ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЛИСТОВАЯ СТАЛЬ С НЕОРИЕНТИРОВАННЫМ ЗЕРНОМ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК C22C38/06 C23C30/00 C22C19/03 H01F1/16 

Область техники

Настоящее изобретение относится к электротехнической листовой стали с неориентированным зерном, подходящей для использования в качестве материала металлического сердечника электрического устройства, и к способу ее изготовления.

Уровень техники

В последние годы электротехническую листовую сталь с низким уровнем потерь используют для малогабаритных двигателей общего назначения и компрессорных двигателей. В указанной выше электротехнической листовой стали намагничивание в слабом магнитном поле, имеющем величину приблизительно 1,0 Тл или менее, улучшают главным образом путем повышения чистоты и укрупнения кристаллических зерен.

Кроме того, в последние годы требуются более высокие эксплуатационные характеристики для электротехнической листовой стали с неориентированным зерном, используемой в качестве материала металлического сердечника ротора, что обусловлено снижением потребления энергии электрическими устройствами в мировом масштабе.

Однако трудно и далее повышать чистоту электротехнической листовой стали в промышленных условиях. Кроме того, возможности снижения потерь в сердечнике за счет укрупнения кристаллических зерен исчерпываются при диаметре кристаллического зерна, составляющем 150 мкм или около того, при том, что диаметр кристаллического зерна обычно используемой электротехнической листовой стали уже достиг величины 150 мкм или около того. Поэтому, даже несмотря на дальнейшее укрупнение кристаллических зерен, трудно далее уменьшать потери в сердечнике.

Как описано выше, трудно и далее улучшать магнитные свойства в слабом магнитном поле при существующем уровне техники.

Список ссылок

Патентные документы

Патентный документ 1: Выложенная заявка на японский патент № 07-070719.

Патентный документ 2: Выложенная заявка на японский патент № 08-165520.

Патентный документ 3: Выложенная заявка на японский патент № 08-283853.

Сущность изобретения

Техническая проблема

Задачей настоящего изобретения является предложить электротехническую листовую сталь с неориентированным зерном, в которой обеспечена возможность дальнейшего улучшения магнитных свойств в слабом магнитном поле, и способ ее изготовления.

Решение проблемы

Настоящее изобретение создано, чтобы решить указанные выше проблемы, и суть его заключается в следующем.

1. Электротехническая листовая сталь с неориентированным зерном включает: основной материал и пленку из сплава Fe-Ni, созданную, по меньшей мере, на одной поверхности основного материала, содержащую в массовых процентах: 10%-40% Fe и 60%-90% Ni, и имеющую толщину 0,1 мкм или более.

2. Электротехническая листовая сталь с неориентированным зерном, описанная в пункте 1, в которой толщина пленки из сплава Fe-Ni составляет 0,6 мкм или менее.

3. Электротехническая листовая сталь с неориентированным зерном, описанная в пунктах 1 или 2, в которой основной материал содержит в массовых процентах: 0,05% или менее С, не менее 0,1% и не более 7,0% Si, и не менее 0,01% и не более 7,0% Al, а оставшуюся часть основного материала составляют Fe и неизбежные примеси.

4. Электротехническая листовая сталь с неориентированным зерном, описанная в любом из пунктов с 1 по 3, дополнительно включает изолирующую пленку, созданную на поверхности основного материала.

5. Способ изготовления электротехнической листовой стали с неориентированным зерном включает в себя следующие этапы: создают, по меньшей мере, на одной поверхности основного материала пленку из сплава Fe-Ni, которая содержит в массовых процентах: 10%-40% Fe и 60%-90% Ni, с обеспечением ее толщины на уровне 0,1 мкм или более.

6. Способ изготовления электротехнической листовой стали с неориентированным зерном, описанный в пункте 5, при выполнении которого толщина пленки из сплава Fe-Ni составляет 0,6 мкм или менее.

7. Способ изготовления электротехнической листовой стали с неориентированным зерном, описанный в пунктах 5 или 6, при выполнении которого основной материал содержит в массовых процентах: 0,05% или менее С, не менее 0,1% и не более 7,0% Si, и не менее 0,01% и не более 7,0% Al, а оставшуюся часть основного материала составляют Fe и неизбежные примеси.

