專利名稱：：一種高塑性耐腐蝕半硬磁合金及其薄帶的制備方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于磁性材料領域，涉及一種防盜電子標簽用高塑性耐腐蝕半硬磁合金及其薄帶的制備方法。
背景技術：
：半硬磁材料是磁性介于軟磁和硬磁之間的磁性材料，矯頑力一般為120千安/米(kA/m)，具有較高的磁滯回線方形度和矩形比。與永磁體不同，它是靠外加磁場改變其磁化狀態(tài)進行工作的，根據其磁性能分為磁滯合金、電子開關用合金、防盜防偽用合金等。防盜電子標簽主要由非晶軟磁材料構成，通常磁條遇到防盜門交流發(fā)射裝置的掃描產生偶次諧波，偶次諧波經過接收裝置放大并產生報警信號。因此，常規(guī)的磁條只能人與商品分離才能夠不產生報警；為此出現了復合式磁條，其原理是在非晶軟磁材料表面粘貼一片半硬磁材料，使其在充磁狀態(tài)下遇到防盜門交流發(fā)射裝置的掃描產生非諧振波而不會產生報警，于是物品只需要在管理員處進行充磁便可以任意攜帶物品出入。常用的磁條用半硬磁材料有FeCr、FeNiAITi、FeCrCoMoNi等合金，FeCr矯頑力He為Hcl.6-4.4kA/m,FeNiAITi矯頑力He為1.5-2.6kA/m,而FeCrCoMoNi矯頑力He為4_10kA/m，因此在剩余磁感應強度Br相差不大的前提下FeCrCoMoNi具有更加的安全性和報警準確性，因此其越開越成為優(yōu)先選擇的材料。FeCrCoMoNi相比FeNiAITi、FeCr軋制態(tài)強度高，因此變形能力較差，最薄軋到0.045mm，其它兩者可以軋到0.020mm；FeCrCoMoNi相比FeNiAITi使用狀態(tài)下微觀組織沿軋制方向呈有序排列，因此磁性能顯示各向異性特征，但是FeNiAITi由于缺乏Cr元素導致其在潮濕的環(huán)境中易生銹；而FeCr由于晶粒易長大，所以通常無各向異性特征，從而影響防盜電子標簽的報警準確率，也因此在防盜電子標簽應用時受到限制。因此，本發(fā)明針對現有半硬磁材料存在的問題研制了一種FeCrNiCu半硬磁合金，本合金相對FeCrCoMoNi便宜、變形能力好，同時相對FeNiAITi具有更加的耐腐蝕性能及更高的矯頑力，從而為防盜電子標簽所用材料提供了一種更佳的選擇，使其同時滿足防盜電子標簽對材料矯頑力、變形能力、報警準確率、耐腐蝕性能以及價格的要求得到更加廣泛的應用。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的一方面在于解決FeCrCoMoNi半硬磁材料價格較高、變形能力有待提高以及FeMAlTi半硬磁材料矯頑力低、易生銹的問題，另一方面解決現有FeCr半硬磁材料矯頑力低、報警準確性的問題，以提供一種防盜電子標簽用高塑性、耐腐蝕、價格便宜的半硬磁合金及其薄帶制備方法，達到以下目標(1)半硬磁合金同時較低的矯頑力(3.8-8kA/m)；(2)較好的變形加工能力，可軋制為0.035mm的薄帶；(3)在使用過程不生銹。一種高塑性耐腐蝕半硬磁材料，具體技術方案為(1)本發(fā)明合金的重量百分比的化學成分為Fe(1QQ_a_b_。)CraNibCU。，其中a=1214,b=0.1-3，c=0.1-2，且要求含碳量小于0.02%。Cr的作用在于提高矯頑力以及提供耐蝕性，Cr越高矯頑力越大，另外Cr的作用在于退火后形成鐵素體相，Cr越高最終鐵素體含量越高，同時耐腐蝕性能越高、變形能力越差，綜合考慮各因素后Cr=12-14,Cr含量低于12耐腐蝕性能急劇下降，Cr含量太高后可以獲得全鐵素體組織，此時晶粒易長大、變形能力明顯下降，因此Cr含量不易超過14。Ni的作用在于退火后保存一定量的奧氏體含量，使合金易于變形，同時在最終熱處理時轉變?yōu)殍F素體的過程中最終殘留均勻分布的、細小的奧氏體晶粒，從而提高合金的矯頑力，M含量太高后殘留奧氏體晶粒較大，非磁性的奧氏體含量也增加，從而使剩余磁感應強度明顯下降。