CN101445896B

CN101445896B - 一种快淬非晶合金薄带及其制备方法

Info

Publication number: CN101445896B
Application number: CN2008102473837A
Authority: CN
Inventors: 王立军; 刘国栋; 陈文智; 王六一
Original assignee: Advanced Technology and Materials Co Ltd
Current assignee: Antai Amorphous Technology Co ltd
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2008-12-29
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2028-12-29
Also published as: CN101445896A

Abstract

本发明属于金属材料制备领域，尤其适用于一种快淬非晶合金薄带及其制备方法。该快淬非晶合金薄带的制备方法，包括配料、真空熔炼、二次熔化、喷带和收取，其化学成分按照原子百分为：70-85％Fe，0.001-4％Nb或Nb、Mo、W、V、Ta中的至少一种，0.001-25％Si，0.001-15％B，0.001-2％Cu，0.005-0.08％Al和Ti中的至少一种。喷带步骤中喷嘴和冷却辊之间形成动态稳定、两端向外凸的弧形熔潭，熔潭温度为1180-1300℃；喷嘴缝宽度D为0.1-0.4毫米，冷却辊和喷嘴间距为0.1-0.4毫米；薄带的厚度为18-24微米，粗糙度Ra小于2微米。该薄带具极薄的厚度和优异的表面质量和磁性能，适合制造高品质的铁心元件。尤其适合更高频率下的使用，具有更低的高频损耗和更优良的频率特性。

Description

一种快淬非晶合金薄带及其制备方法

技术领域

本发明属于金属材料制备领域，特别涉及一种非晶态合金薄带及其制备方法，尤其是一种快淬非晶合金薄带及其制备方法。

背景技术

在单辊法喷带的工艺中，金属液由喷嘴的窄缝隙中喷铸到靠得很近的旋转冷却辊的辊面上，由于急冷而形成非晶合金带材。在现有技术中，由于受工艺和装备条件的限制，大多只能喷制34-46微米厚的非晶态合金带材，这是因为受金属液纯净度的影响，喷嘴易于被金属液中的杂质堵塞而中止喷带。为防止喷嘴堵塞，往往使用比较宽的喷嘴，宽度达到0.6-1.2毫米，这样就可以保证在金属液温度不是非常高的情况下顺利喷带。使用宽的喷嘴缝可以使金属液在单位时间流过喷嘴的量增多，所含的热量也多，对防止喷嘴因不断被冷却而降温有重要作用，可以使喷嘴的温度不降低，从而保证连续正常喷带。否则，喷嘴的温度不断降低，金属液中的杂质将不断在温度较低的喷嘴处析出，逐渐减小喷嘴的实际宽度，使金属液的流量不断减小，流量的减小又导致热量不断减少，更加速喷嘴的降温，使嘴缝进一步减小，最后导致喷嘴处金属液凝固而中止喷带。这是现有技术条件下经常出现的问题。

因为喷嘴出钢面直接与空气接触，受转动的冷却辊子表层的气流的影响急速冷却，降温比较严重，加之喷嘴处必须外露，以便与冷却辊接近形成必要的熔潭形状，喷嘴的这个平面在快速转动的冷却辊的表面处降温很快。若要保持喷嘴的温度，需要不断流过喷嘴的金属液对喷嘴有加热作用，使喷嘴失去的热量与金属液对喷嘴的热量补充相平衡。若使喷嘴的温度不降低，应该使喷嘴吸收的热量大于或等于喷嘴失去的热量。

为防止喷嘴的降温，必须保证单位时间内钢水流过喷嘴时所携带的热量足够多。如果钢水携带的热量为Q，则有：

Q∝TVS (1)

其中S＝LD，即：

Q∝TVLD (2)

