BRPI0611286A2

BRPI0611286A2 - processo de fabricacão de uma cinta em material nanocristalino e dispositivo de fabricacão de um toro enrolado a partir dessa cinta

Info

Publication number: BRPI0611286A2
Application number: BRPI0611286-2A
Authority: BR
Inventors: Thierry Waekerle; Thierry Save; Alain Demier
Original assignee: Imphy Alloys
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2010-08-31
Also published as: US20080196795A1; ES2372973T3; EP1886326B8; AU2006248836A1; BRPI0611286B1; CN101371321B; KR101015075B1; CN101371321A; EP1886326B1; ATE527673T1; EP1724792A1; EP1886326A2; AU2006248836B2; SI1886326T1; CA2609799A1; US7905966B2; RU2342725C1; WO2006123072A3; WO2006123072A2; JP2009501273A

Abstract

PROCESSO DE FABRICAcãO DE UMA CINTA EM MATERIAL NANOCRISTALINO E DISPOSITIVO DE FABRICAcãO DE UM TORO ENROLADO A PARTIR DESSA CINTA. A presente invencóo refere-se a um processo de fabricacao de uma cinta em material nanocristalino obtida a partir de uma fita fundida em um estado amorfo de com posicóo atomica [Fe1-a-bCOaN ib]1 oo-x-y.z-a.<225>CuxSiyBzNb<244>M'<<225>M"yM' sendo pelo menos um dos elementos V, Cr, AI e Zn, M" sendo pelo menos dos elementos C, Ge, O, Ga, Sb, ln e Be, com: a < 0,07 e b < 0,1,0,5<x< 1,5e2<a<5 lO<y>j16,9e5<z<8, 13<2ey<2,e submetendo a fita amorfa a um recozimento de cristalizacao, no qual se submete a fita ao recozimento no estado desenrolado, em passagem através de pelo menos dois blocos em S e sob tensao em uma direcao sensivelmente longitudinal axial da fita, de tal modo que a fita seja mantida a uma tempera- tura de recozimento compreendida entre 530 e 70000, durante um período compreendido entre 5 e 120 segundos, sob um esforco de tracao axial com- preendido entre 2 e 1000 MPa, o esforco de tracao sofrida por essa fita a- morfa, sua velocidade de passagem, quando do recozimento, o tempo e a temperatura de recozimento sendo escolhidos de tal modo que o perfil de secao da cinta nóo seja em forma de <87>, e apresenta uma flecha máxima da secao transversal da cinta inferior a 3% da largura da cinta, e, de preferencia, inferior a 1% da largura, assim como a cinta e o toro obtidos e o dispositivo de aplicacao do processo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSODE FABRICAÇÃO DE UMA CINTA EM MATERIAL NANOCRISTALINO EDISPOSITIVO DE FABRICAÇÃO DE UM TORO ENROLADO A PARTIRDESSA CINTA".

A presente invenção refere-se a um processo de fabricação deuma cinta em material nanocristalino, um dispositivo de fabricação de umtoro enrolado, a partir dessa cinta, assim como seus toros em questão e oscomponentes que os integram.

A fabricação de toros em material nanocristalino de pouca per-meabilidade (μ < 1000), a partir de fitas amorfas de tipo FeCuNbSiBque se transforma por um recozimento é, em particular, descrita na patenteFR 2 823 507.

Esse documento descreve notadamente um processo de reco-zimento sob esforço dessas fitas amorfãs, que reduz significativamente aextrema fragilidade dos nanocristalinos que não podiam previamente sermanipulados após nanocristalização em toro. Esse processo de recozimentosob esforço permite conseguir propriedades mecânicas tais que se pode rea-lizar o enrolamento da cinta sem risco de ruptura, que se possa também de-senrolar e reenrolar, conservando sempre os mesmos mandris de enrola-mento.

Essas propriedades mecânicas melhoradas são devido à obten-ção de uma seção de cinta nanocristalizada em forma de Ω, apresentandono mínimo pontos de inflexão, com uma seta superior a 1% da largura. Essaconformação corresponde a um estado menos frágil que um nanocristalinoclássico, permitindo em particular desenrolar, depois reenrolar a fita cristali-zada sobre o mesmo mandril, mas esse estado de perfil marcado em Ω con-tinua ainda muito frágil para ser manipulado e desenrólado/rebobinado sobremandris de diâmetro inferior e, em particular, até se obterem toros de diâme-tro inferior ou igual a 10 mm.

Além disso, devido ao perfil em Ω, os desempenhos magnéticose a percentagem de ruptura no reenrolamento não são independentes daface da cinta que fica voltada para o exterior do toro. Quando a bossa do Ω éorientada para o exterior do toro, os desempenhos são melhores e a taxa deruptura ao reenrolamento é baixa; inversamente, para a bossa Ω orientadapara o interior do toro. Assim, em produção, ou é preciso permitir à fita sersistematicamente com bossa do Ω no exterior dos toros produzidos, o queexige um controle suplementar, e um processo mais complexo de aplicar, ouo rendimento de produção será degradado e os desempenhos heterogê-neos.

Além disso, quando do enrolamento automatizado em torno, acabeça de fita muito dificilmente pode ser aspirada e colocada sobre o man-dril de enrolamento, já que o perfil em Ω impede uma boa aspiração e ade-rência da cabeça de fita por esse fenômeno de depressão.

Por outro lado, constata-se que quanto mais aumenta a permea-bilidade da cinta, mais ela será frágil em seu estado final e sua taxa de rup-tura se torna importante. Esse processo não permite portanto produzir, deforma industrial, uma cinta nanocristalizada, em particular quando sua per-meabilidade ultrapassa 1000.

Enfim, a fragilidade reduzida, mas ainda importante da cinta ob-tida, segundo a técnica anterior permite atingir uma velocidade de passagemque não 3 cm/s.

Ora, considera-se que um processo de recozimento de nanocri-talização é industrial se permite atingir uma taxa de ruptura da cinta amorfainferior a 10 rupturas por km, com uma velocidade de passagem superior ouigual a 10 cm por segundo e por metro de zona útil de forno (zona cuja tem-peratura é superior ou igual a 500°C) e uma faixa de regulagem da tempera-tura de recozimento superior a 10°C (faixa na qual se pode fazer variar atemperatura de recozimento, sem mudar significativamente os desempenhosda cinta, em particular sua fragilidade).

A finalidade da presente invenção é, portanto, propor um pro-cesso de fabricação de cintas nanocristalinas apto a ser aplicado em umaescala industrial, assim como um produto nanocristalino que pode ser mani-pulado e utilizado para geometrias de circuitos magnéticos mais compactosque aqueles da técnica anterior, com, em particular, um raio de enrolamentomuito menor do que aquele conhecido até aqui.

Para isso, a invenção tem por primeiro objeto um processo defabricação de uma cinta em material nanocristalino, obtida a partir de umacinta fundida em um estado amorfo, de composição atômica:

<formula>formula see original document page 4</formula>

M' sendo pelo menos um dos elementos V, Cr, Al e Zn,M" sendo pelo menos um dos elementos C, Ge, P, Ga, Sb, In e

Be, com:

A<0,07eb<0,1

0,5 < x< 1,5 e 2 < a< 5

10 <y < 16,9 e 5 < ζ < 8β<2 ey<2

e submetendo-se a fita amorfa a um recozimento de cristalização, no qual sesubmete a fita no recozimento no estado desenrolado, em passagem atravésde pelo menos dois blocos em S e sob tensão em uma direção sensivelmen-te longitudinal axial da fita, de tal modo que a fita seja mantida a uma tempe-ratura de recozimento compreendida entre 530°C e 700°C, durante um perí-odo compreendido entre 5 e 120 segundos, sob um esforço de tração axialcompreendido entre 2 e 1000 Mpa, o esforço de tração sofrido por essa fitaamorfa, sua velocidade de passagem, quando do recozimento, o tempo e atemperatura de recozimento sendo escolhidos de tal modo que o perfil deseção da cinta não esteja em forma de Ω, e apresenta uma flecha máximada seção transversal da cinta inferior a 3% da largura da cinta, e, de prefe-rência, inferior a 1% da largura.

