专利名称：纳米晶软磁材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种磁性材料及其制造工艺，尤其是指纳米晶软磁材料及其制备方法。
传统的软磁材料为硅钢板、坡莫合金、仙台合金等结晶材料。近年来发展起来的非晶合金、纳米晶合金软磁材料与传统的软磁材料相比具有较高的软磁性能。目前有铁M硼系(M为锆、铌等)、铁M1M2硅硼系(M1为铜等，M2为铌、钼、钨等)，其制备方法是采用快淬法制备非晶薄带，然后在其晶化温度附近退火，得到超微晶或纳米晶软磁材料。从纳米晶软磁材料的制备工艺来看，最关键的是如何大量方便地制取非晶，而快淬法制备非晶薄带工艺复杂，成品的尺寸小，而且对化学成分要求范围狭窄，限制了纳米晶软磁材料的发展和应用。
本发明的发明目的在于提供一种容易在较宽的成分范围内形成非晶和纳米晶且综合磁性能好、便于使用的纳米晶软磁材料及其制备方法。
本发明采用了如下技术方案来实现纳米晶软磁材料的发明目的本发明即一种纳米晶软磁材料，包括铁、镍、磷、硼、铜和铌，且该材料的金相组织中在非晶基体上弥散分布有细小纳米晶粒。
本发明采用如下技术方案来实现纳米晶软磁材料制备方法的目的本发明即一种用于制备权利要求1所述纳米晶软磁材料的制备方法，将铁、镍、磷、硼、铜和铌粉体置于球磨机中，在球料比≥60∶1、220转/分钟≤球磨机转速≤300转/分钟的条件下，球磨30小时至80小时，最后将球磨后含有铁、镍、磷、硼、铜和铌的粉体成形，然后在惰性气氛保护下加热到晶化温度至高于晶化温度30℃之间并保温0.5小时至10之小时后冷却。
与现有技术相比，本发明具有以下优点1)本发明的合金配方中铁、镍是传统的软磁材料基本成分，磷、硼能促进其在机械合金化过程中形成非晶，而加入铜和铌可在非晶的晶化处理过程中促进其在非晶的基体上弥散地析出细小纳米晶，形成纳米晶软磁材料，这使本发明的综合磁性能优异，饱和磁感应强度达1.2～1.5特斯拉，最大导磁率为1×105～1.2×105，在饱和磁感应强度下矫顽力小于2安/米。此外，由于本发明可以将粉体按需要制成各种形状，故便于使用。2)原子百分比为60％～64％铁、12％～18％镍、13％～16％磷、5％～7％硼、0％～2％铜和0％～3％铌的粉体组合有利于在一定的球磨工艺条件下形成非晶，并有利于晶化处理过程中产生更细小、弥散分布的纳米晶，从而进一步提高了本发明的综合软磁性能。3)铁、镍、磷、硼、铜和铌在本发明所述机械合金化条件下形成非晶，此后将其成形后在惰性气氛保护下加热至晶化温度和高于晶化温度30℃之间的任一温度并在这一温度进行保温0.5至1小时后，在非晶基体上便会形成细小且弥散分布的纳米晶，从而使本方法所制得的软磁材料具有综合性能好的优点。
下面是本发明的具体实施方案实施例1本发明即一种纳米晶软磁材料，成分包括铁、镍、磷、硼，还有铜和铌。在实施例中，软磁材料由铁、镍、磷、硼、铜和铌组成，其含量(按原子百分比)为60％≤铁≤64％、12％≤镍≤18％、13％≤磷≤16％、5％≤硼≤7％、0＜铜≤2％、0＜铌≤3％，具体来说，本发明可以按照下述五种具体成份及含量实施方案1 实施方案2实施方案3 实施方案4实施方案5铁 6062 61 60.2 64镍 1815 16 15.5 12磷 1313.5 14.516 14.9硼 5.9 6.6 5.4 5.1 7铜 0.1 0.8 