专利名称：应用于高频的磁性玻璃状合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用于高频的金属玻璃状合金，以及用其制造的磁性元件。
背景技术：
在1974年12月24日颁发给H.S.Chen等人的美国专利3,856,513(513专利)中，公开了磁性玻璃合金(无定形的金属合金或金属玻璃)。这些合金包括具有通式MaYbZc的组成，式中M是选自铁、镍、钴、钒和铬的金属，Y是选自磷、硼和碳的元素，Z是选自铝、硅、锡、锗、铟、锑和铍的元素，“a”为约60-90原子％，“b”为约10-30原子％，“c”为约0.1-15原子％。该专利还公开具有通式TiXj的金属玻璃导线，式中T为至少一种过渡金属，X为选自磷、硼、碳铝、硅、锡、锗、铟、锑和铍的元素，“i”为约70-87原子％，“j”为约13-30原子％。这些材料一般是采用现有技术中众所周知的处理技术，从熔融体迅速淬冷制备的。
金属玻璃合金基本上没有任何长范围的原子序，其特征是X-射线衍射图由最大扩散(宽)强度组成，在定性上与对液体或无机氧化物玻璃测定的衍射图相似。然而，在加热到足够高的温度时，它们开始结晶并释放出结晶热；因而X-射线衍射图开始相应地从测定无定形材料的衍射图，转变成测定结晶材料的衍射图。因此玻璃状的金属合金处在亚稳状态。该合金的亚稳状态比结晶形式的合金具有明显的优点，特别是合金的机械性质和磁性质。
在’513专利中已经公开金属玻璃在磁性用途中的应用。然而，为了获得现代电子技术中所需的磁性元件，需要磁性质的某种结合。例如在1994年2月8日颁发给Hasegawa等人的美国专利5,284,528中，就阐述了这种需要。影响电器装置或电子器件中所用磁性元件性能的重要磁性之一被称作磁性各向异性。磁性材料在磁性上一般是各向异性的，磁性各向异性的来源，因材料而异。在结晶的磁性材料中，结晶轴之一可与磁性各向异性的方向一致，而就磁化更可取的方向而言，这种磁性各向异性的方向是更容易的磁化方向。由于在金属玻璃合金中没有明确的结晶轴，在这些材料中，能显著降低磁性的各向异性。这是金属玻璃合金倾向是软磁的原因之一，这使它们在许多磁性应用中是有效的。另一种重要的磁性质称作磁致伸缩，将磁致伸缩定义为当材料从去磁状态磁化时，磁性材料实际尺寸的相对变化。因此磁性材料的磁致伸缩是所施加磁场的函数。从实用观点看，时常采用术语“饱和磁致伸缩”(λS)。将λS值定义为当沿其长度方向从去磁状态磁化到磁饱和状态时，磁性材料发生的相对长度变化。因此，磁致伸缩值是无量纲值，通常以微应变单位表示(即长度的相对变化，通常为百万分之几或ppm)。
需要磁致伸缩低的磁性合金是由于下列原因1.以低矫顽力、高磁导率等为特征的软磁特性通常在材料的饱和磁致伸缩和磁性各向异性变小时获得。这一类合金适合于各种软磁性应用，特别是在高频情况下。
2.当磁致伸缩低时，优选为零，这类磁致伸缩接近零的材料的磁性对机械应变不灵敏。在这种情况下，在为由这种材料制成器件所需要的弯曲、穿孔或其它物理处理之后，几乎不需要以退火来消除应力。与此不同，即使很小的弹性应力，也能显著降低对应力灵敏的材料的磁性。在最后的成型步骤之后，必须小心地使这类材料退火。
3.当磁致伸缩接近零时，在交流电激励下的磁性材料，由于矫顽力低，所以磁损耗小，并由于通过磁致伸缩降低磁力学偶合减少了能量损耗。这种磁致伸缩接近零的材料的磁芯损耗可以相当低。因此，在需要低磁损耗和高磁导率时，磁致伸缩接近零的磁性材料是有效的。这一类应用包括各种带绕和层压的磁性部件如电源变压器、饱和电抗器、线性电抗器、界面变换器、信号变换器、记录磁头等。包含磁致伸缩接近零的材料的电磁器件，在交流电激励下，几乎不产生噪音。虽然这是降低上述磁芯损耗的原因，但也是其本身需要的特性，因为在许多电磁器件中，它能显著降低固有的可闻交流声。
有三种众所周知的磁致收缩为零或接近零的结晶状合金镍-铁合金，其包含约80原子％的镍(例如“80镍坡莫合金)；钴-铁合金，其包含约90原子％的钴；和铁-硅合金，其包含约6.5重量％的硅。这些合金中，坡莫合金比其它合金应用得更加广泛，因为它们能经设计以达到零磁致伸缩和低的磁性各向异性的要求。然而，这些合金对机械震动灵敏，这限制了它们的应用。由于钴-铁合金具有很强的负磁晶各向异性，所以它们不能提供优良的软磁性质。虽然近来在生产包含6.5％硅的铁基结晶状合金方面已经做出一些改进[应用物理(Appl.Phys.)64卷，5367页(1988)]，但这些合金作为技术上有竞争力的材料而被广泛采用还有待观察。
