Магнитный сплав на основе кобальта

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к магнитомягким сплавам на основе кобальта с низкой остаточной магнитной индукцией. Магнитный сплав на основе кобальта с аморфной структурой содержит компоненты при следующем соотношении, ат.%: железо 1,65-5, марганец 2-6, кремний 2-8, бор 10-20, кобальт остальное, причем сумма железа и марганца составляет 4-8 ат. %, а сумма кремния и бора составляет 16-24%. Сплав характеризуется низкой остаточной индукцией, высокой степенью линейности кривой намагничивания и магнитной индукцией B₈₀₀ более 0,9 Тл. Сплав может применяться с большой эффективностью для термомагнитной обработки в поперечном магнитном поле. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к магнитным сплавам на основе кобальта, которые способны иметь низкую остаточную магнитную индукцию.

Одним из условий применения магнитного сплава в качестве магнитомягкого материала является низкая величина магнитострикции насыщения. Низкую магнитострикцию можно получить в сплаве на основе кобальта, содержащего железо, марганец, кремний и бор [1]. При использовании этого сплава для изготовления записывающих магнитных головок необходимо дополнительно к низкой магнитострикции иметь высокую магнитную индукцию насыщения и высокую магнитную проницаемость. Для этой цели предлагается сплав с аморфной структурой [2], имеющий формулу (Co_aFe_1-a)_100-(b+c)Mn_bB_c-dSi_d, где а=0,96-0,99, b=3-5, с= 16-18, d=2-6, c-d≥10. Сплав указанного выше состава имеет магнитную индукцию насыщения более 1,09 Тл и магнитную проницаемость 5000.

В качестве прототипа сплава с аморфной структурой, способного иметь низкую остаточную магнитную индукцию, выбран сплав [3], состав которого в атомных % можно представить в виде формулы (CO_aNi_bT_cMn_bFe_е)_100-t(Si_xB_yM_z)_t, где а=0,39-0,99, b=0-0,4, с=0-0,08, d=0,01-0,13, е=0-0,02, d+c=0,01-0,13, a+b+c+d+e= 1, t= 18-35, xt=8-24, yt=4-24, zt=0-8, x+y+z=1, причем группу Т представляют Cr, No, W, V, Nb, Та, Ti, Zr, Hf, а группу М представляют Р, С, Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Be. Из анализа формулы сплава-прототипа следует, что нижняя граница содержания никеля, железа и элементов из групп Т и М равны нулю, то есть эти элементы могут отсутствовать в сплаве. Кроме того, минимальное содержание марганца составляет 0,65 ат.%, минимальное содержание кремния - 8 ат.%, а максимальное содержание железа - 1,64 ат.%.

Сплавы с низкой остаточной магнитной индукцией В_r имеют величину коэффициента прямоугольности петли магнитного гистерезиса К_п=Br/B_s меньше 0,1, причем В_r - остаточная магнитная индукция, В_s - магнитная индукция насыщения. Кривая намагничивания такого сплава имеет линейный характер. При высокой линейности кривой намагничивания отношение максимальной магнитной проницаемости μ_max к начальной магнитной проницаемости μ_н приближается к единице.

Степень линейности кривой намагничивания также тесно связана с величиной константы магнитной анизотропии К_u, наведенной в процессе термомагнитной обработки в поперечном магнитном поле. При этом, чем выше величина К_u, тем меньше величина начальной магнитной проницаемости μ_н, а величина отношения μ_max/μ_н приближается к единице. Отметим также, что сплавы, способные иметь низкую остаточную магнитную индукцию имеют также высокий коэффициент прямоугольности петли магнитного гистерезиса К_п>0,9 после отжига в продольном магнитном поле.

Для получения магнитного сплава с аморфной структурой, который после отжига в поперечном магнитном поле имеет линейную кривую намагничивания, предлагается содержание железа в сплаве иметь в интервале 1,65-5 ат.%. Это позволяет поддерживать на высоком уровне магнитную индукцию насыщения. Железо и марганец в сумме должны составлять 4-8 ат.%, чтобы магнитостриция насыщения была близка к нулю. Для увеличения константы наведенной магнитной анизотропии содержание кремния должно находиться в интервале 2-8 ат.%. Кремний и бор в сумме должны составлять 16-24 ат.%, чтобы сохранить достаточно высокую магнитную индукцию насыщения. Таким образом, предлагается магнитный сплав с аморфной структурой, способный иметь низкую остаточную магнитную индукцию, содержащий кобальт, железо, марганец, кремний и бор, отличающийся тем, что сплав содержит компоненты при следующем соотношении, ат.%: железо 1,65-5, марганец 2-6, кремний 2-8, бор 10-20, кобальт остальное, причем сумма железа и марганца составляет 4-8 ат.%, а сумма кремния и бора составляет 16-24 ат.%.

Примеры. В индукционной вакуумной печи выплавляли сплавы на основе кобальта, содержащие железо, марганец, кремний и бор. Разливку расплава производили на установке "Сириус 150/0.02М". Толщина полученной аморфной ленты составляла 25 - 30 мкм. Ленту сматывали в тороидальные магнитопроводы с наружным диаметром - 32 мм, внутренним диаметром - 20 мм и высотой - 10 мм. Затем магнитопроводы отжигали при оптимальной температуре. В процессе отжига и охлаждения магнитопроводы находились в поперечном магнитном поле, направленном перпендикулярно торцевой поверхности магнитопровода. В таблице представлены результаты измерения коэффициента прямоугольности петли магнитного гистерезиса К_п= В_r/B₈₀₀, величины магнитной индукции B₈₀₀ при напряженности магнитного поля 800 А/м и отношения μ_max/μ_н. Из таблицы следует, что предложенные сплавы обладают низкой остаточной магнитной индукцией, высокой степенью линейности кривой намагничивания и достаточно высокой магнитной индукцией B₈₀₀ более 0,9 Тл. Во всех сплавах начальная относительная магнитная проницаемость находилась в интервале 1000-2000, что ниже, чем в сплаве-прототипе (более 2000). Это указывает на большую эффективность термомагнитной обработки в поперечном магнитном поле и достижению более высокой наведенной магнитной анизотропии.

Источники информации 1. Патент ФРГ 3021536, H 01 F 1/14, С 22 С 19/07, 1980.

2. Патент ЕПВ 0088244, С 22 С 1/00, H 01 F 1/14, 1986.

3. Патент США 5200002, С 22 С 19/07, H 01 F 1/047, 1993.

Формула изобретения

Магнитный сплав на основе кобальта с аморфной структурой, способный иметь низкую остаточную магнитную индукцию, содержащий железо, марганец, кремний и бор, отличающийся тем, что сплав содержит компоненты при следующем соотношении, ат.%: Железо - 1,65-5 Марганец - 2-6 Кремний - 2-8 Бор - 10-20 Кобальт - Остальное причем сумма железа и марганца составляет 4-8 ат.%, а сумма кремния и бора - 16-24 ат.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1