经优化用于金属注塑成型的软磁合金的制作方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2018年9月28日提交的并且标题为“softmagneticalloyoptimizedformetalinjectionmolding”的美国临时专利申请第62/738,507号的优先权，其全部公开内容据此以引用方式并入本文。

所述实施方案整体涉及金属合金。更具体地，本发明实施方案涉及包括金属合金的制品及其形成方法。

背景技术：

软磁材料是铁磁材料，例如易受磁场影响的材料，当施加的磁场被去除时，这些材料不保持其磁性。软磁材料可用于许多应用中，其包括电磁芯、变压器、分流器、吸引板和用于电子设备中的磁路的其他部件。

在许多应用中，有两种材料特性对软磁材料的性能最重要：饱和磁化强度(bsat)和磁导率(μ)。材料的磁导率是该材料允许或甚至放大施加在材料上的磁场的能力。材料的饱和磁化强度是该材料保持和反应施加的磁场的磁通量的能力。即，bsat为对应于来自所施加外部磁场的材料的饱和磁化强度的材料中的磁通量密度。

某些应用可能需要具有高饱和度和高磁导率的软磁材料，以实现最佳性能水平。然而，在一些应用中可能希望仅使材料的饱和度或磁导率中的一者最大化，以实现最佳性能水平。例如，在一些应用中，可能希望提供具有高饱和度的软磁材料，而不考虑软磁材料的磁导率。

技术实现要素：

根据本公开的一些方面，用于电子设备的磁性部件可包括具有约32重量百分比(wt％)至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁的金属合金。

在一些情况下，金属合金的平均晶粒尺寸可为约60微米至约100微米。金属合金的平均孔径可为约2微米至约5微米。金属合金的密度可为约90％至约98％。氧、磷和硫中的每一者在金属合金中的含量小于约百万分之(ppm)六十。金属合金可为有序的体心立方相。磁性部件可以是磁分路器。磁性部件可以是磁性保持部件。磁性部件可被配置为与电路相互作用以产生电动势。

根据一些方面，磁性合金可包括约34重量百分比(wt％)至约36wt％的钴，约64wt％至约66wt％的铁，并且磁性合金可基本上按有序的体心立方相布置。

在一些情况下，合金可包括约35wt％的钴和约65wt％的铁。合金的密度可以为约大于90％。合金的平均晶粒尺寸可为约60微米至约100微米。合金的平均孔径可为约2微米至约5微米。合金的饱和磁化强度(bsat)可为约2特斯拉(t)至约2.3t。该部件可为磁分路器。

根据一些方面，由原料形成制品的方法可包括加热粘结剂和原料，该原料包括具有约34重量百分比(wt％)至约36wt％的钴和约64wt％至约66wt％的铁的材料，将所加热的粘结剂和原料注入模具中，以及冷却所加热的原料以形成制品。

在一些情况下，原料可为粉末，并且90％的粉末颗粒的最大直径可为小于约16微米。可以烧结制品以去除粘结剂。该方法还可包括在约600℃至约800℃之间的温度下烧结所述制品，并以足以使合金基本上按有序的体心立方相布置的速率来冷却所烧结的合金。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，将容易理解本公开，其中类似的参考标号指代类似的结构元件，并且其中：

图1示出了电子设备的透视图。

图2示出了图1的电子设备的示意图，其包括由软磁材料形成的部件。

图3示出了描述铁钴合金作为合金组合物的函数的饱和度的图表。

图4示出了铁钴合金的相图。

图5示出了用于形成包括铁钴合金的制品的工艺的工艺流程图。

图6示出了由原料形成铁钴合金的工艺的工艺流程图。

图7示出了用于形成包括铁钴合金的制品的系统的示意图。

图8示出了铁钴合金样品的一系列光学显微图。

图9示出了铁钴合金样品的一系列扫描电子显微图。

具体实施方式

本说明书提供示例，并且不限制权利要求中所阐述的范围、适用性或构型。因此，应当理解，在不脱离本公开的实质和范围的情况下，可以对所论述的元件的功能和布置进行改变，并且各种实施方案可以适当地省略、替代或添加其它程序或部件。例如，所描述的方法可以按与所描述的顺序不同的顺序进行执行，并且可以添加，省略或组合各种步骤。另外，在其他实施方案中，可以组合相对于一些实施方案所描述的特征。

本说明提供了诸如用于电子器件、合金和其它制品的方法、部件，其它制品包括软磁合金或由软磁合金形成，该软磁合金具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至68wt％的铁的组合物。在一些情况下，合金可具有约34wt％至约36wt％的钴和约64wt％至约66wt％的铁的组合物。在一些情况下，合金可具有约34.5wt％至约35.5wt％的钴和约64.5wt％至约65.5wt％的铁的组合物。在一些情况下，合金可具有约35wt％的钴和约65wt％的铁的组合物。在一些情况下，所述组合物不包括任何杂质。应当理解，合金的组合物不能超过100wt％。包括本文所述的软磁合金的制品和部件可用于电子设备中，例如，用作磁路上的磁分路器、吸引部件、扬声器部件或任何其他部件。

