[发明专利]一种铁基非晶合金材料

说明书

技术领域

本发明属于功能材料制造领域，具体涉及一种性能受湿度影响较小、抗氧化能力较强的铁基非晶合金材料。

背景技术

铁基非晶合金在经过适当的热处理工艺后由于其独特的纳米晶/非晶双相结构而兼有高饱和磁通密度、高磁导率、铁损小、电阻率高等优异的软磁性能，目前已广泛应用于配电变压器行业，随着国家节能减排政策的推出，其用量还在逐年增加。

铁基非晶合金以Fe元素为主，加入少量的非晶形成元素Si、B经快速冷凝工艺形成一种非晶态材料，其中Fe的质量百分比占90%以上。一般制造流程为按照化学成份配置母合金，经过熔炼、快速冷凝后制得非晶带材，然后经过剪切、码放、搭接、成型、热处理、固化后制备成所需规格铁芯。

在实际生产中，母合金多采用1t甚至以上的感应炉这种大型设备进行熔炼，带材的产量也非常高；铁芯的重量大部分重量集中在50-200kg之间，而且铁芯制备的工艺步骤繁琐、用时长，如码放、搭接、成型、固化步骤均需要人工进行逐个的加工操作，同时热处理和固化步骤还分别需要在设备中加热4～12h。这样带材从码放到制造成铁芯需要经过至少2天的时间，其中大部分时间带材都暴露在空气中，在实际生产中，常常由于人工、设备等其他资源不具备等原因，使同一炉生产出的带材需要分多个批次才能完全进入铁芯的生产线，这就导致带材在空气中暴露更长的时间。

而制造环境对非晶铁芯的损耗等性能具有非常重要的影响，如现有技术中成分为Fe₇₈Si₉B₁₃的带材在湿度为20-40%环境下存放和制备的铁芯损耗为0.16-0.19W/kg，而在湿度为65-85%下制备的铁芯损耗>0.20W/kg，这是由于空气中湿度大时，空气中的水份极易引起非晶带材表面氧化，致使制造的铁芯损耗增大，损耗的增大将会导致组装成的变压器耗能大幅增加。因此降低空气中的水份对带材性能的影响对于提高非晶铁芯的性能、提高不同季节不同批次铁芯的一致性具有重要的意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种性能受湿度影响较小的铁基非晶材料，由该材料制成的非晶带材不易被空气中的水份氧化、由该材料制成的非晶铁芯性能具有较好的一致性。

本发明提供的技术方案为：一种铁基非晶合金材料，其具体化学成分按原子个数百分比计算为：Fe  79%～81%； Si  8.5%～9.5%； B  10%～12%； Mn   0.1%～0.15%； Cu  0.05%～0.1%； Cr  0.05%～0.1%。

Fe为本发明成分中的铁磁性元素，其含量a为79.00至81.00 at%,当Fe的含量小于79 at%时，铁基非晶没有足够大的饱和磁感应强度Bs。另一方面，当它超过81 at%时，铁基非晶合金带具有较差的非晶形成能力，因此a优选为79.00至81.00 at%。

Si和B是非晶形成元素，Si含量为8.50至9.50 at%，一方面为铁基非晶合金熔点降低做出贡献，另一方面主要是有效提高了合金的初始磁导率；B含量为10.00至12.00at%时有利于降低合金的熔点，有利于形成非晶条带。

Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，当Mn含量为0.10-0.15%时具有最佳的抗氧化作用；Cu存在于钢中具有耐大气腐蚀性，Cu对抵消钢中S也有有明显效果，在此合金成分中当Cu含量为0.05-0.10%时具有较好的耐大气腐蚀性；Cr可提高钢的抗氧化性和脆性转变温度，加入适度的Cr，含量为0.05-0.10%对钢的抗氧化能力做到较好的贡献。

本发明具有以下有益效果：1、本发明提供的铁基非晶合金材料的性能受湿度影响较小，空气湿度对制造的铁芯的损耗等性能影响较小，从而对组装成的变压器耗能影响较小，因此本发明通过降低空气中的水份对带材性能的影响提高了不同季节不同批次铁芯的一致性。2、本发明提供的铁基非晶合金材料具有较强的抗氧化能力，由该材料制成的带材不易被空气中的水份氧化，其在湿度较高的环境，如湿度高达85%的环境下，仍能保持优异的性能，这样就降低了非晶合金带材和铁芯对保存条件的要求，延长了保质期，提高了其应用范围。3、本发明提供的非晶合金材料具有优异的磁性能，适于广泛应用于配电变压器行业。

具体实施方式

下面结合实施方式具体说明本发明。

本发明提供的铁基非晶合金材料的形式可以是带材，也可以是铁芯，具体的制备方法如下所述。