CN102832008B - 一种铁基非晶软磁合金材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铁基非晶软磁合金材料及其制备方法，该合金材料不仅具有较低的矫顽力，而且具有较低的镍含量。该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该低镍低矫顽力铁基非晶软磁合金材料，该材料各成分重量百分含量为：Ni24-29％，Gd3.0-6.0％，V1.0-3.0％，Hf0.01-0.03％，Al1.0-3.0％，Dy0.05-0.09％，Ta0.05-0.09％， Er0.01-0.03％，其余为Fe。
Description
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，涉及一种低镍低矫顽力铁基非晶软磁合金材料及制备方法。
背景技术
CN200810231988.7号申请涉及一种Fe－Ni软磁合金薄带的成形方法，步骤如下：将铁和镍丝熔配为合金，将熔配好的合金放入真空室的底部有孔的石英试管中，循环三次抽真空和反充入高纯Ar气；采用高频电磁方法加热熔配合金，再将Ar气充入石英试管将熔融态样品吹至旋转的转轮上成合金薄带；将所得合金薄带在Ar气保护下在400℃条件下保温1小时，然后随炉冷却至室温下出炉。将纯度99.8％的铁和99.98％的镍丝在有高纯Ar气保护下熔配为Fe-78wt％Ni合金，样品质量2.5克，控制其中Ni的含量在77-79wt％。
该申请采用LakeShore735VSM振动磁强仪测量其实施例中平行于薄带表面的饱合磁化 强度为100.6-100.2emu/g，采用KM-Ot ype List-Koerzimeter矫顽力仪测量其矫顽力为59.8- 62 A/m。其存在的主要问题是该方法镍用量大，另外矫顽力高。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种铁基非晶软磁合金材料，该合金材料不仅具有较低的矫顽力，而且具有较低的镍含量。
本发明的另一目的是提供一种铁基非晶软磁合金材料制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种铁基非晶软磁合金材料，其特征是：其成分的重量百分含量为：Ni为24-29％， Gd 3.0-6.0％，V1.0-3.0％，Hf0.01-0.03％，Al1.0-3.0％ ，Dy 0.05-0.09％，Ta 0.05-0.09％，Er0.01-0.03％，其余为Fe。
上述铁基非晶软磁合金材料的制备过程如下：
（1）首先按照上述重量百分含量进行配料，原料Ni 、V、Hf、Al、Dy 、Ta 、Er、Fe 的纯度均大于99.9％，Gd以铁钆中间合金的方式加入，铁钆合金中Gd的重量百分比为35%；
（2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1510-1530℃，浇注冷却后得到母合金；
（3）将所述母合金放入重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1500-1510℃；所述重熔管式坩埚放入真空感应成型炉内，其顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下2-4mm处，所述重熔管式坩埚内放置一个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和管式坩埚内壁的间隙为0.5-0.9mm，所述母合金置于重熔管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，熔化后被转轮轮缘拖拽形成合金丝；
（4）然后将合金丝置于100-150℃，保温2-4小时，即得到铁基非晶软磁合金材料。
步骤3）中真空成型炉转轮轮缘的旋转线速度为25～27m/s，所得合金丝的直径为100-200微米。
本发明的铁基非晶软磁合金材料的组织特点为非晶。
本发明相比现有技术具有如下有益效果：
本发明合金材料采用的Hf、Er、Gd都可提高材料的非晶形成能力。成份中的Hf、Er、Gd共同存在可使团簇中原子间相互作用强, 则原子扩散就困难，因此提高材料非晶形成能力。
材料中的Ta和 Dy都可增加非晶的热稳定性, Ta和 Dy结合可阻止原子在高温的活动能力。因此，保证了组织的热稳定性。
成份中添加 Gd元素是良好的铁磁性元素，可降低矫顽力，使合金材料具有软磁性能。Al和N i有助于软磁性能提高。V和Er可降低矫顽力。Gd、Al、Co、V和Er和Ni结合强化了铁磁性作用，有效提高了材料的磁导率和降低了矫顽力。
本发明合金在凝固中，采用快速冷却和合金化结合，可以有效减小合金中的相，保证化学成分的均匀分布，也保证了合金的磁性能。热处理可降低快速冷却造成的内应力。
本发明的合金性能见表1。
本发明制备中，降低了贵重金属镍的含量，所取原料成本降低；另外合金经过快速冷却，保证了合金成分、组织和性能的均匀性，因此也就保证了合金的质量。该合金制备工艺简便，过程简单，生产的合金具有良好的性能，非常便于工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例1得到的材料的金相组织图。
由图1可以看出，本发明的铁基非晶软磁合金的组织致密均匀。
具体实施方式
实施例一：
本发明铁基非晶软磁合金材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）首先按照各成分重量百分含量Ni为24％， Gd 3.0％，V 1.0％，Hf 0.01％，Al 1.0％，Dy 0.05％，Ta 0.05％，Er 0.01％，其余为Fe进行配料；其中原料Ni 、V、Hf、Al、Dy 、Ta 、Er、Fe 的纯度均大于99.9％，Gd以铁钆中间合金的方式加入，铁钆合金中Gd的重量百分比为35%。
（2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1520℃，浇注冷却后得到母合金。
