CN103785827A

CN103785827A - 一种涂料用钴铁基合金磁粉材料及制备方法

Info

Publication number: CN103785827A
Application number: CN201410075573.0A
Authority: CN
Inventors: 张群; 王玲; 赵浩峰; 徐小雪; 何晓蕾; 王冰; 郑泽昌; 陆阳平; 赵圣哲; 张仕昭; 宋超; 邱奕婷; 赵佳玉; 王易秋; 熊俊
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Changshu Zijin Intellectual Property Service Co.,Ltd.
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2034-03-04
Also published as: CN103785827B

Abstract

本发明提供一种涂料用钴铁基合金磁粉材料及制备方法，该材料具有高的阻抗变化率。该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该材料中成分的重量百分含量为：Ho0.3％～0.5％，Pm0.01％～0.03％，B4％～5％，Sr0.1％～0.5％，S0.4％～0.6％，Pb6％～9％，Si18％～20％，Fe30％～34％，其余为Co。

Description

一种涂料用钴铁基合金磁粉材料及制备方法

技术领域：

本发明属于金属材料领域，涉及一种涂料用巨磁阻抗变化率钴铁基合金磁粉材料及制备方法。

背景技术：

CN200910153905.1号申请公开了一种钴基非晶合金丝及其制备方法，该合金的分子式为CoaFebBcSidNbe，其中a＝60～70％，b＝2～10％，c＝15～25％，d＝3～6％，e＝2～6％，且a+b+c+d+e＝100％，其制备方法是采用玻璃包覆纺丝法，制备出的钴基非晶丝材料具有优异的软磁性能和力学性能的同时，还具有很高巨磁阻抗变化率和磁场灵敏度。最大阻抗变化率△Z/Z为388-472%。但是该的材料阻抗变化率偏低。

发明内容：

本发明针对上述技术缺陷，提供一种涂料用钴铁基合金磁粉材料，该材料具有高的阻抗变化率。

本发明的另一目的是提供上述材料制备方法，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：

一种涂料用钴铁基合金磁粉材料，该材料中成分的重量百分含量为：Ho 0.3％～0.5％，Pm 0.01％～0.03％，B 4％～5％，Sr 0.1％～0.5％，S 0.4％～0.6％，Pb 6％～9％，Si 18％～20％，Fe 30％～34％，其余为Co。

上述材料的制备方法包括以下步骤：

1）首先按照上述成分进行配料，原料Ho、Pm、Sr、S、Pb、Si、Fe、Co的纯度均大于99.9％；B以含B重量百分含量为24%的硼铁合金形式加入；

2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1550～1570℃，得到母合金，然后放入真空感应成型炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1560～1580℃；重熔管式坩埚底部设有通孔；重熔管式坩埚上部经阀门连接氮气系统，氮气系统的压力为1.5～1.8个大气压；

3）重熔管式坩埚的底部置于成型炉转轮轮缘之上，当母合金熔化后，打开重熔管式坩埚上部阀门，熔融母合金在氮气压迫下从坩埚底部通孔中喷向旋转的成型炉转轮，形成连续的合金带；

4）然后将合金带置于液氮中进行低温处理,处理温度为-196℃，保温25～30分钟；取出放于室温条件下静置1～2小时；再于550～580℃条件下，保温2～4小时后取出，自然冷却至室温后置于球磨机中研磨成细粉，即得到钴铁基合金磁粉材料。

本发明的进一步设计在于：

步骤2）中重熔管式坩埚内径为12～14mm，高度为 250～280mm，坩埚底部设有孔径为1～1.5mm的通孔。

步骤3）中重熔管式坩埚的底部置于成型炉转轮轮缘之上1～3mm处。

步骤3）中成型炉转轮旋转线速度为24～25m/s；所得合金带的厚度为250～300μm，宽度为4～6mm。

步骤4）中球磨机中研磨到5～10微米的细粉。

本发明具有如下有益效果：

本发明合金采用Ho 和B共同作用可提高材料非晶形成能力。Pb、Pm、Sr和Si共同作用可改善合金铁磁性能。同时加入Pb、Ho、Pm和S能提高巨磁阻抗变化率。Ho、B、 S和Co形成得化合物可以阻止热处理中材料晶粒的长大。

与现有技术相比，本发明的优点在于：所得产品具有优异软磁性能、良好的机械性能和细晶形成能力。本发明制备中没有大量使用稀贵元素，所取原料成本降低；另外合金经过较为快速冷却，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。本发明合金在凝固中采用快速冷却、低温深冷、热处理和合金化结合的方式，既有效降低合金中的相尺寸，保证化学成分的均匀分布，保证了合金的磁性能，也通过梯度处理大大降低了快速冷却造成的内应力，也保证了合金的力学性能。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。

本发明制备的材料可以应用于能广泛应用于交流传感器技术、磁敏传感器技术领域以及各种电磁屏蔽、反辐射的涂料。

本发明的钴铁基合金磁粉材料性能见表1。

附图说明:

图1为本发明实施例一制备的涂料用钴铁基合金磁粉材料组织图。

由图1可见，该组织均匀致密。

具体实施方式：

实施例一：

本发明涂料用钴铁基合金磁粉材料的制备方法包括以下步骤：该材料的组织特点为微晶，晶粒尺度为0.5～1微米，磁粉颗粒的尺寸为5～10微米。

1）首先各成份按照重量百分含量为：Ho 0.3％,Pm 0.01％,B 4％, Sr 0.1％，S 0.4％，Pb 6％，Si 18％，Fe 30％,其余为Co进行配料，原料Ho、Pm、Sr、S、Pb、Si、Fe、Co的纯度均大于99.9％；B以含B重量百分含量为24%的硼铁合金形式加入；

