CN103928206B - 一种铁镍基软磁材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁镍基软磁材料的制备方法，其特征在于该软磁材料由以下原子配比的合金制成：(Ni1‑x‑yFexCoy)1‑a‑b‑c(Si1‑zMnz)a(La1‑ wSmw)bMoc，其中w＝0.33‑0.67，x＝0.3‑0.45，y＝0.15‑0.2，z＝0.45‑0.55，a＝0.15‑0.2，b＝0.03‑0.05，c＝0.03‑0.04，该方法包括如下步骤：(1)配料，(2)熔炼制锭，(3)热轧及冷轧，(4)热处理。本发明制备的软磁材料，采用Fe、Ni和Co配合形成主料以提升材料的软磁性能，掺杂La和Sm提高了材料的耐磨性能以及抗磁饱和性能，掺杂Si和Mo来提高材料的电阻率和耐腐蚀性能。因此，该材料用于各种设备时尤其是用于潮湿、高温、高机械强度等环境时具有较好的软磁性能和较低的损耗。
Description
所属技术领域
本发明涉一种铁镍基软磁材料的制备方法。
背景技术
软磁合金属于精密合金范畴，广泛用于能源交通、环境保护等领域，由于其拥有的低矫顽力和高磁导率性能，常用于制作磁导体、磁屏蔽、电机的转子和定子、变压器和继电器的铁芯及各种通讯、传感、记录等工程中的磁性元件。目前，镍铁合金(坡莫合金permalloy)已成为软磁合金中品种最多、规格最全的合金系列，在各行各业中，特别是在电子行业中起着重要的作用。
Ni-Fe合金是一种重要的金属软磁材料，由于具有高磁导率、低矫顽力、低损耗等特点，广泛用于电子器件的各种铁芯和磁屏蔽部件，特别适合制造弱磁场条件下使用的高灵敏度小型变压器、放大器、继电器、漏电保护开关、扼流圈的铁芯和磁记录、录音机的磁头等，成为通讯、广播、雷达、宇航、计算机和精密仪表等工业不可缺少的基础材料。
然而目前的Ni-Fe系软磁材料均存在耐磨和抗腐蚀性能不足的情况，往其中添加稀土材料是解决耐磨和抗腐蚀问题的研究热点。
发明内容
本发明提供一种铁镍基软磁材料的制备方法，该方法制备的软磁材料具有高磁导率、低矫顽力以及耐磨抗腐蚀等优点。
为了实现上述目的，本发明提供的一种上述铁镍基软磁材料的制备方法，其特征在于该软磁材料由以下原子配比的合金制成：(Ni1-x-yFexCoy)1-a-b-c(Si1-zMnz)a(La1-wSmw)bMoc，其中w＝0.33-0.67，x＝0.3-0.45，y＝0.15-0.2，z＝0.45-0.55，a＝0.15-0.2，b＝0.03-0.05，c＝0.03-0.04，该方法包括如下步骤：
(1)配料
按照上述原子配比准备原料，其中所有金属原料的纯度均大于99.9％，硅以硅锰合金的方式配料，La、Sm以镧钐合金的方式配料；
(2)熔炼制锭
将原料混合，置于磁悬浮熔炼炉中熔炼，熔炼在真空下进行，熔炼真空1×10-4-10-3Pa、熔炼温度1560-1620℃，反复熔炼3-5次，每次磁力搅拌1-3min，熔炼完成后注到水冷铜模中得到合金铸锭；
(3)热轧及冷轧
将上述合金铸锭进行热轧，轧制温度为1200-1250℃，具体方法如下：在热轧机前设置加热炉，合金铸锭送入加热炉中加热后出炉，出炉的合金锭温度控制在1200-1250℃，将合金铸锭轧制成厚度2-3mm卷板，热轧机采用5道连轧机；
将热轧后的合金卷板送入冷轧机中，冷轧成厚度0.2-0.3mm的合金带。
(4)热处理
将上述合金带设计尺寸堆叠切割成预成型件，在露点在-60℃以下的纯氢气氛中，以5-10℃/min的升温速度升温至900-950℃，保温3-4h后，以12-15℃/min的降温速度等温退火至室温，得到本发明的软磁材料。
本发明制备的软磁材料，采用Fe、Ni和Co配合形成主料以提升材料的软磁性能，掺杂La和Sm提高了材料的耐磨性能以及抗磁饱和性能，掺杂Si和Mo来提高材料的电阻率和耐腐蚀性能。因此，该材料用于各种设备时尤其是用于潮湿、高温、高机械强度等环境时具有较好的软磁性能和较低的损耗。
具体实施方式
实施例一
本实施例的铁镍基软磁材料由以下原子配比的合金制成：(Ni0.6Fe0.3Co0.1)0.79(Si0.55Mn0.45)0.15(La0.67Sm0.33)0.03Mo0.03。
按照上述原子配比准备原料，其中所有金属原料的纯度均大于99.9％，硅以硅锰合金的方式配料，La、Sm以镧钐合金的方式配料。
