[发明专利]一种铁基纳米非晶磁芯及其应用

说明书

本方案公开了纳米非晶合金技术领域的一种铁基纳米非晶磁芯，包括的原料及其重量份数为：Fe71~75份、Si9~15份、B12.5~13.5份、Cu0.8~1.2份和促进材料；促进材料为2~4份的Nb或0.5~3份的Mo。本方案通过对各原料用量进行优化，并利用Fe作为基础原料，通过原子半径小的Si和B，促使形成非晶态合金，再通过Cu、Nb（或Mo）与其他原料之间的相互作用，使得制备的铁基纳米非晶磁芯中的晶粒更加细化，磁畴晶体结构更优化，从而提高了铁基纳米非晶磁芯在伏安特性状态测试下的初始磁导率，并使铁基纳米非晶磁芯的伏安特性输出更加平缓，使铁基纳米非晶磁芯在传感器、电子电感器件或电流互感器中的应用性能更加优化。

技术领域

本发明涉及纳米非晶合金技术领域，特别涉及一种铁基纳米非晶磁芯及其应用。

背景技术

非晶纳米晶软磁材料，是非晶经过热处理后晶化获得晶粒直径在10~20nm的微晶，因此得名。该种合金几乎综合了所有非晶合金的优异性能：高饱和磁通密度、高初始磁导率、低比损耗以及良好的温度稳定性。

非晶纳米晶软磁材料中铁基纳米非晶磁芯应用较为广泛，其主要用于电力系统、计算机网络、多媒体技术和高频微磁器件等领域。非晶纳米晶软磁材料主要包含铁磁性元素、非晶形成元素和纳米晶形成元素。铁磁性元素有Fe、Co和Ni，为纳米晶合金的主要成分，占80%左右。非晶形成元素有Si、B、P、C等。纳米晶形成元素主要作用是阻碍扩散速度，抑制晶粒长大，保证得纳米尺寸晶粒。纳米晶形成元素主要包括Cu、Nb等。铁基纳米非晶磁芯是将按配比将铁磁性元素、非晶形成元素和纳米晶形成元素混合经热处理制得。

虽然非晶铁基纳米非晶磁芯具备很多铁基纳米晶所不具备的优异性能，但其初始磁导率和输出平缓率有待仍可进一步提升。如中国发明专利CN101834046A公开了一种高饱和磁感应强度铁基纳米晶软磁合金及其制备方法，其特征在于其是由铁、硅、硼、磷、铜构成的FexSiyBzPaCub合金，式中x、y、z、a、b分别表示各对应组分的原子百分比含量，其中x=70-90%、y=1-15%、z=1-20%、a=1-20%、b=0.1-1%，且x+y+z+a+b=100%；该铁基纳米晶软磁合金的微结构为尺寸介于1-35nm的体心立方α-Fe（Si）纳米晶相与富含磷和硼的非晶相共存，且以非晶相为基体相。制备方法主要是将配比好的原料先制备成合金锭，然后制成非晶合金，再进行其它工序的处理，最后得到高饱和磁化强度的铁基纳米晶软磁合金。该发明能够大幅提高纳米晶软磁合金的饱和磁化强度，同时能够保持较低的矫顽力并有效降低原材料成本。然而P的添加会导致合金在制备过程中容易氧化、崩溅，合金成分不易控制，致使制得的铁基纳米非晶磁芯初始导磁率（0.01~0.02）较低，同时其伏安特性的输出不够平缓。

发明内容

本发明意在提供一种铁基纳米非晶磁芯，以解决现有技术中的铁基纳米非晶磁芯因原料选用或原料配比不当导致其初始磁导率较低的问题。

本方案中的一种铁基纳米非晶磁芯，包括的原料及其重量份数为：Fe71~75份、Si9~15份、B12.5~13.5份、Cu0.8~1.2份和促进材料；促进材料为2~4份的Nb或0.5~3份的Mo。

本方案的有益效果：本方案采用Fe作为铁磁性元素，选用Si和B作为非晶形成元素，选用Cu和Nb（或Mo）作为纳米晶形成元素，通过对各原料用量进行优化，利用Fe作为基础原料，通过原子半径小的Si和B，促使形成非晶态合金，再通过Cu、Nb（或Mo）与其他原料之间的相互作用，使得制备的铁基纳米非晶磁芯中的晶粒更加细化，磁畴晶体结构更优化，从而提高了铁基纳米非晶磁芯在伏安特性状态测试下的初始磁导率，并使铁基纳米非晶磁芯的伏安特性输出更加平缓，提高了铁基纳米非晶磁芯的应用温度范围。

进一步，所述铁基纳米非晶磁芯，包括的原料及其重量份数为：Fe73份、Si9~12份、B12.5~13.5份、Cu1份和Nb2~4份。