CN107068316A - 铜镍铁钴磁性合金薄带及其制备方法 - Google Patents

铜镍铁钴磁性合金薄带及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明铜镍铁钴磁性合金薄带及其制备方法，涉及钴作次主要成分的铜基合金，该铜镍铁钴磁性合金薄带元素组成的通式为CuxNiyFezCow；其制备方法是通过改变铜镍铁钴磁性合金的组成成分配比，采用熔体快淬的制备方法，制备出磁性能更加优良，成分更加均匀的铜镍铁钴磁性合金薄带，克服了现有元素组成成分的铜镍铁系合金磁性能仍然有待进一步提升，其铸锭具有严重的偏析问题，不适宜进行热加工的缺陷。

Description

铜镍铁钴磁性合金薄带及其制备方法
技术领域
本发明的技术方案涉及钴作次主要成分的铜基合金，具体地说是铜镍铁钴磁性合金薄带及其制备方法。
背景技术
铜镍铁系永磁合金不仅是永磁材料发展的重要里程碑，也将在许多电磁设备，如传感器、扬声器、监听设备和耳机中得到广泛应用，相比于其他永磁材料，铜镍铁系永磁合金具有宽磁滞回线、高矫顽力和高剩磁的优点，又因其力学性能优良，不含昂贵的稀土元素而备受青睐。
1935年，纽曼首次提出铜镍铁系永磁合金，并研究了其磁性能。50年代初Geisler(Geisler A H.Coercive force of precipitation alloys.Reviews of ModernPhysics,1953,25(1):316-322)发现铜镍铁和铜镍钴合金结构类似，在高矫顽力下沉淀的晶体结构从体心立方转化成四方结构。Butle和Thomas(Bulter E P,Thomas G.Structureand properties of spinodally decomposed Cu-Ni-Fe alloys.Acta Metallurgica,1970,18(3):347-365)通过透射电子显微镜分析了铜镍铁合金快速淬火后发生调幅分解以及性能结构的相应变化。根据居里温度和波长的测量结果显示，时效硬化反应主要取决于两相晶格参数的差异。1971-1974年间Livak和Thomas(Livak R J,Thomas G.Spinodallydecomposed Cu-Ni-Fe alloys of asymmetrical compositions.Acta Metallurgica,1971,19(6):497-505；Livak R J,Thomas G.Loss of coherency in spinodallydecomposed Cu-Ni-Fe alloys.Acta Metallurgica,1974,22(5):589-599)分别研究了铜镍铁的调幅分解及其相干性损失，证明屈服应力与两沉淀成分差成正比。铜镍铁合金的粗化行为以及不连续的反应发生在大角度晶界处，这些边界段迁移的速度取决于温度、时间和消耗的相干矩阵调幅，在细胞形态内会留下较大的不规则形状的半共格颗粒。Chen等人(Chen L H,Jin S,Tiefel T H,et al.Giant magnetoresistance in melt-spunCu80Ni10Fe10ribbons.Journal of Applied Physics,1996,79:5599-5601)对Cu80Ni10Fe10进行快淬处理产生了巨磁阻现象，主要是因为在两相界面处发生了自旋相干散射，适当的热处理后发生了调幅分解，形成富Cu相和富Fe-Ni相。李洪晓等人(李洪晓,郝新江,赵刚,等.塑性变形对Cu-Ni-Fe合金失稳分解组织形态的影响.东北大学学报(自然科学版),1999,20:298-300)通过塑性变形使Cu45Ni30Fe25合金中出现大量的孪晶并引入高密度位错，组织变形前后由编织状转化为等轴状，同时塑性变形能够促进失稳分解组织的不连续粗化。刘亚东(刘亚东,张辉,滕蛟.可变形永磁合金Cu80Ni13Fe7的研究.北京科技大学学报,2006,28(12):1131-1134)发现，传统的铜镍铁合金Cu60Ni20Fe20基本的磁学性能Hc＝36kA·m-1～40kA·m-1,Br＝0.50T～0.55T，矫顽力和剩磁很低且使用过程中磁性能会随着时间降低，造成工作效率下降。因此，改变成分配比后发现了加工性能优于传统Cu60Ni20Fe20合金的Cu80Ni13Fe7合金。