如本文所用，铁钴合金的分子式可写为fecox，其中x为合金中钴的主要重量百分比，并且100-x为合金中铁的主要重量百分比，其不包括任何杂质。也就是说，分子式fecox的铁钴合金具有大约xwt％的钴和大约100-xwt％的铁，其不包括任何杂质。如本文所用，词语“杂质”可以指可能不能实现所需目的或对合金的材料性能提供所需效果的元素，但是由于例如用于形成合金的工艺，这些元素可能存在于合金中。除了其它元素之外，此类杂质可包括氮、氧、碳、磷或硫中的一种或多种。此外，本文所述的铁钴合金可包括小于约5wt％的杂质，小于约3wt％的杂质，小于约1wt％的杂质，或小于约0.5wt％，0.25wt％，0.1wt％，0.01wt％或甚至更少的杂质。

已知的铁钴合金之中具有任何材料的最高磁饱和度(bsat)。因此，铁钴合金在各种应用中被用作磁性材料，尤其是那些材料的bsat是性能的主要决定因素的应用。传统上，铁钴合金的两种式已在商业上使用，feco50和feco27。

传统上使用feco50是因为其具有相对高的铁钴合金组合物的bsat，并且还具有相对高的磁导率。然而，feco50可能难以加工和形成，因为在加工工艺必须谨慎地控制温度，以便生产出包括有序体心立方相合金的制品。如果不加以谨慎控制加工，则形成的合金可包括无序相，其具有比有序相中的合金更低的bsat和磁导率。由feco50形成的制品通常是锻造的，并且在锻造形成期间控制热量的需求可能是昂贵且耗时的。此外，feco50可能易碎，从而増加合金的加工难度。通常，将其它元素(诸如铬或钒)添加到铁钴合金中，以使这些合金更易于处理和形成，或改善合金的机械性能。然而，此类附加元素可降低合金的bsat和/或磁导率。

虽然feco27具有类似于feco50的bsat，但其具有较低的磁导率。然而，feco27不经历有序-无序的相变，因此，对包括这种合金在内的制品的加工不需要像实现所期望bsat和渗透性水平的要求那样严格控制。与feco50相比，相对不严格的加工要求以及降低的钴含量可导致降低由feco27形成的制品或包括feco27的制品的成本。除了降低的货币成本之外，相对于feco50，钴的减少量可能是所需的，因为它可导致减少对钴提取的需求。钴的开采和提取可能对环境和社会都有害，并且钴可被视为冲突资源。因此，可能需要限制合金或制品中所含的钴的量。

如本文所论述，具有绝对最高bsat的铁钴合金组合物包括大约35wt％的钴和大约65wt％的铁。该合金组合物包括比feco50少的钴，从而导致成本降低，并且仅比feco27略微更多的钴。然而，与feco27不同，仍必须注意控制合金的有序-无序相变。传统上，与控制feco35的有序-无序相变所需的附加加工相关的成本已超过由feco35的较高bsat所带来的益处。

然而，已令人惊奇地发现，当通过粉末冶金工艺(诸如金属注塑成型工艺)加工或形成feco35合金时，可有效地控制加工期间的热量，从而不需要或仅需要相对较少的进一步加工来控制有序-无序的相变。因此，包括由粉末冶金工艺形成的feco35(诸如金属注塑成型工艺)的制品可具有高于任何其他铁钴合金组合物的bsat，并且可形成多种形状，而没有与锻造加工或添加磁性有害元素(诸如钒)相关的附加成本和折中方案。在一些情况下，铁钴合金(例如具有约32wt％至约38wt％钴和约62wt％至约68wt％铁组成的合金)可具有约1.9特斯拉(t)至约2.58t、约2t至约2.4t、约2.1t至约2.4t、或约2.1t至约2.2t的bsat。

在一些情况下，如本文所述的包括铁钴合金的制品或部件可用作磁分路器。在一些情况下，磁分路器可为磁路中的部件，诸如在电子设备中。如本文所用，词语“磁分路器”或“分路器”用于指可调节或引导磁通量的任何部件或材料，例如作为磁路的一部分。在一些情况下，磁分路器可以是具有穿过其中的磁通量的任何材料、制品或部件。另外，在一些情况下，如本文所述的包括铁钴合金的制品或部件可与电路相互作用以产生电动势(emf)。例如，包括如本文所述的铁钴合金的部件可为扬声器(诸如电动扬声器)中的部件，并且可具有与扬声器线圈产生的磁场相对的磁场以驱动扬声器并产生所所需的声音。

包括本文所述的铁钴合金的部件或制品可通过粉末冶金工艺(诸如金属注塑工艺)形成。用于形成包括合金的制品的金属注塑成型工艺可包括：将包括合金的粉末与粘结剂混合以形成可模塑的原料，加热可模塑的原料，将所加热的原料材料注入模具中，以及冷却模塑材料。该工艺还可包括在冷却后(例如，在还原性气氛中)热处理模塑材料，和/或(例如用溶剂)处理模塑材料，以从中去除粘结剂。

包括合金的制品或部件可包括杂质元素，例如氮、氧、碳、磷或硫中的一种或多种，含量小于约60ppm。在一些情况下，如本文所述，铁钴合金可包括小于约50ppm、小于约40ppm、小于约20ppm、10ppm、5ppm、或甚至基本上0ppm的氮、氧、碳、磷或硫中的一种或多种。此外，该制品可具有大于约90％，诸如介于约90％和约98％之间的密度，并且该合金可为有序的体心立方相。用于形成包括合金的制品或部件的工艺可导致独特的显微结构特性，这是其它加工技术(诸如整体成型工艺)无法实现的。例如，合金可具有约60微米至90微米的平均晶粒尺寸，并且可具有约2微米至约4微米的平均孔径。

