磁電效應傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料及方法
【專利摘要】本發明是關于電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料及制備方法。其中電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的組成成分及各成分的重量百分含量為：Fe3～6%，Si7～16%，B2～15%，Ni2%，Nb1%，Ga0.5～2%，稀土金屬300ppm～0.2%，余量為Co；該電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料是采用真空熔煉及高速旋淬急冷完成，制備的合金薄帶經無磁場的電阻爐中加傾斜磁場退火以優化其軟磁性能，本工藝方法制備的高磁導率非晶軟磁合金薄帶在電磁磁電效應式傳感器使用，具有性能穩定，檢測精度提高，重復性好等優點。
【專利說明】磁電效應傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及合金材料【技術領域】，具體涉及電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料及制備方法。
【背景技術】
[0002]電磁法是技術最成熟、應用最廣的鋼絲繩無損檢測方法。其原理是先用磁化器對鋼絲繩進行磁化至飽和，再用鋼絲繩無損檢測儀進行漏磁檢測。鋼絲繩弱磁檢測技術就是采用漏交聯諧振放大器對鋼絲繩上剩磁信號進行檢測，是直流線圈對鋼絲繩磁化，再用電磁磁電效應式傳感器檢測。而鋼絲繩弱磁檢測技術的關鍵是開發電磁磁電效應式傳感器，而制造電磁磁電效應式傳感器的關鍵是研發制備高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料。[0003]目前世界各國也正在積極研發高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料，雖然已研發出許多成分鐵基合金、鎳基合金、鈷基合金薄帶材料。但均難以滿足電磁磁電效應式傳感器的技術要求。我公司通過大量成分設計及實驗測試，研發出電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料，并通過實驗研究出其合理的處理工藝技術。采用本工藝技術制備的高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料在電磁磁電效應式傳感器使用，其性能穩定，檢測精度提高，重復性好。
[0004]鐵磁性物質是一種性能特異，用途廣泛的材料。鐵鈷鎳及其眾多合金以及含鐵的氧化物均屬于鐵磁物質。鐵磁性物質在外磁場作用下可被磁化，當磁場化作用停止后，鐵磁物質仍保留磁化狀態。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于，通過撲捉鋼絲繩給定的“剩磁載荷”為原理識別鋼絲繩上的損傷，而提供電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料，將該材料用于電磁磁電效應式傳感器，具有性能穩定、檢測精度高和重復性好的優點。
[0006]本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料，其組成成分及各成分的重量百分含量為:Fe3 ~6%，Si7 ~16%，B2 ~15%，Ni2%，Nbl%，Ga0.5 ~2%，稀土金屬 300ppm ~
0.2%，余量為Co。
[0007]本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
[0008]前述的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料，其中所述的稀土金屬為鑭、銥、鈰中的至少一種。
[0009]本發明的目的及解決其技術問題還采用以下技術方案來實現。依據本發明提出的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的制備方法，其中包括以下步驟:(I)取配方量的Fe、B、N1、Nb，及部分Co在真空非自耗電弧爐中惰性氣體保護下于1300~1450°C熔煉，然后倒入水冷錠模中，冷卻得到中間合金；(2)將制得的中間合金及剩余部分Co，和配方量的S1、Ga和稀土金屬在真空熔煉爐中惰性氣體保護下于1400~1550°C熔煉，合金溫度降至1150°C然后倒入水冷錠模中，冷卻得到母合金鑄錠；(3)將煉好的母合金鑄錠裝入石英坩堝內，在惰性氣體的保護下，感應加熱重熔，當達到甩帶溫度1120~1250°C溫度后，快速將石英坩堝由加熱位置下降到噴帶位置，并使噴嘴口與銅輥保持0.2~0.28mm間隙，然后，立即用0.03~0.06MPa氣壓的惰性氣體將熔融合金通過噴嘴噴鑄在高速旋轉的銅輥面上急冷，而得到非晶合金薄帶，即該電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料。
