一種具有涂層的鈷鎳基磁性材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有涂層的鈷鎳基磁性材料的制備方法，該的鈷鎳基磁性材料由以下原子配比的合金制成：（Ni1?x?yCoxAly）1?a?b?cSiaPrbCrc，其中x=0.15?0.25，y=0.15?0.25，a=0.13?0.15，b=0.04?0.06，c=0.05?0.07。本發(fā)明制備的鈷鎳基磁性材料，采用Pr和Cr可提高材料的非晶形成能力，能夠大幅提高軟磁合金的飽和磁化強(qiáng)度，同時能夠保持較低的矯頑力。采用該等離子堆焊法制備的鐵基堆焊涂層是一種非晶納米晶復(fù)合涂層，具有高的非晶含量、高的洛氏硬度，耐磨粒磨損性能好。
【專利說明】
一種具有涂層的鈷鎳基磁性材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及磁性材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種具有涂層的鈷鎳基磁性材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵基納米晶軟磁合金材料自問世以來，因具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、高磁導(dǎo)率、低損耗、低矯頑力等特點(diǎn)而得到極大的重視和深入的研究，并廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源和電磁傳感器等領(lǐng)域。
[0003]近年來，各種線圈零件要求大電流化(意味著額定電流的高值化)，為了滿足該要求，對于將磁性體的材質(zhì)除了要滿足較高的軟磁性能之外，材料自身的體積電阻率也應(yīng)該高于之前的材料。
[0004]鈷鎳合金是一種重要的金屬軟磁材料，由于具有高磁導(dǎo)率、低矯頑力，但是其電阻率要遠(yuǎn)高于其他諸如鐵硅合金等軟磁材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種具有涂層的鈷鎳基磁性材料的制備方法，該的鈷鎳基磁性材料，具有優(yōu)異的軟磁性能及高磁感應(yīng)強(qiáng)度。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有涂層的鈷鎳基磁性材料的制備方法，該的鈷鎳基磁性材料由以下原子配比的合金制成:(Nil-x-yCoxAly)l-a-b-cSiaPrbCrc，其中x=0.15-0.25，y=0.15-0.25，a=0.13-0.15，b=0.04-0.06，c=0.05-0.07
該方法包括如下步驟:
(1)制備合金
首先按照上述重量百分含量進(jìn)行配料，所有原料的純度均大于99.9%，其中，Pr以鐵鐠合金的方式加入，鐵鐠合金中Pr的重量百分比為25%;
將原料分別放入高頻感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至5 X 10—3Pa,充入適量氬氣作為保護(hù)氣體，調(diào)節(jié)電流至5-8安培，待原料完全熔化后，再熔煉10-20分鐘，熔煉溫度為1510-1530 °C，澆注冷卻后得到母合金；
將上述合金鑄錠放入真空感應(yīng)成型爐內(nèi)的重熔管式坩禍中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1580-1600°C，重熔管式坩禍的頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下，所述重熔管式坩禍內(nèi)設(shè)有一個可上下移動的耐火柱塞，母合金置于管式坩禍內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，熔化后被轉(zhuǎn)輪拖拽形成合金帶；
(2)熱處理
將合金絲在熱處理爐中并在高真空條件下，在420 0C -550 0C下熱處理30-60min，再淬火至室溫，得到熱處理后的鈷鎳基磁性材料；
(3)等離子堆焊法制備具有涂層的鈷鎳基磁性材料
按照如下原子百分比Fe72.1Ni1.37Cu1.34Nb3.1Bi3.2C2.75Si1.1，將工業(yè)上使用的純金屬Fe、Cu、Si和工業(yè)上用的Fe-N1、Fe-Nb、Fe-B、Fe-C合金按比例配制后置于真空感應(yīng)爐中熔化、精煉，然后將熔融的金屬液體倒入保溫坩禍中并進(jìn)入霧化爐中，經(jīng)高壓氣體流霧化并在霧化塔中凝固、沉降，落入收粉罐中得到粒度為100-300μπι的涂層合金粉末；
對熱處理后的鈷鎳基磁性材料表面依次進(jìn)行氧化物去除和表面清洗；
采用等離子堆焊機(jī)，將所述涂層合金粉末在所述熱處理后的鈷鎳基磁性材料表面上堆焊成合金涂層，其中，等離子堆焊機(jī)的各項(xiàng)工藝參數(shù)為:焊接電壓為25-30V、焊接電流為140-190Α、焊接速度為35-40mm/min、保護(hù)氣流速度為10-12L/min，送粉速度為15-25g/min，擺動幅度為20-30mm;
等離子堆焊結(jié)束后，將等離子堆焊涂層和基材在空氣中自然冷卻到室溫即得到具有涂層的鈷鎳基磁性材料。
