一种纳米晶软磁材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米晶软磁材料的制备方法，该纳米晶软磁材料由以下原子配比的合金制成：（Fe1-xNbx）1-a-b-c-d-e-f（Cu1-yMny）aSibBcCdTieHff，其中x=0.05-0.08，y=0.25-0.35，a=0.15-0.20，b=0.08-0.1，c=0.05-0.1，d=0.02-0.03，e=0.06-0.08，f=0.01-0.02。本发明专利技术制备的纳米晶软磁材料，具有良好的线性磁导率，具有高饱和磁化强度和低矫顽力。

【技术实现步骤摘要】
所属
本专利技术涉及磁性材料制造领域，具体涉及一种纳米晶软磁材料的制备方法。
技术介绍
软磁材料是具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料，软磁材料易于磁化，也易于退磁，所以被广泛应用于电工设备和电子设备中。其中，铁基非晶合金作为目前常用的一种铁芯软磁材料，主要由Fe元素和Si、B类金属元素所构成，它具有高饱和磁感应强度、高磁导率与低铁芯损耗等特点。随着新兴电子产业发展，对软磁材料提出了更多更高的要求，例如光伏、风电、变频拖动等逆变电源的进展，对电磁兼容的关键元器件电感提出了具有高电感量、高抗饱和性能、优异的MHz级的频率特性等要求，因此在铁基非晶态材料的基础上，铁基纳米晶合金应运而生。该类合金以铁元素为主，同时加入少量的Nb、Cu、Si、B等元素。上述元素构成的合金经快速凝固工艺会首先形成一种非晶态材料，该非晶态材料再经过晶化热处理后可获得直径为10～20nm的纳米晶粒主相,同时还保留少量的非晶残留相，总体简称为纳米晶材料。在一些大功率逆变器应用过程中，会经常发现共模滤波铁芯发热问题。其中，铁芯的损耗是导致铁芯发热的一种原因，但更主要的还是由于高频谐波电平激磁过大产生铁芯饱和，因此，在有些应用场合中并非是铁芯的磁导率越高越好。但是如何通过制备抗饱和的共模铁芯得到具有较高适中、且线性的磁导率以及良好抗饱和特性的纳米晶磁芯，在现有技术中却没有很好的解决办法。
技术实现思路
本专利技术提供一种纳米晶软磁材料的制备方法，该纳米晶软磁材料，具有较高饱和磁化强度和低矫顽力。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种纳米晶软磁材料的制备方法，该纳米晶软磁材料由以下原子配比的合金制成：（Fe1-xNbx）1-a-b-c-d-e-f（Cu1-yMny）aSibBcCdTieHff，其中x=0.05-0.08，y=0.25-0.35，a=0.15-0.20，b=0.08-0.1，c=0.05-0.1，d=0.02-0.03，e=0.06-0.08，f=0.01-0.02；该方法包括如下步骤：（1）按照上述分子式称取各元素进行配料，打磨去除金属原料的表面氧化皮，按照摩尔比进行精确称量配比并使用乙醇超声波清洗原料；（2）将步骤(1)配制的原料装入熔炼炉中，在惰性气氛保护下进行熔炼，对炉体抽真空至真空度≤1×10-2Pa，充入纯氩气直到炉内压力达到0.4-0.5个大气压，充分合金需熔炼3-5遍，保证熔炼均匀；（3）通过急冷单辊法对所述组分的合金进行合金熔体的喷制，形成晶态合金薄带带材，按照需要对所述带材定宽辊剪，然后进行卷绕制成一定尺寸的环形软磁材料；（4）将所述环形软磁材料置于氮气保护炉中，同时沿环形软磁材料的轴向施加磁场强度大于5Am-1的横向磁场，升温至晶化温度进行晶化和去应力热处理，热处理过程中的温度为510-570℃，热处理时的平均升温速率为2-10℃/min，热处理的总时间为4-10hr；然后进行冷却，平均冷却速率为5-10℃/min，冷却至300℃时出炉；热处理过程后，所述环形软磁材料具有线性磁导率的特性，形成了以纳米晶体为主体同时残留少量非晶混合相的微观结构。优选的，在步骤(4)中，所述环形软磁材料由具有18-28μm厚度、5mm的宽度的带材卷绕成封闭的环形，合金的晶化温度为490℃。本专利技术制备的（Fe1-xNbx）1-a-b-c-d-e-f（Cu1-yMny）aSibBcCdTieHff纳米晶软磁材料具有有较高的非晶形成能力，同时具有很高的饱和磁化强度和低矫顽力。具体实施方式实施例一本实施例的纳米晶软磁材料由以下原子配比的合金制成：（Fe0.95Nb0.05）0.63（Cu0.75Mn0.25）0.15Si0.08B0.05C0.02Ti0..06Hf0.01。按照上述分子式称取各元素进行配料，打磨去除金属原料的表面氧化皮，按照摩尔比进行精确称量配比并使用乙醇超声波清洗原料。将配制的原料装入熔炼炉中，在惰性气氛保护下进行熔炼，对炉体抽真空至真空度≤1×10-2Pa，充入纯氩气直到炉内压力达到0.4个大气压，充分合金需熔炼3遍，保证熔炼均匀。通过急冷单辊法对所述组分的合金进行合金熔体的喷制，形成晶态合金薄带带材，按照需要对所述带材定宽辊剪，然后进行卷绕制成一定尺寸的环形软磁材料。