8. Способ изготовления электротехнической листовой стали с неориентированным зерном, описанный в любом из пунктов с 5 по 7, дополнительно включает этап, на котором создают изолирующую пленку на поверхности основного материала, перед этапом создания пленки из сплава Fe-Ni.

9. Способ изготовления электротехнической листовой стали с неориентированным зерном, описанный в любом из пунктов с 5 по 7, дополнительно включает этап, на котором создают изолирующую пленку на поверхности основного материала, после этапа создания пленки из сплава Fe-Ni.

Преимущества от применения изобретения

Согласно настоящему изобретению за счет свойств соответствующей пленки из сплава Fe-Ni подходящим образом управляют магнитными доменами на поверхности основного материала, что позволяет улучшить магнитные свойства.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показаны магнитные свойства в случае слабого магнитного поля;

на фиг.2 показана зависимость между частотой и степенью снижения потерь в сердечнике;

на фиг.3 показана зависимость между содержанием Ni и относительной магнитной проницаемостью;

на фиг.4 показаны зависимости между толщиной пленки из сплава Fe-Ni и относительной магнитной проницаемостью;

на фиг.5 приведено поперечное сечение, иллюстрирующее структуру листа из электротехнической стали с неориентированным зерном согласно варианту реализации настоящего изобретения;

на фиг.6 приведено поперечное сечение, иллюстрирующее структуру листа из электротехнической стали с неориентированным зерном согласно другому варианту реализации настоящего изобретения;

на фиг.7 приведено поперечное сечение, иллюстрирующее структуру листа из электротехнической стали с неориентированным зерном согласно еще одному варианту реализации настоящего изобретения.

Описание вариантов реализации изобретения

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что при нанесении на основной материал листа из электротехнической стали с неориентированным зерном пленки из сплава Fe-Ni магнитные домены, находящиеся поблизости от поверхности данного листа, выстраиваются в направлении, параллельном этой поверхности, но подробности этого будут описаны позднее. Кроме того, как результат, авторы настоящего изобретения также обнаружили, что улучшается намагничивание в слабом магнитном поле (то есть, например, имеющем величину 0,8 Тл или около того). Улучшение намагничивания в слабом магнитном поле может способствовать, например, экономии энергии электрическим устройством. Отметим, что при последующем рассмотрении единицей измерения содержания химического элемента является процент по массе или число массовых частей на миллион.

Авторы настоящего изобретения создали пленку из сплава Fe-78%Ni на одной поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном (основного материала) при помощи напыления. То есть одна поверхность листа из электротехнической стали с неориентированным зерном была покрыта пленкой из сплава Fe-78%Ni. В качестве листа из электротехнической стали с неориентированным зерном был использован лист, содержащий 0,002% С, 3,0% Si и 0,5% Al, остальное Fe и неизбежные примеси, и имеющий толщину 0,35 мм. Кроме того, толщина пленки из сплава Fe-78%Ni была задана равной 0,4 мкм. Затем было измерено намагничивание постоянным током. При измерении намагничивания постоянным током была получена зависимость между максимальной плотностью Bm магнитного потока (0,4-1,6 Тл) и относительной магнитной проницаемостью μs. При этом аналогичное измерение также было проведено для листа из электротехнической стали с неориентированным зерном, не имеющего созданной на нем пленки из сплава Fe-78%Ni. Результаты измерений показаны на фиг.1.

Как показано на Фиг.1, в листе из электротехнической стали с неориентированным зерном, имеющим созданную на нем пленку из сплава Fe-78%Ni, относительная магнитная проницаемость μs в слабом магнитном поле была повышенной по сравнению с листом, не имеющим созданной на нем пленки из сплава Fe-78%Ni. То есть магнитные свойства в слабом магнитном поле были улучшены. В частности, в случае максимальной плотности Bm магнитного потока, составлявшей 0,8 Тл или около того, относительная магнитная проницаемость μs была максимальной. При этом относительная магнитная проницаемость в случае максимальной плотности Bm магнитного потока, составляющей 0,8 Тл, представляет собой относительную проницаемость, получаемую на основе кривой намагничивания постоянным током, на которой максимальная плотность магнитного потока равна 0,8 Тл.

