CN110117804A - 一种无衬底的纳米晶软磁合金薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1.配置电极材料和电解液。所述电解液的组成成分包括：浓度为100‑120g/L的硫酸盐，浓度为70‑100g/L的硫酸铜，浓度为90‑120g/L的硫酸钠，浓度为40‑60g/L的柠檬酸钠。所述硫酸盐包括：硫酸铁、硫酸镍、硫酸钴中的一种或几种。S2.基于步骤S1的电极材料和电解液，采用双向脉冲喷射电沉积工艺制备得到纳米晶软磁合金薄膜。S3.对软磁合金薄膜品进行后处理操作得到所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜。本发明纳米晶软磁合金薄膜的厚度为3‑100um，由10‑20nm的纳米晶粒组成。

Description

一种无衬底的纳米晶软磁合金薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于磁性材料技术领域，具体涉及一种无衬底的纳米晶软磁合金薄膜及其制备方法。
背景技术
铁镍钴合金薄膜是一种典型的软磁合金材料，它具有磁饱和强度大，矫顽力小，并且耐腐蚀性能、力学性能优异等特点，适合中低频磁场的磁屏蔽，在电子和信息等工业领域应用非常广泛。传统的软磁合金薄膜的制备方法，如传统的熔铸轧制法和极冷凝固法，都是经过冶炼、锻造、热轧或冷轧等繁杂工艺制成的晶体合金带，然后热处理提高其磁性能。该方法生产成本高、磁性能不理想且合金薄膜的宽度和厚度达不到工业要求。
除了传统的制备方法，制备软磁合金薄膜还可采用电化学沉积法和非晶态合金、纳米晶软磁薄带金属材料技术。电化学沉积法制备软磁合金薄膜可在基体上均匀沉积，在室温环境下进行，且通过控制工艺条件(如：电流，电解液PH值、温度、浓度、沉积时间等)可制备不同厚度的合金薄膜，但电化学沉积制备复杂组成的薄膜较为困难，且对于基体表面上的晶核的生长和长大速度不易控制，因此制得的合金薄膜多为多晶态或非晶态，性能不高。非晶合金或纳米晶软磁薄带技术，是采用急冷技术，熔态合金在旋转的辊面上急冷直接形成数十个微米厚的薄带，虽然磁性能得以提高，但生产工艺复杂，成本高，且幅宽很窄，厚度不易控制，其应用受到限制。
目前，大部分的软磁合金薄膜专利都是使用单一的电化学沉积的方法，且基底和合金薄膜的分离技术不理想。专利《纳米晶软磁合金薄膜材料及其制备方法》(见公开号CN1794373A)具体阐述了一种直流电沉积法制备纳米晶软磁合金薄膜的方法。直流电沉积的阴极表面附近的金属离子发生还原和沉淀后，其浓度降低，会加速析氢反应并导致浓度差极化现象，从而降低了电沉积的效率。专利《一种在铝基复合材料上电沉积高磁导率铁镍合金薄膜的制备方法》(见公开号CN 109065360 A)具体阐述了一种基于铝基衬底的合金薄膜。然而铝基的厚度和形状影响薄膜的厚度和幅宽，且铝基底合金薄膜长期使用，在铝衬底中会造成较大的电磁损耗。该合金薄膜不是无衬底合金薄膜。专利《一种铁镍合金软磁材料及其制造方法》(见公开号CN 102214510 A)中依次通过配粉、炒粉、压制成型、热处理、表面涂层等步骤制备铁镍合金薄膜，此方法制备的磁性材料磁性能不理想且合金薄膜的宽度和厚度不易控制。专利《一种铁基软磁复合材料及其制备方法》(见公开号CN 108242312 A)具体阐述了一种由绝缘剂和铁基磁性粉末组成的软磁复合材料。该方法制备的软磁复合材料的厚度无法达到微米数量级，且磁性能和力学性能不理想。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1.配置电极材料和电解液。
所述电解液的组成成分包括：浓度为100-120g/L的硫酸盐，浓度为70-100g/L的硫酸铜，浓度为90-120g/L的硫酸钠，浓度为40-60g/L的柠檬酸钠。所述硫酸盐包括：硫酸铁、硫酸镍、硫酸钴中的一种或几种。
S2.基于步骤S1的电极材料和电解液，采用双向脉冲喷射电沉积工艺制备得到纳米晶软磁合金薄膜。
S3.对软磁合金薄膜品进行后处理操作得到所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜。所述后处理操作为：将塑料衬底和软磁合金薄膜分离，得到所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜。
进一步的，步骤S1所述电极材料为：聚乙炔导电聚合物或ABS塑料作为阴极材料，使用前将阴极板面进行抛光处理，达到镜面光洁度。纯铁板、电解镍板或电解钴板作为阳极材料。
进一步的，采用聚乙炔导电聚合物作为电极材料时，步骤S1包括对电极材料的处理操作：用环烷酸亚铁做催化剂，将碘蒸气掺杂入聚乙炔中，制成聚乙炔导电聚合物薄膜，其厚度为5um-10um。
进一步的，步骤S1所述电解液还包括：浓度为80-110g/L的硫酸铝、浓度为50-70g/L的钨酸钠、浓度为15-25g/L的硼酸、浓度为0.05-0.15g/L的十二烷基苯磺酸钠、浓度为1.8-2.4g/L的糖精钠中的一种或多种复配。
进一步的，步骤S1包括对电解液的处理操作：
①将0.1-0.3g/L的纳米颗粒加入到步骤S1所述电解液中，并通过稀硫酸和氢氧化钠调节电解液的PH值为5.0±0.5。
②在电沉积前对步骤①所得电解液进行超声搅拌处理，得到所述处理后的电解液。
进一步的，步骤S2所述双向脉冲喷射电沉积工艺制备得到纳米晶软磁合金薄膜的方法包括：
(1)将阴阳极按照面积比，将喷嘴和阴极板间距固定安装好，放入待沉积的电解液中，并接通双向脉冲电源。所述阴阳极的面积比为1：3-5。所述喷嘴与阴极板面的距离为5-10mm。
(2)设置电沉积工艺参数为：温度为40-55℃。电解液PH值为3.5-5.8。平均电流密度设置为6.0A·dm-2。Ton和Tof分别设置为0.2-0.4ms和0.7-0.9ms。镀液流速为2.0-2.5L/min。喷头移动速率为1.1-1.4mm/s。电沉积时间为3-20min，并进行双向脉冲喷射电沉积操作。
(3)电沉积至需要的厚度和幅宽后，取出电极材料，用蒸馏水冲洗干净，得到所述纳米晶软磁合金薄膜。
进一步的，步骤(2)包括使用超临界CO2流体辅助电沉积，具体操作包括：将超临界CO2流体添加到电解液中，并添加碳氢/碳氟混杂型表面活性剂或硅氧烷表面活性剂或磷酸酯型阴离子表面活性剂，使超临界CO2与电解液均匀混合成为乳化状态。
进一步的，步骤S3所述后处理操作还包括：热处理操作，具体为：将纳米晶软磁合金薄膜在惰性气体气氛中，于300-1000℃条件下，热处理0.5-4小时。
此外本发明还提供一种无衬底的纳米晶软磁合金薄膜，采用上述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法制备得到。所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜包括：金属铁薄膜、铁镍合金薄膜、铁钴合金薄膜和铁镍钴合金薄膜。其中，步骤S1采用硫酸铁配置电解液时得到所述金属铁薄膜、采用硫酸镍和硫酸铁配置电解液时得到所述铁镍合金薄膜、采用硫酸钴和硫酸铁配置电解液时得到所述铁钴合金薄膜、采用硫酸钴、硫酸镍、硫酸铁配置电解液时得到所述铁镍钴合金薄膜。
进一步的，所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的薄膜厚度为3-100um，该薄膜由10-20nm的纳米晶粒组成，其中：铁、镍、钴的含量占总原子数的70-80％，铝、铜的含量占总原子数的5-10％，纳米颗粒占总原子数的3-5％，其余为非晶化元素，非晶化元素选自硅、硼和磷中的一种或几种。
