本发明专利技术涉及磁性功能材料领域，涉及一种Fe基非晶态合金，所述Fe基非晶态合金的化学式为FeaSibBcCdOe，其中a为79至88at%，b为0.2至18at%，c为2至18at%，d为0.01至5at%，e为0.001至0.2at%。从所述Fe基非晶态合金的自由面或贴辊面两个表面到其内部的O浓度分布在深度1至20nm内出现富集层，且富集层厚度1-10nm，C浓度自表面开始逐步递减，并在浓度2-8nm处出现一个浓度平台，Si浓度在深度1-15nm处出现浓度最高值，B浓度在1-15nm处出现浓度最高值。本发明专利技术的Fe基非晶态合金的饱和磁感应强度Bs在1.62T以上，矫顽力Hc在3.6A/m以下，损耗P14/50在0.42W/kg以下，具有高饱和磁感应强度和低铁芯损耗，适用于变压器、发动机、发电机和扼流圈、磁传感器等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁性功能材料领域，涉及一种Fe基非晶态合金薄带，其具有高饱和磁感应强度和低铁芯损耗，适用于变压器、发动机、发电机和扼流圈、磁传感器等。
技术介绍
非晶态软磁材料问世以后，尤其是铁基非晶态合金，存在电阻率高、磁导率高且损耗非常低(仅相当于取向硅钢的1/3 1/5)的特点，另外与硅钢相比，工艺简单，不用特殊加工，因此被认为是制作电源变压器的理想铁芯材料。而采用非晶合金代替薄硅钢用作电源变压器铁芯的研究工作几乎和铁基非晶带的制作同时起步的。·但跟硅钢相比，铁基非晶合金仍存在其不足之处，即填充系数以及饱和磁感应强度相对较低。例如晶态取向硅钢的Bs值约在2T，而典型的铁基非晶合金Fe78Si9B13的Bs值为I. 56T。另外在制备磁性元件时，如变压器铁芯、电动机转子和磁力开关等，往往希望这些装置的饱和磁感应强度较高，因为这意味着装置尺寸的减小或者激励功率的降低。对于填充系数，通用的方法是提高带材表面质量，例如表面光洁度和带材厚度的均匀性。但由于非晶带材本身较薄，仅为几十个微米，使得填充系数提升的潜力受限。而对于饱和磁感应强度，众多研究人员过去曾试图获得饱和磁感应强度高于I. 6T的铁基非晶态合金。其中最典型的例子为饱和磁感应强度为I. 8T的Metglas2605CO合金，但合金中包含18%的Co原子，价格昂贵，不适合用于工业磁性产品。另外，美国专利US4226619中公开了一种非晶态Fe-B-C合金，其饱和磁感应强度在I. 7T以上，但该合金的矫顽力较大而且太脆，无法在实际中应用。日立金属在公开号为CN1721563A的中国专利申请公布中公开了一种名为HBl的Fe-Si-B-C合金，其饱和磁感应强度在I. 64T，但其制备过程采用渗碳的方法，这无疑提高了生产成本，降低了产品质量的可控性。中国专利CNl 124362C公布了一种表达式为Fe-Si-B-C-P的五元成分合金，其中Fe的原子百分含量在82至90。但研究表明，当铁的原子百分含量高于82且添加有与其他元素有非负的混合焓的C元素时，合金的非晶形成能力变得很差，难以制备出板型优良的非晶态合金薄带。美国专利US5958153A公布了一种P含量低于0. 1%、厚度在40-90 u m的表达式为(FeSiBC)100^xPx的合金带材，但合金中的P以近似杂质形式掺入，无法发挥P可提高非晶形成能力、提高Fe含量的作用。因此合金的饱和磁感应强度也低，这难以满足功率器件对高饱和磁感应强度的要求。综上所述，尽管对提高Fe基非晶态合金饱和磁感应强度进行了努力，但是由于脆化、成本等各方面原因，到目前为止还不能稳定地生产如下要求的Fe基非晶态合金带Fe基非晶态合金的饱和磁感应强度在I. 6T以上，同时矫顽力在I. 5A/m以下
技术实现思路
针对现有技术中的上述问题，本专利技术的目的是提供一种新型Fe基非晶态合金薄带，其具有高饱和磁通密度和低铁芯损耗。本专利技术的设计思路如下本专利技术的Fe基非晶态合金通过控制吹送到铜辊上的CO2和CH4气体流量来控制合金贴辊面和自由面的0富集层(偏析层)、C平台层以及Si、B浓度峰值的范围和峰位置，从而使合金具有高的饱和磁感应强度和低的损耗。在本专利技术的Fe基非晶态合金中，B是主要的非晶形成元素；Si的主要作用是提高合金的热稳定性，但含量过高则会降低合金的非晶形成能力；(含量则不宜过高，否则矫顽力增大，破坏磁性能；0虽然通常被看做是有害元素，但在表面一定深度与C同时富集存在时，可以成为降低损耗的有益元素。