一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金及其制備方法

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一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金及其制備方法
【專利摘要】本發明公開一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金及制備方法，所述Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，按原子百分比計算，由66～68%Co、2.5～5.5%Fe、14～15%Si、8～10%B和1.5～9.5%Cr組成，其制備方法即首先以高純度的Co,Fe,Si,B,Cr為原料，將各原料在電弧熔煉爐中混合后，控制爐內的真空度5.5×10-4pa、熔煉電流200A條件下進行3-6次的熔煉，每次4-6min，得到的母合金液于高真空單輥旋淬爐中旋淬，然后進行甩帶處理，最終得到具備良好的耐腐蝕性能的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，其表面質量良好，光潔度好，具有強的非晶形成能力。
【專利說明】-種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及到一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金及其制備方法，該Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金具有強的非晶形成能力以及優異的耐腐蝕性能。技術背景
[0002] 非晶合金是20世紀60年代才發展起來的.非晶態合金由于其獨特的短程有序，長程無序的結構，兼有一般金屬和玻璃的特性，具有獨特優異的電學、磁學、力學和化學性能。經過20多年的研究開發已在許多領域得到應用。就應用角度而言，非晶合金薄帶相對于大塊非晶合金，制備工藝更加簡單，能大批量生產，因此具有優異綜合磁性能的非晶薄帶將隨著應用領域的拓寬而變得尤為重要。
[0003] 有研究表明，Cr元素的添加能提高金屬或合金的耐腐蝕性能。其主要原因是由于在合金的表面形成了富Cr的鈍化膜，該鈍化膜主要由水合氧化鉻組成，水化羥基氧化鉻本身耐蝕而且H 20與0Γ相結和溶解Cr離子的能力很強，提高了鈍化膜中Cr的含量。傳統的Co-Fe-Si-B是一種具有良好軟磁性能的非晶合金，其雖已經在變壓器、傳感器及開關電源等很多磁性器件領域得到廣泛應用，而此類磁性器件經常會面臨各種酸性、堿鹽、或中性等腐蝕環境。
[0004] 鑒于此，本發明通過對傳統Co-Fe-Si-B非晶合金微量添加鈍化性元素 Cr，利用單輥快淬方法制得Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金。對Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的耐腐蝕性能進行研究分析，結果表明Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金具有優異的耐腐蝕性能。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的之一是提供一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，該Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金具有強的非晶形成能力以及優異的耐腐蝕性能。
[0006] 本發明的目的之二是提供上述的一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的制備方法，即利用單輥旋淬方法制備Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金。
[0007] 本發明的技術方案一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，按原子百分比計算，（：〇、？6、5;[、13、0元素的含量如下： Co 66 ?68% Fe 2. 5 ?5. 5% Si 14 ?15% B 8 ?10% Cr 1. 5 ?9. 5%0
[0008] 上述的一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的制備方法，具體步驟如下： (1)、將高純度的Co，Fe，Si，B，Cr為原料，將各原料在電弧熔煉爐中混合后，控制爐內的真空度5. 5X 10_4pa、熔煉電流200A條件下進行3-6次的熔煉，每次4-6min，得到母合金液； (2)、將步驟（1)所得的母合金液放入高真空單輥旋淬爐中進行旋淬，然后對熔化的母合金進行甩帶處理，最終得到Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金；上述的高真空單輥旋淬爐進行旋淬過程中，噴嘴到銅輥之間距離為〇. 6-1. 5mm，銅輥的線速度為35-50m/s，噴注壓強為0. 6-lMpa。
[0009] 上述所得的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金經檢測，其寬度為l-5mm，厚度約20-25 μ m，尺寸均勻。
