CN1234901C - 一种淬态纳米巨磁阻抗薄带材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种淬态纳米巨磁阻抗薄带材料及其制备方法，属于磁传感与磁存储技术领域。本发明的材料组成为FeαCoβCuγNbxSiyBz，该种材料采用真空熔炼、甩带工艺。该材料具有较高的巨磁阻抗值，可用于磁传感与磁存储技术。

Description

一种淬态纳米巨磁阻抗薄带材料及其制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种淬态纳米巨磁阻抗薄带材料及其制备方法，属于磁传感与磁存储技术领域。
(二)背景技术
巨磁阻抗效应材料是一种非常重要的功能材料，可应用于磁传感材料与磁头材料，发展前景广阔。目前的一种重要的纳米巨磁阻抗效应薄带材料为Fe-Cu-Nb-Si-B，其标准配方为Fe74.5-tCutNb3Si13.5B9，其中Cu的原子百分数t为0.5-1.5，其最佳巨磁阻抗效应对应于t＝1的材料。其对应的材料制备方法为首先制备淬态薄带材料，然后在温度为500-600℃下的真空或保护气氛下退火20-60分钟。当然退火就需要耗费能量，而且在退火时必须保障样品不氧化，这样会带来较高的材料生产成本。
(三)发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种无需退火的淬态纳米巨磁阻抗薄带材料及其制备方法。
本发明淬态纳米巨磁阻抗薄带材料组成为FeαCoβCuγNbxSiyBz，其中原子百分数为：
                   β＝0-2.0
                   γ＝2.3-2.7
                   x＝2.8-3.2
                   y＝13.1-13.6
                   z＝8-9
                   α＝100-β-γ-x-y-z。
本发明淬态纳米巨磁阻抗薄带材料的制备方法如下：
按分子式FeαCoβCuγNbxSiyBz的化学元素比例称料，将料放入电弧炉中，抽真空到10-3帕，充入一个大气压氩气，熔炼合金。将熔炼好的合金以35-40米/秒的速度由真空甩带机甩出薄带，制得淬态纳米巨磁阻抗薄带材料。
本发明的核心在于提高Cu在材料薄带中的成分含量并与淬态的巧妙配合。本发明充分利用Cu的细化晶粒和促进成核的作用，提高Cu成分含量，这样便增加材料立方软磁相的成核点，从而可以省去退火过程、直接在淬态实现纳米化，并使淬态薄带具有高巨磁阻抗效应，这样既节约了能源，而且省去了繁杂的退火过程，并且避免了高温退火漏真空、氧化导致性能降低的威胁。若Cu的百分含量过低x＜2.2，则在无退火的淬态材料中纳米晶化不足，导致材料磁导率不高、巨磁阻抗性能低。若Cu的百分含量过高x＞2.8，则降低材料的饱和磁化强度与磁导率。高的巨磁阻抗效应要求淬态薄带中Cu的百分含量x在2.3≤x≤2.7的范围内。
本发明提供的淬态纳米巨磁阻抗薄带材料，不仅制备工艺简单、省去了退火步骤，节约了能源，而且材料的巨磁阻抗性能也较高。例如Fe71Co1Cu2.5Nb3Si13.5B9淬态纳米薄带在磁场为7162A/m下在频率为1MHz时巨磁阻抗值可达到-50％。
(四)具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。
实施例1：淬态纳米巨磁阻抗薄带材料组成为Fe71Co1Cu2.5Nb3Si13.5B9
按照配方Fe71Co1Cu2.5Nb3Si13.5B9的化学元素比例称料，将料放入电弧炉中，抽真空到10-3帕，充入一个大气压氩气，熔炼合金。将熔炼好的合金以40米/秒的速度由真空甩带机甩出薄带。测得该Fe71Co1Cu2.5Nb3Si13.5B9快淬薄带在交流电频率f＝1MHz，磁场为7162A/m下的阻抗变化率ΔZ/Z0为-50％。
实施例2：淬态纳米巨磁阻抗薄带材料组成为Fe72.1Cu2.4Nb3Si13.5B9
按照配方Fe72.1Cu2.4Nb3Si13.5B9的化学元素比例称料，将料放入电弧炉中，抽真空到10-3帕，充入一个大气压氩气，熔炼合金。将熔炼好的合金以39米/秒的速度由真空甩带机甩出薄带。测得该Fe72.1Cu2.4Nb3Si13.5B9快淬薄带在交流电频率在交流电频率f＝1MHz，磁场为7162A/m下的阻抗变化率ΔZ/Z0为-41％。
实施例3：淬态纳米巨磁阻抗薄带材料组成为Fe72.7Cu2.3Nb3Si13.5B8.5
按照配方Fe72.7Cu2.3Nb3Si13.5B8.5的化学元素比例称料，将料放入电弧炉中，抽真空到10-3帕，充入一个大气压氩气，熔炼合金。将熔炼好的合金以35米/秒的速度由真空甩带机甩出薄带。测得该Fe72.7Cu2.3Nb3Si13.5B8.5快淬薄带在交流电频率f＝1MHz，磁场为7162A/m下的阻抗变化率ΔZ/Z0为-25％。
实施例4：淬态纳米巨磁阻抗薄带材料组成为Fe71.4Co1.5Cu2.3Nb3Si13.5B8.3
按照配方Fe71.4Co1.5Cu2.3Nb3Si13.5B8.3的化学元素比例称料，将料放入电弧炉中，抽真空到10-3帕，充入一个大气压氩气，熔炼合金。将熔炼好的合金以35米/秒的速度由真空甩带机甩出薄带。测得该Fe71.4Co1.5Cu2.3Nb3Si13.5B8.3快淬薄带在交流电频率f＝1MHz，磁场为7162A/m下的阻抗变化率ΔZ/Z0为-20％。
实施例5：淬态纳米巨磁阻抗薄带材料组成为Fe71Co0.8Cu2.7Nb3Si13.5B9
按照配方Fe71Co0.8Cu2.7Nb3Si13.5B9的化学元素比例称料，将料放入电弧炉中，抽真空到10-3帕，充入一个大气压氩气，熔炼合金。将熔炼好的合金以35米/秒的速度由真空甩带机甩出薄带。测得该Fe71Co0.8Cu2.7Nb3Si13.5B9快淬薄带在交流电频率f＝1MHz，磁场为7162A/m下的阻抗变化率ΔZ/Z0为-30％。
实施例6：淬态纳米巨磁阻抗薄带材料组成为Fe71Co1.2Cu2.7Nb2.8Si13.3B9
按照配方Fe71Co1.2Cu2.7Nb2.8Si13.3B9的化学元素比例称料，将料放入电弧炉中，抽真空到10-3帕，充入一个大气压氩气，熔炼合金。将熔炼好的合金以35米/秒的速度由真空甩带机甩出薄带。测得该Fe71Co1.2Cu2.7Nb2.8Si13.3B9快淬薄带在交流电频率f＝1MHz，磁场为7162A/m下的阻抗变化率ΔZ/Z0为-28％。
实施例7：淬态纳米巨磁阻抗薄带材料组成为Fe69.8Co2Cu2.6Nb3Si13.6B9
按照配方Fe69.8Co2Cu2.6Nb3Si13.6B9的化学元素比例称料，将料放入电弧炉中，抽真空到10-3帕，充入一个大气压氩气，熔炼合金。将熔炼好的合金以38米/秒的速度由真空甩带机甩出薄带。测得该Fe69.8Co2Cu2.6Nb3Si13.6B9快淬薄带在交流电频率f＝1MHz，磁场为7162A/m下的阻抗变化率ΔZ/Z0为-31％。
实施例8：淬态纳米巨磁阻抗薄带材料组成为Fe71.6Co1.2Cu2.7Nb3.2Si13.3B8
按照配方Fe71.6Co1.2Cu2.7Nb3.2Si13.3B8的化学元素比例称料，将料放入电弧炉中，抽真空到10-3帕，充入-个大气压氩气，熔炼合金。将熔炼好的合金以38米/秒的速度由真空甩带机甩出薄带。测得该Fe71.6Co1.2Cu2.7Nb3.2Si13.3B8快淬薄带在交流电频率f＝1MHz，磁场为7162A/m下的阻抗变化率ΔZ/Z0为-18％。

Claims (2)

1.一种淬态纳米巨磁阻抗薄带材料，其特征为材料组成为FeαCoβCuγNbxSiyBz，其中原子百分数为：
        β＝0-2.0
        γ＝2.3-2.7
        x＝2.8-3.2
        y＝13.1-13.6
        z＝8-9
        α＝100-β-γ-x-y-z。
2.一种权利要求1所述的淬态纳米巨磁阻抗薄带材料的制备方法，其特征在于先将FeαCoβCuγNbxSiyBz按原子百分数比例称料，  将料放入电弧炉中，抽真空到10-3帕，充入一个大气压氩气，熔炼合金；将熔炼好的合金以35-40米/秒的速度由真空甩带机甩出薄带，制得具有巨磁阻抗效应的FeαCoβCuγNbxSiyBz淬态纳米薄带材料。
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