[0010]本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
[0011]前述的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的制備方法，其還包括將制備得到的該電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料經無磁場的電阻爐中加傾斜磁場進行退火步驟。
[0012]前述的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的制備方法，其中所述的退火步驟條件為:溫度320~400°C，時間20~40min，磁場方向為合金條帶長度方向傾斜30度,磁場強度15~40kA/m。
[0013]前述的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的制備方法，其中經退火處理后的該電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的綜合性能為:飽和磁感應強度Bs為0.71T，矯頑力He為1.12A/m，初始磁導率達到94800Gs/0e，最大磁導率達320000Gs/0e。
[0014]前述的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的制備方法，其中所述的惰性氣體為氬氣，但不局限于此，可由其它惰性氣體替代。
[0015]前述的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的制備方法，其中所述的步驟(1)、(2)中的熔煉時間為20~30min。
`[0016]前述的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的制備方法，其中所述的步驟(3)中的加熱重熔時間為15min，甩帶溫度1120~1250°C。
[0017]本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。借由上述技術方案，本發明電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料及制備方法可達到相當的技術進步性及實用性，并具有產業上的廣泛利用價值，其至少具有下列優點:使用本發明電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的檢測傳感器是通過撲捉鋼絲繩給定的“剩磁載荷”為原理識別鋼絲繩上的損傷；具有靈敏度極高，為5v/G，無需像強磁檢測傳感器對提取鋼絲繩損傷的原始信號進行同步放大。同時解決了前述強磁檢測傳感器具有的缺陷。
[0018]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的制備流程圖?！揪唧w實施方式】
[0020]為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的電磁磁電效應式傳感器用磁導率非晶軟磁合金薄帶材料其【具體實施方式】、結構、制備方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
[0021]為了實現以上目的，本發明電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的組成成分及各成分的重量百分比是:Fe3~6%，Si7~16%，B2~15%，Ni2%, Nbl%,Ga0.5~2%，稀土金屬300ppm~0.2%，余量為Co。其中，稀土金屬優選鑭、銥和鈰中的至少一種。
[0022]本發明的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料采用如下方法制備，如圖1所示:
[0023](I)取配方量的Fe、B、N1、Nb，及部分Co在真空非自耗電弧爐中惰性氣體保護下于1300~1450°C熔煉，然后倒入水冷錠模中，冷卻得到中間合金；優選進行熔煉20~30min;
[0024](2)將制得的中間合金及剩余部分Co，和配方量的S1、Ga和稀土金屬在真空熔煉爐中惰性氣體保護下于1400~1550°C熔煉，合金溫度降至1150°C然后倒入水冷錠模中，冷卻得到母合金鑄錠；優選進行熔煉20~30min ；
[0025](3)將煉好的母合金鑄錠裝入石英坩堝內，在惰性氣體的保護下，感應加熱重熔，優選加熱重熔時間為15min，當達到甩帶溫度1120~1250°C后，快速將石英坩堝由加熱位置下降到噴帶位置，并使噴嘴口與銅輥保持一定的間隙(大約0.2~0.28mm的間隙)，然后，立即用0.03~0.06MPa氣壓的惰性氣體將熔融合金通過噴嘴噴鑄在高速旋轉的銅輥面上急冷，而得到非晶合金薄帶，即電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶；