下文将参照图1-图9来论述这些以及其他实施方案。然而，本文相对于这些附图所给出的详细描述仅出于说明性目的，而不应被理解为是限制性的。

图1示出了无线耳塞101形式的示例性电子设备100和相关联的壳体102，该壳体102可包括如本文所讨论的包含软磁合金或由软磁合金形成的制品或部件。然而，电子设备100可对应于任何电子设备，其包括电话(诸如智能电话、便携式媒体播放器、媒体存储设备、便携式数字助理(“pda”)、平板电脑、计算机、移动通信设备、gps单元、远程控制设备)和其他计算设备。电子设备100可被称为电子设备或消费设备。下文参考图2详细描述了示例电子设备100的示例性结构和部件。

现在参见图2，电子设备100的壳体102可包括永久磁体120以将无线耳塞101保持在其中。无线耳塞101可包括部件110，部件110包括由铁钴合金形成的金属合金，该金属合金由具有组合物并通过本文所述的工艺形成。在一些情况下，部件110可充当可用作保持板的铁磁分流器。在使用期间，当使用者将耳塞101插入到壳体102中时，铁钴合金保持板可被磁性地吸引到永久磁体120，以将耳塞101牵拉到壳体102中并将其保持在其中。另外，在一些情况下，磁体120可包括如本文所述的铁钴合金。

除此之外或另选地，电子设备100的其他部件可由如本文所述的铁钴合金形成或包括本文所述的铁钴合金。例如，电子设备100的任何部件，其中所需部件由具有高bsat的材料形成或包括具有高bsat的材料。在一些情况下，如本文所述，耳塞101的扬声器130可包括由铁钴合金形成或包括铁钴合金的磁性扬声器部件131。设备100还包括内部部件，诸如处理器、存储器、电路板、电池、传感器和其他类似部件。

尽管在图1和图2中示出为具有特定形状，但如本文所论述的由铁钴合金形成或包括铁钴合金的制品或部件可呈现多种形状。例如，在一些情况下，制品可以为基本上连续的或邻接的。然而，在一些其他情况下，制品可包括用于制品的任何给定应用的任何所需的孔、腔体、突起或其他特征。此外，如本文所论述的，包括通过诸如金属注塑工艺的加工形成的铁钴合金的制品可呈现通过此类工艺可实现的任何形状。

制品110,131的材料和结构由相对于图1和2论述的铁钴合金形成。图1和图2可包括任何所需的设计或形状，以实现任何数量的功能或提供任何数量的特别定制的特性。以下附图和示例性合金、工艺和制品示出了多种不同的实施方案，包括可以任意种数量或方式组合的铁钴合金。下文参照图3和图4描述铁钴合金的进一步细节。

图3是描绘退火铁钴合金的固有感应作为合金组合物函数的图表。材料的固有感应与材料的bsat直接相关。因此，图3中所描绘的图表有效地描绘了退火铁钴合金的相对bsat作为合金组合物的函数。如上所述，并且如从图表中可见，具有绝对最高bsat的合金组合物(显示为外推至h＝无穷大的虚线)为feco35。此外，当铁钴合金从35wt％的钴中脱离时，铁钴合金的bsat在两个方向上下降。

在一些应用中，制品的bsat可为实现所需的性能水平的最重要的部分，而不考虑其他材料或磁性特性，诸如磁导率。因此，为了实现具有尽可能高的bsat的制品，形成或包括在制品中的铁钴合金可具有分子式feco35。然而，在一些情况下，如本文所述的铁钴合金可具有约32wt％的钴至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁的组合物。在一些情况下，此类组合物的铁钴合金可具有如本文所述的材料特性，并且可具有对于多种应用而言仍足够高的bsat。

通过本文所述工艺形成的具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁的铁钴合金的材料特性也可包括此类铁钴合金独特的材料特性。以下附图和示例性合金、工艺和制品示出了多种不同的实施方案，其包括可以任意种数量或方式组合的此类铁钴合金。

图4示出了铁钴合金的相图。如本文所论述，并且如在相图中可见，当冷却到约800℃至约600℃以下时，具有约30wt％至约70wt％之间钴的铁钴合金可经历从无序相到有序体心立方相的相变。在合金被加热至高于该相边界的温度并相对快速冷却的一些情况下，从无序相向有序相的转变可能没有时间在合金的全部或部分本体中发生。在一些情况下，可将如本文所述的铁钴合金(例如feco35)以足够慢的速率从高于有序-无序相边界的温度冷却至低于相边界的温度，使得可通过基本上所有由合金形成的制品发生相变。因此，在一些实施方案中，如本文所述的由铁钴合金形成或包括铁钴合金的制品或部件可基本上完全为有序的体心立方相。

此外，在一些示例中，并且如本文所论述，可对通过粉末冶金工艺(诸如通过金属注塑成型如本文所述的铁钴合金)形成或模塑的制品进行热处理，使得制品基本上完全为有序的体心立方相。例如，在一些实施方案中，在制品已模塑或成型并且冷却至低于相边界之后，可将制品加热至高于相边界的温度并冷却，使得制品基本上完全为有序的体心立方相。

