[发明专利]一种铁基非晶纳米晶软磁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是属于磁性材料及其制备技术领域，尤其是涉及一种高导磁率低损耗的铁基纳米晶软磁合金及其制备方法。

背景技术

随着社会发展，在电力系统、计算机网络、多媒体技术和高频微磁器件等领域，越来越要求所用元器件高品质、小型、轻量，这就要求所使用的软磁合金等金属功能材料不断提高性能，即该软磁材料要同时兼备高饱和磁化强度（Bs）和高导磁率（μ）。“Finemet”纳米晶软磁合金的发现是解决这一难题的一个突破性进展。这种软磁合金具有高饱和磁化强度(Bs : 1.24T)、高初始导磁率(μ₀ : 8 x 10⁴Gs/Oe）、低铁损（Ps _0.5/20k : 20W/kg ）等特性，得到了广泛的应用。

“Finemet”纳米晶软磁合金的典型化学成分为Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉，其制备原理是通过快速凝固工艺首先制备出非晶合金带材，然后经过适当的温度晶化退火后形成非晶与纳米晶双相结构，其中Cu偏聚预先析出，在Cu团簇周边α-FeSi 再进行形核，因此Cu具有促进形核的作用；而Nb从α-FeSi晶粒中排出，在剩余非晶相中富集，并稳定剩余非晶相，从而具有抑制晶粒长大的作用。在现有铁基纳米晶合金中，Nb是不可缺少的元素，含量通常大于5%，然而Nb的价格昂贵，Nb元素占据了原材料总成本的70%以上，这导致铁基纳米晶合金的原材料成本非常高，不利于工业化生产。

中国发明专利CN 1621550A公开了一种Fe_76.5-x-y-zCu₁Nb_xV_ySi_zB₉（原子比）铁基纳米晶软磁合金，且0 < X < 5，0 < Y < 7，0 < Z < 20，使用V部分替代了Nb。该发明铁基纳米晶软磁合金可以不经磁场处理而具有特殊的矩形比并可以降低原材料成本，但是，相对Fe_73.5Si_13.5B₉Cu₁Nb₃纳米晶软磁合金而言，该类铁基纳米晶软磁合金的导磁率下降，矫顽力上升。

中国发明专利公开CN 103187136 A公开了一种铁基非晶软磁材料，该材料为Fe_aY_bSi_cB_d（原子比），其中a、b、c、d分别为对应的组元的原子百分比含量，a+b+c+d=100，且72 ≤ a ≤ 78，1 ≤ b ≤ 5,8 ≤ c ≤ 10，11 ≤ d ≤ 14。其优点在于：Fe_aY_bSi_cB_d体系的非晶合金具有较大的非晶形成能力、优良的饱和磁感应强度、低矫顽力以及高起始导磁率。所述材料优选组成化学成分为Fe₇₇Y₁Si₉B₁₃和Fe₇₆Y₂Si₉B₁₃（原子比），其饱和磁感应强度分别为1.67 T和1.60 T，但是，该材料的矫顽力、导磁率以及损耗等参数没有提及。并且，由于易氧化的稀土Y的加入，使得制备工艺复杂化，不利于工业化生产。