[发明专利]一种高饱和磁感应强度铁基非晶软磁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高饱和磁感应强度铁基非晶软磁合金及其制备方法。制备方法如下：(1)制备初炼钢液：利用铁矿石经高炉炼铁、转炉吹炼或利用废钢经电炉熔炼得到；(2)将初炼钢液进行炉外精炼进一步脱氧、脱硫、去除夹杂物，控制残余元素的含量，并进行合金成分微调，得到所需的精炼钢液；(3)利用单辊旋淬技术将精炼钢液快速冷却得到非晶带材；(4)将非晶带材进行热处理即得。该方法成本低、流程短、效率高、工艺简单，而且能够有效控制钢液的成分和其他残余元素的含量，可用于大规模生产铁基非晶软磁合金。本发明所制备的铁基非晶软磁合金具有高的饱和磁感应强度，可用作磁蕊材料应用于变压器、电抗器、互感器等电子器件中。

技术领域

本发明属于磁性金属材料制备领域，具体涉及一种高饱和磁感应强度铁基非晶软磁合金及其制备方法。

背景技术

铁基非晶软磁合金一般是利用单辊旋淬法快速冷却制备得到合金带材，由于铁基非晶合金中不存在晶界等缺陷钉扎磁畴，因而具有优异的软磁性能，如低矫顽力(H_c)、高有效磁导率(μ_e)和极低的损耗(P)，与传统的硅钢软磁材料相比，铁基非晶合金应用于变压器中的空载损耗可降低80％，可极大的节约能源，促进电子产品向节能高效化方向发展。同时，铁基非晶合金带材一次成型，没有硅钢生产过程中的冷轧、热轧等过程，产流程短、成本低，有利于软磁材料的大规模生产。

典型的铁基非晶软磁合金Metglas(FeSiB)自开发以来，便受到了广泛关注和应用。但是其饱和磁感应强度(B_s＝1.56T)相对较低，在制备磁性元件时，如变压器铁芯、电动机转子和磁力开关等阻碍极大。因此，众多的研究人员投入大量精力试图提高铁基非晶合金的饱和磁感应强度。

美国Allied-Signal公司在Metglas的基础上成功开发了Metglas2605Co合金，B_s高达1.80T，但该合金中含有18％的Co原子，导致生产成本极高，不利于大规模生产。另外，美国专利US4226619中公开了一种Fe-B-C合金，其B_s大于1.7T，但合金软磁性能较差，而且太脆，无法在实际中应用。日立金属在专利CN1721563A中公开了一种Fe-Si-B-C合金(HB1)，其B_s达到1.6T以上，但其在制备过程须采用渗碳的工艺，提高了生产成本，而且降低了产品质量的可控性。

目前报道的高饱和磁感应强度铁基非晶软磁合金的成分中铁含量极高而且不含无磁性的大原子，导致非晶形成能力较差，因此，一般选择多组元体系，如Fe-Si-B-P-C体系。新日本制铁公司在专利CN101589169A中公开了一种铁含量在78％～86％(原子百分含量，at.％)的Fe-Si-B-P-C合金，其中P含量在6％～20％(原子百分含量，at.％)，过高的P含量极大地提高了合金冶炼和带材制备的难度。此外，该公司在专利CN1356403A中公布了一种铁含量更高的Fe-Si-B-P-C合金，但是该合金非晶形成能力差，无法保证淬态带材为完全的非晶结构，而且软磁性能较差。青岛云路公司在中国专利CN106636982A中公布了一种铁含量在82.9％～84.9％(原子百分含量，at.％)的Fe-Si-B-P-C合金，但是利用工业原料制备的带材存在表面晶化，软磁性能较差，通常需要在熔炼的过程中除渣才能制备得到完全的非晶带材，导致工艺比较复杂。

综上所述，目前仍缺乏既能保证铁基非晶软磁合金具有高饱和磁感应强度，又兼具低成本和工艺要求的铁基非晶软磁合金及其制备方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高饱和磁感应强度铁基非晶软磁合金及其制备方法。该方法充分结合了炼钢工艺尤其是精炼钢液工艺的低成本、大规模和工业化的优势，在此基础上结合铁基非晶软磁合金的特性，针对性整合和优化工艺流程和参数，使得本方法工艺简单、能耗低、效率高、成本大幅降低，并且所制得的非晶合金仍具有高的饱和磁感应强度和优异的软磁性能。

本发明提供的技术方案如下：