CN108570607B - 一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108570607B
CN108570607B CN201810393479.8A CN201810393479A CN108570607B CN 108570607 B CN108570607 B CN 108570607B CN 201810393479 A CN201810393479 A CN 201810393479A CN 108570607 B CN108570607 B CN 108570607B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nanocrystalline
iron
industrial
alloy
amorphous
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.)
Active
Application number
CN201810393479.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108570607A (zh
Inventor
陈卫红
孙海波
宗常宝
石小兰
林杰鑫
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.)
Foshan Zhongyan Magnetoelectric Technology Co ltd
Foshan University
Original Assignee
Foshan Zhongyan Amorphous Technology Co ltd
Foshan 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 Foshan Zhongyan Amorphous Technology Co ltd, Foshan University filed Critical Foshan Zhongyan Amorphous Technology Co ltd
Priority to CN201810393479.8A priority Critical patent/CN108570607B/zh
Publication of CN108570607A publication Critical patent/CN108570607A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108570607B publication Critical patent/CN108570607B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/10—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt
    • C22C38/105—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt containing Co and Ni
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15333—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals containing nanocrystallites, e.g. obtained by annealing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15341—Preparation processes therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2201/00—Treatment for obtaining particular effects
    • C21D2201/03—Amorphous or microcrystalline structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)

Abstract

本发明提供了一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料及其制备方法。该材料是在现有传统铁基纳米晶软磁合金配方(Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9)的基础上，通过添加一定比例的镍和钴元素，以克服非晶纳米晶材料初始磁导率过大引起的非线性特征，而提供的磁性能稳定、初始磁导率为1800～6000的铁基非晶纳米晶材料；其分子式为Fe96‑x‑y‑zCoxNiyCu1Nb3Si0.55zB0.45z，9<x+y<30，18<z≤20。该材料的制备方法是基于单辊极冷法，包括母合金铸锭、重熔、制带、分条卷绕等步骤。该材料能满足于电流互感器用软磁材料的饱和磁感应强度高、线性度高、低损耗和低剩磁等各项性能指标。