1.2 1.1 2铌 3 2.1 1.9 2.1 0.1实施例2本发明所述的一种用于制备权利要求1所述纳米晶软磁材料的制备方法，将铁、镍、磷、硼、铜和铌粉体置于球磨机中，在球料比≥60∶1、220转/分钟≤球磨机转速≤300转/分钟的条件下，球磨30小时至80小时，最后将球磨后铁、镍、磷、硼、铜和铌粉体成形后在惰性气氛保护下加热到晶化温度至高于晶化温度30℃(最好将其加热到高于晶化温度5℃至高于晶化温度20℃之间)并保温0.5小时至10之小时，在本实施例中，将原子百分比60％≤铁≤64％、12％≤镍≤18％、13％≤磷≤16％、5％≤硼≤7％、0＜铜≤2％、0＜铌≤3％的粉体置于球磨机中，按上述条件进行球磨，球磨在惰性气氛保护下进行。球料比可以是60∶1、65∶1、70∶1或80∶1，球磨机转速可以选择为220转/分钟、225转/分钟、250转/分钟、295转/分钟或300转/分钟，球磨时间为30小时、45小时、55小时、78小时或80小时，加热温度可选择晶化温度、高于晶化温度5℃、高于晶化温度8℃、高于晶化温度15℃、高于晶化温度25℃或高于晶化温度30℃，晶化温度随着软磁材料的成分及含量的不同而发生变化，保温可以在上述加热温度段进行，其时间可以选择为0.5小时、0.8小时、5小时、8.9小时或10小时。
权利要求
1.一种纳米晶软磁材料，其特征在于包括铁、镍、磷、硼、铜和铌，且该材料金相组织系在非晶基体上弥散分布着纳米晶粒。
2.根据权利要求1所述的纳米晶软磁材料，其特征在于软磁材料由铁、镍、磷、硼、铜和铌组成，其含量(按原子百分比)为60％≤铁≤64％、12％≤镍≤18％、13％≤磷≤16％、5％≤硼≤7％、0＜铜≤2％、0＜铌≤3％。
3.根据权利要求1所述的纳米晶软磁材料，其特征在于该材料金相组织系在非晶基体上弥散分布着细小的纳米晶粒。
4.一种用于制备权利要求1所述纳米晶软磁材料的制备方法，其特征在于将铁、镍、磷、硼、铜和铌置于球磨机中，在球料比≥60∶1、220转/分钟≤球磨机转速≤300转/分钟的条件下，球磨30小时至80小时，最后，将球磨后含有铁、镍、磷、硼、铜和铌的粉体成形后在惰性气氛保护下加热到晶化温度至高于晶化温度30℃之间并保温0.5小时至10之小时后冷却。
5.根据权利要求4所述的纳米晶软磁材料的制备方法，其特征在于将60％≤铁≤64％、12％≤镍≤18％、13％≤磷≤16％、5％≤硼≤7％、0＜铜≤2％和0＜铌≤3％置于球磨机中。
6.根据权利要求4或5所述的纳米晶软磁材料的制备方法，其特征在于球磨在惰性气氛保护下进行。
全文摘要
本发明公布了一种纳米晶软磁材料，铁、镍、磷、硼、铜和铌，且该材料金相组织系在非晶基体上弥散分布着细小的纳米晶粒，其制备方法，将铁、镍、磷、硼、铜和铌粉体置于惰性气氛保护下的球磨机中，在球料比≥60∶1、220转份钟≤球磨机转速≤300转份钟的条件下，球磨30小时至80小时，再将球磨后铁、镍、磷、硼、铜和铌粉体成形后在惰性气氛保护下加热到晶化温度至高于晶化温度30℃并保温0.5至10小时后冷却。本发明具有综合磁性能好且便于使用的优点。
文档编号H01F1/12GK1392573SQ01113709
公开日2003年1月22日 申请日期2001年6月20日 优先权日2001年6月20日
发明者吴炳尧, 李凡, 王桂琴 申请人:深圳市东大创新科技有限公司