Авторы настоящего изобретения получили зависимость между частотой (20-400 Гц) и потерями W₁ в сердечнике в случае максимальной плотности Bm магнитного потока, составляющей 1,5 Тл, для листа из электротехнической стали с неориентированным зерном, имеющего созданную на нем пленку из сплава Fe-78%Ni. Кроме того, для листа из электротехнической стали с неориентированным зерном, не имеющего созданной на нем пленки из сплава Fe-78%Ni, они получили зависимость между частотой (20 - 400 Гц) и потерями W₂ в сердечнике в случае максимальной плотности Bm магнитного потока, составляющей 1,5 Тл. После чего эти зависимости были сравнены.

Как результат, при частотах 400 Гц или менее потери W₁ в сердечнике были ниже потерь W₂ в сердечнике. На фиг.2 показана зависимость между частотой и степенью снижения потерь в сердечнике. Степень снижения потерь в сердечнике определяется при помощи следующего выражения:

Степень снижения потерь в сердечнике (%) = 100 × (1 - W₁/W₂)

Как показано на фиг.2, при частотах 400 Гц или менее степень снижения потерь в сердечнике составляла 15% или более.

При анализе результатов, приведенных на фиг.1, и результата, приведенного на Фиг.2, можно сказать, что создание пленки из сплава Fe-78%Ni приводит к улучшению относительной магнитной проницаемости μs и к снижению потерь в сердечнике (потерь на гистерезис). Потери в сердечнике при максимальной плотности магнитного потока 1,5 Тл и частоте 50 Гц описываются как W15/50.

Авторы настоящего изобретения создали пленки из сплава Fe-Ni, имеющие различный химический состав (Ni: от 0% до 100%), на одной поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном путем нанесения металлического покрытия методом электролитического осаждения, чтобы найти химический состав пленки из сплава Fe-Ni, подходящий для улучшения магнитных свойств. То есть одна поверхность листа из электротехнической стали с неориентированным зерном была покрыта пленками из сплава Fe-Ni, имеющими разный химический состав. В качестве листа из электротехнической стали с неориентированным зерном был использован лист, содержащий 0,003% С, 2,1% Si и 0,3% Al, остальное - Fe и неизбежные примеси, и имеющий толщину 0,35 мм. Кроме того, толщина пленок из сплава Fe-Ni была задана равной 0,3 мкм при любом из химических составов. Затем было измерено намагничивание постоянным током. При измерении намагничивания постоянным током максимальная плотность Bm магнитного потока была задана равной 0,8 Тл, и была получена зависимость между содержанием Ni и относительной магнитной проницаемостью μs. Результаты этого приведены на фиг.3.

Как показано на фиг.3, в случае содержания Ni на уровне 78,5% или около того, относительная магнитная проницаемость μs была максимальной. В общем случае, по химическому составу сплав Fe-78,5%Ni представляет собой пермаллой, имеющий высокую магнитную проницаемость. С другой стороны, в случае содержания Ni на уровне менее 60%, в частности менее 50%, относительная магнитная проницаемость μs была низкой. Кроме того, относительная магнитная проницаемость μs также была низкой в случае, когда содержание Ni превышало 90%. Можно считать, что такая тенденция возникает из-за того, что сплав, в котором содержание Ni менее 60%, или сплав, в котором оно превышает 90%, имеет большие отличия по химическому составу в сравнении с пермаллоем.

Авторы настоящего изобретения создали пленки из сплава Fe-Ni, имеющие различную толщину (от 0,05 до 0,8 мкм), на одной поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном путем нанесения металлического покрытия методом погружения, чтобы найти толщину пленки из сплава Fe-Ni, подходящую для улучшения магнитных свойств. То есть одна поверхность листа из электротехнической стали с неориентированным зерном была покрыта пленками из сплава Fe-Ni, имеющими разную толщину. В качестве листа из электротехнической стали с неориентированным зерном был использован лист, содержащий 0,003% С, 2,4% Si и 0,5% Al, остальное Fe и неизбежные примеси, и имеющий толщину 0,35 мм. Кроме того, содержание Ni в пленках из сплава Fe-Ni было задано равным 78% при любой из толщин. Затем было измерено намагничивание постоянным током. При измерении намагничивания постоянным током максимальная плотность Bm магнитного потока была задана равной 0,8 Тл, и была получена зависимость между толщиной пленки из сплава Fe-Ni (толщиной покрытия) и относительной магнитной проницаемостью μs. Кроме того, аналогичное измерение также было проведено для листа электротехнической стали с неориентированным зерном, имеющего пленки из сплава Fe-Ni, созданные на обеих его поверхностях. Результаты этого приведены на фиг.4.

