一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金及其制备方法
【专利摘要】本发明公开一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金及制备方法，所述Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，按原子百分比计算，由66～68%Co、2.5～5.5%Fe、14～15%Si、8～10%B和1.5～9.5%Cr组成，其制备方法即首先以高纯度的Co,Fe,Si,B,Cr为原料，将各原料在电弧熔炼炉中混合后，控制炉内的真空度5.5×10-4pa、熔炼电流200A条件下进行3-6次的熔炼，每次4-6min，得到的母合金液于高真空单辊旋淬炉中旋淬，然后进行甩带处理，最终得到具备良好的耐腐蚀性能的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，其表面质量良好，光洁度好，具有强的非晶形成能力。
【专利说明】-种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金及其制备方法，该Co-Fe-Si-B-Cr非 晶合金具有强的非晶形成能力以及优异的耐腐蚀性能。 技术背景
[0002] 非晶合金是20世纪60年代才发展起来的.非晶态合金由于其独特的短程有序， 长程无序的结构，兼有一般金属和玻璃的特性，具有独特优异的电学、磁学、力学和化学性 能。经过20多年的研究开发已在许多领域得到应用。就应用角度而言，非晶合金薄带相对 于大块非晶合金，制备工艺更加简单，能大批量生产，因此具有优异综合磁性能的非晶薄带 将随着应用领域的拓宽而变得尤为重要。
[0003] 有研究表明，Cr元素的添加能提高金属或合金的耐腐蚀性能。其主要原因是由于 在合金的表面形成了富Cr的钝化膜，该钝化膜主要由水合氧化铬组成，水化羟基氧化铬 本身耐蚀而且H 20与0Γ相结和溶解Cr离子的能力很强，提高了钝化膜中Cr的含量。传 统的Co-Fe-Si-B是一种具有良好软磁性能的非晶合金，其虽已经在变压器、传感器及开关 电源等很多磁性器件领域得到广泛应用，而此类磁性器件经常会面临各种酸性、碱盐、或中 性等腐蚀环境。
[0004] 鉴于此，本发明通过对传统Co-Fe-Si-B非晶合金微量添加钝化性元素 Cr，利用单 辊快淬方法制得Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金。对Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的耐腐蚀性能进行 研究分析，结果表明Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金具有优异的耐腐蚀性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的之一是提供一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，该Co-Fe-Si-B-Cr非晶 合金具有强的非晶形成能力以及优异的耐腐蚀性能。
[0006] 本发明的目的之二是提供上述的一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的制备方法，即利 用单辊旋淬方法制备Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金。
[0007] 本发明的技术方案 一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，按原子百分比计算，（：〇、？6、5;[、13、0元素的含量如下： Co 66 ?68% Fe 2. 5 ?5. 5% Si 14 ?15% B 8 ?10% Cr 1. 5 ?9. 5%0
[0008] 上述的一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的制备方法，具体步骤如下： (1)、将高纯度的Co，Fe，Si，B，Cr为原料，将各原料在电弧熔炼炉中混合后，控制炉 内的真空度5. 5X 10_4pa、熔炼电流200A条件下进行3-6次的熔炼，每次4-6min，得到母合 金液； (2)、将步骤（1)所得的母合金液放入高真空单辊旋淬炉中进行旋淬，然后对熔化的母 合金进行甩带处理，最终得到Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金； 上述的高真空单辊旋淬炉进行旋淬过程中，喷嘴到铜辊之间距离为〇. 6-1. 5mm，铜辊的 线速度为35-50m/s，喷注压强为0. 6-lMpa。
[0009] 上述所得的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金经检测，其宽度为l-5mm，厚度约20-25 μ m， 尺寸均匀。
