一种精密电流检测用钴基非晶软磁合金及其制备方法与流程

本发明属于软磁合金材料领域，具体涉及一种精密电流检测用钴基非晶软磁合金及其制备方法。
背景技术：
：开关电源的控制电路如图1所示，其中sl1和sl2是两只具有矩形磁滞回线的铁芯，它们分别在正、负半周内工作和去磁。现以sl1为例，在正半周时，主变压器次级ui通过sl1、d1、l加到输出端，同时sl1被磁化到饱和；在负半周时控制电流从反馈系统经d3对sl1去磁。图2中(a)为电路电压的输入波形。(b)为整流稳压示意图显示磁化与去磁两部分波形面积相等。当输出电压u0上升时，反馈系统的控制电流增大，使sl1去磁加深，因而(c)输出电压波形图中输出脉冲的脉宽ton变窄，整流后的输出电压下降，实现稳压过程。当图1的电路中不加反馈时，铁芯sl1和sl2只工作在bs和br之间而没有去磁，这时将铁芯从br磁化到bs所需的脉冲宽度td称为死角。为了得到尽可量高的输出电压和尽量宽的调节范围，总希望死角尽量小。这就要求材料具有较高的矩形比，以控制材料的灵敏度和放大系数；同时要求材料矫顽力和损耗低，以减小控制功率。精密电流检测开关是利用铁磁性材料磁化曲线的非线性特征来实现控制作用的一种器件，其铁芯材料是决定该开关性能好坏的关键。目前用于电流检测铁芯的软磁材料主要有硅钢片、坡莫合金、铁氧体及非晶态合金等。现在设备工作功率提高，很多开关电源工作频率在100khz，甚至200khz以上。在如此高的频率下，坡莫合金由于电阻率太低(约60μωwcm)，导致涡流损耗太大，造成温升高、效率低；采用超薄带和极薄带虽然能有所改善，但成本将大幅度上升。铁氧体具有很高的电阻率(大于105μωwcm)，但其bs过低，居里点也太低，这些缺点也使它很难应用于精密电流检测开关中。在许多场合中，由于工作环境恶劣，对材料的应力敏感性、热稳定性等有严格要求，上述材料是很难满足要求的。因此，如何得到一种具有高矩形比、低矫顽力、低损耗的软磁合金材料，已成为业界诸多研究学者广泛关注的焦点。技术实现要素：针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种精密电流检测用钴基非晶软磁合金。本发明钴基非晶软磁合金在保持较高矩形比的同时，还具有低矫顽力、以及极低的损耗等特性。可大大提高电源开关的灵敏度，减小控制功率，是理想的精密电流开关所用磁芯材料。本发明的另一目的在于提供上述精密电流检测用钴基非晶软磁合金的制备方法。本发明方法制备工艺简单，适合于规模化工业生产。本发明目的通过以下技术方案实现：一种精密电流检测用钴基非晶软磁合金，具有式(i)所示的通式：coxfeymozsinbm(i)；其中，67.0≤x≤74.5，0.5≤y≤1.5，0≤z≤1.5，12.0≤n≤14.0，13.0≤m≤16.0；x，y，z，n，m是指各元素的质量百分比，x+y+z+n+m＝100。优选地，68.4≤x≤71.0，0.9≤y≤1.1，0.5≤z≤1.0，12.5≤n≤13.5，14≤m≤14.9。上述精密电流检测用钴基非晶软磁合金的制备方法，包括以下步骤：a)将钴、铁、硅、硼和钼进行混合熔炼，得到合金锭；b)将步骤a)得到的合金锭破碎后进行甩带，得到非晶合金带；c)在真空或保护性气氛的条件下，将步骤b)得到的非晶合金带进行热处理后，得到所述精密电流检测用钴基非晶软磁合金。进一步地，步骤a)中所述熔炼的温度为1300～1450℃，熔炼的时间为1～5min。进一步地，步骤a)中所述熔炼为多次熔炼，熔炼次数不少于3次。进一步地，步骤a)中所述熔炼的步骤具体为：先将钴放入熔炼装置中熔炼，再将铁、硅、硼和钼放入熔炼装置中进行熔炼。进一步地，步骤b)中所述合金锭破碎后还包括采用乙醇和丙酮中的至少一种进行清洗的步骤。进一步地，步骤b)中所述甩带为单辊急冷甩带；所述甩带的冷辊线速度为45～55m/s。进一步地，步骤b)中所述非晶合金带的宽度为2～3mm，厚度为18～35μm。