[发明专利]一种高电阻率铁基纳米晶合金薄带制备方法

说明书

一种高电阻率铁基纳米晶合金薄带制备方法，按Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉配方称重，加入真空感应炉熔炼，加料顺序为先将纯铁、铌铁放进熔炼炉中，完全熔化后再加入硼铁和电解铜，完全熔化；在所得熔体中加入SiO₂陶瓷粉末及硅，熔炼，形成陶瓷粉末掺杂铁基纳米晶母合金钢锭；再放入中频感应熔炼炉中二次重熔，将钢液倒入预热压力喷嘴包中；钢液体温度稳定后，喷至高速旋转的铜辊，即可得到陶瓷粉末掺杂的高电阻率铁基纳米晶合金薄带。本发明制备的铁基纳米晶合金薄带具有高电阻率、低损耗、高Bs值、高磁导率等优异的综合软磁性能。

技术领域

本发明属于软磁合金材料制备领域，涉及一种铁基纳米晶合金薄带制备方法。

背景技术

铁基纳米晶合金软磁材料具有高Bs、高磁导率、低矫顽力等优异的软磁性能，并且是成本低廉的铁基材料，被广泛应用于计算机、通讯等开关电源、汽车电子、家用电器、电力与工业自动化控制、精密测量（计量）、新能源等领域。随着开关电源高频化的不断发展，对软磁材料的应用频率提出了更高的要求。由于铁基纳米晶合金是一种金属材料，其电阻率较低，如国标牌号1K107材质（合金成份为Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉）电阻率仅约为90uΩ/cm。低电阻率使其最佳应用频率范围为10KHz-100KHz，难以满时代发展的需求。目前，一般是通过减小纳米晶合金带材的厚度以减小其涡流损耗，从而提高其高频性能。由于带材厚度不可能无限制的减小，纳米晶合金高频磁性能的提高有限，无法满足市场对磁材高频性能的需求。在200KHz以上的高频应用领域，目前只能选高电阻率的铁氧体软磁材料。与铁基纳米晶合金相比，铁氧体软磁材料Bs值低、磁导率低等综合磁性能差，很难满足开关电源高功率密度化的需求。而高电阻率铁基纳米晶合金薄带，具有高电阻率、低损耗、高Bs值、高磁导率等特点，必将成为高频应用领域理想的软磁材料。通常，陶瓷相，如SiO₂具有较高的电阻率。因此，在铁基合金中添加陶瓷相，可有效调控铁基纳米晶带材的电阻率，将有望获得具有高电阻率的铁基纳米晶磁材，以满足市场需求。

发明内容

本发明是针对上述现有技术存在的问题，提供一种高电阻率铁基纳米晶合金薄带制备方法，在1K107合金成份的基础通过在炼钢制备母合金过程中添加陶瓷粉末，经二次重熔后利用单辊熔体急冷法制备出陶瓷粉末掺杂的铁基纳米晶合金薄带。具有高电阻率、低损耗、高Bs值、高磁导率等特点，具有优异的高频软磁性能。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种高电阻率铁基纳米晶合金薄带制备方法，包括以下步骤。

（1）按照Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉配方经换算成重量比后进行称重配料，把按比例配好的原材料加入真空感应炉熔炼，Nb、B分别采用铌铁、硼铁中间合金，加料顺序为先将纯铁、铌铁放进熔炼炉中，加热至完全熔化后再加入硼铁和电解铜，待硼铁、电解铜也完全熔化后得到熔化好的熔体。

（2）按0.1-0.5%的质量比，在步骤（1）所得熔体中加入600-800目的SiO₂ 陶瓷粉末，然后再加入硅。将熔炼温度调至1500-1600℃，冶炼100-120min后，倒入冷却铸盘，形成陶瓷粉末掺杂铁基纳米晶母合金钢锭。

（3）将冶炼好的陶瓷粉末掺杂铁基纳米晶母合金钢锭放入中频感应熔炼炉中进行二次重熔，温度1200-1350℃，熔炼60-80min后，将钢液倒入预热保温1250℃的中间压力喷嘴包中。