Os presentes inventores constataram, de forma inteiramentesurpreendente, que era possível reduzir, de forma considerável, a fragilidadedas cintas nanocristalinas conferindo-lhes uma seção plana, não apresen-tando perfil em Ω. Essa redução de fragilidade permite diminuir considera-velmente a taxa de ruptura por km e aumentar a velocidade de passagem da cinta.

Sem querer estar ligado por uma teoria, os presentes inventoresdescobriram com efeito que, à velocidade de passagem determinada e es-forço de tração determinada, quando a temperatura ou o tempo de recozi-mento sob esforço aumentar, mais a fração cristalizada fx aumentará atéatingir uma fração cristalizada crítica fxc, dependendo do nível de esforço. Sefx se tornar superior a essa fração crítica fxc, então o perfil em Ω começará aaparecer e o material se tornará nitidamente mais frágil.

Por esse novo processo, implicando uma regulagem adaptadadas condições de recozimento (esforço de tração, velocidade de passagem,tempo e temperatura de recozimento) é possível estabilizar a produção auma fração cristalizada inferior à fração recristalizada crítica, de forma a evi-tar um perfil de seção de cinta em Ω. Consegue-se assim uma cinta apta aser presa facilmente no início de enrolamento, a ser bobinada em grandesdiâmetros, sem falsos redondos, e a ser enrolada eficazmente e indistinta-mente com uma ou outra de suas faces voltada para o exterior do toro.

O processo, de acordo com a invenção, pode, além disso, apre-sentar as seguintes características, consideradas sozinhas ou em combinação:

- a velocidade de passagem da cinta é superior ou igual a 10 cmpor segundo e por metro de zona útil de forno;

- o esforço de tração axial é superior a 500 Mpa;

- a taxa de ruptura da fita amorfa em passagem é inferior a 10rupturas por quilômetro de fita;

- y é superior ou igual a 12.

Em um modo de realização preferido, a composição da fita a-morfa é escolhida de tal modo que:

A < 0,04 e b < 0,07

0,5 <x<1,5e2<a<5

13 <y < 16,6 e 5,8<z<8

β <2 ey<2.

Em um outro modo de realização preferido, a composição da fitaamorfa é escolhida de tal modo que:

A < 0,02 e b < 0,05

0,5 < χ < 1,5 e 2,5 < α < 414,5 <y< 16,5 e 5,8 < ζ <7,5

β < 1 ey< 1.

Estes dois últimos modos de realização, empregando faixas decomposição particulares, são mais particularmente úteis para a fabricaçãode captadores de corrente aptos a medir uma corrente que comporta umaforte componente contínua e podendo ser utilizados em um computador deenergia com simples ou duplos estágio, compreendendo pelo menos um toronesse material nanocristalino, assim como para a fabricação de indutânciade armazenagem ou de filtragem, independentes do nível de componentecontínua superposta, podendo ser utilizadas em um computador de energia,compreendendo pelo menos um toro nesse material nanocristalino.

Um segundo objeto da invenção é constituído por uma cinta emmaterial nanocristalino que pode ser obtido pela aplicação do processo, deacordo com a invenção, apto a sofrer em qualquer lugar dessa cinta, umadobra com um diâmetro de curvatura de no máximo 3 mm, sem apresentarruptura, nem fissura.

A cinta, de acordo com a invenção, pode, além disso, apresentaras características seguintes, consideradas sozinhas ou em combinação:

- cinta obtida pela aplicação do processo, de acordo com a in-venção, a partir de uma cinta amorfa, a espessura dessa cinta sendo reduzi-da de pelo menos 10% em relação à espessura dessa fita amorfa;

- cinta cujo campo coercitivo é inferior ou igual a 7A/m, e, de pre-ferência, inferior ou igual a 5A/m;

- cinta cuja indução a 2000e é superior ou igual a 12 kG.

Um terceiro objeto da invenção é constituído por um toro em ma-terial nanocristalino que pode ser obtido pela aplicação do processo, de a-cordo com a invenção, ao final do qual se enrola essa cinta nanocristalina, ecuja permeabilidade é superior ou igual a 50 e inferior a 200, e cuja freqüên-cia de corte está compreendida entre 30 e 200 MHz, e por um toro, cujo di-âmetro é inferior ou igual a 10 mm.

Em um modo de realização preferido, o toro, de acordo com ainvenção, apresenta uma degradação do aumento de volume de no máximo3% em relação ao volume obtido pelo enrolamento de uma cinta de mesmacomposição que sofreu um recozimento de cristalização sem esforço, e istopara uma redução de espessura da cinta nanocristalizada que vai até 10%em relação à espessura da fita amorfa de partida.

Em um outro modo de realização preferido, o toro, de acordocom a invenção é obtido pelo processo, de acordo com a invenção, ao finaldo qual se enrola uma primeira vez essa cinta nanocristalina sobre um pri-meiro mandril, depois por desenrolamento e enrolamento posterior sobre umsegundo mandril, o diâmetro do segundo mandril sendo inferior ao diâmetrodo primeiro mandril.

Um quarto objeto da invenção é constituído por um dispositivo(1) de fabricação de um toro magnético a partir de uma fita (R) fundida emum estado amorfo, por recozimento dessa fita (R) amorfa, que comporta:

- uma árvore de recepção (2) de uma bobina de fita (R) no esta-do amorfo;

- um forno com passagem (3) regulado em temperatura;

- pelo menos um bloco em S (4) situado antes da entrada da fita(R) no forno (3) e ligado a um motor freio (5);

- um dispositivo (6) de regulagem de um esforço de tração nadireção axial dessa fita amorfa (R) e da cinta (N) em material nanocristalino,esse dispositivo (6) compreendendo um dispositivo de medida de esforçoligado a um módulo de comando do motor freio (5) desse bloco em S situado(4), antes da entrada da fita (R) no forno (3);

- pelo menos um bloco em S (7) situado após a saída da cinta(N) do forno de passagem (3) e ligado a um motor;

- pelo menos um mandril de enrolamento (8) para o enrolamentoda cinta (N) obtida após recozimento sob a forma de um toro em materialnanocristalino,

a fita amorfa (R) que passa de uma bobina de estocagem da fita amorfa (R)encaixada sobre essa árvore de recepção (2), na bobina de cinta (N) em ma-terial nanocristalino, sucessivamente através do bloco em S (4) situado an-tes da entrada da fita (R) no forno (3), depois através do dispositivo de me-dida de esforço (6), depois através do forno (3), depois através do bloco emS (7) situado após a saída da cinta (N) do forno (3).

O dispositivo, de acordo com a invenção, pode, além disso, a-presentar as seguintes características, consideradas sozinhas ou em combinação:

- o dispositivo compreende um primeiro mandril de enrolamentoda cinta e um segundo mandril de enrolamento da cinta, de modo que sepossa, após enrolamento de um primeiro toro sobre o primeiro mandril, cor-tar a cinta (N) e encaixar uma parte de cabeça da cinta (N) sobre o segundomandril, para realizar o enrolamento de um segundo toro, sem interromper afabricação;

- o dispositivo compreende um único mandril de enrolamento (8)da cinta (N) e de um acumulador de cinta (9) a jusante desse bloco em S (7)de saída do forno (3), permitindo substituir a bobina de enrolamento, seminterromper a fabricação;

- o dispositivo compreende, além disso, pelo menos um rodeteprensor (10) que acaba de comprimir a cinta (N) recozida quando de suapassagem no bloco em S (7) situado após a saída da cinta (N) do forno depassagem (3);

- o dispositivo compreende, além disso um rodete arqueado quevem comprimir a fita amorfa (R), quando de sua passagem no bloco em S(4) situado antes da entrada dessa fita (R) no forno (3).

