CN102360668B - 一种软磁涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料及其制备方法 - Google Patents

一种软磁涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种软磁涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料及其制备方法,该复合丝材料包括软磁芯和涂覆在软磁芯外周侧的涂层;软磁芯由以下按组分重量百分含量组成:Si7~10%,Zr1-3%,Pr1~3%,Ce0.1~0.2%,V6-9%,N0.6-0.9%,Gd0.1~0.3%,Ni1~2%,Co0.5~2%,其余为Fe;所述涂层包括按重量百分含量的以下组分:Si9~10%,Al5.0~6.0%,La0.1~0.2%,其余为Fe。本发明复合丝材料能够大幅提高铁基软磁合金的饱和磁化强度,同时能够保持较低的矫顽力。

Description

一种软磁涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料及其制备方法
技术领域
    本发明具体涉及一种具有软磁涂层和非晶软磁芯的磁敏复合丝材料。
背景技术
专利CN200910096600.1涉及到高饱和磁化强度铁基纳米晶软磁合金及其制备方法,其特征在于其是由铁、硅、硼、磷、铜构成的FexSiyBzPaCub合金,式中x、y、z、a、b分别表示各对应组分的原子百分比含量,其中x=70~90%、y=1~15%、z=1~20%、a=1~20%、b=0.1~1%,且x+y+z+a+b=100%;该铁基纳米晶软磁合金的微结构为尺寸介于1~35nm的体心立方α-Fe(Si)纳米晶相与富含磷和硼的非晶相共存,且以非晶相为基体相。制备方法主要是将配比好的原料先制备成合金锭,然后制成非晶合金,再进行其它工序的处理,将非晶合金装入热处理炉中,在高真空或惰性气体氛围中,以0.5-5℃/秒的升温速率将温度升至460-540℃,然后保温0.5-30分钟,最后淬火冷却至室温,得到高饱和磁化强度的铁基纳米晶软磁合金。磁合金材料的饱和磁化强度(μ0Ms=1.59-1.90T) ,矫顽力为(Hc=2.1-9.4A/m)。
但是该发明的纳米晶和非晶的相对量控制很难,因此材料的性能会有波动, 材料性能不是很高。
发明内容
    本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷,提供一种制备工艺简单、高饱和磁化强度和低矫顽力的复合丝材料。
    为了达到上述目的,本发明提供了一种软磁涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料。包括软磁芯和涂覆在软磁芯外周侧的涂层;所述软磁芯由以下按组分重量百分含量组成:Si 7~10%,Zr 1-3%,Pr 1~3%,Ce 0. 1~0.2%,V 6-9%,N 0.6-0.9%,Gd 0.1~0.3%,Ni 1~2%,Co 0.5~2%,其余为Fe;所述涂层包括按重量百分含量的以下组分:Si 9~10%,Al 5.0~6.0%,La 0. 1~0.2%,其余为Fe。
其中,软磁芯的直径为90~110微米;所述涂层厚度为1~5微米。N与V的重量比为1:9。涂层还包括溶胶,溶胶占涂层重量的5.7~9.1%;所述溶胶通过下述方法制备:在烧瓶中加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇,正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇摩尔比为3:2:2;在剧烈搅拌下滴入醋酸,加入量为5g/100mL,搅拌速度为600-800转/分;室温反应3h后, 加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈, 加入量分别为10g/100mL和5g/100mL,室温下搅拌20min得到溶胶。
本发明还提供了一种软磁涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)软磁芯的制备:将下列软磁芯原料按重量百分比进行配料:Si 7~10%,Zr 1~3%,Pr 1~3%,Ce 0. 1~0.2%,V 6~9%,N 0.6~0.9%,Gd 0.1~0.3%,Ni 1~2%,Co 0.5~2%,其余为Fe;其中V和N以钒氮中间合金的方式加入;将上述原料原料放入真空感应炉中熔炼,熔炼温度为1600~1625℃,得到软磁芯母合金,然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔,重熔温度为1590~1600℃;所述重熔管式坩埚的顶部部置于快淬炉转轮轮缘之下2~4mm处,软磁芯母合金置于管式坩埚内熔化,合金熔融后在氩气作用下从坩埚顶部溢出与旋转的转轮边缘接触,形成非晶软磁芯合金丝;其中,快淬炉转轮的旋转线速度为21~24m/s;形成的非晶软磁芯合金丝的直径为90~110微米。钒氮中间合金中N的重量重量百分比为10%。
