Способ изготовления железо-кобальт-никелевых сплавов, обладающих высоким постоянством магнитной проницаемости и большом диапазоне напряжения магнитного поля Советский патент 1933 года по МПК C22F1/10 C22C19/00 H01F1/12 

Уже известны магнитные сплавы, отличающиеся относительно постоянной магнитной проницаемостью в разных пределах намагничивающих сил и относительно малой потерей на гистерезис. Такой материал описан во французском патенте № 606649 от 12 марта 1926 года. Известны также магнитные материалы из никеля и железа, содержащие весьма небольшое количество кобальта в виде примеси. Примером такого сплава может служить, описанный в статье Арнольда и Эльмена под заглавием „Пермаллой, напечатанной в журнале Института Франклина, Майский выпуск 1923 года том 195, стр. 621-632.

Предлагаемое изобретение касается способов изготовления комбинированных из кобальта никеля и железа сплавов, обладающих высоким постоянством магнитной проницаемости в большом диапазоне напряжения магнитного поля и небольшой потерей на гистерезис в этом диапазоне. Пропорция отдельных составных частей сплавов варьируется в пределах от 5 до 77% кобальта, от 8- никеля и от 7 до 37% железа. Магнитные материалы из указанных комбинированных составов изготовляют(518)

ся, расплавляя последние вместе в индукционной печи. После механической обработки частей, до придания им желаемой окончательной формы, означенные сплавы подвергают горячей обработке для придания им желаемых магнитных свойств, отжигая материал в течение не менее часа в горшке при температуре несколько выше 900° с последующим охлаждением до комнатной температуры.

Фиг. 1 показывает кривую намагничивания сплава, содержащего приблизительно 45/о никеля, 25% кобальта и 30% железа; фиг. 2-кривую отношений магнитной проницаемости к намагничивающей силе того же сплава; фиг. 3- половину кривой гистерезиса того же материала сравнительно с кривыми гистерезиса железа других составов; фиг. 4, 5, 6, 7, 8 и 9-половинки кривых гистерезиса того-же сплава при разных максимальных индукциях; фиг. 10 -кривую намагничивания и кривую гистерезиса для сплава, содержащего приблизительно 60% никеля, 15% кобальта и 25% железа; фиг. 11-график магнитной проницаемости сплава того же состава при разных величинах намагничивающей

силы; фиг. 12 - половинку кривой гистерезиса того же сплава при разных величинах индукции; фиг. 13 и 14--кривую гистерезиса и кривую намагничивания свежего материала того же состава; фиг. 15 - график магнитной проницаемости при разных величинах намагничивающей силы для сплава, содержащего приблизительно 73,3% никеля, 6% кобальта и 20,5% железа; фиг. 16, 17 и 18-половинки кривой гистерезиса того же сплава при разных величинах индукции; фиг. 19-график магнитной проницаемости при разных величинах намагничивающих сил для сплава, содержащего приблизительно 50% никеля, 30% кобальта и 20% железа; фиг. 20, 21 и 22 половинки кривой гистерезиса того же сплава для разных величин максимальной индукции; фиг. 23 - график магнитной проницаемости при разных величинах намагничивающей силы для сплава, содержащего приблизительно 10% никеля, 70% кобальта и 20% железа; фиг. 24-половинку гистерезиса и кривую намагничивания свежего материала того же состава; фиг. 25, 26, 27 и 28- половинки кривых гистерезиса того же сплава при разных величинах максимальной индукции.

При изготовлении магнитных материалов на железо-кобальто - никелевых сплавов состава от 5 до 77% кобальта, от 8 до 76% никеля и от 7 до 37% железа, обладающих высоким постоянством магнитной проницаемости в больщом диапазоне магнитного поля и небольшой потерей на гистерезис, можно получить разные специальные свойства, не только зависящие от подлежащего подбора пропорций составных частей сплава, но и от термической обработки сплава, от которой зависит степень наличия указанных свойств в магнитном материале. Комбинируя процентное содержание сплавов кобальта, никеля и железа, можно при надлежащем выборе способа горячей обработки придать материалу почти постояннную магнитную проницаемость и наименьшую потерю на гистерезис в больщом диапозоне напряжений магнитного поля. Температура, до которой нагревают материал, и скорость охлаждения определяют весьма сильно относительные величины разных магнитных характеристик. Согласно предлагаемому способу изготовления материалы, магнитные характеристики которых показаны на фиг. 1-22, подвергают после сплавления отжигу в горщке, применяя обычные предосторожности во избежание окисления, при температуре приблизительно 1100° в течение по крайней мере часа, после чего сплаву дают медленно охладиться до комнатной температуры. Так, например, кривые (фиг. 1 по 9), для магнитного материала, содержащего никеля, 25°/о кобальта и железа с добавлением около марганца для придания легкости обработки при последующей термической обработке jio указанному способу, показывают, что материал имеет больщую плотность магнитного потока В в 15000 CQS единиц при намагничивающей силе в 45 гауссов (фиг. 2) и что постоянство магнитной проницаемости удерживается вплоть до намагничивающей силы, равной почти в два гаусса (фиг. 2). Верхняя половина кривой а гистерезиса для плотностей магнитного потока В вплоть до 690 CQS единиц составляет прямую линию (фиг. 3), так как при тщательных методах при помощи индукционного мостика, применимых при слабых индукциях, потеря на гистерезис найдена настолько малой, что не могла быть представлена в сколько - нибудь наглядном масщтабе на чертеже. Кривая с показывает кривую гистерезиса железа АРМКО, а кривая b-кривую гистерезиса кремнистой стали (фиг. 3). Рост потерь на гистерезис с увелечением индукции для описываемого магнитного материала показан половинками кривых гистерезиса (фиг. 4, 9), причем кружочки на графине обозначают восходящую ветвь, а точки-нисходящую (фиг. 4). Точки и кружочки оказываются на прямой линии, проходящей через начало координат, т. е. показывают отсутствие гистерезиса, остаточного магнетизма и задерживающей силы. Магнитный материал после термической обработки имеет совершенно ничтожное изменение магнитной проницаемости вплоть до 600 CGS единиц (фиг. 4). С увеличением плотности магнитного потока В появляется гистерезис (фиг. 5 и 6), но площади кривых сравнительно малы и поэтому

