專利名稱：一種傳感用非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種傳感用非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
CN200810163790. X號申請涉及一種磁敏材料，特別是一種高靈敏磁敏材料。含有Fe并含有Co、B、Si、Nb、V、Mn、Cu、Ni和Cr中的一種或多種組分的合金，其特征在于外表層為非晶殼層，內(nèi)部為納米晶內(nèi)芯的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。該材料的非晶納米化通過流動氮?dú)庵绷鹘苟鸁崽幚淼姆椒?，存在的問題是由于材料外部的尺寸很小、尺寸大小不一，使得材料內(nèi)部的納米化很難控制，難以保證材料的質(zhì)量；另外工作量大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述技術(shù)缺陷，提供一種非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有良好的性能。本發(fā)明的另一目的是提供一種非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料制備方法，該制備方法工藝簡單，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(shí)現(xiàn)的
一種非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料，其特征是該復(fù)合材料各成分的重量百分含量為 7-9%的 Zr，2 4%的 Gd，0. 05 0. 的 Y，25 40%的 Fe，4_8%的 B，1 3%的 Si， 3 6%的Al，1 2%的P，其余為Co。上述復(fù)合材料為顆粒，粒度為15-20 μ m。上述非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料的制備方法，其制備過程如下
首先按照重量百分含量為7_9%的&，2 4%的Gd，0. 05 0. 1 %的Y，25 40%的 Fe，4-8%的B，1 3%的Si，3 6 %的Al，1 2 %的P，其余為Co的合金成分進(jìn)行配料， 原料Zr、Gd、Y、Fe、B、Si、Al、Co的純度均大于99. 9%，P以磷鐵中間合金的方式加入，其中含磷25%，余量為鐵；
將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1600-1670°C，得到母合金，然后放入真空感應(yīng)快淬爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1520-1550°C，重熔管式坩堝的底部置于真空感應(yīng)快淬爐轉(zhuǎn)輪輪緣之上2-4mm處，將上述母合金置于管式坩堝內(nèi)熔化，合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，形成厚度為 50-100微米，寬度3-6毫米的合金帶；轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為20 23m/s ；
然后將合金帶粉碎，然后再放入球磨機(jī)中研磨30-50min后，取出篩分；篩分得到粒度為15-20 μ m的非晶合金顆粒，放入溫度為750-800°C的氬氣保護(hù)的容器中保持5-8min后冷卻，便得到非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料。該非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料為外殼包覆有1-5 μ m的納米晶層，內(nèi)層為非
曰
曰曰ο本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果本發(fā)明合金采用大量的鐵和鋯配合使用，使鈷基合金容易非晶化。B、Si、Al、P可降低非晶合金的導(dǎo)熱率，便于合金在晶化時具有區(qū)域選擇性。Gd、Y利于增強(qiáng)合金強(qiáng)度。 本發(fā)明的合金性能見表1。合金顆粒表層有納米晶內(nèi)部是非晶，因顆粒外部具有納米晶結(jié)構(gòu)，具有高磁導(dǎo)率的優(yōu)點(diǎn)。納米晶和非晶的結(jié)合，不僅能大大提高阻抗變化率和磁場靈敏度，大大提高在微弱磁場的磁場靈敏度，而且還具有低靈敏響應(yīng)臨界磁場(其靈敏響應(yīng)磁場可以小于5A/m)、可以在無需偏置場的情況下對微弱磁場敏感、降低磁敏傳感器的功耗。本發(fā)明制備中，使用較多的鐵，所取原料成本低；另外可對顆粒成批進(jìn)行晶化處理，生產(chǎn)周期短。該復(fù)合材料制備工藝簡便，生產(chǎn)的復(fù)合材料具有一定良好性能，非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一制得的非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料的組織圖。由圖1可以看到組織致密均勻。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
首先按照如下重量百分含量進(jìn)行配料7% Zr, 2% Gd，0. 05% Y,25% Fe,4% B,l% Si, 3% Al,l% P，其余為 Co。原料 &、Gd、Y、Fe、B、Si、Al、Co 的純度均大于 99. 9%，P 以磷鐵中間合金的方式加入，其中含磷25%，余量為鐵；