其中：T为金属液温度，V为喷嘴中金属液的流速，S为喷嘴的过钢截面积，L为喷嘴缝的长度(决定带材的宽度)，D为喷嘴缝宽度(决定带材厚度的主要参数)。

受结构和流程的制约，从冶炼包、中间包、喷嘴包，至喷嘴，金属液温度T一般是不断降低的。金属液的温度T越高，热量越大，提高出钢温度，减少中间包和喷嘴包的降温都有利于热量的提高；金属液流速V是熔潭的内、外部压力和金属液温度的函数：V＝f(T、P)；熔潭中金属液的温度越高，金属液流速V就越大；由于过分提高金属液的出钢温度会导致金属液中的杂质过多，同时也增加漏钢的危险。目前经常采用的办法就是加大喷嘴缝宽度D，而不是主要依靠提高金属液的温度T，这是现有技术的情况。由于流量的保证是靠加大横截面的面积来实现的，其平面流的厚度比较大，必然导致带材的厚度是比较大的。如果加大辊速则其拉伸率加大，带材厚度并没有下降多少，而带材表面的拉痕太大，使表面粗糙度加大，甚至出现网状结构和孔洞，质量严重下降。所以，冷却辊子转速一般不能太大，线速度要小于35米/秒。这样的技术只能得到34-46微米厚的带材，而表面光洁度达到勉强接受的水平。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种尺寸更薄、表面光洁度更高、韧性更好的快淬非晶合金薄带。

本发明的另一个目的是提供了一种制备上述快淬非晶合金薄带的方法，通过控制喷嘴和冷却辊间金属液熔潭的形状和熔潭的温度和压力等参数，从而获得尺寸更薄、表面光洁度更高、韧性更好、高频损耗更低的非晶合金薄带。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种快淬非晶合金薄带，其化学成分按照原子百分为：70-85％Fe，0.001-4％Nb或Nb、Mo、W、V、Ta中的至少一种，0.001-25％Si，0.001-15％B，0.001-2％Cu，0.005-0.08％Al和Ti中的至少一种。

喷带步骤中喷嘴和冷却辊之间形成动态稳定、两端向外凸的弧形熔潭，熔潭温度为1180-1300℃；

所述薄带的厚度为18-24微米，粗糙度Ra小于2微米。

原料采用工业纯铁、含铌量60-68％的铌铁合金、工业结晶硅和硼铁合金以及电解铜。

其化学成分按照原子百分为：70-79％Fe，0.1-4％Nb或Nb、Mo、W、V、Ta中的至少一种，5-20％Si，5-11％B，0.1-2％Cu，0.005-0.08％Al和Ti中的至少一种。

所述薄带的磁性能为：损耗P_5/20K小于22W/Kg，填充系数大于76％，剩磁Br小于0.2T。

一种快淬非晶合金薄带制备方法，包括配料、熔炼、二次熔化、喷带和收取，其化学成分按照原子百分为：70-85％Fe，0.001-4％Nb或Nb、Mo、W、V、Ta中的至少一种，0.001-25％Si，0.001-15％B，0.001-2％Cu，0.005-0.08％Al和Ti中的至少一种。

喷嘴缝宽度D为0.1-0.4毫米，冷却辊和喷嘴间距为0.1-0.4毫米；

薄带的厚度为18-24微米，粗糙度Ra小于2微米。

用工业纯铁、含铌量60-68％的铌铁合金、工业结晶硅和硼铁合金以及电解铜按原子百分比成分配料，用真空炉熔炼为母合金，在感应化钢包中二次熔化，在喷嘴包中建立喷带内压力；在辊嘴处为常压时，熔潭的内部压力P_内大于0.03MPa。

还包括采用在线自动卷取机构进行收取带材。

所述卷取机构的张应力为0.1-3Kg。

喷嘴前唇略高于喷嘴后唇。

熔潭的内部压力P_内为0.03-0.12MPa。

在制带步骤中，对冷却辊周围加热使环境温度升高、环境气压降低保护熔潭，保证流量。

采用火焰保护、热还原性气体保护或其它机械方法保护熔潭。

在制带步骤中，增加熔潭的内部压力和/或减少熔潭的外部压力。

增加熔潭的内部压力采用高液位法、坩埚密封和液面上施加高压惰性气体中的一种。

减小熔潭的外部压力采用喷嘴处用吸风机形成负压改善熔潭形状和性质。

所述高液位法的液位大于400毫米。

在制带步骤中，使用上、下和侧面浇注。

为了获得上述18-24微米的光滑薄带，本发明的关键是熔潭的性质和形状尺寸：

已知金属液由喷嘴的窄缝隙中喷铸到靠得很近的旋转冷却辊的辊面上，在金属液急冷固化前，喷嘴和辊面之间形成熔潭，其中熔潭的性质和形状尺寸是决定制得的急冷非晶带材的质量、尺寸和性能的最重要因素。

