CN104538144A - 一种钆掺杂铁镍基软磁材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钆掺杂铁镍基软磁材料的制备方法，其中该软磁材料使用如下原子配比的合金材料制成：Ni(100-a-b-c-d-e)CraSibFecGddBe，其中：a=5-8，b=3-4，c=27-35，d=0.5-1，e=4-6，该方法包括如下步骤：（1）熔铸母合金，（2）制备非合金带，（3）热处理，（4）制备软磁材料成品。本发明制备的软磁材料，采用镍为主体材料以提高导磁率，适当添加硅铬硼元素，并添加稀土元素Ga对材料进行改性，以提高材料的耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉一种钆掺杂铁镍基软磁材料的制备方法。
背景技术
软磁材料是开发最早，种类最多的一类磁性功能材料，要求具有低矫顽力，高磁导率，高饱和磁化强度和低铁损等磁性能，在电工设备和电子设备中具有广泛的应用。对纳米晶软磁材料研究始于1988年。纳米晶软磁材料是一类新型软磁材料，它是由非晶基体及分布在非晶基体上的纳米级细小晶粒组成，可以由非晶合金部分晶化得到的。
非晶态合金是指材料在凝固过程中速度极快时，以致于将材料内原子由液体态冻结下来，从而使原子排列具有液体金属的短程有序、长程无序的特征。非晶态合金在结构上与晶态固体本质的区别是不存在长程有序和没有平移周期性。镍基非晶软磁材料具有较高的磁导率，而且力学性能优异，目前得到了广泛的应用。目前镍基材料的主要成分为铁、镍、钼和硼，通过冶炼和喷带的方式制备成非晶带材，然后卷绕成铁芯。
发明内容
本发明提供一种钆掺杂铁镍基软磁材料的制备方法，该方法制备的磁性材料具有高磁导率和高耐腐蚀性等特点。
为了实现上述目的，本发明提供一种钆掺杂铁镍基软磁材料的制备方法，其中该软磁材料使用如下原子配比的合金材料制成：Ni(100-a-b-c-d-e)CraSibFecGddBe，其中：a=5-8，b=3-4，c=27-35，d=0.5-1，e=4-6，该方法包括如下步骤：
（1）熔铸母合金
将纯度大于99.9%的原料Ni、Cr、Si、Fe、Gd、B，按Ni(100-a-b-c-d-e)CraSibFecGddBe合金成分以原子百分比称量并配料；将冶炼炉预热后，加入镍，加热至镍完全熔化并沸腾10-15分钟后，加入铁和硼，加热至混合金属完全熔化，并沸腾15-20分钟后，将硅、铬和钆加入到混合金属中，加热至完全熔化，并沸腾30-40分钟后倒入冷却槽速冷，形成母合金；
（2）制备非合金带
并将母合金放入高真空单辊旋淬炉中，熔炼到1350-1400℃，旋淬出非晶纳米晶软磁合金带，其中喷嘴到铜辊之间距离为1-2mm，铜辊的线速度为25-30m/s，喷注压强为1-1.5Mpa，合金带的宽度为5-10mm，厚度为15-20μm；
（3）热处理
将非晶薄带装入热处理炉中，在真空低于1.0×10-4或惰性气体氛围中，300-350℃，保温2-4小时，得到热处理后镍基纳米晶软磁合金带；
（4）制备软磁材料成品
将上述热处理后镍基纳米晶软磁合金带卷绕并剪裁成预定形状的铁芯，在800-950℃的温度下预烧6-8h，然后以10-15℃∕min的速度升温至1300-1350℃ ，在惰性气体的保护下保温烧结8-10h，自然冷却至室温后，得到产品。
本发明制备的软磁材料，采用镍为主体材料以提高导磁率，适当添加硅铬硼元素，并添加稀土元素Ga对材料进行改性，以提高材料的耐腐蚀性能。
具体实施方式
实施例一
本实施例的软磁材料使用如下原子配比的合金材料制成：Ni60.5Cr5Si3Fe27Gd0.5B4。
将纯度大于99.9%的原料Ni、Cr、Si、Fe、Gd、B，按Ni60.5Cr5Si3Fe27Gd0.5B4合金成分以原子百分比称量并配料；将冶炼炉预热后，加入镍，加热至镍完全熔化并沸腾10分钟后，加入铁和硼，加热至混合金属完全熔化，并沸腾15分钟后，将硅、铬和钆加入到混合金属中，加热至完全熔化，并沸腾30分钟后倒入冷却槽速冷，形成母合金。
并将母合金放入高真空单辊旋淬炉中，熔炼到1350℃，旋淬出非晶纳米晶软磁合金带，其中喷嘴到铜辊之间距离为1mm，铜辊的线速度为25m/s，喷注压强为1Mpa，合金带的宽度为5mm，厚度为15μm。
将非晶薄带装入热处理炉中，在真空低于1.0×10-4或惰性气体氛围中，300℃，保温4小时，得到热处理后镍基纳米晶软磁合金带。
将上述热处理后镍基纳米晶软磁合金带卷绕并剪裁成预定形状的铁芯，在800℃的温度下预烧8h，然后以10℃∕min的速度升温至1300℃ ，在惰性气体的保护下保温烧结10h，自然冷却至室温后，得到产品。
实施例二
本实施例的软磁材料使用如下原子配比的合金材料制成：Ni46Cr8Si4Fe35Gd1B6。
将纯度大于99.9%的原料Ni、Cr、Si、Fe、Gd、B，按Ni46Cr8Si4Fe35Gd1B6合金成分以原子百分比称量并配料；将冶炼炉预热后，加入镍，加热至镍完全熔化并沸腾15分钟后，加入铁和硼，加热至混合金属完全熔化，并沸腾20分钟后，将硅、铬和钆加入到混合金属中，加热至完全熔化，并沸腾40分钟后倒入冷却槽速冷，形成母合金。
并将母合金放入高真空单辊旋淬炉中，熔炼到1400℃，旋淬出非晶纳米晶软磁合金带，其中喷嘴到铜辊之间距离为2mm，铜辊的线速度为30m/s，喷注压强为1.5Mpa，合金带的宽度为10mm，厚度为20μm。
将非晶薄带装入热处理炉中，在真空低于1.0×10-4或惰性气体氛围中， 350℃，保温2小时，得到热处理后镍基纳米晶软磁合金带。
将上述热处理后镍基纳米晶软磁合金带卷绕并剪裁成预定形状的铁芯，在950℃的温度下预烧6h，然后以15℃∕min的速度升温至1350℃ ，在惰性气体的保护下保温烧结8h，自然冷却至室温后，得到产品。
比较例
按化学成分Fe39Co45Al4Mo1Zr6B4Cu1配比称取金属原料，放入电弧熔炼炉中，熔炼3次。将母合金破碎后，放入单辊旋淬炉中旋淬，喷嘴到铜辊之间距离为0.5mm，铜辊的线速度为30m/s，喷注压强为0.5Mpa，得到非晶纳米晶合金，其厚度为25μm，宽度为5mm。卷绕剪切热处理后，得到预定尺寸和形状的软磁材料。
对具有相同形状和大小的实施例1-2及比较例的软磁材料进行磁性能测试以及耐腐蚀性能测试，其中耐腐蚀性能测试是在潮湿的酸性环境中进行了，酸性环境的Ph值为5.5。测试结果显示：实施例1-2得到的软磁材料的导磁率比比较例的软磁材料提高了25-30%以上，导磁率μ提高15%以上，在上述潮湿酸性环境中的使用寿命比比较例的软磁材料提高了一倍以上。
Claims (1)
1. 一种钆掺杂铁镍基软磁材料的制备方法，其中该软磁材料使用如下原子配比的合金材料制成：Ni(100-a-b-c-d-e)CraSibFecGddBe，其中：a=5-8，b=3-4，c=27-35，d=0.5-1，e=4-6，该方法包括如下步骤：
（1）熔铸母合金
将纯度大于99.9%的原料Ni、Cr、Si、Fe、Gd、B，按Ni(100-a-b-c-d-e)CraSibFecGddBe合金成分以原子百分比称量并配料；将冶炼炉预热后，加入镍，加热至镍完全熔化并沸腾10-15分钟后，加入铁和硼，加热至混合金属完全熔化，并沸腾15-20分钟后，将硅、铬和钆加入到混合金属中，加热至完全熔化，并沸腾30-40分钟后倒入冷却槽速冷，形成母合金；
（2）制备非合金带
并将母合金放入高真空单辊旋淬炉中，熔炼到1350-1400℃，旋淬出非晶纳米晶软磁合金带，其中喷嘴到铜辊之间距离为1-2mm，铜辊的线速度为25-30m/s，喷注压强为1-1.5Mpa，合金带的宽度为5-10mm，厚度为15-20μm；
（3）热处理
将非晶薄带装入热处理炉中，在真空低于1.0×10-4或惰性气体氛围中，300-350℃，保温2-4小时，得到热处理后镍基纳米晶软磁合金带；
（4）制备软磁材料成品
将上述热处理后镍基纳米晶软磁合金带卷绕并剪裁成预定形状的铁芯，在800-950℃的温度下预烧6-8h，然后以10-15℃∕min的速度升温至1300-1350℃ ，在惰性气体的保护下保温烧结8-10h，自然冷却至室温后，得到产品。
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| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 325217 Ruian, Zhejiang Xian Xian Xian Xian Xian Village Applicant after: Xu Wenping Address before: 265200, 857, West Village, Chengxiang Subdistrict Office, Laiyang, Shandong, Yantai Applicant before: Xu Wenping |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 265200 YANTAI, SHANDONG PROVINCE TO: 325217 WENZHOU, ZHEJIANG PROVINCE |
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| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Lin Xiaofen Inventor before: Xu Wenping |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20150930 Address after: 325217 Ruian, Zhejiang Xian Xian Xian Xian Xian Village Applicant after: Lin Xiaofen Address before: 325217 Ruian, Zhejiang Xian Xian Xian Xian Xian Village Applicant before: Xu Wenping |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Shumin Inventor before: Lin Xiaofen |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170515 Address after: 523405, Liaobu, Guangdong, Dongguan Shi Shi Li Road, No. 1, Dongguan Long Star magnetic material Co., Ltd. Applicant after: Dongguan Long Star magnetic material Co., Ltd. Address before: 325217 Ruian, Zhejiang Xian Xian Xian Xian Xian Village Applicant before: Lin Xiaofen |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |