一种铁氧体磁层非晶软磁芯复合材料及其制备方法

摘要

本发明提供一种铁氧体磁层非晶软磁芯复合材料及其制备方法，该复合丝具有良好的功能性。该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该纳米颗粒铁氧体磁层非晶软磁芯复合材料中其各成分的重量百分含量为：3～6％Si，0.5-1％Zr，0.1～0.3％Y，0.1～0.2％Ce，0.6-0.9％Ni，2～5％B，其余为Ｆｅ。

权利要求

1.一种铁氧体磁层非晶软磁芯丝复合材料制备方法，其特征是：制备步骤如下：

非晶软磁芯：按照重量百分含量为：3～6％Si，0.5-1％Zr，0.1～0.3％Y，0.1～

0.2％Ce，0.6-0.9％Ni，2～5％B，其余为Ｆｅ的合金成分进行配料；原料Si、Zr、Y、Ce、Ni、B、Ｆｅ 的纯度均大于99.9％，将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1610-1630℃，得到母合金，然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为

1590-1600℃重熔管式坩埚的顶部布置于快淬炉转轮轮缘之下2-4mm处，将上述母合金置于重熔管式坩埚内熔化，合金熔融后在氩气作用下从坩埚顶部溢出与旋转的转轮边缘接触，形成直径为100-110微米的非晶软磁芯合金丝；转轮轮缘的旋转线速度为20～24m/s；

涂料准备：在装有搅拌器的三口烧瓶中按比例加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇，其摩尔比为3:2:2；在搅拌下滴入醋酸，加入量为5g/100mL，室温反应3h后，加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈，加入量分别为10g/100mL和

5g/100mL，然后室温下搅拌20min得到溶胶待用；然后将粒度为50-100nm的锰锌铁氧体粉和溶胶混合得到涂料，锰锌铁氧体粉和溶胶的重量比为6:0.4-0.6；

涂覆：然后将涂料涂抹到上述非晶软磁芯合金丝上，涂层厚度为3-5微米；经15min烘烤固化，得到软磁合金粉涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料，烘烤温度为130℃。

说明书

一种铁氧体磁层非晶软磁芯复合材料及其制备方法

[0001] 技术领域：

[0002] 本发明属于电子复合材料领域，涉及一种纳米颗粒铁氧体磁层非晶软磁芯信息复合材料及其制备方法。

[0003] 背景技术:

[0004] CN200910096349.9号申请公开了一种铁基非晶合金磁性材料及其制备方法。该合金材料的化学分子式为：(Fe100-aCoa)x-Dyy-Bz-Siw，式中的x，y，z，w为原子百分数：
60≤x≤75，5≤y≤25，20≤z≤25，0≤w≤10，0≤a≤10，且x+y+z+w＝100。该合金的制备过程如下：将工业纯金属原料以及FeB合金按合金配方配料，采用真空感应熔炼成母合金，然后用单辊甩带法制得非晶薄带。铜辊线速度为25～40m/s，腔体气压为0.05MPa，喷射压力差为0.05～0.10MPa。所述铁基非晶合金磁性材料的组成元素Fe、Co、Dy或Si的原料纯度为99.5％～99.9％。铁基非晶合金磁性材料具有41K～60K的宽的过冷液相区。基非晶合金磁性材料具有高的饱和磁化强度Ms＝83.73emu/g～108.24emu/g，低的矫顽力Hci＝0.51Oe～0.30Oe。

[0005] 问题是铜辊线速度为25～40m/s较高，所需能量大，不经济。另外也说明该合金的非晶形成能力小，合金磁性材料的物理性能有限。

[0006] 发明内容：

[0007] 本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种铁氧体磁层非晶软磁芯复合材料，该复合丝具有良好的功能性。

[0008] 本发明的另一目的是提供一种铁氧体磁层非晶软磁芯复合材料制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

[0009] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0010] 一种铁氧体磁层非晶软磁芯复合材料，其特征是：其各成分的重量百分含量为：3～6％Si，0.5-1％Zr，0.1～0.3％Y，0.1～0.2％Ce，0.6-0.9％Ni，2～5％B，其余为Ｆｅ。

[0011] 上述铁氧体磁层非晶软磁芯丝复合材料制备方法，其特征是：制备步骤如下：

[0012] 非晶软磁芯：按照上述非晶软磁芯合金成分进行配料，原料Si、Zr、Y、Ce、Ni、B、Ｆｅ 的纯度均大于99.9％，将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1610-1630℃，得到母合金，然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1590-1600℃重熔管式坩埚的顶部布置于快淬炉转轮轮缘之下2-4mm处，将上述母合金置于重熔管式坩埚内熔化，合金熔融后在氩气作用下从坩埚顶部溢出与旋转的转轮边缘接触，形成直径为100-110微米的非晶软磁芯合金丝；转轮轮缘的旋转线速度为20～24m/s；