在保证熔潭金属液温度合适的条件下，在现有技术基础上采用增大上述公式(1)中的金属液流速V，降低喷嘴缝宽度D的办法，来满足热量Q的保证，而不是采用增加金属液温度T和增大喷嘴缝宽度D的办法。由于D的降低，才提供了可能喷制更薄带材的条件。而在减小喷嘴缝宽度D的同时增大金属液流速V，而流过喷嘴缝钢液的流速V是钢液温度和压力的函数，这样，流量的增大只能依靠增大熔潭内部压力P_内来实现。内部压力P_内增大金属液流速增大。这是在嘴缝变窄时确保提供足够热量防止喷嘴降温的重要措施，也是本发明的重要技术基础。

然而，以上的条件只是保证喷带连续进行的必要条件，若要获得表面光洁度高的18-24微米厚的薄带，还必须保证熔潭的特定形状、合适的大小和温度等参数。这是本发明的另一个关键解决方案。图1所示是本发明的熔潭形状和大小示意图(为便于说明，假设冷却辊静止不动)。当形成如图1所示的熔潭形状和大小时，要求熔潭的内部压力P_内足够大和/或外部压力P_外减小，这样就能得到光滑的带材。这是因为图1所示形状的熔潭左右各有一个“舌头”，使熔潭形成“凸”字形。由于金属液的表面张力作用，在舌尖处形成弯曲的圆弧形界面，向熔潭内形成压力，若要维持这个形状的熔潭，必须有大的熔潭内部压力来平衡，而由于辊嘴间距尺寸小，这个表面张力造成的外压力是很大的。“凸”形熔潭使熔潭中心部分金属液受到保护既可防止气流的扰动，又可以防止钢液氧化，使带材表面光亮。

喷铸时形成某一形状和大小固定的熔潭时，熔潭所受的内外力将达到平衡，否则其形状和大小将发生改变，直到达到各种力的平衡。熔潭的外部压力P_外主要来自：

1、辊嘴间距处大气压力：与海拔高度、空气密度和环境温度有关。

2、当冷却辊高速转动时，辊子转动引起的气流对熔潭的冲击压力。这个力的大小主要取决于转速、空气密度和环境温度。

这两个因素是构成P_外的主要因素。然而形成熔潭时或维持熔潭的稳定过程中会产生阻力，它们分别是：

1、窄嘴缝对金属液产生的喷铸阻力。嘴缝内金属液与喷嘴之间不润湿而产生的阻力为P₁＝2σ/R，其中R为喷嘴缝隙的半宽度，σ为金属液的表面张力。这是开包的主要阻力，嘴缝越窄，这个阻力越大，窄到一定程度(如0.1毫米)钢水很难流出喷嘴，如图2所示。

2、金属液与喷嘴、冷却辊之间的不润湿而产生的阻力，这是形成熔潭的主要阻力，尤其是辊嘴间距比较小时阻力更大。其产生的阻力为P₂＝4σ/L，其中L为辊嘴间距，σ为金属液的表面张力，L越小阻力越大。

形成熔潭时要平衡以上各种力，这主要靠熔潭的内部压力P_内。内部压力P_内主要来自于金属液液柱的高度及上部的气压。第一种方式中金属液柱底部的压强取决于液柱的高度和液体的比重，加大金属液的液面高度可以增大熔潭的内压力，这是目前比较容易实现的方式。第二种方式可以使用坩埚密封，采用高压气体对液面实施加压，以增强熔潭的内部压力。

形成一定形状和大小的熔潭，开包时有如下平衡：

P_内＝P_外+P₁ (3)

而形成稳定的熔潭时有如下平衡：

P_内＝P_外+P₂ (4)

公式(4)中P₂是由于形成特定的熔潭而附加的阻力，因此只有增加P_内或减小P_外。如果不增加P_内或减小P_外，则不能平衡P₂，导致不能形成“凸”形熔潭，如图3所示。

由上述分析可知，无论增加内压力还是减小外压力，都将增大熔潭的尺寸，并有利于形成“凸”形熔潭。

当实际喷带时，冷却辊高速旋转，将形成动态的“凸”形熔潭，如图4所示，而动态“凸”形熔潭的形成是保证喷制表面光亮、薄而韧性好的非晶合金带材的关键点。

本发明提供的“凸”形稳定熔潭出现的条件是控制熔潭内、外部压力的大小、喷嘴尺寸形状、熔潭中金属液的温度和辊嘴间距大小等。

详细技术方案如下：

1、控制熔潭的形状、尺寸及其稳定性：喷带时熔潭的形状要求如图4所示，熔潭的尺寸要大，呈“凸”形，并且维持其稳定。满足以上条件是得到表面光滑的厚度在18-24微米优质带材的基本条件。如果不能满足这个条件，则出现如图5的情况。即熔潭尺寸小，不呈“凸”形，并且不稳定，这时金属液液流直接受到熔潭后部气流的冲击，而出现液流不稳定，夹带较多的气泡进入，同时增加氧化作用。

