端夹入电流退火装置，然后把电流退火装置的条带部分放入 外加直流磁场中，外加磁场由亥姆霍兹线圈提供，直流磁场大小为600e，在开放的空气气氛 条件下进行电流加热退火处理，通电时间为100s，电流密度500mA，利用HP4294A精密阻抗 分析仪对其阻抗随外磁场的变化进行测量，外加磁场由。测量曲线如图2所示，该非晶合金 薄带的最大阻抗变化率(ΔΖ/Ζ)μχ = 407%。对比例1，将实例1所喷制获得的组分为Co66Fe4V2Si8B^l的非晶薄带，放入热处理 炉中，在开放的空气气氛条件下进行等温退火热处理，热处理温度为300°C，处理时间50分 钟，然后随炉冷却。利用HP4294A精密阻抗分析仪对其阻抗随外磁场的变化进行测量，外加 磁场由亥姆霍兹线圈提供。测量曲线如图3所示，该非晶合金薄带的最大阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种钴基非晶巨磁阻抗薄带，其特征在于该薄带以钴基非晶材料为原料，依次经过熔炼、快淬、电流加热快速退火热处理而得到，其中，前述的热处理的同时施加直流磁场，前述的钴基非晶材料组分表达式为ＣｏαＦｅβＶγＳｉδＢε，并且满足：β＝０～５，γ＝０～３，ε＝１２～２０，δ＝５～１０，β和γ均不为零，α＋β＋γ＋δ＋ε＝１００。

【技术特征摘要】
1.一种钴基非晶巨磁阻抗薄带，其特征在于该薄带以钴基非晶材料为原料，依次经过 熔炼、快淬、电流加热快速退火热处理而得到，其中，前述的热处理的同时施加直流磁场，前 述的钴基非晶材料组分表达式为CoaFeeVYSisBE，并且满足β = 0 5，Y=O 3，ε =12 20，δ = 5 10，β 禾口 γ 均不为零，α +β + γ + δ + ε = 100。2.根据权利要求1所述的钴基非晶巨磁阻抗薄带，其特征在于所述的钴基非晶材料组 分表达式为 Co66Fii4V2Si8B2ci 或 Co64Fe3V3Si8B20。3.—种权利要求1或2所述的钴基非晶巨磁阻抗薄带的制备方法，其特征在于包括如 下步骤①配料，将钴、铁、钒、结晶硅、硼铁合金以及硼粉，按原子摩尔百分比配料；②一次熔炼，将配好的原料放入高频真空感应熔炼炉在进行一次熔炼，随炉冷却得到 母合金；③二次熔炼，将熔炼好的母合金置于高频感应炉或中频感应炉中进行二次熔炼，得到 非晶薄带；④热处理，将非晶薄带两端夹入直流电流退火装置中，条带区域置于外加...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪松，张延松，鼎昂，钱坤明，李明利，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五二研究所，
类型：发明
国别省市：97