一種高機(jī)械強(qiáng)度軟磁合金的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及磁性材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種高機(jī)械強(qiáng)度軟磁合金的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵基非晶、納米晶軟磁合金具有高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、高強(qiáng)韌性、低損耗、低矯頑力、高磁導(dǎo)率等優(yōu)異性能，同時(shí)其制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，高效節(jié)能，能夠促進(jìn)產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保、小型化、輕量化發(fā)展，在電力互感器、電力變壓器等方面具有廣泛應(yīng)用。
[0003]非晶合金與傳統(tǒng)晶體材料相比，具有高屈服強(qiáng)度，高硬度，高彈性模量，良好耐腐蝕性能。其中的鐵基非晶體系由于具有豐富的自然資源、低廉的材料成本、優(yōu)異的力學(xué)、化學(xué)性能、磁學(xué)性能、耐腐蝕性能以及潛在的工業(yè)應(yīng)用，吸引了越來(lái)越多的材料研究者的注
O
[0004]與FINEMET相比，NAN0PERM系和HITPERM系合金表現(xiàn)出較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，且合金磁致伸縮系數(shù)趨近于零，大大降低了其應(yīng)力敏感性，可在高頻下使用。但是，大量易氧化昂貴金屬Zr，Hf等的存在，以及HITPERM中更含有大量的Co元素，導(dǎo)致了合金成本提高，同時(shí)使得制備工藝復(fù)雜。。
[0005]但是通常合金需要在極高的冷卻速度下才能形成非晶合金，其玻璃形成能力限制了非晶樣品的形狀和最大尺寸，所以非晶制品多為薄膜、條帶、細(xì)絲或粉末，再加上塊體非晶態(tài)合金的室溫塑性較差，無(wú)法通過(guò)塑性加工的方法制備成形出結(jié)構(gòu)材料，這些都大大的限制了非晶合金在實(shí)際工程中的應(yīng)用。而相對(duì)而言，利用表面涂層技術(shù)在基體表面制備非晶涂層，不僅能降低成本，同時(shí)還能基體在不失去其特性的情況下大幅度的提高產(chǎn)品的耐腐蝕性和耐磨性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種高機(jī)械強(qiáng)度軟磁合金的制備方法，該方法制備的軟磁合金價(jià)格低廉具有非晶合金的特點(diǎn)，具有高飽和磁化強(qiáng)度和低矯頑力，還具有具有突出的斷裂強(qiáng)度與塑性變形能力。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高機(jī)械強(qiáng)度軟磁合金的制備方法，該軟磁合金由以下原子配比的合金制成:Fe1-a—b—cCuaBbTic，其中a=0.10-0.15,b=0.02-0.05,c=
0.03-0.04；
該方法包括如下步驟:
(1)按照上述分子式稱取各元素進(jìn)行配料，打磨去除金屬原料的表面氧化皮，按照摩爾比進(jìn)行精確稱量配比并使用乙醇超聲波清洗原料；
(2)將步驟(I)配制的原料裝入熔煉爐中，在惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1350-1600°C，對(duì)爐體抽真空至真空度< I X 10_2Pa，充入純氬氣直到爐內(nèi)壓力達(dá)到0.4-0.5個(gè)大氣壓，充分合金需熔煉3-5遍，保證熔煉均勻，冷卻后得到成分均勻的母合金鑄錠；
(3)將合金錠破卒后裝適量于石英管中，采用單輥急冷甩帶技術(shù)，在Ar氣氛中以40m/s的速度甩帶，制得非晶合金條帶;將非晶合金條帶置于石英管中，抽真空至低于3 X 10-3Pa，然后置于熱處理爐中，540°C保溫3分鐘后迅速將石英管放入水中淬火至室溫，得到軟磁合金基體帶材；
(4)按如下重量百分比準(zhǔn)備熔覆的的金屬粉末:20%< Crg 30%、2% < Ni ^ 8%、2% <Si 鐵粉為余量，球磨混合，金屬粉末的粒度范圍為60-150微米;
(5)使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定熔覆工藝，采用同步送粉方式對(duì)步驟(4)中的金屬粉末進(jìn)行多道熔覆，冷卻至室溫，在所述軟磁合金基體帶材上制備一層合金涂層；
(6)使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定重熔工藝，對(duì)步驟(5)中制得的合金涂層進(jìn)行激光表面重熔，冷卻至室溫，獲得具有非晶涂層的軟磁合金。