进一步地，步骤c)中所述热处理是指纵向磁场热处理，纵向磁场强度为600～1000gs，热处理温度为430～450℃，时间为10～60min。优选纵向磁场强度为650～950gs，热处理温度为435～445℃，时间为20～50min。更优选纵向磁场强度为700～900gs，热处理温度为438～442℃，时间为30～40min。进一步地，步骤c)中所述热处理的升温速率为10～20℃/min。更优选为12～18℃/min，最优选为14～16℃/min。相对于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：(1)本发明通过加入特定的元素，辅以相应的比例，得到了具有高矩形比的钴基非晶软磁合金，该合金具有高矩形比、低矫顽力等优良的软磁性能，使用该材料制作的磁环在小电流下可以迅速饱和，有效的解决了现有的非晶纳米晶软磁合金响应灵敏度低的问题，并且该新型钴基非晶软磁合金具有低损耗的特点，在电路应用中大大的减少能量损耗，提高了工作效率，在提高灵敏度的同时也具有节能环保的优点。(2)本发明制备的钴基非晶软磁合金，矩形比高，能达到96％以上，矫顽力低，能达到0.2a/m，损耗小，能达到45w/kg(100khz，0.4t)，有效的改善了现有非晶软磁合金低矩形比、高损耗的缺点。附图说明图1为开关电源的控制电路图。图2中(a)为电路电压输入波形图，(b)为整流稳压示意图，(c)为输出电压波形图。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或领域内使用的常规纯度。实施例1按表1的配比称取各原料共50g：表1原料纯度(％)配比(质量分数)co≥99.570.7fe≥99.81mo≥94.60.8si≥99.513b≥94.514.5(1)将上述比例称取的原料放入真空熔炼炉中多次熔炼(不少于3次)，熔炼的温度为1380℃，熔炼的时间为4min，冷却后得到合金锭。(2)将合金锭破碎后用丙酮清洗，用单辊急冷法进行甩带，甩带的冷辊线速度为50m/s，得到宽度为3mm，厚度为25μm的条带状非晶合金。(3)将条带状非晶合金进行纵向磁场热处理，纵向磁场强度为800gs，热处理温度为440℃，时间为35min。热处理的升温速率为15℃/min。本实施例得到的钴基非晶软磁合金，矩形比为97.3％，矫顽力hc为0.15a/m，损耗ps为35w/kg(100khz，0.4t)。实施例2按表2的配比称取各原料共50g：表2原料纯度(％)配比(质量分数)co≥99.567fe≥99.81.5mo≥94.61.5si≥99.514b≥94.516(1)将上述比例称取的原料放入真空熔炼炉中多次熔炼(不少于3次)，熔炼的温度为1380℃，熔炼的时间为4min，冷却后得到合金锭。(2)将合金锭破碎后用丙酮清洗，用单辊急冷法进行甩带，甩带的冷辊线速度为50m/s，得到宽度为3mm，厚度为25μm的条带状非晶合金。(3)将条带状非晶合金进行纵向磁场热处理，纵向磁场强度为800gs，热处理温度为440℃，时间为35min。热处理的升温速率为15℃/min。本实施例得到的钴基非晶软磁合金，矩形比为96.2％，矫顽力hc为0.2a/m，损耗ps为43w/kg(100khz，0.4t)。实施例3按表3的配比称取各原料共50g：表3(1)将上述比例称取的原料放入真空熔炼炉中多次熔炼(不少于3次)，熔炼的温度为1380℃，熔炼的时间为4min，冷却后得到合金锭。(2)将合金锭破碎后用丙酮清洗，用单辊急冷法进行甩带，甩带的冷辊线速度为50m/s，得到宽度为3mm，厚度为25μm的条带状非晶合金。(3)将条带状非晶合金进行纵向磁场热处理，纵向磁场强度为800gs，热处理温度为440℃，时间为35min。热处理的升温速率为15℃/min。本实施例得到的钴基非晶软磁合金，矩形比为96.5％，矫顽力hc为0.18a/m，损耗ps为40w/kg(100khz，0.4t)。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12