21世纪后铜镍铁合金飞速发展，技术基本成熟。Baricco(Baricco M,et al.Rapidsolidification of Cu-Fe-Ni alloys.Materials Science and Engineering,2004,21:1019-1023)通过对Cu80-xNixFe20(x＝0,5,20)合金淬火薄带X射线衍射分析得出结论：在400℃到600℃温度范围之间的热处理可以产生析出相并发生调幅分解，x＝0合金在400℃～600℃范围内热处理时无反应；x＝5时发生相的析出和调幅分解反应；x＝20时发生小量的调幅分解，这一结论对铜镍铁调幅分解的发生条件做了部分阐述。Mondal等人(Mondal BN,Basumallick A,Chattopadhyay P P.Effect of isothermal treatments on themagnetic behavior of nanocrystalline Cu-Ni-Fe alloy prepared by mechanicalalloying.Journal of Magnetism and Magnetic Materials,2007,309:290-294；MondalB N,Basumallick A,Chattopadhyay P P.Magnetic behavior of nanocrystalline Cu-Ni-Co alloys prepared by mechanical alloying and isothermal annealing.Journalof Alloys and Compounds,2008,457(12):10-14)对铜镍、铜镍铁以及铜镍钴的性能做了大量的研究，并取得了一定的成果。对机械合金化制备出的纳米晶Cu-Ni-Fe合金在460℃～650℃进行等温处理，发现不同成分的Cu-Ni-Fe合金具有不同的最佳热处理温度，其中Cu50Ni25Fe25在450℃磁性能达到最佳；Cu-Ni-Fe合金中加入Co元素后，由于硬磁性Co分散在非磁性Cu-Ni当中的量不同，会改变合金的磁性能，当加入10wt％的Co时磁性能得到显著提高，而加入5wt％的Co时磁性能基本不变。
现有元素组成成分的铜镍铁系合金磁性能仍然有待进一步提升，其铸锭具有严重的偏析问题，不适宜进行热加工，此外尚未见到有关铜镍铁系磁性合金薄带的文献报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供铜镍铁钴磁性合金薄带及其制备方法，其元素组成的通式为CuxNiyFezCow，通过改变铜镍铁钴磁性合金的组成成分配比，采用熔体快淬的制备方法，制备出磁性能更加优良，成分更加均匀的铜镍铁钴磁性合金薄带，克服了现有元素组成成分的铜镍铁系合金磁性能仍然有待进一步提升，其铸锭具有严重的偏析问题，不适宜进行热加工的缺陷。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：铜镍铁钴磁性合金薄带，其元素组成的通式为CuxNiyFezCow，该式中符号x、y、z和w表示限定元素组成范围的原子百分数，限定元素组成的符号以原子百分比计满足：x+y+z+w＝100，x＝35～60，y＝2～25，z＝10～20，w＝12.5～30，该薄带磁体产品的厚度为30μm～70μm，在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为1057.4Oe，剩磁为10.3emu/g，饱和磁化强度为59.5emu/g。
上述铜镍铁钴磁性合金薄带的制备方法，通过改变铜镍铁钴磁性合金的组成成分配比，采用熔体快淬的制备方法，具体步骤如下：
第一步，配制原料：
按照元素原子百分含量计算出元素组成通式CuxNiyFezCow中的组成元素的质量百分比，按该质量百分比称取所需量的组分原料：纯Cu、纯Ni、纯Fe、纯Co，由此完成原料配制，在上述组成通式中，限定元素组成范围的符号以原子百分比计满足：x+y+z+w＝100，x＝35～60，y＝2～25，z＝10～20，w＝12.5～30；
第二步，熔化原料，制备铜镍铁钴母合金铸锭：
将第一步配制好的原料全部放入真空熔炼炉的坩埚中，将真空度控制在5×10-2Pa以下，将炉温升至全部原料熔炼均匀，在铜坩埚中冷却后得到CuxNiyFezCow铜镍铁钴母合金铸锭；
第三步，制备铜镍铁钴合金快淬薄带：
将第二步制得的CuxNiyFezCow铜镍铁钴母合金铸锭装入真空快淬炉中进行快淬，真空度控制在5×10-2Pa以下，将母合金铸锭重新熔融后在10m/s～40m/s的圆周速度旋转的冷却铜辊轮或钼辊轮上进行熔体快淬得到原始的CuxNiyFezCow铜镍铁钴合金快淬薄带，该薄带的厚度为30μm～70μm；
第四步，制备铜镍铁钴磁性合金薄带产品：
将第三步制得的原始的CuxNiyFezCow铜镍铁钴合金快淬薄带置于真空度低于5×10-2Pa的真空炉中，在435℃～635℃进行等温退火处理，保温时间为30min～60min，最后炉冷到室温，由此完成原始的CuxNiyFezCow铜镍铁钴合金快淬薄带的退火处理，制得CuxNiyFezCow铜镍铁钴磁性合金薄带产品，经测定，该薄带磁体产品的厚度为30μm～70μm，在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为1057.4Oe，剩磁为10.3emu/g，饱和磁化强度为59.5emu/g。