Esse dispositivo permite obter uma seção plana tal que ela épesquisada, de acordo com a invenção. É preciso notar que não era possívelpara o técnico predizer que uma cinta nanocristalina poderia seguir as curva-turas fortes e alternadas de bloco em S com os fortes esforços de traçãosuperpostos, e isto sem ruptura durante um até mesmo vários quilômetrosde fita.

A invenção vai agora ser descrita com referência às figuras ane-xadas que representam:

- figura 1: dispositivo da patente FR 2 823 507

- figura 2: vista esquemática de um dispositivo, de acordo com ainvenção.

As ligas utilizadas para a fabricação de cintas nanocristalinas,segundo a presente invenção têm a seguinte composição atômica:

<formula>formula see original document page 9</formula>

M' sendo pelo menos um dos elementos V, Cr, Al e Zn,

M" sendo pelo menos dos elementos C1 Ge, P1 Ga, Sb, In e Be,com:

A <0,07 e b <0,1

0,5 < χ < 1,5 e 2 < α < 5

10 <y < 16,9e 5 < z< 8

β <2 ey<2.

No presente pedido, salvo menção contrária, todas as percenta-gens reportando-se a composições são percentagens atômicas.

A utilização de um elemento amorfizante, tal como o boro, permi-te conseguir por fundição com um resfriamento à grande velocidade, um ma-terial amorfo, geralmente sob a forma de uma fita fina que é, em seguida,recozida para se conseguir um material de tipo nanocristalino, isto é, um ma-terial contendo mais de 50% em volume de cristais que apresentam um ta-manho inferior a 100 nm, em uma fase amorfa, constituindo o sólido do vo-lume do material.

No âmbito da presente invenção, a percentagem atômica emboro está compreendida entre 5 e 8%. Com efeito, se o teor em boro for mui-to baixo, sem substituição parcial por um outro amortizador, a fita se tornamuito difícil de se tornar amorfa por um processo convencional de elabora-ção por têmpera sobre roda. Na prática, não se pode ter menos de 5% deboro, e prefere-se ter mais de 6%.

Ao contrário, aumentando-se a percentagem em boro, a cristali-zação à passagem sob esforço é tornada difícil, o que obriga a diminuir avelocidade V de passagem e limita, portanto, a faixa de permeabilidade a-cessível (Mmin > 300) e sobretudo degrada muito o campo coercitivo Hc, queatinge valores superiores a 13A/m. Em conseqüência, o teor máximo emboro deve ser limitado a 8%.Os elementos agrupados sob a letra M", a saber C, Ge, P, Ga,Sb, In e Be são também elementos amortizadores. A substituição parcial doboro por um ou vários desses elementos é possível para um nível de substi-tuição limite, pois o boro é o amortizador mais eficaz face a velocidades detêmpera sobre roda necessária à obtenção de um estado 100% amorfo, an-tes do recozimento de cristalização sob tração. Limita-se, portanto, essa taxade substituição dos outros elementos amortecedores a 2%.

O teor em cobalto da cinta, de acordo com a invenção, é no má-ximo de 5,75% em aproximadamente (a < 0,07 e b, x, y, ζ, α, β e γ mínimo).Com efeito, caso se ultrapasse esse valor, Hc será degradado, assim comoas perdas magnéticas, o que é nefasto a uma miniaturização dos componen-tes fabricados a partir dessa cinta. Considerando-se essas desvantagens,prefere-se limitar o valor de a a 0,04, até mesmo a 0,02 e de forma mais par-ticularmente preferida a zero.

O teor em níquel da cinta, de acordo com a invenção, é no má-ximo de 8,25% em aproximadamente (b < 0,1 e a, x, y, ζ, α, β e γ mínimo).Com efeito, caso se ultrapassa esse valor, a saturação do material é degra-dada bem abaixo de 1,2T, assim como sua capacidade de reduzir significati-vamente o volume dos circuitos magnéticos comparado a alternativas emamorfos base cobalto, por exemplo. Considerando-se essas desvantagens,prefere-se limitar o valor de b em 0,07 até mesmo 0,05 e, de forma mais par-ticularmente preferida em 0.

Prefere-se, além disso, limitar o total dos teores em cobalto eníquel a aproximadamente 8,25% em (a+b < 0,1).

A percentagem atômica em cobre da composição, de acordocom a invenção, está compreendida entre 0,5 e 1,5%. A percentagem emcobre deve ser mantida acima de 0,5%, pois aquém desse valor, a nuclea-ção dos nanocristais não é mais suficiente para ter cristais de pequeno ta-manho e Hc aumenta desmedidamente. Ao contrário, se a percentagem emcobre for superior a 1,5%, numerosos cristais são formados, mas isto nãoprovoca melhoria visível dos desempenhos, enquanto que a imantação desaturação diminui.A percentagem atômica em nióbio da composição, de acordocom a invenção, está compreendida entre 2 e 5%. Esse elemento é um ini-bidor de aumento, encarregado de conservar um tamanho pequeno de cris-tais, quando do aumento destes. Abaixo de 2% de nióbio, a inibição é insufi-ciente e Hc aumenta sobre todos os tipos de fitas nanocristalinas, aí com-preendidos esses produtos por nanocristalização sob tração.

Caso se aumente a percentagem em nióbio a 6% a indução sa-turante B (20 Oe) se degrada significativamente e sobretudo se observa umafragilização da fita que o torna muito difícil de manipular industrialmente semrisco de rupturas freqüentes. Em conseqüência, a percentagem máxima emnióbio deve ser conservado inferior ou igual a 5%.

A percentagem atômica em silício da composição, de acordocom a invenção, está compreendido entre 10 e 16,9%. Esse metalóide per-mite regular a magnetostricção da fita nanocristalizada a um valor muito pró-ximo de zero.

Em um modo de realização preferido, o teor em silício da cinta,de acordo com a invenção, é superior ou igual a 12%. Com efeito, abaixodesse valor, Hc se degrada e atinge valores da ordem de 8 A/m, provocandoperdas magnéticas relativamente elevadas, embora aceitáveis.

Os elementos agrupados sob a letra M', a saber V, Cr, Al e Zn,são metalóides podendo substituir silício em certos limites. Com efeito, umasubstituição que ultrapassa 2% se afasta significativamente desses valoresde magnetostricção, tornando o produto final sensível aos esforços externostais como o enrolamento da fita sobre ela própria (dificuldade de curvaturada cinta) e embalagem.

Por outro lado, para uma utilização em armazenagem de energi-a, em vaivém de harmônico de corrente ou ainda indutâncias de modo co-mum para elevadas freqüências, uma grande linearidade B-H não é forço-samente necessária ou útil ou interessante e uma relação Br/Bm (Br induçãoremanente, BM indução a 20 Oe dita indução de aproximação de saturação)de 10-15% pode ser inteiramente suficiente.

