[发明专利]一种低钴镍纳米晶铁基软磁合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种低钴镍纳米晶铁基软磁合金材料及制备方法。

背景技术

CN201010176204.2号申请涉及一种铁钴基纳米晶软磁合金，该合金包括如下组分，其摩尔百分比：Fe40％～42.8％；Co40％～42.8％；M5％～8％；B5％～12％；Cu0.1％～1.5％，其中M为Nb、Zr、Hf、Mo、W、Ta中的至少一种。该发明还公开了该软磁合金的制备方法。。

这种材料中钴含量太高。另外Nb、Zr、Hf、Mo、W、Ta均为较高熔点的稀贵元素，并且含量也都很高，这样很容易在熔制中造成元素偏析，影响材料的性能。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种低钴镍纳米晶铁基软磁合金材料，该材料在保证较好的软磁性能的条件下，不仅减少了高价格的钴金属，而且具有良好的磁性能。

本发明的另一目的是提供一种低钴镍纳米晶铁基软磁合金的材料制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

一种低钴镍纳米晶铁基软磁合金材料，该材料各成分的重量百分含量为：Co4％～6.5％,Ni5％～8％,Gd3％～5％,Ir 0.01％～0.05％，Tm0.1％～0.5％，Dy0.1％～0.5％，Al2％～4％，P0.1％～0.5％，B1％～3％，其余为Fe。

本发明低钴镍纳米晶铁基软磁合金材料的组织特点为纳米晶。纳米晶晶粒尺寸为50-100nm。

上述低钴镍纳米晶铁基软磁合金材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）首先将各成分的重量百分含量为：Co 4％～6.5％,Ni5％～8％,Gd3％～5％,Ir 0.01％～0.05％，Tm 0.1％～0.5％，Dy 0.1％～0.5％，Al 2％～4％，P 0.1％～0.5％，B 1％～3％，其余为Fe进行配料，原料Co、Ni、Ir 、Tm、Dy、Al、P、B、Fe的纯度均大于99.9％，Gd以铁钆中间合金的方式加入，铁钆合金中Gd的重量百分比为35%；

（2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1580-1600℃，浇注冷却后得到母合金；

（3）然后将所述母合金再放入重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1570-1590℃，所述重熔管式坩埚置于真空感应成型炉内，重熔管式坩埚的顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下2-4mm处，重熔管式坩埚内放置一个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和管式坩埚内壁的间隙为0.5-0.9mm，所述母合金置于管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，合金熔融膨胀溢出后与旋转的成型炉转轮轮缘接触，熔融合金熔潭被旋转的转轮边上的轮缘拖拽形成合金丝，（4）然后将合金丝置于300-350℃，保温2-4小时得到低钴镍高饱和磁感应强度纳米晶铁基软磁合金材料。

步骤4）中成型炉转轮轮缘的旋转线速度为26～28m/s，所得合金丝的直径为200-300μm。

本发明相比现有技术具有如下有益效果：

本发明合金材料中采用的Tm和Dy都可提高材料的非晶形成能力。B作为非晶形成元素能够扩大 Fe基非晶合金的非晶形成范围, 稳定非晶相, 而且 B的加入还能提高合金的居里温度。P也是提高非晶形成能力的一种元素。因为 P价格比 B低, 可以降低合金成本，而且在制备过程中, 由于 P的熔点低,可以降低合金熔炼过程中能量损耗。

材料成份中的P、B、Tm和Dy共同存在可使团簇中原子间相互作用强, 则原子扩散便困难，因此提高材料非晶形成能力。

Al 、Co和N i为纳米晶形核提供位置。Co含量增大, 纳米晶体积分数增大,晶粒间磁耦合加强,Al、Co和N i共同作用，保证了纳米晶的形成。

Ir提高非晶形成能力并阻碍纳米晶长大。因此，Ir、P、B、Tm和Dy共同作用，可抑制纳米晶尺寸长大。

Co 提高材料的高温磁性能, 非晶的居里温度随着 Co含量的增加而增大, 高温磁导率也随 Co含量增加而增大。Al和N i 也具有较好的软磁性能，磁导率和电阻率高。Al、Co和Ni结合强化了铁磁性作用，有效提高了材料的饱和磁感应强度。

本发明合金在凝固中，采用快速冷却和合金化结合，可以有效减小合金中的相，保证化学成分的均匀分布，也保证了合金的磁性能。热处理可降低快速造成的内应力。

与现有技术相比，本发明的优点在于：