2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1550℃，得到母合金，然后放入真空感应成型炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1560℃；重熔管式坩埚内径为12mm，高度为250mm，坩埚底部设有孔径为1mm的通孔。重熔管式坩埚上部经阀门连接氮气系统，氮气系统的压力为1.5个大气压；

3）重熔管式坩埚的底部置于成型炉转轮轮缘之上2mm处，当母合金熔化后，打开重熔管式坩埚上部阀门，熔融母合金在氮气压迫下从坩埚底部通孔中喷向旋转的成型炉转轮，形成连续的合金带；成型炉转轮旋转线速度为24m/s，所得合金带的厚度为250～300μm，宽度为4～6mm。

4）然后将合金带置于液氮中进行低温处理,处理温度为-196℃，保温25分钟；取出放于室温条件下静置1小时；再于550℃条件下，保温2小时后取出，自然冷却至室温后置于球磨机中研磨到5～10微米的颗粒，即得到钴铁基合金磁粉材料。

实施例二：

1）首先各成份按照重量百分含量为：Ho 0.5％, Pm 0.03％,B 5％, Sr 0. 5％，S0.6％，Pb 9％，Si 20％，Fe 34％,其余为Co进行配料，原料Ho、Pm、Sr、S、Pb、Si、Fe、Co的纯度均大于99.9％；B以含B重量百分含量为24%的硼铁合金形式加入；

2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为 1570℃，得到母合金，然后放入真空感应成型炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为 1580℃；重熔管式坩埚内径为 14mm，高度为 280mm，坩埚底部设有孔径为 1.5mm的通孔。重熔管式坩埚上部经阀门连接氮气系统，氮气系统的压力为1.8个大气压；

3）重熔管式坩埚的底部置于成型炉转轮轮缘之上3mm处，当母合金熔化后，打开重熔管式坩埚上部阀门，熔融母合金在氮气压迫下从坩埚底部通孔中喷向旋转的成型炉转轮，形成连续的合金带；成型炉转轮旋转线速度为25m/s，所得合金带的厚度为250～300μm，宽度为4～6mm。

4）然后将合金带置于液氮中进行低温处理,处理温度为-196℃，保温30分钟；取出放于室温条件下静置2小时；再于580℃条件下，保温4小时后取出，自然冷却至室温后置于球磨机中研磨到5～10微米的颗粒，即得到钴铁基合金磁粉材料。

实施例三：

1）首先各成份按照重量百分含量为：Ho 0.4％, Pm 0.02％,B 4.5％, Sr 0. 3％， S 0.5％，Pb 8％，Si 19％，Fe 32％,其余为Co进行配料，原料Ho、Pm、Sr、S、Pb、Si、Fe、Co的纯度均大于99.9％；B以含B重量百分含量为24%的硼铁合金形式加入；

2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1560℃，得到母合金，然后放入真空感应成型炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1570℃；重熔管式坩埚内径为13mm，高度为260mm，坩埚底部设有孔径为1.2mm的通孔。重熔管式坩埚上部经阀门连接氮气系统，氮气系统的压力为1.6个大气压；

4）然后将合金带置于液氮中进行低温处理,处理温度为-196℃，保温30分钟；取出放于室温条件下静置2小时；再于570℃条件下，保温3小时后取出，自然冷却至室温后置于球磨机中研磨到5～10微米的颗粒，即得到钴铁基合金磁粉材料。

实施例四：（成份配比不在本发明设计方案内）

钴铁基合金磁粉材料各成份按重量百分比：Ho 0.2％, Pm 0.003％,B 3％, Sr 0.05％，S 0.3％，Pb 4％，Si 17％，Fe 29%，其余为Co进行配料，制备过程同实施例一。

实施例五：（成份配比不在本发明设计方案内）

钴铁基合金磁粉材料各成份按重量百分比：Ho 0.6％, Pm 0.04％,B 6％, Sr 0.6％， S 0.7％，Pb 10％，Si 21％，Fe 35％,其余为Co进行配料，制备过程同实施例一。

表1

由上表可以看出，材料中Co、Ho、Pm元素过多，不再起作用，反而浪费原材料。添加Ho、Pm、B、Sr、S、Pb、Si、Fe、Co元素有助于合金具有软磁性能的提高。但是超出本申请设计范围，软磁性能非但没提高，反而降低。原因是Ho、S、B、Si过多，会和Co反应形成非磁性化合物，也降低了Co的有效作用。

Claims

1.一种涂料用钴铁基合金磁粉材料，其特征是：该材料中成分的重量百分含量为：Ho 0.3％～0.5％，Pm 0.01％～0.03％，B 4％～5％，Sr 0.1％～0.5％，S 0.4％～0.6％，Pb 6％～9％，Si 18％～20％，Fe 30％～34％，其余为Co。

2.权利要求1所述材料的制备方法，其特征是：具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述材料的制备方法，其特征是：步骤2）中重熔管式坩埚内径为12～14mm，高度为 250～280mm，坩埚底部设有孔径为1～1.5mm的通孔。

4.根据权利要求2所述材料的制备方法，其特征是：步骤3）中重熔管式坩埚的底部置于成型炉转轮轮缘之上1～3mm处。

5.根据权利要求2所述材料的制备方法，其特征是：步骤3）中成型炉转轮旋转线速度为24～25m/s；所得合金带的厚度为250～300μm，宽度为4～6mm。

6.根据权利要求2所述材料的制备方法，其特征是：步骤4）中球磨机中研磨到5～10微米的细粉。