Как показано на фиг.4, когда толщина пленки из сплава Fe-Ni была менее 0,1 мкм, относительная проницаемость μs была чрезвычайно низкой. Кроме того, когда толщина пленки из сплава Fe-Ni превысила 0,6 мкм, эффект улучшения относительной проницаемости μs достиг предела.

Причина, по которой относительная проницаемость μs является чрезвычайно низкой, когда толщина пленки из сплава Fe-Ni составляет менее 0,1 мкм, заключается в том, что трудно упорядочить магнитные домены на поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном, несмотря на создание пленки из сплава Fe-Ni. Кроме того, причина, по которой эффект улучшения относительной проницаемости μs достигает предела, заключается в том, что, поскольку магнитные домены на поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном в достаточной степени упорядочены, то даже при создании пленки из сплава Fe-Ni, имеющей толщину, равную указанной выше или превышающую ее, трудно повысить упорядоченность магнитных доменов в еще большей степени.

Кроме того, как показано на фиг.4, относительная магнитная проницаемость μs для случая, когда пленка из сплава Fe-Ni была создана на одной поверхности, и относительная магнитная проницаемость μs для случая, когда пленка из сплава Fe-Ni была создана на обеих поверхностях, были равны между собой.

Это обусловлено тем, что при возбуждении магнитный поток концентрируется в области, которая наиболее легко намагничивается в направлении по толщине листа из электротехнической стали с неориентированным зерном. То есть причина заключается в том, что, вне зависимости от создания пленки из сплава Fe-Ni в одной области (на одной поверхности) в направлении по толщине или создания пленок из сплава Fe-Ni в двух областях (на обеих поверхностях) в направлении по толщине, магнитный поток большей частью концентрируется в одной единственной области.

Авторы настоящего изобретения на основе этих результатов экспериментов сделали вывод о том, что при создании пленки из сплава Fe-Ni на поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном кардинальным образом улучшается относительная магнитная проницаемость и кардинальным образом снижаются потери в сердечнике. Кроме того, авторы настоящего изобретения также сделали вывод о том, что для улучшения относительной магнитной проницаемости и снижения потерь в сердечнике необходимо, чтобы содержание Ni в пленке из сплава Fe-Ni составляло от 60% до 90%, а толщина пленки из сплава Fe-Ni составляла 0,1 мкм или более. Далее, авторы настоящего изобретения также сделали вывод о том, что, если толщина пленки из сплава Fe-Ni превышает 0,6 мкм, эффект улучшения относительной проницаемости и снижения потерь в сердечнике достигает предела, и что эффекты улучшения относительной проницаемости и снижения потерь в сердечнике идентичны для случая создания пленки из сплава Fe-Ni на одной поверхности и случая создания пленки из сплава Fe-Ni на обеих поверхностях.

Далее настоящее изобретение, в основе создания которого лежат эти новые сведения, будет рассмотрено более подробно. Сначала будет рассмотрен химический состав, как такового, листа из электротехнической стали с неориентированным зерном (основного материала), на поверхности которого должна быть создана пленка из сплава Fe-Ni.

Когда содержание С превышает 0,05%, потери в сердечнике увеличиваются значительным образом. Поэтому содержание С в предпочтительном случае составляет 0,05% или менее.

Si представляет собой химический элемент, обеспечивающий увеличение электрического сопротивления, и когда содержание Si менее 0,1%, становится трудно получить достаточное удельное сопротивление. С другой стороны, когда уровень содержания Si превышает 7%, происходит значительное снижение обрабатываемости холодной прокаткой. Поэтому содержание Si в предпочтительном случае составляет не менее 0,1% и не более 7%.

