一种高耐蚀性铁基软磁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耐蚀性铁基软磁非晶合金及其制备方法。该铁基软磁非晶合金的分子式为FeaCrbNicModPeCfBgSih，式中a、b、c、d、e、f、g、h表示各对应原子的摩尔百分含量，60≤a≤80，0.5≤b≤4，2≤c≤12，2.5≤d≤4.5，8.5≤e≤11.5，2.5≤f≤5.5，3≤g≤6，1≤h≤4，且满足a+b+c+d+e+f+g+h=100。与现有的铁基软磁非晶合金相比，该非晶合金同时具有高耐蚀性、高非晶形成能力以及优异磁性能，能够作为电磁器件材料在恶劣的环境中，如湿热盐雾、氨气或各种酸、海水、污水等腐蚀介质中使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于磁性材料及其制备的
，尤其涉及一种具有优异耐腐蚀性能、高非晶形成能力以及优异磁性能的铁基软磁非晶合金材料及其制备方法。
技术介绍
工业应用中，许多机械电子设备中使用的电磁器件常常工作在恶劣的环境中，如湿热盐雾、氨气或各种酸、海水、污水等腐蚀介质。这些器件要求具有良好的耐各种介质或气体腐蚀的性能。目前，国内使用的耐蚀性合金主要是Fe-Cr系合金（牌号1J116,1J117）和Fe-Ni系（牌号1J36）。Fe-Cr系合金中，Cr元素能形成致密、均匀的钝化膜，提高合金的耐蚀性。然而，研究表明Cr元素的质量含量大约超过12%才表现较好的耐蚀性，例如，1J116合金中Cr元素的质量含量为15.5～16.5%；1J117合金中Cr元素的质量含量为17.0～18.5%。但是，Cr的大量使用势必对土壤，水资源等造成较严重的污染，不利于环保。同时，由于合金各向异性常数和磁致伸缩系数较大，这些合金的软磁性能也较差。目前，国内的性能水平是：1J116和1J117合金矫顽力分别为25A/m和30A/m。相对而言，Fe-Ni系合金具有较好的软磁性能，矫顽力不超过16A/m，但是该系列合金由于含有大量稀贵金属Ni，一般其质量含量为35-37%，价格较为昂贵。随着工业技术水平迅速发展和电子设备趋于小型化，对磁性材料的磁性能要求也越来越高，使现有的耐蚀性软磁合金的工业应用领域受到很大限制，因此迫切需要开发新型的耐蚀性软磁材料。与晶体材料相比，铁基非晶合金因其长程无序结构，以及不存在位错、晶界等缺陷而具有优异的磁性能，如低矫顽力，高磁导率，低损耗等。1967年，美国加州理工学院杜威兹（P.Duwez）等首次合成具有铁磁性的Fe-P-C非晶合金，自此，软磁非晶合金引起人们极大的关注。目前，Metglas系列非晶合金已经广泛用于各种变压器、电感器和传感器，成为电力、电子和信息领域不可缺少的重要基础材料。然而，这些传统合金的非晶形成能力较小，其熔体需要在高于105K/s的冷却速率下才能形成非晶态，因此只能制备成带材、丝材或粉材，极大地限制了复杂形状的非晶磁性器件的制备。众所周知，合金的非晶形成能力和耐蚀性对其成分都是相当敏感的。通常情况是，为了获得高耐蚀性的铁基大块非晶合金，必须添加大量非铁磁性元素，这将导致该合金饱和磁感应强度和居里温度的降低，甚至室温下失去铁磁性。因此，开发同时具有高耐蚀性、高饱和磁感应强度和高非晶形成能力的铁基软磁非晶合金至今仍是一个有待攻克的难题。
技术实现思路
本专利技术的技术目的是针对上述铁基软磁非晶合金的技术现状，提供一种成本低廉且具有高耐蚀性、高非晶形成能力以及优异磁性能的铁基软磁非晶合金材料。为实现上述技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种铁基软磁非晶合金，其分子式为FeaCrbNicModPeCfBgSih，式中a、b、c、d、e、f、g、h表示各对应原子的摩尔百分含量，60≤a≤80，0.5≤b≤4，2≤c≤12，2.5≤d≤4.5，8.5≤e≤11.5，2.5≤f≤5.5，3≤g≤6，1≤h≤4，并且满足a+b+c+d+e+f+g+h=100。作为优选，所述的62≤a≤76。作为优选，所述的1.5≤b≤3.5，进一步优选为2≤d≤3，更优选为2.1≤d≤2.9。作为优选，所述的5≤c≤10，进一步优选为5.2≤c≤6.8。作为优选，所述的2.5≤d≤3.8，进一步优选为2.8≤d≤3.5。作为优选，所述的8.5≤e≤10.8，进一步优选为8.8≤e≤9.5。作为优选，所述的2.8≤f≤4。作为优选，所述的3.5≤g≤4.5，进一步优选为3.6≤g≤4.4。作为优选，所述的2.5≤h≤4，进一步优选为2.6≤h≤3.5，更优选为2.8≤h≤3。