Description

一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及软磁纳米晶材料及其制备技术领域，具体涉及一种铁钴镍系抗直流纳米晶材料及其制备方法。
背景技术
电度表是一种用于测量家庭及工业领域中的电气设备和装置的电力消耗量的瓦时计，在电力配送和使用过程应用非常广泛。目前市场上使用的电度表主要有机械式电度表、电子式电度表和智能式电度表几种类型。随着电力系统的发展，特别是太阳能、风能、电动汽车等新的分布式、储能式的供用电模式的发展，电子式电度表和智能式电度表得到了广泛的应用，以保证电能的准确计量。其中，电流互感器是电力生产和家用电能计量、保护的关键器件。
电流互感器的工作原理与普通变压器相同，是通过在磁芯的某一闭合磁路中缠绕具有比较多的匝数的二级线圈，并使原边(通有被测电流的边)穿过该闭合磁路，从而实现将电网的高电压转换成低电压，大电流转换成小电流，以测量电流大小。随着电能计量智能化尤其是远程抄表和分段计费系统的应用，高精度、低误差已成为电流互感器产品的最基本要求。
磁芯作为电流互感器的核心部件，其材料直接决定了电流互感器的工作性能。为满足上述电流互感器基本性能，要求所使用的铁芯材料应具有：饱和磁感应强度高、线性度高、低损耗和低剩磁等特点。
卡内基梅隆大学S.J.Kernion在其博士论文《High Flux Density andMechanically Processed (Cobalt,Iron)-based Nanocrystalline Alloys for HighFrequency Power Conversion》中指出，对普通纳米晶材料(Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9)进行张力退火处理后，可得到满足电流互感器用的软磁材料。然而，张力退火设备价格昂贵、维护成本高，且生产工艺控制困难，难以满足产业化发展需求。
美国专利申请US20030151483公开了电流互感器采用铁基非晶合金制作铁芯，其饱和磁感应强度可达1.5T以上。但其缺点是初始磁导率低、损耗大，所制造的互感器的比差和相位差不能满足高精度要求。
中国专利97192424.4公开了一种钴基非晶合金及元器件的制造方法。该钴基非晶合金饱和磁感应强度为0.8～1.0T，横磁场热处理后，可获得磁导率范围为1000-15000产品，满足了电流互感器的技术要求。但是，钴基非晶合金价格昂贵，限制了其广泛应用。
中国专利CN 105047348 A在普通纳米晶材料(Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9)基础上添加微量的Sn、Al、Y或Sb元素来改善其磁性能，以满足电流互感器的要求。然而，上述元素均为微量元素，且易偏析，在工艺中难以准确控制。
综上可知，现有电流互感器用软磁材料均具有一定不足之处。
发明内容
针对现有技术的缺点，如生产成本高、加工生产困难，生产效率低，本发明提供了一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料及其制备方法。
本发明通过以下技术方案来实现发明目的：
一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料及其制备方法，是在现有传统铁基纳米晶软磁合金配方(Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9)的基础上，通过添加一定比例的镍(Ni)和钴(Co)元素，以克服现有非晶纳米晶材料初始磁导率过大引起的非线性特征，而提供一种带材磁性能稳定，初始磁导率为1800～6000的铁基非晶纳米晶材料，以满足于电流互感器用软磁材料的饱和磁感应强度高、线性度高、低损耗和低剩磁等各项性能指标。
进一步地，所述的铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料化学成分原子百分比为：Fe96-x-y-zCoxNiyCu1Nb3Si0.55zB0.45z。其中，9<x+y<30；18<z≤20。优选地，4≤x<12；5<y<18。
进一步地，所述的铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料的制备方法，其步骤为：
(1)母合金熔炼前，先按照Fe和B质量比为wt(Fe).％:wt(B).％＝77～82:18～23，制备FeB 中间合金；再将按Fe96-x-y-zCoxNiyCu1Nb3Si0.55zB0.45z的铁基非晶纳米晶的原子质量百分比配比母合金原料；
其中，所述原料为：Fe为工业纯铁，Si为工业多晶硅，B为工业硼铁，Cu为电解铜；Nb为工业铌铁；Co为工业钴；Ni为工业镍块；