Al представляет собой химический элемент, обеспечивающий увеличение электрического сопротивления аналогично Si. Кроме того, Al представляет собой химический элемент, способствующий раскислению, и когда содержание Al менее 0,01%, трудно выполнить достаточное раскисление. С другой стороны, когда содержание Al превышает 7%, снижаются литейные качества и происходит снижение производительности. Поэтому содержание Al в предпочтительном случае составляет не менее 0,01% и не более 7%.

Кроме того, наличие других компонентов в листе из электротехнической стали с неориентированным зерном (основном материале) конкретным образом не ограничивается, но при этом содержание Mn, Ti, N, S, Sn, Cu и Ni в предпочтительном случае должно находиться в указанных ниже диапазонах.

Mn образует MnS и делает S безвредной примесью. Поэтому в предпочтительном случае Mn содержится на уровне 0,1% или более. Однако при увеличении содержания Mn сверх 1,0% эффект обезвреживания S достигает предела.

Ti образует нитрид и/или карбид, приводящие к ухудшению намагничивания и увеличению потерь в сердечнике. Поэтому содержание Ti в предпочтительном случае составляет 30 частей на миллион или менее и более предпочтительно 15 частей на миллион или менее.

N образует AlN и/или TiN, приводящие к ухудшению намагничивания. Поэтому содержание N в предпочтительном случае составляет 0,0030% или менее.

S образует MnS, приводящий к ухудшению намагничивания и увеличению потерь в сердечнике. Поэтому содержание S в предпочтительном случае составляет 30 частей на миллион или менее.

Sn, Cu и Ni обеспечивают замедление азотирования и окисления поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном во время отжига, в частности отжига для снятия напряжений, и обеспечивают улучшение возбуждения за счет улучшения агрегатного строения. Поэтому Sn, Cu и Ni в предпочтительном случае содержатся на уровне 0,01% или более в сумме. Эти эффекты идентичны для Sn, Cu и Ni, поэтому достаточно наличия всего лишь, по меньшей мере, одного из них. Однако при увеличении содержания Sn, Cu и Ni в сумме сверх 0,50% эффект замедления азотирования и окисления газом атмосферы во время отжига, а также эффект улучшения агрегатного строения достигают предела.

Далее будет рассмотрена пленка из сплава Fe-Ni.

Пленка из сплава Fe-Ni в предпочтительном случае состоит из 10%-40% Fe и 60%-90% Ni и более предпочтительно из 15%-30% Fe и 70%-85% Ni. Это обусловлено получением хороших магнитных свойств в слабом магнитном поле. При этом в пленке из сплава Fe-Ni могут также содержаться и другие химические элементы - металлы, такие как Mo. В указанном выше случае пленка из сплава Fe-Ni предпочтительно содержит 10%-40% Fe и 60%-90% Ni и более предпочтительно содержит 15%-30% Fe и 70%-85% Ni.

Способ создания пленки из сплава Fe-Ni на поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном (основного материала) конкретным образом не ограничивается. Можно создавать пленку из сплава Fe-Ni на поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном, например, при помощи способа нанесения покрытия в сухом состоянии, такого как физическое осаждение из паровой фазы (PVD) и химическое осаждение из паровой фазы (CVD), а также способа нанесения покрытия во влажном состоянии, такого как гальванизация.

Толщину пленки из сплава Fe-Ni задают равной 0,1 мкм или более. Это обусловлено тем, что нельзя обеспечить удовлетворительный эффект, когда толщина меньше 0,1 мкм, как описано выше. С другой стороны, когда толщина пленки из сплава Fe-Ni превышает 0,6 мкм, эффект улучшения относительной магнитной проницаемости и снижения потерь в сердечнике достигает предела, поэтому достаточно обеспечить толщину пленки из сплава Fe-Ni на уровне 0,6 мкм или менее. Однако эта толщина также может и превышать 0,6 мкм по такой причине, как стабильность работы.

Кроме этого, как описано выше, достаточно создать пленку из сплава Fe-Ni на одной поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном (основного материала), но она также может быть создана на обеих поверхностях этого листа (основного материала).