在一些实施方案中，这种热处理可以是成型制品经受的附加工艺或步骤。然而，在一些情况下，可以实现生产基本上完全为有序的体心立方相的制品的处理，作为现有工艺或形成步骤的一部分。例如，如本文所述的金属注塑成型工艺可包括加热步骤，以烧结或压实模塑制品和/或从模塑制品去除或烧掉粘结剂。因此，在一些实施方案中，该烧结物和/或粘结剂去除步骤可涉及温度和时间，这可导致制品基本上完全为有序的体心立方相。

由于feco32-38合金的材料特性和用于形成包括合金的制品的金属注塑成型工艺，在合金中掺入一种或多种附加元素以稳定有序相或抑制从有序相向无序相转变，可以大大减少或消除这种需要。在一些实施方案中，如本文所述的铁钴合金可因此不含或基本上不含附加的元素，诸如钒、铬、铜、钨、镍、锰和硅。在一些情况下，根据本公开的铁钴合金可具有小于约0.02wt％，小于约0.01wt％或更小的元素，诸如钒、铬、铜、钨、镍、锰和硅。此外，由于本文所述的制品在铁钴合金中不包括这些附加元素，因此合金的bsat可能不具有通常由此类附加元素的存在引起的不良影响。

具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁并且通过本文所述工艺形成的铁钴合金的材料特性也可包括此类铁钴合金特有的材料特性。以下图5-图9和相关的示例性合金、工艺和制品示出了多种不同的实施方案，其包括可以以任意种数量或方式组合的本发明的铁钴合金。

图5示出了用于形成制品或部件的工艺200的流程图，所述制品或部件包括具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁的铁钴合金。在一些实施方案中，铁钴合金可具有分子式feco35。用于形成制品或部件的工艺200可包括在框210处加热具有约38wt％至约62wt％的钴和约68wt％至约210wt％的铁的铁钴合金的材料；在框220处将材料模塑成所需的形状；以及在框230处冷却模塑材料。该工艺还可包括如本文所论述的附加步骤或处理阶段。

在框210处，加热包括具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁的铁钴合金的材料。材料可以是具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁的组合物的粉末。在一些情况下，约10％的粉末颗粒的最大直径或主要尺寸可小于约4微米。在一些情况下，约50％的粉末颗粒的最大直径或主要尺寸可小于约9微米。在一些情况下，约80％的粉末颗粒的最大直径或主要尺寸可小于约13微米。在一些情况下，约90％的粉末颗粒的最大直径或主要尺寸可小于约16微米。在一些情况下，约99.95％的粉末颗粒的最大直径或主要尺寸可小于约23微米。在一些情况下，粉末的振实密度可以在约3g/cm³至6g/cm³之间、在约4g/cm³至5g/cm³之间、在约4.5g/cm³至5g/cm³之间、或在约4.8g/cm³至5g/cm³之间。在一些情况下，粉末的堆积密度可以在约3g/cm³至6g/cm³之间，在约4g/cm³至5g/cm³之间，在约4g/cm³至4.5g/cm³之间，或者在约4.2g/cm³至4.4g/cm³之间。

在一些情况下，材料可为原料的一部分。在一些实施方案中，材料可与粘结剂材料组合。粘结剂材料可为例如有机材料或聚合物材料，诸如蜡或聚丙烯。在一些实施方案中，粘结剂可用于将粉末颗粒(包括铁钴合金)保持或粘结在一起，作为原料或浆料的一部分。因此，在一些实施方案中，原料可包括铁钴合金粉末和粘结剂。包括铁钴合金材料的原料或材料可被加热至足够高的温度以使原料在模具中形成。例如，可以将原料加热至足够高的温度，使原料基本上处于液体状态。在一些情况下，在框210处的加热导致原料具有有助于或能够在模具中形成的流变特性。

然后在框220处，可将加热的材料或原料模塑成所需的形状。可使用任何种类，形式或形状的模具将原料形成为具有所需形状的模塑材料，例如，如本文所论述的。在一些情况下，模塑阶段可包括任何种类的粉末冶金工艺。例如，模塑阶段可包括粉末锻造工艺、热等静压工艺、金属注塑成型工艺、电流辅助烧结工艺和附加的制造工艺，诸如3d打印，以及它们的组合。

在一些实施方案中，框220的工艺可包括金属注塑成型工艺。例如，在一些情况下，框220的工艺可包括将包括铁钴合金的加热材料(例如作为原料的一部分)注入到模具中，该模具具有所需形成的制品或部件的相反形状。如本文所论述，模具和/或制品可呈现任何形状或形状的组合。在一些实施方案中，金属注塑成型工艺可包括或利用塑料注塑机或装置。在一些实施方案中，金属注塑成型工艺可包括或利用专门设计用于金属注塑成型的机器或装置。

在框230处，模塑材料可被冷却。在一些情况下，可将模塑材料冷却至例如环境温度或室温。在一些情况下，可将模塑材料冷却至足够低的温度，使得模塑材料可基本上保持所需的形状。冷却可产生模塑主体(也称为“生坯”主体)，其可具有与通过示例性工艺200形成的制品的所需形状基本上类似的形状。虽然冷却的模塑材料可具有与最终成形制品基本上类似的形状，但在一些实施方案中，例如其中材料为原料的一部分的情况下，冷却的模塑材料可在其中包括粘结剂材料。另外，在一些实施方案中，冷却的模塑材料可包括离散的合金颗粒，并且可具有基本上低于如本文所述的成形制品的最终密度的密度。