потеря на гистерезис не существенна. Когда .плотность магнитного потока В достигает 1500 единиц и более (фиг. 7 и 8), потеря на гистерезис быстро возрастает. При плотности магнитного потока в 15000 CQS единиц для описываемого сплава кривая имеет общу1о форму обыкновенной кривой гистерезиса, получаемого при железном и других магнитных материалах, но все же потеря на гистерезис при этом максимуме плотности магнитного потока относительно мала по сравнению с такой других магнитных материалов, не подвергнутых термической обработке.

При изготовлении магнитных, материалов из состава, приблизительно, 60% никеля, 150/0 кобальта и железа с последующей термической обработкой первоначальная магнитная проницаемость составляет j,631 (фиг. 11), причем магнитная проницаемость не изменяется вплоть до плотности магнитного потока S 700 единиц (фиг. 12).

Состав, содержащий приблизительно никеля, 15°/о кобальта и 15°/о железа, после горячей обработки имеет первоначальную магнитную проницаемость ij,390, причем магнитная проницаемость не изменяется до плотности магнитного потока единиц.

При составе, приблизительно, 73,3% никеля, 6% кобальта и 20,5% железа с последующей термической обработкой и с 0,2% марганца первоначальная магнитная проницаемость (фиг. 15), причем она не изменяется до индукции (фиг. 17) единиц. Максимальная магнитная проницаемость составляет около 5600 единиц при намагничивающей силе ,1 гаусса (фиг. 18).

Кривые на фиг. 19-22 относятся к составу, содержащему, приблизительно, 50% никеля, 30% кобальта и 20% железа, имеющему после термической обработки первоначальную магнитную проницаемость (фиг. 19), остающуюся постоянной до величины В 716 при Я 3,1 (фиг. 20).

При изготовлении магнитных материалов из состава, содержащего никеля, 70% кобальта и 20Vo железа, : последующей горячей обработкой, магнитная проницаемость постоянна, потеря

на гистерезис равна нулю до плотности магнитного потока (фиг. 25), причем в этих пределах магнитная проницаемость (фиг. 23).

В частном случае способа горячей обработки для придания изготовляемому сплаву желаемых магнитных свойств материал помещался в горщок из хромоникелевой стали, который наполнялся наполовину.

Над крышкой вокруг горщка выдавался ободок, которым удерживался слой железных опилок, насыпанных на крыщку. Горщок помещался в электрическую печь, температура в которой была 900°. Через полтора часа температуру доводили до 1100° и поддерживали ее в течение одного часа и 10 минут. Затем материалу давали охладиться, причем в течение трех часов температура его упала до 350°, и медленным охлаждением температуру горшка доводили до комнатной температуры. Этот способ придает материалу почти постоянную проницаемость и наименьшую потерю на гистерезис для больших напряжений магнитных полей.

При другом способе горячей обработки отожженный в горшке материал снова нагревают выше температуры магнитного перехода (критическая температура), т. е. приблизительно до 725°, и затем охлаждают до 350° быстрее, чем в первом случае, например, со скоростью, приблизительно, от 2° до 5° в секунду, и далее материал остывает до комнатной температуры с любой скоростью. Обработка по этому способу дает большую магнитную проницаемость, в особенности при слабых намагничивающих силах, но зато магнитная проницаемость не столь постоянная или вообще непостоянна в большом диапозоне.

Для получения еще большей магнитной проницаемости, в особенности в сплавах с большим содержанием никеля, отожженный в горшке материал снова нагревают приблизительно до 725° и быстро охлаждают ленточную спираль, весящую 40 грамм и приготовленную для горячей обработки, помещая ее на большую медную плиту на открытом воздухе. Материал получается с большой

магнитной проницаемостью, но зато и с большой тенденцией к колебаниям магнитной проницаемости при увеличении намагничивающих сил и большой тенденцией к увеличению потери на гистерезис при слабых напряжениях магнитных полей.

I-I

Предмет патента.

Способ изготовления железо-кобальтникелевых сплавов, обладающих высоким постоянством магнитной проницаемости в большом диапазоне напряжения магнитного поля и небольшой потерей на гистерезис, отличающийся тем, что после сплавления от 5 до 77% кобальта, от 8 до 76% никеля и от 7 до 37о/о желбза сплав подвергают отжигу, заключающемуся в выдерживании в течение не менее одного часа при температуре 900 или выше с последующим медленны охлаждением

ttJMT:

фиг. 2

фиг. 5

. D

фиг.У к патенту ин-ной фирмы „0-во Электрикал РизерчПродектс Л1 33051