Ao contrário, em certos casos de componentes, tais como asindutâncias de filtragem onde se deseja atenuar da mesma forma indepen-dentemente da componente contínua superposta, as indutâncias de arma-zenagem onde se deseja estocar e transferir a mesma energia do e no cir-cuito elétrico, independentemente da componente contínua superposta, oscaptadores de corrente onde se deseja medir ou transformar a corrente coma mesma precisão, independentemente da componente contínua superpos-ta, uma forte linearidade B-H é necessária. Isto quer dizer para as ligas na-nocristalizadas sob tração à passagem que essas aplicações necessitamuma relação Br/Bm inferior ou igual a 3% e, de preferência, inferior ou igual a1%. Os presentes inventores constataram, de forma surpreendente, que asfaixas de composição que acabam de ser descritas devem ser reduzidaspara atingirem esses valores.

Assim, são obtidos todas as vantagens da invenção já apresen-tadas anteriormente e também uma linearidade B-H melhorada, tal que arelação Br/Bm seja inferior ou igual a 3% a 20°C, respeitando as seguintescondições suplementares:

A < 0,04 e b < 0,070,5 <x < 1,5 e 2 < a< 513 <y < 16,6 e 5,8 <z< 8β < 2 e γ< 2

Além disso, nesse domínio de composição, observa-se que arazão Br/Bm entre 0 e 400°C é inferior ou igual a 6% e a razão Br/Bm entre 0e 300°C é inferior ou igual a 3%.

Consegue-se, além disso, uma linearidade B-H ótima, tal como arelação Br/Bm seja inferior ou igual a 1 % a 20°C e, de preferência, inferior ouigual a 0,7% a 20°C, respeitando as seguintes condições suplementares:

A < 0,02 e b < 0,050,5 < χ < 1,5 e 2,5 < α < 414,5 <y< 18,5 e 5,8 < ζ <7,5β < 1 ey< 1

Além disso, nesse domínio de composição, observa-se que arazão Br/Bm entre 0 e 400°C é inferior ou igual a 1,5% e que a razão Br/Bmentre O e 330°C é inferior ou igual a 0,8%.

O material é elaborado sob a forma líquida, depois derramadocom um elevada velocidade de resfriamento, em uma instalação de fundiçãode fitas amorfas de cilindro resfriado de tipo clássico, de tal modo que seconsiga na saída da instalação de fundição, uma cinta amorfa enrolada soba forma de uma bobina com espiras contíguas.

A instalação de recozimento comporta principalmente um fornode passagem (3) que pode ser um forno de resistência que realiza o afasta-mento da cinta por convecção e radiação, um forno de radiação puro ou ain-da uma instalação de aquecimento da cinta por efeito Joule à travessia doforno.

O recozimento da cinta poderia também ser feito por uma cama-da fluidizada constituída de partículas sólidas ou líquidas ou sob uma dasformas sol gel e aerossol em suspensão em um gás carreador, o meio deaquecimento da cinta sendo ele próprio aquecido por contato com um com-partimento ele próprio aquecido por um forno de tipo clássico, por exemplode resistência.

O forno (3) comporta uma zona central na qual a temperatura éhomogênea e está compreendida no intervalo necessário para efetuar a re-cristalização da cinta sob tensão em passagem, de acordo com a invenção,essa temperatura estando compreendida entre 530°C e 700°C, e, de prefe-rência, entre 540 e 690°C. Nessa faixa, faz-se variar a temperatura T sensi-velmente segundo a velocidade de produção V escolhida e seguindo o es-forço de tração σ escolhido (isto é, também a permeabilidade μ escolhida),pois aumentar V ou diminuir σ aumenta a temperatura ótima T de recozimen-to. O limite de temperatura superior da cinta de 700°C é imposto para evitara formação de fases constituídas de boretos que fragilizam a cinta e diminu-em suas propriedades magnéticas.

Os mandris de enrolamento (8) e de desenrolamento da cintasão, de preferência, motorizados ou freados (por exemplo com o auxílio deum freio a pó sobre desenrolador) para aumentar ainda a produtividade dodispositivo. Os blocos em S na entrada (4) e saída (7) do forno de passagem(3) são ambos motorizados, o bloco em S de entrada (4) sendo ligado a ummotor freio (5) que exerce uma frenagem e um binário de retenção sobre acinta amorfa (R), durante todo o tratamento. O bloco em S (7) na saída doforno (3) é acionado por um motor, associado a um redutor e serve para a-cionar a cinta (N), a fim de que passe no forno com um esforço de traçãoperfeitamente regulado, assim como a uma velocidade regular que podepassar 10 cm/s. O comprimento do forno de recozimento (3) deverá ser a-daptado à velocidade de passagem da cinta (R), de tal modo que a cristali-zação possa ser feita corretamente, sabendo-se que quanto mais a veloci-dade de passagem aumentar, mais o comprimento do forno (3) deverá seraumentado.

A combinação desses dois blocos em S (4,7) permite exercer, deforma perfeitamente uniforme sobre a largura da cinta uma tração perfeita-mente regulada, o esforço de tração na direção longitudinal axial da cinta (R)em curso de tratamento no forno de recozimento (3) estando compreendidaentre 2 e 1000 MPa.

Também é possível e preferível prever que os mandris de enro-lamento (8) da cinta (N) e de desenrolamento (2) da cinta amorfa (R) sejammotorizados para assegurar uma tração regulada de amplitude baixa (daordem de alguns Mpa) sobre a cinta (R), antes da passagem no bloco S deentrada (4) e/ou sobre a cinta (N), após passagem no bloco em S de saída(7).

A regulagem do esforço de tração exercida sobre a cinta (N) empassagem durante o tratamento de recozimento é realizado com o auxílio deum dispositivo de medida e de regulagem de esforço (6).

Esse dispositivo (6) pode compreender uma primeira polia fixa euma segunda polia fixa sobre a qual a cinta passa sucessivamente à entradae a tirá-la do dispositivo de regulagem de esforço. Entre essas duas polias, acinta (R) passa sobre um polia de eixo móvel cujo eixo é paralelo àquele doseixos das duas polias fixas. A polia do eixo móvel é ligada por uma haste detração a um captador de esforço fixado sobre um suporte. Essa haste permi-te medir em contínuo a tração F exercida sobre a cinta (R) e o sinal de me-dida correspondente é transmitido a um módulo de comando do motor-freio(5) do bloco em S motorizado de entrada (4) no forno (3).

Esse motor-freio (5) é regulado a partir do sinal de esforço paraexercer sobre a cinta (R) uma força de retenção e de tração na direção Iongi-tudinal axial igual à força F que constitui o parâmetro de regulagem. A forçade tração e de acionamento exercida pelo motor do bloco em S motorizadode saída (7) do forno (3) se ajusta automaticamente ao valor de esforço Fimposto pelo motor-freio (5).

Por outro lado, o dispositivo (1), de acordo com a invenção, podecompreender um primeiro mandril de enrolamento da cinta e um segundomandril de enrolamento da cinta, de modo que se possa, após enrolamentode um primeiro toro sobre o primeira mandril, cortar a cinta (N) e encaixaruma parte de cabeça da cinta (N) sobre o segundo mandril, para realizar oenrolamento de um segundo toro, sem interromper a fabricação. Essa subs-tituição de bobinas de produtos acabados é em particular favorecida pelodesacoplamento total da zona de forte tração compreendida entre os doisblocos em S (4,7) das zonas de baixa tração antes e depois desses blocos(4,7), desacoplamento que permite controlar as eventuais flutuações brutaisde esforço. Entende-se no caso pela palavra "toro" tanto um toro enroladodefinitivamente segundo as prescrições de dimensionamento de um compo-nente magnético, quanto uma bobina, semiproduto destinado posteriormentea ser colocado em uma enroladora manual ou automática de toro (compre-endendo as operações de desenrolamento, medida de comprimento da cin-ta, enrolamento do toro, corte no comprimento, colagem da espira externa eextração a partir do mandril).