如上所述，由于在金属玻璃合金中不存在晶体结构，所以能有效地消除磁性晶体的各向异性。因此，需要寻求磁致伸缩为零的玻璃状金属。人们认为，上述导致晶体合金中磁致伸缩为零或接近零的化学组成，为这种努力提供了一些线索。然而，结果是令人失望的。迄今为止，只含少量铁的高Co和Co-Ni基合金在玻璃状态下磁致伸缩为零或接近零。已报道的这些合金的实例是Co72Fe3P16B6Al3(AIP会议论文集，24册745-746(1975))和Co31.2Fe7.8Ni39.0B14Si8(第三届快速淬火金属国际会议论文集，183页(1979))。磁致伸缩接近零的高钴金属玻璃合金，可以以商品名METGLAS合金2705M和2714A(AlliedSignal有限责任公司)以及VITROVAC6025和6030(Vacuurnschmelze股份有限公司)在市场上买到。这些合金已经应用在高频下使用的各种磁性部件中。对防窃标识的应用(美国专利，5,037,494)，在市场上只能买到一种基于Co-Ni基的金属玻璃合金(VITROVAC 6006)。显然需要新型的基于Co和Ni的磁性金属玻璃合金，这些合金在磁性上将比现有的合金的通用性更强。
发明概述按照本发明，提供一种至少70％玻璃状的、并有低磁致伸缩的磁性合金。该金属玻璃合金的组成为CoaNibFecMdBeSifCg，式中M是至少一种选自Cr、Mo、Mn和Nb的元素，“a-g”为原子％，“a-g”的总合等于100，“a”为约25至约60，“b”为约5至约45，“c”为约6至约12，“d”为约0至约3，“e”为约5-25，“f”为约0至约15，“g”为约0-6。金属玻璃合金的饱和磁致伸缩值为约-3至+3ppm。通过迅速固化的方法，将金属玻璃合金从熔融体浇注成带状、或片状、或丝状，经过绕制或叠合制成磁性部件。根据需要，在有磁场或没有磁场的情况下，将磁性部件在其结晶温度以下进行热处理(退火)。所获得的磁芯或磁性部件是B-H特性为矩形至线性类型的电感器。
按照本发明的方法热处理的金属玻璃合金特别适合用于在高频下工作的器件中，例如饱和电抗器、线性电抗器、电源变压器、和信号变换器等。
本发明的金属玻璃合金，在电子监测系统中用作磁性标识也是有效的。
附图简述参考下面对本发明的详细说明和附图，能更加充分地理解本发明，并能明显地看出本发明的其它优点，附图是表示本发明的合金B-H特性的曲线，该合金已在不施加磁场(A)、在沿磁芯的圆周方向施加磁场(B)、和对带状磁芯沿轴线方向施加磁场(C)的情况下退火。
发明详述饱和磁致伸缩低的金属玻璃合金，具有许多在高频下应用的可能性。此外，如果该合金不贵，其在技术上的用途将会增加。本发明的金属玻璃合金具有以下组成CoaNibFecMdBeSifCg，式中M是至少一种选自Cr、Mo、Mn和Nb的金属，“a-g”为原子％，“a-g”的总合等于100，“a”为约25至约60，“b”为约5至约45，“c”为约6至约12，“d”为约0至约3，“e”为约5-25，“f”为约0至约15，“g”为约0-6。金属玻璃合金的饱和磁致伸缩值为约-3至+3ppm。上述成分的纯度，是按照通常的商业惯例能够获得的。采用在别处很容易获得的技术来制备金属玻璃合金是很方便的；参见例如在1974年11月5日颁发的美国专利3,845,805和在1974年12月24日颁发的美国专利3,856,513。通常连续带状、丝状等的金属玻璃合金是在至少约105K/s的速率下由具有所需组成的熔融体淬火。硼、硅和碳的总合为总合金组成的约20原子％是与合金的玻璃生成能力相容。然而，优选M的含量，即数值“d”在“e+f+g”的总合超过20原子％时，其值超过约2原子％不多。本发明的金属玻璃合金基本上是玻璃状的，也就是说，根据X-射线衍射法、发射电子显微镜、和/或示差扫描量热法分析，至少70％是玻璃状的，优选至少约95％，最优选100％。
按照本发明制备的典型的金属玻璃合金，列于表I，表中示出铸态合金的性质，例如饱和电感(BS)，饱和磁致伸缩(λS)，和第一结晶温度(Tx1)。