[0010] 利用電化學工作站對上述所得的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金進行耐腐蝕性測試，具體步驟如下：將Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金用石蠟封在帶導線的導電玻璃上制成工作電極，以鉬絲電極為對電極，以甘汞電極為參比電極組成三電極體系，利用電化學工作站(型號為PARSTAT 2237)，將三電極體系置于酸性、中性或堿性三種腐蝕介質中，其中所述酸性腐蝕介質為質量百分比濃度為3-10%的H 2S04水溶液；中性腐蝕介質為質量百分比濃度為2-10%的NaCl 水溶液；堿性腐蝕介質為質量百分比濃度為〇. 4-5%的NaOH水溶液，在電勢E。設置為-0. 8V (vs open circuit potential), Ei 設置為 0· 8V (vs open circuit potential),掃描速度為0. 3-lmV/s下測定極化曲線。 toon] 本發明的有益效果本發明的一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，由于在傳統的Co-Fe-Si-B非晶合金中添加了 Cr元素，最終所得的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金表面質量良好，光潔度好，具有強的非晶形成能力。
[0012] 進一步，本發明的一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，由于含有Cr，其耐腐蝕性能較強。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1、實施例1和對照實施例1所得的CoJ^uSii^Cr^合金和C〇68Fe 7Si15B1Q合金的XRD衍射圖譜；圖2、實施例1和對照實施例1所得的CoJ^^Sii^Cru合金和C〇68Fe7Si 15B1(l合金在酸性腐蝕介質即質量百分比濃度為3%的H2S04水溶液中的極化曲線；圖3、實施例2所得的C〇68Fe2.5Si15B 1(lCr4.5合金的XRD衍射圖譜；圖4、實施例2和對照實施例1所得的C〇68Fe2.5Si15B 1(lCr4.5合金和C〇68Fe7Si 15B1(l合金在堿性介質即質量百分比濃度為1%的NaOH水溶液中的極化曲線；圖5、實施例3所得的C〇66Fe2.5Si14B 8Cr9.5合金的XRD衍射圖譜圖6、實施例3和對照實施例1所得的C〇66Fe2.5Si14B 8Cr9.5合金和C〇68Fe7Si 15B1(l合金在中性介質即質量百分比濃度為8%的NaCl水溶液中的極化曲線。

【具體實施方式】
[0014] 下面通過具體實施例并結合附圖對本發明進一步闡述，但并不限制本發明。
[0015] 本發明的各實施例中所用的電弧熔煉爐為德國的ArcMelter AM電弧熔煉爐；所用的高真空單輥旋淬爐為沈科儀。
[0016] 本發明的各實施例中所用的原料均為市售。
[0017] 實施例1 一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，按原子百分比計算，（：〇、？6、5;[、13、0元素的含量如下： Co 68% Fe 5. 5% Si 15% B 10% Cr 1. 5%。
[0018] 上述的一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的制備方法，具體步驟如下： (1) 、將高純度(純度大于99.99%)的&)，？6，31，8，&為原料，將各原料在電弧熔煉爐中混合后，控制爐內的真空度5. 5X l(T4pa、熔煉電流200A條件下進行4次的熔煉，每次 4min,得到母合金液； (2) 、將步驟（1)所得的母合金液放入高真空單輥旋淬爐中進行旋淬，然后對熔化的母合金進行甩帶處理，得到Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，即Cc^Fe^SiuBmCru合金；上述的高真空單輥旋淬爐進行旋淬過程中，噴嘴到銅輥之間距離為〇. 6mm，銅輥的線速度為35m/s，噴注壓強為0. 6Mpa。
[0019] 上述所得的C^FeuSidmCru合金經檢測，其寬度為5mm，厚度約25μπι，尺寸均勻。
[0020] 對照實施例1 一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，按原子百分比計算，Co、Fe、Si、B、Cr元素的含量如下： Co 68% Fe 7% Si 15% B 10%。
[0021] 上述的一種Co-Fe-Si-B非晶合金的制備方法，具體步驟如下： (1) 、將高純度(純度大于99. 99%)的Co, Fe，Si，B，Cr為原料，將各原料在電弧熔煉爐中混合后，控制爐內的真空度5. 5 X l(T4pa、熔煉電流200A條件下進行4次的熔煉，每次4min，得到母合金液； (2) 、將步驟（1)所得的母合金液放入高真空單輥旋淬爐中進行旋淬，然后對熔化的母合金進行甩帶處理，得到Co-Fe-Si-B非晶合金，即Co 68Fe7Si15B1(l合金；上述的高真空單輥旋淬爐進行旋淬過程中，噴嘴到銅輥之間距離為〇. 6mm，銅輥的線速度為35m/s，噴注壓強為0. 6Mpa。
[0022] 上述所得的C〇68Fe7Si15B 1(l合金經檢測，其寬度為5mm，厚度約25μπι，尺寸均勻。
[0023] 采用型號為Bruker D8 ADVANCE的X射線衍射儀對上述實施例1和對照實施例1 所得的CoJ^^Sii^Cru合金和C〇68Fe 7Si15B1(l合金進行衍射圖譜的測定，所得的XRD的衍射圖譜如圖1所示，從圖1中可以看出C^FeuSii^Cr^合金和C 〇68Fe7Si15B1(l合金均顯示出彌散的衍射峰，即C 〇68Fe7Si15B1Q、CoJ^^Sii^Cru合金均具有強的玻璃形成能力。