Pode-se também acrescentar pelo menos um rodete prensor(10) sobre a saída de bloco em S (7) que vem comprimir a cinta (N) recozidaquando de sua passagem no bloco em S(7) situado após a saída da cinta(N) do forno de passagem (3). Esse rodete suplementar (10) de bloco em Spode ser arqueado. É preferível e vantajoso dispor de rodetes arqueadosnos blocos em S (47), pois assim não somente eles acabam de comprimir acinta amorfa (R) ou a cinta nanocristalina (N), quando de sua passagem nobloco S (4,7), mas eles permitem centrar automaticamente a fita (R) ou acinta (N), permitindo uma passagem que não se desvia de sua trajetória, epode sofrer um esforço de tração regular uniformemente distribuída sobresua largura e sobre o conjunto da superfície de contato dos rodetes de blocoem S (4,7).

Pode-se aumentar ainda a aderência da cinta, sua estabilidade esua centragem segundo o eixo transverso do cilindro, inserindo-se outrosblocos em S em linha sobre o processo. Isto pode permitir, além disso, regu-lar a relação de esforços entre a zona de tração elevada (entre blocos em S)e as zonas a jusante e a montante de tração reduzida, assim como a reparti-ção dos esforço localizados e, portanto, reduzir ainda no final a taxa de rup-tura por km.

O processo, de acordo com a invenção, pode também permitirrealizar toros enrolados à grande velocidade de forma redonda oblonga de-fasados sobre um posto de enrolamento desconectado do posto de produ-ção de coleta sob tração. Nesse caso, o enrolamento é feito a partir de bobi-nas de cintas produzidas por recozimento sob tração, de acordo com a in-venção. Para fabricação de toros oblongos, suportes magnéticos de enrola-mento devem ser acrescentados no momento do enrolamento da cinta ori-unda do processo de recozimento sob tração e podem ser em seguida reti-rados após o revestimento ou a impregnação do toro, ou ainda ser conser-vados.

Por outro lado, pode ser interessante utilizar um mandril magné-tico ou um mandril com aspiração para imobilizar sobre o mandril o começode fita.

De maneira geral, as condições de cristalização da cinta no inte-rior do forno em recozimento (3) sob tensão são tais que a cinta comportapelo menos 50% em volume de nanocristais, cujo tamanho está compreen-dido entre 2 e 20 nm. Os diferentes cristais são separados uns dos outrospela matriz constituída pela fração da liga que permaneceu amorfa.

Uma das vantagens do processo, de acordo com a invenção, éde poder utilizar uma faixa de esforços de tração muito ampla, que vai de 2 a1000 Mpa. Isto permite atingir permeabilidades compreendidas entre 50 e5000.

Em particular, utilizando-se um esforço de tração superior a 250Mpa1 e mais superior a 500 Mpa, é possível fabricar uma cinta nanocristali-na, que apresenta uma permeabilidade compreendida entre 50 e 200, faixaque não era até aqui possível atingir pelos processos convencionais (porexemplo FR 2 823 507). Assim, foi possível conseguir uma permeabilidadeda ordem de 90 para um esforço de 400 Mpa, e uma permeabilidade de 50para um esforço de 700 Mpa.

Por outro lado, fazendo-se sofrer esforços de tração elevados nafita amorfa, pode-se reduzir a espessura da cinta nanocristalina de 3 a 10%,até mesmo mais. Assim, uma fita de uma espessura de 20 pm poderá se vertransformado em uma cinta de 18 ou 19 pm. Essa redução de espessura dacinta nanocristalina tem conseqüências sobre os desempenhos magnéticosdos componentes fabricados a partir desta. Com efeito, ela permite diminuiras correntes induzidas no metal e, portanto, as perdas magnéticas do futuronúcleo enrolado.

Além disso, os presentes inventores constataram que esses me-lhores desempenhos magnéticos são conseguidos sem degradação do au-mento de volume da cinta, o que é inteiramente surpreendente, pois é co-nhecido que quanto mais a espessura de uma folha de metal enrolada dimi-nui, mais o aumento do volume do enrolamento aumenta.

De maneira a reduzir as correntes induzidas no toro e as perdasmagnéticas, pode ser necessário, em função das aplicações finais previstaspara o toro, depositar ou formar uma camada de isolamento elétrico sobre acinta para isolar as espiras sucessivas umas das outras. Pode-se, por e-xemplo, depositar em contínuo, sobre a cinta após recozimento, uma subs-tância mineral sobre uma espessura de um décimo de micrometros a algunsmicrometros.

Essa substância mineral depositada entre as espiras pode serconstituída por um leite de magnésia (MgO), cuja água é eliminada em umaoperação posterior de colocação na estufa à baixa temperatura.Mais geralmente, podem-se utilizar as seguintes composiçõesclássicas:

- Pó SiO2, MgO, AI2O2 depositado na superfície por imersão emuma resina, por pulverização, por eletroforese ou por qualquer outra técnicade depósito;

- depósito de finas camadas de SiO2, MgO, AI2O2 na superfíciepor pulverização CVD, PVD ou método eletrostático;

- solução de silicato de alquila no álcool, misturada a um ácidopara formar forsterita MgSiO4 após tratamento térmico;

- solução obtida por hidrólise parcial de SiO2 e TiO2 misturados adiversos pós cerâmicos;

- solução contendo principalmente um politano-carbonato aplica-da sobre a fita depois aquecida;

- solução de fosfato aplicada e aquecida;

- solução de isolamento formada por aplicação de um agente deoxidação e aquecida.

De preferência, a camada de isolamento é depositada seja sobraa cinta desenrolada da bobina obtida ao final do recozimento, antes do reen-rolamento sob a forma de um ou vários toros para componente eletromagné-tico, seja em linha na saída do bloco em S motor antes do enrolamento embobina. Nos dois casos, esse depósito é em geral seguido de um recozimen-to à baixa temperatura para assegurar a polimerização ou a desidratação.

Pode-se também utilizar um revestimento prévio ao recozimentode cristalização tendo propriedades isolantes, depositado sobre uma espes-sura de 1/10 de micrometro a algumas dezenas de micrometros sobre a fitaamorfa, esse revestimento resistente às temperaturas do recozimento ins-tantâneo e às fortes trações do recozimento. Pode-se, por exemplo, utilizarcomo revestimento prévio da cinta amorfa, o metilato de magnésio.

Esse tipo de revestimento para isolamento prévio ao recozimen-to ou por isolamento elétrico da cinta recozida pode ser feito por qualquermeio adaptado, e em particular por revestimento entre dois cilindro, ou pordepósito de tipo CVD ou PVD, ou por pulverização, ou por camada fluidiza-da, etc., com uma etapa complementar eventual de secagem e/ou de poli-merização e/ou de reticulação, em função da natureza da matéria isolante,do tipo de monômero e da presença de solvente, entre outros.

Quando se utiliza um revestimento isolante mineral (resistente àtemperatura), o revestimento é, de preferência, feito sobre a fita amorfa, an-tes do recozimento de nanocristalização, e de forma particularmente preferi-da, antes do bloco em S de entrada. Os presentes inventores constataramque uma parte da matéria isolante se destaca da fita amorfa quando da pas-sagem no forno de recozimento, mas sobretudo que o isolante residual per-mite reforçar as características mecânicas da fita diminuindo sua fragilidade.

Além disso, a tração necessária para se conseguir um nível depermeabilidade predefinido se acha então reduzida. Pode-se portanto atingirpermeabilidades ainda menores, aumentando a tração.