[0010] 利用电化学工作站对上述所得的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金进行耐腐蚀性测试，具 体步骤如下： 将Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金用石蜡封在带导线的导电玻璃上制成工作电极，以钼丝电 极为对电极，以甘汞电极为参比电极组成三电极体系，利用电化学工作站(型号为PARSTAT 2237)，将三电极体系置于酸性、中性或碱性三种腐蚀介质中，其中所述酸性腐蚀介质为质 量百分比浓度为3-10%的H 2S04水溶液；中性腐蚀介质为质量百分比浓度为2-10%的NaCl 水溶液；碱性腐蚀介质为质量百分比浓度为〇. 4-5%的NaOH水溶液，在电势E。设置为-0. 8V (vs open circuit potential), Ei 设置为 0· 8V (vs open circuit potential),扫描速度 为0. 3-lmV/s下测定极化曲线。 toon] 本发明的有益效果 本发明的一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，由于在传统的Co-Fe-Si-B非晶合金中添加了 Cr元素，最终所得的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金表面质量良好，光洁度好，具有强的非晶形成 能力。
[0012] 进一步，本发明的一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，由于含有Cr，其耐腐蚀性能较 强。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1、实施例1和对照实施例1所得的CoJ^uSii^Cr^合金和C〇68Fe 7Si15B1Q合 金的XRD衍射图谱； 图2、实施例1和对照实施例1所得的CoJ^^Sii^Cru合金和C〇68Fe7Si 15B1(l合金在 酸性腐蚀介质即质量百分比浓度为3%的H2S04水溶液中的极化曲线； 图3、实施例2所得的C〇68Fe2.5Si15B 1(lCr4.5合金的XRD衍射图谱； 图4、实施例2和对照实施例1所得的C〇68Fe2.5Si15B 1(lCr4.5合金和C〇68Fe7Si 15B1(l合金在 碱性介质即质量百分比浓度为1%的NaOH水溶液中的极化曲线； 图5、实施例3所得的C〇66Fe2.5Si14B 8Cr9.5合金的XRD衍射图谱 图6、实施例3和对照实施例1所得的C〇66Fe2.5Si14B 8Cr9.5合金和C〇68Fe7Si 15B1(l合金在 中性介质即质量百分比浓度为8%的NaCl水溶液中的极化曲线。
【具体实施方式】
[0014] 下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
[0015] 本发明的各实施例中所用的电弧熔炼炉为德国的ArcMelter AM电弧熔炼炉； 所用的高真空单辊旋淬炉为沈科仪。
[0016] 本发明的各实施例中所用的原料均为市售。
[0017] 实施例1 一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，按原子百分比计算，（：〇、？6、5;[、13、0元素的含量如下： Co 68% Fe 5. 5% Si 15% B 10% Cr 1. 5%。
[0018] 上述的一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的制备方法，具体步骤如下： (1) 、将高纯度(纯度大于99.99%)的&)，？6，31，8，&为原料，将各原料在电弧熔炼 炉中混合后，控制炉内的真空度5. 5X l(T4pa、熔炼电流200A条件下进行4次的熔炼，每次 4min,得到母合金液； (2) 、将步骤（1)所得的母合金液放入高真空单辊旋淬炉中进行旋淬，然后对熔化的母 合金进行甩带处理，得到Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，即Cc^Fe^SiuBmCru合金； 上述的高真空单辊旋淬炉进行旋淬过程中，喷嘴到铜辊之间距离为〇. 6mm，铜辊的线速 度为35m/s，喷注压强为0. 6Mpa。
[0019] 上述所得的C^FeuSidmCru合金经检测，其宽度为5mm，厚度约25μπι，尺寸均 匀。
[0020] 对照实施例1 一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，按原子百分比计算，Co、Fe、Si、B、Cr元素的含量如下： Co 68% Fe 7% Si 15% B 10%。
[0021] 上述的一种Co-Fe-Si-B非晶合金的制备方法，具体步骤如下： (1) 、将高纯度(纯度大于99. 99%)的Co, Fe，Si，B，Cr为原料，将各原料在电弧熔炼炉中 混合后，控制炉内的真空度5. 5 X l(T4pa、熔炼电流200A条件下进行4次的熔炼，每次4min， 得到母合金液； (2) 、将步骤（1)所得的母合金液放入高真空单辊旋淬炉中进行旋淬，然后对熔化的母 合金进行甩带处理，得到Co-Fe-Si-B非晶合金，即Co 68Fe7Si15B1(l合金； 上述的高真空单辊旋淬炉进行旋淬过程中，喷嘴到铜辊之间距离为〇. 6mm，铜辊的线速 度为35m/s，喷注压强为0. 6Mpa。
[0022] 上述所得的C〇68Fe7Si15B 1(l合金经检测，其宽度为5mm，厚度约25μπι，尺寸均匀。
[0023] 采用型号为Bruker D8 ADVANCE的X射线衍射仪对上述实施例1和对照实施例1 所得的CoJ^^Sii^Cru合金和C〇68Fe 7Si15B1(l合金进行衍射图谱的测定，所得的XRD的衍 射图谱如图1所示，从图1中可以看出C^FeuSii^Cr^合金和C 〇68Fe7Si15B1(l合金均显示 出弥散的衍射峰，即C 〇68Fe7Si15B1Q、CoJ^^Sii^Cru合金均具有强的玻璃形成能力。