Далее будут рассмотрены магнитные свойства листа из электротехнической стали с неориентированным зерном, по меньшей мере, на одной поверхности которого создана пленка из сплава Fe-Ni.

Что касается намагничивания постоянным током листа из электротехнической стали с неориентированным зерном, на одной поверхности которого создана пленка из сплава Fe-Ni, в описанных выше экспериментах, то относительная магнитная проницаемость μs в направлении прокатки имела максимальное значение при максимальной плотности Bm магнитного потока, составляющей 0,8 Тл или около того, и это значение составляло 10000 или более. Таким образом, можно считать, что пока, как минимум, соблюдаются указанные выше условия, можно обеспечить относительную магнитную проницаемость μs на уровне 10000 или более при максимальной плотности Bm магнитного потока, составляющей 0,8 Тл.

Кроме того, в рассмотренных выше экспериментах, при частотах 400 Гц или менее, за счет создания пленки из сплава Fe-Ni потери в сердечнике были снижены на 15% или более. Таким образом, можно считать, что пока, как минимум, соблюдаются указанные выше условия, за счет создания пленки из сплава Fe-Ni потери в сердечнике снижаются на 10% или более, в любом направлении.

При этом способ изготовления листа из электротехнической стали с неориентированным зерном как основного материала, то есть листа из электротехнической стали с неориентированным зерном перед созданием на нем пленки из сплава Fe-Ni, конкретным образом не ограничивается, и лист из электротехнической стали с неориентированным зерном может быть изготовлен при помощи обычно используемого способа. Например, при необходимости также может выполняться отжиг после горячей прокатки. Далее толщина листа из электротехнической стали с неориентированным зерном после холодной прокатки также может быть задана равной 0,10-0,80 мм, в зависимости от требуемых свойств. Кроме того, температура окончательного отжига также может выбираться в диапазоне 700-1100°С, в зависимости от требуемых свойств. Помимо этого, после процесса вырубки сердечника для двигателя или тому подобного также может выполняться отжиг для снятия напряжений.

Кроме того, при изготовлении листа из электротехнической стали с неориентированным зерном как основного материала на поверхности этого листа после окончательного отжига создают изолирующую пленку, и пленка из сплава Fe-Ni также может быть создана после создания упомянутой изолирующей пленки. Помимо этого, пленка из сплава Fe-Ni также может быть создана перед созданием упомянутой изолирующей пленки.

Лист из электротехнической стали с неориентированным зерном, соответствующий одному из вариантов реализации настоящего изобретения, имеет структуру, показанную, например, на фиг.5. А именно, на одной или обеих поверхностях основного материала 1 создана пленка 2 из сплава Fe-Ni. Как показано на фиг.6, между основным материалом 1 и пленкой 2 из сплава Fe-Ni также может быть создана изолирующая пленка 3, и, как показано на фиг.7, изолирующая пленка 3 также может быть создана на пленке 2 из сплава Fe-Ni.

Далее будут описаны эксперименты, подтверждающие эффекты, обеспечиваемые настоящим изобретением, которые были проведены авторами этого изобретения.

Эксперимент 1

Путем нанесения металлического покрытия методом электролитического осаждения на одной или обеих поверхностях листа из электротехнической стали с неориентированным зерном (основного материала) после окончательного отжига и перед созданием на нем изолирующей пленки были созданы пленки из сплава Fe-Ni с химическим составом, приведенным в Таблице 1. То есть одна или обе поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном были покрыты пленкой из сплава Fe-Ni. В качестве листа из электротехнической стали с неориентированным зерном использовался лист, содержащий 0,002% С, 3,2% Si и 1,0% Al, остальное Fe и неизбежные примеси, и имеющий толщину 0,35 мм. Кроме того, толщина пленки из сплава Fe-Ni была задана равной 0,5 мкм на каждой поверхности. Затем на всей поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном была создана изолирующая пленка. После чего была измерена относительная магнитная проницаемость μs в направлении прокатки при максимальной плотности Bm магнитного потока, составляющей 0,8 Тл. Результаты этого приведены в Таблице 1.

