[发明专利]高磁导率软磁合金和制造高磁导率软磁合金的方法

说明书

公开了一种软磁合金，其基本上由以下组成：5重量％≤Co≤25重量％，0.3重量％≤V≤5.0重量％，0重量％≤Cr≤3.0重量％，0重量％≤Si≤3.0重量％，0重量％≤Mn≤3.0重量％，0重量％≤Al≤3.0重量％，0重量％≤Ta≤0.5重量％，0重量％≤Ni≤0.5重量％，0重量％≤Mo≤0.5重量％，0重量％≤Cu≤0.2重量％，0重量％≤Nb≤0.25重量％，余量为Fe和最多达0.2重量％的杂质。

技术领域

本发明涉及一种软磁合金，特别是一种高磁导率软磁合金。

背景技术

具有约3重量％硅的非晶粒取向电工钢(SiFe)是目前应用最广泛的结晶性软磁材料，其用于电机的板材叠层(叠片铁芯、叠片组，Blechpaketen)中。随着电动汽车的发展，需要更有效的、比SiFe具有更好性能的材料。这意味着，除了具有足够高的电阻，首要期望更高的感应水平以形成高的扭矩和/或较小的结构体积。

对于在一些技术如汽车工业和电动汽车中的使用，期望更有效的材料。软磁性钴-铁合金(CoFe)由于其极高的饱和感应也被用于电机中。市售CoFe合金一般具有49重量％Fe、49重量％Co和2％V的组成。在这种组成下，在0.4μΩm的高电阻率下饱和感应同时达到了约2.35T。然而，期望降低例如由高Co含量、额外的生产步骤和废料含量所产生的CoFe合金的材料和制造成本。

发明内容

因此，本文所要解决的问题是提供一种材料成本较低且同时可加工性良好的FeCo合金，以降低合金直至板材叠层的制造成本，同时实现高功率密度。

这是通过独立权利要求的主题解决的。进一步的有利的技术方案是各从属权利要求的主题。

根据本发明提供一种软磁合金，特别是一种高磁导率软磁FeCo合金，其基本上由以下组成：

余量为铁，其中Cr+Si+Al+Mn≤3.0重量％和最多达0.2重量％的其他杂质。该合金的最大磁导率μ_max≥5,000，优选μ_max≥10,000，优选μ_max≥12,000，优选μ_max≥17,000。其他杂质例如为B、P、N、W、Hf、Y、Re、Sc、Be，除Ce外的其他镧系元素。

由于本发明合金的Co含量较低，所以其原料成本相对于基于49重量％Fe、49重量％Co、2％V的合金有所降低。根据本发明，制造了一种最大钴含量为25重量％的FeCo合金，该合金具有更好的软磁性能，特别是比其他最大钴含量为25重量％的FeCo合金(例如现有的和市售的FeCo合金，如VACOFLUX 17、AFK 18或HIPERCO 15)具有显著更高的磁导率。这些现有的和市售的合金的最大磁导率小于5000。

根据本发明的合金没有显著的有序调节，因此，不同于具有超过30重量％Co的合金，这种合金可以冷轧而不需要上游的淬火过程。淬火过程特别是在大量材料的情况下难以控制，因为很难达到足够快的冷却速率，所以会发生由此导致合金变脆的有序化。在本发明合金中缺省了有序-无序转变，因此简化了大规模生产。

明显的有序-无序转变，正如在Co含量超过30重量％的CoFe合金中的那样，可以通过DSC测量(差示扫描量热法)确定，因为它导致DSC测量中的峰。对于根据本发明合金而言，这种峰在相同条件的DSC测量中测不到。

同时，这种新的合金的磁滞损耗比以前已知的和市售的Co含量在10至30重量％之间的合金要低得多，以及除了这种合金从未达到的显著较高的磁导率水平之外，还有更高的饱和度。本发明的FeCo合金也可以成本效益高地大规模制造。