CN104109822B - 一种含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带及其制备方法 - Google Patents

一种含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104109822B
CN104109822B CN201410247295.2A CN201410247295A CN104109822B CN 104109822 B CN104109822 B CN 104109822B CN 201410247295 A CN201410247295 A CN 201410247295A CN 104109822 B CN104109822 B CN 104109822B
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
raw material
thin band
foundry
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410247295.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104109822A (zh
Inventor
陆伟
贾敏
黄平
凌敏
王嘉婧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN201410247295.2A priority Critical patent/CN104109822B/zh
Publication of CN104109822A publication Critical patent/CN104109822A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104109822B publication Critical patent/CN104109822B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

本发明涉及一种含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带及其制备方法，合金薄带的成分组成由化学式表示为Co68Fe7‑xNixSi15B10，其中，0＜x≤6；首先配比母合金原料；将母合金原料反复熔炼并浇注成合金锭；将合金锭破碎并超声清洗；将清洗干净的块体合金采用单辊快淬法制备出非晶薄带。与现有技术相比，本发明采用具有优良软磁性能和优异力学性能的钴基合金为母合金，具有较好的流动性能，易于喷制。同时Ni元素的掺杂，使薄带的矫顽力减小，并且明显降低了各向异性，进而提高其GMI效应，具有较高的巨磁阻抗变化率和磁场灵敏度，能广泛应用于磁敏传感器技术领域。