[OOO7 ]本發(fā)明制備的鈷鎳基磁性材料，采用Pr和Cr可提高材料的非晶形成能力，能夠大幅提高軟磁合金的飽和磁化強(qiáng)度，同時能夠保持較低的矯頑力。采用該等離子堆焊法制備的鐵基堆焊涂層是一種非晶納米晶復(fù)合涂層，具有高的非晶含量、高的洛氏硬度，耐磨粒磨損性能好。
【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施例一
本實(shí)施例的鈷鎳基磁性材料由以下原子配比的合金制成:(N1.7oCo0.15Al0.15>ο.78S1.13Pr0.04Cr0.05 ο
[0009]首先按照上述重量百分含量進(jìn)行配料，所有原料的純度均大于99.9%，其中，Pr以鐵鐠合金的方式加入，鐵鐠合金中Pr的重量百分比為25%。
[0010]將原料分別放入高頻感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至5X 10—3Pa，充入適量氬氣作為保護(hù)氣體，調(diào)節(jié)電流至5安培，待原料完全熔化后，再熔煉10分鐘，熔煉溫度為1510-1530°C，澆注冷卻后得到母合金。
[0011]將上述合金鑄錠放入真空感應(yīng)成型爐內(nèi)的重熔管式坩禍中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1580°C，重熔管式坩禍的頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下，所述重熔管式坩禍內(nèi)設(shè)有一個可上下移動的耐火柱塞，母合金置于管式坩禍內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，熔化后被轉(zhuǎn)輪拖拽形成合金帶。
[0012]將合金絲在熱處理爐中并在高真空條件下，在420°C下熱處理30min，再淬火至室溫，得到熱處理后的鈷鎳基磁性材料。
[0013]按照如下原子百分比？672.1祖1.37(^111.34他3.11313.202.753；[1.1，將工業(yè)上使用的純金屬Fe、Cu、Si和工業(yè)上用的Fe-N1、Fe-Nb、Fe-B、Fe_C合金按比例配制后置于真空感應(yīng)爐中熔化、精煉，然后將熔融的金屬液體倒入保溫坩禍中并進(jìn)入霧化爐中，經(jīng)高壓氣體流霧化并在霧化塔中凝固、沉降，落入收粉罐中得到粒度為100-300μπι的涂層合金粉末。
[0014]對熱處理后的鈷鎳基磁性材料表面依次進(jìn)行氧化物去除和表面清洗。
[0015]采用等離子堆焊機(jī)，將所述涂層合金粉末在所述熱處理后的鈷鎳基磁性材料表面上堆焊成合金涂層，其中，等離子堆焊機(jī)的各項(xiàng)工藝參數(shù)為:焊接電壓為25V、焊接電流為140Α、焊接速度為35mm/min、保護(hù)氣流速度為10L/min，送粉速度為15g/min，擺動幅度為20mm ο
[0016]等離子堆焊結(jié)束后，將等離子堆焊涂層和基材在空氣中自然冷卻到室溫即得到具有涂層的鈷鎳基磁性材料。
[0017]實(shí)施例二
本實(shí)施例的鈷鎳基磁性材料由以下原子配比的合金制成:(N1.5oCo0.25Al0.25>0.72S1.15Pr0.06Cr0.07o
[0018]首先按照上述重量百分含量進(jìn)行配料，所有原料的純度均大于99.9%，其中，Pr以鐵鐠合金的方式加入，鐵鐠合金中Pr的重量百分比為25%。
[0019]將原料分別放入高頻感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至5X 10—3Pa，充入適量氬氣作為保護(hù)氣體，調(diào)節(jié)電流至8安培，待原料完全熔化后，再熔煉20分鐘，熔煉溫度為1530 °C，澆注冷卻后得到母合金。
[0020]將上述合金鑄錠放入真空感應(yīng)成型爐內(nèi)的重熔管式坩禍中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1600°C，重熔管式坩禍的頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下，所述重熔管式坩禍內(nèi)設(shè)有一個可上下移動的耐火柱塞，母合金置于管式坩禍內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，熔化后被轉(zhuǎn)輪拖拽形成合金帶。
[0021]將合金絲在熱處理爐中并在高真空條件下，在550°C下熱處理60min，再淬火至室溫，得到熱處理后的鈷鎳基磁性材料。
[0022]按照如下原子百分比？672.1祖1.37(^111.34他3.11313.202.753；[1.1，將工業(yè)上使用的純金屬Fe、Cu、Si和工業(yè)上用的Fe-N1、Fe-Nb、Fe-B、Fe_C合金按比例配制后置于真空感應(yīng)爐中熔化、精煉，然后將熔融的金屬液體倒入保溫坩禍中并進(jìn)入霧化爐中，經(jīng)高壓氣體流霧化并在霧化塔中凝固、沉降，落入收粉罐中得到粒度為100-300μπι的涂層合金粉末。
[0023]對熱處理后的鈷鎳基磁性材料表面依次進(jìn)行氧化物去除和表面清洗。
