[发明专利]一种钴基非晶合金丝及其制备方法

说明书

本发明公开一种钴基非晶合金丝及其制备方法，该合金的分子式为CoaFebCrcSidBe，其中a=65~75%，b=3~5%，c=2~6%，d=10~15%，e=8~15%，且a+b+c+d+e=100%，其制备方法为改进的Taylor‑Ulitovsky法，制备出的钴基非晶合金丝具有优异的巨磁阻抗性能，同时兼具优良的力学性能和软磁性能，可实现批量生产，均一性较好，能广泛用于磁敏传感器技术领域。

技术领域

本发明涉及一种钴基非晶合金丝及其制备方法，属于磁敏传感器和软磁材料及其制备的技术领域。

背景技术

不同于晶态合金，非晶合金属于亚稳态材料，原子排列长程无序、短程有序，这种亚稳态结构使其拥有许多晶态合金无法达到的优异的物理化学特性，如优异的力学性能、良好的抗腐蚀特性、特殊的磁电特性等，非晶合金是重要的结构材料和功能材料，在生产生活中具有重要的应用价值。

1992年，日本名古屋大学K.Mohri等人发现：随着外界磁场的微弱变化，钴基非晶合金丝的交流阻抗发生巨大的变化，这种现象被称为巨磁阻抗(Giant MagnetoImpedance,GMI)效应。这种对磁场微弱变化的敏感响应,使其在新型磁敏传感器中具有重大应用价值，基于该效应制备的磁敏传感器被称为GMI传感器。 GMI传感器作为第三代传感器的典型代表，与霍尔（Hall）传感器、磁通门（Fluxgate）磁力计、超导量子干涉仪（Superconducting Quantum Interference Devices，SQUIDs）、磁阻（MR）和巨磁电阻（GMR）传感器等相比，具有微型化、灵敏度高、功耗低和快速响应、抗干扰能力强和使用性能稳定等突出优势，已成为微弱磁场检测、地磁导航和生物磁测等领域最具应用前景的新型传感器。

敏感材料是磁敏传感器的应用基础，其性能将直接关系到磁敏传感器的性能，如灵敏度、分辨率和精度等。目前，可用于GMI传感器的敏感材料有非晶合金丝、非晶合金带、复合材料等。其中，钴基软磁非晶合金丝由于具有较好几何对称性、较小磁滞损耗和矫顽力、负或近零磁致伸缩系数、高磁导率、特殊磁畴结构和较高频率下的显著趋肤效应（SkinEffect）等特点，表现出强的 GMI效应，是科学研究及商业化生产的理想材料之一。钴基非晶合金丝的GMI性能受化学成分、几何尺寸、后处理过程等诸多因素制约，因此，提供具有优异GMI性能的钴基非晶合金丝，对高性能GMI传感器的研发、生产及应用具有十分重要的意义。

非晶合金丝的制备方法主要包括水纺法、泰勒法和熔体甩丝法。水纺法和泰勒法可以批量生产非晶合金丝，且收丝工艺成熟，已经实现商业化。目前，日本采用水纺法，已经实现非晶合金丝的商业化生产，但是该方法制备的非晶合金丝直径较大，，一般需要拉拔等后续处理。摩尔多瓦、罗马尼亚、西班牙和以色列等国采用泰勒法，已经实现玻璃包覆非晶合金丝的商业化生产，泰勒法制备的玻璃包覆非晶合金丝的直径范围，金属内芯比例，尺寸均一性好，但是该方法同样存在不足：非晶合金的熔点必须低于玻璃包覆层的玻璃转变温度；所制备的非晶合金与包覆层玻璃的热膨胀系数必须相近；所制备的非晶合金在高温下不能与玻璃包覆层发生化学反应；液态合金必须能润湿玻璃包覆层,否则液态合金就不会填充在微玻璃管里面；玻璃包覆层较难去除；因此，根据母合金的物理特性，提供一种可批量生产均一性较好的非晶合金丝的制备方法具有十分重要的意义。

发明内容

针对上述现状，本发明要解决的第一个技术问题是提供一种具有优异GMI性能的钴基非晶合金丝。 本发明要解决的第二个技术问题是提供一种可批量生产、均一性较好的钴基非晶合金丝的制备方法。

本发明为解决上述第一个技术问题所采取的技术方案为一种钴基非晶合金丝，其特征在于该合金的分子式 为Co_aFe_bCr_cSi_dB_e，式中a、b、c、d、e分别代表各个元素的原子摩尔百分比，其中a＝65～75％，b＝3～5％， c＝2～6％，d＝10～15％，e＝8～15％，且a+b+c+d+e＝100％；