專利名稱：一種鈷基非晶薄帶合金材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鈷基非晶薄帶合金材料及制備方法。
背景技術(shù)：
200910096940. 4號申請公開一種鈷基塊體非晶合金，該合金的分子簡式為CoaFebNbcB22.4Si5.6，并滿足 60 < a < 65，2 < b < 5，3 < c < 7。該申請還公開了該鈷基塊體非晶合金的制備方法。該合金具有較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，其Is在O. IT以上，O. 8T以下；具有低矯頑力，其H。在0.8A/m以下，O. lA/m以上；具有高有效磁導(dǎo)率，IKHz下其11。在10000以上，60000以下。但是該合金體系中的B含量過高，增加了材料的脆性。另外其飽和磁導(dǎo)率太低，不能滿足使用要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述技術(shù)缺陷，提供一種鈷基非晶薄帶合金材料，該薄帶合金材料具有高飽和磁導(dǎo)率。本發(fā)明的另一目的是提供一種鈷基非晶薄帶合金材料制備方法，該制備方法工藝簡單，合金熔化也容易操作，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種高飽和磁導(dǎo)率鈷基非晶薄帶合金材料，其特征是該材料各成分的重量百分含量為Gd 4% 7%，Si O. 3% O. 5%，Nb O. 01% O. 03%，Al 1% 3%，F(xiàn)e O. 5% O. 9% , Rh O. 01% O. 05%，Mo O. 01% O. 05%，Ge O. 01% O. 05%，其余為 Co。本發(fā)明高飽和磁導(dǎo)率鈷基非晶薄帶合金材料的制備方法，具體步驟為
(1)首先按照上述合金成分進(jìn)行配料，原料Si、Nb、Al、Fe、Rh、Mo、Ge、Co的純度均大于99. 9%, Gd以鐵釓中間合金的方式加入，鐵釓合金中Gd的重量百分比為35% ；
(2)將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1530-1550°C，澆注冷卻后得到母合
金；
(3)然后放入真空感應(yīng)成型爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1510-1530°C，重熔管式坩堝的頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下2-4_處，重熔管式坩堝內(nèi)放置一個可上下移動的耐火柱塞于，耐火柱塞與管式坩堝內(nèi)壁的間隙O. 5-0. 9mm，母合金置于管式坩堝內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，熔化后被轉(zhuǎn)輪輪緣拖拽形成合金帶；
(4)然后將該合金帶置于100-150°C，保溫2-4小時即得到高飽和磁導(dǎo)率鈷基非晶薄帶合金材料。步驟(3)中真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為22 25m/s,所得合金帶的厚度為200-350 μ m,寬度為3-5 mm。該鈷基非晶薄帶合金材料的組織特點為非晶。本發(fā)明具有如下有益效果
本發(fā)明合金采用的Ge、Rh、Nb都可提高非晶形成能力。成份中的Ge、Rh、Nb共同存在可使團(tuán)簇中原子間相互作用強(qiáng)，則原子擴(kuò)散就困難，因此提高材料非晶形成能力。Mo元素和Rh都可增加非晶的熱穩(wěn)定性，Mo和Rh結(jié)合可阻止原子在高溫的活動能力。因此，保證了組織的熱穩(wěn)定性。成份中添加Gd元素是良好的鐵磁性元素，使合金材料具有軟磁性能。Si含量的增加，初始晶化溫度增加，即非晶形成能力增加，提高非晶相的穩(wěn)定性。成份中的Al和Si有助于軟磁性能，Gd、Al、Co和Si結(jié)合強(qiáng)化了鐵磁性作用，有效提高了材料的磁導(dǎo)率和電阻率都提聞。本發(fā)明合金在凝固中，采用快速冷卻和合金化結(jié)合，可以有效保證非晶的形成和穩(wěn)定性，并且保證化學(xué)成分的均勻分布，這樣既保證了合金的磁性能，也保證了合金的力學(xué)性能。熱處理可降低快速冷卻造成的內(nèi)應(yīng)力，改善合金的韌性。本發(fā)明的鈷基非晶薄帶合金材料的組織特點為非晶。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所得產(chǎn)品為具有優(yōu)異軟磁性能、良好的機(jī)械性能和非晶形成能力的鈷基塊體非晶合金體系。本發(fā)明制備中，沒有大量使用稀貴元素，所取原料成本降低；另外，合金液經(jīng)過快速冷卻，保證了合金成分、組織和性能的均勻性，因此也就保證了 合金的質(zhì)量。該合金的制備工藝簡便，過程簡單，生產(chǎn)的合金具有良好的性能，非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。
