一種低成本高磁導率高磁屏蔽高錳軟磁合金及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于精密合金功能材料領域，特別涉及一種低成本高磁導率高磁屏蔽高錳 軟磁合金及其制備方法;該軟磁合金可用作小型變壓器、抗流圈、繼電器、探傷儀以及磁記 錄裝置磁頭的鐵芯、磁頭屏蔽罩等。
【背景技術】
[0002] FeNi系坡莫合金(Ni含量34%~84%)在我國已研究生產了半個世紀。現在國內用 量保持2000t左右，產值可達4億元。其中，Ni含量78.5~80.0的1J79合金和Ni含量79.0~ 81.0的1J85合金在高初始磁導率軟磁合金應用非常廣泛。
[0003] 高磁導率坡莫合金根據其Ni含量大體可分為三類:低鎳(35 %~40 % )的PD，中鎳 (42 %~50 % )的PB，高鎳(70 %~85 % )的PC，相應的磁性能為?(：型>?8型>PD型。
[0004] 但目前Ni價格偏高，合金中大量的Ni增加了成本，因此研制高磁導率低成本的鐵 鎳軟磁合金是目前各國關注的熱點。
[0005] 鐵鎳合金(含鎳40 %至90 % )屬于面心立方結構的單相固溶體，并且具有鐵磁性。 因此在相當大的成分區域中，鐵鎳系合金是一種極具使用價值的軟磁材料。超結構相Ni 3Fe 的存在是該合金一個極為重要的性質，它不但是有關有序化問題的研究對象，更與技術應 用直接相關。該類合金的主要特點是具有高磁導率和低矯頑力以及較好的防銹性能，加工 性能良好，可做尺寸要求十分精確的薄帶元件。因此該類合金被廣泛應用于電訊工業、儀 表、電子計算機和控制系統方面。但此類合金的缺點是成本高，工藝因素的變動對磁性影響 很大。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是針對現有?6附(附：34-84*1:%)軟磁合金的不足，通過111元素的添 加并采用相應的熱處理制度，得到一種低成本高磁導率高磁屏蔽高錳軟磁合金。
[0007] 本發明的另一個目的是提供一種低成本高磁導率高磁屏蔽高錳軟磁合金的制備 方法。
[0008] 為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：
[0009] 本發明提供一種低成本高磁導率高磁屏蔽高錳軟磁合金，該軟磁合金化學組成成 分按質量百分比為:Mn 10.8-13.2%，Fe 4.8-7.2%，Si0.6-1.0%，Cu 8.8-10.2%，Mo 3.7 ~5.3%，(：<0.03，？<0.010,5<0.010，余為附。
[0010] 所述軟磁合金采用如下步驟制備:真空感應熔煉合金-鍛造方坯-熱乳-溫乳- 低溫預熱處理-H2磁場熱處理。
[0011] 優選地，Mn 10.8-13.2%，Fe 4.9-7.0%，Si 0.6-0.9%，Cu 8·9-10·2%，Μο 3.8 ~5·3%〇
[0012] 所述軟磁合金具有如下磁性能:初始磁導率可達375mH/m，最大磁導率大于550mH/ m;高磁屏蔽特性與高鎳合金相比上升了2~3dB;信噪比為2dB。
[0013] 所述軟磁合金具有Fe與Ni形成的Ni3Fe有序結構，該結構是一種以面心立方結構 為基的超結構。
[0014] 本發明提供一種低成本高磁導率高磁屏蔽高錳軟磁合金的制備方法，包括如下步 驟：
[0015] a)真空感應熔煉合金：按照軟磁合金化學組成成分按質量百分比為此10.8_ 13.2%，Fe 4.8-7.2%，Si 0.6-1.0%，Cu 8·8-10·2%，Μο 3.7~5.3%，C<0.03，P< 0.010，S<0.010,余為Ni，進行原料配比，然后，采用真空感應爐熔煉合金；