(2)涂层的制备:将下列涂层原料按重量百分比进行配料:Si 9~10%,Al 5.0~6.0%,La 0. 1~0.2%,其余为Fe;将上述涂层原料放入真空感应炉中熔炼,熔炼温度为1560~1580℃,得到涂层母合金,然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔,重熔温度为1520~1540℃;所述重熔管式坩埚的顶部部置于快淬炉转轮轮缘之上2~4mm处,涂层母合金置于管式坩埚内熔化,合金熔融后在氩气作用下从坩埚底部孔中挤出与旋转的转轮边缘接触,形成厚度为100-300微米、宽度为3-6毫米的合金带;然后将合金带在球磨机中研磨3~5小时,得到涂层用软磁合金粉;其中,坩埚底部孔的直径为1mm,快淬炉转轮的旋转线速度为15~18m/s;得到的涂层用软磁合金粉的粒度为80~150纳米。
(3)溶胶的制备:在烧瓶中加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇,正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇摩尔比为3:2:2;在剧烈搅拌下滴入醋酸,加入量为4.5~5.5g/100mL,优选5g/100mL,搅拌速度为600-800转/分;室温反应2.5~3.5 h,优选 3 h后,加入一定量的甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈, 加入量分别为10g/100mL和5g/100mL,室温下搅拌15~25min ,优选20min,得到溶胶;其中,烧瓶优选装有搅拌器的三口烧瓶。
(4)复合丝的制备:将步骤(2)得到的涂层用软磁合金粉和步骤(3)得到的溶胶按重量比5:0.3~0.5混合均匀得到涂料;将所述涂料涂覆在步骤(1)制得的非晶软磁芯合金丝上,经10~20min,优选15min;烘烤固化后得到软磁合金粉涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料,所述烘烤温度为130~140℃,优选135℃。
本发明相比现有技术具有以下优点:本发明通过采用涂层方式,通过涂层中的细晶软磁和内部非晶芯材的偶合作用,能够大幅提高铁基软磁合金的饱和磁化强度,同时能够保持较低的矫顽力。合金芯材采用Si、Zr、N、Co、Fe配合使用保证铁基合金容易非晶化,Pr和Gd配合使用可强化合金,保证合金芯材具有足够的强度;元素Ni、Gd配合可抑制合金的晶化;V可提高合金的韧度。涂层中La 和快速冷却配合可使Si、Al、Fe合金的晶粒尺寸减小。由于主要元素采用铁,材料的成本低,因而大幅降低了合金的成本。材料可成批进行处理,生产周期短。该复合材料制备工艺简便,生产的复合材料具有一定良好性能,非常便于工业化生产。
附图说明
图1为本发明复合丝材料中内部非晶软磁芯的组织结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明软磁涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料进行详细说明。
实施例一
1、软磁芯的制备:将下列软磁芯原料按重量百分比进行配料: Si 7%,Zr 1%,Pr 1%,Ce 0. 1%,V 6%,N 0.6%,Gd 0.1%,Ni 1%,Co 0.5%,其余为Fe;其中V和N以钒氮中间合金的方式加入,中间合金含N的重量百分含量为10%;将上述原料原料放入真空感应炉中熔炼,熔炼温度为1600℃,得到软磁芯母合金,然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔,重熔温度为1590℃;所述重熔管式坩埚的顶部部置于快淬炉转轮轮缘之下3mm处,软磁芯母合金置于管式坩埚内熔化,合金熔融后在氩气作用下从坩埚顶部溢出与旋转的转轮边缘接触,快淬炉转轮的旋转线速度为21m/s,形成直径为110微米的非晶软磁芯合金丝。