表I合金 组成(原子％)Bs(T) λs(ppm) Tx1(℃)1 Co55Ni10Fe10Mo2B20Si30.79 2.14302 Co45Ni25Fe10B18Si20.87 0.34313 Co43Ni27Fe10B18Si20.80 0.44284 Co43Ni25Fe10Mo2B16Si2C20.75 0.94365 Co43Ni25Fe10Mo2B15Si2C30.73 1.44296 Co41Ni29Fe10B18Si20.82 0.34257 Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B18Si20.62 0.64278 Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B14Si60.64 -1.44149 Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B10Si100.59 -0.741610 Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B6Si140.64 -1.240711 Co37Ni31Fe12B18Si20.85 2.143012 Co37Ni33Fe10B18Si20.78 0.442113 Co36Ni32Fe12B18Si20.81 2.343014 Co36Ni35Fe8Mo1B18Si20.65 -1.440215 Co36Ni35Fe8Mo1B10Si100.62 -0.239916 Co36Ni35Fe8Mo1B6Si140.56 2.338817 Co35.4Ni33.9Fe7.7Mo1B15Si70.57 -0.346018 Co35.2Ni33Fe7.8B16Si80.51 -0.348119 Co35Ni33Fe12B18Si20.81 1.942920 Co35Ni34Fe11B18Si20.75 1.242321 Co35Ni35Fe10B18Si20.71 0.641522 Co35Ni34Fe11B16Si40.73 1.842423 Co34.5Ni33Fe7.5Mo1B16Si80.51 -1.048424 Co32.5Ni37.5Fe9Mo1B18Si20.62 0.640525 Co32.5Ni37.5Fe8Mo1B14Si60.62 1.440726 Co32.5Ni37.5Fe9Mo1B16Si40.52 1.439127 Co31Ni43Fe7B17Si20.63 -0.936728 Co31Ni41Fe9B17Si20.70 -1.536329 Co31Ni41Fe7B19Si20.56 -0.541230 Co31Ni41Fe7B17Si40.50 -0.343431 Co31Ni39Fe7B19Si40.50 0.147732 Co31Ni39Fe9B19Si20.65 0.141233 Co31Ni39Fe9B17Si40.60 -0.843334 Co31Ni37Fe9B19Si40.57 0.647835 Co31Ni38Fe10Mo2B17Si20.60 0.642736 Co30Ni38Fe10Mo2B18Si20.54 0.844637 Co30Ni38Fe10Mo2B14Si60.57 1.543338 Co30Ni38Fe10Mo2B17Si2C10.53 0.6440
39Co30Ni38Fe10Mo2B16Si2C20.57 0.6 43340Co30Ni38Fe10Mo2B15Si2C30.54 0.4 42741Co30Ni41Fe10Mo2B15Si20.65 0.7 39842Co30Ni38Fe10Mo2B13Si2C50.56 0.8 40943Co30Ni37.5Fe10Mo2.5B18Si20.56 -1.0 43344Co30Ni40Fe9Mo1B18Si20.65 -1.2 40545Co30Ni40Fe9Mo1B14Si60.58 0.5 41146Co30Ni40Fe9Mo1B16Si40.60 -0.3 41147Co30Ni40Fe8Mo0.1B18Si30.55 0.7 41648Co30Ni40Fe8Mo1B17Si2.3C1.70.58 -0.3 39449Co30Ni40Fe8Mo2B18Si20.52 0.5 50450Co30Ni40Fe8Mo2B13Si2C50.51 0.3 40951Co30Ni40Fe10B18Si20.69 0.2 41652Co30Ni40Fe10B16Si2C20.66 0.5 40653Co30Ni40Fe10B15Si2C30.68 0.3 40154Co30Ni40Fe10B14Si2C40.69 -0.6 39355Co30Ni40Fe10B13Si2C50.68 -1.1 38956Co30Ni40Fe10B16Si40.66 0.8 41757Co30Ni40Fe10B14Si4C20.66 0.8 40758Co30Ni40Fe10B12Si4C40.64 0.7 39459Co30Ni38Fe10B20Si20.66 1.0 46660Co30Ni38Fe10B18Si2C20.62 