[发明专利]一种基于HT200的铁基非晶软磁合金薄带的制备方法

说明书

本发明为一种基于HT200的铁基非晶软磁合金薄带的制备方法。该合金薄带的成分为(HT200)_aB_b，元素组成成分的原子百分数为a＝94～98，b＝2～6，a+b＝100；其中，所述HT200为灰铁200；该合金用商用灰铸铁200代替现在商业生产中的主要原料纯Fe和纯Si，添加适量的B元素，采用单辊甩带法，于1000～1400℃下喷射于铜辊，制得铁基非晶软磁合金薄带。本发明合金拥有优异的软磁性能，更适合大规模生产。本发明的原料只采用商用灰铁200以及B元素，不含有贵重的纯净元素，以及不便实际生产的纯净C和P元素，有效降低了生产成本(每吨约节省成本1000元左右)和简化了生产工艺。

技术领域

本发明属于功能材料中软磁合金的技术领域，具体地讲是涉及一种低成本、高软磁性能的铁基非晶软磁合金。

背景技术

硅钢因其高饱和磁感应强度B_s(～2.0T)而被广泛用作发电机，变压器和电动机等各种电气设备中的磁芯，以将电气设备的物理尺寸减至最小。然而，由于其高磁芯损耗(2～10W/kg，60Hz和1.5T)的弊病已成为严重的环境和能源问题。近年来，由于人类社会对电池，软磁等节能材料的发展有强烈的需求，因此当我们专注于软磁材料时，我们开发了铁基非晶纳米晶合金以降低铁损。这些铁基非晶纳米晶材料的平均矫顽力约为硅钢的1/4，但它们的B_s仅为硅钢的70％～80％。优异软磁性能重要的是获得更高的饱和磁感应强度(B_s)，更低的矫顽力(H_c)，更高的有效磁导率，更低的磁芯损耗和更高的居里温度。此外为了便于其生产制备，要求要有很强的非晶形成能力，良好的机械性能及良好的加工性能等。在这些性能中，提高B_s和降低H_c是高性能软磁材料最重要的因素。因此开发高B_s，低H_c的铁基非晶纳米晶合金成为各国研究的热点。美国通过使用铁基非晶纳米晶合金制作的变压器每年可节约近5×10¹⁰kW·h的空载损耗，节能产生的经济效益约为35亿美元。同时，减少电力损耗也就降低了发电的燃料消耗，从而减少了诸如CO₂等温室气体的排放量。铁基非晶/纳米晶软磁合金已广泛用于工程领域，如电感器，开关磁芯，变压器和传感器等。

然而，与传统的硅钢铁芯材料相比，非晶态合金软磁材料仍然存在一些不足，最大的不足在于其饱和磁感应强度较低。传统的取向硅钢的B_s值可以达到2.0T，而典型的铁基非晶合金Fe₇₈Si₉B₁₃的B_s值仅为1.5T左右。

此外，传统的铁基非晶纳米晶软磁合金含Co、Nb、Zr、Cu、Si等纯净贵重元素或含有不易熔炼的C和P元素，因此较高的原材料成本以及复杂的生产工艺限制了其大规模推广应用。

发明内容

本发明的目的为针对当前技术中存在的问题，提供一种低成本、高软磁性能的铁基非晶软磁合金的制备方法。该合金用商用灰铸铁200代替现在商业生产中的主要原料纯Fe和纯Si，添加适量的B元素，以制备出连续的完全非晶薄带。本发明合金拥有优异的软磁性能，更适合大规模生产。

本发明的技术方案如下：

一种基于HT200的铁基非晶软磁合金薄带，该合金薄带的成分为(HT200)_aB_b，元素组成成分的原子百分数为a＝94～98，b＝2～6，a+b＝100；其中，所述HT200为GB/T 9439-2010所表述的牌号，灰铁200，其化学成分的质量百分比为：C:3.0～3.6、S:≤0.12、P:<0.15、Mn:0.6～1.0、Si:1.4～2.0，其余为Fe；

所述的铁基非晶合金带材的厚度为15～40μm，宽度为1～5mm。

所述的基于HT200的铁基非晶软磁合金薄带的制备方法，包括如下步骤：