本发明采用双脉冲喷射电沉积法制备的纳米晶软磁合金薄膜的厚度为3～100um，该薄膜由10～20nm的纳米晶粒组成。该制备方法可综合脉冲电沉积和喷射电沉积的优点，且本发明使用超临界CO2流体辅助电沉积等方法使该合金薄膜的磁性能、力学性能、耐腐蚀性能和摩擦学性能均更为优异。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法，该薄膜为：金属铁薄膜，包括以下步骤：
S1.配置电极材料和电解液。
所述电解液的组成成分包括：浓度为110g/L的硫酸盐，浓度为80g/L的硫酸铜，浓度为110g/L的硫酸钠，浓度为50g/L的柠檬酸钠。所述硫酸盐为：硫酸铁。
步骤S1所述电极材料为：聚乙炔导电聚合物，使用前将阴极板面进行抛光处理，达到镜面光洁度。纯铁板、电解镍板或电解钴板作为阳极材料。
步骤S1包括对电极材料的处理操作：用环烷酸亚铁做催化剂，将碘蒸气掺杂入聚乙炔中，制成聚乙炔导电聚合物薄膜，其厚度为8um。
S2.基于步骤S1的电极材料和电解液，采用双向脉冲喷射电沉积工艺制备得到纳米晶软磁合金薄膜。
S3.对软磁合金薄膜品进行后处理操作得到所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜。所述后处理操作为：将塑料衬底和软磁合金薄膜分离，得到所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜。
实施例2
一种无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法，该薄膜为：铁镍合金薄膜，包括以下步骤：
S1.配置电极材料和电解液。
所述电解液的组成成分包括：浓度为120g/L的硫酸盐，浓度为100g/L的硫酸铜，浓度为120g/L的硫酸钠，浓度为60g/L的柠檬酸钠。所述硫酸盐包括：等比例的硫酸铁、硫酸镍。
步骤S1所述电极材料为：ABS塑料作为阴极材料，使用前将阴极板面进行抛光处理，达到镜面光洁度。纯铁板、电解镍板或电解钴板作为阳极材料。
步骤S1包括对电极材料的处理操作：电镀前，对ABS塑料依次进行除油、水洗、酸洗、粗化、回收、水洗、还原、水洗、还原、水洗、预浸、胶体钯活化、回收、水洗、铜置换、回收、水洗等工艺操作。
S2.基于步骤S1的电极材料和电解液，采用双向脉冲喷射电沉积工艺制备得到纳米晶软磁合金薄膜。
S3.对软磁合金薄膜品进行后处理操作得到所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜。所述后处理操作为：将塑料衬底和软磁合金薄膜分离，得到所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜。
实施例3
一种无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法，该薄膜为：铁钴合金薄膜，包括以下步骤：
S1.配置电极材料和电解液。
所述电解液的组成成分包括：浓度为100g/L的硫酸盐，浓度为70g/L的硫酸铜，浓度为90g/L的硫酸钠，浓度为40g/L的柠檬酸钠。所述硫酸盐包括：等比例的硫酸铁、硫酸钴。
步骤S1所述电极材料为：聚乙炔导电聚合物，使用前将阴极板面进行抛光处理，达到镜面光洁度。纯铁板、电解镍板或电解钴板作为阳极材料。
步骤S1包括对电极材料的处理操作：用环烷酸亚铁做催化剂，将碘蒸气掺杂入聚乙炔中，制成聚乙炔导电聚合物薄膜，其厚度为10um。
S2.基于步骤S1的电极材料和电解液，采用双向脉冲喷射电沉积工艺制备得到纳米晶软磁合金薄膜。
S3.对软磁合金薄膜品进行后处理操作得到所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜。所述后处理操作为：将塑料衬底和软磁合金薄膜分离，得到所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜。
实施例4
一种无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法，该薄膜为：铁镍钴合金薄膜，包括以下步骤：
S1.配置电极材料和电解液。
所述电解液的组成成分包括：浓度为110g/L的硫酸盐，浓度为90g/L的硫酸铜，浓度为100g/L的硫酸钠，浓度为45g/L的柠檬酸钠。所述硫酸盐包括：1/2的硫酸铁、1/4的硫酸镍和1/4的硫酸钴。
步骤S1所述电极材料为：聚乙炔导电聚合物，使用前将阴极板面进行抛光处理，达到镜面光洁度。纯铁板、电解镍板或电解钴板作为阳极材料。
步骤S1包括对电极材料的处理操作：用环烷酸亚铁做催化剂，将碘蒸气掺杂入聚乙炔中，制成聚乙炔导电聚合物薄膜，其厚度为5um。
S2.基于步骤S1的电极材料和电解液，采用双向脉冲喷射电沉积工艺制备得到纳米晶软磁合金薄膜。
S3.对软磁合金薄膜品进行后处理操作得到所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜。所述后处理操作为：将塑料衬底和软磁合金薄膜分离，得到所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜。
实施例5
基于实施例1-4任一实施例，步骤S1所述电解液还包括：浓度为80-110g/L的硫酸铝、浓度为50-70g/L的钨酸钠、浓度为15-25g/L的硼酸、浓度为0.05-0.15g/L的十二烷基苯磺酸钠、浓度为1.8-2.4g/L的糖精钠中的一种或多种复配。其中，该浓度范围内的硫酸铝可以提高最终镀膜产品的延展性。该浓度范围内的钨酸钠可起到镀层的防腐作用。该浓度范围内的硼酸能有效提高氧化膜的生长速度，膜层硬度和耐磨性，并能缓冲电解液中的PH值波动等。该浓度范围内的十二烷基苯磺酸钠作脱脂剂。该浓度范围内的糖精钠可提高镀膜产品的光亮度和柔软性。
实施例6
基于实施例1-4任一实施例，步骤S1包括对电解液的处理操作：
①将0.2g/L的纳米颗粒加入到步骤S1所述电解液中，并通过稀硫酸和氢氧化钠调节电解液的PH值为5.0±0.5。所述的纳米颗粒，选择氧化石墨烯、纳米碳颗粒或陶瓷纳米颗粒中的一种。引入纳米颗粒尤其是氧化石墨烯可以增加铁镍等合金的成核点，有利于细化晶粒并提高复合薄膜的硬度。
②在电沉积前对步骤①所得电解液进行超声搅拌处理，得到所述处理后的电解液。所述超声搅拌处理采用500W的超声处理10min，从而使悬浮的纳米颗粒能充分的分散在电解液中。
实施例7
基于实施例1-4任一实施例，步骤S1包括对电解液的处理操作：
①将0.3g/L的纳米颗粒加入到步骤S1所述电解液中，并通过稀硫酸和氢氧化钠调节电解液的PH值为5.0±0.5。所述的纳米颗粒，选择氧化石墨烯、陶瓷纳米颗粒等比例复配。
②在电沉积前对步骤①所得电解液进行超声搅拌处理，得到所述处理后的电解液。所述超声搅拌处理采用600W的超声处理8min，从而使悬浮的纳米颗粒能充分的分散在电解液中。
实施例8
基于实施例1-4任一实施例，步骤S1包括对电解液的处理操作：
①将0.1g/L的纳米颗粒加入到步骤S1所述电解液中，并通过稀硫酸和氢氧化钠调节电解液的PH值为5.0±0.5。所述的纳米颗粒，选择氧化石墨烯、纳米碳颗粒等比例复配。
②在电沉积前对步骤①所得电解液进行超声搅拌处理，得到所述处理后的电解液。所述超声搅拌处理采用200W的超声处理14min，从而使悬浮的纳米颗粒能充分的分散在电解液中。
实施例9
基于实施例1-4任一实施例，步骤S1包括对电解液的处理操作：
①将0.2g/L的纳米颗粒加入到步骤S1所述电解液中，并通过稀硫酸和氢氧化钠调节电解液的PH值为5.0±0.5。所述的纳米颗粒，选择氧化石墨烯、纳米碳颗粒或陶瓷纳米颗粒中等比例复配。
②在电沉积前对步骤①所得电解液进行超声搅拌处理，得到所述处理后的电解液。所述超声搅拌处理采400W的超声处理12min，从而使悬浮的纳米颗粒能充分的分散在电解液中。
