Способ изготовления железо-кобальт-никелевых сплавов, обладающих высоким постоянством магнитной проницаемости и большом диапазоне напряжения магнитного поля

Способ изготовления железо-кобальт-никелевых сплавов, обладающих высоким постоянством магнитной проницаемости и большом диапазоне напряжения магнитного поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 40b, t4 - 3 0@с. № 83053.

ПАТЕНТ HA ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСЯНИЕ способа изготовления железо-кобальт.-никеливых сплавов, обладающих высоким постоянством магнитной проницаемости в большом диапазоне напряжения магнитного поля.

К патенту нн - ной фирмы „0-во Электрикал Ризерч - Продектс" (Electrical

Research Products inc.) в г. Нью-Иорке, США, заявленному 28 сентября

1926 года (заяв. свид. № 13103).

Действительный изобретатель ин-ц Г. Эльмен, (Gustaf ФоЫоааг Elmen).

О выдаче патента опубликовано 31 октября 1933 года.

Действие патента распространяется на 15 лет от 31 октября 1933 года. (518) 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 № б06649 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 77Р/р кобальта, от 8—

76% никеля и от 7 до 37% железа.

Магнитнь,е материалы из указанных комбинированных составов изготовляются, 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 комнатно" температуры.

Фиг. 1 показывает кривую намагничивания сплава, содержащего приблизительно 45% 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 пр1оницаемости 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 магнитйой проницаемости при разных величинах намагничивающих сил для сплава, содержащего приблизительно 50% никелч, 30% кобальта и 20% железа; фиг. 20, 21 и 22

lll0lloBHHKH 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 максимальHOH HHggRLIHH.

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 большом диапазоне магнитного поля и небольшой потерей на гистерезис, можно получить разные специальные свойства, не только зависящие от подлежащего подбора пропорций составных частей сплава, но м от термической обработки сплава, от которой зависит степень наличия указанмых 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 большом 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 горшке, 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 45% никеля, 25% кобальта и

30 /, железа с добавлением около 2 / марганца для придания легкости обработки при последующей термической обработке по указанному способу, показывают, что материал имеет большую плотность магнитного потока 8 в 15000 CGS единиц при1 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 криво", а гистерезиса для плотностей магнитного потока В вплоть до 690 CGS 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 масштабе на чертеже. Кривая с показывает кривую гистерезиса железа RPNKO, а кривая о — кривую гистерезиса кремнисто" стали (фиг. 3). Рост потерь на гистерезис с увелечением индукции для описываемого магнитного материала показан половинками кривых гистерезиса (фиг. 4, 9), причем кружочки на графике 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 15 000 CGS 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, 60р/, никеля, 15Р/р кобальта и 25Р/р железа с последующей термической обработкой первоначальная магнитная проницаемость составляет р.=631 (фиг. 11), причем магнитная проницаемость не изменяется вплоть до плотности магнитного потока В= 700 единиц (фиг. 12).

Состав, содержащий приблизительно

70Р/р никеля, 150/р кобальта и i5", р железа, после горячей обработки имеет первоначальную магнитную проницаемость и.=390, причем магнитная проницаемость не изменяется до плотности магнитного потока В=790 единиц.

При составе, приблизительно, 73,3 /р никеля, 6Рр кобальта и 20,5N железа с последующей термической обработкой и с 0,2М марганца первоначальная магнитная проницаемость р=1430 (фиг. 15), причем она не изменяется до индукции

В=712 (фиг. 17) единиц. Максимальная магнитная проницаемость составляет около 5600 единиц при намагничивающей силе Н=1,1 гаусса (фиг. 18).

Кривые на фиг. 19 — 22 относятся к составу, содержащему, приблизительно, 50Рр никеля, ЗОЫ кобальта и 20Ы железа, имеющему после термической обработки первоначальную магнитную проницаемость р.=231 (фиг. 19), остающуюся постоянной до величины В =

=716 при Н=3,1 (фиг. 20).

При изготовлении магнитных материалов из состава, содержащего 10 /р никеля, 70 /р кобальта и 20 /, железа, с последующей горячей обработкой, магнитная проницаемость постоянна, потеря! на гистерезис равна нулю до плотности магнитного потока В=225 (фиг. 25), причем в этих пределах магнитная проницаемость р.=57 (фиг. 23).

В частном случае способа горячей

- обработки для придания изготовляемому ! сплаву желаемых магнитных свойств материал помещался в горшок из хро! моникелевой стали, который наполнялся наполовину.

Над крышкой вокруг горшка выдавался ободок, которым удерживался

1 слой железных опилок, насыпанных на крышку. Горшок 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 посто- ! янную проницаемость и наименьшую потерю на гистерезкс 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

° ь

If юг.., Я ;1 7 ° — -/-,, -* флг4

8 8 12 ь о

r8f 1—

° :. ° . (-3

tcaoeI псе:

B 888! . магнитной проницаемостью, но зато и с большой тенденцией к колеба ниям магнитной проницаемости при увеличении намагничивающих сил и большой тенденцией к увеличению потер и на гистерезис при слабых напряжениях магнитных полей.

Предмет патента.

Способ изготовления железо-кобальт- никелевых сплавов, обладающих высо-: ! ким 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 37% желЕза сплав подвергают отжигу, заключающемуся в выдерживании в течение не менее одного часа при температуре 900 или выше с последующим медленным охлаждением.

К пменту ин-ной фирмы „0-ио Электриками РиверчПродектс ¹ 33051!

S

1 ж

/ И

&

1 » х

Эксперт М. Г. Евангулов

Редактор Г. Ф. Розен

/

/

/ х

М

=L ,К

9К3

СЯ

Х и g.

Ленпромпечатьсоюз. Тип, „Печ. Труд". Зак. 1610 — 1000