Аморфный магнитно-мягкий сплав

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к сплавам с аморфной структурой, используемых в качестве магнитно-мягких материалов, идущих на изготовление дросселей насыщения и элементов индуктивности радиоустройств. Состав сплава определяется формулой: Fe_aCo_bSi_cA_dB_eT_f, где А - фосфор и/или германий; Т - хотя бы один из таких элементов, как ванадий, цирконий, молибден, ниобий, хром или титан, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 25≅b≅40; 1≅c≅3; 0≅d≅3c; 2≅e≅4; 0≅f≅10, а - остальное при выполнении условий: 5≅c + d + e ≅6; 55 ≅a + f ≅75. Аморфные сплавы получают в виде ленты и подвергают термомагнитной обработке. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к сплавам с аморфной структурой, используемых в качестве магнитно-мягких материалов, идущих на изготовление дросселей насыщения и элементов индуктивности радиоустройств.

Современной радиоэлектронике для применения в дросселях фильтров требуются магнитно-мягкие материалы с линейной петлей гистерезиса и высокой магнитной проницаемостью при подмагничивании обратимой проницаемостью в сочетании с высокими полями насыщения Hs, индукцией насыщения Bs и малыми потерями при перемагничивании.

Известен кристаллический сплав 47НК (Прецизионные сплавы. Справочник, 1983, с. 109-113). Этот сплав имеет недостатки, общие для кристаллических сплавов трудоемкость производства и термической рабработки изделий.

Кроме того, сплав 47НК характеризуется значительными потерями при перемагничивании для частот 20 кГц и индукции 0,2 Т потери составляют 40 Вт/кг. С увеличением подмагничивающего поля до 10 Э обратимая проницаемость снижается до значений, меньших 500 Гс/Э.

Технология производства и термической обработки изделий существенно упрощается при использовании аморфных магнитно-мягких материалов.

Наиболее близким к предложенному является магнитный аморфный сплав состава, ат% Fe 64-80 Co 7-20 B 13-15 Si 0-1,5 (Патент США N 4321090, кл. C 22 C 33/00, 1982).

Сплав имеет следующие эксплуатационные характеристики: индукция насыщения Bs ≅15 кГс, относительно невысокие поля насыщения Hc≅ 9 Э и обратимой проницаемости Mr ≅ 350 Гс/Э, значительные потери при перемагничивании при частоте 20 кГц и индукции 0,2 Т потери ≈ 28 Вт/кг.

При таких эксплуатационных параметрах известный сплав не является оптимальным для производства целого ряда устройства в радиоэлектронике дросселей насыщения и элементов индуктивности. Поэтому актуальной является задача снижения в аморфных магнитно-мягких сплавах потерь при перемагничивании в сочетании с высоким полем насыщения, индукцией насыщения и обратимой проницаемостью.

Цель изобретения снижение потерь при перемагничивании, повышение полей насыщения и обратимой проницаемости.

Указанная цель достигается тем, что в сплав дополнительно вводят хотя бы один из таких элементов, как ванадий, цирконий, молибден, ниобий, хром или титан, и, кроме того, в качестве аморфизирующих элементов сплав дополнительно может содержать фосфор и/или германий. Состав сплава определяется формулой: Fe_aCo_bSi_cA_dB_eT_f, где А фосфор и/или германий; Т хотя бы один из таких элементов, как ванадий, цирконий, молибден, ниобий, хром или титан, при следующем соотношении компонентов: мас. 25≅b≅40; 1≅c≅3; 0≅d≅3-c; 2≅e≅4; 0≅f≅10; a остальное.

При этом необходимо выполнение условий: 5≅c + d + e ≅ 6; 55≅a+f≅75.

Сплав имеет потери при перемагничивании меньше, чем 15 Вт/кг при частоте 20 кГц и индукции 0,2 Т, Hs ≥ 8 Э; Bs ≥ 1,24 Т, M_r ≥ 850 Гс.

Такие эксплуатационные свойства позволяют использовать предложенный сплав для производства дросселей насыщения, элементов индуктивности и других устройств радиоэлектроники.

При выходе за заявленные пределы по Со цель не достигается, так как при Co≅ 25% потери при перемагничивании, обратимая магнитная проницаемость и поле насыщения близки к прототипу. При Co≥ 40% величина полей насыщения сильно снижается Hs ≅ 6Э.

При выходе за заявленные пределы по бору, кремнию, фосфору и германию и их суммарному содержанию цель не достигается вследствие того, что не обеспечивается термическая стабильность аморфных сплавов, что делает невозможным проведение их термической обработки.

При выходе за заявленные нижние пределы по ванадию, цирконию и дp. а также суммы а + fHs ≅ 4 Э, Bs ≅ 1 Т; при выходе за заявленные верхние пределы потери ≥ 25 Вт/кг. Такие свойства не обеспечивают оптимальный комплекс эксплуатационных свойств радиоэлектронных изделий.

Пример. Аморфные сплавы составов, приведенных в таблице, получают в виде ленты толщиной 0,025 ± 0,002 мм и шириной 10 мм методом спиннингования. Из ленты изготавливают кольцевые магнитопроводы D_внутр 20 мм, D_внешн 30 мм. Их отжигают при температуре 40^o C и охлаждают со скоростью 1,5 град/мин в присутствии поперечного магнитного поля (термомагнитная обработка). После проведения термомагнитной обработки исследовали эксплуатационные свойства магнитопроводов. Они сведены в таблицу.

Как следует из таблицы, эксплуатационные свойства предложенного сплава выше, чем у известного.

Формула изобретения

Аморфный магнитно-мягкий сплав, содержащий железо, кобальт, бор и кремний, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь при перемагничивании, повышения полевой насыщенности и обратимой магнитной проницаемости, он дополнительно содержит один или более элементов из группы ванадий, цирконий, ниобий, молибден, хром и титан, один или более элементов из группы, как фосфор или германий, а его состав определяется формулой
Fe_аCo_bSi_сA_dB_eT_f
где A один или более элементов из группы фосфор и германий;
T один или более элементов из группы ванадий, цирконий, молибден, ниобий, хром или титан
при следующем соотношении компонентов, мас.

25 ≅ b ≅ 40
1 ≅ c ≅ 3
0 ≅ d ≅ 3 c
2 ≅ l ≅ 4
0 ≅ f ≅ 10
a остальное
при выполнении условий 5 ≅ c + d + e ≅ 6; 55 ≅ a + f ≅ 75.

РИСУНКИ

Рисунок 1