PL248672B1 - Stop żelaza - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest stop żelaza, który charakteryzuje się tym, że ma skład Fe61Co10Y4W1Pt4B20 oraz nieuniknione zanieczyszczenia.

Description

Przedmiotem wynalazku jest stop żelaza mający zastosowanie zwłaszcza w elektronice i elektrotechnice.

Materiały o właściwościach ferromagnetycznych mają szerokie zastosowanie w przemyśle oraz życiu codziennym. Ferromagnetyki można podzielić ze względu na łatwość ich magnesowania i rozmagnesowania. Parametrem opisującym tę właściwość jest wartość pola koercji. Istnieją różne podziały materiałów ze względu na ich właściwości. Przyjmuje się, że materiały magnetycznie miękkie to takie, które charakteryzują się wartością pola koercji poniżej 1000 A/m, półtwarde od 1000 A/m do 10000 A/m i twarde powyżej 10000 A/m. Materiały wykazujące właściwości magnetycznie półtwarde znajdują zastosowanie między innymi jako różnego rodzaju czujniki jak na przykład zabezpieczenia sklepowe. Materiały magnetycznie półtwarde są dość łatwe do namagnesowania wykorzystując odpowiednią technologie. Jednak wartość pola koercji o wartości kilku tysięcy A/m utrudnia przypadkowe lub nawet celowe rozmagnesowanie materiału, wykorzystanego na przykład jako zabezpieczenie sklepowe.

Istnieje wiele rodzajów stopów wykazujących właściwości magnetycznie półtwarde. Materiały te można produkować poprzez obróbkę termiczną amorficznych prekursorów. Obróbkę taką należy szczegółowo zaprojektować. Istotny jest czas i temperatura wygrzewania. Strukturę nanokrystaliczną można uzyskać w długotrwałym procesie wygrzewania w temperaturze znacznie poniżej temperatury krystalizacji bądź krótkotrwałym procesie przeprowadzonym w temperaturze bliskiej krystalizacji. Wadą tych rozwiązań jest czasochłonność oraz trudności w zaprojektowaniu procesu. Stopy nanokrystaliczne o właściwościach półtwardych można wytworzyć jednoetapowo. Odlewanie ciekłego stopu z odpowiednią szybkością chłodzenia (rzędu 10² K/s) umożliwia wytworzenie częściowo skrystalizowanego stopu. Odpowiednie zaprojektowanie składu chemicznego i szybkości chłodzenia zapewnia otrzymanie faz krystalicznych o pożądanych właściwościach, w tym półtwardych magnetycznie.

Z polskiego opisu patentowego nr 154378 znany jest amorficzny stop metali, magnetycznie miękki, przeznaczony w szczególności na rdzenie magnetyczne pracujące w zmiennych polach magnetycznych o podwyższonej częstotliwości i polach impulsowych będący na osnowie Fe i zawierający wagowo 18-21% Co, 4-8% B i Si łącznie oraz 0,05-1,0% Ta, a resztę składu stanowi Fe.

Innym znanym z polskiego opisu patentowego nr 131127 jest metalowy stop żelaza, boru i krzemu zawierający wagowo: (77:80%) żelaza, (12%: 16%) krzemu, (5:10%) boru oraz ślady zanieczyszczeń wytwarzany w postaci bardzo cienkich taśm.

Celem wynalazku jest otrzymanie w jednoetapowym procesie masywnego szybkochłodzonego stopu o strukturze nanokrystalicznej, którego właściwości będą charakteryzowały się wartością pola koercji z przedziału 1000 - 10000 A/m, wysoką indukcją nasycenia.

Istotą wynalazku jest stop żelaza charakteryzujący się tym, że ma skład Fe61Co™Y4W1Pt4B20, oraz nieuniknione zanieczyszczenia. Nieuniknione zanieczyszczenia są w ilości nie większej 0,09%.

Stop Fe61Co10Y4W1Pt4B20 wytworzono w postaci płytki o grubości 0,5 mm. Wytworzony materiał nie został poddany żadnej dodatkowej obróbce termicznej. Stop odlano przy użyciu metody wtłaczania ciekłego stopu do miedzianej formy. Zastosowana metoda charakteryzuje się szybkością chłodzenia z zakresu 10¹ - 10² K/s. Materiał ze stopu Fe61Co10Y4W1Pt4B20 według wynalazku zawiera odpowiednio (atomowo): Fe - 61%; B - 20%; Y - 4%; Co - 10%, W - 1%, Pt - 4% przy dopuszczalnym zanieczyszczeniu max 0,09%.

Zaletą proponowanego stopu według wynalazku w stosunku do konwencjonalnie produkowanych stopów nanokrystalicznych jest to, że stop o grubości 0,5 mm można wytworzyć w jednym etapie produkcji.

P rz y kła d I

Stop zawiera atomowo Fe - 61%; B - 20%; Y - 4%; Co - 10%, Pt - 4%; W - 1%, przy zanieczyszczeniu 0,05%.

Wsad do wyprodukowania objętościowego stopu nanokrystalicznego wytworzono znanymi sposobami w piecu łukowym. Polikrystaliczne wlewki wytworzono ze składników o czystości powyżej 99,9%. Proces topienia przeprowadzono na miedzianej płycie chłodzonej wodą w atmosferze ochronnej argonu. Nanokrystaliczny stop wytworzono przy użyciu metody wtłaczania. Proces produkcji przeprowadzono w komorze próżniowej w atmosferze ochronnej argonu. Polikrystaliczny wsad topiono przy użyciu prądów wirowych.

Strukturę stopu badano przy użyciu dyfraktometru rentgenowskiego. Na rysunku zamieszczono zarejestrowany dyfraktogram.

PL 248672 Β1

18000

12000

0000 0

30 40 50 60 70 80 90 100 110

Θ [deg] d

b ą a - a-(Fe,Co) b - Fe₂B c - L1_£ Fe₃Pt d - Co_sY e - Pt₃Y

Wytworzony stop nanokrystaliczny charakteryzuje się dwufazową strukturą. W zakresie 40-50° kąta 2 theta występuje szerokie maksimum związane z występowaniem fazy amorficznej. Liczne, wąskie piki świadczą o obecności kilku faz krystalicznych.

Fazy zidentyfikowano przy użyciu specjalistycznego oprogramowania. Zidentyfikowano fazy krystaliczne: aFe, Fe2B, FePts, FesPt, C05Y, PtsY.

Właściwości magnetyczne wytworzonego stopu badano przy użyciu magnetometru wibracyjnego VSM.

Na podstawie zarejestrowanych statycznych pętli histerezy magnetycznej określono wartość pola koercji Hc = 6500 A/m oraz wartość magnetyzacji nasycenia Ms = 1,62 T.

Claims (1)

1. Stop żelaza, znamienny tym, że ma skład Fe6iCoioY4WiPt4B2o oraz nieuniknione zanieczyszczenia.