[发明专利]Fe‑Cr‑Co型合金薄带磁体的制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及含铬和钴的铁基合金，具体地说是Fe-Cr-Co型合金薄带磁体的制备方法。

背景技术

随着电子信息产业的快速发展，伴随产品多样化而来的是对于小型的、薄型的、具有良好塑韧型的高性能磁性材料的需求日益旺盛。

Fe-Cr-Co型合金是一种可加工的永磁材料，具有原料成本低、延展性高、耐腐蚀性良好、高温稳定性优异及磁性能良好的特性。Fe-Cr-Co型合金的传统的制备方法是：熔炼-轧制-固溶处理-磁场热处理-时效，对于毫米量级的小型及薄型的Fe-Cr-Co型合金工件需要通过反复轧制及机加工来实现，轧制及机加工中会发生变形，而对于更薄的Fe-Cr-Co型合金薄片工件，例如厚度是微米级的，轧制变形量更大，生产成本更高，效率更低。

研究者们在保证Fe-Cr-Co型合金良好的加工性基础上，曾经尝试通过改变合金成分，以获得良好的磁性能和简易的生产工艺。Kaneko等(Kaneko H,Homma M,Fukunaga T,et al.Fe-Cr-Co permanent magnet alloys containing Nb and Al,IEEE Transactions on Magnetics,1975,11:1440-1442；Kaneko H,Homma M,Minowa T.Effect of V and V+Ti addition on the structure and properties of Fe-Cr-Co ductile magnet alloys.IEEE Transactions on Magnetics,1976,12:977-979)通过同时添加Nb与Al或V与Ti，发现成分为Fe-(25-23)Cr-15Co-1Nb-1Al和Fe-(21-23)Cr-15Co-3V-2Ti的两合金在混溶间隙温度(640℃)以上就处于单一的α相区，利于在后期的热处理阶段避免产生γ和σ杂相，两合金最终获得的磁性能分别为：剩磁Br＝11.5kGs～13.0kGs，矫顽力Hc＝500Oe～600Oe，最大磁能积(BH)_max＝4MGOe～5MGOe和Br＝13.5kGs，Hc＝550Oe，(BH)_max＝5.5MGOe。但两合金的铸态合金较脆，不利于后期的加工。李东升等人(李东升,张玉权,彭会子,等.Co对Fe-Cr二元合金性能的影响,仪表材料,1985,16(5):274-278)总结了Co在Fe-Cr-Co型合金中的作用，认为Co的加入提高了合金的饱和磁化强度、居里温度(Tc)和Spinodal(斯皮诺塔尔)分解温度，可使合金的磁场处理温度提高，时间缩短。Ahmad等(Ahmad Z,ul Haq A,Husain S W,et al.Magnetic properties of isotropic Fe-28Cr-15Co-3.5Mo permanent magnets with additives.Physica B,2002,321:54-59)对在Fe-28Cr-15Co-3.5Mo合金中分别添加0.91％Si、0.93％V和0.89％Ti进行了研究，他们将合金进行了1250℃×48h的均匀化处理，在1250℃～1100℃分六步热轧到毫米级厚度，然后又进行了三个阶段的热处理：(1)1250℃×30min的固溶处理；(2)625℃～650℃×30min的等温处理；(3)615℃×4h+600℃×2h+500℃×10h的阶梯时效处理。最终磁性能达到Hc＝760Oe，Br＝7.6kGs，(BH)_max＝2.8MGOe。CN103667933A公开了一种复合添加钒、钛元素的铁铬钴永磁合金及其加工方法，其加工方法包括：造砂型、中频感应冶炼、浇铸、修磨、磨加工、热处理和磁性检测等步骤，最终所得合金的磁性能为：Br＝1.3T～1.45T(13.0kGs～14.5kGs)，Hc＝46kA/m～53kA/m(575.0Oe～662.5Oe)，(BH)_max＝44kJ/m³～53kJ/m³(5.5MGOe～6.625MGOe)。无论是添加合金元素还是改变工艺，现有技术制备的Fe-Cr-Co型合金都最需要先形成单一的α相，再经Spinodal分解形成富Fe-Co的α₁相(铁磁性)和富Cr的α₂相(弱铁磁性)，最后经多级时效工艺合理地控制α₁相和α₂相的化学成分、分布状态、晶粒大小及体积分数，以获得最佳的磁性能(Okada M,Thomas G,Homma M,et al.Microstructure and magnetic properties of Fe-Cr-Co alloys,IEEE Transactions on Magnetics,1978,14(4):245-252)。另外，Gotoh等(Gotoh S,Shishido H,Kan T.Influence of modulated structure on magnetic properties of rapidly solidified Fe-Cr-Co permanent magnet ribbons.IEEE Transactions on Magnetics,1986,22:766-768)最早利用双辊快速冷却法制备了Fe-Cr-Co薄片，其厚度为0.3mm～0.5mm，固溶处理后，接着将薄片切割成小尺寸的薄片，再进行热磁与时效处理，得到磁体的最高矫顽力为500Oe，最大磁能积为3.3MGOe。