圖I為本發(fā)明實施例一制得的薄帶合金材料的金相組織圖。由圖I可以看出該鈷基非晶薄帶合金材料的組織致密均勻。
具體實施例方式實施例一
本發(fā)明的鈷基非晶薄帶合金材料的制備過程如下
(I)合金各成分按照重量百分比Gd 4%，Si O. 3%, Nb 0.01% , Al 1%, Fe O. 5% ,Rh O. 01%, Mo O. 01%, Ge O. 01 %，其余為 Co 進(jìn)行配料，原料 Si、Nb、Al、Fe、Rh ,Mo、Ge、Co的純度均大于99. 9%,Gd以鐵釓中間合金的方式加入，鐵釓合金中Gd的重量百分比為35%。(2)將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1545°C，澆注冷卻后得到母合金。(3)然后放入真空感應(yīng)成型爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1525°C，重熔管式坩堝的頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下4_處，重熔管式坩堝內(nèi)放置一個可上下移動的耐火柱塞于，耐火柱塞與管式坩堝內(nèi)壁的間隙O. 8_，母合金置于管式坩堝內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，重熔的合金熔融膨脹溢出后正與旋轉(zhuǎn)的真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，熔融金屬熔潭被高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊部圓弧形輪緣拖拽形成合金帶，轉(zhuǎn)輪輪緣是圓弧形的，上下移動的耐火柱塞可上行將熔融合金液不斷提供給旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪，形成連續(xù)的金屬帶。真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為25m/s，所得合金帶的厚度為220 μ m，寬度為5mmD(4)然后將該合金帶置于130°C，保溫4小時即得到鈷基非晶薄帶合金材料。實施例二
本發(fā)明的鈷基非晶薄帶合金材料的制備過程如下
合金中各成分按照重量百分比Gd 7%,Si O. 5%,Nb O. 03%, Al 3%, Fe O. 9%, RhO. 05%, Mo O. 05%, Ge O. 05%，其余為Co進(jìn)行配料。其中真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為22m/s，得到高飽和磁導(dǎo)率鈷基非晶薄帶合金材料厚度為350 μ m，寬度為3 mm。其余制備過程同實施例一。實施例三
本發(fā)明的鈷基非晶薄帶合金材料的制備過程如下
(I)首先合金各成分按照重量百分比Gd 6%, Si 0.4%, Nb O. 02% , Al 2%, FeO. 7% , Rh O. 04%,Mo O. 03%,Ge O. 04%，其余為 Co 進(jìn)行配料，原料 Si、Nb、Al、Fe、Rh、Mo、Ge、Co的純度均大于99. 9%, Gd以鐵釓中間合金的方式加入，鐵釓合金中Gd的重量百分比為35%。(2)將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1540°C，澆注冷卻后得到母合金。
(3)然后放入真空感應(yīng)成型爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1520°C，重熔管式坩堝的頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下3_處，重熔管式坩堝內(nèi)放置一個可上下移動的耐火柱塞于，耐火柱塞與管式坩堝內(nèi)壁的間隙O. 6_，母合金置于管式坩堝內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，重熔的合金熔融膨脹溢出后正與旋轉(zhuǎn)的真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，熔融金屬熔潭被高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊部圓弧形輪緣拖拽形成合金帶，轉(zhuǎn)輪輪緣是圓弧形的，上下移動的耐火柱塞可上行將熔融合金液不斷提供給旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪，形成連續(xù)的金屬帶。真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為24m/s，所得合金帶的厚度為300 μ m，寬度為4 mm。(4)然后將該合金帶置于120°C，保溫3小時即得到本發(fā)明的鈷基非晶薄帶合金材料。實施例四合金成份配比不在本發(fā)明設(shè)計范圍內(nèi)的實例 本發(fā)明的鈷基非晶薄帶合金材料的制備過程如下