[0026](4)將步驟(3)制備的非晶合金薄帶在無磁場的電阻爐中外加傾斜磁場進行退火。進行該退火的步驟可優化其軟磁性能。該退火步驟的具體條件為:溫度320~400°C，時間20~40min,磁場方向為合金條帶長度方向傾斜30度，磁場強度15~40kA/m ;經退火處理后的該高磁導率非晶軟磁合金薄 帶材料的綜合性能為:飽和磁感應強度Bs為0.71T，矯頑力He為L 12A/m，初始磁導率達到94800Gs/0e，最大磁導率達320000Gs/0e。
[0027]上述制備方法中，該惰性氣體優選氬氣，但不局限于此，可由本領域技術人員所熟知其它惰性氣體所替代，例如是氦氣、氖氣、氪氣、氙氣等。
[0028]實施例1
[0029]本實施例的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的組成成分及各成分的重量百分比為:Fe3%，Si7%，B2%, Ni2%, Nbl%, Ga0.5%。稀土金屬300ppm，余量為Co。其采用如下方法制備:
[0030](I)取3wt%Fe、2wt%B、2%N1、l%Nb和30wt%Co，在真空非自耗電弧爐中惰性氣體氬氣保護下于1400°C熔煉20min，然后倒入水冷錠模中，冷卻得到中間合金；
[0031](2)將制得的中間合金及余量的Co和7wt%S1、0.5wt%Ga和稀土金屬300ppm在真空熔煉爐惰性氣體氬氣保護下于1450°C熔煉20min，然后倒入水冷錠模中，冷卻得到母合
金鑄錠；
[0032](3)將煉好的母合金鑄錠裝入石英坩堝內，在氬氣的保護下，用高頻感應加熱重熔，當達到甩帶溫度1150°C后，快速將石英坩堝由加熱位置下降到噴帶位置，并使噴嘴口與銅輥保持間隙0.2_，然后，立即用0.04MPa氣壓的氬氣將熔融合金通過噴嘴噴鑄在高速旋轉的銅輥面上急冷，而得到非晶合金薄帶，即電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶；[0033](4)將步驟(3)制備的非晶合金薄帶在無磁場退火爐中外加平行于條帶長度方向30度的傾斜磁場進行退火處理，磁場強度為25kA/m，退火溫度320°C，退火時間30min。
[0034](5)經步驟(4)處理后的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的綜合性能為:飽和磁感應強度Bs為0.69T，矯頑力He為1.12A/m，初始磁導率達到92600Gs/0e，最大磁導率達 312000Gs/0e。
[0035]實施例2
[0036]本實施例的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料組成成分及各成分的重量百分含量為:Fe5%，Si 10%, B10%, Ni2%, Nbl%, Gal%，稀土金屬鑭450ppm，余量為Co。其采用如下方法制備:
[0037](1)取5￥七。/(^、10￥七%8、29/(^ Ni, l%wt Nb，32wt%Co，在真空非自耗電弧爐中惰性氣體保護下于1450°C熔煉20min，然后倒入水冷錠模中，冷卻得到中間合金；
[0038](2)將中間合金及余量的Co和10wt%S1、lwt%Ga和稀土金屬0.1%在真空熔煉爐惰性氣體保護下于1480°C熔煉20min，然后倒入水冷錠模中，冷卻得到母合金鑄錠；
[0039](3)將煉好的母合金鑄錠裝入石英坩堝內，在氬氣的保護下，用高頻感應加熱重熔，當達到甩帶溫度1200°C后，快速將石英坩堝由加熱位置下降到噴帶置，并使噴嘴口與銅輥保持間隙0.28mm，然后，立即用0.05MPa氣壓的氬氣將熔融合金通過噴嘴噴鑄在高速旋轉的銅輥面上急冷，而得到非晶合金薄帶，即電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶；
[0040](4)將步驟(3)制備的非晶合金薄帶在無磁場退火爐中外加平行于條帶長度方向30度的傾斜磁場進行退火處理，磁場強度為32kA/m，退火溫度360°C，退火時間30min。
`[0041](5)經步驟(4)處理后的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶的綜合性能為:飽和磁感應強度Bs為0.71T，矯頑力He為1.12A/m，初始磁導率達到93600Gs/0e，最大磁導率達317000Gs/0e。
[0042]實施例3
[0043]本實施例的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料組成成分及各成分的重量百分含量為:Fe6%，Si 16%, B15%, Ni 2%, Nbl%, Ga2%，稀土金屬0.2%，余量為Co。其采用如下方法制備:
[0044](1)取6￥七。/(^、15￥七%8、29/(^ Ni, l%wt Nb，33wt%Co，在真空非自耗電弧爐中惰性氣體保護下于1450°C熔煉20min，然后倒入水冷錠模中，冷卻得到中間合金；
[0045](2)將中間合金及余量的Co和16wt%S1、2wt%Ga和稀土金屬0.2%在真空熔煉爐惰性氣體保護下于1480°C熔煉20min，然后倒入水冷錠模中，冷卻得到母合金鑄錠；
