[发明专利]一种无铜纳米晶软磁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无铜纳米晶软磁合金，化学式为Fe_aSi_bB_cP_dC_eNi_f，a、b、c、d、e、f分别为各元素对应的原子百分比，75≤a≤86，2≤b≤4，8≤c≤14，1≤d≤3，0.5≤e≤1，0≤f≤20，且a+b+c+d+e+f＝100。上述无铜纳米晶软磁合金成分设计合理，非晶形成能力强，晶化温度区间大，综合软磁性能优异。本发明还公开了一种上述无铜纳米晶软磁合金的制备方法，包括：将市售的合金原料按分子式配料后进行熔炼、冷却得到合金锭；将得到的合金锭熔融后采用单辊快淬法制备得到合金带材；将得到的合金带材在400～550℃退火得到所述无铜纳米晶软磁合金。该制备方法简单高效、重现性高，适合大规模生产。

技术领域

本发明涉及软磁材料技术领域，具体涉及一种无铜纳米晶软磁合金及其制备方法。

背景技术

自从开发了一系列的Fe基非晶纳米晶软磁合金材料以来，非晶纳米晶软磁合金材料便得到极大的重视和深入的研究，其具有高饱和磁感应强度、高磁导率、低损耗以及低矫顽力等特点，并广泛应用于电机，变压器和电磁传感器等领域。其中，FINEMET合金体系由于其综合软磁性能较好，得到了很好的应用。如合金成分为Fe_73.5Si_13.3B₉Nb₃Cu₁的FINEMET合金，其饱和磁感应强度(B_s)为1.24T。然而，和硅钢相比较，FINEMET合金体系的饱和磁感应强度不高，使其在相同的工作条件下使用需要更大体积。此外，由于贵金属元素如Nb的添加，导致其价格昂贵，这极大地限制了它的应用范围。

目前，在电子器件小型化以及能源利用可持续化的发展趋势下，市场迫切需求一种具有高饱和磁感应强度的软磁合金材料。就Fe基纳米晶软磁合金材料而言，要提高饱和磁感应强度，就要尽可能地提高纳米晶α-Fe(Si)相在非晶基体相中的析出量。与此同时，为了保证合金材料具有优异的综合软磁性能，还必须保证非晶基体中晶粒尺寸较小且均匀分布在非晶基体中。获得高饱和磁感应强度的方法一般有两种，一种是提高Fe元素在合金中的比重，进而提高饱和磁感应强度；另一种是采用适当的热处理工艺，细化α-Fe(Si)纳米晶粒及促进其在非晶基体中均匀分布，进而提高饱和磁感应强度。

公开号为CN101796207A的专利说明书公开了一种Fe-M-Si-B-Cu非晶态合金，纳米晶态软磁性合金和磁芯，M为Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的至少一种，该纳米晶态软磁合金具有简易的热处理工艺条件和优异的可加工性能。但是，该合金的Fe含量较低导致其饱和磁感应强度为1.24T，有待进一步提高。

公开号为CN102732811A的专利说明书公开了一种Fe-Si-B-P-Cu-X铁基非晶纳米晶软磁合金及其制备方法，X为Al、Cr、Mn、Ti中的一种或一种以上。该合金的饱和磁感应强度为1.56～1.84T，但其矫顽力较大，如Fe₈₅Al₁Cu_0.5Si_3.5B₆P₄合金的矫顽力大于18A/m，该合金矫顽力及其它软磁性能有待进一步提高。

公开号为CN102808140A的专利说明书公开了一种Fe-Si-B-P-Cu-M铁基纳米晶软磁合金材料，M为Co、Mo、Cr和Y中的一种，其饱和磁感应强度可达到1.6～1.75T，然而，该合金中Co和Y的添加使得合金的原材料成本增加，限制了其大批量生产和广泛的应用。