CN102832006A

CN102832006A - 一种高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料及制备方法

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Publication number: CN102832006A
Application number: CN2012103483847A
Authority: CN
Inventors: 赵浩峰; 王玲; 蒋晓龙; 邱奕婷; 张咏; 林莹莹; 郑泽昌; 张金花; 刘光宇; 陆阳平
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2032-09-19
Also published as: CN102832006B

Abstract

本发明提供高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料及其制备方法，该材料在保证较好的软磁性能的条件下，减少了钴的含量。该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该材料各成分的重量百分含量为：Fe18％～22％,Ni30％～35％,Gd4％～7％,Ho0.01％～0.05％，V0.1％～0.5％，Ru0.01％～0.05％，Al6％～9％，P1％～3％，其余为Co。

Description

一种高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料及制备方法

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料及制备方法。

背景技术

200910096940.4号申请公开一种钴基块体非晶合金，该合金的分子简式为CoaFebNbcB22.4Si5.6，并满足60＜a＜65，2＜b＜5，3＜c＜7。该发明还公开了该钴基块体非晶合金的制备方法。得到合金的饱和磁感应强度Is在0.1T以上，0.8T以下；矫顽力Hc在0.8A/m以下，0.1A/m以上；有效磁导率，μc（1KHz）在10000以上，60000以下。该合金存在的不足是有效磁导率还不够高，含钴量多。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料，该材料在保证较好的软磁性能的条件下，减少了钴的含量。

本发明的另一目的是提供一种高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料，该材料中各成分的重量百分含量为： Fe 18％～22％,Ni30％～35％,Gd4％～7％, Ho 0.01％～0.05％，V 0.1％～0.5％，Ru0.01％～0.05％，Al6％～9％，P1％～3％，其余为Co。

该高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料的组织特点为亚微晶，亚微晶粒的尺寸为150-250nm。

上述高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）首先按照重量百分含量为： Fe 18％～22％,Ni30％～35％,Gd4％～7％, Ho 0.01％～0.05％，V 0.1％～0.5％，Ru0.01％～0.05％，Al6％～9％，P 1％～3％，其余为Co进行配料，上述各原料中Fe 、Ni、Ho 、V 、Ru、Al、Co 的纯度均大于99.9％，Gd以铁钆中间合金的方式加入，铁钆合金中Gd的重量百分比为35%；P以铁磷中间合金的方式加入，铁磷合金中，P的重量百分比为25%；

（2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1510-1530℃，浇注冷却后得到母合金；

（3）然后将母合金放入重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1500-1510℃；所述重熔管式坩埚真空感应成型炉内，重熔管式坩埚的顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下2-4mm处，重熔管式坩埚内放置一个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和管式坩埚内壁的间隙为0.5-0.9mm，所述母合金置于管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，并被转轮轮缘拖拽形成合金丝；

（4）然后将合金丝置于300-350℃，保温2-4小时，即得到高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料。

所述步骤3）中真空感应成型炉转轮轮缘的旋转线速度为24～27m/s，所得合金丝的直径为100-250μm。

本发明相比现有技术具有如下有益效果：

本发明合金材料采用的Ho 和Ru都可提高非晶形成能力。P也是提高非晶形成能力的一种元素。因为 P价格比 B低, 可以降低合金成本, 而且在制备过程中, 由于 P的熔点低,可以降低合金熔炼过程中能量损耗。

合金材料成份中的P、Ho 和Ru共同存在，可使团簇中原子间相互作用强, 则原子扩散便困难，因此提高材料非晶形成能力。

合金材料中Al为晶粒形核提供位置。V提高非晶形成能力并阻碍晶粒长大的过渡金属。V、Ho 和Ru结合可有效控制晶粒长大。

合金材料中Co具有较好的软磁性能，非晶的居里温度随着 Co含量的增加而增大, 高温磁导率也随 Co含量增加而增大。V添加量合金的微观结构和磁性能影响,可提高初始磁导率、减低低矫顽力和降低铁损。Gd和Ni可提高初始磁导率。Ni、Co、Gd和V结合强化了铁磁性作用，有效提高了材料的有效磁导率和降低了合金的矫顽力。

本发明合金在凝固中，采用快淬方式冷却和合金化结合，可以有效减小合金中的相，保证化学成分的均匀分布，也保证了合金的磁性能。热处理可降低快淬造成的内应力。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

采用合理优选的配比及非晶晶化法，制备出的铁钴镍基微晶软磁合金，具有矫顽力低、饱和磁感应强度高的特点，并且软磁性能优异。本发明制备中，降低了贵重金属钴的含量，所取原料成本降低；另外合金经过快速冷却，保证了合金成分、组织和性能的均匀性，因此也就保证了合金的质量。该合金制备工艺简便，过程简单，生产的合金具有良好的性能，非常便于工业化生产。