[0046](3)將煉好的母合金鑄錠裝入石英坩堝內，在氬氣的保護下，用高頻感應加熱重熔，當達到甩帶溫度1200°C后，快速將石英坩堝由加熱位置下降到噴帶置，并使噴嘴口與銅輥保持間隙0.28mm，然后，立即用0.05MPa氣壓的氬氣將熔融合金通過噴嘴噴鑄在高速旋轉的銅輥面上急冷，而得到非晶合金薄帶，即電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶；
[0047](4)將步驟(3)制備的非晶合金薄帶在無磁場退火爐中外加平行于條帶長度方向30度的傾斜磁場進行退火處理，磁場強度為32kA/m，退火溫度360°C，退火時間30min。
[0048](5)經步驟(4)處理后的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶的綜合性能為:飽和磁感應強度Bs為0.71T，矯頑力He為1.12A/m，初始磁導率達到93600Gs/Oe，最大磁導率達317000Gs/0e。
[0049]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改`、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料及制備方法，其特征在于其組成成分及各成分的重量百分含量為:Fe3~6%，Si7~16%，B2~15%，Ni2%, Nbl%,Ga0.5~2%，稀土金屬300ppm~0.2%，余量為Co。
2.根據權利要求1所述的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料，其特征在于所述的稀土金屬為鑭、銥、鈰中的至少一種。
3.—種如權利要求1或2所述的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (O取配方量的Fe、B、N1、Nb,及部分Co在真空非自耗電弧爐中惰性氣體保護下于1300~1450°C熔煉，然后倒入水冷錠模中，冷卻得到中間合金； (2)將制得的中間合金及剩余部分Co，和配方量的S1、Ga和稀土金屬在真空熔煉爐中惰性氣體保護下于1400~1550°C熔煉，合金溫度降至1150°C然后倒入水冷錠模中，冷卻得到母合金鑄錠； (3)將煉好的母合金鑄錠裝入石英坩堝內，在惰性氣體的保護下，感應加熱重熔，當達到甩帶溫度1120~1250°C溫度后，快速將石英坩堝由加熱位置下降到噴帶位置，并使噴嘴口與銅輥保持0.2~0.28mm間隙，然后，立即用0.03~0.06MPa氣壓的惰性氣體將熔融合金通過噴嘴噴鑄在高速旋轉的銅輥面上急冷，而得到非晶合金薄帶，即該電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料。
4.根據權利要求3所述的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的制備方法，其特征在于其還包括將制備得到的該電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料經無磁場的電阻爐中加傾斜磁場進行退火步驟。
5.根據權利要求4所述的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的制備方法，其特征在于所述的退火步驟條件為:溫度320~400°C，時間20~40min，磁場方向為合金條帶長度方向傾斜30度，磁場強度15~40kA/m。
6.根據權利要求5所述的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的制備方法，其特征在于經退火處理后的該電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的綜合性能為:飽和磁感應強度Bs為0.71T，矯頑力He為1.12A/m，初始磁導率達到94800Gs/0e，最大磁導率達320000Gs/0e。
7.根據權利要求3所述的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的制備方法，其特征在于所述的惰性氣體為氬氣。
8.根據權利要求3所述的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的制備方法，其特征在于所述的步驟(1)、(2)中的熔煉時間為20~30min。
9.根據權利要求3所述的電磁磁電效應式傳感器用高磁導率非晶軟磁合金薄帶材料的制備方法，其特征在于所述的步驟(3)中的加熱重熔時間為15min，甩帶溫度1120~1250。。。
【文檔編號】B22D11/06GK103882348SQ201310250659
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年6月21日 優先權日:2013年6月21日
【發明者】竇柏林, 黃金亮, 繆康, 竇晨琛 申請人:洛陽威爾若普檢測技術有限公司