1.1 48161Co30Ni38Fe10B16Si2C40.61 0.6 43962Co30Ni34Fe10B22Si20.58 1.0 49063Co30Ni34Fe10B18Si2C40.58 1.0 47964Co29Ni45Fe7B17Si20.63 1.4 34265Co29Ni43Fe7B19Si20.55 0.5 39666Co29Ni43Fe7B17Si40.53 0.2 40367Co29Ni41Fe9B19Si20.58 -0.4 43468Co29Ni39Fe9B19Si40.51 -0.4 482表I列出的所有合金的饱和电感BS，都超过0.5特斯拉，饱和磁致伸缩为-3ppm至+3ppm。从磁性部件尺寸的观点看，需要有高饱和电感。饱和电感较高的磁性材料的部件的尺寸较小。在目前采用的许多电子器件中，认为饱和电感超过0.5特斯拉(T)是足够高的。虽然本发明的合金的饱和磁致伸缩为-3ppm至+3ppm，更优选-2ppm至+2ppm，最优选接近零值。因此，本发明更优选的合金的实例包括Co45Ni25Fe10B18Si2，Co43Ni27Fe10B18Si2，Co43Ni25Fe10Mo2B16Si2C2，Co43Ni25Fe10Mo2B15Si2C3，Co41Ni29Fe10B18Si2，Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B18Si2，Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B14Si6，Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B10Si10，Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B6Si14，Co37Ni33Fe10B18Si2，Co36Ni35Fe8Mo1B18Si2，Co36Ni36Fe8Mo1B10Si10，Co35.4Ni33.9Fe7.7Mo1B15Si7，Co35.2Ni33Fe7.8B16Si8，Co35Ni33Fe12B18Si2，Co35Ni34Fe11B18Si2，Co35Ni35Fe10B18Si2，Co35Ni34Fe11B16Si4，Co34.5Ni33Fe7.5Mo1B16Si8，Co32.5Ni37.5Fe9Mo1B18Si2，Co32.5Ni37.5Fe9Mo1B14Si6，Co32.5Ni37.5Fe9Mo1B6Si14，Co31Ni34Fe7B17Si2，Co31Ni41Fe9B17Si2，Co31Ni41Fe7B19Si2，Co31Ni41Fe7B17Si4，Co31Ni39Fe7B19Si4，Co31Ni39Fe9B19Si2，Co31Ni39Fe9B17Si4，Co31Ni39Fe9B19Si2，Co31Ni38Fe10Mo2B17Si2，Co30Ni38Fe10Mo2B18Si2，Co30Ni38Fe10Mo2B17Si2C1，Co30Ni38Fe10Mo2B16Si2C2，Co30Ni38Fe10Mo2B15Si2C3，Co30Ni41Fe10Mo2B15Si2，Co30Ni38Fe10Mo2B14Si6，Co30Ni38Fe10Mo2B13Si2C5，Co30Ni40Fe8Mo2B18Si2，Co30Ni40Fe8Mo2B13Si2C5，Co30Ni40Fe10B18Si2，Co30Ni40Fe9Mo1B18Si2，Co30Ni40Fe10B15Si2C3，Co30Ni40Fe10B14Si2C4，Co30Ni40Fe10B13Si2C5，Co30Ni40Fe10B16Si4，Co30Ni40Fe10B14Si4C2，Co30Ni40Fe10B12Si4C4，Co30Ni40Fe10B20Si2，Co30Ni38Fe10B18Si2C2，Co30Ni38Fe10B16Si2C4，Co30Ni34Fe10B22Si2，Co30Ni34Fe10B18Si2C4，Co30Ni40Fe9Mo1B18Si2，Co30Ni40Fe9Mo1B14Si6，Co30Ni40Fe9Mo1B16Si4，Co30Ni37.5Fe10Mo2.5B18Si2，Co30Ni40Fe8Mo0.1B18Si3，Co30Ni40Fe8Mo1B17Si2.3C1.7，Co29Ni43Fe7B19Si2，Co29Ni41Fe9B19Si2，Co29Ni43Fe7B17Si4，Co29Ni45Fe7B17Si2，和Co29Ni39Fe9B19Si4.