[0016] b)鍛造方坯:將步驟a中熔煉后的合金熔液高溫鍛造成方坯；
[00?7] C)熱乳:對步驟b中鍛造的方還進行連續熱乳至2.5-3.5mm;
[0018] d)溫乳:將熱乳后的合金板材進行溫乳加工至0.4-0.6mm;
[0019] e)低溫預熱處理:將溫乳加工后合金板材進行低溫預熱處理；
[0020] f)H2磁場熱處理:將低溫預熱處理后的合金進行磁場H2熱處理，獲得低成本高磁導 率高磁屏蔽高錳軟磁合金。
[0021] 所述步驟b中，鍛造溫度為1140 ± 20°C。
[0022] 所述步驟e中，低溫預熱處理溫度為850±20°C，保溫時間為60±10min。
[0023] 所述步驟f中，氫氣熱處理溫度為1100 ± 20°C，保溫時間為120 ± lOmin。冷速150 土 20 °C /h，磁場 40 ± 50e。
[0024] 所述步驟b中，鍛造溫度為1135-1142Γ。
[0025] 所述步驟€中，氫氣熱處理溫度為1100-1120°(：，保溫時間為120-1251^11，磁場強度 為39-420e。
[0026]與現有技術相比，本發明的有益效果在于：
[0027]本發明與現有技術相比綜合性能有明顯改善，合金初始磁導率可達375mH/m，比傳 統高初始磁導率軟磁合金高出近一個數量級;合金最大磁導率大于550mH/m，是傳統材料的 近兩倍。合金具有高磁屏蔽特性，與高鎳合金相比，約上升了2~3dB。合金的磁屏蔽性能優 異且加工性能良好，信噪比約為2dB，將廣泛應用于醫療器械和測量儀器等領域。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明的高錳軟磁合金的制備工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合實施例對本發明進行進一步說明。
[0030]本發明的低成本高磁導率高磁屏蔽高錳軟磁合金化學組成成分按質量百分比為 Mn 10.8-13.2%，Fe 4.8-7.2%，Si 0.6-1.0%，Cu 8·8-10·2%，Μο 3.7~5.3%，C<0.03， P<0.010，S<0.010,余為 Ni。
[0031 ]上述各元素的作用及組成成分的依據如下：
[0032] Fe、Ni含量:Fe 4.8-7.2%，Ni余，形成鐵磁性耦合對，是合金磁性能的主要組成。 [0033] Mo含量:3.7~5.3%，在二元鐵鎳合金中添加 Mo，不僅改善磁性能，提高電阻率，還 可以抑制有序化轉變速度。加 Mo會降低合金對應力的敏感性，從而起到提高初始磁導率的 作用。但是，Mo的添加會降低合金的居里溫度以及磁感應強度，我們發現了 Mo含量在上述范 圍最優。
[0034] Μη含量：10.8-13.2%，錳與硫形成MnS可防止沿晶界形成低熔點的FeS所引起的熱 脆現象。當硫含量較高時，猛含量可使晶粒粗化。當硫含量較低時，猛含量增加會使晶粒變 小，這是因為硫量低，猛含量高時易析出細小MnSiN2阻礙晶粒長大。猛對合金的織構也有明 顯影響，當合金純凈度低時，過多的錳會使織構變壞，對磁性能產生不利影響，而進一步增 加錳含量，反而可改善織構，提高磁性能。本發明正是采用了高錳含量的方式得到了低成本 高磁導率的軟磁合金。
[0035] Cu含量:8.8-10.2 %，在Fe-Ni合金中加入少量Cu可使合金起始磁導率、最大磁導 率提高并且降低磁導率對成分的敏感性，改善合金的冷加工性能。
[0036] Si含量:0.6-1.0%，硅使合金的磁各向異性常數和飽和磁致伸縮系數降低，由于 磁伸縮常數降低，內應力的不利影響可減輕。硅對合金磁性能也有不利影響，由于硅是非磁 性元素，硅量高降低飽和磁化強度，相應降低磁感應強度。硅明顯阻礙再結晶過程中晶界的 迀移率，晶界慢速迀