[0013] 涂料准备：在装有搅拌器的三口烧瓶中按比例加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇，其摩尔比为3:2:2；在搅拌下滴入醋酸，加入量为5g/100mL，室温反应3h后，加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈，加入量分别为10g/100mL和5g/100mL，然后室温下搅拌20min得到溶胶待用；然后将市售的粒度为50-100nm的锰锌铁氧体粉和溶胶混合得到涂料，锰锌铁氧体粉和溶胶的重量比为6:0.4-0.6；

[0014] 涂覆：然后将涂料涂抹到上述非晶软磁芯合金丝上，涂层厚度为3-5微米；经15min烘烤固化，得到软磁合金粉涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料，烘烤温度为130℃。

[0015] 本发明相比现有技术具有如下有益效果：

[0016] 本发明非晶软磁芯材采用Si、Zr、Y 、B、Ｆｅ配合使用，保证了铁基合金容易非晶化。Y和Ce的配合使用可强化合金，保证合金芯材具有足够的强度。其中元素Ni、Y配合可抑制合金的晶化。其中V可提高合金的韧度。

[0017] 涂层中的锰锌铁氧体粉和非晶软磁芯材相互偶合，大幅提高了软磁合金材料的饱和磁化强度，同时得到了较低的矫顽力。

[0018] 本发明的合金性能见表1。

[0019] 本发明通过采用涂层方式，调节涂层中的纳米锰锌铁氧体粉和内部非晶软磁芯材的偶合作用，能够大幅提高软磁合金的饱和磁化强度，同时能够保持较低的矫顽力。本发明采用铁做基体，不使用钴，在保证了材料的高性能的条件下大大降低了材料的成本。材料可成批进行处理，生产周期短。该复合材料制备工艺简便，生产的复合材料具有一定良好性能，非常便于工业化生产。

[0020] 附图说明：

[0021] 图1为内部非晶芯材的组织图。

[0022] 由图1可以看出材料的组织致密均匀。

具体实施方式

[0023] 实施例一：

[0024] 配料：各成分的重量百分含量为：3％Si，0.5％Zr，0.1％Y，0. 1％Ce， 0.6％Ni , 2％B，其余为Ｆｅ。涂层厚度约3微米。原料Si、Zr、Y、Ce、Ni、B、Ｆｅ 的纯度均大于99.9％，将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1610-1630℃，得到母合金，然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1590-1600℃重熔管式坩埚的顶部布置于快淬炉转轮轮缘之下2-4mm处，将上述母合金置于重熔管式坩埚内熔化，合金熔融后在氩气作用下从坩埚顶部溢出与旋转的转轮边缘接触，形成直径为100-110微米的非晶软磁芯合金丝；转轮轮缘的旋转线速度为20～24m/s；

[0025] 涂料准备：在装有搅拌器的三口烧瓶中按比例加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇，其摩尔比为3:2:2；在搅拌下滴入醋酸，加入量为5g/100mL，室温反应3h后，加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈，加入量分别为10g/100mL和5g/100mL，然后室温下搅拌20min得到溶胶待用；然后将市售的粒度为50-100nm的锰锌铁氧体粉和溶胶混合得到涂料，锰锌铁氧体粉和溶胶的重量比为6:0.4-0.6；

[0026] 涂覆：然后将涂料涂抹到上述非晶软磁芯合金丝上，涂层厚度为3微米；经15min烘烤固化，得到软磁合金粉涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料，烘烤温度为130℃。

[0027] 实施例二：

[0028] 配料：各成分的重量百分含量为：6％Si， 1％Zr， 0.3％Y， 0.2％Ce， 0.9％Ni , 5％B，其余为Ｆｅ。涂层厚度约5微米。

[0029] 原料Si、Zr、Y、Ce、Ni、B、Ｆｅ 的纯度均大于99.9％，将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1610-1630℃，得到母合金，然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1590-1600℃重熔管式坩埚的顶部布置于快淬炉转轮轮缘之下2-4mm处，将上述母合金置于重熔管式坩埚内熔化，合金熔融后在氩气作用下从坩埚顶部溢出与旋转的转轮边缘接触，形成直径为100-110微米的非晶软磁芯合金丝；转轮轮缘的旋转线速度为22m/s；

[0030] 涂料准备：在装有搅拌器的三口烧瓶中按比例加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇，其摩尔比为3:2:2；在搅拌下滴入醋酸，加入量为5g/100mL，室温反应3h后，加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈，加入量分别为10g/100mL和5g/100mL，然后室温下搅拌20min得到溶胶待用；然后将市售的粒度为
50-100nm的锰锌铁氧体粉和溶胶混合得到涂料，锰锌铁氧体粉和溶胶的重量比为6:0.5；

[0031] 涂覆：然后将涂料涂抹到上述非晶软磁芯合金丝上，涂层厚度为5微米；经15min烘烤固化，得到软磁合金粉涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料，烘烤温度为130℃。

[0032] 实施例三：

[0033] 配料：各成分的重量百分含量为：4％Si，0.7％Zr，0.2％Y，0.2％Ce， 0.7％Ni ,3％B，其余为Ｆｅ。涂层厚度约4微米。

[0034] 原料Si、Zr、Y、Ce、Ni、B、Ｆｅ 的纯度均大于99.9％，将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1610℃，得到母合金，然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1590℃重熔管式坩埚的顶部布置于快淬炉转轮轮缘之下2-4mm处，将上述母合金置于重熔管式坩埚内熔化，合金熔融后在氩气作用下从坩埚顶部溢出与旋转的转轮边缘接触，形成直径为100-110微米的非晶软磁芯合金丝；转轮轮缘的旋转线速度为20～24m/s；