De forma inteiramente diferente e complementar ao isolamentointerespira, é também possível revestir os toros, de acordo com a invenção -previamente enrolados em toro, segundos as prescrições geométricos dita-das pela aplicação - por uma matéria plástica, tal como uma resina epóxi porexemplo, essa resina podendo ser aplicada a quente ou a frio. Constatou-seque um revestimento desse tipo não degradava absolutamente os desempe-nhos magnéticos dos toros, mesmo quando a resina é aplicada a uma tem-peratura da ordem de 200°C. Esse revestimento penetra muito pouco entreas espiras e tem por função rigidificar e proteger o toro dos esforços de bo-binagem, proteger o isolante elétrico do fio de bobinagem dos ferimentospelas bordas cortantes da cinta enrolada, assegurar um bom isolamento die-létrico entre o toro enrolado e as bobinagens.

Além disso, os revestimentos de isolamento elétrico interespiraou o revestimento externo do toro para proteção elétrica e mecânica do toroe de sua bobinagem, que acabam de ser descritos, é também possível im-pregnar os intervalos existentes entre as espiras de um toro, de acordo coma invenção, com o auxílio de uma resina fluida e endurecedora específica,sem degradação sensível de sua permeabilidade. Nesse estado, o toro setoma muito rígido, monobloco e assim apto ao recorte.O toro impregnado assim produzido pode então ser cortado em2C com um aumento do campo coercitivo Hc não ultrapassando 50%, en-quanto que a permeabilidade μ1 do circuito magnético realizado com os 2 Cjuntados pode ser regulada por supermodelagem adequada das superfíciesde corte a um nível menor de no máximo 50% em relação a μ.

Se1 por exemplo, se produzir um toro impregnado, de acordocom a invenção, e cuja permeabilidade se eleva a μ = 300, poder-se-á con-seguir uma permeabilidade μ1 compreendida entre 150 e 300. Essa diminui-ção é devido ao entreferro residual oriundo do recorte.

Vê-se, portanto, que é possível colocar à disposição um torocom baixa permeabilidade que têm todos os desempenhos dos nanocristali-nos recozidos sob esforço que foram descritos anteriormente, assim comouma geometria a 2 C, permitindo obter um componente final compacto e quenão apresenta entreferro diferente do residual, que poderia gerar perturba-ções dos campos magnéticos externos e dos aquecimentos localizados emdireção das zonas de entreferro.

TESTES

Uma série de fundições 1 a 19, cujas composições são reunidasna tabela 1 foram realizadas para serem obtidas fitas amorfas, segundo oprocesso clássico de têmpera sobre uma roda resfriada.

Essas fitas foram em seguida submetidas a diferentes processosde recozimento, processos cujas características estão reunidas na tabela 2.

Uma vez transformadas em cintas nanocristalinas por recozi-mento sob esforço, estas foram submetidas a um certo número de testes decaracterização, cujos resultados são também reunidos na tabela 2.

No âmbito desses testes, denominam-se:

RP: o processo de recozimento sob esforço dos nanocristalinosjá conhecido, utilizando um ou dois pares pelo menos de cilindros pinçado-res (cf. patente FR 2 823 507);

direto: o processo de recozimento sob esforço dos nanocristali-nos já conhecido, utilizando uma tração direta da fita pelas bobinas de enro-Iamento e de desenrolamento (cf. patente FR 2 823 507);BS: o processo de recozimento sob esforço dos nanocristalinostal como descrito nessa invenção e utilizando, por exemplo, um bloco em Sna entrada do forno de recozimento e um bloco em S à saída desse forno.São utilizados também os seguintes símbolos:

Dmin - raio de curvatura em limite de ruptura da cinta,

Ttth - temperatura de recozimento de nanocristalização;

σ - esforço de tração, quando do recozimento;

pr - permeabilidade relativa

ΔΤ - faixa dos valores da temperatura de recozimento, permtindoobter Dmin < 3 mm para toda a faixa de pr acessível;

Br - Br indução remanente;

Bm - indução a 20 Oe dita indução de aproximação de saturação;

B(200) - indução saturante a 200 Oe;

Hc - campo coercitivo.

Entende-se por "faixa de μΓ" a extensão de valores de pr acessí-vel a uma fundição determinada para características determinadas de pro-cesso, no interior da faixa máxima de pr de 50 a 5000.

Determinação de Dmin

O raio de curvatura em limite de ruptura da cinta DM|N é medido,colocando-se a cinta sobre uma série de formas calibradas em Vz redondo,cujo dia vai diminuindo, até que a cinta se parta. Utilizam-se sucessivamentee por valores decrescentes dos diâmetros de 5 a 2,5 mm por passo de 0,1 mm.

Determinação de AT

ΔΤ é a faixa dos valores da temperatura de recozimento, permi-tindo obter Dmin < 3 mm para toda a faixa de pr acessível. Com efeito, consi-dera-se que a fragilidade da cinta é compatível com um processo na escalaindustrial, quando Dmin é inferior a 3 mm.

Para determinar o valor de ΔΤ, mede-se portanto DM!n para cin-tas de diversas permeabilidades, obtidas fazendo-se variar o esforço de tra-ção, quando do recozimento, e isto para diferentes valores da temperaturade recozimento Ttth. Assim, para uma fundição de composição Ne 1 (cf. ta-bela 1), foram obtidos os seguinte valores de Dmin.

<table>table see original document page 22</column></row><table>

* testes não realizados.

Nesse exemplo, o valor de ΔΤ é estimado em 30°C entre 560 e 595°C.

Constata-se que quanto mais a permeabilidade aumenta, maisDmin aumentará, para se estabilizar para μ = 1500 - 2000. A fita a menosfrágil é, portanto, aquela que tem a menor permeabilidade, o que é uma van-tagem suplementar de miniaturização para as aplicações de tipo aumento devolume/armazenagem de energia.

Nota-se também que Dmin é muito sensível à temperatura de re-cozimento sob tração. Assim, um desvio de 30°C faz passar todas as cintas,cuja permeabilidade é superior a 500 de um estado de pouca fragilidade ob-tida a 570°C (Dmin < 3 mm) em um estado cada vez mais frágil (Dmin poden-do atingir 3,6 mm).

Tabela 1

<table>table see original document page 22</column></row><table><table>table see original document page 23</column></row><table><table>table see original document page 24</column></row><table><table>table see original document page 25</column></row><table>EXEMPLO 1 - Influência da composição da nuanceInfluência do teor em boro

Os exemplos V, W e X, cujo teor em boro é de 8,4% apresentamuma fragilidade de um nível correto, com uma taxa de ruptura inferior a 5rupturas/km.

Mas, com essa percentagem elevada em boro, a cristalização àpassagem sob esforço é tornada difícil, e, em particular, mais lenta do quetodos os testes industrializáveis, tais como C, D, E e F, por exemplo, o queobriga a diminuir a velocidade de passagem a menos de 4 cm/seg, e o quelimita a faixa de permeabilidade acessível a permeabilidades superiores a300. Em conseqüência, o teor máximo em boro deve ser limitado a 8%.

Por outro lado, o exemplo N mostra que 1,22% de carbono emsubstituição parcial do boro degrada muito pouco os desempenhos do pro-duto.

Influência do teor em nióbio

O exemplo J mostra que, caso se utilize uma percentagem denióbio da ordem de 3,9%, os desempenhos magnéticos são globalmenteconservados com, todavia, uma baixa da indução saturante B(200 Oe) a 12KG ao invés de 12,5 KG, para uma composição tal como aquela utilizadapara os exemplos AaG1 que só contém 2,96% de nióbio.

Além disso, a velocidade de passagem deve ser consideravel-mente reduzida para permitir a obtenção de uma fita recozida sob esforçocom os desempenhos requeridos de curvatura limite (< 3 mm) e de faixa depermeabilidade acessível.

