[发明专利]一种铁基非晶纳米晶合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种如式Fe_{(100‑a‑b‑c‑d‑e)}B_aSi_bP_cC_dCu_e所述的铁基非晶纳米晶合金，其中d+(b/c)＝0.85～1.3，黏度系数η为(3.0～8.0)*10^‑3Pa/s；本申请还提供了铁基非晶纳米晶合金的制备方法。本申请通过上述合金元素含量的变化，调控动力黏度系数η，从而保证钢水黏度的控制范围，使得钢水具有较高的纯度，以此保证了铸造的延续性及带材的表面质量。

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种铁基非晶纳米晶合金及其制备方法。

背景技术

目前作为变压器、电动机或发电机的磁芯、电流传感器、磁传感器及脉冲功率磁性部件等所用的软磁性材料，包括硅钢、铁氧体、非晶合金以及纳米晶合金；其中硅钢廉价且磁通密度高，可加工性较强，但是在高频下损耗变大，难以在厚度方向上将硅钢片做薄。铁氧体饱和磁通密度较低，在高功率、高饱和磁感强度条件下使用受限。Co基非晶合金不仅价格较高，而且饱和磁通密度也较低，因此当高功率器件使用时，部件会放大，且自身热力学不稳定，使用过程中损耗变大。

铁基非晶合金在饱和磁通密度以及高功率下损耗等兼具优势，是最理想的磁性材料，因而开发具有高饱和磁感应强度的非晶铁磁合金具有紧迫性。目前，制备该材料的主要途径是增加基于铁基非晶中Fe的含量，然而随着铁含量的增加合金的热稳定性降低，为了缓解该问题，通过添加Sn、S、C、P等元素。在美国专利No.6416.879中通过在非晶Fe-Si-B-C-P体系中添加P，以增加Fe含量来增大饱和磁感应强度，然而该专利同样披露了因为P元素的添加，导致长期的热稳定降低，因此，上述专利中该非晶合金尚未通过从它们的熔融状态进行铸造而制造出来。在日本公开专利No.2009052064中提导高饱和磁感应强度非晶合金带材，是通过添加Cr、Mn来控制C的沉淀层高度，因而该带材表现出高的热稳定性，美国专利No.7425239中提到在Fe-Si-B-C中以一定水平的Si：C的比率进行选择，从而实现了除了高延展性之外的磁特性。然而，上述专利制备的带材显示表面有很多的缺陷，比如开裂线，渣线，刮痕，夹杂等(如图1、2所示)。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种铁基非晶纳米晶合金，本申请提供的铁基非晶纳米晶合金钢液纯净度高，可有效改善带材表面的缺陷，有效的提高叠片系数，可获得性能优良的产品。

有鉴于此，本申请提供了一种如式(Ⅰ)所示的铁基非晶纳米晶合金，

Fe_{(100-a-b-c-d-e)}B_aSi_bP_cC_dCu_e (Ⅰ)；

其中，a、b、c、d、e分别表示对应组分的原子百分含量，1≤a≤12，0.2≤b≤6，2≤c≤6，0.5≤d≤4，0.6≤e≤2，a+b+c+d+e＝100；且d+(b/c)＝0.85～1.3。

优选的，5≤a≤12，0.8≤b≤6，2≤c≤5，0.5≤d≤3，0.6≤e≤1.3。

优选的，8≤a≤12，0.8≤b≤1.5，3≤c≤5，0.7≤d≤1.2，0.6≤e≤1.3。

优选的，Fe的原子百分含量≥83。

优选的，所述铁基非晶纳米晶合金中的杂质元素Al≤50ppm，Mn≤100ppm，Ti≤80ppm。

优选的，所述铁基非晶纳米晶合金的黏度系数η为(3.0～8.0)*10^-3Pa/s。

优选的，d+(b/c)＝0.86～1.2，黏度系数η为(4.1～6.9)*10^-3Pa/s。