本专利技术一种铁基软磁非晶合金的制备方法包括以下步骤：步骤1：按分子式FeaCrbNicModPeCfBgSih配制原料，式中a、b、c、d、e、f、g、h表示各对应原子的摩尔百分含量，60≤a≤80，0.5≤b≤4，2≤c≤12，2.5≤d≤4.5，8.5≤e≤11.5，2.5≤f≤5.5，3≤g≤6，1≤h≤4，并且满足a+b+c+d+e+f+g+h=100；步骤2：将步骤1中配好的原料放入高频感应熔炼炉中，抽真空、充入氮气或者氩气作为保护气体，待原料完全熔化后，再熔炼5~30分钟，最后将合金熔液浇铸于铜模中冷却，得到成分均匀的合金锭；步骤3：将步骤2中的合金锭破碎成小块料，利用单辊甩带法制得连续非晶条带；步骤4：将步骤2中熔炼的合金锭破碎成小块料，注入铜铸模中，制得非晶合金棒；步骤5：将步骤3和步骤4所得的连续非晶条和非晶合金棒带在Tg-80K到Tg+10K温度范围内去应力退火5~60min。综上所述，本专利技术是基于对各种合金组合所进行的大量研究，发现在FePCBSi合金中同时添加Mo、Ni、Cr元素，并限定其组成成分，能够同时获得高耐蚀性，高非晶形成能力以及优异磁性能，能够作为电磁器件材料在恶劣的环境中，如湿热盐雾、氨气或各种酸、海水、污水等腐蚀介质中使用。与现有的铁基软磁非晶合金相比，具体有益效果如下：1）稀贵金属Cr、Ni、Mo的使用量相对较少，原料成本较低；2）具有高的热稳定性，其过冷液相区宽度ΔTx（ΔTx=Tx-Tg，Tg为玻璃转变温度，Tx为晶化温度）在30K以上且60K以下；3）具有较强的非晶形成能力，用铜模铸造法可制备直径2.5mm以上，6mm以下的非晶棒材；4）具有高的耐腐蚀能力，浸入质量浓度为3.5wt.%的中性NaCl溶液168小时后非晶合金表面大部分区域仍呈现金属光泽，年腐蚀速率为0.1mm/year以下，年腐蚀速率明显小于1J36耐蚀性软磁合金；5）具有较高的饱和磁感应强度，其Bs在0.8T以上1.4T以下，甚至高于1T；具有3A/m以下低矫顽力，其Hc一般低至1～2A/m，甚至低至0.5A/m；具有高有效磁导率，在1A/m外场下频率1kHz时，其μe10000以上30000以下。附图说明图1是本专利技术实施例3中制得的直径5.5mm的Fe69Cr2Ni5Mo3.5P10C4B4Si2.5合金棒材的X射线衍射花样；图2是本专利技术实施例3中制得的棒状、环状的Fe69Cr2Ni5Mo3.5P10C4B4Si2.5非晶合金照片；图3是本专利技术实施例3中制得的Fe69Cr2Ni5Mo3.5P10C4B4Si2.5非晶合金条带的DSC升温曲线；图4是本专利技术实施例3中制得的F本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高耐蚀性铁基软磁非晶合金，其特征是：其分子式为FeaCrbNicModPeCfBgSih，式中a、b、c、d、e、f、g、h表示各对应原子的摩尔百分含量，60≤a≤80，0.5≤b≤4，2≤c≤12，2.5≤d≤4.5，8.5≤e≤11.5，2.5≤f≤5.5，3≤g≤6，1≤h≤4，且满足a+b+c+d+e+f+g+h=100。

【技术特征摘要】
1.一种高耐蚀性铁基软磁非晶合金，其特征是：其分子式为FeaCrbNicModPeCfBgSih，式中a、b、c、d、e、f、g、h表示各对应原子的摩尔百分含量，60≤a≤80，0.5≤b≤4，2≤c≤12，2.5≤d≤4.5，8.5≤e≤11.5，2.5≤f≤5.5，3≤g≤6，1≤h≤4，且满足a+b+c+d+e+f+g+h=100。
2.如权利要求1所述的高耐蚀性铁基软磁非晶合金，其特征是：所述的1.5≤b≤3.5，进一步优选为2≤b≤3。
3.如权利要求1所述的高耐蚀性铁基软磁非晶合金，其特征是：所述的5≤c≤10，进一步优选为5.2≤c≤6.8。
4.如权利要求1所述的高耐蚀性铁基软磁非晶合金，其特征是：所述的2.5≤d≤3.8，进一步优选为2.8≤d≤3.5。
5.如权利要求1所述的高耐蚀性铁基软磁非晶合金，其特征是：所述的8.5≤e≤10.8，进一步优选为8.8≤e≤9.5。
6.如权利要求1所述的高耐蚀性铁基软磁非晶合金，其特征是：所述的2.8≤f≤4。
7.如权利要求1所述的高耐蚀性铁基软磁非晶合金，其特征是：所述的3.5≤g≤4.5，进一步优选为3.6≤g≤4.4。
8.如权利要求1所述的高耐蚀性铁基软磁非晶合金，其特征是：所述的2.5≤h≤4，进一步优选为2.6≤h≤3.5，更优选为2.8≤h≤3。
9.如权利要求1至8中任一权利要求所述的高耐蚀性铁基软磁非晶合金，其特征是：其过冷液相区宽度ΔTx在30K以上且60K以下。
10.如权利要求1至8中任一权利要求所述的高耐蚀性铁基软磁非晶合金，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈宝龙，张明晓，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：