本发明的合金性能见表1。

附图说明

图1为本发明实施例1得到的材料的金相组织图。

由图1中可以看出，本发明的高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料组织致密。

具体实施方式

实施例一：

本发明高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）首先按照重量百分含量为：Fe 18％,Ni 30％,Gd 4％, Ho 0.01％，V 0.1％，Ru 0.01％，Al 6％，P1％，其余为Co进行配料，上述各原料中Fe 、Ni、Ho 、V 、Ru、Al、Co 的纯度均大于99.9％，Gd以铁钆中间合金的方式加入，铁钆合金中Gd的重量百分比为35%；P以铁磷中间合金的方式加入，铁磷合金中P的重量百分比为25%。

（2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1520℃，浇注冷却后得到母合金；

（3）然后将母合金放入重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1505℃；所述重熔管式坩埚真空感应成型炉内，重熔管式坩埚的顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下3mm处，重熔管式坩埚内放置一个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和管式坩埚内壁的间隙为0.6mm，所述母合金置于管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，合金熔融膨胀溢出后与旋转的转轮边缘接触，熔融金属熔潭被旋转的转轮边缘拖拽形成合金丝，上下移动的一个耐火柱塞上行时将熔融合金液不断提供给旋转的转轮形成连续的合金丝；真空感应成型炉转轮轮缘的旋转线速度为25m/s，所得合金丝的直径为100-250μm。

（4）然后将合金丝置于330℃，保温3小时，即得到高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料。

实施例二：

高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料合金成分重量百分比为：Fe 22％,Ni 35％,Gd 7％, Ho 0.05％，V 0.5％，Ru 0.05％，Al 9％，P 3％，其余为Co。其制备过程同实施例一。

实施例三：

高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料合金成分重量百分比为：Fe 20％,Ni 33％,Gd6％, Ho 0.04％，V 0.3％，Ru 0.03％，Al 7％，P 2％，其余为Co。其制备过程同实施例一。

实施例四：（成分配比不在本发明设计比例范围内）

高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料合金成分重量百分比为：Fe 15％,Ni 27％,Gd 3％, Ho 0.005％，V 0.05％，Ru 0.005％，Al 4％，P 0.5％，其余为Co。其制备过程同实施例一。

实施例五：（成分配比不在本发明设计比例范围内）

高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料合金成分重量百分比为：Fe 25％,Ni37％,Gd 8％, Ho 0.06％，V 0.6％，Ru 0.06％，Al 10％，P 4％，其余为Co。其制备过程同实施例一。

实施例一至五得到的合金丝材料分别对应合金材料一至五，性能见下表：

表1

合金编号	合金成分	矫顽力A/m	饱和磁感应强度/T	有效磁导率1KHz
					对比合金材料	200910096940.4号申请制得的钴基块体非晶合金	0．1-0．8	0．1-0．8	10000-60000
合金材料一	实施例一制备的材料	0.11	1.1	65000
					合金材料二	实施例二制备的材料	0.09	1.3	69000
合金材料三	实施例三制备的材料	0.10	1.2	68000
					合金材料四	实施例四制备的材料	0.20	0.9	53000
合金材料五	实施例五制备的材料	0.12	1.2	61000

由上表可以看出，本发明的材料中添加Fe 、Ni、Ho 、V 、Ru、Al、P、Gd元素，有助于合金材料软磁性能的提高。但是超出本申请限定的范围，软磁材料的性能非但不提高，反而会降低。原因是Gd、Al 、Ho、V过多，会和Co反应形成非磁性化合物，从而降低了Co的有效作用。 Fe 、Ni、Ru 元素过多，不再起作用，造成了原材料浪费，也会降低了Co的有效作用。

Claims

1.一种高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料，其特征是：该材料中各成分的重量百分含量为： Fe 18％～22％,Ni30％～35％,Gd4％～7％, Ho 0.01％～0.05％，V 0.1％～0.5％，Ru0.01％～0.05％，Al6％～9％，P1％～3％，其余为Co。

2.一种高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料的制备方法，其特征是：

（1）首先按照重量百分含量：Fe 18％～22％,Ni30％～35％,Gd4％～7％, Ho 0.01％～0.05％，V 0.1％～0.5％，Ru0.01％～0.05％，Al6％～9％，P 1％～3％，其余为Co进行配料，上述各原料中Fe 、Ni、Ho 、V 、Ru、Al、Co 的纯度均大于99.9％，Gd以铁钆中间合金的方式加入，铁钆合金中Gd的重量百分比为35%；P以铁磷中间合金的方式加入，铁磷合金中P的重量百分比为25%；

3.根据权利要求2所述的高有效磁导率钴镍基微晶磁性材料的制备方法，其特征是：所述步骤3）中真空感应成型炉转轮轮缘的旋转线速度为24～27m/s，所得合金丝的直径为100-250μm。