2、控制熔潭的内、外部压力：熔潭的形状和大小受喷铸压力和阻力的影响。熔潭内部压力越大、外部压力越小，则熔潭的尺寸越大，并且越稳定，出现“凸”形熔潭。反之，熔潭尺寸变小，不稳定，“凸”形消失。熔潭内、外部压力变化是决定熔潭大小和形状的主要因素。增加熔潭内部压力或者减小熔潭外部的气压均可以起到增大熔潭的作用。

本发明熔潭内外部压力的控制：在辊嘴处为常压时，熔潭内部压力应大于0.03MPa，一般应在0.03-0.12MP之间。当熔潭内部压力低于0.03MPa时，熔潭将变小且不稳定，带材的光洁度下降。当熔潭内部压力大手0.12MPa，实施难度增大。具体技术方案：第一，加大金属液的液面高度，增大熔潭的内部压力；第二使用坩埚密封，采用高压气体对液面实施加压，以增强熔潭的内部压力；第三降低熔潭的外部气压，如使熔潭外部形成负压的办法。

3、熔潭的温度维持和稳定：熔潭的尺寸越大，熔潭所携带的热量越大，越容易保持熔潭的温度不降低，而维持熔潭的温度稳定性。温度提高会提高钢铁合金的表面张力，流动性增加；温度降低，流动性降低，嘴缝和辊嘴处的阻力都增加，相当于增加熔潭的外压力。因此本发明提供的具体的技术方案是熔潭外部加热或热气体保护，既增加了熔潭的温度，又使熔潭外部形成热的稀薄气体，降低熔潭的外部气压。

要保证熔潭的温度在1180-1300℃的范围。这个温度即保证金属液处于液相区，有合适的流动性，又使金属液的温度比较低，易于形成非晶态结构。低于1180℃时，金属液容易在喷嘴处凝结，中止喷带；熔潭高于1300℃，相应的出钢温度过高，钢中易于熔入更多杂质，也容易堵塞喷嘴中止喷带。同时更高温的合金，使冷却的难度加大，使得不到非晶结构或不完全非晶化组织。

4、调整合金的表面张力：本发明适用可能形成非晶组织的如下合金成分，按照原子百分为：70-85％Fe，0.001-4％Nb或Nb、Mo、W、V、Ta中的至少一种，0.001-25％Si，0.001-15％B，0.001-2％Cu，0.005-0.08％Al和Ti中的至少一种。

尤其在其合金成分的基础上添加重量比为0.005-0.08％的Al和Ti中至少一种的合金成分。采用合金中添加少量Al和/或Ti，使金属液具有合适的表面能，调整流动性，对调整熔潭的大小和形状很重要。

本发明尤其对含少量Al和Ti的合金更有效：由于Al和Ti的微量加入可增大金属液的表面张力，有利于减少熔潭与冷却辊之间的空气泡，从而增加带材的表面光洁度。有了这一条件就可以将带材制成18-24微米的厚度，并达到高的填充系数。含量为0.005-0.08％Al和/或Ti是本发明含量范围，Al和/或Ti的含量太多时，一方面会造成合金的饱和磁感应强度下降过多，另一方面会影响正常制带。

5、嘴缝尺寸的控制：控制喷嘴的嘴缝宽度D的范围：0.10毫米≤D≤0.40毫米。嘴缝大于0.40毫米，不能得到厚度小于24微米的薄带，经常得到厚度大于24微米的厚带，即使得到24微米左右的带材，其表面的粗糙度会很大，带材的表面不光滑，使用价值不大；嘴逢小于0.10毫米，由于表面张力的作用使金属液很难流出喷嘴。因此得到18-24微米厚的薄带的一个重要条件是喷嘴的缝隙宽度不能太宽，必须限制在小于0.40毫米。