上述铜镍铁钴磁性合金薄带的制备方法，所用到的原料都是通过商购获得的，所用到的设备均为公知的化工设备，所用到的工艺操作方法均为本技术领域的技术人员所熟知的。
本发明的有益效果如下：
与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点如下：
(1)现有的铜镍铁系合金在一定温度范围内会发生调幅分解，形成具有相同fcc结构的富Fe-Co或Fe-Ni的铁磁性γ1相和富Cu的弱磁或非磁性γ2相。本发明在现有的铜镍铁钴合金成分基础上，通过改变铜镍铁钴合金中的各个组成成分元素的配比来改变合金中铁磁性相在非铁磁性相中的比例，由于组成成分元素配比的变化，使调幅分解温度范围发生改变从而影响该合金的磁性能。本发明原料中的元素Fe，Co，Ni是均是具有高磁矩的元素，其中Fe-Co相是具有最高磁矩的合金相，Fe-Ni是具有高饱和磁化强度的坡莫合金的主要组成元素，因此本发明所制得的铜镍铁钴磁性合金薄带具有非常高的剩磁与饱和磁化强度。
(2)本发明采用熔体快淬的方法，由于高温金属液遇到旋转的水冷铜辊轮或钼辊轮的表面时会快速冷却，其中沿着辊轮径向的方向冷却速度最大，可以达到106℃/s，也就是在垂直于薄带平面的方向易择优长大。本发明分别以10m/s～40m/s的铜辊轮或钼辊轮线速度进行快淬，从而得到铜镍铁钴磁性合金中的柱状γ1相(磁性相)，通过控制铜镍铁钴磁性合金的磁晶各向异性，来改变磁性能。
(3)本发明通过在435℃～635℃下进行退火处理，使铜镍铁钴磁性合金进一步发生调幅分解，并使调幅分解生成的γ1相和γ2相成分更加均匀。铜镍铁系的磁性主要来源于调幅分解后的磁性相的形状各向异性。快淬后由于在调幅分解温度区域停留时间较短，调幅分解不完全，磁性相的成分未达到平衡值，但随着退火温度和保温时间增加，磁性相颗粒保持单畴态并且尺寸达到最佳，此时的磁化过程主要是磁矩的一致转动，而调幅分解产生的γ2相起到阻碍磁矩转动的作用，因此铜镍铁系磁性合金的硬磁性增加。
与现有技术相比，本发明具有显著进步如下：
(1)本发明的铜镍铁钴磁性合金薄带产品具有良好的硬磁性能，在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为1057.4Oe，剩磁为10.3emu/g，饱和磁化强度为59.5emu/g，均高于现有技术制得的Cu-Ni-Fe系薄带。
(2)本发明的铜镍铁钴磁性合金薄带产品，由于不含有昂贵的稀土元素，所以成本较低。
(3)本发明的制备方法是通过改变成分和热处理工艺来提高铜镍铁钴磁性合金的磁性能，并采用熔体快淬的制备方法，这种方法相较于轧制等传统工艺制造出的薄带成分更加均匀，厚度在30μm～70μm之间，在不改变性能的前提下其更加轻薄。
(4)本发明的制备方法生产难度低且效率高，适用于工业批量生产。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明实施例1制得的Cu35Ni25Fe20Co20铜镍铁钴磁性合金薄带产品的XRD图谱。
图2为本发明实施例1制得的Cu35Ni25Fe20Co20铜镍铁钴磁性合金薄带产品的SEM图像。
图3为本发明实施例1制得的Cu35Ni25Fe20Co20铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线。
图4为本发明实施例2制得的Cu50Ni20Fe15Co15铜镍铁钴磁性合金薄带产品的XRD图谱。
图5为本发明实施例2制得的Cu50Ni20Fe15Co15铜镍铁钴磁性合金薄带产品的SEM图像。
图6为本发明实施例2制得的Cu50Ni20Fe15Co15铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线。
图7为本发明实施例3制得的Cu55Ni17.5Fe13.75Co13.75铜镍铁钴磁性合金薄带产品的XRD图谱。
图8为本发明实施例3制得的Cu55Ni17.5Fe13.75Co13.75铜镍铁钴磁性合金薄带产品的SEM图像。
图9为本发明实施例3制得的Cu55Ni17.5Fe13.75Co13.75铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线。
图10为本发明实施例4制得的Cu60Ni15Fe12.5Co12.5铜镍铁钴磁性合金薄带产品的XRD图谱。
图11为本发明实施例4制得的Cu60Ni15Fe12.5Co12.5铜镍铁钴磁性合金薄带产品的SEM图像。
图12为本发明实施例4制得的Cu60Ni15Fe12.5Co12.5铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线。
图13为本发明实施例5制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品的XRD图谱。
图14为本发明实施例5制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品的SEM图像。
图15为本发明实施例5制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品的TEM图像。
图16为本发明实施例5制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线。
图17为本发明实施例6制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线。
图18为本发明实施例7制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线。
图19为本发明实施例8制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线。
具体实施方式
实施例1
制备元素组成式为Cu35Ni25Fe20Co20铜镍铁钴磁性合金薄带产品，该薄带的厚度为63μm，在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为368.3Oe，剩磁为6.6emu/g，饱和磁化强度为102.6emu/g。
第一步，配制原料：
按照元素原子百分含量计算出元素组成式Cu35Ni25Fe20Co20中的组成元素的质量百分比，按该质量百分比称取所需量的组分原料：纯Cu、纯Ni、纯Fe、纯Co，由此完成原料配制；
第二步，熔化原料，制备铜镍铁钴母合金铸锭：
将第一步配制好的原料全部放入真空熔炼炉的坩埚中，将真空度控制在5×10-2Pa以下，炉温升至全部原料熔炼均匀，在铜坩埚中冷却后得到Cu35Ni25Fe20Co20铜镍铁钴母合金铸锭；
第三步，制备铜镍铁钴合金快淬薄带：
将第二步制得的Cu35Ni25Fe20Co20铜镍铁钴母合金铸锭装入真空快淬炉中进行快淬，真空度控制在5×10-2Pa以下，将母合金铸锭重新熔融后在40m/s的圆周速度旋转的冷却铜辊轮上进行熔体快淬得到原始的Cu35Ni25Fe20Co20铜镍铁钴合金快淬薄带，该薄带的厚度为63μm；
第四步，制备铜镍铁钴磁性合金薄带产品：
将第三步制得的原始的Cu35Ni25Fe20Co20铜镍铁钴合金快淬薄带置于真空度低于5×10-2Pa的真空炉中，在635℃进行等温退火处理，保温时间为60min，最后炉冷到室温，由此完成原始的Cu35Ni25Fe20Co20铜镍铁钴合金快淬薄带的退火处理，制得Cu35Ni25Fe20Co20铜镍铁钴磁性合金薄带产品，经测定，该薄带磁体产品的厚度为63μm，在20kOe的最大磁场下，该薄带产品的磁性能达到：其矫顽力为368.3Oe，剩余磁感应强度为6.6emu/g，在20kOe磁场下的最大磁化强度为102.6emu/g。
图1为本实施例制得的Cu35Ni25Fe20Co20铜镍铁钴磁性合金薄带产品的XRD图谱，将XRD图谱放大后，观察到每个峰都有细小的分叉，这一现象是由于在退火的过程中发生了调幅分解γ→γ1+γ2即衍射峰中存在少量空间群为Fm-3m(225)的fcc结构的Fe-Cu固溶体以及调幅分解后的Fe-Ni或Co-Cx相(γ1)，和Cu-Ni相(γ2)，这些相的晶体结构相同晶格常数相近，只有元素含量不同，因此角度相差不大。
图2为本实施例制得的Cu35Ni25Fe20Co20铜镍铁钴磁性合金薄带产品的SEM图像，图中呈现黑白灰三种衬度，从该图片看出退火后的晶粒为等轴晶呈花朵状分布，尺寸大小在2μm以下，晶界处易出现深灰色衬度相，能谱鉴定为氧化物，可能对磁性能产生影响。此外，晶粒内部并未出现明显可见的调幅分解结构。
图3为本实施例制得的Cu35Ni25Fe20Co20铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线，显示在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为368.3Oe，剩磁为6.6emu/g，饱和磁化强度为102.6emu/g。
实施例2
制备元素组成式为Cu50Ni20Fe15Co15铜镍铁钴磁性合金薄带产品，该薄带的厚度为65μm，在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为325.4Oe，剩磁为7.5emu/g，饱和磁化强度为90.9emu/g。
第一步，配制原料：
按照元素原子百分含量计算出元素组成式Cu50Ni20Fe15Co15中的组成元素的质量百分比，按该质量百分比称取所需量的组分原料：纯Cu、纯Ni、纯Fe、纯Co，由此完成原料配制；
第二步，熔化原料，制备铜镍铁钴母合金铸锭：
将第一步配制好的原料全部放入真空熔炼炉的坩埚中，将真空度控制在5×10-2Pa以下，炉温升至全部原料熔炼均匀，在铜坩埚中冷却后得到Cu50Ni20Fe15Co15铜镍铁钴母合金铸锭；
第三步，制备铜镍铁钴合金快淬薄带：
将第二步制得的Cu50Ni20Fe15Co15铜镍铁钴母合金铸锭装入真空快淬炉中进行快淬，真空度控制在5×10-2Pa以下，将母合金铸锭重新熔融后在40m/s的圆周速度旋转的冷却铜辊轮上进行熔体快淬得到原始的Cu50Ni20Fe15Co15铜镍铁钴合金快淬薄带，该薄带的厚度为65μm；
第四步，制备铜镍铁钴磁性合金薄带产品：
将第三步制得的原始的Cu50Ni20Fe15Co15铜镍铁钴合金快淬薄带置于真空度低于5×10-2Pa的真空炉中，在535℃进行等温退火处理，保温时间为45min，最后炉冷到室温，由此完成原始的Cu50Ni20Fe15Co15铜镍铁钴合金快淬薄带的退火处理，制得Cu50Ni20Fe15Co15铜镍铁钴磁性合金薄带产品，经测定，该薄带磁体产品的厚度为65μm，在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为325.4Oe，剩磁为7.5emu/g，在20kOe磁场下的最大磁化强度为90.9emu/g。
图4为本实施例制得的Cu50Ni20Fe15Co15铜镍铁钴磁性合金薄带产品的XRD图谱，显示每个衍射峰均有细小的分叉是由于发生调幅分解，即衍射峰中存在空间群为Fm-3m(225)的fcc结构的Fe-Cu固溶体以及调幅分解后的Fe-Ni或Co-Cx相(γ1)，和Cu-Ni相(γ2)，由于这些相的晶体结构相同晶格常数相近，只有元素含量不同，因此角度相差不大呈现出衍射峰分叉的现象。此外，Cu50Ni20Fe15Co15薄带退火后的Fe-Cu固溶体较多，调幅分解发生不完全。
图5为本实施例制得的Cu50Ni20Fe15Co15铜镍铁钴磁性合金薄带产品的SEM图像。从该图片看出退火后的晶粒为等轴晶，晶粒内部有细小的圆形或椭圆形颗粒，晶粒呈花朵状，尺寸大小在2μm～4μm，晶粒内部并未出现明显可见的调幅分解结构。
图6本实施例制得的Cu50Ni20Fe15Co15铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线，显示在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为325.4Oe，剩磁为7.5emu/g，在20kOe磁场下的最大磁化强度为90.9emu/g。
实施例3
制备元素组成式为Cu55Ni17.5Fe13.75Co13.75铜镍铁钴磁性合金薄带产品，该薄带磁体产品的厚度为58μm，在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为353.4Oe，剩磁为6.6emu/g，饱和磁化强度为85.0emu/g。
第一步，配制原料：
按照元素原子百分含量计算出元素组成式Cu55Ni17.5Fe13.75Co13.75中的组成元素的质量百分比，按该质量百分比称取所需量的组分原料：纯Cu、纯Ni、纯Fe、纯Co，由此完成原料配制；
第二步，熔化原料，制备铜镍铁钴母合金铸锭：
将第一步配制好的原料全部放入真空熔炼炉的坩埚中，将真空度控制在5×10-2Pa以下，炉温升至全部原料熔炼均匀，在铜坩埚中冷却后得到Cu55Ni17.5Fe13.75Co13.75铜镍铁钴母合金铸锭；
第三步，制备铜镍铁钴合金快淬薄带：
将第二步制得的Cu55Ni17.5Fe13.75Co13.75铜镍铁钴母合金铸锭装入真空快淬炉中进行快淬，真空度控制在5×10-2Pa以下，将母合金铸锭重新熔融后在40m/s的圆周速度旋转的冷却铜辊轮上进行熔体快淬得到原始的Cu55Ni17.5Fe13.75Co13.75铜镍铁钴合金快淬薄带，该薄带的厚度为58μm；
第四步，制备铜镍铁钴磁性合金薄带产品：
将第三步制得的原始的Cu55Ni17.5Fe13.75Co13.75铜镍铁钴合金快淬薄带置于真空度低于5×10-2Pa的真空炉中，在435℃进行等温退火处理，保温时间为30min，最后炉冷到室温，由此完成原始的Cu55Ni17.5Fe13.75Co13.75铜镍铁钴合金快淬薄带的退火处理，制得Cu55Ni17.5Fe13.75Co13.75铜镍铁钴磁性合金薄带产品，经测定，该薄带磁体产品的厚度为58μm，在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为353.4Oe，剩磁为6.6emu/g，在20kOe磁场下的最大磁化强度为85.0emu/g。
图7为本实施例制得的Cu55Ni17.5Fe13.75Co13.75铜镍铁钴磁性合金薄带产品的XRD图谱，显示其主要由空间群为Fm-3m(225)的fcc结构的Fe-Cu固溶体以及调幅分解后的Fe-Ni或Co-Cx相(γ1)，和Cu-Ni相(γ2)组成，由于这些相晶体结构相同晶格常数相近，只有元素含量不同，因此衍射峰呈现分叉现象。
图8为本实施例制得的Cu55Ni17.5Fe13.75Co13.75铜镍铁钴磁性合金薄带产品的SEM图像。图中呈现黑白灰三种衬度，从该图片看出退火后的晶粒为等轴晶并呈花朵状分布，尺寸大小不均匀在1μm～3μm之间，晶界处易出现深灰色衬度相，能谱鉴定为氧化物，此外晶粒内部并未出现明显可见的调幅分解结构。
图9为本实施例制得的Cu55Ni17.5Fe13.75Co13.75铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线，显示在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为353.4Oe，剩磁为6.6emu/g，饱和磁化强度为85.0emu/g。
实施例4
制备元素组成式为Cu60Ni15Fe12.5Co12.5铜镍铁钴磁性合金薄带产品，该薄带的厚度为61μm，在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，此时Cu60Ni15Fe12.5Co12.5合金薄带的矫顽力为682.5Oe，剩磁为8.0emu/g，饱和磁化强度为53.6emu/g。
第一步，配制原料：
按照元素原子百分含量计算出元素组成式Cu60Ni15Fe12.5Co12.5中的组成元素的质量百分比，按该质量百分比称取所需量的组分原料：纯Cu、纯Ni、纯Fe、纯Co，由此完成原料配制；
第二步，熔化原料，制备铜镍铁钴母合金铸锭：
将第一步配制好的原料全部放入真空熔炼炉的坩埚中，将真空度控制在5×10-2Pa以下，炉温升至全部原料熔炼均匀，在铜坩埚中冷却后得到Cu60Ni15Fe12.5Co12.5铜镍铁钴母合金铸锭；
第三步，制备铜镍铁钴合金快淬薄带：
将第二步制得的Cu60Ni15Fe12.5Co12.5铜镍铁钴母合金铸锭装入真空快淬炉中进行快淬，真空度控制在5×10-2Pa以下，将母合金铸锭重新熔融后在40m/s的圆周速度旋转的冷却铜辊轮上进行熔体快淬得到原始的Cu60Ni15Fe12.5Co12.5铜镍铁钴合金快淬薄带，该薄带的厚度为61μm；
第四步，制备铜镍铁钴磁性合金薄带产品：
将第三步制得的原始的Cu60Ni15Fe12.5Co12.5铜镍铁钴合金快淬薄带置于真空度低于5×10-2Pa的真空炉中，在635℃进行等温退火处理，保温时间为60min，最后炉冷到室温，由此完成原始的Cu60Ni15Fe12.5Co12.5铜镍铁钴合金快淬薄带的退火处理，制得Cu60Ni15Fe12.5Co12.5铜镍铁钴磁性合金薄带产品，经测定，该薄带磁体产品的厚度为61μm，在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，此时Cu60Ni15Fe12.5Co12.5合金薄带的矫顽力为682.5Oe，剩磁为8.0emu/g，饱和磁化强度为53.6emu/g。
图10为本实施例制得的Cu60Ni15Fe12.5Co12.5铜镍铁钴磁性合金薄带产品的XRD图谱，显示退火后的合金薄带的主相为fcc结构，空间群是Fm-3m(225)。将XRD图谱放大后，可以观察到每个峰都有细小的分叉，其中220峰最为明显。这一现象是由于在快速淬火的过程中发生了调幅分解，生成了fcc结构的富Fe-Ni或Fe-Co相(γ1)，和fcc结构的富Cu-Ni相(γ2)，两相的晶体结构相同，晶格常数相近，只有元素含量不同，因此角度相差不大。
图11为本实施例制得的Cu60Ni15Fe12.5Co12.5铜镍铁钴磁性合金薄带产品的XRD图谱的SEM图像。可以看到快淬后呈花朵状并向枝晶状生长，平均粒径在5μm，在晶粒内部还存大量粒径在0.1μm～0.5μm球型或长条状的细小颗粒。
图12是本实施例制得的Cu60Ni15Fe12.5Co12.5铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线，显示在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，此时Cu60Ni15Fe12.5Co12.5合金薄带的矫顽力为682.5Oe，剩磁为8.0emu/g，饱和磁化强度为53.6emu/g。
实施例5