实施例6-9所述对电解液的处理操作，主要在于：1.纳米颗粒加入电解液中：引入纳米颗粒，尤其是氧化石墨烯可以增加铁镍等合金的成核点，有利于细化晶粒并提高复合薄膜的硬度。2.超声搅拌处理：因为超声波的空化效应等，抑制了纳米颗粒的团聚，使纳米颗粒在合金薄膜中均匀分布，从而使合金薄膜表面更光滑，硬度和耐磨性能更好。
实施例10
基于实施例6-9任一实施例，所述氧化石墨烯的制备主要分为以下步骤：
1)低温反应。先向烧瓶中加入2g的鳞片石墨，再加入25ml的浓硫酸。然后急剧降温并搅拌30min，加入2g的硝酸钠，再搅拌30min后加入6g的高锰酸钾，急剧降温后搅拌1h。
2)中温反应。将烧瓶移入到40℃的油浴锅中搅拌2h。
3)高温反应。先将油浴锅的温度上升到100℃，并向烧瓶中滴加45ml的去离子水，搅拌1h。然后向烧瓶中加入150ml的含量为10wt％的双氧水，待反应结束后向烧瓶中加入浓度为1mol/L的100mL稀盐酸，待不产生气泡时停止反应。最后，经过超声、离心和干燥处理得到氧化石墨烯。
通过上述方法制备的氧化石墨烯颗粒的尺寸可控制在0.01～30um之间。为了促进纳米颗粒向阴极移动，电沉积之前要对纳米颗粒进行清洗、润湿或添加表面活性剂。
实施例11
基于实施例1-4任一实施例，步骤S2所述双向脉冲喷射电沉积工艺制备得到纳米晶软磁合金薄膜的方法包括：
(1)将阴阳极按照面积比，将喷嘴和阴极板间距固定安装好，放入待沉积的电解液中，并接通双向脉冲电源。所述阴阳极的面积比为1：4。所述喷嘴与阴极板面的距离为8mm。
(2)设置电沉积工艺参数为：温度为50℃。电解液PH值为4.5。平均电流密度设置为6.0A·dm-2。Ton和Tof分别设置为0.3ms和0.8ms。镀液流速为2.3L/min。喷头移动速率为1.3mm/s。电沉积时间为8min，并进行双向脉冲喷射电沉积操作。
(3)电沉积至需要的厚度和幅宽后，取出电极材料，用蒸馏水冲洗干净，得到所述纳米晶软磁合金薄膜。
实施例12
基于实施例1-4任一实施例，步骤S2所述双向脉冲喷射电沉积工艺制备得到纳米晶软磁合金薄膜的方法包括：
(1)将阴阳极按照面积比，将喷嘴和阴极板间距固定安装好，放入待沉积的电解液中，并接通双向脉冲电源。所述阴阳极的面积比为1：5。所述喷嘴与阴极板面的距离为10mm。
(2)设置电沉积工艺参数为：温度为55℃。电解液PH值为5.8。平均电流密度设置为6.0A·dm-2。Ton和Tof分别设置为0.4ms和0.9ms。镀液流速为2.0L/min。喷头移动速率为1.4mm/s。电沉积时间为3min，并进行双向脉冲喷射电沉积操作。
(3)电沉积至需要的厚度和幅宽后，取出电极材料，用蒸馏水冲洗干净，得到所述纳米晶软磁合金薄膜。
实施例13
基于实施例1-4任一实施例，步骤S2所述双向脉冲喷射电沉积工艺制备得到纳米晶软磁合金薄膜的方法包括：
(1)将阴阳极按照面积比，将喷嘴和阴极板间距固定安装好，放入待沉积的电解液中，并接通双向脉冲电源。所述阴阳极的面积比为1：3。所述喷嘴与阴极板面的距离为5mm。
(2)设置电沉积工艺参数为：温度为40℃。电解液PH值为3.5。平均电流密度设置为6.0A·dm-2。Ton和Tof分别设置为0.2ms和0.7ms。镀液流速为2.5L/min。喷头移动速率为1.1mm/s。电沉积时间为20min，并进行双向脉冲喷射电沉积操作。
(3)电沉积至需要的厚度和幅宽后，取出电极材料，用蒸馏水冲洗干净，得到所述纳米晶软磁合金薄膜。
实施例14