将原料混合，置于磁悬浮熔炼炉中熔炼，熔炼在真空下进行，熔炼真空1×10-4Pa、熔炼温度1560℃，反复熔炼5次，每次磁力搅拌3min，熔炼完成后注到水冷铜模中得到合金铸锭。
将上述合金铸锭进行热轧，轧制温度为1200℃，具体方法如下：在热轧机前设置加热炉，合金铸锭送入加热炉中加热后出炉，出炉的合金锭温度控制在1200℃，将合金铸锭轧制成厚度2mm卷板，热轧机采用5道连轧机；将热轧后的合金卷板送入冷轧机中，冷轧成厚度0.2mm的合金带。
将上述合金带设计尺寸堆叠切割成预成型件，在露点在-60℃以下的纯氢气氛中，以5℃/min的升温速度升温至900℃，保温4h后，以15℃/min的降温速度等温退火至室温，得到本发明的软磁材料。
实施例二
本实施例的铁镍基软磁材料由以下原子配比的合金制成：(Ni0.35Fe0.45Co0.2)0.71(Si1-zMnz)0.2(La0.33Sm0.67)0.05Mo0.04。
按照上述原子配比准备原料，其中所有金属原料的纯度均大于99.9％，硅以硅锰合金的方式配料，La、Sm以镧钐合金的方式配料。
将原料混合，置于磁悬浮熔炼炉中熔炼，熔炼在真空下进行，熔炼真空1×10-3Pa、熔炼温度1620℃，反复熔炼3次，每次磁力搅拌1min，熔炼完成后注到水冷铜模中得到合金铸锭。
将上述合金铸锭进行热轧，轧制温度为1250℃，具体方法如下：在热轧机前设置加热炉，合金铸锭送入加热炉中加热后出炉，出炉的合金锭温度控制在1250℃，将合金铸锭轧制成厚度3mm卷板，热轧机采用5道连轧机；将热轧后的合金卷板送入冷轧机中，冷轧成厚度0.3mm的合金带。
将上述合金带设计尺寸堆叠切割成预成型件，在露点在-60℃以下的纯氢气氛中，以10℃/min的升温速度升温至950℃，保温3h后，以15℃/min的降温速度等温退火至室温，得到本发明的软磁材料。
比较例
采用如下配料：按重量百分比计为：3.16％Si、1.90％Ni、0.41％Al和1.89％Ti，余量为Fe。工艺流程是：成分配比-真空-熔炼-制备合金带-堆叠切割成型。
对相同形状和尺寸的实施例1-2及比较例的软磁材料进行磁性能测试以及损耗测试，分别在条件1和条件2下进行以下两项测试：(1)损耗测量采用SY8232B-H测试仪，测试条件为磁感1.5T，频率为50Hz，(2)合金的饱和磁感应强度Bs采用静态磁性能测量仪，以磁场为1000A/m下的磁感应强度作为合金的饱和磁感应强度Bs。其中条件1为新试样在室温下进行测试，条件2为将新试样在相对湿度为60％、温度为45℃的环境中搁置150h后，再在该环境中进行测试。测试结果显示：实施例1-2得到的软磁材料在条件2下的损耗相对条件1仅升高8％左右，饱和磁感应强度仅降低12％左右，而比较例的软磁材料在条件2下的损耗相对条件1升高15％以上，饱和磁感应强度降低22％以上。
Claims (1)
1.一种铁镍基软磁材料的制备方法，其特征在于该软磁材料由以下原子配比的合金制成：(Ni1-x-yFexCoy)1-a-b-c(Si1-zMnz)a(La1-wSmw)bMoc，其中w＝0.33-0.67，x＝0.3-0.45，y＝0.15-0.2，z＝0.45-0.55，a＝0.15-0.2，b＝0.03-0.05，c＝0.03-0.04，该方法包括如下步骤：
(1)配料
按照上述原子配比准备原料，其中原料的纯度均大于99.9％，硅以硅锰合金的方式配料，La、Sm以镧钐合金的方式配料；
(2)熔炼制锭
将原料混合，置于磁悬浮熔炼炉中熔炼，熔炼在真空下进行，熔炼真空1×10-4-10-3Pa、熔炼温度1560-1620℃，反复熔炼3-5次，每次磁力搅拌1-3min，熔炼完成后注到水冷铜模中得到合金铸锭；
(3)热轧及冷轧
将上述合金铸锭进行热轧，轧制温度为1200-1250℃，具体方法如下：在热轧机前设置加热炉，合金铸锭送入加热炉中加热后出炉，出炉的合金锭温度控制在1200-1250℃，将合金铸锭轧制成厚度2-3mm卷板，热轧机采用5道连轧机；
将热轧后的合金卷板送入冷轧机中，冷轧成厚度0.2-0.3mm的合金带；
(4)热处理
将上述合金带设计尺寸堆叠切割成预成型件，在露点在-60℃以下的纯氢气氛中，以5-10℃/min的升温速度升温至900-950℃，保温3-4h后，以12-15℃/min的降温速度等温退火至室温，得到所述软磁材料。
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