制备元素组成式为Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品，该薄带的厚度为30μm，在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为929.3Oe，剩磁为8.4emu/g，饱和磁化强度为51.9emu/g。
第一步，配制原料：
按照元素原子百分含量计算出元素组成式Cu58Ni2Fe10Co30中的组成元素的质量百分比，按该质量百分比称取所需量的组分原料：纯Cu、纯Ni、纯Fe、纯Co，由此完成原料配制；
第二步，熔化原料，制备铜镍铁钴母合金铸锭：
将第一步配制好的原料全部放入真空熔炼炉的坩埚中，将真空度控制在5×10- 3Pa，炉温升至全部原料熔炼均匀，在铜坩埚中冷却后得到Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴母合金铸锭；
第三步，制备铜镍铁钴合金快淬薄带：
将第二步制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴母合金铸锭装入真空快淬炉中进行快淬，真空度控制在5×10-3Pa，将母合金铸锭重新熔融后在40m/s的圆周速度旋转的冷却钼辊轮上进行熔体快淬得到原始的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴合金快淬薄带，该薄带的厚度为30μm；
第四步，制备铜镍铁钴磁性合金薄带产品：
将第三步制得的原始的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴合金快淬薄带置于真空度低于5×10-2Pa的真空炉中，在635℃进行等温退火处理，保温时间为60min，最后炉冷到室温，由此完成原始的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴合金快淬薄带的退火处理，制得Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品，经测定，该薄带磁体产品的厚度为30μm，在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为929.3Oe，剩磁为8.4emu/g，饱和磁化强度为51.9emu/g。
图13为本实施例制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产XRD图谱，显示其主相为调幅分解生成了fcc结构的富Fe-Ni或Fe-Co相(γ1)，和fcc结构的富Cu-Ni相(γ2)。此外，相较于其他成分的XRD，111峰的右侧还析出少量的Fe-Co相。将XRD图谱放大后，观察到111、200、220衍射峰分叉十分明显，证明Cu58Ni2Fe10Co30合金薄带退火后的调幅分解发生的更加完全。
图14为本实施例制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品的SEM图像。可以看到退火后晶粒变成分布均匀的细小长条状或椭圆状颗粒。
图15为本实施例制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品的TEM图像。从透射图像中可以明显看到晶粒的大小在50nm～70nm左右，此时晶粒呈单畴态，形状各向异性升高。
图16为本实施例制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线，显示在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为929.3Oe，剩磁为8.4emu/g，饱和磁化强度为51.9emu/g。
实施例6
制备元素组成式为Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品，该薄带的厚度为52μm，该铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁性能、薄带厚度及主晶相的平均晶粒尺寸等参数见表1。
除将实施例5的第三步中的“40m/s的圆周速度”改变为“30m/s的圆周速度”，由此制得该薄带的厚度为52μm之外，其他工艺均与实施例5相同。
图17为本实施例制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线，其显示在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为996.4Oe，剩磁为9.0emu/g，饱和磁化强度为50.5emu/g。
实施例7
制备元素组成式为Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品，该薄带的厚度为68μm，该铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁性能、薄带厚度及主晶相的平均晶粒尺寸等参数见表1。