模塑或生坯可从模具中去除，并且在一些实施方案中，工艺200还可包括用于处理或加工冷却的模塑材料以形成包括铁钴合金的制品的附加步骤或阶段，如本文所述。在一些实施方案中，冷却的模塑材料可经受粘结剂去除处理或工艺。这种粘结剂去除工艺可包括将模塑主体暴露于溶剂，所述溶剂可通过例如将模塑主体浸没在液体溶剂中来溶解或以其他方式从模塑主体去除粘结剂。在一些情况下，粘结剂去除工艺可包括将模塑主体暴露于溶剂，将模塑主体加热至高于粘结剂分解或蒸发温度的温度，从而执行催化工艺，以及它们的组合。

在一些情况下，模塑主体可经受烧结或压实工艺。在一些实施方案中，烧结或压实工艺可在任选的粘结剂去除步骤之后进行。然而，在一些实施方案中，烧结或压实工艺也可用作粘结剂去除步骤。此外，在一些示例中，模塑材料可在从模具去除之前或甚至在冷却之前经受烧结或压实工艺。烧结或压实工艺可包括将模塑主体加热至低于铁钴合金熔点的温度，但足够高以将合金颗粒熔合在一起，使模塑主体压实，并产生基本上一体或连续的制品或合金。然而，在一些情况下，烧结工艺可以是液相烧结工艺，其中将主体加热至足够高的温度，使得能够发生合金的一些部分熔融。

在一些情况下，烧结或压实工艺可包括根据所需的温度特征图，以所需的速率和在所需的时间量内将模塑主体加热到一个或多个温度。例如，可以以第一速率将模制主体加热至第一温度并在该温度下保持第一持续时间，并且随后以第二速率加热至第二不同温度并在第二温度下保持第二持续时间。可在烧结或压实工艺中包括任意数量的温度和加热阶段。此外，在一些实施方案中，烧结或压实工艺可在高压下进行，例如高于大气压的压力下。在一些实施方案中，烧结或压实工艺可包括等静压制工艺，诸如热等静压制工艺。

工艺200还可包括可导致基本上完全为有序的体心立方相的制品的热处理阶段或步骤。例如，在一些情况下，这种处理工艺可包括将模制主体加热至高于有序-无序相界的温度，并将该模制主体以足够慢的速率冷却，以产生基本上完全为有序体心立方相的制品。然而，在一些实施方案中，该热处理阶段可通过工艺200的一个或多个其他阶段来实现。也就是说，在一些情况下，热处理步骤或阶段可以不是单独的加工步骤，而是可在本文所述的一个或多个加工阶段期间出现。例如，产生基本上完全为有序的体心立方相的制品的处理可包括粘结剂去除处理、烧结或压实处理、冷却阶段230、或它们的组合。因此，在一些实施方案中，本文所述的加工步骤中涉及的温度和时间可足以实现所需的处理，例如，烧结模塑主体，同时还导致基本上完全为有序的体心立方相的制品。

在一些情况下，热处理工艺(诸如烧结工艺)可包括将模制主体加热至为约1000℃、或约1100℃、1200℃、1300℃、1400℃或更高的最高温度，在一些情况下，热处理工艺可包括以恒定或可变的速率将模制主体升高到例如约1400℃的温度。在一些情况下，热处理可包括在升温至例如约1400℃的最高温度期间，将模制主体保持在一个或多个基本恒定的温度持续一段时间。在一些情况下，模塑主体可以在升温至最高温度期间，在一个或多个温度下保持约1分钟、约5分钟、约10分钟、约15分钟、约20分钟、约30分钟、约45分钟、约1小时或约2小时或更长时间。在一些情况下，热处理可包括将模制主体保持在诸如大约1400℃的温度下持续一段时间。在一些情况下，持续时间可为最多至约1小时，最多至约2小时，最多至约3小时，最多至约5小时或更多时间。在一些情况下，加热的模制主体可以恒定或可变的速率(包括保持一个或多个温度基本恒定持续一段时间，例如，以类似于斜坡曲线的方式)冷却，例如回到环境温度(诸如室温)。

上述框中的任一个(诸如工艺200中的框210、220和230)以及任何其他处理(诸如粘结剂去除或烧结处理)可在惰性气氛中进行，例如氩气或氮气气氛。在一些情况下，上述框中的任一个(诸如工艺200中的框210，220和230)以及任何其它处理(诸如粘结剂去除或烧结处理)可在减压环境下进行，诸如真空。在一些情况下，上述框中的任一个(诸如工艺200中的框210，220和230)以及任何其它处理(诸如粘结剂去除或烧结处理)可在还原性气氛中进行。

通过本文所述工艺形成的具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁的铁钴合金的材料特性也可包括此类铁钴合金独特的材料特性。以下附图和示例性合金、工艺和制品示出了多种不同的实施方案，其包括可以任意种数量或方式组合的此类铁钴合金。

图6示出了用于形成金属合金的工艺300的流程图，该金属合金具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁的组合物。在一些实施方案中，铁钴合金可具有分子式feco35。工艺300可包括在框310处加热原料，该原料包括具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁的材料；在框320处将原料注入模具中；在框330处冷却模塑的材料；以及在框340处将模塑材料烧结。