2、涂层的制备:将下列涂层原料按重量百分比进行配料:Si 10%,Al 6.0%,La 0. 1%,其余为Fe;将上述涂层原料放入真空感应炉中熔炼,熔炼温度为1560℃,得到涂层母合金,然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔,重熔温度为1520℃;所述重熔管式坩埚的顶部部置于快淬炉转轮轮缘之上3mm处,涂层母合金置于管式坩埚内熔化,合金熔融后在氩气作用下从坩埚底部部直径为1mm的孔中挤出与旋转的转轮边缘接触,快淬炉转轮的旋转线速度为15m/s,形成厚度为300微米、宽度为6毫米的合金带;然后将合金带在球磨机中研磨3小时,得到粒度为150纳米的涂层用软磁合金粉。
3、溶胶的制备:在装有搅拌器的三口烧瓶中加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇,正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇摩尔比为 3:2:2;在剧烈搅拌下滴入醋酸,加入量为5g/100mL,剧烈搅拌,搅拌速度为600转/分;室温反应3 h后,加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈, 加入量分别为10g/100mL和5g/100mL,室温下搅拌20min得到溶胶。
4、复合丝的制备:将步骤(2)得到的涂层用软磁合金粉和步骤(3)得到的溶胶按重量比5:0.3混合均匀得到涂料;将所述涂料涂覆在步骤(1)制得的非晶软磁芯合金丝上形成软磁涂层,涂层厚度为1微米,经15min烘烤固化后得到软磁合金粉涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料,所述烘烤温度为135℃。
实施例二
1、软磁芯的制备:将下列软磁芯原料按重量百分比进行配料: Si 10%,Zr 3%,Pr 3%,Ce 0. 2%,V 9%,N 0.9%,Gd 0.3%,Ni 2%,Co 2%,其余为Fe;其中V和N以钒氮中间合金的方式加入,中间合金含N的重量百分含量为10%;将上述原料原料放入真空感应炉中熔炼,熔炼温度为1625℃,得到软磁芯母合金,然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔,重熔温度为1600℃;所述重熔管式坩埚的顶部部置于快淬炉转轮轮缘之下3mm处,软磁芯母合金置于管式坩埚内熔化,合金熔融后在氩气作用下从坩埚顶部溢出与旋转的转轮边缘接触,快淬炉转轮的旋转线速度为24m/s,形成直径为90微米的非晶软磁芯合金丝。
2、涂层的制备:将下列涂层原料按重量百分比进行配料:Si 10%,Al 6.0%,La 0. 2%,其余为Fe;将上述涂层原料放入真空感应炉中熔炼,熔炼温度为1580℃,得到涂层母合金,然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔,重熔温度为1540℃;所述重熔管式坩埚的顶部部置于快淬炉转轮轮缘之上3mm处,涂层母合金置于管式坩埚内熔化,合金熔融后在氩气作用下从坩埚底部直径为1mm的孔中挤出与旋转的转轮边缘接触,快淬炉转轮的旋转线速度为18m/s,形成厚度为100微米、宽度为3毫米的合金带;然后将合金带在球磨机中研磨5小时,得到粒度为80纳米的涂层用软磁合金粉。
3、溶胶的制备:在装有搅拌器的三口烧瓶中加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇,正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇摩尔比为 3:2:2;在剧烈搅拌下滴入醋酸,加入量为5g/100mL,剧烈搅拌,搅拌速度为800转/分;室温反应3 h后,加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈, 加入量分别为10g/100mL和5g/100mL,室温下搅拌20min得到溶胶。
4、复合丝的制备:将步骤(2)得到的涂层用软磁合金粉和步骤(3)得到的溶胶按重量比5:0.5混合均匀得到涂料;将所述涂料涂覆在步骤(1)制得的非晶软磁芯合金丝上形成软磁涂层,涂层厚度为5微米,经15min烘烤固化后得到软磁合金粉涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料,所述烘烤温度为135℃。
实施例三
1、软磁芯的制备:将下列软磁芯原料按重量百分比进行配料:Si 8%,Zr 2%,Pr 2%,Ce 0. 15%,V 8%,N 0.8%,Gd 0.15%,Ni 1.5%,Co 0.9%,其余为Fe;其中V和N以钒氮中间合金的方式加入,中间合金含N的重量百分含量为10%;将上述原料原料放入真空感应炉中熔炼,熔炼温度为1615℃,得到软磁芯母合金,然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔,重熔温度为1595℃;所述重熔管式坩埚的顶部布置于快淬炉转轮轮缘之下3mm处,软磁芯母合金置于管式坩埚内熔化,合金熔融后在氩气作用下从坩埚顶部溢出与旋转的转轮边缘接触,快淬炉转轮的旋转线速度为22m/s,形成直径为100微米的非晶软磁芯合金丝。
