Статьи

Статьи » Прецизионные магнитомягкие сплавы

Магнитомягкие сплавы с наивысшей магнитной проницаемостью в слабых магнитных полях (79НМ и 80НХС).

К высоконикелевым пермаллоям относят прецизионные магнитомягкие сплавы на основе железа и никеля с содержанием никеля до 82%, представителями этих сплавов являются пермаллои 79НМ – ГОСТ 10160-75 и 80НХС – ГОСТ 10160-75. По уровню магнитных свойств, пермаллои относятся к группе сплавов с наивысшей магнитной проницаемостью в слабых магнитных полях. Основная область их применения - производство сердечников малогабаритных импульсных трансформаторов, низкочастотных дросселей и бесконтактных реле, магнитных экранов для различных устройств и кабелей и множества других устройств, работающих в слабых статических и динамических магнитных полях. Пермаллои 79НМ и 80НХС являются сплавами, чувствительными к малейшим механическим напряжениям не говоря уже о появлении наклепа в поверхностных слоях и образованию напряженного состояния кристаллической решетки вследствие механической обработки. Данные процессы способствуют значительному снижению магнитных свойств и, как следствие, к несоответствию продукции требуемому качеству. Для восстановления магнитных свойств пермаллои подвергают термообработке – высокотемпературному отжигу при Т=1250°С, а для стабилизации магнитных параметров и незначительным их варьированиям –  низкотемпературному отжигу, температура которого не превышает Т=500°С.


Магнитомягкие материалы (МММ) в настоящее время нашли широкое применение в приборостроении, машиностроении, робототехнике, в технике специального назначения и других отраслях, которые в свою очередь диктуют требования к их химическим и физическим свойствам. Главное отличие МММ от других металлов и сплавов заключается в максимально возможном соответствии химического состава и технологических режимов изготовления требованиям стандартов, определяющих уровень магнитных свойств. Особенно сильно на магнитные параметры сплавов на основе железа и никеля с содержанием никеля до 82%, к которым относятся высоконикелевые пермаллои 79НМ ГОСТ 10160-75 и 80НХС ГОСТ 10160-75 оказывает влияние технологический процесс изготовления, как самих сплавов, так и деталей сборочных единиц.
Основной областью применения высоконикелевых пермаллоев является производство сердечников малогабаритных импульсных трансформаторов, низкочастотных дросселей и бесконтактных реле, магнитных экранов для различных устройств и кабелей и множества других устройств, работающих в слабых статических и динамических магнитных полях.
В настоящее время проведено достаточное количество экспериментов, на основании которых уточнен и нормирован химический состав и технологические режимы изготовления лент, листов и прутов, позволяющие получать заданные магнитные параметры сплавов 79НМ и 80НХС.
Установлено, что легирование хромом, марганцем, кремнием (80НХС) и молибденом (молибденовый пермаллой 79НМ) позволяет значительно повысить удельное электрическое сопротивление, что дает возможность применять эти прецизионные магнитомягкие сплавы в динамических магнитных полях. Кроме того на уровне примесей не оказывающих влияния на магнитные параметры допускается содержание кремния и марганца для сплава 79НМ и меди и титана для сплава 80НХС.
Исходя из принятой классификации прецизионных магнитомягких сплавов, а также в соответствии с ГОСТ 10160-75 сплавы 79НМ и 80НХС относятся к сплавам с наивысшей магнитной проницаемостью в слабых магнитных полях. Стандарт регламентирует магнитные параметры в зависимости от толщины и способа выплавки холоднокатаных лент, горячекатаных листов и прутков в статических магнитных полях, а именно начальную и максимальную магнитные проницаемости, коэрцитивную силу и индукцию технического насыщения. В качестве справки в таблице 1 приведены основные магнитные параметры прецизионных магнитомягких сплавов 79НМ и 80НХС в статических магнитных поля. На рисунке 1 в качестве примера приведены основная кривая намагничивания и кривая магнитной проницаемости сплава 80НХС измеренные в статических магнитных полях.
Таблица 1

Основные магнитные параметры 79НМ и 80НХС

Основная кривая намагничивания сплава 80НХС
Рисунок 1. Основная кривая намагничивания и кривая магнитной проницаемости сплава 80НХС  в статических магнитных полях.


Химический состав высоконикелевых пермаллоев 79НМ и 80НХС, регламентируемый стандартом ГОСТ 10994-74 приведен в таблице 2.
Таблица 2