將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1635-1645°C，得到母合金，然后放入真空感應(yīng)快淬爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1530-1540°C，重熔管式坩堝的底部置于真空感應(yīng)快淬爐轉(zhuǎn)輪輪緣之上2-4mm處，將上述母合金置于管式坩堝內(nèi)熔化，合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，形成厚度為 50-100微米，寬度3-6毫米的合金帶；轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為22m/s ；
然后將合金帶粉碎，然后再放入球磨機(jī)中研磨45min后，取出篩分；篩分得到粒度為 15-20 μ m的非晶合金顆粒，放入溫度為780°C的氬氣保護(hù)的容器中保持Smin后冷卻，便得到非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料。實(shí)施例二
首先按照如下重量百分含量進(jìn)行配料各成分的重量百分含量為9% Zr, 4% Gd， 0.1% Y，40% Fe, 8% B, 3% Si, 6% Al, 2% P，其余為 Co。原料&、Gd、Y、Fe、B、Si、Al、Co的純度均大于99.9%，P以磷鐵中間合金的方式加入，其中含磷25%，余量為鐵；
將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1650-1655°C，得到母合金，然后放入真空感應(yīng)快淬爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1550-1550°C，重熔管式坩堝的底部置于真空感應(yīng)快淬爐轉(zhuǎn)輪輪緣之上2-4mm處，將上述母合金置于管式坩堝內(nèi)熔化，合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，形成厚度為 50-100微米，寬度3-6毫米的合金帶；轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為23m/s ；
然后將合金帶粉碎，然后再放入球磨機(jī)中研磨30-50min后，取出篩分；篩分得到粒度為15-20 μ m的非晶合金顆粒，放入溫度為750-800°C的氬氣保護(hù)的容器中保持5-8min后冷卻，便得到非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料。
實(shí)施例三
首先按照如下重量百分含量進(jìn)行配料各成分的重量百分含量為8% Zr, 3% Gd，0. 08% Y, 29% Fe, 6% B, 2% Si, 5% Al, 1. 5% P，其余為 Co。原料 Zr、Gd、Y、Fe、B、Si、Al、Co 的純度均大于99.9%，P以磷鐵中間合金的方式加入，其中含磷25%，余量為鐵；
將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1660-1665°C，得到母合金，然后放入真空感應(yīng)快淬爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1530-1535°C，重熔管式坩堝的底部置于真空感應(yīng)快淬爐轉(zhuǎn)輪輪緣之上2-4mm處，將上述母合金置于管式坩堝內(nèi)熔化，合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，形成厚度為 50-100微米，寬度3-6毫米的合金帶；轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為21m/s ；
然后將合金帶粉碎，然后再放入球磨機(jī)中研磨30-50min后，取出篩分；篩分得到粒度為15-20 μ m的非晶合金顆粒，放入溫度為770°C的氬氣保護(hù)的容器中保持6min后冷卻，便得到非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料。實(shí)施例四(成份配比不在本案設(shè)計(jì)范圍內(nèi)實(shí)例)
首先按照如下重量百分含量進(jìn)行配料5% Zr,l%Gd,0. 01% Y,20% Fe,3% B,0.4% Si, 2% ΑΙ,Ο. 5% P，其余為 Co。原料 Zr、Gd、Y、Fe、B、Si、Al、Co 的純度均大于 99. 9%，P 以磷鐵中間合金的方式加入，其中含磷25%，余量為鐵；
將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1600-1670°C，得到母合金，然后放入真空感應(yīng)快淬爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1520-1550°C，重熔管式坩堝的底部置于真空感應(yīng)快淬爐轉(zhuǎn)輪輪緣之上2-4mm處，將上述母合金置于管式坩堝內(nèi)熔化，合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，形成厚度為 50-100微米，寬度3-6毫米的合金帶；轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為20 23m/s ；