将所述环形软磁材料置于氮气保护炉中，同时沿环形软磁材料的轴向施加磁场强度大于5Am-1的横向磁场，升温至晶化温度进行晶化和去应力热处理，热处理过程中的温度为510℃，热处理时的平均升温速率为2℃/min，热处理的总时间为4hr；然后进行冷却，平均冷却速率为5℃/min，冷却至300℃时出炉；热处理过程后，所述环形软磁材料具有线性磁导率的特性，形成了以纳米晶体为主体同时残留少量非晶混合相的微观结构。优选的，所述环形软磁材料由具有18-28μm厚度、5mm的宽度的带材卷绕成封闭的环形，合金的晶化温度为490℃。实施例二本实施例的纳米晶软磁材料由以下原子配比的合金制成：（Fe0.92Nb0.08）0.47（Cu0.65Mn0.35）0.2Si0.1B0.1C0.03Ti0.08Hf0.02。按照上述分子式称取各元素进行配料，打磨去除金属原料的表面氧化皮，按照摩尔比进行精确称量配比并使用乙醇超声波清洗原料。将配制的原料装入熔炼炉中，在惰性气氛保护下进行熔炼，对炉体抽真空至真空度≤1×10-2Pa，充入纯氩气直到炉内压力达到0.5个大气压，充分合金需熔炼5遍，保证熔炼均匀。通过急冷单辊法对所述组分的合金进行合金熔体的喷制，形成晶态合金薄带带材，按照需要对所述带材定宽辊剪，然后进行卷绕制成一定尺寸的环形软磁材料。将所述环形软磁材料置于氮气保护炉中，同时沿环形软磁材料的轴向施加磁场强度大于5Am-1的横向磁场，升温至晶化温度进行晶化和去应力热处理，热处理过程中的温度为570℃，热处理时的平均升温速率为10℃/min，热处理的总时间为10hr；然后进行冷却，平均冷却速率为10℃/min，冷却至300℃时出炉；热处理过程后，所述环形软磁材料具有线性磁导率的特性，形成了以纳米晶体为主体同时残留少量非晶混合相的微观结构。优选的，所述环形软磁材料由具有18-28μm厚度、5mm的宽度的带材卷绕成封闭的环形，合金的晶化温度为490℃。比较例按照Fe44Cu23B15Si5C3的分子式，类比实施例1的制备方法，制备Fe44Cu23B15Si5C3材料。对相同形状和尺寸的实施例1-2及比较例的软磁合金进行磁性能测试，在25℃进行测试，（1）合金的矫顽力采用KM-OtypeList-Koerzimeter矫顽力仪测量；（2）合金的饱和磁感应强度Bs采用静态磁性能测量仪，以磁场为800A/m下的磁感应强度作为合金的饱和磁感应强度Bs。测试结果显示：实施例1-2的矫顽力相对比较例降低45%以上，饱和磁感应强度相对比较例提高25%以上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米晶软磁材料的制备方法，该纳米晶软磁材料由以下原子配比的合金制成：（Fe1‑xNbx）1‑a‑b‑c‑d‑e‑f（Cu1‑yMny）aSibBcCdTieHff，其中x=0.05‑0.08，y=0.25‑0.35，a=0.15‑0.20，b=0.08‑0.1，c=0.05‑0.1，d=0.02‑0.03，e=0.06‑0.08，f=0.01‑0.02；该方法包括如下步骤：（1）按照上述分子式称取各元素进行配料，打磨去除金属原料的表面氧化皮，按照摩尔比进行精确称量配比并使用乙醇超声波清洗原料； （2）将步骤(1)配制的原料装入熔炼炉中，在惰性气氛保护下进行熔炼，对炉体抽真空至真空度≤1×10‑2Pa，充入纯氩气直到炉内压力达到0.4‑0.5个大气压，充分合金需熔炼3‑5遍，保证熔炼均匀；（3）通过急冷单辊法对所述组分的合金进行合金熔体的喷制，形成晶态合金薄带带材，按照需要对所述带材定宽辊剪，然后进行卷绕制成一定尺寸的环形软磁材料； （4）将所述环形软磁材料置于氮气保护炉中，同时沿环形软磁材料的轴向施加磁场强度大于5Am‑1的横向磁场，升温至晶化温度进行晶化和去应力热处理，热处理过程中的温度为510‑570℃，热处理时的平均升温速率为2‑10℃/min，热处理的总时间为4‑10hr；然后进行冷却，平均冷却速率为5‑10℃/min，冷却至300℃时出炉；热处理过程后，所述环形软磁材料具有线性磁导率的特性，形成了以纳米晶体为主体同时残留少量非晶混合相的微观结构。...

【技术特征摘要】
1.一种纳米晶软磁材料的制备方法，该纳米晶软磁材料由以下原子配比的合金制成：（Fe1-xNbx）1-a-b-c-d-e-f（Cu1-yMny）aSibBcCdTieHff，其中x=0.05-0.08，y=0.25-0.35，a=0.15-0.20，b=0.08-0.1，c=0.05-0.1，d=0.02-0.03，e=0.06-0.08，f=0.01-0.02；
该方法包括如下步骤：
（1）按照上述分子式称取各元素进行配料，打磨去除金属原料的表面氧化皮，按照摩尔比进行精确称量配比并使用乙醇超声波清洗原料；
（2）将步骤(1)配制的原料装入熔炼炉中，在惰性气氛保护下进行熔炼，对炉体抽真空至真空度≤1×10-2Pa，充入纯氩气直到炉内压力达到0.4-0.5个大气压，充分合金需熔炼3-5遍，保证熔炼均匀；
（3）通过急冷单辊法...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亚红，
申请(专利权)人：徐亚红，
类型：发明
国别省市：浙江;33