Таблица 1 Номер образца Fe, массовые проценты Ni, массовые проценты Покрытая поверхность Относительная магнитная проницаемость Примечание 1-1 48 52 одна поверхность 8400 Сравнительный пример обе поверхности 8450 Сравнительный пример 1-2 39 61 одна поверхность 10100 Пример изобретения обе поверхности 10200 Пример изобретения 1-3 19 81 одна поверхность 12000 Пример изобретения обе поверхности 11800 Пример изобретения 1-4 11 89 одна поверхность 10200 Пример изобретения обе поверхности 10100 Пример изобретения 1-5 7 93 одна поверхность 8800 Сравнительный пример обе поверхности 8900 Сравнительный пример

Как показано в Таблице 1, в образцах, в которых содержание Ni в пленке из сплава Fe-Ni было от 60% до 90%, была получена высокая относительная магнитная проницаемость μs, составляющая 10000 или более. С другой стороны, в образце, в котором содержание Ni было менее 60%, и в образце, в котором содержание Ni превышало 90%, относительная магнитная проницаемость μs снизилась до уровня менее 10000. Эти тенденции были общими для образцов, в которых пленка из сплава Fe-Ni была создана только на одной поверхности, и образцов, в которых пленки из сплава Fe-Ni были созданы на обеих поверхностях.

Эксперимент 2

При помощи физического осаждения из паровой фазы на одной поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном (основного материала) после окончательного отжига и перед созданием на нем изолирующей пленки были созданы пленки из сплава Fe-78%Ni, имеющие толщину, приведенную в Таблице 2. То есть одна поверхность листа из электротехнической стали с неориентированным зерном была покрыта пленкой из сплава Fe-78%Ni. В качестве листа из электротехнической стали с неориентированным зерном использовался лист, содержащий 0,001% С, 4,5% Si и 3,5% Al, остальное Fe и неизбежные примеси, и имеющий толщину 0,30 мм. Затем на всей поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном была создана изолирующая пленка. После чего была измерена относительная магнитная проницаемость μs в направлении прокатки при максимальной плотности Bm магнитного потока, составляющей 0,8 Тл. Результаты этого приведены в Таблице 2.

Таблица 2 Номер образца Толщина пленки, мкм Относительная проницаемость Оценка 2-1 0,00 5000 × 2-2 0,05 8000 × 2-3 0,1 10000 ⊙ 2-4 0,2 10300 ⊙ 2-5 0,4 10500 ⊙ 2-6 0,6 10800 ⊙ 2-7 0,8 11000 ○ 2-8 0,9 11000 ○ 2-9 1,0 11000 ○

Оценка: ⊙ особенно эффективно (толщина пленки от 0,1 до 0,6 мкм),

○ эффективно, но эффект достиг предела (толщина пленки свыше 0,6 мкм),

× сравнительный пример (толщина пленки менее 0,1 мкм).

Как показано в Таблице 2, в образцах, в которых толщина пленки из сплава Fe-Ni была 0,1 мкм или более, была получена высокая относительная магнитная проницаемость μs, составляющая 10000 или более. Далее в образцах, в которых толщина пленки из сплава Fe-Ni была менее 0,1 мкм, относительная магнитная проницаемость μs снизилась до уровня менее 10000. Кроме того, когда толщина пленки из сплава Fe-Ni превысила 0,6 мкм, эффекты достигли предела.

Эксперимент 3

Путем нанесения металлического покрытия методом погружения на одной поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном (основного материала) после окончательного отжига и перед созданием на нем изолирующей пленки путем нанесения металлического покрытия методом погружения были созданы пленки из сплава Fe-Ni, имеющие химический состав, приведенный в Таблице 3. То есть одна поверхность листа из электротехнической стали с неориентированным зерном была покрыта пленкой из сплава Fe-Ni. В качестве листа из электротехнической стали с неориентированным зерном использовался лист, содержащий 0,01% С, 2,5% Si и 4,5% Al, остальное Fe и неизбежные примеси, и имеющий толщину 0,50 мм. Кроме того, толщина пленки из сплава Fe-Ni была задана равной 0,4 мкм. Затем на всей поверхности листа из электротехнической стали с неориентированным зерном была создана изолирующая пленка. После чего была измерена относительная магнитная проницаемость μs в направлении прокатки при максимальной плотности Bm магнитного потока, составляющей 0,8 Тл. Кроме того, в сердечнике также были измерены потери W15/50 (которые представляют собой потери в сердечнике при максимальной плотности Bm магнитного потока, составляющей 1,5 Тл и частоте 50 Гц). Результаты этого приведены в Таблице 3.