[0008]優(yōu)選的，步驟(5)中的熔覆工藝是指:依次設(shè)置激光功率200-1000W，光斑直徑1-2mm，搭接率0.3-0.5，掃描速度300-2000mm/min，同步送粉量為5_15g/min，保護(hù)氬氣流量10_20L/min。
[0009]優(yōu)選的，步驟(6)中的重熔工藝是指:依次設(shè)置激光功率500-2000W，光斑l-2mm，搭接率0.3-0.5，掃描速度600-3000mm/min，保護(hù)氬氣流量10-20L/min。
[0010]本發(fā)明制備的具有非晶涂層的軟磁合金具有較高的非晶形成能力，同時(shí)具有很高的飽和磁化強(qiáng)度和低矯頑力，制備工藝為涂層提供較大溫度梯度，相比非晶和細(xì)晶混合存在的涂層擁有更優(yōu)良的機(jī)械性能。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例一
該實(shí)施例的該軟磁合金由以下原子配比的合金制成:Fe0.85Cu0.lB0.Q2T1.03。
[0012]按照上述分子式稱取各元素進(jìn)行配料，打磨去除金屬原料的表面氧化皮，按照摩爾比進(jìn)行精確稱量配比并使用乙醇超聲波清洗原料；
將配制的原料裝入熔煉爐中，在惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1350 °C，對(duì)爐體抽真空至真空度< I X 10-2Pa，充入純氬氣直到爐內(nèi)壓力達(dá)到0.4-0.5個(gè)大氣壓，充分合金需熔煉3遍，保證熔煉均勻，冷卻后得到成分均勻的母合金鑄錠；
將合金錠破卒后裝適量于石英管中，采用單輥急冷甩帶技術(shù)，在Ar氣氛中以40m/s的速度甩帶，制得非晶合金條帶;將非晶合金條帶置于石英管中，抽真空至低于3 X 10-3Pa，然后置于熱處理爐中，540°C保溫3分鐘后迅速將石英管放入水中淬火至室溫，得到軟磁合金基體帶材。
[0013]按如下重量百分比準(zhǔn)備熔覆的的金屬粉末:Cr=20%、N=2%、Si=2%、B=1 %、C=2%，鐵粉為余量，球磨混合，金屬粉末的粒度范圍為60-150微米。
[0014]使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定熔覆工藝，采用同步送粉方式對(duì)第一步中的金屬粉末進(jìn)行多道熔覆，冷卻至室溫，所述軟磁合金基體帶材上制備一層合金涂層。熔覆工藝是指:依次設(shè)置激光功率200W，光斑直徑Imm，搭接率0.3，掃描速度300mm/min，同步送粉量為5g/min，保護(hù)氬氣流量10L/min。
[0015]使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定重熔工藝，對(duì)第二步中制得的合金涂層進(jìn)行激光表面重熔，冷卻至室溫，獲得具有非晶涂層的軟磁合金。重熔工藝是指:依次設(shè)置激光功率500W，光斑1mm，搭接率0.3，掃描速度600111111/1^11，保護(hù)氬氣流量10171^11。
[0016]實(shí)施例二
該實(shí)施例的該軟磁合金由以下原子配比的合金制成:Fet).76CU().15B().()5Ti().04。
[0017]按照上述分子式稱取各元素進(jìn)行配料，打磨去除金屬原料的表面氧化皮，按照摩爾比進(jìn)行精確稱量配比并使用乙醇超聲波清洗原料；
將步驟(I)配制的原料裝入熔煉爐中，在惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為16000C，對(duì)爐體抽真空至真空度< I X 10-2Pa，充入純氬氣直到爐內(nèi)壓力達(dá)到0.4-0.5個(gè)大氣壓，充分合金需熔煉5遍，保證熔煉均勻，冷卻后得到成分均勻的母合金鑄錠；
將合金錠破卒后裝適量于石英管中，采用單輥急冷甩帶技術(shù)，在Ar氣氛中以40m/s的速度甩帶，制得非晶合金條帶;將非晶合金條帶置于石英管中，抽真空至低于3 X 10-3Pa，然后置于熱處理爐中，540°C保溫3分鐘后迅速將石英管放入水中淬火至室溫，得到軟磁合金基體帶材。
[0018]按如下重量百分比準(zhǔn)備熔覆的金屬粉末:Cr=30%、Ni=8%、Si=5%、B=5%、C=6%，鐵粉為余量，球磨混合，金屬粉末的粒度范圍為60-150微米。
[0019]使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定熔覆工藝，采用同步送粉方式對(duì)第一步中的金屬粉末進(jìn)行多道熔覆，冷卻至室溫，所述軟磁合金基體帶材上制備一層合金涂層。熔覆工藝是指:依次設(shè)置激光功率1000W，光斑直徑2mm，搭接率0.5，掃描速度2000mm/min，同步送粉量為15g/min，保護(hù)氬氣流量20L/min。
[0020]使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定重熔工藝，對(duì)第二步中制得的合金涂層進(jìn)行激光表面重熔，冷卻至室溫，獲得具有非晶涂層的軟磁合金。重熔工藝是指:依次設(shè)置激光功率2000W，光斑2mm，搭接率0.5，掃描速度3000mm/min，保護(hù)氬氣流量20L/min。
