550°C左右，空气中以30m/s的速度甩 带，喷带温度为1500°C，喷带时表面张力为2N/m，喷带时粘度为2mPas，冷却速率为102°C/ s，制得宽5mm、厚25um的非晶合金条带；将小块母合金装入石英管内熔化成钢液，熔化温度 为1550°C左右，空气中用铜模铸造法将钢液快速冷却（冷却速度为102°C/s)，铸造温度为 1500°C，制备直径为0. 5~3. 5mm的非晶合金棒材；将非晶合金带材或棒材放入在热处理炉 内，530°C处理lOmin。用X射线衍射仪（XRD)确定非晶棒材的非晶结构。用磁性测试设备 测试本发明合金带材的磁性能，用振动样品磁强计（VSM)测试其饱和磁感应强度匕，用直流 B-H回线测试仪测试矫顽力H。，用阻抗分析仪测磁导率y，测量得到合金的非晶形成能力， 软磁性能见表4。综合实施例可以看出，C、N、0、S、Sn、Ge、Ga、A1取代B对材料性能影响较 大。这表现在如下两个方面：1.软磁性能方面，本发明的合金各项性能指标均无明显变化， 特别是C的加入稍微优化了软磁性能2.非晶形成能力方面，非晶形成能力没有明显降低。 综合实施例可以看出C、N、0、S、Sn、Ge、Ga、Al对该体系软磁性能及非晶形成能力没有实质 性影响，而这些元素为工业级原料的常见杂质元素，说明该合金体系对C、N、0、S、Sn、Ge、Ga、 A1的容忍程度非常高，这大大降低对原材料纯度及生产工艺的要求，非常有利于工业化生 产。
[0082] 表4实施例4制备的合金及其性能
[0083]
[0085] 表中，下标bal?表示余量。
[0086]实施例5
[0087] 本实施例采用单辊法制备高饱和磁感应强度的Febal.Si6B6P3Nb2Cua75合金，在不同 粘度、表面张力、喷带速度进行喷带，具体参数参见表5。根据合金成分进行配料，将配比好 的原料放入感应熔炼炉或电弧熔炼炉，抽真空至5Xl(T3Pa以下，然后充氩气气氛保护，熔 化后保温30min使合金原料熔炼成均匀的钢液，注入模具冷却得到成分均匀的合金锭；将 母合金锭破碎；将小块母合金装入石英管内熔化成钢液，熔化温度为1550°C左右，空气中 以10-40m/s的速度甩带，喷带温度为1400°C，制得宽5mm、不同厚度的非晶合金条带，将非 晶合金带材放入在热处理炉内，530°C处理lOmin。用X射线衍射仪（XRD)确定非晶棒材的 非晶结构。用磁性测试设备测试本发明合金带材的磁性能，用振动样品磁强计（VSM)测试 其饱和磁感应强度Bs，用直流B-H回线测试仪测试矫顽力H。，用阻抗分析仪测磁导率y，测 量得到合金的非晶形成能力，软磁性能见表5。综合实施例可以看出，表面张力、粘度、喷带 速度对材料性能影响较大。这表现在如下两个方面：1.软磁性能方面，低粘度及高喷带速 度形成的非晶条带磁性能优异；2.非晶形成能力方面，高粘度及低喷带速度有利于形成非 晶厚带。综合实施例可以看出喷带过程必须对表面张力、粘度、喷带速度三者进行合理调 控。
[0088] 表5实施例5制备的合金及其性能
[0089]
【主权项】
1. 一种强非晶形成能力的铁基纳米晶软磁合金，该合金的表达式为FexSiaBbPeNb dCue, 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.I^d^ 3,0.I^e^ 3, 70 ^x^ 85, x+a+b+c+d+e= 100%。2. 根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其特征在于，所述组分Fe的原子百分 比含量X的取值范围为76彡X彡82。3. 根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其特征在于，所述组分Si的原子百分 比含量a的取值范围为2彡a彡10。4. 根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其特征在于，所述组分B的原子百分比 含量b的取值范围为2彡b彡10。5. 根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其特征在于，所述组分P的原子百分比 含量c的取值范围为2彡b彡6。6. 根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其特征在于，所述组分Nb的原子百分 比含量d的取值范围为0. 5彡d彡2. 5。7. 根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其特征在于，所述组分Cu的原子百分 比含量e的取值范围为0. 5彡e彡1. 5。8. 