Магнитно-мягкий сплав на основе никеля Советский патент 1977 года по МПК C22C19/03 C22C19/05 

1

Изобретение относится к области металлургии сплавов, а шменно сплавов, содержащих никель и железо в качестве основы и предназначенных для сердечников магнитолроводов вьгсокочувствительной и высокоточной аппаратуры.

Известны магнитно-мягкие сплавы на железо-никелевой основе, например сплавы, содержащие (%) 78,5-80,0 никеля; 3,8-4,1 молибдена; 0,30-0,50 кремния; 0,6-:1,1 марганца; остальное железо 1 и 79-81,5 никеля; 1,1 - 1,5 кремния; 0, марганца; 2,6-3,0 хрома; остальное железо 2, используемые для сердечников трансформаторов, работающих в слабых переменных магнитных полях. Известные сплавы имеют сравнительно невысокие значения начальной проницаемости в постоянных и переменных полях, малую стабильность начальной проницаемости в климатическом интервале температур от минус 60 до плюс 120°С.

Так, в лентах толщиной 0,02 мм начальная проницаемость в постоянном поле указанных сплавов находится в пределах 20000 28000 Гс/Э, в переменном поле частотой 15 кГц проницаемость этих сплавов не превышает 22000 Гс/Э. При изменении температуры окружающей среды от плюс 20 до минус 60°С начальная проницаемость указанных сплавов может изменяться в пределах ±60%, а при

изменении температуры от 20 до 120°С от -30 до+70%.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является магнитно-мяткий сплав на основе никеля следующего химического состава, -вес. %:

Ванадий2,2- 6,0

Железо11,7-16,0

НикельОстальное 3

Наиболее высокими показателями из всей группы сплавов обладает сплав следующего химического состава, вес. %:

Ванадий4,8- 5,1

Никель83,0-84,5

ЖелезоОстальное,

причем содержание примесей в сплаве составляет (%) не более 0,2 марганца, 0,05 кремния, 0,01 углерода и серы.

Известный сплав 3 в ленте толщиной 0,07 мм имеет проницаемость в постоянном поле 100000 Гс/Э, в ленте 0,02 мм -80000 Гс/Э. Изменение проницаемости этого сплава при изменении температуры окружающей среды от плюс 20 до минус 60°С составляет до 65%, от 20 до 120°С -до 30%. Коэффициент амплитудной нестабильности начальной проницаемости, характеризующий линейность зависимости проницаемости от поля в области слабых полей - до151/Э.

Этого уровня свойств недостаточно для создания высокоточной и надежной в эксплуатации аппаратуры с высоким и стабильным уровлем выходных параметров.

Целью изобретения является повышение проницаемости в слабых .постоянных н переменных полях, щовышенне стабильности проницаемости в климатическом интервале температур, повышение линейности проницаемости лри изменении поля.

Для достижения указанной цели Б сплав на никелевой основе, содержащий ванадий и железо, дополнительно введен по крайней мере один элемент, выбранный из труппы, содержащей церий и фосфор, и по крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей кремний, хром и марганец, при следующем соотношении колгнонентов, вес. %:

Ванадий3,5-5,2

Железо7,2-14,34

По крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей церий и фосфор0,005-0,05

По крайней мере один

элемент, выбранный из группы, содержащей кремний, хром и марганец0,05-1,0

НикельОстальное

Суммарное содержание кремния, хрома и марганца не долл{но цревышать 2,5 вес. %.

Ниже приведены показатели сплава (легирование в термообработанном виде). Начальная магнитная проницаемость в постоянном поле, Гс/Э85000-150000

Начальная магнитная проницаемость при (частоте 16 кГц (в лентах толщиной 0,02 мм), Гс/Э60000

Максимальная магнитная лронидаемость в постоянном ноле, Гс/Э200000-400000

Коэрцитивная сила, Э 0,007-0,02 Индукция насыщения, Гс6000

Коэффициент амплитудной

нестабильности лрони-цае,мости (в области слабых полей), 1/Э5-10

Температурный коэффициент начальной проницаемости,

%/°С, для интервала температур, °С:

от минус 60 до плюс 200,5

от 120 до 200,26

Температура Кюри, °С360

Термическая обработка сплава заключается в отжиге в вакууме или водороде при 900- 1100°С с регулируемым охлаждением в интервале 600-3:00°С (20-100°С/ч). Редкоземельный элемент церий, отличающийся большим химическим средством к металлоидам, способствует раскислению, десульфурации и модифицированию сплава; фосфор снижает содержание тазов. Кремний, марганец, хром, применяемые в качестве раскисляющих и легирующих элементов, повышают электросопротивление сплава, улучшают температурную стабильность и линейность проницаемости в слабых полях. При легировании сплава кремнием обеспечивается высокая начальная проницаемость при значительно большей скорости охлаждения после отжига (100°С/ч).

Легирование сплава церием и фосфором позволяет получать высокую проницаемость при выплавке -сплава из дешевых шихтовых материалов (например, на феррованадии, содержащем значительное количество примесей, %: 1-2 Si; 0,1-0,2 А1; до 0,10С; до 0,038; до 2 Сг; до 1 Мп; до 0,07 Р).

В табл. 1 даны химические составы предлагаемого оплава и проницаемость.

Таблица 1

Остальное-же.1езо.

В табл. 2 приведены значения начальной проницаемости в постоянном и переменных полях частотой I и 15 кГц нескольких предлагаемых сплавов в лентах толщиной 0,02 мм. Состав, вес. %: 83-84,5 N1, 4,8-5,1 V, не более 0,01 С и S, остальное Ре.

Начальная магнитная проницаемость плавок всех приведенных составов при изменении температуры от плюс 20 до минус 60°С изменяется на 30-40%, лри изменении температуры от 20 до 120°С - на 10-25 %.

Коэффициент амплитудной нестабильности проницаемости (в области слабых полей) равен 5-10 1/Э.

Формула изобретения

Ма1гнитно-мяткий сплав на основе никеля, содержащий ванадий и л елезо, отличающийся тем, что, с целью повышения пролицаемости в постоянных и переменных полях, увеличения линейной зависимости проницае|МОСти от поля и стабильности проницаемости при изменении температуры, он дополнительно содержит ло крайней мере один из элементов, выбранный из группы, содерл ащей церий и фосфор, и по крайней мере один из элементов, выбранный из группы, содерл ащей кремний.

Таблица 2

хром и марганец, при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Ванадий3,5-5,2

Железо7,2-14,34

По крайней мере один из элементов выбранный из группы, содержащей церий и фосфор0,005-0,05

По крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей кремний, хром и .марганец 0,05-1,0

ПикельОстальное

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

3.Патент ГДР № 51990, кл. 40Ь 19/00, 1966. не более 0,2 Мп, не более 0,05 S1,