Description

一种含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带及其制备方法
技术领域
本发明涉及巨磁阻抗材料的技术领域，尤其是涉及一种含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带及其制备方法。
背景技术
磁阻抗(Magneto-imPedance Ml)效应是软磁合金材料在外加变化磁场的情况下，交流阻抗随之变化的特性，产生该效应的主要原因是高频电流的趋肤效应。
随着现代科学技术的发展，尤其是信息技术的迅速发展，各行业对各种传感器提出了迫切的需求和更高的要求。磁敏传感器作为传感器门类中一个重要的组成部分，在工业自动化、汽车电子、家用电器、信息技术和医疗仪器等很多领域取得了广泛的应用。新技术的发展对磁传感器发展的要求主要集中于微型化、高灵敏度、响应快以及良好的温度稳定性等方面。目前技术比较成熟的磁传感器主要有霍尔传感器、磁通门传感器、磁阻传感器和巨磁电阻传感器等。
GMR传感器利用的是软磁材料的GMR效应，是1958年FertA.等人组成的小组，在(001)Fe/(001)Cr磁超晶格里发现的，其电阻的变化可达45％，1993年HelmoltR.von等人在La2/3Ba1/3MnOx类钙钦矿薄膜中发现在室温下其电阻变化可以到达60％。GMR效应的发现，弥补了传统传感器的不足，但是总的来说，利用巨磁电阻效应制成的传感器的灵敏度依然比较低，尤其在检测微弱磁场的应用中受到了很大的限制。
1992年，日本名古屋大学MohriK.等人首先在钴基软磁非晶细丝中发现了巨磁阻抗(GMI)效应。GMR效应和GMI效应的主要区别，就是前一个用的是直流，而后一个用的是交流，二者所产生的物理机制完全不同。GMI效应的发现提供了一种在室温情况下对微弱磁场的检测手段，而且GMI的磁阻抗(Ml)比要比金属巨磁电阻(GMR)效应的磁电阻(MR)比高一个甚至10个数量级，这一现象引起了广泛的关注。随后GMI效应被看作很有可能是新纳米结构磁性材料中最具有潜力的磁传输现象。由于巨磁阻抗效应具有灵敏度高、饱和磁场低、无磁滞、响应快和稳定性好等优点，使GMI效应在磁场传感器、电流传感器及磁记录等领域有巨大的应用前景。在非晶和纳米晶软磁合金GMI效应的研究继续深入，尤其是应用研究取得了很大的进展。
GMI效应显示出其作为磁性传感器的性能上的优势，其驱动电流采用交流电，在实际应用中可以很方便地进行调制、解调、滤波等，这些都是GMR所不具备的功能，因此，巨磁阻抗效应吸引了各国的科学家进行了广泛研究。
Co基非晶软磁合金具有高磁导率、低矫顽力和良好的矩形回线等特性，可用于磁记录、磁屏蔽等场合，是超薄叠层铁心、磁性开关元件的良好材料，其研究和应用引人注目。非晶态钴基合金可代替晶态坡莫合金，在电子、通讯等行业中有广泛的应用前景。Co基非晶薄带一般通过单辊甩带制备。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有较高巨磁阻抗效应的含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带，合金薄带的成分组成由化学式表示为Co68Fe7-xNixSi15B10，其中，0＜x≤6。
所述的合金薄带的宽度为1～2mm，厚度为30～35μm。
一种含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带的制备方法，包括以下步骤：
(1)配比母合金原料：按Co68Fe7-xNixSi15B10中各元素的比例将纯度不低于99.9％的钴、铁、镍、硅、硼合金按原子摩尔百分比配置成名义成分为Co68Fe7-xNixSi15B10的母合金原料，其中，0＜x≤6；
(2)母合金熔炼：将母合金原料装入真空感应熔炼炉的坩埚中，真空条件下采用中频感应熔炼的方法把母合金原料反复熔炼3遍以上，反复熔炼的过程中进行搅拌，使合金成分均匀，并浇注成合金锭；母合金熔炼时，真空度控制在10-5Pa，熔炼温度1400～1500℃，熔炼时间为10～30分钟；
(3)合金锭清洗：将步骤(2)得到的合金锭破碎，将破碎的块体合金依次放入丙酮溶液和酒精溶液中进行超声清洗，取出后晾干待用；
(4)急冷制带：将清洗干净的块体合金放入急冷制带设备的石英管中，采用单辊快淬法制备出成分为Co68Fe7-xNixSi15B10的非晶薄带：
单辊快淬时母合金温度为1400～1500℃，熔融的合金喷至旋转的水冷铜辊上，冷却速度为25～30m/s；
(5)性能检测：(1)非晶薄带的微观结构检测；(2)非晶薄带的巨磁阻抗效应检测。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)采用具有优良软磁性能和优异力学性能的钴基合金为母合金，具有较好的流动性能，易于喷制。
(2)Ni元素的掺杂，使薄带的矫顽力减小，并且明显降低了各向异性，进而提高其GMI效应，具有较高的巨磁阻抗变化率和磁场灵敏度，能广泛应用于磁敏传感器技术领域。
(3)本发明的工艺不需要晶化退火处理，一般铁基/纳米晶软磁材料需要晶化退火处理，晶化后材料存在脆化易断现象，并且材料的阻抗变化率不是很高。巨磁阻抗薄膜对于器件的微小型化有促进作用，但薄膜的制备工艺较复杂，成分均匀性控制有难度，不易推广。而本发明的薄带型巨磁阻抗材料具有均匀性好，制备、使用方便等优点，具有较好的发展前景。
附图说明
图1实施例1、2、3、4制得的非晶合金薄带的XRD测量曲线图；
图2实施例1、2、3、4制得的非晶合金薄带的阻抗变化率测量曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