（3）将所述母合金放入重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1505℃；所述重熔管式坩埚放入真空感应成型炉内，其顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下3mm处，所述重熔管式坩埚内放置一个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和管式坩埚内壁的间隙为0.7mm，所述母合金置于重熔管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，合金熔融膨胀溢出后与旋转的转轮边缘接触，熔融金属熔潭被旋转的转轮边上的角形轮缘拖拽形成合金丝，上下移动的一个耐火柱塞可上行将熔融合金液不断提供给旋转的转轮形成连续的合金丝，真空成型炉转轮轮缘的旋转线速度为25m/s，所得合金丝的直径为100-200微米。
（4）然后将上述合金丝置于130℃，保温3小时，即得到铁基非晶软磁合金材料。
实施例二：
本发明铁基非晶软磁合金材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）首先按照各成分重量百分含量Ni为29 wt％， Gd 6.0％，V 3.0％，Hf 0.03％，Al 3.0％ ，Dy 0.09％，Ta 0.09％，Er 0.03％，其余为Fe进行配料；其中原料Ni 、V、Hf、Al、Dy 、Ta 、Er、Fe 的纯度均大于99.9％，Gd以铁钆中间合金的方式加入，铁钆合金中Gd的重量百分比为35%；
（2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1510℃，浇注冷却后得到母合金；
（3）将所述母合金放入重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1500℃；所述重熔管式坩埚放入真空感应成型炉内，其顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下4mm处，所述重熔管式坩埚内放置一个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和管式坩埚内壁的间隙为0.6mm，所述母合金置于重熔管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，合金熔融膨胀溢出后与旋转的转轮边缘接触，熔融金属熔潭被旋转的转轮边上的角形轮缘拖拽形成合金丝，上下移动的一个耐火柱塞可上行将熔融合金液不断提供给旋转的转轮形成连续的合金丝，真空成型炉转轮轮缘的旋转线速度为27m/s，所得合金丝的直径为100-200微米。
（4）然后将上述合金丝置于150℃，保温2小时，即得到铁基非晶软磁合金材料。
实施例三：
铁基非晶软磁合金材料中各成分按重量百分含量：Ni为26 wt％， Gd 5.0％，V2.0％，Hf0.02％，Al 2.0％ ，Dy 0.06％，Ta 0.07％，Er0.02％，其余为Fe进行配料；其制备过程同实施例一。
实施例四：（成分配比不在本发明设计比例范围内）
铁基非晶软磁合金材料中各成分按重量百分含量：Ni为22 wt％， Gd 2.0％，V0.6％，Hf0.005％，Al0.7％ ，Dy 0.04％，Ta 0.04％，Er0.005％，其余为Fe进行配料；其余过程同实施例一。
实施例五：（成分配比不在本发明设计比例范围内）
铁基非晶软磁合金材料中各成分按重量百分含量：Ni为30 wt％， Gd 7.0％，V4.0％，Hf0.05％，Al4.0％ ，Dy 0.1％，Ta 0.1％，Er0.04％，其余为F进行配料；其余过程同实施例一。
表1
| 合金材料编号 | 材料成份 | 饱合磁化强度emu/g | 矫顽力（Hc）A/m |
| 对比材料一 | 200810231988.7申请所得的材料 | 100.2-100.6 | 59.8-62 |
| 合金材料一 | 实施例一制得的合金材料 | 105 | 1.14 |
| 合金材料二 | 实施例二制得的合金材料 | 109 | 1.10 |
| 合金材料三 | 实施例三制得的合金材料 | 105 | 1.20 |
| 合金材料四 | 实施例四制得的合金材料 | 100 | 1.16 |
| 合金材料五 | 实施例五制得的合金材料 | 104 | 1.11 |
由上表可以看出，本发明的材料中添加了元素Dy 、Ni、Al、Er、Ta 、Hf、Gd有助于合金具有软磁性能的提高。但是其含量超出本申请限定的范围，材料的软磁性能非但没提高，反而降低。原因是Dy 、Ni、Al、Er、Ta 、Hf、Gd过多，会和Fe反应形成非磁性化合物，从而降低了元素的有效作用。另外，材料中V元素过多，不再起作用，也会低了其它成份的有效作用。
Claims (2)
1.一种铁基非晶软磁合金材料的制备方法，其特征是：
（1）首先按照各成分重量百分含量Ni 24-29％， Gd 3.0-6.0％，V 1.0-3.0％，Hf 0.01-0.03％，Al 1.0-3.0％ ，Dy 0.05-0.09％，Ta 0.05-0.09％，Er 0.01-0.03％，其余为Fe进行配料；其中原料Ni 、V、Hf、Al、Dy 、Ta 、Er、Fe 的纯度均大于99.9％，Gd以铁钆中间合金的方式加入，铁钆合金中Gd的重量百分比为35%；
（2）将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1510-1530℃，浇注冷却后得到母合金；
（3）将所述母合金放入重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1500-1510℃；所述重熔管式坩埚放入真空感应成型炉内，其顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下2-4mm处，所述重熔管式坩埚内放置一个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和管式坩埚内壁的间隙为0.5-0.9mm，所述母合金置于重熔管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，熔化后被转轮轮缘拖拽形成合金丝；
（4）然后将合金丝置于100-150℃，保温2-4小时，即得到铁基非晶软磁合金材料。
2.根据权利要求1所述的铁基非晶软磁合金材料的制备方法，其特征是：所述步骤3）中真空成型炉转轮轮缘的旋转线速度为25～27m/s，所得合金丝的直径为100-200微米。
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