[0024] 利用电化学工作站对上述所得的CoJ^uSiAaCr^合金和C〇68Fe 7Si15B1Q合金分 别进行耐腐蚀性测试，具体步骤如下： 将C^FeuSLB^ru合金和C〇68Fe7Si15B1(l合金分别用石蜡封在带导线的导电玻璃 上制成工作电极，以钼丝电极为对电极，以甘汞电极为参比电极组成三电极体系，利用电 化学工作站，将三电极体系置于腐蚀介质即质量百分比浓度为3%的比504水溶液中，利用 电化学工作站（型号为 PARSTAT 2237)，在 E。为-0.8V (vs open circuit potential)，Ε! 设置为0.8V (vs open circuit potential),扫描速度为0.3-lmV/s条件下对其腐蚀性 能进行测试分析，得到的极化曲线图如图2所示，图中的1. 5at%Cr表示实施例1所得的 CoJ^^Sii^Cru合金，图中的0at%Cr表示对照实施例1所得的C〇68Fe7Si 15B1(l合金，在极 化曲线图中，极化电位越高，发生钝化时的电流密度越小说明非晶合金的耐腐蚀性越好。从 图2中可以看到，含有1. 5%Cr的C^FeuSiuB^ru合金，较传统未加 Cr的C〇68Fe7Si15B1Q 合金的腐蚀电位几乎没有明显的变化，但是腐蚀电流密度有了一定程度的降低，说明Cr的 添加使C〇68Fe 7Si15B1(l合金的耐腐蚀性能有一定的提高。
[0025] 实施例2 一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，按原子百分比计算，（：〇、？6、5;[、13、0元素的含量如下： Co 68% Fe 2. 5% Si 15% B 10% Cr 4. 5%。
[0026] 上述的一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的制备方法，具体步骤如下： (1) 、将高纯度(纯度大于99.99%)的&)，？6，31，8，&为原料，将各原料在电弧熔炼 炉中混合后，控制炉内的真空度5. 5X l(T4pa、熔炼电流200A条件下进行5次的熔炼，每次 5min，得到母合金液； (2) 、将步骤（1)所得的母合金液放入高真空单辊旋淬炉中进行旋淬，然后对熔化的母 合金进行甩带处理，得到Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，即Co 68Fe2.5Si15B1(lCr 4.5合金； 上述的高真空单辊旋淬炉进行旋淬过程中，喷嘴到铜辊之间距离为1mm，铜辊的线速度 为40m/s，喷注压强为0. 7Mpa。
[0027] 上述所得的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金经检测，其宽度为3mm，厚度约23 μ m，尺寸均 匀。
[0028] 采用型号为Bruker D8 ADVANCE的X射线衍射仪对上述所得的C〇68Fe2.5Si 15B1(lCr4.5 合金进行衍射图谱的测定，所得的XRD的衍射图谱如图3所示，从图3中可以看出 C〇68Fe2.5Si15B1QCr 4.5合金均具有强的玻璃形成能力。
[0029] 利用电化学工作站对实施例2所得的C〇68Fe2. 5Si15B1(lCr4.5合金和C 〇68Fe7Si15B1Q合 金分别进行耐腐蚀性测试，具体步骤如下： 将C〇68Fe2.5Si15B1(lCr 4.5合金和C〇68Fe7Si15B 1(l合金分别用石蜡封在带导线的导电玻璃 上制成工作电极，再将工作电极，以钼丝电极为对电极，以甘汞电极为参比电极，接到电化 学工作站，将三电极体系置于腐蚀介质即质量百分比浓度为1%的NaOH水溶液中，利用电 化学工作站（型号为 PARSTAT 2237)，在 E。为-0.8V (vs open circuit potential)， 置为0.8V (vs open circuit potential),扫描速度为0.3-lmV/s条件下分别对其腐蚀 性能进行测试分析，得到的极化曲线图如图4所示，图中的4. 5at%Cr表示实施例2所得的 C〇68Fe2.5Si15B1(lCr 4.5合金，图中的0at%Cr表示对照实施例1所得的C〇68Fe7Si 15B1(l合金，在极 化曲线图中，极化电位越高，发生钝化时的电流密度越小说明非晶合金的耐腐蚀性越好。从 图4中可以看到，含有4. 5%Cr的C〇68Fe2.5Si15B 1QCr4.5合金，较传统未加 Cr的C〇68Fe7Si15B1Q 合金的腐蚀电位已经有了一定程度的提高，同时腐蚀电流密度有了更大程度的降低，说明 随着Cr含量的继续增加，对传统C〇68Fe 7Si15B1(l合金的耐腐蚀性能有一定的提高。
[0030] 实施例3 一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，按原子百分比计算，（：〇、？6、5;[、13、0元素的含量如下： Co 66% Fe 2. 5% Si 14% B 8% Cr 9. 5%。
[0031] 上述的一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的制备方法，具体步骤如下： (1) 、将高纯度(纯度大于99.99%)的&)，？6，31，8，&为原料，将各原料在电弧熔炼 炉中混合后，控制炉内的真空度5. 5X l(T4pa、熔炼电流200A条件下进行6次的熔炼，每次 6min，得到母合金液； (2) 、将步骤（1)所得的母合金液放入沈科仪高真空单辊旋淬炉中进行旋淬，然后对熔 化的母合金进行甩带处理，得到Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，即Co 66Fe2.5Si14B8Cr 9.5合金； 上述的高真空单辊旋淬炉进行旋淬过程中，喷嘴到铜辊之间距离为1. 5mm，铜辊的线速 度为50m/s，喷注压强为IMpa。