将纯度不低于99.9％的Co、Fe、Ni、Si、B合金等原料以适量的原子摩尔百分比配制成分为Co68Fe7Si15B10的母料，共计5公斤；将配比好的母合金原料装入真空感应熔炼炉的坩埚中，在真空条件下采用中频感应熔炼的方法把原料反复熔炼4遍，并在熔炼过程中进行搅拌，使合金成分均匀，并浇注成合金锭；将熔炼得到的合金铸锭破碎，将破碎的块体合金依次放入丙酮溶液和酒精溶液中进行超声清洗，取出后自然晾干；将块体合金锭放入急冷制带设备的石英管中，采用感应加热融化，利用单辊急冷甩带工艺，制得带宽度为1～2mm、厚度为32±2μm的非晶薄带。本实施例制备的非晶合金薄带的XRD图如图1所示。得到的非晶薄带利用HP4294A精密阻抗分析仪对其阻抗随外磁场的变化进行测量，外加磁场由亥姆霍兹线圈提供。测量曲线如图2所示，该非晶合金薄带的最大阻抗变化率(ΔZ/Z)max＝19％。
实施例2
本实施例的材料成分组成为Co68Fe5.5Ni1.5Si15B10，按照化学元素组成配料，原料纯度≥99.9％，将配好的原料放入真空感应熔炼炉中，熔炼温度为1400～1500℃左右，时间为25分钟，随炉冷却得到母合金。
将熔炼好的母合金放入急冷制带设备的石英管中，采用感应加热融化，利用单辊急冷甩带工艺，制得带宽度为1～2mm、厚度为32±2μm的非晶薄带。本实施例制备的非晶合金薄带的XRD图如图1所示。得到的非晶薄带利用HP4294A精密阻抗分析仪对其阻抗随外磁场的变化进行测量，外加磁场由亥姆霍兹线圈提供。测量曲线如图2所示，该非晶合金薄带的最大阻抗变化率(ΔZ/Z)max＝44％。
实施例3
将纯度不低于99.9％的Co、Fe、Ni、Si、B合金等原料以适量的原子摩尔百分比比配制成分为Co68Fe4Ni3Si15B10的母料，共计5公斤；将配比好的母合金原料装入真空感应熔炼炉的坩埚中，在真空条件下采用中频感应熔炼的方法把原料反复熔炼4遍，并在熔炼过程中进行搅拌，使合金成分均匀，并浇注成合金锭；将熔炼得到的合金铸锭破碎，将破碎的块体合金依次放入丙酮溶液和酒精溶液中进行超声清洗，取出后自然晾干；将块体合金锭放入急冷制带设备的石英管中，采用感应加热融化，利用单辊急冷甩带工艺，制得带宽度为1～2mm、厚度为32±2μm的非晶薄带。本实施例制备的非晶合金薄带的XRD图如图1所示。得到的非晶薄带利用HP4294A精密阻抗分析仪对其阻抗随外磁场的变化进行测量，外加磁场由亥姆霍兹线圈提供。测量曲线如图2所示，该非晶合金薄带的最大阻抗变化率(ΔZ/Z)max＝22％。
实施例4
将纯度不低于99.9％的Co、Fe、Ni、Si、B合金等原料以适量的原子摩尔百分比配制成分为Co68Fe2.5Ni4.5Si15B10的母料，共计5公斤；将配比好的母合金原料装入真空感应熔炼炉的坩埚中，在真空条件下采用中频感应熔炼的方法把原料反复熔炼4遍，并在熔炼过程中进行搅拌，使合金成分均匀，并浇注成合金锭；将熔炼得到的合金铸锭破碎，将破碎的块体合金依次放入丙酮溶液和酒精溶液中进行超声清洗，取出后自然晾干；将块体合金锭放入急冷制带设备的石英管中，采用感应加热融化，利用单辊急冷甩带工艺，制得带宽度为1～2mm、厚度为32±2μm的非晶薄带。本实施例制备的非晶合金薄带的XRD图如图1所示。得到的非晶薄带利用HP4294A精密阻抗分析仪对其阻抗随外磁场的变化进行测量，外加磁场由亥姆霍兹线圈提供。测量曲线如图2所示，该非晶合金薄带的最大阻抗变化率(ΔZ/Z)max＝7％。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带的制备方法，其特征在于，合金薄带的成分组成由化学式表示为Co68Fe7-xNixSi15B10，其中，0＜x≤6，
该方法包括以下步骤：
(1)配比母合金原料：按Co68Fe7-xNixSi15B10中各元素的比例将钴、铁、镍、硅、硼合金配置成成分为Co68Fe7-xNixSi15B10的母合金原料，其中，0＜x≤6；
(2)母合金熔炼：将母合金原料装入真空感应熔炼炉的坩埚中，真空度控制在10-5Pa条件下采用中频感应熔炼的方法把母合金原料反复熔炼3遍以上，熔炼温度1400～1500℃，熔炼时间为10～30分钟，并浇注成合金锭；
(3)合金锭清洗：将步骤(2)得到的合金锭破碎，将破碎的块体合金依次放入丙酮溶液和酒精溶液中进行超声清洗，取出后晾干待用；
(4)急冷制带：将清洗干净的块体合金放入急冷制带设备的石英管中，采用单辊快淬法制备出成分为Co68Fe7-xNixSi15B10的非晶薄带，单辊快淬时母合金温度为1400～1500℃，熔融的合金喷至旋转的水冷铜辊上，冷却速度为25～30m/s。
2.根据权利要求1所述的一种含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带的制备方法，其特征在于，步骤(2)中对母合金原料反复熔炼的过程中进行搅拌，使合金成分均匀。
3.根据权利要求1所述的一种含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带的制备方法，其特征在于，所述的合金薄带的宽度为1～2mm，厚度为30～35μm。
CN201410247295.2A 2014-06-05 2014-06-05 一种含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带及其制备方法 Expired - Fee Related CN104109822B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410247295.2A CN104109822B (zh) 2014-06-05 2014-06-05 一种含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410247295.2A CN104109822B (zh) 2014-06-05 2014-06-05 一种含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104109822A CN104109822A (zh) 2014-10-22
CN104109822B true CN104109822B (zh) 2017-01-04