2、涂层的制备:将下列涂层原料按重量百分比进行配料:Si 9.5%,Al 5.5%,La 0. 15%,其余为Fe;将上述涂层原料放入真空感应炉中熔炼,熔炼温度为1570℃,得到涂层母合金,然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔,重熔温度为1530℃;所述重熔管式坩埚的顶部部置于快淬炉转轮轮缘之上3mm处,涂层母合金置于管式坩埚内熔化,合金熔融后在氩气作用下从坩埚底部直径为1mm的孔中挤出与旋转的转轮边缘接触,快淬炉转轮的旋转线速度为16m/s,形成厚度为180微米、宽度为4毫米的合金带;然后将合金带在球磨机中研磨4小时,得到粒度为110纳米的涂层用软磁合金粉。
3、溶胶的制备:在装有搅拌器的三口烧瓶中加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇,正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇摩尔比为 3:2:2;在剧烈搅拌下滴入醋酸,加入量为5g/100mL,剧烈搅拌,搅拌速度为700转/分;室温反应3 h后,加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈, 加入量分别为10g/100mL和5g/100mL,室温下搅拌20min得到溶胶。
4、复合丝的制备:将步骤(2)得到的涂层用软磁合金粉和步骤(3)得到的溶胶按重量比5:0.4混合均匀得到涂料;将所述涂料涂覆在步骤(1)制得的非晶软磁芯合金丝上形成软磁涂层,涂层厚度为4微米,经15min烘烤固化后得到软磁合金粉涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料,所述烘烤温度为135℃。
实施例四(成份配比不在本案设计范围内实例)
1、软磁芯的制备:将下列软磁芯原料按重量百分比进行配料:Si 5%,Zr 0.4%,Pr 0.6%,Ce 0. 06%,V 5%,N 0.5%,Gd 0.08%,Ni 0.8%,Co 0.3%,其余为Fe;其中V和N以钒氮中间合金的方式加入,中间合金含N的重量百分含量为10%;将上述原料原料放入真空感应炉中熔炼,熔炼温度为1600℃,得到软磁芯母合金,然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔,重熔温度为1590℃;所述重熔管式坩埚的顶部部置于快淬炉转轮轮缘之下2mm处,软磁芯母合金置于管式坩埚内熔化,合金熔融后在氩气作用下从坩埚顶部溢出与旋转的转轮边缘接触,快淬炉转轮的旋转线速度为21m/s,形成直径为110微米的非晶软磁芯合金丝。
2、涂层的制备:将下列涂层原料按重量百分比进行配料:Si 7%,Al 4%,La 0. 08%,其余为Fe;将上述涂层原料放入真空感应炉中熔炼,熔炼温度为1560℃,得到涂层母合金,然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔,重熔温度为1520℃;所述重熔管式坩埚的顶部部置于快淬炉转轮轮缘之上2mm处,涂层母合金置于管式坩埚内熔化,合金熔融后在氩气作用下从坩埚底部直径为1mm的孔中挤出与旋转的转轮边缘接触,快淬炉转轮的旋转线速度为15m/s,形成厚度为300微米、宽度为6毫米的合金带;然后将合金带在球磨机中研磨3小时,得到粒度为150纳米的涂层用软磁合金粉。
3、溶胶的制备:在装有搅拌器的三口烧瓶中加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇,正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇摩尔比为 3:2:2;在剧烈搅拌下滴入醋酸,加入量为5g/100mL,剧烈搅拌,搅拌速度为600转/分;室温反应3 h后,加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈, 加入量分别为10g/100mL和5g/100mL,室温下搅拌20min得到溶胶。
4、复合丝的制备:将步骤(2)得到的涂层用软磁合金粉和步骤(3)得到的溶胶按重量比5:0.3混合均匀得到涂料;将所述涂料涂覆在步骤(1)制得的非晶软磁芯合金丝上形成软磁涂层,涂层厚度为0.8微米,经15min烘烤固化后得到软磁合金粉涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料,所述烘烤温度为135℃。
