[发明专利]铁基无定形合金薄带及用它做的铁心

说明书

                      发明背景

1、发明所属领域

本发明涉及到一种用于电源变压器、高频变压器等缠绕铁心的无定形合金薄带。

2、有关技术的说明

通过迅速冷却熔化状态的合金连续生产薄金属带材和线材的方法包括离心快速冷却法，单辊法，双辊法等等。这些方法是将熔化状态的金属由小孔注入到高速旋转的金属辊(鼓)的里或外的表面上，使它被快速固化成薄金属带或线材。而且，通过严格地控制合金的成分，有可能生产出类似液态金属的无定形合金并得到有良好磁性和力学性质的材料。

由于无定形合金良好的性能，所以它作为工业材料用途很多。在无定形合金中，Fe基无定形合金薄带如Fe-Si-B无定形合金薄带由于其具有低铁损、高饱和磁通量密度、高磁导率及其它优点而用作电源变压器、高频变压器的铁心。

尽管Fe-Si-B无定形合金薄带和硅钢片相比具有较低的铁损，但它的饱和磁通量密度Bs还是较差的。这是因为，为提高饱和磁通量密度，增加Fe的含量，使得形成无定形状态的能力降低，而且使得无定形合金薄带的稳定生产变得困难。如果有可能在增加饱和磁通量密度的同时仍保持着形成无定形状态的能力，它将使缩减铁心尺寸变的可行，且在设计用于变压器铁心中的自由度提高，这样会带来很大的好外。针对上述的需要，下面的技术已被提出。

例如，日本未经审查的专利申请说明书，公开号为No.平5-140703，披露了一种由式(Fe_aSi_bB_cC_d)_100-xSn_x表示的无定形合金薄带的组成，其原子百分数为：a＝0.80-0.86，b＝0.01-0.12，c＝0.06-0.16，d＝0.001-0.04，a+b+c+d＝1，x＝0.05-1.0。这种技术通过加入Sn，在Fe的加入量大时也能改善形成无定形状态的能力，但是实际上获得的合金饱和磁通量密度至多为1.73T。

日本未经审查的专利申请说明书，公开号为No.平6-220592，披露了一种由式Fe_aCo_bSi_cB_dM_x表示的无定形合金薄带的组成。其原子百分量为：60≤a≤83，3≤b≤20，80≤a+b≤86，1≤c≤10，11≤d≤16，当M是Sn时，0.1≤x≤1.0，当M是Cu时，0.1≤x≤2.0当M是S时0.01≤x≤0.07，a+b+c+d+x＝100。这种技术中由于加入了Co使合金具有大的饱和磁通量密度。然而Co是非常贵的元素，虽然含Co的铁基无定形合金薄带可用在一些要求质量较高的场合，但成本高仍是这项技术的不足之处。

除了这些之外，日本未经审查的专利申请说明书，公开号为No.平6-264197披露了一种由式Fe_xB_ySi_zMn_a表示的无定形合金薄带的组成。其原子百分数为80＜x≤83，y＝6-11，z＝8-13，a＝0.5-3。在这项技术中，由于加入Mn，使得材料绝缘膜处理性能有了提高，但合金的磁通量密度没有达到1.7T。

因此，采用传统技术不能够生产出实际可用的、成本低且具有高饱和磁通量密度的铁基无定形合金薄带。

如上所述，在铸造状态或退火条件下，稳定地获得无定形合金薄带是困难的，因为当为提高合金的饱和磁通量密度，而增加铁基无定形合金薄带中Fe的含量时，形成无定形状态合金的能力就会降低而且还会在局部生成结晶。

在用无定形合金薄带装配缠绕铁心变压器或层压铁心变压器时，通常的方法是用许多的薄带相互叠成在一起，形成磁芯，并在它的磁路方向上通入直流电磁场，使铁心退火。退火的目的是降低薄带的应变和形成在所加磁场方向上产生的磁各向异性，但是，当退火的温度太低时，会使降低应变和产生磁各向异性变得困难。

相反，当退火温度过高时，薄带会形成结晶而且作为无定形材料的良好的软磁性质会消失。根据这个理由铁心退火是有一个最佳的温度。

对于越重和越大体积的铁心，将它装入热处理炉中后，加热期间在它的不同部位的温度分布就越不均匀。当对它进行足够长的时间加热或冷却后，不同部位的温度不均才会减到最小程度，但这样会使生产率降低。