本发明金属玻璃合金的热处理或退火，对改善合金的磁性质有利。退火条件的选择，视预定部件所需的性质而异。例如，如果部件被用作饱和电抗器，就需要方形的B-H回线。那么，退火条件可能要求沿部件工作场的方向施加磁场。当部件为环形时，该退火磁场的方向是沿环形的周边方向。如果该部件用作界面变换器，则需要线性的B-H回线，并且退火磁场的方向与环形周边的方向垂直。为了更好地理解这些条件和所获得的性质，
图1示出本领域技术人员非常熟悉的典型B-H回线。纵坐标轴是以特斯拉(T)表示的磁性电感B，水平轴是以安培/米(A/m)表示的施加的磁场H。图1a相应于在没有外界磁场的条件下，带绕磁芯热处理或退火的情况。应注意的是，B-H回线既不是方形的，也不是线性的。这种性能不适合对饱和磁芯的应用，但在高频变换器中应用是有效的，在此项应用中方形是不重要的。在退火过程中，施加足以使带绕磁芯磁饱和的足够强的磁场时，获得的B-H回线看来象图1B所示的回线。这种矩形(或方形)的B-H回线，适合于饱和电感器件应用，其中包括在供给包括个人计算机在内的许多种电子器件的现代开关方式的电源中使用的磁力放大器。当退火过程中施加的磁场与环形卷绕磁芯垂直时，获得的B-H回线呈图1C所示的形状。对预定供给界面变换器、信号变换器、线性电感器、和磁性扼流圈等使用的磁性部件，需要这种切变的B-H特性。
在采用本发明的金属玻璃合金时，对于不同类型的应用，必须找到特定的退火条件。下面给出这一类的实例。
实施例1.试样制备表I中所列的金属玻璃合金，是在冷却速率为约106K/s的条件下，按照Chen等人在美国专利3,856,513中讲授的技术，从熔融体迅速淬火。获得的带一般为10-30μm厚，0.5-2.5cm宽，采用X-射线衍射法(采用Cu-Kα辐照)和示差扫描量热法测定，无明显的结晶性质。带状的金属玻璃合金是高强度、有光泽、坚硬、有延性的。2.磁性测量采用市场上出售的振动试样磁强计(Princeton AppliedResearch)，测定每个试样的饱和磁致伸缩MS。在这种情况下，将带切成几个小的正方形(约2mm×2mm)，将它们放在试样架上，使它们的平面与施加的磁场平行，磁场达到最强为约800kA/m(或10kOe)。然后采用测定的质量密度D，计算饱和电感BS(＝4πMSD)。
对一片固定在金属应变仪上的带试样(尺寸约3mm×10mm)，测定饱和磁致伸缩。将试样及应变仪放在约40kA/m(5000e)的磁场中。当磁场方向从试样长度方向变化到宽度方向时，由别处[科学仪表评论(Rev.Scientific Instrument)，51卷，382页(1980)]所述的电阻桥式电路测定应变仪的应变变化。然后由式λS＝2/3(二个方向之间的应变差)确定饱和磁致伸缩。
采用电感方法测定铁磁体的居里温度θf，还采用主要用于测定结晶温度的示差扫描量热仪进行监测。有时以一个以上的步骤发生结晶，这取决于化学过程。由于第一结晶温度与本申请的关系更大，所以将本发明金属玻璃合金的第一结晶温度列于表I。
将按照实施例1所述的方法制备的金属玻璃合金的连续带，卷在卷轴上(外径3.8cm)，制成磁性闭合的环形试样。每个试样的环形磁芯都包含约1至约30g的带，并具有初级和次级铜绕组，将这二个绕组用导线连接到在市场上购买的B-H回线显示器上，获得图1所示的这种B-H磁滞回线。采用在IEEE标准393-1991中所述的方法，使用相同的磁芯测定磁芯损耗。3.使用铸态合金的磁性部件测试按照实施例2的方法，采用本发明的铸态合金制造的环形磁芯，所制磁芯的B-H回线，呈圆形、或矩形、或剪切状。表I的合金2、3、6、20、21、39、41、49、56、57、61和63的直流矫顽力和直流B-H矩形比的结果示于表II表II合金号直流矫顽力(A/m) 直流矩形比2 1.8 0.933 3.1 0.886 2.4 0.9020 2.6 0.6621 2.6 0.8639 2.2 0.7241 2.3 0.9449 0.6 0.8856 1.5 0.5057 1.8 0.9261 3.2 0.5163 2.7 0.48低矫顽力和变化的B-H矩形比表明，本发明的合金适合各种磁性应用，例如饱和电抗器、线性电抗器、电源变压器、和信号变换器等。4.具有圆形B-H回线的磁性部件在没有图1A所示B-H回线的磁场的情况下，使按照上面实施例2制备的环形磁芯退火。退火温度和时间是变化的，对表1中的一些合金获得的直流矫顽力、B-H矩形比、和交流磁芯损耗的结果示于表III和IV。