Таблица 3 Номер образца Fe, массовые проценты Ni, массовые проценты Относительная магнитная проницаемость W15/50, Вт/кг Степень снижения потерь в сердечнике,% Оценка 3-1 - - 7000 2,35 База × 3-2 35 65 10100 2,22 5,5 ○ 3-3 30 70 11800 2,02 14,0 ● 3-4 25 75 12300 1,98 15,7 ● 3-5 20 80 12700 1,92 18,3 ● 3-6 15 85 12100 2,05 12,8 ● 3-7 10 90 10200 2,19 6,8 ○

Оценка: ● особенно эффективно (степень снижения потерь в сердечнике свыше 10%),

○ эффективно (относительная проницаемость на уровне 10000 или более, а степень снижения потерь в сердечнике менее 10%),

× сравнительный пример (относительная проницаемость менее 10000).

Как показано в Таблице 3, относительная магнитная проницаемость μs составила 10000 или более во всех образцах, в которых была создана пленка из сплава Fe-Ni. Кроме того, в образцах, в которых содержание Ni в пленке из сплава Fe-Ni было от 70% до 85%, степень снижения потерь в сердечнике увеличилась до 10% или более.

Промышленная применимость

Настоящее изобретение может быть применено для электротехнической листовой стали с неориентированным зерном, используемой в двигателях или тому подобном.

Изобретение относится к электротехнической листовой стали с неориентированным зерном, которая может быть использована в качестве материала металлического сердечника электрического устройства. Электротехнический лист состоит из основного материала, выполненного из стали, и пленки из сплава Fe-Ni, созданной, по меньшей мере, на одной поверхности основного материала. Пленка из сплава Fe-Ni содержит в массовых процентах: 10%-40% Fe и 60%-90% Ni, и имеет толщину 0,1 мкм или более. Изобретение позволяет получить листовой материал с улучшенными магнитными свойствами в слабом магнитном поле. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 пр., 3 табл., 7 ил.

1. Лист из электротехнической стали с неориентированным зерном и пленкой из сплава, содержащий:
основной материал из стали, содержащей, мас.%:
С 0,05% или менее,
Si не менее 0,1% и не более 7,0%,
Аl не менее 0,01% и не более 7,0%,
Fe и неизбежные примеси. - остальное, и
пленку из сплава Fe-Ni, созданную, по меньшей мере, на одной поверхности упомянутого листа, содержащую, мас.%: 10-40% Fe и 60-90% Ni, и имеющую толщину 0,1 мкм или более.

2. Лист по п.1, в которой толщина пленки из сплава Fe-Ni составляет 0,6 мкм или менее.

3. Лист по п.1 или 2, дополнительно содержащий изолирующую пленку.

4. Способ изготовления листа из электротехнической стали с неориентированным зерном и с пленкой из сплава, содержащий следующие этапы, при которых:
по меньшей мере, на одной поверхности основного материала из стали, содержащей, мас.%: 0,05% или менее С, не менее 0,1% и не более 7,0% Si, не менее 0,01% и не более 7,0% Аl, остальное Fe и неизбежные примеси, создают пленку из сплава Fe-Ni, которая содержит, мас.%: 10-40% Fe и 60-90% Ni, и имеет толщину на уровне 0,1 мкм или более.

5. Способ по п.4, в котором толщина пленки из сплава Fe-Ni составляет 0,6 мкм или менее.

6. Способ по п.4 или 5, дополнительно содержащий этап, на котором создают изолирующую пленку на поверхности основного материала, перед упомянутым этапом создания пленки из сплава Fe-Ni.

7. Способ по п.4 или 5, дополнительно содержащий этап, на котором создают изолирующую пленку после упомянутого этапа создания пленки из сплава Fe-Ni.