CN103794325B

CN103794325B - 一种钴铁基低矫顽力软磁材料及制备方法

Info

Publication number: CN103794325B
Application number: CN201410075567.5A
Authority: CN
Inventors: 蒋晓龙; 赵浩峰; 王玲; 郑泽昌; 何晓蕾; 徐小雪; 柯维雄; 潘子云; 谢艳春; 雷霆; 陆阳平; 邱奕婷; 王易秋; 宋超; 赵佳玉
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Jiangsu Youqu Electromechanical Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2034-03-04
Also published as: CN103794325A

Abstract

本发明提供一种钴铁基低矫顽力软磁材料，该合金丝材料具有低的矫顽力。该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该材料中各成分的重量百分含量为：Er？0.02％～0.04％,Tb？0.01％～0.03％,B？10％～12％,Mn？0.06％～0.08％，S？0.05％～0.08％，In？3％～5％，Si？1％～1.4％，Fe？25％～28％,其余为Co。

Description

一种钴铁基低矫顽力软磁材料及制备方法

技术领域：

本发明属于金属材料领域，涉及一种钴铁基低矫顽力软磁材料及制备方法。

背景技术：

CN201210495788.9号申请公开了一种具有高饱和磁通密度的铁钴基软磁合金及其制备方法。其组成满足如下分子式：FeaCobSicBdCueMf，式中M为C、P、Cr、Mn中的一种或几种，下标a、b、c、d、e、f分别为相应的元素的原子百分数，且满足5≤a≤82，5≤b≤82，3≤c≤15，4≤d≤13，0.4≤e≤1.5，2≤f≤8；且a+b+c+d+e+f=100。该材料的矫顽力为7.5-8.5A/m。饱和磁通量为1.57-1.78T。该材料矫顽力偏高，成分体系过分复杂。

发明内容：

本发明针对上述技术缺陷，提供一种钴铁基低矫顽力软磁材料，该合金丝材料具有低的矫顽力。

本发明的另一目的是提供上述材料的制备方法，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：

一种钴铁基低矫顽力软磁材料，其特征是：该材料中各成分的重量百分含量为：Er0.02％～0.04％，Tb0.01％～0.03％，B10％～12％，Mn0.06％～0.08％，S0.05％～0.08％，In3％～5％，Si1％～1.4％，Fe25％～28％，其余为Co。该材料的组织特点为非晶。

该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，原料中Er、Tb、Mn、S、In、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1490～1520℃，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1510～1520℃；重熔管式坩埚内设一可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞与管式坩埚内壁的间隙为0.4～1mm；

3）重熔管式坩埚的顶部置于成型炉转轮轮缘之下；当母合金熔融膨胀溢出后，与旋转的成型炉转轮边缘接触，熔融金属熔潭被旋转的转轮边上的圆弧形轮缘拖拽形成合金丝；

4）然后将合金丝置于液氮气氛中进行低温处理，处理温度为-160～-150℃，保温20～30分钟；取出后置于室温条件下静置2～3小时；再于120～150℃条件下，保温2～4小时，随炉冷却至室温，即得到钴铁基低矫顽力软磁材料。

步骤2）中重熔管式坩埚内径为14～16mm，高度为80～100mm。

步骤3）中重熔管式坩埚的顶部置于成型炉转轮轮缘之下2～3mm处。

步骤3）中成型炉转轮旋转线速度为24～26m/s，所得合金丝的直径为20～30微米。

本发明具有如下有益效果：

本发明材料采用Er、Tb、In和Mn共同作用可降低合金矫顽力。该材料的组织特点为非晶。Mn、In、S、B和Co形成化合物可以阻止热处理中晶粒得长大，保证了非晶的稳定性。Er和B共同作用可提高非晶形成能力。

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。

与现有技术相比，本发明的优点还在于：该材料具有优异的软磁性能、良好的机械性能和非晶形成能力。本发明合金在凝固中采用快速冷却、低温深冷、室温静置、热处理和合金化结合的方式，既有效抑制合金的晶化，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信息、通讯等领域的磁性器件。

附图说明:

图1为本发明实施例一制备的钴铁基低矫顽力软磁丝材料的组织图。

由图1可见，该材料的组织均匀致密。

具体实施方式：

实施例一：

本发明钴铁基低矫顽力软磁材料的制备方法包括以下步骤：

1）首先各成分按照重量百分含量为：Er0.02％，Tb0.01％，B10％，Mn0.06％，S0.05％，In3％，Si1％，Fe25％，其余为Co进行配料；原料中Er、Tb、Mn、S、In、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1495℃，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1510℃；重熔管式坩埚内径为14mm，高度为80mm；重熔管式坩埚内设一可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞与管式坩埚内壁的间隙为0.6mm；

