專(zhuān)利名稱：高導(dǎo)磁非晶納米晶合金的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)磁非晶納米晶合金的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
1988年日本日立金屬株式會(huì)社的吉沢克仁發(fā)現(xiàn)在Fe Si B非晶合金的基體中加入一定量的NB和Cu制成的非晶帶，經(jīng)適當(dāng)?shù)臏囟染Щ嘶?，可獲得一種高導(dǎo)磁、性能優(yōu)導(dǎo)的具有超細(xì)晶粒(納米級(jí))的軟磁合金，其典型成分為Fe73. 5CulNB3 Sil3. 5B9 at%該合金國(guó)內(nèi)稱之為1K107。合金的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方法如圖1所示，先把原材料如純鐵、鈮鐵、硼鐵、工業(yè)硅和電解銅按配比裝入真空感應(yīng)爐中熔化，鑄成母合金，再把母合金裝入非真空感應(yīng)爐中在大氣中重熔，當(dāng)合金料液溫度達(dá)到1380-1410°C時(shí)，通過(guò)噴嘴注到以每秒20-30米的線速度轉(zhuǎn)動(dòng)的冷卻銅輥上，以106°C /S的速度冷卻制成20-35 μ m的非晶帶。由于1K107具有高導(dǎo)磁、損耗小的特點(diǎn)，其用途廣泛，如電力電流互感器、儀器儀表精密電流/電壓互感器、零序電流互感器、噪聲抑制器、激光電源、加速器用脈沖功率磁性部件等。目前國(guó)內(nèi)該合金年生產(chǎn)量達(dá)5000-6000噸。FeCuNBSiB高導(dǎo)磁非晶納米晶合金中Fe是鐵磁性元素，它的含量決定合金飽和磁化強(qiáng)度Bs的大??；其中Cu、NB是細(xì)化晶粒的元素；Si、B是非晶化元素，如果Si+B較少就不容易形成非晶。實(shí)踐表明，在Fe73. 5CulNB3 Si 13. 5B9 (at%)合金中，如果Si+B < 22. 5%, 非晶帶中很容易出現(xiàn)晶化相，將會(huì)明顯地影響合金的磁性能。如上所述的非晶合金帶在應(yīng)用時(shí)，要經(jīng)過(guò)晶化退火形成納米晶，才能具有良好的導(dǎo)磁性能，據(jù)統(tǒng)計(jì)(Si+B) 1 %的變化將影響其晶化溫度5-10°C的變化，所以合金中Si、B的波動(dòng)對(duì)合金的應(yīng)用性能影響是很大的。 圖2是統(tǒng)計(jì)760爐1K107的數(shù)據(jù)繪制的Si+B原子百分比的變化1K107磁性能u4的變化曲線。據(jù)調(diào)查國(guó)內(nèi)有一定規(guī)模的非晶納米晶1K107合金的生產(chǎn)企業(yè)2007年1-3月生產(chǎn) 1K107帶材的化學(xué)分析數(shù)據(jù)，B的波動(dòng)為7. 87-10. 5at%, Si的波動(dòng)為12. 92-14. 12at%0 顯然B的波動(dòng)大于Si的波動(dòng)，所以每批生產(chǎn)的非晶納米晶帶材磁性能u4的波動(dòng)范圍很大， 如11萬(wàn)-33萬(wàn)，11萬(wàn)-36萬(wàn)，11萬(wàn)-46萬(wàn)不等，最高值與最低值的比例高達(dá)幾倍，磁性能如此大的波動(dòng)給帶材的使用單位造成了極大的困難，甚至造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失，也是1K107 生產(chǎn)廠一直感到困惑的問(wèn)題。Si、B是易氧化元素。如上所述，因噴制非晶帶必須在大氣下進(jìn)行，而且1K107合金在1200-1400°C的液態(tài)下要停留一段時(shí)間，以使成分均勻化，所以Si、B的氧化不可避免， 這是導(dǎo)致合金中Si、B波動(dòng)，以至使合金磁性能波動(dòng)的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種生產(chǎn)非晶納米晶帶的工藝，達(dá)到非晶帶的Si、B含量穩(wěn)定，1K107的磁性能穩(wěn)定的目的，有效地提高1K107的磁性能和產(chǎn)品的質(zhì)量。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高導(dǎo)磁非晶納米晶合金的生產(chǎn)方法，所述方法將母合金料加入到非真空感應(yīng)爐中重熔，當(dāng)母合金料開(kāi)始熔化后，加補(bǔ)加料，即計(jì)算使用的母合金的成分和所要求的成分的重量差，即為需要補(bǔ)加的料的量；然后加入珍珠巖硼砂復(fù)合渣料，使合金與空氣隔離；合金和復(fù)合渣料全部熔化后，當(dāng)合金料液表面的渣中溶解有金屬氧化物時(shí)，清渣，再迅速在合金料液表面蓋加復(fù)合渣料，再清渣，再在合金料液表面蓋加復(fù)合渣料，重復(fù)操作直至清除合金料中上浮的所有氧化物；再在合金料液表面蓋加復(fù)合渣料； 每次加入的復(fù)合渣料的量為母合金料量的0. 05-0. 5wt% ；當(dāng)合金料液溫度達(dá)1380-1410°c 時(shí)，啟動(dòng)噴帶機(jī)，噴帶。優(yōu)選地，所述的珍珠巖硼砂復(fù)合渣料的重量組成為硼砂珍珠巖=1 1.5-2.5， 復(fù)合渣料經(jīng)烘烤除去水分。優(yōu)選地，母合金含Al大于0.005%，小于0. 1%。優(yōu)選地，母合金料破碎為小于IOcm3的塊狀物料。本發(fā)明選擇合理的渣系，用粘稠的渣不斷沾去鋼中的氧化物，減少了鋼中的雜質(zhì)； 在生產(chǎn)中精細(xì)地計(jì)算補(bǔ)加料，進(jìn)行補(bǔ)加，保證合金成分穩(wěn)定，特別是Si、B含量；控制母合金中的Al含量，保證了成功噴帶。