实施例五(成份配比不在本案设计范围内实例)
1、软磁芯的制备:将下列软磁芯原料按重量百分比进行配料:Si 2%,Zr 4%,Pr 4%,Ce 0. 3%,V 10%,N 1%,Gd 0.5%,Ni 3%,Co 3%,其余为Fe;其中V和N以钒氮中间合金的方式加入,中间合金含N的重量百分含量为10%;将上述原料原料放入真空感应炉中熔炼,熔炼温度为1600℃,得到软磁芯母合金,然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔,重熔温度为1590℃;所述重熔管式坩埚的顶部部置于快淬炉转轮轮缘之下2mm处,软磁芯母合金置于管式坩埚内熔化,合金熔融后在氩气作用下从坩埚顶部溢出与旋转的转轮边缘接触,快淬炉转轮的旋转线速度为21m/s,形成直径为110微米的非晶软磁芯合金丝。
2、涂层的制备:将下列涂层原料按重量百分比进行配料:Si 11%,Al 7%,La 0. 5%,其余为Fe;将上述涂层原料放入真空感应炉中熔炼,熔炼温度为15600℃,得到涂层母合金,然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔,重熔温度为1520℃;所述重熔管式坩埚的顶部部置于快淬炉转轮轮缘之上24mm处,涂层母合金置于管式坩埚内熔化,合金熔融后在氩气作用下从坩埚底部直径为1mm的孔中挤出与旋转的转轮边缘接触,快淬炉转轮的旋转线速度为15/s,形成厚度为300微米、宽度为6毫米的合金带;然后将合金带在球磨机中研磨3小时,得到粒度为150纳米的涂层用软磁合金粉。
3、溶胶的制备:在装有搅拌器的三口烧瓶中加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇,正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇摩尔比为 3:2:2;在剧烈搅拌下滴入醋酸,加入量为5g/100mL,剧烈搅拌,搅拌速度为600转/分;室温反应3 h后,加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈, 加入量分别为10g/100mL和5g/100mL,室温下搅拌20min得到溶胶。
4、复合丝的制备:将步骤(2)得到的涂层用软磁合金粉和步骤(3)得到的溶胶按重量比5:0.3混合均匀得到涂料;将所述涂料涂覆在步骤(1)制得的非晶软磁芯合金丝上形成软磁涂层,涂层厚度为8微米,经15min烘烤固化后得到软磁合金粉涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料,所述烘烤温度为135℃。
效果实施例
    如图1所示为实施例二制得的磁敏复合丝材料中非晶软磁芯的组织结构,由于采用Si、Zr、N、Co、Fe配合使用保证铁基合金容易非晶化。由图可以看出,非晶软磁芯的组织均匀致密。
结合下表中各产品的性能参数:
表1 各产品的性能参数
编号 产品 饱和磁化强度/T 矫顽力/ A/m
产品一 由专利CN200910096600.1制得的复合丝材料 1.59-1.90 2.1-9.4
产品二 由实施例一制得的复合丝材料 1.93-1.96 1.99-2.1
产品三 由实施例二制得的复合丝材料 1.95-1.97 1.95-2.0
产品四 由实施例三制得的复合丝材料 1.95-1.98 1.93-1.97
产品五 由实施例四制得的复合丝材料 1.82-1.85 2.1-2.5
产品六 由实施例五制得的复合丝材料 1.90-1.1.92 2.2-2.4
    由上表可得,通过本发明制得的产品二、产品三和产品四均提高了饱和磁化强度,同时又保持了较低的矫顽力。产品五和产品六的性能说明,软磁芯的成分和涂层的组元成分不在设计的成分范围内,材料饱和磁化强度会降低,矫顽力会提高。原因是组元成分不足,合金元素的作用不够;组元成分过多,会在磁芯合金和涂层合金中形成不必要的化合物,降低了合金的磁性能。

Claims (8)