Cu的作用在于提高矯頑力以及抑制鐵素體和奧氏體晶粒長大，一方面使得最終熱處理后的鐵素體組織具有明顯的織構，從而使得材料的磁性能具備沿軋制方向的各向異性，另一方面Cu元素固溶在殘留奧氏體內增加了奧氏體的穩(wěn)定性以及Cu原子析出沉淀在鐵素體河奧氏體晶界，從而獲得均勻分布的細小奧氏體晶粒，從而有效提高矯頑力；還有，Cu原子的析出沉淀提高材料抗點蝕和抗微生物腐蝕能力。但是，Cu含量太高時降低材料的變形能力，因此不易高于2%，優(yōu)選0.1-1%。碳元素是原材料中難免的雜質，碳的存在明顯降低合金的變形能力，因此盡可能去除碳元素，要求小于0.02%。另外，由于合金Cr含量超過12wt%，即原子百分比超過12.5%，因此合金的耐腐蝕性能發(fā)生質的提高，因此在潮濕環(huán)境下不生銹，同時Cu原子的析出是材料抗點蝕和抗微生物腐蝕的關鍵，因此本發(fā)明合金相比其它半硬磁材料具有抗點蝕和抗微生物腐蝕特征，尤其是康微生物腐蝕性能優(yōu)異?？傮w而言，本發(fā)明半硬磁材料的機理在于利用Cr等鐵素體形成元素和奧氏體形成元素Ni在退火后形成以鐵素體為主、兼有少量奧氏體組織的微觀組織，在最終熱處理后鐵磁性的鐵素體相被無磁的細小奧氏體晶粒包圍，并依靠Cu原子的沉淀使得鐵素體回復、再結晶后形成沿軋制方向的織構，從而軋制為具有價格便宜、較高矯頑力、磁性能沿軋制方向取向、耐腐蝕的半硬磁薄帶。一種高塑性耐腐蝕半硬磁合金及其薄帶的制備方法，具體技術方案為(1)第一步合金冶煉本發(fā)明合金第一步制備方法是采用真空感應爐熔煉，加料順序是第一步先加入Fe、Cr并脫氧處理，第二步加入Ni，最后調整成分時加入Cu。其中Fe、Cr作為一次加料直接放入甘鍋；M和Cu作為二次加料放入真空感應爐料斗。等所有原材料化清后精煉2-10分鐘，之后在真空感應爐的真空室將鋼液澆鑄為鋼錠。另外，甘鍋材料選用鎂砂或氧化鈣甘鍋。(2)第二步板材制備澆鑄好的鋼錠切除冒口后利用鍛壓設備鍛造為板材，厚度在5_20mm，采用的鍛造溫度為為900-1100°C。(3)第三步帶材制備將板材在900-1100°C退火后采用冷軋的方式選擇不同道次將其變形為厚度不同的薄帶。(4)第四步帶材熱處理對薄帶進行真空熱處理，熱處理的溫度為500-700°C，保溫時間為0.5-5小時。綜合上述，本發(fā)明解決了FeCrCoMoM半硬磁材料價格較高、變形能力有待提高的問題，從而可以軋制成合金薄帶從而構成防盜電子標簽的關鍵材料之一。同時，本發(fā)明解決了FeMAlTi合金矯頑力較低、易生銹的問題以及FeCr矯頑力低、報警準確率有待提高的問題。另外，本發(fā)明提供了一種利用現有生產線可方便生產防盜電子標簽用高塑性耐腐蝕半硬磁薄帶的成熟的工藝路線。具體實施例方式實施例1實施例1要說明的問題是不同合金成分所對應的磁性能，從而確定優(yōu)選成份范圍。合金采用50公斤真空感應爐熔煉后經過1100°C—小時擴散退火，之后鍛造為1mm后的板材，板材經過1000°C—小時退火后最終軋制為不同厚度的薄帶，最后在650°C真空退火1小時得到成品。材料的剩余磁感應強度、矯頑力利用振動樣品磁強計測試，樣品密度利用阿基米德定律測量，薄帶尺寸利用千分尺測量，重量利用精度為0.Olg的電子天平測定。Al、A2、A3含Cr量分別為12wt%、14wt%，16wt%，其對應的剩余磁感應強度分別為1.50T、1.40T、1.20T，隨著Cr含量的提高剩余磁感應強度逐漸降低；而矯頑力分別為3.8,4.6,4.5，隨著Cr含量的降低矯頑力強度逐漸增加；薄帶采用相同的軋制道次和相同的工藝，其厚度隨Cr含量增加逐漸增加，因此，Cr含量不易大于14wt%。B1、A1、B2、B3分別為含Ni量0.5wt%,2.0wt%,3.0wt%,5.