[发明专利]铁基非晶软磁合金及其制备方法

权利要求书

1.一种铁基非晶软磁合金的制备方法，其特征在于：以高磷铁矿为原料，采用闪速还原工艺的全氢冶炼，并通过熔分装置收集得到含磷的铁水，得到制备铁基非晶软磁合金的钢液，其不用进行脱磷处理，直接将磷作为钢液组元，后续直接进行单辊旋淬/铜模铸造技术/气雾化技术和等温热处理工艺，制备得到高饱和磁感应强度铁基非晶软磁合金，具体包括如下步骤：

S1，将加热预处理后的高磷铁矿矿粉与载气的混合物、加热预处理后的还原气体分别按照预设流量，一同从闪速还原反应装置的顶部进料口中喷入闪速还原反应管道内，控制反应管道内温度为900～1500℃，所述还原气体和所述高磷铁矿矿粉在闪速还原反应管道内下降的过程中完成闪速还原反应；

S2，步骤S1所述闪速还原反应结束后，反应产生的混合还原矿粉液滴降落到与所述闪速还原反应装置下部连通的熔分装置中，在1550～1700℃环境温度设置下，在所述熔分装置中收集得到钢液；

S3，利用单辊旋淬技术，将步骤S2得到的所述钢液输送至单辊旋淬装置，设置铜辊线速度为20m/s～60m/s，进行快速冷却得到厚度为15～50μm的非晶带材；

或者，利用铜模铸造技术，将步骤S2得到的所述钢液喷铸到铜模中，得到完全非晶的棒材；

或者，利用气雾化技术，制备得到非晶粉体；

S4，将步骤S3制备的所述非晶带材或者棒材或粉体进行保温温度为240℃～420℃，保温时间为10～300min的等温热处理，制备得到铁基非晶软磁合金；

所述还原气体和所述载气均为H₂；

在步骤S1中，所述闪速还原反应的反应时间为0.3～2.0s；在步骤S1中，所述还原气体的气体流量为3～4L/min；所述载气的气体流量为0.5～1L/min；

在步骤S2中，所述钢液组成成分及质量百分比含量如下：

87.3％≤Fe≤92.6％、4.2％≤Si≤6.1％、1.6％≤B≤3.0％、2.8％≤P≤3.9％；

所述钢液微量元素的质量百分含量如下：S≤0.01％、Mn≤0.012％、Ti≤0.007％、Al≤0.018％；

所述铜模内径为1～3mm，所述棒材直径为1～3mm；所述气雾化气压为2～5MPa，流量为10～15g/s，所述粉体直径为10～60μm。

2.根据权利要求1所述的铁基非晶软磁合金的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述高磷铁矿矿粉加料速率为0.5～1.5g/min。

3.根据权利要求1所述的铁基非晶软磁合金的制备方法，其特征在于：在所述步骤S3中，所述铜辊线速度为30m/s～40m/s，所述带材厚度为25～35μm；在步骤S4中，所述保温温度为320℃～360℃，所述保温时间为30～60min。

4.一种权利要求1-3中任一项权利要求所述的铁基非晶软磁合金的制备方法制备得到的铁基非晶软磁合金，其特征在于：所述铁基非晶软磁合金的化学式为Fe _a Si _b B _c P _dM _e，其中M为S、Mn、Ti、Al，下标a、b、c、d、e分别表示各组成成分的质量百分含量；且满足下述条件：87.3％≤a≤92.6％、4.2％≤b≤6.1％、1.6％≤c≤3.0％、2.8％≤d≤3.9％、e≤0.05％且a+b+c+d+e＝100。

5.根据权利要求4所述的铁基非晶软磁合金，其特征在于：所述铁基非晶软磁合金的饱和磁感应强度≥1.50T，矫顽力≤3.0A/m，1k Hz下有效磁导率≥8000。