当喷嘴的嘴缝比较宽时，提高冷却辊的转速可以适当减薄带厚，但是过于提高冷却辊的转速会增大带材表面的粗糙度和表面划痕的深度。一般嘴缝在0.6-1.2毫米之间时，可以制得的非晶带材的厚度在34-46微米。也就是说嘴缝过宽，无论如何调整冷却辊的转速还是减小辊嘴间距，都不能有效减薄带厚。

6、喷嘴形状和结构的控制：抬高喷嘴前唇，降低喷嘴后唇，可以减少喷嘴损坏并能减少气流对熔潭的冲击，增加熔潭稳定性。

7、辊嘴间距要求在0.1-0.4毫米：辊嘴间距要求控制在这个范围内，对制造比较薄的带材有利。辊嘴间距越小，越容易减低所制造带材的厚度，这是因为辊嘴间距的大小影响熔潭的形状和性质。辊嘴间距过于小(小于0.1毫米)，容易导致断流而终止喷带，同时增加打坏喷嘴的危险性；而辊嘴间距过大，使带材的厚度增大，不容易制取薄带。

8、对熔潭进行保护：对熔潭进行保护，可以有效减少带材的表面粗糙度，增加带材的表面光洁度。对熔潭的保护方法有火焰保护、热还原性气体的保护和其它机械方式的保护，以减少气流对熔潭的冲击和扰动。

9、控制收取方式：采用在线自动卷取，以保证带材具有无皱褶的光滑状态，卷取带材应始终处于张紧的拉应力状态下，拉力为0.1-1.0Kg之间。带材必须具有足够的韧性和强度。由于制带的速率为20-30m/s，以这样的速度打在地面或容器内，将使带材表面产生皱折。带材的宽度越宽，带材越薄，越容易产生皱褶。

10、本发明的控制熔潭的形状和大小制造18-24微米非晶合金带材的方法，不受喷嘴与冷却辊之间的相对关系的限制，也就是说可以适用于上注、侧注和下注等所有的浇注方式。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明不仅能保证喷带的顺利进行，还可以保证得到优质的极薄非晶带材。而现有技术工艺条件下，得不到18-24微米的优质非晶薄带，而且还经常出现喷嘴堵塞而中断喷带的情况，生产率不高，成本也比较大。

2、形成“凸”形熔潭是喷制表面光亮、厚度为18-24微米、填充系数高的优质极薄非晶合金带的重要条件，而这种条件的建立不仅限于单纯加大熔潭内部压力，如高的液位或施加气体压力，而且可以通过减小熔潭的外部压力来实现。如改变喷嘴形状和结构，使喷嘴与辊子间形成负压，或使喷嘴和辊子间形成高温稀薄低压区等。此外用火焰加热熔潭外围及喷嘴、热气体保护熔潭和熔潭后部用挡板阻流等措施也能实现上述条件。现有技术不强调形成大尺寸的稳定的凸形熔潭，因此现有技术不能保证喷出表面光亮、厚度为18-24微米、填充系数高的非晶带材。

3、合适的微量元素添加到合金中，促使合金的表面张力达到合适，通过调整表面张力来调整熔潭的形状和尺寸，达到要求。本发明使用在其现有合金成分的基础上添加原子比为0.005-0.08的Al和Ti中至少一种的合金。而现有技术对Al和Ti的含量不控制，使金属液的性质不稳定。导致整个工艺及产品质量的不稳定。

4、合适的熔潭温度，主要是通过控制合金的表面张力和流动性，间接控制熔潭的形状和大小来满足所需的工艺要求。要控制熔潭的温度在1180-1300℃的范围，而现有技术对温度的控制主要以金属液能否开包、能否流出喷嘴为标准。而忽视了能否形成大尺寸的稳定的熔潭这个关键条件，因而现有技术的工艺不能得到薄的、光洁度高的非晶带材。

5、控制喷嘴的嘴缝宽度和辊嘴间距的大小，强调嘴缝D的范围：0.10毫米≤D≤0.40毫米，辊嘴间距要求在0.1-0.4毫米。嘴缝大于0.40毫米不能得到厚度小于24微米的薄带，经常得到厚度大于24微米的厚带，即使得到24微米左右的带材，其表面的粗糙度会很大，带材的表面不光滑，使用价值不大。因此得到18-24微米厚的薄带的一个重要条件是喷嘴的缝隙宽度不能太宽，必须限制在小于0.40毫米。而现有技术采用喷嘴的嘴缝比较宽，用提高冷却辊的转速来减薄带厚，但是过于提高冷却辊的转速会增大带材表面的粗糙度和表面划痕的深度。现有技术使用0.6-1.2毫米之间的嘴缝，可以制得的非晶带材的厚度在34-46微米。也就是说嘴缝过宽，无论如何调整冷却辊的转速还是减小辊嘴间距都不能有效减薄带厚。

6、上述1、2、3、4和5条共同作用，正是本发明的方法可以顺利生产高质量、表面光洁度高、厚度为18-24微米的均匀薄带，具有高的填充系数，可制造高品质电磁器件的非晶合金薄带的关键。

7、由于使用在线自动卷取机构进行收取带材，使上述步骤获得的带材能够在始终张紧的状态下卷取成盘，薄带不产生皱折，后续可以使用自动绕铁心的设备进行铁心卷绕，并可以在随后的带材纵向和横向剪切过程中顺利剪切，而不发生断裂，同时保证铁心的填充系数很高。这是制造高品质铁心的必须条件。而现有技术得不到优质薄带，就无法使用在线自动卷取，直接剥离到地面，再进行收集。而在剥离、打落到地面、带材移动和收集中将产生许多皱折和损伤，降低所加工成的铁心的品质和磁性能。

附图说明

图1为本发明“凸”形熔潭形状和尺寸大小示意图(辊子静止状态时)。

图2为开包及熔潭形成初期喷嘴处压力示意图。

图3为现有技术中小尺寸熔潭及形状示意图(辊子静止状态)。

图4为冷却辊旋转时形成稳定并呈“凸”形状示意图。

图5为外部压力大或内部压力小时熔潭形状示意图。

图6为本发明制备的带材表面的显微照片。

图7为比较例中的带材表面的显微照片。

其中，附图标记为：

1.冷却辊 2.喷嘴 3.金属液 4.大P_内 5.小P_内

7.小P_外 8.大P_外 9.大尺寸熔潭 10.中尺寸熔潭

11.小尺寸熔潭 12.“凸”形熔潭 13.带材

14.熔潭 15.辊子运动方向

具体实施方式

以下结合实施例详细描述本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于实施例。

实施例1：

用工业纯铁、含铌量60-68％的铌铁合金、工业结晶硅和硼铁合金以及电解铜按原子百分比成分Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9配料，用真空炉熔炼为母合金，在2包法中(感应化钢包和喷嘴包)二次熔化，出钢温度1400℃，喷嘴包液位保持400毫米，喷嘴缝宽度为0.4毫米。由于液位的提高，增加了熔潭内部的压力，形成“凸”形熔潭，带材表面的光洁度明显提高，带材的厚度可以达到24微米。而比较例成分、温度相同，而比较例采用200毫米的低液位，必须使用宽度为0.7毫米的喷嘴缝隙，不能形成“凸”形熔潭，导致带材增厚到34微米，而且表面光洁度比较低，实施例1与比较例的对比数据见表1。

表1、实施例1与比较例的对比

	嘴缝(毫米)	液位压力(MPa)	辊嘴间距(毫米)	带材厚度(毫米)	粗糙度Ra(μm)	液位高度(毫米)
	嘴缝(毫米)	液位压力(MPa)	辊嘴间距(毫米)	带材厚度(毫米)	粗糙度Ra(μm)	液位高度(毫米)	比较例	0.8	0.007	0.5	0.034	2.8	200
实施例1	0.4	0.015	0.4	0.024	1.6	400	比较例	0.8	0.007	0.5	0.034	2.8	200

实施例2：

用工业纯铁、含铌量60-68％的铌铁合金、工业结晶硅和硼铁合金以及电解铜按原子百分比成分Fe73.5Cu1Nb3Si16.47B6Al0.02Ti0.01配料，用真空炉熔炼为母合金，在2包法中(感应化钢包和喷嘴包)二次熔化，出钢温度1400℃，将喷嘴包密闭，液位保持400毫米，内部施加高压气体，压力为0.02MPa，喷嘴缝宽度为0.3毫米。由于进一步增加了熔潭的内压力，同时减小了喷嘴缝，带材的表面光洁度明显提高，带材的厚度可以减薄到22微米。由于带材的减薄，使材料的高频损耗大大减低，而比较例成分相同，但不控制Ti和Al的含量，出钢温度相同，但采用200毫米的液位，必须使用宽度为0.7毫米的喷嘴缝隙，导致带材增厚到34微米，而且表面光洁度比较低。