Хим. состав сплавов 79НМ и 80НХС

В зависимости от способа выплавки, сплавы 79НМ и 80НХС поставляются трех классов: с нормальными, повышенными и высокими магнитными свойствами, что соответствует открытой выплавки, выплавки в вакуумной печи и специальными методами выплавки по согласованию с потребителем из свежих шихтовых материалов.
Высокое содержание никеля в сплавах 79НМ и 80НХС оказывает существенное влияние на их технологические свойства, придавая сплавам незначительную коррозионную стойкость при сохранении высокой пластичности, что в свою очередь позволяет с легкостью выполнять механообработку, штамповку и навивку. При этом высокое содержание никеля существенно повышает стоимость сплавов. Кроме того значительный вклад в себестоимость изделий из пермаллоев 79НМ и 80НХС вносит термообработка деталей, поскольку именно она определяет достаточно высокий уровень и стабильность магнитных параметров.
Изготовление сборочных единиц, а также образцов-свидетелей для подтверждения основных магнитных параметров из лент и прутов сплавов 79НМ и 80НХС в настоящее время может осуществляться операциями холодной листовой штамповки, гидроабразивной резкой, лазерной резкой, электроэрозионной обработкой, навивкой, токарной обработкой. Выбор того или иного способа производства существенно зависит от серийности, номенклатуры выпускаемой продукции и требований к точности геометрических размеров, а так же наличием оборудования.
Требования к проведению термообработке – высокотемпературному отжигу 79НМ и 80НХС для восстановления магнитных свойств и актуальность оптимизации его параметров установлены, исходя из следующего. Пермаллои являются сплавами, чувствительными к малейшим механическим напряжениям не говоря уже о появлении наклепа в поверхностных слоях сплавов и образованию напряженного состояния кристаллической решетки. Данные процессы способствуют значительному снижению магнитных свойств и, как следствие, к несоответствию продукции требуемому качеству.

Термообработка сплавов 79НМ и 80НХС.
Для восстановления магнитных свойств, прецизионные магнитомягкие сплавы подвергают термообработке – высокотемпературному отжигу. В процессе отжига происходят снятие остаточных напряжений, процессы гомогенизации и атомного упорядочивания, выравнивается химический состав и совершенствуется структура дефектов кристаллической решетки сплавов, что приводит к облегчению процесса смещения доменных границ при намагничивании и перемагничивании, и как следствие повышению магнитных свойств.

Диаграмма состояния сплава железо-никель

Рисунок 2. Диаграмма состояние Fe-Ni

Исследованиями зависимостей режимов отжига от уровня магнитных параметров сплавов 79НМ и 80НХС установлено, что наилучшие результаты достигаются после отжига при температуре 1150°С и быстром охлаждении от 600°С и 400°С соответственно, что говорит о том, что в сплавах преобладает неравновесная структура твердого раствора с интерметаллидом FeNi3 с оптимальной плотностью дефектов кристаллической решетки, обеспечивающей наибольшие значения величин начальной и максимальной магнитных проницаемостей µн и µмах.
Немаловажным является и характер инертной среды при отжиге. Так для сплавов 79НМ и 80НХС термообработку в среде аргона и низкого вакуума не применяют, поскольку в этом случае на поверхности образуются окислы и цвета побежалости, что является следствием действия высоких температур отжига и качества инертного газа, что ведет к значительному падению магнитной индукции и проницаемости без возможности их дальнейшего восстановления вследствие изменения химического состава поверхности.
Отжиг в водороде способствует обезгаживанию сплавов 79НМ и 80НХС и удалению неметаллических примесей с поверхности вследствие образования химических соединений с ними, что приводит к очистке поверхности от окислов. Основной недостаток такой инертной среды – отсутствие удаления газовых составляющих с подповерхностных слоев материала. Одновременно с этим отжиг в водороде является сложной и дорогостоящей технологической операцией, требующей специальной печи, установок доочистки, осушки технического водорода и высокой технологической дисциплины.
Термообработка в высоком вакууме способствует дегазации сплавов за счет удаления газов, растворенных в объеме сплавов, и защите поверхности от окисления. Отжиг в вакууме приводит к восстановлению и улучшению магнитных параметров сплавов 79НМ и 80НХС и представляется наиболее подходящим по ряду причин: данное направление является самым интенсивно развивающимся в этой области термообработки, что привело к большому разнообразию вакуумного оборудования на современном рынке. По сравнению с отжигом в водороде такой отжиг является безопасным технологическим процессом ввиду исключения возможности «хлопка», не требует применения дополнительного оборудования и технологических операций.

После основной термообработки в некоторых случаях требуется достичь высокой стабильности магнитных параметров при условиях эксплуатации изделий или выполнить незначительное варьирование магнитных параметров. В этом случае сборочные единицы и детали подвергают низкотемпературному отжигу при температурах не превышающих 500°С.

Основные режимы термообработки прецизионных магнитомягких сплавов 79НМ и 80НХС приведены в таблице 3.


©Magnetlab.ru При использовании материалов, ссылка на сайт обязательна
5
2
Назад
Нет комментариев. Почему бы Вам не оставить свой?
Ваше сообщение будет опубликовано только после проверки и разрешения администратора.
Ваше имя:
Комментарий:
ББ Редактор 6.2 Pro
Смайл - 01 Смайл - 02 Смайл - 03 Смайл - 04 Смайл - 05 Смайл - 06 Смайл - 07 Смайл - 08 Смайл - 09 Смайл - 10 Смайл - 11 Смайл - 12 Смайл - 13 Смайл - 14 Смайл - 15 Смайл - 16 Смайл - 17 Смайл - 18
АБВГДЕЁЖЗИЙ КЛМНОПРСТУФ ХЦЧШЩЬЫЪЭЮЯ
ABVGDEJOZHZIJ KLMNOPRSTUF XCCHSHW'Y#JEJUJA
Секретный код:Для обновления секретного кода нажмите на картинку
Повторить:
Все о магнитных материалах и измерениях
Обратная связь
Top.Mail.Ru