在框310处，加热包括具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁的材料的原料。原料和加热工艺可基本上类似于相对图5的框210所论述的那些内容。原料中包括的材料可以是具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁的组合物的粉末。例如，材料可以是具有分子式feco35的金属合金粉末。在一些实施方案中，原料还可包括有机或聚合物粘结剂材料。因此，在一些实施方案中，原料可以是包括粘结剂和铁钴合金粉末的浆料，其具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁的组合物。可以将包括材料的原料加热到一定温度，使得浆料具有可以允许或启用框320的注入工艺的流变性质或特征。

在框320处，将加热的原料注入模具中，该原料包括具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁的材料。模具可具有任何所需的形状或形式，并且在一些情况下，其可具有与最终成形制品的形状基本相反或对应的形状。在一些实施方案中，注入原料可包括金属注塑成型。例如，在原料为包括粘合剂和铁钴合金粉末的浆料的一些情况下，可以在压力下将加热的原料注入模具中。在一些情况下，该工艺可包括或利用塑料注塑机或装置。在一些实施方案中，金属注塑成型工艺可包括或利用专门设计用于金属注塑成型的机器或装置。

在框330处，可冷却注塑材料。框330可以与图5的框230基本上类似的方式来执行，如本文所论述。可将注塑材料冷却至例如环境温度或室温。在一些情况下，可将模塑材料冷却至足够低的温度，使得模塑材料可基本上保持所需的形状。冷却可产生模塑主体(也称为“生坯”主体)，该模塑主体具有与由工艺300形成的制品的所需形状基本上类似的形状。尽管冷却的模塑材料可具有与最终成形制品基本上类似的形状，但在一些实施方案中，冷却的模塑材料可在其中包括粘结剂材料。另外，在一些实施方案中，冷却的模塑材料可包括离散的合金颗粒，并且可具有基本上低于如本文所述的成形制品的最终密度的密度。

在框340处，模塑主体或材料可被烧结或以其他方式压实。在一些情况下，可在烧结或压实之前将模塑材料从模具中去除。在一些情况下，烧结或压实可包括将模塑材料加热到一个或多个温度以烧结或熔融材料的颗粒，例如，以形成基本上整体的或连续的主体或合金。在一些情况下，烧结可包括将模塑材料加热至低于铁钴合金熔点的温度。然而，在一些情况下，烧结可包括液相烧结，其中可将主体加热至达到或接近铁钴合金熔点的温度，使得(例如通过毛细管作用)可发生部分熔化和回熔。

在一些情况下，烧结或压实工艺可包括根据所需的温度特征图，以所需的速率和在所需的时间量内将模塑主体加热到一个或多个温度。此外，在一些实施方案中，烧结或压实工艺可在高压下进行，例如，高于大气压的压力下进行。在一些实施方案中，烧结或压实工艺可包括等静压制工艺，诸如热等静压制工艺。

框330的烧结或压实可以这样的方式进行，例如通过加热至一个或多个所需温度，冷却烧结合金，并且控制合金的加热和/或冷却速率，使得所得烧结合金基本上为有序的体心立方相。例如，在一些情况下，在框340处的烧结可包括以足够慢的速率将模塑主体加热至高于有序-无序相边界处并冷却模塑主体，以产生基本上为有序的体心立方相的制品。烧结可在惰性气氛(诸如氩气或氮气气氛)中进行。在一些情况下，上述框中的任一种，诸如工艺300中的框310、320、330、340，以及任何其它处理，诸如粘结剂去除或烧结处理可在减压环境中(诸如真空)。在一些情况下，任何上述块(诸如工艺300的框310、320、330和340)以及任何其它处理(例如粘合剂去除或烧结处理)可以在还原性气氛中进行。

在一些情况下，工艺300还可包括用于处理或加工模塑主体或合金的附加步骤或阶段，例如以形成包括铁钴合金的制品，如本文所述。在一些实施方案中，模塑主体或合金可经受粘结剂去除处理或工艺。这种粘结剂去除工艺可包括将模塑主体暴露于溶剂，所述溶剂可通过例如将模塑主体浸没在液体溶剂中来溶解或以其他方式从模塑主体去除粘结剂。在一些情况下，粘结剂去除工艺可包括将模塑主体暴露于溶剂，将模塑主体加热至高于粘结剂分解或蒸发温度的温度，从而执行催化工艺，以及它们的组合。

任何上述框(诸如工艺300的框310、320、330和340)以及任何其它的处理(诸如粘结剂去除或烧结处理)均可在惰性气氛(如氩气或氮气气氛)中进行。在一些情况下，任何上述框的工艺300以及任何其它处理(诸如粘结剂去除或烧结处理)可以在减压环境下进行(诸如真空)。

具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁并且通过本文所述工艺形成的铁钴合金的材料特性也可包括此类铁钴合金特有的材料特性。以下附图和示例性合金、工艺和制品示出了多种不同的实施方案，其包括可以任意种数量或方式组合的此类铁钴合金。

图7示出了用于形成包括铁钴合金的制品的系统400的示意图。在一些情况下，相对于图5和图6所述，系统400可用于实施形成制品、部件或合金的工艺，所述制品、部件或合金包括约34wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁。系统400可包括模具410，模具410包括用于容纳原料401的腔体411，原料401包括铁钴合金，如本文所述。注入装置420被配置成将原料401注入到模具410中，并且加热炉430可用于例如烧结、热处理和/或从模塑材料中去除粘结剂(如果存在的话)。