[0024] 利用電化學工作站對上述所得的CoJ^uSiAaCr^合金和C〇68Fe 7Si15B1Q合金分別進行耐腐蝕性測試，具體步驟如下：將C^FeuSLB^ru合金和C〇68Fe7Si15B1(l合金分別用石蠟封在帶導線的導電玻璃上制成工作電極，以鉬絲電極為對電極，以甘汞電極為參比電極組成三電極體系，利用電化學工作站，將三電極體系置于腐蝕介質即質量百分比濃度為3%的比504水溶液中，利用電化學工作站（型號為 PARSTAT 2237)，在 E。為-0.8V (vs open circuit potential)，Ε! 設置為0.8V (vs open circuit potential),掃描速度為0.3-lmV/s條件下對其腐蝕性能進行測試分析，得到的極化曲線圖如圖2所示，圖中的1. 5at%Cr表示實施例1所得的 CoJ^^Sii^Cru合金，圖中的0at%Cr表示對照實施例1所得的C〇68Fe7Si 15B1(l合金，在極化曲線圖中，極化電位越高，發生鈍化時的電流密度越小說明非晶合金的耐腐蝕性越好。從圖2中可以看到，含有1. 5%Cr的C^FeuSiuB^ru合金，較傳統未加 Cr的C〇68Fe7Si15B1Q 合金的腐蝕電位幾乎沒有明顯的變化，但是腐蝕電流密度有了一定程度的降低，說明Cr的添加使C〇68Fe 7Si15B1(l合金的耐腐蝕性能有一定的提高。
[0025] 實施例2 一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，按原子百分比計算，（：〇、？6、5;[、13、0元素的含量如下： Co 68% Fe 2. 5% Si 15% B 10% Cr 4. 5%。
[0026] 上述的一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的制備方法，具體步驟如下： (1) 、將高純度(純度大于99.99%)的&)，？6，31，8，&為原料，將各原料在電弧熔煉爐中混合后，控制爐內的真空度5. 5X l(T4pa、熔煉電流200A條件下進行5次的熔煉，每次 5min，得到母合金液； (2) 、將步驟（1)所得的母合金液放入高真空單輥旋淬爐中進行旋淬，然后對熔化的母合金進行甩帶處理，得到Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，即Co 68Fe2.5Si15B1(lCr 4.5合金；上述的高真空單輥旋淬爐進行旋淬過程中，噴嘴到銅輥之間距離為1mm，銅輥的線速度為40m/s，噴注壓強為0. 7Mpa。
[0027] 上述所得的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金經檢測，其寬度為3mm，厚度約23 μ m，尺寸均勻。
[0028] 采用型號為Bruker D8 ADVANCE的X射線衍射儀對上述所得的C〇68Fe2.5Si 15B1(lCr4.5 合金進行衍射圖譜的測定，所得的XRD的衍射圖譜如圖3所示，從圖3中可以看出 C〇68Fe2.5Si15B1QCr 4.5合金均具有強的玻璃形成能力。
[0029] 利用電化學工作站對實施例2所得的C〇68Fe2. 5Si15B1(lCr4.5合金和C 〇68Fe7Si15B1Q合金分別進行耐腐蝕性測試，具體步驟如下：將C〇68Fe2.5Si15B1(lCr 4.5合金和C〇68Fe7Si15B 1(l合金分別用石蠟封在帶導線的導電玻璃上制成工作電極，再將工作電極，以鉬絲電極為對電極，以甘汞電極為參比電極，接到電化學工作站，將三電極體系置于腐蝕介質即質量百分比濃度為1%的NaOH水溶液中，利用電化學工作站（型號為 PARSTAT 2237)，在 E。為-0.8V (vs open circuit potential)，置為0.8V (vs open circuit potential),掃描速度為0.3-lmV/s條件下分別對其腐蝕性能進行測試分析，得到的極化曲線圖如圖4所示，圖中的4. 5at%Cr表示實施例2所得的 C〇68Fe2.5Si15B1(lCr 4.5合金，圖中的0at%Cr表示對照實施例1所得的C〇68Fe7Si 15B1(l合金，在極化曲線圖中，極化電位越高，發生鈍化時的電流密度越小說明非晶合金的耐腐蝕性越好。從圖4中可以看到，含有4. 5%Cr的C〇68Fe2.5Si15B 1QCr4.5合金，較傳統未加 Cr的C〇68Fe7Si15B1Q 合金的腐蝕電位已經有了一定程度的提高，同時腐蝕電流密度有了更大程度的降低，說明隨著Cr含量的繼續增加，對傳統C〇68Fe 7Si15B1(l合金的耐腐蝕性能有一定的提高。
[0030] 實施例3 一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，按原子百分比計算，（：〇、？6、5;[、13、0元素的含量如下： Co 66% Fe 2. 5% Si 14% B 8% Cr 9. 5%。
[0031] 上述的一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的制備方法，具體步驟如下： (1) 、將高純度(純度大于99.99%)的&)，？6，31，8，&為原料，將各原料在電弧熔煉爐中混合后，控制爐內的真空度5. 5X l(T4pa、熔煉電流200A條件下進行6次的熔煉，每次 6min，得到母合金液； (2) 、將步驟（1)所得的母合金液放入沈科儀高真空單輥旋淬爐中進行旋淬，然后對熔化的母合金進行甩帶處理，得到Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，即Co 66Fe2.5Si14B8Cr 9.5合金；上述的高真空單輥旋淬爐進行旋淬過程中，噴嘴到銅輥之間距離為1. 5mm，銅輥的線速度為50m/s，噴注壓強為IMpa。