[0035] 涂料准备：在装有搅拌器的三口烧瓶中按比例加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇，其摩尔比为3:2:2；在搅拌下滴入醋酸，加入量为5g/100mL，室温反应3h后，加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈，加入量分别为10g/100mL和5g/100mL，然后室温下搅拌20min得到溶胶待用；然后将市售的粒度为
50-100nm的锰锌铁氧体粉和溶胶混合得到涂料，锰锌铁氧体粉和溶胶的重量比为6:0.5；

[0036] 涂覆：然后将涂料涂抹到上述非晶软磁芯合金丝上，涂层厚度为4微米；经15min烘烤固化，得到软磁合金粉涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料，烘烤温度为130℃。

[0037] 实施例四：（成份配比不在本案设计范围内实例）

[0038] 配料：各成分的重量百分含量为：2％Si，0.3％Zr，0.08％Y，0.06％Ce， 0.5％Ni , 1％B，其余为Ｆｅ。涂层厚度为2微米。

[0039] 原料Si、Zr、Y、Ce、Ni、B、Ｆｅ 的纯度均大于99.9％，将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1620℃，得到母合金，然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1600℃重熔管式坩埚的顶部布置于快淬炉转轮轮缘之下2-4mm处，将上述母合金置于重熔管式坩埚内熔化，合金熔融后在氩气作用下从坩埚顶部溢出与旋转的转轮边缘接触，形成直径为100-110微米的非晶软磁芯合金丝；转轮轮缘的旋转线速度为24m/s；

[0040] 涂料准备：在装有搅拌器的三口烧瓶中按比例加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇，其摩尔比为3:2:2；在搅拌下滴入醋酸，加入量为5g/100mL，室温反应3h后，加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈，加入量分别为10g/100mL和5g/100mL，然后室温下搅拌20min得到溶胶待用；然后将市售的粒度为
50-100nm的锰锌铁氧体粉和溶胶混合得到涂料，锰锌铁氧体粉和溶胶的重量比为6:0.6；

[0041] 涂覆：然后将涂料涂抹到上述非晶软磁芯合金丝上，涂层厚度为2微米；经15min烘烤固化，得到软磁合金粉涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料，烘烤温度为130℃。

[0042] 实施例五：（成份配比不在本案设计范围内实例）

[0043] 配料：各成分的重量百分含量为：7％Si，2％Zr，0.5％Y，0. 3％Ce， 1％Ni ,6％B，其余为Ｆｅ。涂层厚度为6微米。原料Si、Zr、Y、Ce、Ni、B、Ｆｅ 的纯度均大于
99.9％，将原料放入真空感应炉中熔炼，熔炼温度为1620℃，得到母合金，然后放入真空感应快淬炉内的重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1595℃重熔管式坩埚的顶部布置于快淬炉转轮轮缘之下2-4mm处，将上述母合金置于重熔管式坩埚内熔化，合金熔融后在氩气作用下从坩埚顶部溢出与旋转的转轮边缘接触，形成直径为100-110微米的非晶软磁芯合金丝；转轮轮缘的旋转线速度为22m/s；

[0044] 涂料准备：在装有搅拌器的三口烧瓶中按比例加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇，其摩尔比为3:2:2；在搅拌下滴入醋酸，加入量为5g/100mL，室温反应3h后，加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈，加入量分别为10g/100mL和5g/100mL，然后室温下搅拌20min得到溶胶待用；然后将市售的粒度为
50-100nm的锰锌铁氧体粉和溶胶混合得到涂料，锰锌铁氧体粉和溶胶的重量比为6:0.4；

[0045] 涂覆：然后将涂料涂抹到上述非晶软磁芯合金丝上，涂层厚度为6微米；经15min烘烤固化，得到软磁合金粉涂层非晶软磁芯磁敏复合丝材料，烘烤温度为130℃。

[0046] 结合下表中各产品的性能参数：

[0047] 表1 各产品的性能参数

[0048]合金编号 成分 饱和磁化强度Ms/emu/g 矫顽力Hci/e
对比材料 CN200910096349.9号申请制得的材料 83.73～108.24 0.51O～0.30O产品一 实施例一制得的产品 108 0．31
产品二 实施例二制得的产品 110 0．28
产品三 实施例三制得的产品 112 0．28
产品四 实施例四制得的产品 98 0．34
产品五 实施例五制得的产品 102 0．30

[0049] 由上表可得，通过本发明制得的产品一、产品二和三产品均提高了饱和磁化强度和降低了矫顽力。产品五和产品六的性能说明，复合材料的组元成分不在设计的成分范围内，材料饱和磁化强度会降低，矫顽力会增高。原因是组元成分不足，合金元素的作用不够；组元成分过多，会形成不必要的化合物，降低了材料的磁性能。