表2为实施例2与比较例的对比：其中损耗值P5/20K和剩磁Br为材料经过横向磁场热处理后，在B＝5000高斯，频率20000Hz下测得的铁心损耗和剩余磁感应强度。

表2、实施例2与对比例的数据和磁性能对比

	熔潭特性	厚度(微米)	粗糙度Ra(微米)	损耗P<sub>5/20K</sub>(W/Kg)	填充系数(％)	剩磁Br(T)
	熔潭特性	厚度(微米)	粗糙度Ra(微米)	损耗P<sub>5/20K</sub>(W/Kg)	填充系数(％)	剩磁Br(T)	实施例2	“凸”形大而稳定	22	1.1	22	76	0.2
比较例	非“凸”形，小而不稳定	34	2.3	30	68	0.25	实施例2	“凸”形大而稳定	22	1.1	22	76	0.2

实施例3：

用工业纯铁、工业结晶硅和硼铁合金按原子百分比成分Fe79Si9B11.96Al0.04配料，用真空炉熔炼为母合金，在2包法中(感应化钢包和喷嘴包)二次熔化，出钢温度1400℃，熔潭温度保持1280℃，将喷嘴包密闭，液位保持200毫米，喷嘴处用吸风机造成负压力，喷嘴缝宽度为0.3毫米，形成“凸”形熔潭，制成的带厚为22微米。由图6所示带材表面的显微照片可见，带材表面气泡较少，表面光洁度高。

而比较例的条件与上述一致，仅将吸风机关闭，喷带开包比较困难，未形成“凸”形熔潭，仅喷出少量带材而终止喷带。带材的表面气泡痕迹较多，光洁度下降，如图7为比较例带材表面的显微照片(与实施例3相同倍率)。

Claims

1.一种快淬非晶合金薄带，使用上注或下注方式制带，其特征在于：

其化学成分按照原子百分为：70-85％Fe，0.001-4％Nb或Nb、Mo、W、V、Ta中的至少一种，0.001-25％Si，0.001-15％B，0.001-2％Cu，0.005-0.08％Al和Ti中的至少一种；

喷带步骤中喷嘴和冷却辊之间形成动态稳定、两端向外凸的“凸”形熔潭，熔潭温度为1180-1300℃；

所述薄带的厚度为18-24微米，粗糙度Ra小于2微米。

2.根据权利要求1所述的薄带，其特征在于：原料采用工业纯铁、含铌量60-68％的铌铁合金、工业结晶硅和硼铁合金以及电解铜。

3.根据权利要求1所述的薄带，其特征在于：其化学成分按照原子百分为：70-79％Fe，0.1-4％Nb或Nb、Mo、W、V、Ta中的至少一种，5-20％Si，5-11％B，0.1-2％Cu，0.005-0.08％Al和Ti中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的薄带，其特征在于：其磁性能为：损耗P_5/20K小于22W/Kg，填充系数大于76％，剩磁Br小于0.2T。

5.一种快淬非晶合金薄带制备方法，使用上注或下注方式制带，包括配料、熔炼、二次熔化、喷带和收取，其特征在于：

喷嘴缝宽度D为0.1-0.4毫米，冷却辊和喷嘴间距为0.1-0.4毫米；

薄带的厚度为18-24微米，粗糙度Ra小于2微米。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：用工业纯铁、含铌量60-68％的铌铁合金、工业结晶硅和硼铁合金以及电解铜按原子百分比成分配料，用真空炉熔炼为母合金，在感应化钢包中二次熔化，在喷嘴包中建立喷带内压力；在辊嘴处为常压时，熔潭的内部压力P_内大于0.03MPa。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：还包括采用在线自动卷取机构进行收取带材。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述卷取机构的张应力为0.1-3Kg。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：喷嘴前唇略高于喷嘴后唇。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：熔潭的内部压力P_内为0.03-0.12MPa。

11.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在制带步骤中，对冷却辊周围加热使环境温度升高、环境气压降低保护熔潭，保证流量。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于：采用火焰保护、热还原性气体保护或其它机械方法保护熔潭。

13.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在制带步骤中，增加熔潭的内部压力和/或减少熔潭的外部压力。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于：增加熔潭的内部压力采用高液位法、坩埚密封和液面上施加高压惰性气体中的一种。

15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于：减小熔潭的外部压力采用喷嘴处用吸风机形成负压改善熔潭形状和性质。

16.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于：所述高液位法的液位大于400毫米。