[0032] 上述所得的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金經檢測，其寬度為1mm，厚度約20 μ m，尺寸均勻。
[0033] 采用型號為Bruker D8 ADVANCE的X射線衍射儀對上述所得的C〇66Fe2.5Si 14B8Cr9.5 合金進行衍射圖譜的測定，所得的XRD的衍射圖譜如圖5所示，從圖5中可以看出 C〇66Fe2.5Si14B8Cr 9.5合金均具有強的玻璃形成能力。
[0034] 利用電化學工作站對實施例3所得的C〇66Fe2. 5Si14B8Cr9.5合金和C 〇68Fe7Si15B1(l合金分別進行耐腐蝕性測試，具體步驟如下：將C〇66Fe2.5Si14B8Cr 9.5合金和C〇68Fe7Si15B 1(l合金分別用石蠟封在帶導線的導電玻璃上制成工作電極，再將工作電極，以鉬絲電極為對電極，以甘汞電極為參比電極，接到電化學工作站，將三電極體系置于腐蝕介質即質量百分比濃度為8%的NaCl水溶液中，利用電化學工作站（型號為 PARSTAT 2237)，在 E。為-0.8V (vs open circuit potential)，Ei 設置為0.8V (vs open circuit potential),掃描速度為0.3-lmV/s條件下分別對其腐蝕性能進行測試分析，得到的極化曲線圖如圖6所示，圖中的9. 5at%Cr表示實施例3所得的 C〇66Fe2.5Si14B8Cr 9.5合金，圖中的0at%Cr表示對照實施例1所得的C〇68Fe7Si 15B1(l合金，在極化曲線圖中，極化電位越高，發生鈍化時的電流密度越小說明非晶合金的耐腐蝕性越好。從圖6中可以看到，含有9. 5%Cr的C〇66Fe2.5Si14B 8Cr9.5合金，較傳統未加 Cr的C〇68Fe7Si15B1Q合金的腐蝕電位有較大程度的提高，同時腐蝕電流密度有較大程度的降低，說明Cr的添加使 C〇66Fe2.5Si14B8Cr 9.5合金的耐腐蝕性能有了較大程度的提高。
[0035] 綜上所述，本發明一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，具有強的非晶形成能力，優異的耐腐蝕性能，表明該非晶合金有著重要的應用前景。
[0036] 上述內容僅為本發明構思下的基本說明，而依據本發明的技術方案所作的任何等效變換，均應屬于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，其特征在于所述的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，按原子百分比計算，Co、Fe、Si、B、Cr元素的含量如下： Co 66 ?68% Fe 2· 5 ?5· 5% Si 14 ?15% B 8 ?10% Cr 1· 5 ?9· 5%〇
2. 如權利要求1所述的一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，其特征在于按原子百分比計算， Co、Fe、Si、B、Cr元素的含量如下： Co 68% Fe 5. 5% Si 15% B 10% Cr 1. 5%。
3. 如權利要求1所述的一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，其特征在于按原子百分比計算， Co、Fe、Si、B、Cr元素的含量如下： Co 68% Fe 2. 5% Si 15% B 10% Cr 4. 5%。
4. 如權利要求1所述的一種Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金，其特征在于按原子百分比計算， Co、Fe、Si、B、Cr元素的含量如下： Co 66% Fe 2. 5% Si 14% B 8% Cr 9. 5%。
5. 如權利要求1-4任一所述的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的制備方法，其特征在于具體步驟如下： (1) 、以高純度的Co, Fe，Si，B，Cr為原料，將各原料在電弧熔煉爐中混合后，控制爐內的真空度5. 5 X 10_4pa、熔煉電流200A條件下進行3-6次的熔煉，每次4-6min，得到母合金液； (2) 、將步驟（1)所得的母合金液放入高真空單輥旋淬爐中進行旋淬，然后進行甩帶處理，最終得到Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金；上述的高真空單輥旋淬爐進行旋淬過程中，噴嘴到銅輥之間距離為〇. 6-1. 5mm，銅輥的線速度為35-50m/s，噴注壓強為0. 6-lMpa。
6. 如權利要求5所述的Co-Fe-Si-B-Cr非晶合金的制備方法，其特征在于步驟（2)中所述的高真空單輥旋淬爐進行旋淬過程中，噴嘴到銅輥之間距離為1. 5mm，銅輥的線速度為
【文檔編號】C22C45/04GK104087877SQ201410365818
【公開日】2014年10月8日申請日期:2014年7月29日優先權日:2014年7月29日
【發明者】李翔, 陳晨, 向震, 潘登申請人:上海理工大學

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