表III在不施加磁场的情况下退火的环的矫顽力和B-H矩形比。
表1中的合金40和49，居里温度分别为207℃和170℃。
合金号 退火 直流B-H回线的性质温度(℃) 时间(h) 矫顽力A/m 形比310 1.03.50 0.3540 330 0.53.10 0.35350 1.03.18 0.41310 1.01.03 0.4049 330 0.50.96 0.42350 1.00.72 0.60表IV在1和50kHz和0.1T电感下，测定由约30g重表I中的合金49制成的环形绕制磁芯的磁芯损耗。该磁芯在不施加磁场的情况下，在350℃退火1小时。
频率1kHz 50kHz磁芯损耗(W/kg) 5.5 265圆形的环和低磁芯损耗特别适合在高频变压器等中的应用。5.具有矩形B-H回线的磁性部件在沿环的圆周方向施加800A/m磁场的情况下，将采用实施例2的方法制造的环形磁芯退火。对表I中的一些合金获得的直流B-H磁滞回线的结果，列于表V。
表V表I中的一些金属玻璃合金的矫顽力HC和B-H矩形比(Br/BS，其中Br为残余电感)。这种合金在沿磁芯圆周方向施加800A/m直流磁场的情况下，在320℃下退火2小时。
合金号 Hc(A/m) B-H矩形比1 1.3 0.932 2.3 0.965 1.1 0.936 3.6 0.9311 2.0 0.9819 1.2 0.9535 1.2 0.9340 0.6 0.8741 2.4 0.9549 0.4 0.8851 1.0 0.9354 1.6 0.8957 1.0 0.93这些结果表明，当沿磁激励方向施加直流磁场的情况下退火时，本发明的金属玻璃合金达到超过85％的高直流B-H矩形比，和低于4A/m的低矫顽力。
表VI总结了在5和50kHz下，对按照实施例2的方法，由表I中的合金29、30、31、65、66和67制造的环形卷绕制的力磁芯取得的交流B-H回线和磁芯损耗的测定结果。
表VI对外径12.5mm、内径9.5mm和高4.8mm的环形绕制的小磁芯，在5kHz下测得的B-H矩形比和在50kHz下测得的磁芯损耗。这些磁芯是采用表I中的合金29、30、31、65、66、和67制造的。每个磁芯的重量为1.5g。在退火过程中，沿这些小磁芯的圆周方向施加80A/m的直流磁场。
直流B-H回线性质退火5kHz 50kHz合金 温度(℃) 时间(h)矩形比 磁芯损耗(W/kg)29 360 1 0.9333030 350 1 0.9117031 360 1 0.888565 350 1 0.9322066 350 1 0.9217067 370 1 0.91140超过85％的B-H矩形比，和低于400W/kg的低磁芯损耗，完全适合用于饱和电抗器。这一类的电抗器之一是磁放大器。磁放大器最重要的特性之一是B-H矩形比高，对于大多数市售合金，B-H矩形比为80-90％。因此，本发明磁放大器的工作性能优于大多数市场上出售的磁放大器。这一类磁放大器广泛地应用于包括个人计算机在内的电子器件的开关模式的电源中。6.具有切变B-H回线的磁性部件按照实施例2的方法制造的环形磁芯，在施加与环形圆周方向垂直的约80kA/m(1kOe)磁场的情况下，先在350℃下退火1.5小时，随后在220℃下退火3小时。对表I中的合金32、33、66、和67获得的直流磁导率测定结果，列于表VII。
表VII合金号 直流磁导率32 1,00033 1,85066 1,90067 2,700这些在上面给定条件下热处理的合金显示切变的或线性的B-H回线直到图1(C)所示的磁饱和状态。在热处理过程中施加的磁场应高到足以使材料达到磁饱和状态。切变的或线性的B-H特性适合应用于脉冲变压器、界面变换器、信号变换器和输出扼流圈等。
至此已经颇为详尽地叙述了本发明的细节，应当理解，这些细节不需严格遵守，但对本领域技术人员来说，在全部所附权利要求规定的本发明的范围内可有一些变化和改进。
权利要求