化學成分，其矯頑力分別為2.0、3.8、4.8、4.2，剩余磁感應強度分別為1.55、1.50、1.45、0.80，隨著含Ni量增加，殘留奧氏體含量增加，因此矯頑力也增加，但是奧氏體含量較多后導致Cu原子析出減少，從而使鐵素體晶粒長大，最終導致剩余磁感應強度明顯減小。另外，由于奧氏體含量隨Ni量增加，使得材料塑性增加，從而最終材料的厚度逐漸減小。C1、C2、A1、C3分別為含Cu為0.1、0.5、1.0、2.0的化學成分，隨著Cu含量升高矯頑力逐漸增加，矯頑力分別為3.2,3.6,3.8,8.0，厚度分別為0.035,0.030,0.030,0.080，剩余磁感應強度逐漸減小，分別為1.60、1.52、1.50、1.2。表1不同成分半硬磁帶材的磁性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例2實施例2要說明的問題是不同熱處理溫度對應的磁性能，從而確定優(yōu)選熱處理溫度。合金采用50公斤真空感應爐熔煉后經過1100°C—小時擴散退火，之后鍛造為1mm后的板材，板材經過1000°C—小時退火后采用軋機經過60%的變形，中間進行3次軟化退火并2次酸洗，最終厚度0.030mm，最后分別在500°C、550°C、600°C、650°C、700°C、750°C、真空退火1小時得到成品。材料的剩余磁感應強度、矯頑力利用振動樣品磁強計測試，樣品密度利用阿基米德定律測量，薄帶尺寸利用千分尺測量，重量利用精度為0.Olg的電子天平測定。由表2可以看出，隨著溫度的升高剩余磁感應強度逐漸升高，當溫度大于650°C時開始下降；同樣隨著溫度的升高矯頑力先升高后逐漸降低，因此優(yōu)選熱處理溫度在550-650°C之間。表1不同熱處理溫度半硬磁帶材的磁性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求一種高塑性耐腐蝕半硬磁合金，其特征在于合金的重量百分比的化學成分Fe(100-a-b-c)CraNibCuc，其中a＝12-14，b＝0.1-3，c＝0.1-2，且要求含碳量小于0.02％；半硬磁合金矯頑力達到3.8-8kA/m，剩余磁感應強度達到1.20-1.60T。2.如權利要求1所述一種高塑性耐腐蝕半硬磁合金，其特征在于合金薄帶的制備方法為加料順序是第一步先加入Fe、Cr并脫氧處理，第二步加入Ni，最后調整成分時加入Cu；其中Fe、Cr作為一次加料直接放入坩鍋；Ni和Cu作為二次加料放入真空感應爐料斗，等所有原材料化清后精煉2-10分鐘，之后在真空冶煉爐的真空室將鋼液澆鑄為鋼錠；另夕卜，坩鍋材料選用鎂砂或氧化鈣坩鍋；澆鑄好的鋼錠切除冒口后利用鍛壓設備鍛造為板材，厚度在5-20mm，鍛造溫度在1050-1200°C范圍；鍛造好的板材利用冷軋機軋制為薄帶，最后在真空熱處理爐中進行退火，退火溫度500-700°C，退火時間為0.55小時。3.根據權利要求2所述一種高塑性耐腐蝕半硬磁合金薄帶的制備方法，其特征在于退火溫度為550-650°C。全文摘要本發(fā)明屬于磁性材料領域，涉及一種高塑性耐腐蝕半硬磁合金及其薄帶制備方法。本發(fā)明半硬磁合金重量百分比的化學成分為Fe(100-a-b-c)CraNibCuc，其中a＝12-14，b＝0.1-3，c＝0.1-2，且要求含碳量小于0.02％。該合金矯頑力達到3.8-8kA/m，剩余磁感應強度達到1.20-1.60T，具有較好的變形加工能力，可軋制為0.030mm的薄帶，在使用過程具有不生銹、抗點蝕和抗微生物腐蝕特性，特別適用于防盜電子標簽。解決了FeCrCoMoNi半硬磁材料價格較高、變形能力有待提高和FeNiAlTi半硬磁材料矯頑力低、易生銹的問題，以及現有FeCr半硬磁材料矯頑力低、報警準確性的問題。文檔編號H01F1/147GK101800108SQ20101012634公開日2010年8月11日申請日期2010年3月15日優(yōu)先權日2010年3月15日發(fā)明者于一鵬,郭峰,黃進峰申請人:北京科技大學