一种铁基非晶合金粉料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种铁基非晶合金粉料及其制备方法和用途。所述铁基非晶合金粉料包括Cu元素；所述铁基非晶合金粉料的颗粒形状为球形。所述制备方法包括以下步骤：(1)将母合金进行熔炼，得到铁基非晶合金铁液；所述母合金中包括Cu元素；(2)采用水气联合雾化的方式对步骤(1)所述铁基非晶合金铁液进行处理，得到所述铁基非晶合金粉料。本发明专利技术采用熔炼

【技术实现步骤摘要】
一种铁基非晶合金粉料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于磁性材料领域，涉及一种铁基非晶合金粉料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]随着磁性器件未来的小型化和高频化的发展趋势，对磁性材料提出了越来越苛刻要求，材料的高磁导率、大饱和电流和低损耗的综合特性有一个非常高的要求。磁芯作为磁性器件的核心部件，其材料特性直接决定了器件特性，因此开发一种兼具上述优良综合特性的磁性材料是至关重要。
[0003]铁氧体材料虽然具备高磁导率和低损耗的特点，但是其饱和电流非常低限制了其应用，常规的软磁合金如FeNi、FeSi、FeSiAl、FeSiCr和羰基铁等虽然各具特点，如FeNi虽然具备高磁导率但其损耗特性一般，FeSiAl具有高磁导率和低损耗但其饱和电流较差；羰基铁粉虽然具备优异的饱和电流，但是其磁导率和损耗性能一般。如上，上述材料某些方面的劣势亦限制了其应用。而非晶软磁合金兼具高磁导率、高饱和及低损耗特点，正越来越广泛的应用于高频器件中。
[0004]CN1356403A公开了一种用于交流电应用场合的具有良好软磁性的，即使在高铁含量的情况下也可保持高磁通量密度的铁基无定形合金薄带。用这种薄带甚至在退火期间由于铁心的不同部位间存在着温度差异的条件下，仍可制成具有良好软磁性的铁心。本专利技术的Fe基无定形合金薄带具有高磁通量密度，主要成分中含有Fe，Si，B，C和P元素及不可能避免的杂质，其特征在于：它的组成以原子百分数计：82s值为1.74T，B80值超过1.5T，铁损值为0.12W/kg或更低。但由于其Fe含量过高非晶形成能力较差，导致在其工业化生产中无法形成非晶态，带材磁性能较差；同事其在专利中一方面未提到关于P元素添加的问题，另一方面P元素的添加含量较大，结合目前国内外磷铁行业的实际情况，磷铁的制备条件相对粗放，杂质含量过高，无法达到非晶合金的使用条件。在制备过程中，大量使用常规条件的磷铁会导致带材晶化、偏脆，且热处理后性能较差。若使用此种合金成分进行工业化成产，必须添加磷铁精炼的环节，一方面增加工艺流程的复杂性，另一方面需提高目前的冶炼水平，导致工业化生产难度加大。
[0005]CN101840764A中公开了一种高饱和磁感应强度非晶合金，其优选成分硅含量较高，超过5％，非晶形成能力低，此外，此专利中实施例中，具有相近成分的不同合金其饱和磁感应强度值相差较大，说明该组分的合金在制备过程中重复性差，导致相近成分的不同合金样品中非晶态比例差别大。
[0006]对于未来电子器件的小型化和高频化的发展趋势，对磁性材料的高磁导率、优异叠加电流和低磁芯损耗等特性有着越来越高的要求，非晶材料因材料本征高电阻率和磁晶各向同性使得其具备高磁导率和低损耗的特性，而偏球形的粉体形貌致使其具备高叠加电流。
[0007]如何得到高磁导率、高饱和及低损耗的非晶材料，具有较低的玻璃转化温度以及晶化温度，同时有更优异的非晶形成能力和电磁特性，是目前急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种铁基非晶合金粉料及其制备方法和用途。本专利技术采用熔炼-水气联合雾化的方法制备了一种铁基非晶合金粉料，所述粉料具有更低的玻璃转化温度、晶化温度及更优异的非晶形成能力和电磁特性，还具有高磁导率、高饱和及低损耗的特点。
[0009]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种铁基非晶合金粉料，所述铁基非晶合金粉料包括Cu元素；所述铁基非晶合金粉料的颗粒形状为球形。
[0011]本专利技术中，Cu原子半径同Fe原子相当，因此Cu会部分取代Fe原子位置，并在热处理过程中Cu原子易通过热扩散作用聚成簇，为纳米晶化提供形核位置，因此通过Cu元素的加入易让粉料经过热处理时形成纳米晶从而降低磁滞损耗，因此整体损耗下降，同时Cu元素含量若过高则会导致纳米晶颗粒的过度长大从而导致损耗升高，而所述铁基非晶合金粉料的颗粒形状为球形，这种形貌更能致使其具备高叠加电流。
[0012]优选地，所述铁基非晶合金粉料包括类金属元素和主过渡金属元素。
[0013]优选地，所述类金属元素包括B、P、Si或C中的任意一种或至少两中的组合。
[0014]优选地，所述主过渡金属元素包括Ni和/或Cr。
[0015]优选地，所述铁基非晶合金粉料还包括微量过渡金属元素。
[0016]优选地，所述微量过渡金属元素包括V、Mn或Zn中的任意一种或至少两种的组合。
[0017]微量元素如V，Mn，Zn等跟Fe有大的负混合焓，适当的添加能够提升非晶形成能力，同时比Fe原子的更大的原子半径在非晶热处理时阻碍原子扩散从而抑制纳米晶晶粒的过度长大，而过度长大的晶粒会导致损耗急剧升高，因此 V、Mn和Zn等元素的添加有益于材料低损耗的实现