圖1為制備1K107合金的設(shè)備流程示意圖；圖2是1K107合金中Si+B原子百分比變化與磁性能u4變化曲線。圖中1.噴嘴2.噴嘴包3.銅輥4.非晶帶5.剝離風(fēng)嘴6.坩堝7.感應(yīng)圈 8.鋼液9.渣
具體實(shí)施例方式在大氣下重熔1K107母合金時(shí)，選用珍珠巖和硼砂復(fù)合料造渣，一是減少Si、B的氧化，二是減少Si、B的波動(dòng)，尤其是硼砂的加入使硼的含量更加穩(wěn)定，以使1K107磁性能穩(wěn)定。珍珠巖的成分是Si02( 二氧化硅)彡 73% Ai203(三氧化二鋁)12-14% NaO(氧化鈉)彡 3. 5% FeO (氧化鐵)Fe203(三氧化二鐵)<2% CaO (氧化鈣)>0.5%珍珠巖在1300°C時(shí)會(huì)急劇膨脹變成粘稠態(tài)，具有聚渣的效果，也起到覆蓋合金料液防止氧化的作用。硼砂的成分是Na2B40710H20，可脫水成無(wú)水四硼酸鈉，在878°C熔化為玻璃狀，熔體中含有酸性氧化物B203，能溶解金屬的氧化物。由于珍珠巖和硼砂的復(fù)合渣中有較多的Si02和B203，因合金料液中的氧化物與渣中的氧化物有平衡作用，與專(zhuān)利ZL200810085015. 7中僅采用珍珠巖的效果相比，聚渣效果明顯，更能穩(wěn)定鋼中Si、B含量。進(jìn)一步地，為保證良好的噴帶效率，需要控制母合金中的Al含量。由于1K107合金中含有較多的NB和B，而NB和B是用鈮鐵NBFeJB^ BFe加入的，NBFe含Al可高達(dá)1.5% (Wt)，BFe含Al可達(dá)0. 45% (Wt)，所以合金中含有一定量的Al是不可避免的。圖1中的噴嘴縫的寬度通常小于0. 7mm，而噴嘴1與銅輥3的距離通常小于0. 3mm。 所以在噴帶的過(guò)程中，由于合金料中的雜質(zhì)而造成堵嘴的情況時(shí)有發(fā)生。母合金中的含Al量與噴帶的關(guān)系如下表
權(quán)利要求
1.一種高導(dǎo)磁非晶納米晶合金的生產(chǎn)方法，其特征在于將母合金料加入到非真空感應(yīng)爐中重熔，當(dāng)母合金料開(kāi)始熔化后，加補(bǔ)加料，即計(jì)算使用的母合金的成分和所要求的成分的重量差，即為需要補(bǔ)加的料的量；然后加入珍珠巖硼砂復(fù)合渣料，使合金與空氣隔離； 合金和復(fù)合渣料全部熔化后，當(dāng)合金料液表面的渣中溶解有金屬氧化物時(shí)，清渣，再迅速在合金料液表面蓋加復(fù)合渣料，再清渣，再在合金料液表面蓋加復(fù)合渣料，重復(fù)操作直至清除合金料中上浮的所有氧化物；再在合金料液表面蓋加復(fù)合渣料；每次加入的復(fù)合渣料的量為母合金料量的0. 05-0. 5wt% ；當(dāng)合金料液溫度達(dá)1380-1410°c時(shí)，啟動(dòng)噴帶機(jī)，噴帶。
2.權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)磁非晶納米晶合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的珍珠巖硼砂復(fù)合渣料的重量組成為硼砂珍珠巖=1 1.5-2. 5，復(fù)合渣料經(jīng)烘烤除去水分。
3.權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)磁非晶納米晶合金的生產(chǎn)方法，其特征在于母合金含Al大于 0. 005%，小于 0. 1%。
4.權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的高導(dǎo)磁非晶納米晶合金的生產(chǎn)方法，其特征在于母合金料為小于IOcm3的塊狀物料。
全文摘要
一種高導(dǎo)磁非晶納米晶合金的生產(chǎn)方法，其特征在于將母合金料加入到非真空感應(yīng)爐中重熔，當(dāng)母合金料開(kāi)始熔化后，加補(bǔ)加料，即計(jì)算使用的母合金的成分和所要求的成分的重量差，即為需要補(bǔ)加的料的量；然后加入珍珠巖硼砂復(fù)合渣料，使合金與空氣隔離；合金和復(fù)合渣料全部熔化后，當(dāng)合金料液表面的渣中溶解有金屬氧化物時(shí)，清渣，再迅速在合金料液表面蓋加復(fù)合渣料，再清渣，再在合金料液表面蓋加復(fù)合渣料，重復(fù)操作直至清除合金料中上浮的所有氧化物；再在合金料液表面蓋加復(fù)合渣料；每次加入的復(fù)合渣料的量為母合金料量的0.05-0.5wt％；當(dāng)合金料液溫度達(dá)1380-1410℃時(shí)，啟動(dòng)噴帶機(jī)，噴帶。用本發(fā)明的方法制備的非晶帶Si、B含量穩(wěn)定，磁性能穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C22C45/02GK102181808SQ20111008835
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者張繼超, 郭婧儒, 郭祥林, 郭莉 申請(qǐng)人:郭莉