然后將合金帶粉碎，然后再放入球磨機(jī)中研磨30-50min后，取出篩分；篩分得到粒度為15-20 μ m的非晶合金顆粒，放入溫度為750-800°C的氬氣保護(hù)的容器中保持5-8min后冷卻，便得到非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料。實(shí)施例五(成份配比不在本案設(shè)計(jì)范圍內(nèi)實(shí)例)
首先按照如下重量百分含量進(jìn)行配料10% &，5% Gd,0.3% Y, 50% Fe, 10% B,4% Si, 7% Al, 3% P，其余為 Co。原料 &、Gd、Y、Fe、B、Si、Al、Co 的純度均大于 99. 9%，P 以磷鐵中間合金的方式加入，其中含磷25%，余量為鐵；
將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1600-1670°C，得到母合金，然后放入真空感應(yīng)快淬爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1520-1550°C，重熔管式坩堝的底部置于真空感應(yīng)快淬爐轉(zhuǎn)輪輪緣之上2-4mm處，將上述母合金置于管式坩堝內(nèi)熔化，合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部直徑為Imm的孔中噴出與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，形成厚度為 50-100微米，寬度3-6毫米的合金帶；轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為20 23m/s ；
然后將合金帶粉碎，然后再放入球磨機(jī)中研磨30-50min后，取出篩分；篩分得到粒度為15-20 μ m的非晶合金顆粒，放入溫度為750-800°C的氬氣保護(hù)的容器中保持5-8min后冷卻，便得到非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料。結(jié)合下表中各產(chǎn)品的性能參數(shù) 表1各產(chǎn)品的性能參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料，其特征是該復(fù)合材料各成分的重量百分含量為7-9% 的 Zr，2 4% 的 Gd，0. 05 0. 1 % 的 Y，25 40% 的 Fe，4_8% 的 B，1 3% 的 Si，3 6%的Al，l 2%的P，其余為Co。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料，其特征是上述復(fù)合材料為顆粒，粒度為15-20 μ m。
3.一種非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料的制備方法，其特征是其制備過程如下首先按照重量百分含量為7_9%的&，2 4%的Gd，0. 05 0. 1 %的Y，25 40%的Fe，4-8%的B，1 3%的Si，3 6%的Al，1 2 %的P，其余為Co的合金成分進(jìn)行配料， 原料Zr、Gd、Y、Fe、B、Si、Al、Co的純度均大于99. 9%，P以磷鐵中間合金的方式加入，其中含磷25%，余量為鐵；將原料放入真空感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度為1600-1670°C，得到母合金，然后放入真空感應(yīng)快淬爐內(nèi)的重熔管式坩堝中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1520-1550°C，重熔管式坩堝的底部置于真空感應(yīng)快淬爐轉(zhuǎn)輪輪緣之上2-4mm處，將上述母合金置于管式坩堝內(nèi)熔化，合金熔融后在氬氣作用下從坩堝底部的孔中噴出與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪邊緣接觸，形成厚度為50-100微米，寬度3-6毫米的合金帶；然后將合金帶粉碎，然后再放入球磨機(jī)中研磨30-50min后，取出篩分；篩分得到粒度為15-20 μ m的非晶合金顆粒，放入溫度為750-800°C的氬氣保護(hù)的容器中保持5-8min后冷卻，便得到非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料的制備方法，其特征是得到的非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料為外殼包覆有1-5 μ m的納米晶層，內(nèi)層為非晶。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料的制備方法，其特征是所述坩堝底部孔的直徑為Imm ；轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為20 23m/s。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料具有良好的性能。該制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。該非晶納米晶軟磁磁敏復(fù)合材料各成分的重量百分含量為7-9％的Zr，2～4％的Gd，0.05～0.1％的Y，25～40％的Fe，4-8％的B，1～3％的Si，3～6％的Al，1～2％的P，其余為Co。
文檔編號C22C33/06GK102360667SQ201110323759
公開日2012年2月22日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者張群, 王玲, 范樂, 趙浩峰 申請人:南京信息工程大學(xué)