1.一种至少70％是玻璃状的磁性合金，其通式为CoaNibFecMdBeSifCg，式中M是至少一种选自Cr、Mo、Mn和Nb的元素，“a-g”为原子％，“a-g”的总合等于100，“a”为约25至约60，“b”为约5至约45，“c”为约6至约12，“d”为约0至约3，“e”为约5-25，“f”为约0至约15，“g”为约0-6，所述的合金饱和磁致伸缩为-3ppm至+3ppm，所述的合金具有圆形、或矩形、或切变的B-H磁滞回线。
2.权利要求1的磁性合金，优选的饱和磁致伸缩为-2×10-6-+2×10-6。
3.权利要求2的磁性合金，优选的磁饱和度超过约0.5特斯拉
4.权利要求3的磁性合金，具有选自下列组成的成分Co45Ni25Fe10B18Si2，Co43Ni27Fe10B18Si2，Co43Ni25Fe10Mo2B16Si2C2，Co43Ni25Fe10Mo2B15Si2C3，Co41Ni29Fe10B18Si2，Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B18Si2，Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B14Si6，Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B10Si10，Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B6Si14，Co37Ni33Fe10B18Si2，Co36Ni35Fe8Mo1B18Si2，Co36Ni36Fe8Mo1B10Si10，Co35.4Ni33.9Fe7.7MoiB15Si7，Co35.2Ni33Fe7.8B16Si8，Co35Ni33Fe12B18Si2，Co35Ni34Fe11B18Si2，Co35Ni35Fe10B18Si2，Co35Ni34Fe11B16Si4，Co34.5Ni33Fe7.5Mo1B16Si8，Co32.5Ni37.5Fe9Mo1B18Si2，Co32.5Ni37.5Fe9Mo1B14Si6，Co32.5Ni37.5Fe9Mo1B6Si14，Co31Ni34Fe7B17Si2，Co31Ni41Fe9B17Si2，Co31Ni41Fe7B19Si2，Co31Ni41Fe7B17Si4，Co31Ni39Fe7B19Si4，Co31Ni39Fe9B19Si2，Co31Ni39Fe9B17Si4，Co31Ni39Fe9B19Si2，Co31Ni38Fe10Mo2B17Si2，Co30Ni38Fe10Mo2B18Si2，Co30Ni38Fe10Mo2B17Si2C1，Co30Ni38Fe10Mo2B16Si2C2，Co30Ni38Fe10Mo2B15Si2C3，Co30Ni41Fe10Mo2B15Si2，Co30Ni38Fe10Mo2B14Si6，Co30Ni38Fe10Mo2B13Si2C5，Co30Ni40Fe8Mo2B18Si2，Co30Ni40Fe8Mo2B13Si2C5，Co30Ni40Fe10B18Si2，Co30Ni40Fe9Mo1B18Si2，Co30Ni40Fe10B15Si2C3，Co30Ni40Fe10B14Si2C4，Co30Ni40Fe10B13Si2C5，Co30Ni40Fe10B16Si4，Co30Ni40Fe10B14Si4C2，Co30Ni40Fe10B12Si4C4，Co30Ni40Fe10B20Si2，Co30Ni38Fe10B18Si2C2，Co30Ni38Fe10B16Si2C4，Co30Ni34Fe10B22Si2，Co30Ni34Fe10B18Si2C4，Co30Ni40Fe9Mo1B18Si2，Co30Ni40Fe9Mo1B14Si6，Co30Ni40Fe9Mo1B16Si4，Co30Ni37.5Fe10Mo2.5B18Si2，Co30Ni40Fe8Mo0.1B18Si3，Co30Ni40Fe8Mo1B17Si2.3C1.7，Co29Ni43Fe7B19Si2，Co29Ni41Fe9B19Si2，Co29Ni43Fe7B17Si4，Co29Ni45Fe7B17Si2，和Co29Ni39Fe9B19Si4.
