[发明专利]非晶合金薄带、纳米晶软磁合金以及由纳米晶软磁合金组成的磁芯

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于纳米晶软磁合金的非晶合金薄带，一种由非晶软磁合金薄带制备的纳米晶软磁合金，以及一种由纳米晶软磁合金制备的磁芯，该磁芯用于各种变压器和各种电抗扼流线圈，一种噪声抑制部件，一种激光电源用脉冲功率磁性部件，一种加速器，或类似物，一种通讯用脉冲变压器，各种电机磁芯，各种发电机，各种磁性传感器，一种天线磁芯，各种电流传感器，一种磁屏，或类似物。

背景技术

作为用于各种变压器，各种电抗器，扼流线圈，噪声抑制部件，激光电源，加速器用脉冲功率磁性部件，或类似物的软磁材料，硅钢，铁素体，非晶合金，纳米晶合金，或类似物是公知的。由于铁素体材料的饱和磁通密度较低而且温度特性差，因此铁素体很容易磁饱和而不适合设计成高磁通密度而在高功率下使用。硅钢板材料便宜且磁通密度高，但是高频率使用的时候磁芯损失较大。非晶合金通常是由液相或汽相通过快速冷却而制备的。由于不存在晶粒，铁族或钴族非晶合金基本上不具有磁晶各向异性且具有优异的软磁特性，因此可用于电源的变压器铁芯，扼流线圈，磁头，电流传感器，或类似物。铁族非晶合金的问题是具有大的磁致伸缩率，但是与钴族非晶合金相比其不具有高的磁导率。钴族非晶合金的问题是具有低的磁致伸缩率和高的磁导率，但是它的饱和磁通密度低，小于或等于1T(特斯拉)。

众所周知，纳米晶合金具有与钴族非晶合金相同的良好的软磁特性和与铁族非晶合金相同的高饱和磁通密度，其被用于噪声抑制组件如共模扼流线圈或类似物，高频变压器，脉冲变压器，磁芯如电流传感器或类似物。已知的一种典型的组合系统是Fe-Cu-(Nb，Ti，Zr，Hf，Mo，W，Ta)-Si-B系统合金，Fe-Cu-(Nb，Ti，Zr，Hf，Mo，W，Ta)-B系统合金，或专利文件1和专利文件2中描述的类似系统。这些铁族纳米晶合金通常是采用如下方法制备的：将液相或汽相非晶合金快速冷却然后通过热处理进行微结晶化。众所周知液相快速冷却的方法有单辊法、双辊法、离心快速冷却法、旋转液体纺绩法、喷雾法、空化法，或类似方法。众所周知汽相快速冷却的方法有溅射法、蒸发法、离子镀法，或类似方法。众所周知铁族纳米晶合金是通过这些方法将非晶合金微结晶化得到的，其几乎没有非晶合金的热不定性，而且与铁系统非晶合金相比具有良好的软磁特性即高饱和磁通密度和低磁致伸缩率。众所周知纳米晶合金特性随时间变化小而且具有良好的温度特性。

专利文件1：日本专利公告号为H04-004393(第5页，第10栏，第31-43行)。

专利文件2：日本专利公开号为H01-242755(第3页，左上栏第15行-右上栏第5行)。

发明内容

本发明要解决的技术问题

当批量生产非晶合金薄带的时候，通常采用熔融和快速冷却的方法如单辊法。纳米晶软磁合金是通过热处理和将该非晶合金薄带微结晶化制备的。但是，当批量生产纳米晶软磁合金的时候，为了提高批量生产率和降低原料成本，可以采用如下方法制备纳米晶软磁合金：首先制备一宽幅非晶合金薄带，如果需要，通过纵切、切割、冲孔或类似工艺加工，然后对该加工过的非晶合金薄带进行热处理。因此，存在的问题是该批量生产的纳米晶软磁合金的磁性能受该宽幅非晶合金薄带的影响，而且与在实验室通过小型设备由非晶合金薄带制备的纳米晶软磁合金相比，采用宽幅非晶合金薄带制备的纳米晶软磁合金的软磁性很容易改变交流磁性能或改变特性。基于这个原因，考虑到在批量生产中宽幅非晶薄带上升至表面的残余应力、表面层的不同、或类似方面也影响热处理后纳米晶软磁合金的交流磁性能。尤其是在批量生产的情况下，为了降低原料价格，使用更便宜的含有C的铁作为原料。因此，在生产非晶合金薄带的时候，C分离至薄带表面，并成为经热处理的纳米晶软磁合金的交流磁性能分散和特性随时间变化的原因。

如上所述，即使使用宽幅非晶合金薄带，仍然强烈希望出现具有良好软磁特性、交流磁性分散小、时间稳定性、适合批量生产的纳米晶合金和纳米晶软磁合金用非晶合金薄带，以及具有良好的交流特性和性能偏差小的纳米晶软磁合金制备的磁芯。

如上所述，在采用含C宽幅非晶合金制备的纳米晶软磁合金和采用该纳米晶软磁合金制备的磁芯中，很难实现具有小的交流磁性分散和良好的高温长时间稳定性的纳米晶软磁合金以及采用该纳米晶软磁合金制备的磁芯。