Caso se aumente a percentagem de nióbio a 6% (exemplo K), afaixa de regulagem em temperatura aumenta ainda (50°C) e a faixa de per-meabilidade acessível permanece ainda atraente (pmin = 200). Mas a indu-tância saturante B (200 Oe) se degrada significativamente a 11,2 kg, o quenão permite fabricar componentes tão compactos quanto se desejar.

Além disso, o diâmetro limite para o enrolamento em toro, a par-tir da cinta nanocristalizada sob esforço, se eleva nitidamente a 3,8 mm, oque testemunha uma fragilização da cinta, que a torna muito difícil de mani-pular industrialmente, sem risco de fraturas freqüentes.Influência do teor em cobre

Os exemplos H e I mostram que se afastar um pouco de um teorde 1 % em cobre, para atingir respectivamente 1,5 ou 0,7% não degrada sig-nificativamente os desempenhos.

Influência do teor em silício

Em relação às fitas dos exemplos AaC que contêm 15,3% desilício, constata-se (testes R a U) que, caso se diminua a percentagem emsilício a 13,5%, o metal continua apto à produção industrial (< 5 ruptu-ras/km), a faixa de permeabilidade acessível continua vasta (pmin = 100),mas as condições do processo BS1 segundo a invenção, se tornam maiscríticas face às características magnéticas tais como campo coercitivo Hc.

Assim, para temperaturas de recozimento de 615 e 640°C, Hcpermanece inferior ou igual a 7 A/m, mas, desde 650°C, HC aumenta muitosignificativamente (exemplo T),o que não impede uma produção industrial, jáque a faixa ΔΤ de regulagem de temperatura de recozimento sob esforçocontinua elevada (~30°C). Todavia, caso se diminua ainda a percentagemem silício até atingir 11,5 (exemplo U), o campo coercitivo se degrada paraatingir 8 A/m, quando se encontra nas condições ótimas de fragilidade, pro-vocando perdas magnéticas muito elevadas para o toro enrolado.

Influência do teor em elemento de tipo M'

É preciso limitar o teor possível desses metalóides de substitui-ção ao silício a no máximo 2%. Os exemplos LeM mostram, com efeito, queteores de 1% em cromo ou de 1,5% em alumínio não prejudicam o interessedo produto final, quando são substituídos pelo silício.

Ao contrário, o exemplo O mostra que um teor de 2,4% em va-nádio aumenta nitidamente a fragilidade da fita (>10 rupturas/km), o queleva a reduzir a velocidade à passagem admissível devido a essa fragilidadeaumentada. No mesmo tempo, o campo coercitivo Hc se degrada e a faixade temperatura ΔΤ do processo na qual desempenhos corretos podem serobtidos se torna muito baixa (< 10°C), tornando a faixa imprópria a uma fa-bricação industrial. Além disso, a faixa de pr acessível é reduzida a pr > 300.Influência do teor em elemento de tipo M

O exemplo P mostra que, quando se substitui o silício por 2,6%de germânio, o campo coercitivo Hc é muito degradado (> 8 A/m) e a faixade temperatura de recozimento ΔΤ acessível é muito baixa, enquanto que asoutras características permanecem inteiramente interessantes.

Influência do teor em cobalto

Os exemplos DeE mostram que a adição moderada de cobaltoem substituição parcial pelo ferro, à altura de 1,7% e 5%, degrada a faixa depermeabilidade μ acessível pelo processo "direto", já que Mmin passa de 300a 350 e de 300 a 500, respectivamente.

No caso do processo BS, de acordo com a invenção, o teor ad-missível em cobalto aparece como 0,05 (exemplo F: μ,™ = 300), enquantoque com 10% de cobalto, não se pode ter acesso pelo processo a uma per-meabilidade inferior a 500 (exemplo G).

Testes complementares nos exemplos C, D1, E1, Y e Z permiti-ram determinar os valores de suas perdas magnéticas a 500 kHz (50 mT,27°C), assim como determinar a estabilidade em temperatura de seus valo-res de permeabilidades entre 25 e 150°C, e suas magnetostricções aparen-tes de saturação Às.

<table>table see original document page 28</column></row><table>

Constata-se que, para testes segundo o processo BS, o aumen-to do teor em cobalto degrada, além disso, o campo coercitivo Hc, assimcomo o nível de perdas magnéticas. Esses dois pontos não permitem obteruma liga muito sensível aos pequenos sinais nos dispositivos de medida,nem que seja ligeiramente dissipativo. Em conseqüência, limita-se em cobal-to a no máximo 5,75% em aproximadamente (a < 0,07).Por outro lado, a elevação dos teores acumulados em cobalto eníquel degradam a magnetostricção aparente de saturação Xs, o que torna aliga sensível aso esforços externos (colagem, revestimento, impregnação,recorte, manutenção). Esse aumento degrada também a estabilidade emtemperatura de permeabilidade entre 25 e 150°C. Em conseqüência, limita-se em níquel a no máximo 8,25% em aproximadamente (b < 0,1) e, de prefe-rência, a teores acumulados em Ni e Co de no máximo 8,25% em (a+b < 0,1).

EXEMPLO 2 - aumento

A fim de estudar a influência do esforço aplicado (sobre a fita)sobre o aumento do toro nanocristalino, preparou-se uma série de fitas a-morfas, cuja composição está de acordo com a fundição 1 da tabela 1, e sãosubmetidas a esforços de tração crescentes. As condições dos testes, assimcomo os resultados obtidos em termos de redução de espessura (ΔΕρ/Ερ) ede aumento estão reunidos na tabela 3:

Tabela 3

<table>table see original document page 29</column></row><table>

Constata-se que o processo, de acordo com a invenção, permitereduzir a espessura da cinta nanocristalina, sem degradação significativa doaumento, o que não era de modo nenhum previsível.

Do ponto de vista das aplicações possíveis das cintas nanocris-talinas, de acordo com a invenção, podem ser citados a título indicativo enão limitativo:- captadores de corrente de forte componente contínua super-posta, em particular utilizado em certos modelos dos computadores de energia;

- sondas de corrente larga faixa de freqüência, com ou sem blin-dagem, com utilização por exemplo no controle de corrente em tempo realdos componentes ativos eletrônica de potência, tais como GTO1IGBT, etc;

- indutâncias de controle e de armazenagem de energia paraqualquer tipo de estrutura de conversor eletrônico de potência, tal como PFc,push pull, flyback, forward, etc., permitindo:

.reduzir o volume do componente graças ao acesso a permeabi-lidades baixas, com perdas magnéticas reduzidas e uma imantação comsaturação Js elevada sob fortes esforços de corrente contínua superposta:

. assegurar uma indutância L muito pouco dependente da cor-rente contínua superposta e muito reprodutível (< 10%, de preferência < 5%)em produção industrial;

. evitar qualquer ruído acústico devido à magnetostricção;

. evitar qualquer problema ligado à compatibilidade eletromagné-tica;

. evitar qualquer aquecimento localizado do circuito magnético;

. transformadores HF (superiores a algumas centenas de kHz),compreendendo toras não cortadas, de acordo com a invenção, para umautilização em alimentações de ressonância, por exemplo. O toro, de acordocom a invenção, é no caso vantajoso para sua freqüência de corte elevadoque pode atingir de 20 a 200 MHz para permeabilidade de 50 a 300, compequenas perdas magnéticas e uma forte indução de trabalho acessível(Js > 1 T);

. indutâncias de modo comum de filtragem HF, compreendendotoros não cortados, de acordo com a invenção, que apresentam a vantagemde poder miniaturizar o componente graças ao mesmo tempo a um Js eleva-do e uma grande freqüência de corte que vai de 1 a 200 MHz, e de formapreferida superior a 10 MHz.

