[发明专利]含钐的软磁合金

说明书

本发明提供一种含钐的软磁合金，包括15wt％至55wt％的Co；少于2.5wt％的Sm；至少一种0.001wt％至10wt％的X；以及35wt％至75wt％的Fe，其中X选自由V、B、C、Cr、Mn、Mo、Nb、Ni、Ti、W、及Si所组成的群组，该Fe‑Co‑X‑Sm合金不仅具有高磁通密度(Bs)，也具有改善的机械性能。

技术领域

本发明为涉及一种含钐(Sm)的软磁合金，特别是一种具有高磁通密度的含钐(Sm)的软磁合金。

背景技术

目前的软磁铁中，如美国专利US 1,739,752中所公开的，Fe-Co合金可能具有最高的磁通密度(Bs)。然而，由于在约730℃下存有α’相，使上述的Fe-Co二元合金非常脆。因此，在1920年代发明的Fe-Co软磁铁材料并不适用在板材、片材、棒材、管材及其他需要良好加工性能的产品的制作上。

在1930年代，研究人员发现钒(V)的添加不仅可有效抑制相至α’相的相转变，也可增加Fe-Co合金的电阻率，有助减少材料的涡电流损耗。上述的Fe-Co-V合金公开在美国专利US 1,862,559中，虽然钒(V)的添加具有上述效果，但钒(V)的添加也会降低磁通密度(Bs)。事实上，在Fe-Co合金中添加其他合金元素也会出现类似的不利影响，然而，因为添加钒(V)所导致的磁通密度降低并不明显，且与其他材料相比，Fe-Co-V合金的整体机械性能及可加工性大幅提升，故Fe-Co-V合金目前已被工业界广泛接受，用以制造需要高Bs、低涡电流损耗、良好机械性能、以及高加工性的软磁铁。在Bs、电阻率及机械性能之间表现出良好平衡的Fe-Co-V合金的组成包括：47wt％至52wt％的Co、约2wt％的V以及不可避免的不纯物，其余为Fe。

涉及传统前述的Fe-Co-V合金，已出现许多改良，以进一步改善上述合金的能量性能、拉伸强度、降伏强度、以及在室温下的伸长率。例如，美国专利公告号US 5,252,940中，Tanaka公开一种Fe-Co-(2.1wt％-5wt％)-V合金，可在极大波动的直流条件下经由增加电阻率及减少涡电流来改善能量效率。另Rawlings等人的美国专利US 4,933,026则教示含有0.1wt％至2wt％的Nb并具有良好延展性的Fe-Co-V合金；美国专利公告号US 7,776,259、US6,946,097、以及US 6,685,882则教示通过添加B、C、Mo、Nb、Ni、Ti、及W以提供高强度及高温抗潜变性能。

传统的Fe-Co-V软磁材料在工业中已被广泛使用。商规的实例为Hiperco 50HS合金，该合金包括48.75wt％的Co、1.90wt％的V、0.30wt％的Nb、0.05wt％的Si、0.05wt％的Mn、0.01wt％的C、其余为Fe；以及Hiperco 50A合金，该合金包含48.75wt％的Co、2.00wt％的V、0.05wt％的Si、0.05wt％的Mn、0.004wt％的C、其余为Fe，上述两种合金均来自Carpenter Technology Corporation。另有来自Vacuumschmelze GmbhCo.的Vacoflux 48合金，包括49wt％的Fe、49wt％的Co、以及2wt％的V；以及Vacodur 49合金，包括49wt％的Fe、49wt％的Co、2wt％的V及Nb。

添加如上所述的其他合金元素的Fe-Co-V可改善合金的电性和机械性能，然而，该些性能的改善往往建立在牺牲磁通密度(Bs)等磁性的基础上，对于Fe-Co-V合金的应用产生不利的限制。

发明内容

本发明的主要目的，在于解决已知软磁合金需牺牲磁通密度(Bs)方能改善合金的电性和机械性能的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供一种铁钴软磁合金，其特征在于含有0.1wt％至2.5wt％的Sm且具有至少2.5T的Bs。该软磁合金具有良好机械性能的同时也具有良好的Bs。因此，本发明通过添加钐(Sm)以实现上述目的，且所提供的软磁合金的Bs甚至超过了目前已知的软磁材料的Bs值。