比較例
按照Fe77Bi5Si5Cu3的分子式，按照常規(guī)方式，制備Fe77Bi5Si5Cu3合金材料。
[0021]對(duì)相同形狀和尺寸的實(shí)施例1-2及比較例的軟磁合金進(jìn)行磁性能測(cè)試，在25°C進(jìn)行測(cè)試，(I)合金的矯頑力采用KM-Otype List-Koerzimeter矯頑力儀測(cè)量；(2)合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs采用靜態(tài)磁性能測(cè)量?jī)x，以磁場(chǎng)為800A/m下的磁感應(yīng)強(qiáng)度作為合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs。測(cè)試結(jié)果顯示:實(shí)施例1-2的矯頑力相對(duì)比較例降低31%以上，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度相對(duì)比較例提高19%以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高機(jī)械強(qiáng)度軟磁合金的制備方法，該軟磁合金由以下原子配比的合金制成:Fei—a-b-cCuaBbTic，其中 a=0.10-0.15, b=0.02-0.05，c=0.03-0.04 ； 該方法包括如下步驟: (1)按照上述分子式稱取各元素進(jìn)行配料，打磨去除金屬原料的表面氧化皮，按照摩爾比進(jìn)行精確稱量配比并使用乙醇超聲波清洗原料； (2)將步驟(I)配制的原料裝入熔煉爐中，在惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1350-1600°C，對(duì)爐體抽真空至真空度< I X 10_2Pa，充入純氬氣直到爐內(nèi)壓力達(dá)到0.4-0.5個(gè)大氣壓，充分合金需熔煉3-5遍，保證熔煉均勻，冷卻后得到成分均勻的母合金鑄錠； (3)將合金錠破卒后裝適量于石英管中，采用單輥急冷甩帶技術(shù)，在Ar氣氛中以40m/s的速度甩帶，制得非晶合金條帶;將非晶合金條帶置于石英管中，抽真空至低于3 X 10-3Pa，然后置于熱處理爐中，540°C保溫3分鐘后迅速將石英管放入水中淬火至室溫，得到軟磁合金基體帶材； (4)按如下重量百分比準(zhǔn)備熔覆的的金屬粉末:20%<Cr<30%、2%《Ni<Si 鐵粉為余量，球磨混合，金屬粉末的粒度范圍為60-150微米; (5)使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定熔覆工藝，采用同步送粉方式對(duì)步驟(4)中的金屬粉末進(jìn)行多道熔覆，冷卻至室溫，在所述軟磁合金基體帶材上制備一層合金涂層； (6)使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定重熔工藝，對(duì)步驟(5)中制得的合金涂層進(jìn)行激光表面重熔，冷卻至室溫，獲得具有非晶涂層的軟磁合金。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)中的熔覆工藝是指:依次設(shè)置激光功率200-1000W，光斑直徑l-2mm，搭接率0.3-0.5，掃描速度300-2000mm/min，同步送粉量為5-15g/min，保護(hù)氬氣流量 10_20L/min。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(6)中的重熔工藝是指:依次設(shè)置激光功率500-2000W，光斑l-2mm，搭接率0.3-0.5，掃描速度600-3000mm/min，保護(hù)氬氣流量10-20L/mino
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高機(jī)械強(qiáng)度軟磁合金的制備方法，該軟磁合金由以下原子配比的合金制成：Fe1-a-b-cCuaBbTic，其中a=0.10-0.15，b=0.02-0.05，c=0.03-0.04。本發(fā)明制備的具有非晶涂層的軟磁合金具有較高的非晶形成能力，同時(shí)具有很高的飽和磁化強(qiáng)度和低矯頑力，制備工藝為涂層提供較大溫度梯度，相比非晶和細(xì)晶混合存在的涂層擁有更優(yōu)良的機(jī)械性能。
【IPC分類】C23C24/10, H01F1/147, H01F1/20, C22C45/02
【公開號(hào)】CN105679484
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610199631
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】蘇州思創(chuàng)源博電子科技有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年4月4日