1.一种软磁涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料,其特征在于:包括软磁芯和涂覆在软磁芯外周侧的涂层;所述软磁芯由以下按组分重量百分含量组成:Si 7~10%,Zr 1-3%,Pr 1~3%,Ce 0. 1~0.2%,V 6~9%,N 0.6~0.9%,Gd 0.1~0.3%,Ni 1~2%,Co 0.5~2%,其余为Fe;所述涂层包括按重量百分含量的以下组分:Si 9~10%,Al 5.0~6.0%,La 0. 1~0.2%,其余为Fe;所述涂层还包括溶胶,所述溶胶占涂层重量的5.7~9.1%;所述溶胶通过下述方法制备:在烧瓶中加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇,正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇摩尔比为3:2:2;在搅拌下滴入醋酸,加入量为5g/100mL,搅拌速度为600-800转/分;室温反应3h后, 加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈, 加入量分别为10g/100mL和5g/100mL,室温下搅拌20min得到溶胶。
2.根据权利要求1所述的复合丝材料,其特征在于:所述软磁芯的直径为90~110微米;所述涂层厚度为1~5微米。
3.根据权利要求1或2所述的复合丝材料,其特征在于:所述N与V的重量比为1:9。
4.一种软磁涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)软磁芯的制备:将下列软磁芯原料按重量百分比进行配料:Si 7~10%,Zr 1~3%,Pr 1~3%,Ce 0. 1~0.2%,V 6~9%,N 0.6~0.9%,Gd 0.1~0.3%,Ni 1~2%,Co 0.5~2%,其余为Fe;其中V和N以钒氮中间合金的方式加入;将上述原料放入真空感应炉中熔炼,熔炼温度为1600~1625℃,得到软磁芯母合金,然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔,重熔温度为1590~1600℃;所述重熔管式坩埚的顶部布置于快淬炉转轮轮缘之下2-4mm处,软磁芯母合金置于重熔管式坩埚内熔化,合金熔融后在氩气作用下从坩埚顶部溢出与旋转的转轮边缘接触,形成非晶软磁芯合金丝;
(2)涂层的制备:将下列涂层原料按重量百分比进行配料:Si 9~10%,Al 5.0~6.0%,La 0. 1~0.2%,其余为Fe;将上述涂层原料放入真空感应炉中熔炼,熔炼温度为1560~1580℃,得到涂层母合金,然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔,重熔温度为1520~1540℃;所述重熔管式坩埚的顶部部置于快淬炉转轮轮缘之上2-4mm处,涂层母合金置于管式坩埚内熔化,合金熔融后在氩气作用下从坩埚底部的孔中挤出与旋转的转轮边缘接触,形成厚度为100-300微米、宽度为3-6毫米的合金带;然后将合金带在球磨机中研磨3~5小时,得到粒度为80~150纳米涂层用软磁合金粉;
(3)溶胶的制备:在烧瓶中加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇,正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇摩尔比为3:2:2;在搅拌下滴入醋酸,加入量为4.5~5.5g/100mL,搅拌速度为600-800转/分;室温反应2.5~3.5 h后, 加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈, 加入量分别为10g/100mL和5g/100mL,室温下搅拌15~25min,得到溶胶;
(4)复合丝的制备:将步骤(2)得到的涂层用软磁合金粉和步骤(3)得到的溶胶按重量比5:0.3~0.5混合均匀得到涂料;将所述涂料涂覆在步骤(1)制得的非晶软磁芯合金丝上,经10~20min烘烤固化后得到软磁合金粉涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料,所述烘烤温度为130~140℃。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中快淬炉转轮的旋转线速度为21~24m/s;所述非晶软磁芯合金丝的直径为90~110微米。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)钒氮中间合金中N的重量重量百分比为10%。
7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中坩埚底部孔的直径为1mm;快淬炉转轮的旋转线速度为15~18m/s。
8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中烧瓶为装有搅拌器的三口烧瓶。
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