根据上述设计思路，为实现专利技术目的，本专利技术提供了如下技术方案 一种高饱和磁感强度和低铁损的Fe基非晶薄带，其中，其Fe基非晶合金的化学式为FeaSibBeCdOe,其中按原子百分比，a为100-b-c-d_e%，b为0. 2至18%，c为2至18%，d为0. 01至5%，e为0. 001至0. 2% ;该非晶薄带的两侧面到中间，有至少一个元素偏析层，该元素偏析层与侧面距离为l_20nm,偏析元素为O、C、Si或B中的至少一种。所述元素偏析层为从所述Fe基非晶态合金的自由面或贴辊面两个表面到其内部的0浓度分布在深度I至20nm内出现富集层，且富集层厚度I-IOnm ;C浓度自表面开始逐步递减，并在浓度2-8nm处出现一个浓度平台；Si浓度在深度l_15nm处出现浓度最高值；B浓度在l_15nm处出现浓度最高值。所述Fe基非晶态合金的饱和磁感应强度Bs在I. 62T以上，矫顽力He在3. 6A/m以下，损耗P14/ki在0. 42ff/kg以下。所述Fe基非晶态合金的化学式为FeaSibBeCdOe,其中按原子百分比，a为100-b-c-d-e%, b 为 2 至 10%, c 为 10 至 16%, d 为 0. I 至 3%, e 为 0. 001 至 0. 1%。所述Fe基非晶态合金的饱和磁通密度在I. 65T以上，矫顽力He在I. 7A/m以下，损耗P14/5Q在0. 25ff/kg以下。Fe被50at%以下的Co和/或Ni部分替代。Fe 可被 5at% 以下的 Zr、Ti、Ta、Hf、Nb、V、W、Mo、Mn、Cr、Re、钼族元素、稀土元素、Zn、In、As、Sb、Bi、Ca、Cu、S、Te、Be、Pb、Mg 中的至少一种元素部分替代。当所述元素部分替代Fe时，其在距离自由面或贴辊面l_20nm处出现浓度最高值。Si可被5at%以下的P、N、Sn、Ge、Ga、Al中的至少一种元素部分替代。当所述元素部分替代Si时，其在距离自由面或贴辊面l_20nm处出现浓度最高值。一种高饱和磁感强度和低铁损的Fe基非晶薄带的制备方法，其中，该制备方法包括如下步骤(I)按照Fe基非晶态合金的化学式为FeaSibBeCdOe,按以下原子百分比配料a为100-b-c-d-e%, b 为 0. 2 至 18%，c 为 2 至 18%，d 为 0. 01 至 5%，e 为 0. 001 至 0. 2% ；(2)将上述配料的合金加热到1200-1500°C，并将它熔化并制备成熔融合金；(3)在CO2和CH4混合气氛保护下，将熔融合金喷射到辊速为25-35m/s铜辊上快速急冷，得到宽度为5-50mm、厚度为20-40 y m的Fe基非晶态合金薄带，其中，混合气氛的比例由流量阀精确控制，且两者流量体积比严格限制在CO2 =CH4=I :3. (Tl:4. O。在所述步骤(I)中，按照Fe基非晶态合金的化学式为FeaSibBcAO6，按以下原子百分比配料a 为 100-b-c-d-e%，b 为 2 至 10%，c 为 10 至 16%，d 为 0. I 至 3%，e 为 0. 001 至0. 1%。本专利技术的原理如下在研究中，本专利技术的专利技术人意外地发现，当适当调节CO2和CHX混合保护气氛流量比例时，且有适量的C和0元素存在合金中时，可以在合金的表面一定深度处生成0富集层、C浓度平台以及Si和B元素的浓度峰值。并且，在本专利技术中，当有少量的例如Nb、Mn、Cu等元素取代Fe时，这些元素均在距离表面深度为l_20nm范围内出现浓度最高值。其中，所述富集层(或偏析层)和浓度平台(或平台层)，是指成分含量在一定深度范围内，含量波动小且明显高于内部的均匀浓度。所述峰值，是指本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高饱和磁感强度和低铁损的Fe基非晶薄带，其特征在于：其Fe基非晶合金的化学式为FeaSibBcCdOe，其中按原子百分比，a为100？b？c？d？e%，b为0.2至18%，c为2至18%，d为0.01至5%，e为0.001至0.2%；该非晶薄带的两侧面到中间，有至少一个元素偏析层，该元素偏析层与侧面距离为1？20nm，偏析元素为O、C、Si或B中的至少一种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周少雄，董帮少，李德红，陈文智，张淑兰，
申请(专利权)人：安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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