3）重熔管式坩埚的顶部置于成型炉转轮轮缘之下2～3mm处；当母合金熔融膨胀溢出后，与旋转的成型炉转轮边缘接触，熔融金属熔潭被旋转的转轮边上的圆弧形轮缘拖拽形成合金丝；转轮旋转线速度为25m/s，所得合金丝的直径为20～30微米。

4）然后将合金丝置于液氮气氛中进行低温处理，处理温度为-160℃，保温30分钟；取出后置于室温条件下静置2小时；再于130℃条件下，保温4小时，随炉冷却至室温，即得到钴铁基低矫顽力软磁材料。

实施例二：

本发明钴铁基低矫顽力软磁材料的制备方法包括以下步骤：

1）首先各成分按照重量百分含量为：Er0.04％，Tb0.03％，B12％，Mn0.08％，S0.08％，In5％，Si1.4％，Fe28％，其余为Co进行配料；原料中Er、Tb、Mn、S、In、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1510℃，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1520℃；重熔管式坩埚内径为16mm，高度为100mm；重熔管式坩埚内设一可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞与管式坩埚内壁的间隙为0.8mm；

3）重熔管式坩埚的顶部置于成型炉转轮轮缘之下3mm处；当母合金熔融膨胀溢出后，与旋转的成型炉转轮边缘接触，熔融金属熔潭被旋转的转轮边上的圆弧形轮缘拖拽形成合金丝；转轮旋转线速度为26m/s，所得合金丝的直径为20～30微米。

4）然后将合金丝置于液氮气氛中进行低温处理，处理温度为-150℃，保温20分钟；取出后置于室温条件下静置2小时；再于150℃条件下，保温4小时，随炉冷却至室温，即得到钴铁基低矫顽力软磁材料。

实施例三：

本发明钴铁基低矫顽力软磁材料的制备方法包括以下步骤：

1）首先各成分按照重量百分含量为：Er0.03％，Tb0.02％，B11％，Mn0.07％，S0.07％，In4％，Si1.3％，Fe27％，其余为Co进行配料；原料中Er、Tb、Mn、S、In、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1510℃，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1515℃；重熔管坩埚内径为15mm，高度为90mm；重熔管式坩埚内设一可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞与管式坩埚内壁的间隙为0.7mm；

4）然后将合金丝置于液氮气氛中进行低温处理，处理温度为-155℃，保温25分钟；取出后置于室温条件下静置2小时；再于140℃条件下，保温2小时，随炉冷却至室温，即得到钴铁基低矫顽力软磁材料。

实施例四：（成份配比不在本发明设计方案内）

钴铁基低矫顽力软磁材料各成分按照重量百分含量为：Er0.01％，Tb0.005％，B8％，Mn0.05％，S0.04％，In2％，Si0.8％，Fe24％，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）

钴铁基低矫顽力软磁材料各成分按照重量百分含量为：Er0.06％，Tb0.04％，B13％，Mn0.09％，S0.09％，In6％，Si1.6％，Fe30％，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，材料添加Er、Tb、B、Mn、S、In、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的范围，软磁性能非但没提高，反而降低。原因是In、Te、B、S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。Co、Er、Tb、In元素过多，不再起作用，反而浪费原材料。

Claims

1.一种钴铁基低矫顽力软磁材料，其特征是：该材料中各成分的重量百分含量为：Er0.02％～0.04％，Tb0.01％～0.03％，B10％～12％，Mn0.06％～0.08％，S0.05％～0.08％，In3％～5％，Si1％～1.4％，Fe25％～28％，其余为Co。

2.根据权利要求1所述的材料，其特征是：该材料的组织特点为非晶。

3.权利要求1所述材料的制备方法，其特征是：该方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述制备方法，其特征是：步骤2）中重熔管式坩埚内径为14～16mm，高度为80～100mm。

5.根据权利要求3所述制备方法，其特征是：步骤3）中重熔管式坩埚的顶部置于成型炉转轮轮缘之下2～3mm处。

6.根据权利要求3所述制备方法，其特征是：步骤3）中成型炉转轮旋转线速度为24～26m/s，所得合金丝的直径为20～30微米。