(2)将步骤(1)配比好的母合金原料加入中频感应加热熔炼炉中，同时加入除渣剂，在常压下加热至1400～1600℃并保温45～100分钟；加热和保温过程中，利用惰性气体搅拌，使之成分均匀，之后浇注成母合金铸锭；
(3)将步骤(2)所得的母合金铸锭破碎后，在感应炉中进行重熔，加热至1400～1600 ℃，保温30～80分钟；
其中，保温过程中，取样，并采用直读光谱仪对其成分进行分析，在其成分达到步骤(1) 所述的要求后，再进行步骤(4)的制带工序；
(4)基于单辊极冷法，将步骤(3)所得的重熔母合金在0.04～0.3Mpa范围内的恒定压力下，将熔融合金通过条形喷嘴喷射至速度为23～28m/s的旋转铜辊上，喷制成厚度范围为 20±1μm、宽度为30～55mm的非晶带材；
(5)将步骤(4)所得的非晶带材分条，卷绕成宽度为4～10mm、内径为14～25mm、外径为18～28mm的非晶磁芯；
(6)将步骤(5)所得的非晶磁芯在真空退火炉中进行等温晶化退火；晶化退火温度范围为480～540℃，保温时间范围为60～150min，随炉冷却至300～350℃后出炉，风冷至室温即可。
基于以上材料成分设计和生产工艺优化，本发明提供的铁基低导磁抗直流纳米晶材料，其饱和磁感应强度可达1.19T以上，矫顽力可小于1.5A/m；初始磁导率可在1800～6000范围内调整。与传统软磁材料相比，具有以下有益之处：
1、本发明提供的铁基低导磁抗直流纳米晶铁芯具备高饱和磁感应强度，利于产品小型化的发展；
2、本发明提供的铁基低导磁抗直流纳米晶铁芯具有矫顽力小特征，利于电流互感器具有较小的相位差；
3、本发明提供的铁基低导磁抗直流纳米晶铁芯初始磁导率可达1800～6000，线性度好，利于电流互感器精度的提高。
附图说明
图1为成分分别为Fe62Co6Ni9Cu1Nb3Si11B8和Fe57Co8Ni12Cu1Nb3Si11B8非晶纳米晶材料磁芯的磁滞回线情况(规格为22mm×17.1mm×6.5mm)。
图2为成分分别为Fe62Co6Ni9Cu1Nb3Si11B8和Fe57Co8Ni12Cu1Nb3Si11B8非晶纳米晶材料磁芯的相位差和线性度情况(规格为22mm×17.1mm×6.5mm)。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
实施例1
选用x＝6，y＝9，z＝19作为母合金化学成分原子比，即铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料成分为Fe62Co6Ni9Cu1Nb3Si11B8。制备步骤如下：
(1)按原子分子式Fe62Co6Ni9Cu1Nb3Si11B8进行配料，将配料的原料进行熔炼，熔炼过程中，同时加入除渣剂；在1460并保温50分钟后，浇铸成母合金铸锭；其中，本实施例中原料使用情况如下：Fe为工业纯铁，Si为工业多晶硅，B为工业硼铁，Cu为电解铜；Nb 为工业铌铁；Co为工业钴；Ni为工业镍块；
(2)将步骤(1)所得的母合金铸锭破碎后加入制带机的中频感应加热熔炼炉内重熔，在1420℃下保温40min，利用直读光谱仪，经成分微调后，在0.05～0.5Mpa的惰性气体压力下，将熔融合金通过条形喷嘴喷射至速度为23～28m/s的旋转铜辊上，制备出宽度为35mm±1mm，厚度为20±1μm的非晶带材；
(3)将非晶带材分条、卷绕成规格尺寸(外径×内径×宽度)分别为： 20mm×15.3mm×6mm、22mm×17.1mm×6.5mm和26.2mm×21.2mm×7mm的非晶磁芯，并放入真空退火炉进行等温晶化退火处理。其中，热处理工艺为，420℃预退火60分钟，在退火温度为520℃下进行90分钟晶化退火，随炉冷却至330±10℃后出炉，风冷至室温；
(4)采用振动磁强计(VSM)测试铁芯的饱和磁感应强度Bs、剩磁值Br，损耗Ps0.5/20K、矫顽力Hc、初始磁导率μ0和相位差ψ。具体测试结果如表1所示。
表1 Fe62Co6Ni9Cu1Nb3Si11B9低导磁抗直流非晶纳米晶铁芯磁性能情况
Figure BDA0001643995750000041
如图1给出了规格为22mm×17.1mm×6.5mm、成分为Fe62Co6Ni9Cu1Nb3Si11B9的非晶纳米晶材料磁芯磁滞回线情况。图2给出了相应的相位差和线性度情况。
实施例2
选用x＝8，y＝12，z＝20作为母合金化学成分原子比，即铁基低导磁抗直流纳米晶材料的成分为Fe57Co8Ni12Cu1Nb3Si11B8。制备步骤如下：
(1)按原子分子式Fe57Co8Ni12Cu1Nb3Si11B8进行配料，将配料的原料进行熔炼，熔炼过程中，同时加入除渣剂；在1460℃并保温50分钟后，浇铸成母合金铸锭；其中，本实施例中原料使用情况如下：Fe为工业纯铁，Si为工业多晶硅，B为工业硼铁，Cu为电解铜；Nb 为工业铌铁；Co为工业钴；Ni为工业镍块；
