[发明专利]一种精密电流检测用铁基非晶软磁合金及其制备方法

说明书

一种精密电流检测用铁基非晶软磁合金及其制备方法，所述铁基非晶软磁合金的典型成分为FexNbyNizSinBm，其中，x=65‑80at%，y=5‑8at%，z=1‑2at%，n=8‑15at%，m=4‑10at%。本发明所述的精密电流检测用铁基非晶软磁合金及其制备方法，配方设置合理，制备工艺简单，Fe与Nb、Ni、Si、B之间的交互耦合作用良好，具有优异的软磁性能，Fe元素作为主成分大幅降低材料的成本以及提高磁性能，Nb为纳米晶的析出提供形核位点阻碍α‑Fe(Si)纳米晶粒的过度生长同时增大了晶化温度，提升了热稳定性以及稳固了非晶相；Ni提高合金的非晶形成能力，提高饱和磁感应强度；Si可以减小平均晶粒尺寸和拓宽合金热处理的温度区间以及抑制Fe‑(B)等二次相的析出增加热稳定，B元素可以起到稳定非晶相和阻碍晶粒进一步生长的作用。

技术领域

本发明属于铁基非晶软磁合金技术领域，具体涉及一种精密电流检测用铁基非晶软磁合金及其制备方法。

背景技术

铁基非晶软磁合金作为新一代绿色节能材料，对于降低电力电子的损耗方面具备独特的优势，有助于推进节能减排，具备重要的经济和应用价值。同传统软磁材料比较，铁基非晶软磁合金具有更好的软磁性能和高的居里温度，因而使得其在电源开关、配电变压器、电流互感器等磁性器件中具有很好的应用前景，特别适合精密电流检测。

铁基非晶软磁合金逐渐演变为三大体系：Finemet类合金、Nanoperm类合金以及Hitperm类合金。对于非金属元素占比较大(约22 at．％)的Finemet系合金，导致低Fe含量的饱和磁感应强度Bs较低(仅1.25 T左右)，与高Bs的硅钢片(1．8T以上)较，存在一定的差距。Nanoperm类合金较好的解决了这一劣势，大幅提升了Bs。不足之处由于含有Zr等金属元素，一般需要在真空环境下进行，导致工艺复杂化；同样对于Hitperm系合金，合金的软磁性能得到改善，但是由于含有Co等元素，极大地增加了材料成本，应用领域受到限制。因此，本发明研发出一种精密电流检测用铁基非晶软磁合金及其制备方法，具有高饱和磁感应强度，并且成本低，易于生产和大规模生产。

中国专利申请号为CN201811347087.4公开了一种铁基非晶纳米晶软磁合金及其制备方法和应用，将铁、硅、硼源、铜、铌和镍进行熔炼后，得到合金锭；将合金锭破碎后清洗，然后进行甩带，得到非晶合金带；在真空或保护性气氛的条件下，将非晶合金带在430～450℃进行热处理后，得到铁基非晶纳米晶软磁合金，其饱和磁感应强度需要进一步提高和成本降低。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种精密电流检测用铁基非晶软磁合金及其制备方法，配方设置合理， Fe与Nb、Ni、Si、B之间的交互耦合作用良好，具有优异的软磁性能，制备步骤简单可控且具有很高的灵活性，可以用于大规模的生产，具有较好的经济性，应用前景广泛。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种精密电流检测用铁基非晶软磁合金，所述铁基非晶软磁合金的典型成分为FexNbyNizSinBm，其中，x=65-80at%，y=5-8at%，z=1-2at%，n=8-15at%，m=4-10at%。

本发明所述的精密电流检测用铁基非晶软磁合金，配方设计合理， Fe与Nb、Ni、Si、B之间的交互耦合作用优异，软磁性能优异，Fe元素作为主成分，能够大幅降低材料的成本以及提高磁性能，Nb难溶于铁基非晶软磁合金中，由于Nb存在排斥和偏析等行为，为纳米晶的析出提供形核位点，从而阻碍α-Fe(Si)纳米晶粒的过度生长同时增大了晶化温度，提升了热稳定性以及稳固了非晶相，使得纳米晶颗粒的大小适当；Ni作为过渡族金属元素，能够提高合金的非晶形成能力 ，且能大大提高饱和磁感应强度；Si可以减小平均晶粒尺寸和拓宽合金热处理的温度区间以及抑制Fe-(B)等二次相的析出增加热稳定， B元素可以起到稳定非晶相和阻碍晶粒进一步生长的作用，从而更好地控制晶粒尺寸和非晶态的形态。

本发明还涉及所述精密电流检测用铁基非晶软磁合金的制备方法，包括如下步骤：