[发明专利]一种纳米晶合金及其制备方法

说明书

本发明涉及软磁合金材料技术领域，公开了一种纳米晶合金及其制备方法，将FeCuSiBNbMoDy带材在交变磁场慢速升温至T₁，去除交变磁场保温t₁；快速升温至T₂，保温t₂；恒定磁场下快速降温至T₃，保温t₃；慢速降温至T₄，保温t₄后快速降温至室温，得到纳米晶合金。通过Fe、Cu、Nb、Si、B、Mo、Dy元素间的协同作用，有效促进无序相的析出，提高形核率，降低有效各向异性常数，通过制备工艺的调控最终获得损耗低且对服役温度不敏感的纳米晶软磁合金。可应用于高频变压器、共模电感、无线充电、滤波器等器件中可保证产品性能的稳定和安全可靠。

技术领域

本发明涉及软磁合金材料技术领域，具体涉及一种服役温度不敏感的纳米晶合金及其制备方法。

背景技术

随着能源危机的出现和科技的发展，全球都在重视节能降耗和低碳环保，这就要求电子器件向小型化、高效化、高频化的低能耗方向发展。与传统软磁铁氧体、硅钢和坡莫合金等传统软磁材料相比，纳米晶软磁合金具有如下优点：

1)制造上节能：采用快速凝固技术，在超短时间内(10s)可制带成型。

2)涡流损耗低：带薄，厚度为18～20微米，高频涡流损耗低。

3)磁导率高和矫顽力低：纳米晶软磁合金具有非晶相和纳米晶相双相耦合结构，两者的铁磁交换耦合作用促进了软磁特性的提高。

4)综合软磁性能好，兼备铁基非晶合金的高磁感应强度、成本低廉和钴基非晶合金的高磁导率、低损耗以及低磁致伸缩系数。

因此，纳米晶软磁合金被誉为21世纪新型“双绿色节能战略新材料”，其Finemet合金已实现产业化，替代坡莫合金、软磁铁氧体和钴基非晶合金，在高频变压器、共模电感、无线充电、滤波器等高频电力电子和电子信息领域中获得了广泛的应用。基于铁基的非晶纳米晶软磁合金也较多的研究，如CN104934179A公开了一种强非晶形成能力的铁基纳米晶软磁合金及其制备方法，该合金的表达式为Fe_xSi_aB_bP_cNb_dCu_e，所述表达式中x、a、b、c、d和e分别表示各对应组分的原子百分比含量，且满足以下条件：0.5≤a≤12，0.5≤b≤15，0.5≤c≤12，0.1≤d≤3，0.1≤e≤3，70≤x≤85，x+a+b+c+d+e＝100％。本发明的软磁合金采用普通铜模铸造法可制备临界尺寸为3.5mm的铁基非晶合金，经退火后，饱和磁感应强度大于1.5T，矫顽力值在1A/m以下。

CN102412045A公开了一种铁基纳米晶软磁合金，其特征在于该合金的成分组成由化学式表示为Fe_gSi_aP_bC_cCu_dMn_eAl_f，其中a、b、c、d、e、f、g为原子百分数，a＝8.5～12，b＝4～7，c＝1～3，d＝0.5～1.5，e＝0.25～0.5，f＝0.75～1.5，g＝100-a-b-c-d-e-f。该发明的铁基纳米晶软磁合金不含有贵重的Co、Zr、Nb、B等元素，成本低廉，而且在最优晶化退火工艺条件下Bs最高可达到1.71T，Hc最低可以达到0.9A/m的优异软磁性能，更适合规模生产，可取代现有的硅钢片和铁基非晶、纳米晶软磁合金应用于电力电子变压器、互感器等领域。

然而，元件的热量散发和性能随温升的变化是电子设计中最关键的方面之一。因为外部环境引发的热源，或元件自身能力损失等原因均会引起元件发热。纳米晶软磁材料是高频变压器、共模电感、无线充电、滤波器等器件的关键核心材料之一，纳米晶软磁材料的软磁性能随服役温度变化剧烈，则会严重影响电感、变压器、滤波器、无线充电等器件的最终产品性能，甚至失效。