模具410可包括具有任何所需形状或设计的腔体411。在一些情况下，模具410的腔体411可包括基本上对应于包括铁钴合金的制品的相反形状的形状。在一些情况下，腔体411可包括彼此流体连通的多个部分或区域，每个部分基本上对应于制品的相反形状，使得可同时模塑多个制品。模具410可包括入口412，用于将原料401容纳到腔体411中。

可提供到模具410中的原料401可包括具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁的铁钴合金，如本文所论述。在一些情况下，原料可包括粉末形式的铁钴合金并且还可包括粘结剂，诸如有机或聚合物粘结剂。因此，在一些情况下，原料401可以是包括粘合剂和铁钴合金粉末的浆料，其具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁的组合物。

原料401可通过注入装置420经由入口412提供到模具410的腔体411中。在一些情况下，注入装置420和模具410可作为单个设备或装置而被包括在内。在一些情况下，注入装置420可以是塑料注塑装置。然而，在一些情况下，注入装置420可专门设计或旨在用在金属注射成型工艺中，例如，相对于图6所论述。

注射装置420可包括料斗421，用于容纳注入到模具410中的原料401。料斗421可包括任何形状或形式，并且在一些情况下，可包括用于储存原料401的腔体或空间。在一些情况下，料斗421可以是注入装置420的入口，并且可以任何方式接收原料401，例如当通过软管或其它设备进给到料斗421时。原料401可从料斗421通过装置420的主体移动到喷嘴422，在此处可将其提供到模具410中，如本文所论述。喷嘴422可按尺寸设定成对应于模具410的入口412，并且可以定位成与喷嘴422流体连通并且基本上与其相邻。原料401可通过例如注入装置420的往复式螺杆、泵、柱塞等从料斗421移动到喷嘴422。

在一些实施方案中，可将原料401以基本上固体的形式提供给注入装置420，并且可在注入到模具420中之前由装置410加热至基本上液态状。在一些情况下，可将原料401加热至一定温度，使得材料401具有允许或使原料401能够适应于腔体411的形状的流变学性质或特征。因此，在一些实施方案中，注入装置420可包括加热器423，以实现上述原料401的加热。加热器423可在原料401从料斗421传送至喷嘴422时对原料401进行加热，并且可以例如定位在螺杆、泵、柱塞或其他系统附近，其用于通过注入装置420移动原料401。然而，在一些其他情况下，可将原料401以加热和/或液体状态提供给注入装置420，并且加热器可保持原料401的温度，或者可根本不包括在注入装置420中。

系统400还可包括加热炉430。加热炉430可容纳模塑材料401'并且可加热模塑材料401'以进行烧结、压实、粘结剂去除和/或热处理工艺，例如，如相对于图5和图6所论述。因此，在加热炉430中加热模塑材料或主体401'可以产生包括本文所述的铁钴合金的成形制品。在一些实施方案中，可将模塑材料401'从模具410去除，以产生生坯，并且该一个或多个生坯可被加热炉430接收用于在其中加热。然而，在一些其他情况下，模制材料401'可以保持在模具410中，同时将其提供给加热炉430用于加热。

具有介于约32wt％和约38wt％之间的钴和约62wt％至约68wt％的铁并且通过本文所述工艺形成的铁钴合金的材料特性可包括此类铁钴合金独特的材料特性。例如，在一些情况下，包括铁钴合金的制品具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁，并且根据本文所论述的方法形成(诸如金属注塑工艺)，其可包括从约1微米至约5微米，从约2微米至约4微米，从约2微米至约3.5微米，从约2微米至约2.5微米或从约3至约3.5微米的平均孔隙或空隙尺寸。在一些实施方案中，此类制品的铁钴合金可具有平均粒度为约50微米至约100微米，约60微米至约90微米，约70微米至约80微米，或约74微米至约77微米，在一些情况下，铁钴合金可具有平均粒度约为75微米。在一些情况下，然而，铁钴合金可具有平均粒度大于约200微米、大于约250微米、300微米、350微米或更大。

此外，包括铁钴合金的制品的密度具有约32wt％至约38wt％的钴和约62wt％至约68wt％的铁，并且根据本文所论述的工艺形成，诸如金属注塑工艺可以呈现出介于约88％至约99％、介于约90％至约98％、介于约92％至约97％、介于约93％至约97％、介于约94％至约97％或介于约95％至约97％之间的密度。在一些情况下，此类制品可包括小于约5wt％的杂质，小于约3wt％的杂质、小于约1wt％的杂质或小于约0.5wt％、0.25wt％、0.1wt％、0.01wt％或甚至更少的杂质。在一些情况下，杂质元素可包括氮、氧、碳、磷、氢、硫、以及它们的组合物。在一些实施方案中，此类制品可基本上不含添加元素(诸如钒，铬，铜，钨，镍，锰和硅)。

图8示出了铁钴合金的一系列光学显微图，其包括具有大约50wt％铁和大约50wt％钴(feco50)组合物的铁钴合金的两个样品，以及具有大约35wt％钴和大约65wt％铁(feco35)组合物的铁钴合金的两个样品。feco50样品中的一个通过锻制工艺形成或成形，而第二个feco50样品通过(例如如本文所述)的金属注塑工艺形成。如本文所述，通过金属注塑工艺形成两个feco35样品。