5.权利要求1的磁性合金，在有或没有磁场的情况下，在低于所述合金第一结晶温度下退火。
6.权利要求5的磁性合金，具有圆形的直流B-H磁滞回线，其B-H矩形比为约30至约75％。
7.权利要求5的磁性合金，具有圆形的交流B-H磁滞回线，在5kHz下B-H矩形比超过约50％。
8.权利要求5的磁性合金，具有矩形的直流B-H磁滞回线，其B-H矩形比超过约75％。
9.权利要求5的磁性合金，具有矩形的交流B-H磁滞回线，在5kHz下b-H矩形比超过约80％。
10.权利要求5的磁性合金，具有切变的或线性的直流B-H磁滞回线。
11.一种应用在高频变压器中的磁芯，高频变压器中的所述磁芯具有一种包括权利要求7的合金的磁性元件。
12.一种应用在饱和直流电感器中的磁芯，直流电感器中的所述磁芯具有一种包括权利要求8的合金的磁性元件。
13.一种应用在饱和交流电感器中的磁芯，交流电感器中的所述磁芯具有一种包括权利要求9的合金的磁性元件。
14.一种应用在磁性传感器件中的磁芯，磁性传感器件中的所述磁芯具有一种包括权利要求9的合金的磁性元件。
15.一种应用在脉冲变压器、信号变换器、和扼流圈等中的磁芯，其中所述的磁芯具有一种包括权利要求10的合金的磁性元件。
16.权利要求11、12、13、14和15的磁芯，其中所述的磁芯具有一种磁性元件，其包括具有选自下列成分的合金Co45Ni25Fe10B18Si2，Co43Ni27Fe10B18Si2，Co43Ni25Fe10Mo2B16Si2C2，Co43Ni25Fe10Mo2B15Si2C3，Co41Ni29Fe10B18Si2，Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B18Si2，Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B14Si6，Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B10Si10，Co37.5Ni32.5Fe9Mo1B6Si14，Co37Ni33Fe10B18Si2，Co36Ni35Fe8Mo1B18Si2，Co36Ni36Fe8Mo1B10Si10，Co35.4Ni33.9Fe7.7Mo1B15Si7，Co35.2Ni33Fe7.8B16Si8，Co35Ni33Fe12B18Si2，Co35Ni34Fe11B18Si2，Co35Ni35Fe10B18Si2，Co35Ni34Fe11B16Si4，Co34.5Ni33Fe7.5Mo1B16Si8，Co32.5Ni37.5Fe9Mo1B18Si2，Co32.5Ni37.5Fe9Mo1B14Si6，Co32.5Ni37.5Fe9Mo1B6Si14，Co31Ni34Fe7B17Si2，Co31Ni41Fe9B17Si2，Co31Ni41Fe7B19Si2，Co31Ni41Fe7B17Si4，Co31Ni39Fe7B19Si4，Co31Ni39Fe9B19Si2，Co31Ni39Fe9B17Si4，Co31Ni39Fe9B19Si2，Co31Ni38Fe10Mo2B17Si2，Co30Ni38Fe10Mo2B18Si2，Co30Ni38Fe10Mo2B17Si2C1，Co30Ni38Fe10Mo2B16Si2C2，Co30Ni38Fe10Mo2B15Si2C3，Co30Ni41Fe10Mo2B15Si2，Co30Ni38Fe10Mo2B14Si6，Co30Ni38Fe10Mo2B13Si2C5，Co30Ni40Fe8Mo2B18Si2，Co30Ni40Fe8Mo2B13Si2C5，Co30Ni40Fe10B18Si2，Co30Ni40Fe9Mo1B18Si2，Co30Ni40Fe10B15Si2C3，Co30Ni40Fe10B14Si2C4，Co30Ni40Fe10B13Si2C5，Co30Ni40Fe10B16Si4，Co30Ni40Fe10B14Si4C2，Co30Ni40Fe10B12Si4C4，Co30Ni40Fe10B20Si2，Co30Ni38Fe10B18Si2C2，Co30Ni38Fe10B16Si2C4，Co30Ni34Fe10B22Si2，Co30Ni34Fe10B18Si2C4，Co30Ni40Fe9Mo1B18Si2，Co30Ni40Fe9Mo1B14Si6，Co30Ni40Fe9Mo1B16Si4，Co30Ni37.5Fe10Mo2.5B18Si2，Co30Ni40Fe8Mo0.1B18Si3，Co30Ni40Fe8Mo1B17Si2.3C1.7，Co29Ni43Fe7B19Si2，Co30Ni40Fe10B20Si2，Co30Ni38Fe10B18Si2C2，Co30Ni38Fe10B16Si2C4，Co30Ni34Fe10B22Si2，Co30Ni34Fe10B18Si2C4，Co30Ni40Fe9Mo1B18Si2，Co30Ni40Fe9Mo1B14Si6，Co30Ni40Fe9Mo1B16Si4，Co30Ni37.5Fe10Mo2.5B18Si2，Co30Ni40Fe8Mo0.1B18Si3，Co30Ni40Fe8Mo1B17Si2.3C1.7，Co29Ni43Fe7B19Si2，Co29Ni41Fe9B19Si2，Co29Ni43Fe7B17Si4，Co29Ni45Fe7B17Si2，和Co29Ni39Fe9B19Si4.
全文摘要
一种玻璃状的金属合金,基本上由通式Co
文档编号C22C45/04GK1355857SQ00808828
公开日2002年6月26日 申请日期2000年4月12日 优先权日1999年4月12日
发明者R·J·马蒂斯, H·H·利伯曼, R·哈塞加瓦 申请人:联合讯号公司