铁基纳米晶合金材料及其制作方法技术

本发明专利技术公开一种铁基纳米晶合金材料及其制作方法。其中，按原子百分比计，所述铁基纳米晶合金材料的化学成分为12

【技术实现步骤摘要】
铁基纳米晶合金材料及其制作方法


[0001]本专利技术涉及隔磁材料
，特别涉及一种铁基纳米晶合金及其制作方法。

技术介绍

[0002]隔磁材料，是用于制作无线充电系统隔磁与聚磁组件的重要材料之一。主要是起增强感应磁场和屏蔽线圈磁场，防止磁力线通过金属器件产生涡流损耗发热，并防止磁力线通过电路干扰电路的正常工作。其性能的好坏对无线充电系统结构、功能的设计、充电效率起着至关重要的作用。目前，在无线充电系统中无论在发射端还是接收端使用的隔磁材料都是以铁氧体为主。随着无线充电系统对隔磁材料的要求越来越高，由于铁氧体材料的Bs值低、磁导率低而且很难做薄，随着无线充电大功率快充的发展，现已经难以满足要求。而铁基纳米晶合金材料具有高Bs、磁滞损耗低、磁导率可调、片材厚度薄等优势，可使手机等消费电子做得非常薄，是用在手机无线充电接收端最理想的隔磁材料。但传统的铁基纳米晶合金(国标牌号1K107，合金成份为Fe
73.5
Cu1Nb3Si
13.5
B9)电阻率低(约90μΩ/cm)，其作为无线充隔磁材料时高频涡流损耗大，从而严重影响无线充电效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的是提供一种铁基纳米晶合金及其制作方法，旨在降低铁基纳米晶合金的高频涡流损耗。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提出的铁基纳米晶合金，按原子百分比计，所述铁基纳米晶合金材料的化学成分为：
[0005][0006][0007]其中，所述M为Tb、La及Y中的至少一种元素。<br/>[0008]可选地，所述Nb、B、V、N、P、C、M分别为铌铁、硼铁、钒铁、氮铁化合物、磷铁的中间合金、球墨铸铁及稀土元素中间合金。
[0009]本专利技术还提出了一种铁基纳米晶合金材料的制作方法，包括以下步骤：
[0010]根据所述铁基纳米晶合金材料的化学成分进行配制原料，其中，按原子百分比计，所述铁基纳米晶合金材料的化学成分为：
[0011][0012]其中，所述M为Tb、La及Y中的至少一种元素；
[0013]将配好的原材料进行干燥，之后熔炼、除渣及精炼，精炼后倒入冷却铸模，得到母合金钢锭；
[0014]将所述母合金钢锭放入真空中频感应熔炼炉中进行二次熔炼，除渣后得到钢液，之后将所述钢液倒入预热保温装置中；
[0015]待预热保温装置中的钢液温度稳定后，钢液在保护气体的恒压力作用下，从预热保温装置底部的喷嘴流至高速旋转的铜辊，并在熔潭部位吹还原气体以净化合金中的氧，控制铜辊的线速度以及喷嘴与铜辊之间缝隙的距离喷出带材，得到铁基纳米晶薄带；
[0016]将所述铁基纳米晶薄带在连续复合磁场热处理炉中进行退火处理。
[0017]可选地，将所述铁基纳米晶薄带在连续复合磁场热处理炉中进行退火处理的步骤中，热处理采用恒温热处理，热处理的温度范围为520℃
‑
570℃，热处理施加磁场强度范围为600GS
‑
1300GS，压拉张力范围为2N
‑
10N。
[0018]可选地，将配好的原材料进行干燥的步骤中，包括：
[0019]将配好的原材料在80℃
‑
120℃的温度范围下干燥45min
‑
70min。
[0020]可选地，将配好的原材料进行干燥，之后熔炼、除渣及精炼，精炼后倒入冷却铸模，得到母合金钢锭的步骤中，包括：
[0021]将干燥后的原材料在1500℃
‑
1600℃的温度范围下进行熔炼，之后除渣，并精炼10min
‑
20min，精炼后倒入冷却铸模，得到母合金钢锭。
[0022]可选地，将干燥后的原材料在1500℃
‑
1600℃的温度范围下进行熔炼的步骤中，包括：
[0023]将干燥后的氮铁化合物、钒铁、磷铁、球墨铸铁、纯铁和铌铁依次放入熔炼炉中，抽真空至
‑
0.1MPa，待熔化后向熔炼炉中依次加入硼铁、电解铜、硅及稀土元素中间合金，在1500℃
‑
1600℃的温度范围下进行熔炼。
[0024]可选地，将所述母合金钢锭放入真空中频感应熔炼炉中进行二次熔炼，除渣后得到钢液，之后将所述钢液倒入预热保温装置中的步骤中，包括：
[0025]将所述母合金钢锭放入真空中频感应熔炼炉中，在1000℃
‑
1480℃的温度下进行二次熔炼，二次熔炼的时间为60min
‑
100min，除渣后得到钢液，之后将所述钢液倒入预热保温的中间压力喷嘴包中，并控制温度范围为1200℃