如图8中可见，使用锻制工艺产生的feco50样品具有约54.4微米的平均粒度，其低于使用金属注塑工艺制备的铁钴合金样品，并且显著低于使用金属注塑工艺制备的其它feco50样品。因此，在一些情况下，由金属注塑工艺形成的铁钴合金的平均粒度可以大于通过锻制工艺生产的具有相同组合物的铁钴合金的平均粒度。此外，在图8中可见的feco35样品分别具有约76.3微米和75.7微米的平均粒度。这些平均粒度小于通过金属注塑产生的feco50样品的107.1微米平均粒度。因此，在一些情况下，具有介于约32wt％和约38wt％之间的钴和约62wt％至约68wt％的铁的铁钴合金可具有比通过类似的加工方法(诸如金属注塑成型)制备的铁钴合金更小的平均粒度。另外，具有介于约32wt％和约38wt％之间的钴和约62wt％至约68wt％的铁的铁钴合金可具有更近似于锻制feco50合金的粒度。

图9以同样的各自顺序示出了图8中分析的相同铁钴合金样品的一系列扫描电子显微图。即，两个feco50样品，一个由锻制工艺形成，另一个由金属注塑工艺形成，以及两个feco35样品，每个样品均通过金属注塑工艺形成。从样品的代表性区域采集对每个样品的孔隙或空隙的测量，并且计算样品的平均孔径。发现锻制feco50样品的平均孔隙或空隙直径为约1.5微米。发现通过金属注塑工艺形成的第二feco50样品的平均孔径为大约3.3微米。因此，在一些情况下，通过金属注塑工艺形成的铁钴合金的平均孔径或尺寸可以远大于通过锻制工艺形成的类似组合物的合金。

如可在图9中进一步看出，发现feco35样品的平均孔径分别为2.3微米和3.3微米，而发现金属注塑的feco50样品具有约3.3微米的平均孔径。还测量了每个样品的孔隙率。即，由代表性显微图中的孔隙或空隙占据的每个样品的面积分数。feco50样品具有3％的孔隙率。虽然该孔隙率略微低于feco35样品之一(发现为3.3％)，但比起feco35样品的平均孔径为2.3微米，feco50样品的平均孔径为3.3微米。相似地，虽然feco50样品的平均孔径与第二feco35样品的平均孔径大致相同，但第二feco35样品的孔隙率比feco50样品的孔隙率小(发现为2.3％)。因此，在一些情况下，具有介于约32wt％和约38wt％之间的钴和约62wt％至约68wt％的铁的铁钴合金可具有比通过类似的加工方法(诸如金属注塑)制备的铁钴合金更低的孔隙率(和更高的密度)，但具有更高重量百分比的钴(例如feco50合金)的铁钴合金。

下文提供的表1示出了通过例如本文所述的金属注塑工艺制备的铁钴合金样品的多种实验测量特性。如在表中可见，制备了两个feco50样品和两个feco35样品。使用基本上类似的工艺和处理方案制备样品。

表1

bsat是如本文所论述的样品的饱和度，而br是样品可产生的最大磁通量密度。μmax是如本文所论述的样品的最大磁导率。每个样品的hc是矫顽磁场强度，或使样品去磁所需的力。如在表1中可看到，发现feco35样品具有比feco50样品更高的密度，这与如上文图9所示的结果一致。即，在一些情况下，具有介于约32wt％和约38wt％之间的钴和约62wt％至约68wt％的铁的铁钴合金可具有比通过类似加工方法(诸如金属注塑)制备的铁钴合金较低的孔隙率(和更高的密度)，但具有较高重量百分比钴(例如feco50合金)。

此外，尽管样品的组合物不同，但发现feco50和feco35样品的bsat基本上相似。如本文所述，在一些应用中，铁钴合金的bsat可为用于实现所需的性能水平的决定性材料特性，而不考虑其他材料或磁性特性(诸如μmax)。因此，尽管feco35样品可具有不同的br、μmax和hc值，但表1示出feco50和feco35样品在一些应用中可以基本上类似地执行。

铁钴合金的任何特征或方面以及用于形成包括铁钴合金的制品或部件的工艺可以组合或包括在任何多种组合中。例如，包括具有介于32wt％和38wt％之间的钴和约62wt％至约68wt％的铁的铁钴合金的制品或部件可包括任何设计或形状，并且可通过本文所述的任何工艺形成，其包括金属注塑工艺。此外，包括具有介于32wt％和38wt％之间的钴和约62wt％至约68wt％的铁并且根据本文所述的工艺形成的铁钴合金的制品可具有本文所论述的任何微观结构特征、任意组合，其包括平均孔径为介于约2微米和约4微米之间，平均粒度为介于约60微米和约90微米，和/或密度为介于约90％和约98％之间。

本文参照某些具体实施方案和示例描述了多种发明。然而，本领域技术人员将认识到，在不脱离本文所公开的本发明的范围和实质的情况下，可以进行多种变型，因为在以下权利要求中阐述的那些发明旨在覆盖本发明所公开的所有变型形式和修改形式，而不脱离本发明的实质。如本说明书和权利要求中所用的词语“包括：”(“including:”)和“具有”(“having”)与词语“包括”(“comprising”)应具有相同的含义。

为了说明的目的，前述描述使用具体命名以提供对所述实施方案的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，不需要具体细节，以便实践所述实施方案。因此，出于例示和描述的目的，呈现了对本文所述的具体实施方案的前述描述。它们并非意在穷举或将实施方案限制到所公开的精确形式。显而易见，根据以上教导内容，很多修改形式和变型形式都是可能的。