(2)将步骤(1)所得的母合金铸锭破碎加入制带机的中频感应加热熔炼炉内重熔，在 1420℃下温40min，利用直读光谱仪，经成分微调后，在0.05～0.5Mpa的惰性气体压力下，将熔融合金通过条形喷嘴喷射至速度为23～28m/s的旋转铜辊上，制备出宽度为35mm±1mm，厚度为20±1μm的非晶带材；
(3)将非晶带材分条、卷绕成规格尺寸(外径×内径×宽度)分别为： 20mm×15.3mm×6mm、22mm×17.1mm×6.5mm和26.2mm×21.2mm×7mm的非晶铁芯，并放入真空退火炉进行等温晶化退火处理；其中，热处理工艺为，420℃预退火60分钟，在退火温度为520℃下进行90分钟晶化退火，随炉冷却至330±10℃后出炉，风冷至室温；
(4)采用振动磁强计(VSM)测试铁芯的饱和磁感应强度Bs、剩磁值Br，损耗Ps0.5/20K、矫顽力Hc、初始磁导率μ0和相位差ψ。具体测试结果如表2所示。
表2 Fe57Co8Ni12Cu1Nb3Si11B8低导磁抗直流非晶纳米晶铁芯磁性能情况
Figure BDA0001643995750000051
图1给出了规格为22mm×17.1mm×6.5mm、成分为Fe57Co8Ni12Cu1Nb3Si11B8的非晶纳米晶材料磁芯的磁滞回线情况。图2给出了相应的相位差和线性度情况。
实施例3
选用x＝4，y＝6，z＝18.5作为母合金化学成分原子比，即铁基低导磁抗直流纳米晶材料的成分为Fe67.5Co4Ni6Cu1Nb3Si10B8。制备步骤如下：
(1)按原子分子式Fe67.5Co4Ni6Cu1Nb3Si10B8进行配料，将配料的原料进行熔炼，熔炼过程中，同时加入除渣剂；在1400℃并保温100分钟后，浇铸成母合金铸锭；其中，本实施例中原料使用情况如下：Fe为工业纯铁，Si为工业多晶硅，B为工业硼铁，Cu为电解铜；Nb 为工业铌铁；Co为工业钴；Ni为工业镍块；
(2)将步骤(1)所得的母合金铸锭破碎加入制带机的中频感应加热熔炼炉内重熔，在 1600℃下温30min，利用直读光谱仪，经成分微调后，在0.3Mpa的惰性气体压力下，将熔融合金通过条形喷嘴喷射至速度为23～28m/s的旋转铜辊上，制备出宽度为55mm±1mm，厚度为20±1μm的非晶带材；
(3)将非晶带材分条、卷绕成规格尺寸(外径×内径×宽度)分别为：18mm×14mm×4mm、 22mm×17.1mm×6.5mm和28mm×25mm×10mm的非晶铁芯，并放入真空退火炉进行等温晶化退火处理；其中，热处理工艺为，420℃预退火60分钟，在退火温度为480℃下进行150分钟晶化退火，随炉冷却至350±10℃后出炉，风冷至室温。
采用振动磁强计(VSM)测试铁芯的饱和磁感应强度Bs、剩磁值Br，损耗Ps0.5/20K、矫顽力Hc、初始磁导率μ0和相位差ψ。具体测试结果如表3所示。
表3 Fe67.5Co4Ni6Cu1Nb3Si10B8低导磁抗直流非晶纳米晶铁芯磁性能情况
Figure BDA0001643995750000061
实施例4
选用x＝11.5，y＝17.5，z＝20作为母合金化学成分原子比，即铁基低导磁抗直流纳米晶材料的成分为Fe47Co11.5Ni17.5Cu1Nb3Si11B9。制备步骤如下：
(1)按原子分子式Fe47Co11.5Ni17.5Cu1Nb3Si11B9进行配料，将配料的原料进行熔炼，熔炼过程中，同时加入除渣剂；在1600℃并保温45分钟后，浇铸成母合金铸锭；其中，本实施例中原料使用情况如下：Fe为工业纯铁，Si为工业多晶硅，B为工业硼铁，Cu为电解铜； Nb为工业铌铁；Co为工业钴；Ni为工业镍块；
(2)将步骤(1)所得的母合金铸锭破碎加入制带机的中频感应加热熔炼炉内重熔，在 1400℃下温80min，利用直读光谱仪，经成分微调后，在0.04Mpa的惰性气体压力下，将熔融合金通过条形喷嘴喷射至速度为23～28m/s的旋转铜辊上，制备出宽度为30mm±1mm，厚度为20±1μm的非晶带材；
(4)将非晶带材分条、卷绕成规格尺寸(外径×内径×宽度)分别为：18mm×14mm×4mm、 22mm×17.1mm×6.5mm和28mm×25mm×10mm的非晶铁芯，并放入真空退火炉进行等温晶化退火处理；其中，热处理工艺为，420℃预退火60分钟，在退火温度为540℃下进行60分钟晶化退火，随炉冷却至300±10℃后出炉，风冷至室温。
采用振动磁强计(VSM)测试铁芯的饱和磁感应强度Bs、剩磁值Br，损耗Ps0.5/20K、矫顽力Hc、初始磁导率μ0和相位差ψ。具体测试结果如表4所示。
表4 Fe47Co11.5Ni17.5Cu1Nb3Si11B9低导磁抗直流非晶纳米晶铁芯磁性能情况
Figure BDA0001643995750000062