Claims

1. Processo de fabricação de uma cinta em material nanocrista-Iino obtida a partir de uma cinta fundida em um estado amorfo, de composição atômica: <formula>formula see original document page 31</formula> M' sendo pelo menos um dos elementos V, Cr, Al e Zn,M" sendo pelo menos dos elementos C, Ge, P, Ga, Sb, In e Be,com:A <0,07 e b<0,10,5 < χ < 1,5 e 2 < a< 510 < y < 16,9 e 5<z<8β < 2 e γ< 2,e submetendo a fita amorfa a um recozimento de cristalização, no qual sesubmete a fita ao recozimento no estado desenrolado, em passagem atravésde pelo menos dois blocos em S e sob tensão em uma direção sensivelmen-te longitudinal axial da fita, de tal modo que a fita seja mantida a uma tempe-ratura de recozimento compreendida entre 530 e 700°C, durante um períodocompreendida entre 5 e 120 segundos, sob um esforço de tração axial com-preendido entre 2 e 1000 MPa, o esforço de tração sofrido por essa fita a-morfa, sua velocidade de passagem, quando do recozimento, o tempo e atemperatura de recozimento sendo escolhidos de tal modo que o perfil deseção da cinta não seja em forma de Ω, e apresente uma flecha máxima daseção transversal da cinta inferior a 3% da largura da cinta, e, de preferên-cia, inferior a 1% da largura.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, no qual a veloci-dade de passagem da cinta é superior ou igual a 10 cm por segundo e pormetro de zona útil de forno.

3. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, noqual o esforço de tração axial é superior a 500 MPa.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 3, no qual a taxa de ruptura da fita amorfa em passagem é inferior a 10rupturas por quilômetro de fita.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 4, no qual, além disso, y é superior ou igual a 12.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 5, no qual:A < 0,04 e b < 0,07- 0,5 < χ < 1,5 e 2 < α < 5- 13<y < 16,6e 5,8 <z<8β < 2 e γ< 2.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, no qual:A < 0,02 e b < 0,05- 0,5 < χ < 1,5 e 2,5 < α < 4- 14,5 <y < 16,5 e 5,8 <z<7,5β < 1 e γ< 1.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 6, no qual:a+b< 0,1.

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 8, no qual:a = 0

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 9, no qual:b = 0

11. Cinta em material nanocristalino, podendo ser obtida pelaaplicação do processo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1a 10, apta a sofrer em qualquer lugar dessa cinta uma dobra com um diâme-tro de curvatura de no máximo 3 mm, sem apresentar ruptura, nem fissura.

12. Cinta, de acordo com a reivindicação 11, obtida pela aplica-ção do processo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10,a partir de uma fita amorfa, a espessura dessa cinta sendo reduzida de pelomenos 10% em relação à espessura dessa fita amorfa.

13. Cinta, de acordo com uma ou outra das reivindicações 11 ou 12, cujo campo coercitivo é inferior ou igual a 7A/m, e, de preferência, inferi-or ou igual a 5A/m.

14. Cinta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a-13, cuja indução a 2000e é superior ou igual a 12 kg.

15. Toro em material nanocristalino, podendo ser obtido pelaaplicação do processo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1a 10, no final do qual se enrola essa cinta nanocristalina, e cuja permeabili-dade é superior ou igual a 50 e inferior a 200, e cuja freqüência de corte estácompreendida entre 30 e 200 MHz.

16. Toro em material nanocristalino, podendo ser obtido pelaaplicação do processo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1a 10, no final do qual se enrola essa cinta nanocristalina e cujo diâmetro éinferior ou igual a 10 mm.

17. Toro, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 ou-16, apresentando uma diminuição do aumento de no máximo 3% em relaçãoao aumento obtido por enrolamento de uma cinta de mesma composiçãoque sofre um recozimento de cristalização sem esforço, e isto para uma re-dução de espessura da cinta nanocristalizada que vai até 10% em relação àespessura da fita amorfa de partida.

18. Toro, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a-17, obtido pela aplicação do processo, como definido em qualquer uma dasreivindicações 1 a 10, ao final do qual se enrola uma primeira vez essa cintananocristalina sobre um primeiro mandril, depois por desenrolamento e enro-lamento posterior sobre um segundo mandril, o diâmetro do segundo mandrilsendo inferior ao diâmetro do primeiro mandril.

19. Captadores de corrente apto a medir uma corrente que com-porta uma forte componente contínua e que pode ser utilizada em um com-putador de energia com simples ou duplo estágio, compreendendo pelo me-nos um toro em material nanocristalino obtido pelo processo, como definidoem qualquer uma das reivindicações 6 a 10.

20. Indutância de armazenagem ou de filtragem, independentedo nível de componente contínua superposta, podendo ser utilizada em umcomputador de energia, compreendendo pelo menos um toro em materialnanocristalino obtido pelo processo, como definido em qualquer uma dasreivindicações 6 a 10.

21. Dispositivo (1) de fabricação de um toro magnético a partirde uma fita (R) fundida em um estado amorfo, por recozimento dessa fita (R)amorfa, caracterizado pelo fato de comportar:- uma árvore de recepção (2) de uma bobina de fita (R) no esta-do amorfo;- um forno de passagem (3) regulado em temperatura;- pelo menos um bloco em S (4) situado à frente da fita (R) noforno (3) e ligado a um motor freio (5);- um dispositivo (6) de regulagem de um esforço de tração nadireção axial dessa fita amorfa (R) e da cinta (N) em material nanocristalino,esse dispositivo (6) compreendendo um dispositivo de medida de esforçoligado a um módulo de comando do motor freio (5) desse bloco em S situado(4) antes da entrada da fita (R) no forno (3);- pelo menos um bloco em S (7) situado após a saída da cinta(N) do forno de passagem (3) e ligado a um motor;- pelo menos um mandril de enrolamento (8) para o enrolamentoda cinta (N) obtida após recozimento sob a forma de um toro em materialnanocristalino,a fita amorfa (R) que passa de uma bobina de estocagem da fita amorfa (R)encaixada sobre essa árvore de recepção (2) à bobina de cinta (N) em mate-rial nanocristalino, sucessivamente através do bloco em S (4) situado antesda entrada da fita (R) no forno (3), depois através do dispositivo de medidade esforço (6), depois através do forno (3), depois através do bloco em S (7)situado após a saída da cinta (N) do forno (3).

22. Dispositivo (1), de acordo com a reivindicação 21, compre-endendo um primeiro mandril de enrolamento da cinta e um segundo mandrilde enrolamento da cinta, de modo que se possa, após enrolamento de umprimeiro toro sobre o primeiro mandril, cortar a cinta (N) e encaixar uma par-te de cabeça da cinta (N) sobre o segundo mandril, para realizar o enrola-mento de um segundo toro, sem interromper a fabricação.

23. Dispositivo (1), de acordo com a reivindicação 21, compre-endendo um único mandril de enrolamento (8) da cinta (N) e um acumuladorde cinta (9) a jusante desse bloco em S (7) de saída do forno (3), permitindotrocar de bobina de enrolamento, sem interromper a fabricação.

24. Dispositivo (1), de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 21 a 23, compreendendo, além disso, pelo menos um rodete prensor(10) que vem comprimir a cinta (N) recozida quando de sua passagem nobloco em S (7) situado após a saída da cinta (N) do forno de passagem (3).

25. Dispositivo (1), de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 21 a 24, compreendendo, além disso, pelo menos um rodete arqueadoque vem comprimir a fita amorfa (R)1 quando de sua passagem no bloco emS (4) situado antes da entrada dessa fita (R) no forno (3).