基于实施例11-13任一实施例，步骤(2)包括使用超临界CO2流体辅助电沉积，具体操作包括：将超临界CO2流体添加到电解液中，并添加碳氢/碳氟混杂型表面活性剂或硅氧烷表面活性剂或磷酸酯型阴离子表面活性剂，使超临界CO2与电解液均匀混合成为乳化状态。具体方法为：向添加了表面活性剂的传统水电解液中通入加压到10MPa的CO2，处理后每150mL的超临界CO2电解液包括：100mL的水电解液和50mL的超临界CO2流体。使用超临界CO2流体辅助电沉积，超临界CO2具有低粘度，溶解氢能力强和周期电沉积的性质，可以改变合金薄膜的结晶取向，还可以弥补析氢反应的针孔，使基体和合金更好的结合在一起。CO2为非极性、无毒、不易燃、丰富廉价。且H2在CO2中的溶解度很高，所以在超临界CO2流体中制备的纳米晶铁镍钴合金薄膜表面更光滑，硬度更好。
实施例15
基于实施例1-4任一实施例，步骤S3所述将塑料衬底和软磁合金薄膜分离操作包括：电沉积完成后将软磁合金薄膜放置在真空炉中高温降解，温度由导电塑料的熔点决定。若高温无法对导电塑料进行降解，则利用其它方法将塑料衬底和软磁合金薄膜分离。对于无法降解的导电塑料如ABS塑料等，采用负压吸附法将衬底脱除。分离后将合金薄膜放入超声波清洗器中清洗，烘干后即获得无衬底软磁合金薄膜。
实施例16
基于实施例11-13任一实施例，步骤S3所述后处理操作还包括：热处理操作，具体为：将纳米晶软磁合金薄膜在惰性气体气氛中，于300-1000℃条件下，热处理0.5-4小时。所述惰性气体可为纯N2气。得到的合金薄膜更光滑，力学和耐腐蚀性能更好。热处理可以影响纳米晶软磁合金薄膜的力学、磁学、耐腐蚀等性能。对于不同的无衬底软磁合金薄膜采用不同的热处理温度，可以提高薄膜的各项性能。在上述热处理的温度范围和时间长度范围内，通过调整软磁合金薄膜的热处理温度和时间，可以调整合金薄膜的磁学性能。
基于实施例1-16所得无衬底的纳米晶软磁合金薄膜，进测试所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的薄膜厚度为3-100um，该薄膜由10-20nm的纳米晶粒组成，其中：铁、镍、钴的含量占总原子数的70-80％，铝、铜的含量占总原子数的5-10％，纳米颗粒占总原子数的3-5％，其余为非晶化元素，非晶化元素根据添加的试剂不同，为硅、硼和磷中的一种或几种。
本发明采用双脉冲喷射电沉积法制备的纳米晶软磁合金薄膜的厚度为3～100um，该薄膜由10～20nm的纳米晶粒组成。该制备方法可综合脉冲电沉积和喷射电沉积的优点，且本发明使用超临界CO2流体辅助电沉积等方法使该合金薄膜的磁性能、力学性能、耐腐蚀性能和摩擦学性能均更为优异。
应该注意到并理解，在不脱离本发明权利要求所要求的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

Claims (10)

1.一种无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.配置电极材料和电解液；
所述电解液的组成成分包括：浓度为100-120g/L的硫酸盐，浓度为70-100g/L的硫酸铜，浓度为90-120g/L的硫酸钠，浓度为40-60g/L的柠檬酸钠；所述硫酸盐包括：硫酸铁、硫酸镍、硫酸钴中的一种或几种；
S2.基于步骤S1的电极材料和电解液，采用双向脉冲喷射电沉积工艺制备得到纳米晶软磁合金薄膜；
S3.对软磁合金薄膜品进行后处理操作得到所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜；所述后处理操作为：将塑料衬底和软磁合金薄膜分离，得到所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜。
2.根据权利要求1所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S1所述电极材料为：聚乙炔导电聚合物或ABS塑料作为阴极材料，使用前将阴极板面进行抛光处理，达到镜面光洁度；纯铁板、电解镍板或电解钴板作为阳极材料。
3.根据权利要求2所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法，其特征在于，采用聚乙炔导电聚合物作为电极材料时，步骤S1包括对电极材料的处理操作：用环烷酸亚铁做催化剂，将碘蒸气掺杂入聚乙炔中，制成聚乙炔导电聚合物薄膜，其厚度为5um-10um。
4.根据权利要求1所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S1所述电解液还包括：浓度为80-110g/L的硫酸铝、浓度为50-70g/L的钨酸钠、浓度为15-25g/L的硼酸、浓度为0.05-0.15g/L的十二烷基苯磺酸钠、浓度为1.8-2.4g/L的糖精钠中的一种或多种复配。
5.根据权利要求1所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S1包括对电解液的处理操作：
①将0.1-0.3g/L的纳米颗粒加入到步骤S1所述电解液中，并通过稀硫酸和氢氧化钠调节电解液的PH值为5.0±0.5；
②在电沉积前对步骤①所得电解液进行超声搅拌处理，得到所述处理后的电解液。
6.根据权利要求1所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S2所述双向脉冲喷射电沉积工艺制备得到纳米晶软磁合金薄膜的方法包括：
(1)将阴阳极按照面积比，将喷嘴和阴极板间距固定安装好，放入待沉积的电解液中，并接通双向脉冲电源；所述阴阳极的面积比为1：3-5；所述喷嘴与阴极板面的距离为5-10mm；
(2)设置电沉积工艺参数为：温度为40-55℃；电解液PH值为3.5-5.8；平均电流密度设置为6.0A·dm-2；Ton和Tof分别设置为0.2-0.4ms和0.7-0.9ms；镀液流速为2.0-2.5L/min；喷头移动速率为1.1-1.4mm/s；电沉积时间为3-20min，并进行双向脉冲喷射电沉积操作；
(3)电沉积至需要的厚度和幅宽后，取出电极材料，用蒸馏水冲洗干净，得到所述纳米晶软磁合金薄膜。
7.根据权利要求6所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)包括使用超临界CO2流体辅助电沉积，具体操作包括：将超临界CO2流体添加到电解液中，并添加碳氢/碳氟混杂型表面活性剂或硅氧烷表面活性剂或磷酸酯型阴离子表面活性剂，使超临界CO2与电解液均匀混合成为乳化状态。
8.根据权利要求1所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S3所述后处理操作还包括：热处理操作，具体为：将纳米晶软磁合金薄膜在惰性气体气氛中，于300-1000℃条件下，热处理0.5-4小时。
9.一种无衬底的纳米晶软磁合金薄膜，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的制备方法制备得到；所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜包括：金属铁薄膜、铁镍合金薄膜、铁钴合金薄膜和铁镍钴合金薄膜；其中，步骤S1采用硫酸铁配置电解液时得到所述金属铁薄膜、采用硫酸镍和硫酸铁配置电解液时得到所述铁镍合金薄膜、采用硫酸钴和硫酸铁配置电解液时得到所述铁钴合金薄膜、采用硫酸钴、硫酸镍、硫酸铁配置电解液时得到所述铁镍钴合金薄膜。
10.根据权利要求9所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜，其特征在于，所述无衬底的纳米晶软磁合金薄膜的薄膜厚度为3-100um，该薄膜由10-20nm的纳米晶粒组成，其中：铁、镍、钴的含量占总原子数的70-80％，铝、铜的含量占总原子数的5-10％，纳米颗粒占总原子数的3-5％，其余为非晶化元素，非晶化元素选自硅、硼和磷中的一种或几种。
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