除将实施例5的第三步中的“40m/s的圆周速度”改变为“20m/s的圆周速度”，由此制得该薄带的厚度为68μm之外，其他工艺均与实施例5相同。
图18为本实施例制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线，其显示在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为1057.4Oe，剩磁为10.3emu/g，饱和磁化强度为59.5emu/g。
实施例8
制备元素组成式为Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品，该薄带的厚度为70μm，该铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁性能、薄带厚度及主晶相的平均晶粒尺寸等参数见表1。
除将实施例5的第三步中的“40m/s的圆周速度”改变为“10m/s的圆周速度”，由此制得该薄带的厚度为70μm之外，其他工艺均与实施例5相同。
图19为本实施例制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁滞回线，其显示在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为945.8Oe，剩磁为10.6emu/g，饱和磁化强度为77.2emu/g。
表1.在不同快淬速度下制得的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁性能、薄带厚度及主晶相的平均晶粒尺寸
由表1可见，在不同快淬速度下Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品的磁性能、薄带厚度及主晶相的平均晶粒尺寸均不相同，随着快淬速度的降低，薄带厚度、主晶相尺寸均随着快淬速度的下降而增加，矫顽力与剩磁比均呈现先增后降的趋势，其中以20m/s快淬速度得到的Cu58Ni2Fe10Co30铜镍铁钴磁性合金薄带产品磁性能最优。

Claims (2)

1.铜镍铁钴磁性合金薄带，其特征在于：其元素组成的通式为CuxNiyFezCow，该式中符号x、y、z和w表示限定元素组成范围的原子百分数，限定元素组成的符号以原子百分比计满足：x+y+z+w＝100，x＝35～60，y＝2～25，z＝10～20，w＝12.5～30，该薄带磁体产品的厚度为30μm～70μm，在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为1057.4Oe，剩磁为10.3emu/g，饱和磁化强度为59.5emu/g。
2.权利要求1所述铜镍铁钴磁性合金薄带的制备方法，其特征在于：通过改变铜镍铁钴磁性合金的组成成分配比，采用熔体快淬的制备方法，具体步骤如下：
第一步，配制原料：
按照元素原子百分含量计算出元素组成通式CuxNiyFezCow中的组成元素的质量百分比，按该质量百分比称取所需量的组分原料：纯Cu、纯Ni、纯Fe、纯Co，由此完成原料配制，在上述组成通式中，限定元素组成范围的符号以原子百分比计满足：x+y+z+w＝100，x＝35～60，y＝2～25，z＝10～20，w＝12.5～30；
第二步，熔化原料，制备铜镍铁钴母合金铸锭：
将第一步配制好的原料全部放入真空熔炼炉的坩埚中，将真空度控制在5×10-2Pa以下，将炉温升至全部原料熔炼均匀，在铜坩埚中冷却后得到CuxNiyFezCow铜镍铁钴母合金铸锭；
第三步，制备铜镍铁钴合金快淬薄带：
将第二步制得的CuxNiyFezCow铜镍铁钴母合金铸锭装入真空快淬炉中进行快淬，真空度控制在5×10-2Pa以下，将母合金铸锭重新熔融后在10m/s～40m/s的圆周速度旋转的冷却铜辊轮或钼辊轮上进行熔体快淬得到原始的CuxNiyFezCow铜镍铁钴合金快淬薄带，该薄带的厚度为30μm～70μm；
第四步，制备铜镍铁钴磁性合金薄带产品：
将第三步制得的原始的CuxNiyFezCow铜镍铁钴合金快淬薄带置于真空度低于5×10-2Pa的真空炉中，在435℃～635℃进行等温退火处理，保温时间为30min～60min，最后炉冷到室温，由此完成原始的CuxNiyFezCow铜镍铁钴合金快淬薄带的退火处理，制得CuxNiyFezCow铜镍铁钴磁性合金薄带产品，经测定，该薄带磁体产品的厚度为30μm～70μm，在外磁场为20kOe的振动样品磁强计上测量磁性能，其矫顽力为1057.4Oe，剩磁为10.3emu/g，饱和磁化强度为59.5emu/g。
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