Claims (7)

1.一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料，其特征是：在传统铁基纳米晶软磁合金配方Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9的基础上，添加Ni和Co元素以克服现有非晶纳米晶材料初始磁导率过大引起的非线性特征；即所述铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料的化学成分原子百分比为Fe96-x-y-zCoxNiyCu1Nb3Si0.55zB0.45z，其中，9<x+y<30；18<z≤20；所述x的取值范围为4≤x<12；所述y的取值范围为5<y<18；所述的铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料的制备方法，其步骤为：(1)母合金熔炼前，先按照Fe和B质量比为wt(Fe).％:wt(B).％＝77～82:18～23，制备FeB中间合金；再将按Fe96-x-y-zCoxNiyCu1Nb3Si0.55zB0.45z的铁基非晶纳米晶的原子质量百分比配比母合金原料；其中，所述原料为：Fe为工业纯铁，Si为工业多晶硅，B为工业硼铁，Cu为电解铜；Nb为工业铌铁；Co为工业钴；Ni为工业镍块；(2)将步骤(1)配比好的母合金原料加入中频感应加热熔炼炉中，同时加入除渣剂，在常压下加热至1400～1600℃并保温45～100分钟；加热和保温过程中，利用惰性气体搅拌，使之成分均匀，之后浇注成母合金铸锭；(3)将步骤(2)所得的母合金铸锭破碎后，在感应炉中进行重熔，加热至1400～1600℃，保温30～80分钟；其中，保温过程中，取样，并采用直读光谱仪对其成分进行分析，在其成分达到步骤(1)所述的要求后，再进行步骤(4)的制带工序；(4)基于单辊极冷法，将步骤(3)所得的重熔母合金在0.04～0.3Mpa范围内的恒定压力下，将熔融合金通过条形喷嘴喷射至速度为23～28m/s的旋转铜辊上，喷制成厚度范围为20±1μm、宽度为30～55mm的非晶带材；(5)将步骤(4)所得的非晶带材分条，卷绕成宽度为4～10mm、内径为14～25mm、外径为18～28mm的非晶磁芯；(6)将步骤(5)所得的非晶磁芯在真空退火炉中进行等温晶化退火；晶化退火温度范围为480～540℃，保温时间范围为60～150min，随炉冷却至300～350℃后出炉，风冷至室温即可。
2.如权利要求1所述的一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料，其特征是：其饱和磁感应强度为≥1.19T。
3.如权利要求1所述的一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料，其特征是：其矫顽力≤1.5A/m。
4.如权利要求1所述的一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料，其特征是：其初始磁导率范围为1800～6000。
5.一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)按照Fe96-x-y-zCoxNiyCu1Nb3Si0.55ZB0.45Z的铁基非晶纳米晶的原子质量百分比配比母合金原料，其中，9<x+y<30；18<z≤20；所述x的取值范围为4≤x<12；所述y的取值范围为5<y<18；
(2)将步骤(1)配比好的母合金原料加入中频感应加热熔炼炉中，同时加入除渣剂，在常压下加热至1400～1600℃并保温45～100分钟；加热和保温过程中，利用惰性气体搅拌，使之成分均匀，之后浇注成母合金铸锭；
(3)将步骤(2)所得的母合金铸锭破碎后，在感应炉中进行重熔，加热至1400～1600℃，保温30～80分钟；
(4)基于单辊极冷法，将步骤(3)所得的重熔母合金在0.04～0.3Mpa范围内的恒定压力下，将熔融合金通过条形喷嘴喷射至速度为23～28m/s的旋转铜辊上，喷制成厚度范围为20±1μm、宽度为30～55mm的非晶带材；
(5)将步骤(4)所得的非晶带材分条，卷绕成宽度为4～10mm、内径为14～25mm、外径为18～28mm的非晶磁芯；
(6)将步骤(5)所得的非晶磁芯在真空退火炉中进行等温晶化退火；晶化退火温度范围为480～540℃，保温时间范围为60～150min，随炉冷却至300～350℃后出炉，风冷至室温即可。
6.如权利要求5所述的一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料的制备方法，其特征是：步骤(1)所述的原料取材为：Fe为工业纯铁，Si为工业多晶硅，B为工业硼铁，Cu为电解铜；Nb为工业铌铁；Co为工业钴；Ni为工业镍块。
7.如权利要求5所述的一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料的制备方法，其特征是：在所述步骤(3)的保温过程中，取样，并采用直读光谱仪对其成分进行分析，在其成分达到步骤(1)所述的要求后，再进行步骤(4)的制带工序。
CN201810393479.8A 2018-04-27 2018-04-27 一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料及其制备方法 Active CN108570607B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810393479.8A CN108570607B (zh) 2018-04-27 2018-04-27 一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810393479.8A CN108570607B (zh) 2018-04-27 2018-04-27 一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108570607A CN108570607A (zh) 2018-09-25
CN108570607B true CN108570607B (zh) 2020-08-25

