[发明专利]一种高磁感应铁基非晶软磁合金及其制备方法

说明书

一种高磁感应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Fe_xSi_yB_zCu_aP_bC_c，其中，x=80‑85at%，y=8‑12at%，z=5‑10at%，a=0.2‑0.5at%，b=1‑3at%，c=0.1‑0.5at%。本发明所述的高磁感应铁基非晶软磁合金及其制备方法，配方设置合理，制备方法步骤简单，采用高Fe含量以来获得高饱和磁感应强度，通过添加Si、B、Cu、P、C元素以及优化含量解决高Fe含量合金系的非晶形成能力较低、带材的厚度和宽度受到限制的问题，不含有昂贵的金属元素，大幅降低了材料的成本，易于大规模推广和生产，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于非晶纳米晶软磁合金技术领域，具体涉及一种高磁感应铁基非晶软磁合金及其制备方法。

背景技术

非晶合金是通过传统材料采用特殊的工艺处理而得到的一种新兴合金材料；同传统的氧化物玻璃相比，该类合金主要以金属元素为主，彼此之间以金属键的方式相结合，因而具备许多金属方面的独特性质，加之特殊的原子排列结构，使其在各方面均呈现优异的性能，被广泛应用于各个领域。在众多的非晶合金中，Fe基非晶合金以其低廉的原材料、简单的制备工艺和优异的软磁性能成为了材料界中的研究热点。

铁基非晶软磁合金正逐渐取代以硅钢二坡莫合金和铁氧体等传统晶态材料，作为变压器和电感器的理想材料。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。同时，由于其含有贵金属Nb，也加大了材料的成本。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，本发明研发出一种高磁感应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高磁感应铁基非晶软磁合金及其制备方法，配方设置合理，制备方法步骤简单，采用高Fe含量以来获得高饱和磁感应强度，通过添加Si、B、Cu、P、C元素以及优化含量解决高Fe含量合金系的非晶形成能力较低、带材的厚度和宽度受到限制的问题，不含有昂贵的金属元素，大幅降低了材料的成本，易于大规模推广和生产，应用前景广泛。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高磁感应铁基非晶软磁合金，所述铁基非晶软磁合金的典型成分为Fe_xSi_yB_zCu_aP_bC_c，其中，x=80-85at%，y=8-12at%，z=5-10at%，a=0.2-0.5at%，b=1-3at%，c=0.1-0.5at%。

铁基非晶软磁合金具备低损耗、优良的软磁特性及较为低廉的成本。但是，当铁基非晶软磁合金中Fe含量≤78 at%时，铁铁基非晶软磁合金的饱和磁感应强度较低，但当铁基非晶软磁合金中Fe含量≥83 at%时，导致削弱了合金系形成非晶的能力，带材厚度仅限于20 gm以内才能形成非晶合金，并且退火过后的带材呈脆性，压制运输过程中极易破碎且性能对应力敏感，加大了工业化生产的难度。