[0024]采用等離子堆焊機(jī)，將所述涂層合金粉末在所述熱處理后的鈷鎳基磁性材料表面上堆焊成合金涂層，其中，等離子堆焊機(jī)的各項(xiàng)工藝參數(shù)為:焊接電壓為30V、焊接電流為190Α、焊接速度為40mm/min、保護(hù)氣流速度為12L/min，送粉速度為25g/min，擺動幅度為30mm ο
[0025]等離子堆焊結(jié)束后，將等離子堆焊涂層和基材在空氣中自然冷卻到室溫即得到具有涂層的鈷鎳基磁性材料。
[0026]比較例
將鈷和鎳以及單晶硅熔配為合金，將熔配好的合金放入真空室的底部有孔的石英試管中，循環(huán)三次抽真空和反充入高純Ar氣;采用高頻電磁方法加熱熔配合金，再將Ar氣充入石英試管將熔融態(tài)樣品吹至旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪上成合金薄帶;將所得合金薄帶在Ar氣保護(hù)下在400°C條件下保溫I小時，然后隨爐冷卻至室溫下出爐。將純度99.8%的鐵和99.98%的鎳絲在有高純Ar氣保護(hù)下熔配為鈷鎳合金，樣品質(zhì)量2.5克，控制其中鈷的含量在66-68wt%。
[0027]對相同形狀和尺寸的實(shí)施例1-2及比較例的鐵芯進(jìn)行磁性能測試，在25°C進(jìn)行測試，(I)合金的矯頑力采用KM-Ot ype List-Koerzimeter矯頑力儀測量；(2)合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs采用靜態(tài)磁性能測量儀，以磁場為800A/m下的磁感應(yīng)強(qiáng)度作為合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs。測試結(jié)果顯示:實(shí)施例1-2的矯頑力相對比較例降低34%以上，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度相對比較例提高31%以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有涂層的鈷鎳基磁性材料的制備方法，該的鈷鎳基磁性材料由以下原子配比的合金制成:(Ni1-x-yCoxAly)1-a-b-cSiaPrbCrc，其中x=0.15-0.25，y=0.15-0.25，a=0.13-0.15,b=0.04-0.06,c=0.05-0.07 該方法包括如下步驟: (1)制備合金 首先按照上述重量百分含量進(jìn)行配料，所有原料的純度均大于99.9%，其中，Pr以鐵鐠合金的方式加入，鐵鐠合金中Pr的重量百分比為25%; 將原料分別放入高頻感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至5 X 10—3Pa，充入適量氬氣作為保護(hù)氣體，調(diào)節(jié)電流至5-8安培，待原料完全熔化后，再熔煉10-20分鐘，熔煉溫度為1510-1530 °C，澆注冷卻后得到母合金； 將上述合金鑄錠放入真空感應(yīng)成型爐內(nèi)的重熔管式坩禍中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1580-1600°C，重熔管式坩禍的頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下，所述重熔管式坩禍內(nèi)設(shè)有一個可上下移動的耐火柱塞，母合金置于管式坩禍內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，熔化后被轉(zhuǎn)輪拖拽形成合金帶； (2)熱處理 將合金絲在熱處理爐中并在高真空條件下，在420 0C-550 0C下熱處理30-60min，再淬火至室溫，得到熱處理后的鈷鎳基磁性材料； (3)等離子堆焊法制備具有涂層的鈷鎳基磁性材料 按照如下原子百分比？672.1祖1.37(^111.34他3.11313.202.753；[1.1，將工業(yè)上使用的純金屬？6、Cu、Si和工業(yè)上用的Fe-N1、Fe-Nb、Fe-B、Fe-C合金按比例配制后置于真空感應(yīng)爐中熔化、精煉，然后將熔融的金屬液體倒入保溫坩禍中并進(jìn)入霧化爐中，經(jīng)高壓氣體流霧化并在霧化塔中凝固、沉降，落入收粉罐中得到粒度為100-300μπι的涂層合金粉末； 對熱處理后的鈷鎳基磁性材料表面依次進(jìn)行氧化物去除和表面清洗； 采用等離子堆焊機(jī)，將所述涂層合金粉末在所述熱處理后的鈷鎳基磁性材料表面上堆焊成合金涂層，其中，等離子堆焊機(jī)的各項(xiàng)工藝參數(shù)為:焊接電壓為25-30V、焊接電流為140-190Α、焊接速度為35-40mm/min、保護(hù)氣流速度為10-12L/min，送粉速度為15-25g/min，擺動幅度為20-30mm; 等離子堆焊結(jié)束后，將等離子堆焊涂層和基材在空氣中自然冷卻到室溫即得到具有涂層的鈷鎳基磁性材料。
【文檔編號】C22C38/02GK105821251SQ201610199629
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月4日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】蘇州思創(chuàng)源博電子科技有限公司