[0032] 上述所得的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金经检测，其宽度为1mm，厚度约20 μ m，尺寸均 匀。
[0033] 采用型号为Bruker D8 ADVANCE的X射线衍射仪对上述所得的C〇66Fe2.5Si 14B8Cr9.5 合金进行衍射图谱的测定，所得的XRD的衍射图谱如图5所示，从图5中可以看出 C〇66Fe2.5Si14B8Cr 9.5合金均具有强的玻璃形成能力。
[0034] 利用电化学工作站对实施例3所得的C〇66Fe2. 5Si14B8Cr9.5合金和C 〇68Fe7Si15B1(l合金 分别进行耐腐蚀性测试，具体步骤如下： 将C〇66Fe2.5Si14B8Cr 9.5合金和C〇68Fe7Si15B 1(l合金分别用石蜡封在带导线的导电玻璃上 制成工作电极，再将工作电极，以钼丝电极为对电极，以甘汞电极为参比电极，接到电化学 工作站，将三电极体系置于腐蚀介质即质量百分比浓度为8%的NaCl水溶液中，利用电化 学工作站（型号为 PARSTAT 2237)，在 E。为-0.8V (vs open circuit potential)，Ei 设置 为0.8V (vs open circuit potential),扫描速度为0.3-lmV/s条件下分别对其腐蚀性 能进行测试分析，得到的极化曲线图如图6所示，图中的9. 5at%Cr表示实施例3所得的 C〇66Fe2.5Si14B8Cr 9.5合金，图中的0at%Cr表示对照实施例1所得的C〇68Fe7Si 15B1(l合金，在极 化曲线图中，极化电位越高，发生钝化时的电流密度越小说明非晶合金的耐腐蚀性越好。从 图6中可以看到，含有9. 5%Cr的C〇66Fe2.5Si14B 8Cr9.5合金，较传统未加 Cr的C〇68Fe7Si15B1Q合 金的腐蚀电位有较大程度的提高，同时腐蚀电流密度有较大程度的降低，说明Cr的添加使 C〇66Fe2.5Si14B8Cr 9.5合金的耐腐蚀性能有了较大程度的提高。
[0035] 综上所述，本发明一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，具有强的非晶形成能力，优异的 耐腐蚀性能，表明该非晶合金有着重要的应用前景。
[0036] 上述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等 效变换，均应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，其特征在于所述的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，按原子 百分比计算，Co、Fe、Si、B、Cr元素的含量如下： Co 66 ?68% Fe 2· 5 ?5· 5% Si 14 ?15% B 8 ?10% Cr 1· 5 ?9· 5%〇
2. 如权利要求1所述的一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，其特征在于按原子百分比计算， Co、Fe、Si、B、Cr元素的含量如下： Co 68% Fe 5. 5% Si 15% B 10% Cr 1. 5%。
3. 如权利要求1所述的一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，其特征在于按原子百分比计算， Co、Fe、Si、B、Cr元素的含量如下： Co 68% Fe 2. 5% Si 15% B 10% Cr 4. 5%。
4. 如权利要求1所述的一种Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，其特征在于按原子百分比计算， Co、Fe、Si、B、Cr元素的含量如下： Co 66% Fe 2. 5% Si 14% B 8% Cr 9. 5%。
5. 如权利要求1-4任一所述的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的制备方法，其特征在于具体 步骤如下： (1) 、以高纯度的Co, Fe，Si，B，Cr为原料，将各原料在电弧熔炼炉中混合后，控制炉内 的真空度5. 5 X 10_4pa、熔炼电流200A条件下进行3-6次的熔炼，每次4-6min，得到母合金 液； (2) 、将步骤（1)所得的母合金液放入高真空单辊旋淬炉中进行旋淬，然后进行甩带处 理，最终得到Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金； 上述的高真空单辊旋淬炉进行旋淬过程中，喷嘴到铜辊之间距离为〇. 6-1. 5mm，铜辊的 线速度为35-50m/s，喷注压强为0. 6-lMpa。
6. 如权利要求5所述的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的制备方法，其特征在于步骤（2)中 所述的高真空单辊旋淬炉进行旋淬过程中，喷嘴到铜辊之间距离为1. 5mm，铜辊的线速度为
【文档编号】C22C45/04GK104087877SQ201410365818
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】李翔, 陈晨, 向震, 潘登 申请人:上海理工大学