Family

ID=63575472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810393479.8A Active CN108570607B (zh) 2018-04-27 2018-04-27 一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108570607B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109722517B (zh) * 2018-11-20 2020-10-20 广东工业大学 一种高性能铁基非晶纳米晶合金热处理方法
CN109778082B (zh) * 2019-01-24 2020-01-21 南京航空航天大学 一种高低温退火韧性的铁基非晶合金及其制备方法和用途
CN109822067B (zh) * 2019-04-08 2020-12-18 东北大学 一种镍基非晶薄带材连续制备的方法
CN110257698B (zh) * 2019-05-09 2022-12-13 佛山市华信微晶金属有限公司 一种适合汽车充电桩磁芯的纳米晶带材及其制备方法
CN110060831B (zh) * 2019-05-13 2021-01-29 安徽升隆电气有限公司 一种抗直流互感器铁芯的制备工艺
CN110923417A (zh) * 2019-12-16 2020-03-27 苏州洲盛非晶科技有限公司 一种非晶合金传感器铁心退火工艺
CN110993240B (zh) * 2019-12-30 2022-02-18 华南理工大学 一种抗直流分量互感器用铁基非晶软磁合金及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101020987A (zh) * 2007-03-23 2007-08-22 中南大学 微波快速晶化制备铁基纳米晶软磁合金的方法
CN101699578A (zh) * 2009-10-25 2010-04-28 兰州大学 稀土铁氮高频软磁材料及其复合材料和制备方法
CN101699579A (zh) * 2009-10-25 2010-04-28 兰州大学 具有更高复数磁导率的钕铁氮高频软磁材料制备方法
CN102002659A (zh) * 2010-11-19 2011-04-06 江苏大学 一种对非晶合金条带连续进行纳米晶化的方法
CN103258612A (zh) * 2013-05-22 2013-08-21 安泰科技股份有限公司 一种低导磁磁芯及其制造方法和用途