[0018]优选地，所述铁基非晶合金粉料的化学式为 aFe-bSi-cB-dP-eC-fNi-gCr-hCu-iV-jMn-kZn。
[0019]优选地，所述化学式中各元素的原子百分比为64.8％≤a≤80.2％，0％≤b ≤2％，5％≤c≤10％，3％≤d≤6.2％，1.2％≤e≤5.5％，0.5％≤f≤4％，1％≤g ≤5％，0.1％≤h≤1.5％，0％≤i≤0.2％，0％≤j≤0.6％，0％≤k≤0.2％；优选为 64.8％≤a≤80.2％，0％≤b≤2％，5％≤c≤8％，4％≤d≤6％，3％≤e≤5％， 1％≤f≤3％，2％≤g≤4％，0.5％≤h≤1.2％，0.02％≤i≤0.12％，0.1％≤j≤ 0.4％，0.1％≤k≤0.15％。
[0020]例如，所述铁基非晶合金粉料中Fe元素的原子百分比包括64.8％、65％、 68％、70％、72％、74％、76％、78％、80％或80.2％等。
[0021]例如，所述铁基非晶合金粉料中Si元素的原子百分比包括0％、0.2％、 0.4％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％或2.0％等。
[0022]例如，所述铁基非晶合金粉料中B元素的原子百分比包括5％、5.5％、 6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％或10％等。
[0023]例如，所述铁基非晶合金粉料中P元素的原子百分比包括3％、3.5％、 4％、4.5％、5％、5.5％、6％或6.2％等。
[0024]例如，所述铁基非晶合金粉料中C元素的原子百分比包括1.2％、1.6％、 2.0％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％或5.5％等。
[0025]例如，所述铁基非晶合金粉料中Ni元素的原子百分比包括0.5％、0.8％、 1％、1.3％、1.5％、1.8％、2％、2.3％、2.5％、2.8％、3％、3.5％或4％等。
[0026]例如，所述铁基非晶合金粉料中Cr元素的原子百分比包括1％、1.5％、 2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等。
[0027]例如，所述铁基非晶合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁基非晶合金粉料，其特征在于，所述铁基非晶合金粉料包括Cu元素；所述铁基非晶合金粉料的颗粒形状为球形。2.根据权利要求1所述的铁基非晶合金粉料，其特征在于，所述铁基非晶合金粉料还包括类金属元素和主过渡金属元素；优选地，所述类金属元素包括B、P、Si或C中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述主过渡金属元素包括Ni和/或Cr；优选地，所述铁基非晶合金粉料还包括微量过渡金属元素；优选地，所述微量过渡金属元素包括V、Mn或Zn中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的铁基非晶合金粉料，其特征在于，所述铁基非晶合金粉料的化学式为aFe-bSi-cB-dP-eC-fNi-gCr-hCu-iV-jMn-kZn；优选地，所述化学式中各元素的原子百分比为64.8％≤a≤80.2％，0％≤b≤2％，5％≤c≤10％，3％≤d≤6.2％，1.2％≤e≤5.5％，0.5％≤f≤4％，1％≤g≤5％，0.1％≤h≤1.5％，0％≤i≤0.2％，0％≤j≤0.6％，0％≤k≤0.2％；优选为64.8％≤a≤80.2％，0％≤b≤2％，5％≤c≤8％，4％≤d≤6％，3％≤e≤5％，1％≤f≤3％，2％≤g≤4％，0.5％≤h≤1.2％，0.02％≤i≤0.12％，0.1％≤j≤0.4％，0.1％≤k≤0.15％；优选地，所述类金属元素中B、P和C三种元素的原子百分比之和为14％～18％。4.根据权利要求1-3任一项所述的铁基非晶合金粉料，其特征在于，所述铁基非晶合金粉料的D10为2～5μm；优选地，所述铁基非晶合金粉料的D50为8～12μm；优选地，所述铁基非晶合金粉料的D90为20～30μm。5.根据权利要求1-4任一项所述的铁基非晶合金粉料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将母合金进行熔炼，得到铁基非晶合金铁液；所述母合金中包括Cu元素；(2)采用水气联合雾化的方式对步骤(1)所述铁基非晶合金铁液进行处理，得到所述铁基非晶合金粉料。6.根据权利要求5所述的铁基非晶合金粉料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述熔炼的温度为1300～1500℃；优选地，步骤(1)所述熔炼的时间为80～150min；优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：方萌，杜阳忠，卢军伟，娄海飞，王林科，杜宇超，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：