‑
1350℃。
[0026]可选地，控制铜辊的线速度以及喷嘴与铜辊之间缝隙的距离喷出带材的步骤中，得到铁基纳米晶薄带的步骤中，铜辊的线速度范围为25m/s
‑
35m/s，喷嘴与铜辊之间缝隙的距离范围为0.5mm
‑
0.6mm。
[0027]可选地，所述铁基纳米晶薄带宽度范围为60mm
‑
75mm，厚度范围为16μm
‑
20μm。
[0028]本专利技术的技术方案，按原子百分比计，铁基纳米晶合金材料的化学成分包括12
‑
13.5％Si、7
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9％B、1
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3％Nb、0.5
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2％Cu、1
‑
2％V、0.01
‑
3％N、1
‑
2％C、1
‑
2％P、1
‑
3％M及余量的Fe，并按照以上方法步骤制得铁基纳米晶薄带。由于Nb和V为同族相近元素，具有相同的晶体结构，原子半径相近，因此可采用V和Nb共同作为纳米晶合金热处理过程中阻碍晶粒长大元素，同时降低成本。N元素的加入形成Fe
16
N2二次相，能够提高纳米晶合金的Bs值、初始磁导率及电阻率，损耗也就更低。稀土元素M作为氧吸附剂，在合金熔炼过程中可以起到净化熔体、抑制异质形核、使过冷液体更加稳定，从而提高其非晶形成能力，有利于提高材料的结构稳定性及综合软磁性能。少量P元素的加入可有效提高其非晶形成能力。C元素的加入有利于提升非晶化程度，提高纳米晶合金的电阻率，同时可以进一步有效地降低铁基纳米晶合金的高频涡流损耗。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术实施例1制备的铁基纳米晶合金材料的静态磁滞回线图；
[0031]图2为本专利技术实施例2制备的铁基纳米晶合金材料的静态磁滞回线图。
[0032]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁基纳米晶合金材料，其特征在于，按原子百分比计，所述铁基纳米晶合金材料的化学成分为：其中，所述M为Tb、La及Y中的至少一种元素。2.如权利要求1所述的铁基纳米晶合金材料，其特征在于，所述Nb、B、V、N、P、C、M分别为铌铁、硼铁、钒铁、氮铁化合物、磷铁的中间合金、球墨铸铁及稀土元素中间合金。3.一种铁基纳米晶合金材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：根据所述铁基纳米晶合金材料的化学成分进行配制原料，其中，按原子百分比计，所述铁基纳米晶合金材料的化学成分为：其中，所述M为Tb、La及Y中的至少一种元素；将配好的原材料进行干燥，之后熔炼、除渣及精炼，精炼后倒入冷却铸模，得到母合金钢锭；将所述母合金钢锭放入真空中频感应熔炼炉中进行二次熔炼，除渣后得到钢液，之后将所述钢液倒入预热保温装置中；待预热保温装置中的钢液温度稳定后，钢液在保护气体的恒压力作用下，从预热保温装置底部的喷嘴流至高速旋转的铜辊，并在熔潭部位吹还原气体以净化合金中的氧，控制铜辊的线速度以及喷嘴与铜辊之间缝隙的距离喷出带材，得到铁基纳米晶薄带；将所述铁基纳米晶薄带在连续复合磁场热处理炉中进行退火处理。4.根据权利要求3所述铁基纳米晶合金材料的制作方法，其特征在于，将所述铁基纳米晶薄带在连续复合磁场热处理炉中进行退火处理的步骤中，热处理采用恒温热处理，热处理的温度范围为520℃
‑
570℃，热处理施加磁场强度范围为600GS
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1300GS，压拉张力范围为2N
‑
10N。5.根据权利要求3所述铁基纳米晶合金材料的制作方法，其特征在于，将配好的原材料进行干燥的步骤中，包括：将配好的原材料在80℃
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120℃的温度范围下干燥45min
‑
70min。6.根据权利要求3所述铁基纳米晶合金材料的制作方法，其特征在于，将配好的原材料进行干燥，之后熔炼、除渣及精炼，精炼后倒...

【专利技术属性】
技术研发人员：周国华，李忞，毛宇辰，黄丛伟，毛文龙，胡曹生，
申请(专利权)人：江西大有科技有限公司，
类型：发明
国别省市：