根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其特征在于，所述组分Nb被Zr、Ti、 Ta、Hf、V、W、Mo、Mn、Cr、Zn中的至少一种元素部分或全部替代，其中所述替代Nb的元素在 所述铁基纳米晶软磁合金中的原子百分比含量为3%以下。9. 根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其特征在于，所述组分B被C、N、0、S、 Sn、Ge、Ga、Al中的至少一种元素部分或全部替代，其中所述替代B的元素在所述铁基纳米 晶软磁合金中的原子百分比含量为5%以下。10. 根据权利要求1所述的铁基纳米晶软磁合金，其特征在于，所述组分Cu可被Au和 /或Ag部分或全部替代，其中所述替代Cu的元素在所述铁基纳米晶软磁合金中的原子百分 比含量为3%以下。11. 一种权利要求1-10任一所述的铁基纳米晶软磁合金的制备方法，其特征在于，包 括如下步骤： 步骤一，按权利要求1-10任一所述的合金表达式中各组分的原子百分比含量进行配 料； 步骤二，在抽真空后充入保护气体的气氛下采用感应熔炼炉或电弧熔炼炉将所述步骤 一配好的原料熔炼均匀，随炉冷却或注入模具冷却成母合金锭； 步骤三，将所述步骤二得到的母合金锭进行破碎； 步骤四，将破碎后的小块母合金锭熔化成钢液，然后采用单辊法、铸造法或雾化法制备 出相应形状的Fe基非晶合金材料； 步骤五，将所述Fe基非晶合金材料在热处理炉内进行热处理，其中，所述热处理时间 为5-120min，所述热处理温度为400-600°C。12. 根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述配料时使用 原料纯度为99. 5%以上。13. 根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述抽真空 的真空度为低于5XKT3Pa,所述保护气体的气氛为氮气或氩气气氛，所述熔炼时间为 30-40min，并在熔化后保温5-30min以使合金原料熔炼均匀。14. 根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，采用所述单辊 法将钢液快速冷却以制备厚度为10-200Um的Fe基非晶合金带材；采用所述铸造法将钢 液快速冷却以制备直径为〇. 5-3. 5mm的Fe基非晶合金棒材；优选地，所述单棍法制备带材 时的气氛为氮气，氩气或空气，更优选空气；优选地，所述铸造法制备棒材时的气氛为氮气， 氩气或空气，更优选空气；优选地，所述单辊法制备带材时的转速为10-40m/s，喷带温度为 1100-1550°C，喷带时表面张力大于0. 5N/m，喷带时粘度大于0. 5mPas;优选地，所述铸造法 制备棒材时的铸造温度为1250-1600°C。15. 根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，所述破碎后的小 块母合金锭熔化成钢液的熔化温度为1000-1600°C。16. 根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，制备所述Fe基非 晶合金带材或所述Fe基非晶合金棒材时所需的临界冷却速率102-103°C/s。17. 根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤五中，所述热处理温度 为450°C_550°C，热处理时间为20-70min。18. 根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述相应形状的Fe基非晶合金材 料为薄带、块体或粉末状合金材料。19. 采用权利要求11-18任一所述的方法制备的铁基纳米晶软磁合金在制备电子器件 铁芯方面的应用。
【专利摘要】本发明公开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FexSiaBbPcNbdCue，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。
【IPC分类】H01F1/153, C22C45/02, C21D1/26
【公开号】CN104934179
【申请号】CN201410228497
【发明人】周少雄, 李宗臻, 常春涛, 王安定, 董帮少, 张广强, 刘国栋, 王新敏, 向睿, 李润伟
【申请人】安泰科技股份有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2014年5月27日