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101020987A (zh) * 2007-03-23 2007-08-22 中南大学 微波快速晶化制备铁基纳米晶软磁合金的方法
CN101699578A (zh) * 2009-10-25 2010-04-28 兰州大学 稀土铁氮高频软磁材料及其复合材料和制备方法
CN101699579A (zh) * 2009-10-25 2010-04-28 兰州大学 具有更高复数磁导率的钕铁氮高频软磁材料制备方法
CN102002659A (zh) * 2010-11-19 2011-04-06 江苏大学 一种对非晶合金条带连续进行纳米晶化的方法
CN103258612A (zh) * 2013-05-22 2013-08-21 安泰科技股份有限公司 一种低导磁磁芯及其制造方法和用途

Also Published As

Publication number Publication date
CN108570607A (zh) 2018-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108570607B (zh) 一种铁钴镍系抗直流纳米晶合金材料及其制备方法
Takenaka et al. Industrialization of nanocrystalline Fe–Si–B–P–Cu alloys for high magnetic flux density cores
CN105047348B (zh) 一种非晶纳米晶软磁合金的电流互感器铁芯及其制备方法
CN1316521C (zh) 抗直流分量电流互感器磁芯及其制造方法和用途
CN104087833B (zh) 高频性能优良的铁基纳米晶软磁合金及其制备方法
CN101080789B (zh) 用于电流传感器的纳米晶芯、包含纳米晶芯的单和双级能量计以及电流探针
CN106119739B (zh) 铁基非晶纳米晶软磁合金及其制备方法
Zhang et al. Effects of Cobalt Addition in Nanocrystalline ${\rm Fe} _ {83.3}{\rm Si} _ {4}{\rm B} _ {8}{\rm P} _ {4}{\rm Cu} _ {0.7} $ Soft Magnetic Alloy
US20080092366A1 (en) Current Transformer Core and Method for Producing a Current Transformer Core
CN103489555A (zh) 一种铁基纳米晶软磁合金及制备方法
CN111057970A (zh) 一种高磁导率的非晶纳米晶合金的制备方法
CN102953020A (zh) 一种铁基非晶纳米晶软磁合金材料及其制备方法
CN103258612A (zh) 一种低导磁磁芯及其制造方法和用途
CN103602931A (zh) 一种铁基非晶纳米晶软磁合金及其制备方法
CN101792890B (zh) 一种超高饱和磁感应强度铁基纳米晶薄带
CN108461270B (zh) 一种低损耗非晶磁粉芯的制备方法
CN109112434A (zh) 一种新型铁基非晶纳米晶软磁合金及其制备方法
CN110670001A (zh) 富硅含p型铁基非晶纳米晶合金及铁基非晶合金纳米晶磁芯的制备方法
CN102129907B (zh) 一种具有高初始磁导率和低剩磁的纳米晶软磁合金铁心及其制备方法
CN108559926B (zh) 一种铁基非晶带材及其制备方法和高频高磁导率纳米晶合金的制备方法
Wang et al. Crystallization kinetics and magnetic properties of Fe63. 5Co10Si13. 5B9Cu1Nb3 nanocrystalline powder cores
CN109207871A (zh) 一种非晶-纳米晶软磁合金及其制备方法
CN113789487B (zh) 一种高碳高电阻率软磁铁基非晶合金及其制备方法
CN105655079A (zh) 一种铁基纳米晶软磁合金材料及其制备方法
CN105755356A (zh) 一种铁基纳米晶软磁合金的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: No.15, Shunjing Avenue, B District, Lishui and GUI Industrial Park, Nanhai District, Foshan City, Guangdong Province

Patentee after: Foshan Zhongyan Magnetoelectric Technology Co.,Ltd.

Patentee after: FOSHAN University

Address before: No.15, Shunjing Avenue, B District, Lishui and GUI Industrial Park, Nanhai District, Foshan City, Guangdong Province

Patentee before: FOSHAN ZHONGYAN AMORPHOUS TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Patentee before: FOSHAN University

CP01 Change in the name or title of a patent holder