Family

ID=51706806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410247295.2A Expired - Fee Related CN104109822B (zh) 2014-06-05 2014-06-05 一种含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104109822B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106544603A (zh) * 2015-09-21 2017-03-29 南京理工大学 一种高居里温度的钴基非晶软磁合金及其制备方法
CN106868429B (zh) * 2015-12-10 2018-09-25 南京理工大学 一种具有宽的过冷液相区的钴基非晶合金
ES2581127B2 (es) * 2016-04-13 2017-05-04 Universidad Complutense De Madrid Etiqueta, sistema y método para la detección de objetos a larga distancia
CN110565031A (zh) * 2019-09-17 2019-12-13 哈尔滨工业大学 一种具有巨磁阻抗及磁热效应的复合纤维及其制备方法与应用
CN111961983B (zh) * 2020-07-10 2021-12-21 瑞声科技（南京）有限公司 低温助剂合金粉末、软磁合金及其制备方法
CN113462993B (zh) * 2021-06-29 2022-07-26 同济大学 一种钴基非晶合金薄带及其制备方法和用途

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58139408A (ja) * 1982-02-15 1983-08-18 Hitachi Metals Ltd 巻鉄心の製造方法
JP2693059B2 (ja) * 1991-07-31 1997-12-17 株式会社東芝 トランス
CN102134691B (zh) * 2010-12-22 2012-12-26 中国兵器工业第五二研究所 钴基非晶巨磁阻抗薄带的制备方法
CN102915820A (zh) * 2012-08-29 2013-02-06 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 高非晶形成能力的钴基块体非晶软磁合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104109822A (zh) 2014-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104109822B (zh) 一种含Ni钴基非晶巨磁阻抗合金薄带及其制备方法
CN101834046B (zh) 高饱和磁化强度铁基纳米晶软磁合金材料及其制备方法
CN100477025C (zh) 三元及多元铁基块状非晶合金及纳米晶合金
Arai et al. Ribbon-form silicon-iron alloy containing around 6.5 percent silicon
CN107154299A (zh) 一种高磁饱和强度铁基非晶软磁合金、其制备方法及应用
Zhai et al. Influence of Ni substitution for B on crystallization behavior, microstructure and magnetic properties of FeBCu alloys
Lu et al. Soft magnetic properties and giant magnetoimpedance effect in thermally annealed amorphous Co68Fe4Cr3Si15B10 alloy ribbons
Zhukov et al. Magnetic hardening of Fe-Pt and Fe-Pt-M (M= B, Si) microwires
CN109576607A (zh) 一种FeCoNi基软磁高熵合金及应用
Xiao et al. Industrialization of a FeSiBNbCu nanocrystalline alloy with high B s of 1.39 T and outstanding soft magnetic properties
CN104032242B (zh) 一种含Cu、Nb钴基非晶巨磁阻抗合金薄带及其制备方法
Miao et al. Effect of Co addition and annealing conditions on the magnetic properties of nanocrystalline FeCoSiBPCu ribbons
Liu et al. Tailoring giant magnetoimpedance effect of Co-based microwires for optimum efficiency by self-designed square-wave pulse current annealing
Li et al. Magnetic field annealing of FeCo-based amorphous alloys to enhance thermal stability and Curie temperature
Li et al. Effects of high magnetic field annealing on texture and magnetic properties of FePd
Roy et al. Alloy development through rapid solidification for soft magnetic application
CN104032243B (zh) 一种含Cr钴基非晶巨磁阻抗合金薄带及其制备方法
CN105655079A (zh) 一种铁基纳米晶软磁合金材料及其制备方法
CN109207871A (zh) 一种非晶-纳米晶软磁合金及其制备方法
Yang et al. Effect of magnetic field annealing and size on the giant magnetoimpedance in micro-patterned Co-based ribbon with a meander structure
CN105448448B (zh) 一种铁基纳米晶软磁合金及其制备方法
CN102816973B (zh) 一种NiMnFeGaAl-RE系磁致伸缩材料及其制备方法
Liu et al. Twin-detector sensor of Co-rich amorphous microwires to overcome GMI fluctuation induced by ambient temperature
CN113789487A (zh) 一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金及其制备方法
CN113462993B (zh) 一种钴基非晶合金薄带及其制备方法和用途

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170104

Termination date: 20190605

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee