非晶态合金电加热材料及其制备方法 本发明涉及一种非晶态合金电加热材料及其制备方法，特别是，涉及具有高电阻率的瞬时电加热效应的非晶态合金电加热材料和制造该非晶态合金电加热材料的方法。
目前，电加热器具，例如电热膜烧锅，电暖气片之类或管道式热水器等正在迅速发展。电加热器具上的电热膜，一般是采用含氯化物等材料制成的导电膜。这种电热膜由于同器具或管道外表面不能紧密结合成一体，而且其热传导效率不够高使得电热膜本身的炽热发红温度很高。因此，用这种材料制作的电加热膜使用寿命有限，热效率也不高。
为了克服现有电加热材料的上述问题，本发明的目的在于提供一种同器具或管道外表面能紧密结合，热传导效率高而电热膜本身温度低，使用寿命长，并具有高电阻率的瞬时电加热效应的非晶态合金电加热材料及其制造方法。
为达到上述目的，根据本发明的非晶态合金电加热材料，其中，所述电加热材料用通式(Fe1-aMa)100-x-y-zSixByTzZα表示，其中：M是Co、Mn、Ni及稀土元素中一种以上的元素；a是从0至45原子百分数，x是从0.1至30原子百分数，y是从0.1至30原子百分数；T是Zr、Nb、Hf、Mo、W、Ga、Ag、Zn、Pt、Sn、Al和Ge中三种以下的元素，z是从0至6原子百分数；Z是Cu、V中的一种或二种元素，α是从0至2原子百分数。
根据本发明的非晶态合金电加热材料地制备方法包括下列步骤：按照电加热材料用通式(Fe1-aMa)100-x-y-zSixByTzZα各个组分元素的配比称料，并形成原料混合物的步骤；将所述原料混合物装入真空感应炉，预抽真空到后，充入惰性保护气体，在完全熔化后，进行保温精炼形成合金钢液的步骤；以及将所述合金钢液以一定的速度，通过快速凝固装置制成非晶带的制成非晶带步骤。
本发明的电加热材料能够同器具或管道外表面紧密结合，并具有高电阻率和瞬时电加热效应，因而作为电热膜使用时具有自身升温的温度低，降低了热能的损失，可以大幅度节省能源，以及具有使用寿命长的优点。
下面，结合各个实施例说明本发明的内容。
本发明的非晶态合金电加热材料是一种可以用通式(Fe1-aMa)100-x-y-zSixByTzZα表示的高电阻率材料，其中：M是Co、Mn、Ni、稀土元素中一种或两种以上元素共用混合料；a是从0至45原子百分数，x是从0.1至30原子百分数，y是从0.1至30原子百分数；T是Zr、Nb、Hf、Mo、W、Ga、Ag、Zn、Pt、Sn、Al和Ge中的一种，或两种，和或者三种元素共用的混合料，z是从0至6原子百分数；Z是Cu、V中的一种或二种元素，α是从0至2原子百分数。
在制备本发明的上述非晶态合金电加热材料的步骤如下：首先，按照电加热材料用通式(Fe1-αMα)100-x-y-zSixByTzZα各个组分元素的配比称料，并进行充分混合形成原料混合物。接着，将该原料混合物放置到感应炉的真空室内的熔炼器里，在预抽真空到1×10-4～1×10-5乇后，充入氩气，在惰性气体的保护下，启动感应炉升温，待到原料混合物完全熔化后，精炼温度控制在1300～1600℃之间，最好在1325～1475℃之间，保温时间为3到15分钟，熔炼成合金。然后，该合金液通过带有喷嘴的喷带装置，喷射到旋转速度为20～40米/秒，例如28米/秒速度的快速凝固装置的冷却辊上，制成一定厚度24～35微米的非晶薄带。进而，还可以通过高能量磨粉机，将该非晶薄带制成粒度为20～120微米的粉末。
实施例1
首先，按分子式(Fe90Ni6Ce4)74Si14B8Cu1Nb3的比例配料50公斤。将配料装入真空感应炉，抽真空至2×10-5乇，关闭真空泵，充入氩气，启动感应炉升温，待到原料混合物完全熔化后，精炼温度控制在1375℃，保温5分钟。然后，借助于喷带装置，将该合金钢液喷射到旋转速度为28米/秒的快速凝固装置的冷却辊上，制成厚度为30微米的非晶薄带。由上述非晶态薄带测量得到的电阻率为170μΩ·cm。进而，还可以通过高能量磨粉机，将该非晶薄带制成粒度为20～120微米的粉末，供制造电加热器具上的电热膜时使用。
实施例2
按分子式Fe78Si9.5B12.5的比例配料，例如100公斤。将配料装入真空感应炉，抽真空至6×10-5乇，关闭真空泵，充入氩气，启动感应炉升温，待到原料混合物完全熔化后，精炼温度控制在1425℃，保温15分钟。然后，借助于喷带装置，将该合金钢液喷射到旋转速度为35米/秒的快速凝固装置的冷却辊上，制成厚度为26微米的非晶薄带。由上述非晶态薄带测量得到的电阻率为130μΩ·cm。进而，还可以通过高能量磨粉机，将该非晶薄带制成粒度为20～120微米的粉末，供制造电加热器具上的电热膜时使用。
实施例3
按分子式(Fe70Mn25Nd5)54Si24B15V2Al5的比例配料90公斤。将配料装入真空感应炉，抽真空致2×10-5托，关闭真空泵，充入氩气，驱动感应炉升温，待原料完全溶化后，精炼温度控制在1300±25℃，保温5分钟。然后，通过快速凝固装置将钢液喷射到旋转速度为35米/秒的冷却辊上，制成厚度为25微米的非晶态合金薄带。由上述非晶态薄带测量得到的电阻率为115μΩ·cm。进而，还可以通过高能量磨粉机，将该非晶薄带制成粒度为20～120微米的粉末，可供制造电加热器具上的电热膜时使用。
实施例4
按分子式(Fe58Mn22Ni20)75Si9B13Cu1Al2的比例配料20公斤。将配料装入真空感应炉，抽真空致4×10-5托，关闭真空泵，充入氩气，驱动感应炉升温，待原料完全溶化后，精炼温度控制在1450±25℃，保温10分钟。然后，通过快速凝固装置将钢液喷射到旋转速度为40米/秒的冷却辊上，制成厚度为25微米的非晶态合金薄带。由上述非晶态薄带测量得到的电阻率为105μΩ2·cm。进而，还可以通过高能量磨粉机，将该非晶薄带制成粒度为20～120微米的粉末，供制造电加热器具上的电热膜时使用。
实施例5
按分子式(Fe60Mn20Pr20)76Si9B13V2的比例配料60公斤。将配料装入真空感应炉，抽真空致1×10-5托，关闭真空泵，充入氩气，驱动感应炉升温，待原料完全溶化后，精炼温度控制在1350±25℃，保温10分钟。然后，通过快速凝固装置将钢液喷射到旋转速度为26米/秒的冷却辊上，制成厚度为28微米的非晶态合金薄带。由上述非晶态薄带测量得到的电阻率为128μΩ·cm。进而，还可以通过高能量磨粉机，将该非晶薄带制成粒度为20～120微米的粉末，供制造电加热器具上的电热膜时使用。
实施例6
按分子式(Fe70Co10Ni15Nd5)66Si25B5Mo4的比例配料100公斤。将配料装入真空感应炉，抽真空致5×10-5托，关闭真空泵，充入氩气，驱动感应炉升温，待原料完全溶化后，精炼温度控制在1420±25℃，保温10分钟。然后，通过快速凝固装置将钢液喷射到旋转速度为30米/秒的冷却辊上，制成厚度为26微米的非晶态合金薄带。由上述非晶态薄带测量得到的电阻率为162μΩ·cm。进而，还可以通过高能量磨粉机，将该非晶薄带制成粒度为20～120微米的粉末，供制造电加热器具上的电热膜时使用。
实施例7
按分子式(Fe56Ni44)70Si2B25Zr1V1的比例配料75公斤。将配料装入真空感应炉，抽真空致2×10-5托，关闭真空泵，充入氩气，驱动感应炉升温，待原料完全溶化后，精炼温度控制在1425±25℃，保温10分钟。然后，通过快速凝固装置将钢液喷射到旋转速度为23米/秒的冷却辊上，制成厚度为35微米的非晶态合金薄带。由上述非晶态薄带测量得到的电阻率为150μΩ·cm。进而，还可以通过高能量磨粉机，将该非晶薄带制成粒度为20～120微米的粉末，供制造电加热器具上的电热膜时使用。
实施例8
按分子式(Fe95La5)72Si13B9Zn6的比例配料80公斤。将配料装入真空感应炉，抽真空致4×10-5托，关闭真空泵，充入氩气，驱动感应炉升温，待原料完全溶化后，精炼温度控制在1350±25℃，保温10分钟。然后，通过快速凝固装置将钢液喷射到旋转速度为30米/秒的冷却辊上，制成厚度为29微米的非晶态合金薄带。由上述非晶态薄带测量得到的电阻率为95μΩ·cm。进而，还可以通过高能量磨粉机，将该非晶薄带制成粒度为20～120微米的粉末，供制造电加热器具上的电热膜时使用。
实施例9
按分子式(Fe55Ni45)75Si10B10Cu0.6Zr0.4的比例配料55公斤。将配料装入真空感应炉，抽真空致3×10-5托，关闭真空泵，充入氩气，驱动感应炉升温，待原料完全溶化后，精炼温度控制在1550±25℃，保温10分钟。然后，通过快速凝固装置将钢液喷射到旋转速度为40米/秒的冷却辊上，制成厚度为25微米的非晶态合金薄带。由上述非晶态薄带测量得到的电阻率为142μΩ·cm。进而，还可以通过高能量磨粉机，将该非晶薄带制成粒度为20～120微米的粉末，供制造电加热器具上的电热膜时使用。
实施例10
按分子式Fe75Si13B9Cu1Nb6的比例配料40公斤。将配料装入真空感应炉，抽真空致4×10-5托，关闭真空泵，充入氩气，驱动感应炉升温，待原料完全溶化后，精炼温度控制在1450±25℃，保温15分钟。然后，通过快速凝固装置将钢液喷射到旋转速度为36米/秒的冷却辊上，制成厚度为27微米的非晶态合金薄带。由上述非晶态薄带测量得到的电阻率为90μΩ·cm。进而，还可以通过高能量磨粉机，将该非晶薄带制成粒度为20～120微米的粉末，供制造电加热器具上的电热膜时使用。
本发明的非晶态合金电加热材料是一种非晶带状或粉末，使用时，可以借助于火焰喷涂设备，将粉末喷涂到器具或管道外表面的绝缘层上制成电加热膜，并与器具或管道表面的绝缘层紧密结合，因此在长期使用中不容易脱落。并且，由于本非晶态合金电加热材料具有高电阻率和瞬时电加热效应，作为电热膜使用时自身升温低，降低了热能的损失，所以具有大幅度节省能源和使用寿命长的优点。