合金中各成分按照重量百分比Gd 3%,Si O. 2%,Nb O. 005%, Al O. 5%, Fe O. 4%,Rh O. 005%,Mo O. 005%,Ge O. 005%，其余為Co進(jìn)行配料。其中真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為23m/s，得到高飽和磁導(dǎo)率鈷基非晶薄帶合金材料厚度為350 μ m,寬度為3mm。其余制備過程同實施例一。實施例五合金成份配比不在本發(fā)明設(shè)計范圍內(nèi)的實例 本發(fā)明的鈷基非晶薄帶合金材料的制備過程如下
合金中各成分按照重量百分比Gd 8%,Si O. 9%,Nb O. 04% , Al 4%, Fe I % , RhO. 06，Mo O. 07%,Ge O. 06%，其余為Co進(jìn)行配料。其中真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為23m/s，得到高飽和磁導(dǎo)率鈷基非晶薄帶合金材料厚度為350 μ m,寬度為3 mm。其余制備過程同實施例一。表I
權(quán)利要求
1.一種鈷基非晶薄帶合金材料，其特征是該材料中各成分的重量百分含量為Gd4% 7%，Si O. 3% O. 5%，Nb O. 01% O. 03%，Al 1% 3%，F(xiàn)e O. 5% O. 9%，Rh O. 01% O. 05%，Mo O. 01% O. 05%，Ge O. 01% O. 05%，其余為 Co。
2.一種鈷基非晶薄帶合金材料的制備方法，其特征是具體步驟如下 (1)首先按照Gd 4% 7%，Si O. 3% O. 5%,Nb O. 01% O. 03%，Al 1% 3%，F(xiàn)e O. 5% 0.9%, Rh O. 01% O. 05%，Mo O. 01% O. 05%，Ge O. 01% O. 05%，其余為Co的重量百分含量進(jìn)行配料，其中Si、Nb、Al、Fe、Rh、Mo、Ge、Co的純度均大于99. 9%, Gd以鐵釓中間合金的方式加入，鐵釓合金中Gd的重量百分比為35% ； (2)將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1530-1550°C，澆注冷卻后得到母合金； (3)然后放入真空感應(yīng)成型爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1510-1530°C，重熔管式坩堝的頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下2-4_處，重熔管式坩堝內(nèi)放置一個可上下移動的耐火柱塞于，耐火柱塞與管式坩堝內(nèi)壁的間隙O. 5-0. 9mm，重熔時母合金置于管式坩堝內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，熔化后被轉(zhuǎn)輪輪緣拖拽形成合金帶； (4)然后將該合金帶置于100-150°C，保溫2-4小時即得到鈷基非晶薄帶合金材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是步驟(3)中真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為22 25m/s，所得合金帶的厚度為200-350 μ m,寬度為3_5 mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鈷基非晶薄帶合金材料及其制備，該薄帶合金材料不僅具有低矯頑力、高飽和磁導(dǎo)率。其制備方法工藝簡單，合金熔化也容易操作，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的鈷基非晶薄帶合金材料，其成分的重量百分含量為Gd4％～7％，Si0.3％～0.5％，Nb0.01％～0.03％,Al1％～3％，F(xiàn)e0.5％～0.9％,Rh0.01％～0.05％，Mo0.01％～0.05％，Ge0.01％～0.05％，其余為Co。鈷基非晶薄帶合金材料的組織特點為非晶。
文檔編號C22C45/04GK102839335SQ201210348479
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者孫銳, 鄭澤昌, 邱奕婷, 陸陽平, 張詠, 劉光宇, 林瑩瑩, 張金花 申請人:山西三益強(qiáng)磁業(yè)有限公司