專利名稱：用于鐘表制造的軟磁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軟磁合金以及其在鐘表制造用馬達(dá)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
模擬石英表的指針是由微型電動(dòng)馬達(dá)即通常所說(shuō)的Lavet型步進(jìn)馬達(dá)(見(jiàn)

圖1)所驅(qū)動(dòng)。這種馬達(dá)包括一個(gè)由永久磁鐵組成的兩極轉(zhuǎn)子1、一個(gè)從軟磁合金帶上切下的定子2、和一個(gè)用可能與制造定子所用材料不同的軟磁合金制造的卷繞鐵心3。定子包括盡可能窄的峽部4和5。
為了生成鐘表制造用電動(dòng)馬達(dá)的定子，已知使用含少量百分比鉬或銅的80％鎳合金型、或Fe-36.5Ni-7.5Cr型合金型、或Fe-50Ni-10Cr合金型軟磁合金。這些合金具有在-20℃到+70℃的溫度范圍內(nèi)對(duì)0.4到0.8mm厚度而言小于100mOe的矯頑磁場(chǎng)，在40℃大于4000高斯的飽和感應(yīng)BS。但是這些合金很昂貴，希望能找到不那么昂貴的合金。但是目前為止這樣的合金還不為人知。
本發(fā)明目的是提供適于生產(chǎn)鐘表制造用電動(dòng)馬達(dá)定子的軟磁合金，其與已知合金相比比較便宜。
為此目的，本發(fā)明主題是一種軟磁合金，其以重量百分比表示的組成包括28％≤Ni＜34％0％≤Co≤4％0％≤Cu≤4％1％≤Cr0％≤Mo≤8％0≤Nb＜1％
0≤Mn＜2％0％≤V＜5％0％≤W＜5％0％≤Si＜4％0％≤Al＜4％0％≤C≤0.4％，任選的一種或多種總量保持低于0.1％的選自鎂和鈣的元素，其余是鐵和熔煉產(chǎn)生的雜質(zhì)，該化學(xué)組成進(jìn)一步滿足關(guān)系式180.5≤6Ni-2.5(Cr+Mo+V+W+Si+Al)+4(Co+Cu)≤197.5和Co+Cu≤4％。
優(yōu)選該合金含有2％以上的鉻，并優(yōu)選還含有1.5％以上、或甚至2％以上的鉬。
本發(fā)明還涉及用本發(fā)明合金制成的用于鐘表制造的電動(dòng)馬達(dá)定子，以及這種馬達(dá)的定子。

發(fā)明內(nèi)容
下面詳細(xì)敘述本發(fā)明。
圖1顯示用于鐘表的Lavet型電動(dòng)馬達(dá)。
本發(fā)明合金以重量百分比含有-28％到34％的鎳，鎳是獲得良好磁性所必需的元素，但非常昂貴；-0％到4％的鈷和/或銅，為了獲得磁性，這兩種元素的總和保持在小于或等于4％；與鎳相似，這兩種元素對(duì)磁性具有重要和有益的效果，并可以減少鎳的百分比。此外，銅遠(yuǎn)比鎳便宜；-為了不降低磁性，至多0.4％的碳；-為了獲得良好的抗腐蝕性，至少1％、優(yōu)選2％以上的鉻，但優(yōu)選低于7.5％、更優(yōu)選低于6.5％；-為了改善機(jī)械性能，任選的最多1％的鈮；-為了增加電阻和磁性(特別是矯頑磁場(chǎng))，任選的鉬、釩、鎢、硅或鋁，Mo的含量小于8％，V和W的含量小于5％，Si和Al的含量小于4％；優(yōu)選鉬含量必須大于1.5％，或者甚至2％，以改善機(jī)械性能，從而減小峽部4和5的橫截面(因此增加馬達(dá)的效率)，同時(shí)保持相同的定子幾何穩(wěn)定性。此外，大于1.5％的鉬含量可以防止在NH3內(nèi)退火時(shí)出現(xiàn)任何不宜的著色和/或氧化；-為了增加熱轉(zhuǎn)換性和磁性，最多2％的錳；和-任選的一種或多種選自鎂和鈣的元素，其含量的總和小于0.1％，以改善機(jī)械切削性。
所述組成的其余部分由鐵和熔煉產(chǎn)生的雜質(zhì)組成。這些雜質(zhì)中特別可能有鈦，由于其不利于在鐘表制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，優(yōu)選將其限制在低于0.003％、優(yōu)選低于0.002％、更優(yōu)選低于0.001％。實(shí)際上，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)該元素的存在可能在退火后實(shí)質(zhì)上增加?jì)深B磁場(chǎng)，而這不利于這些應(yīng)用。
此外，為了獲得可以制造用于鐘表制造的微型電動(dòng)馬達(dá)定子的磁性，即在-20℃和+70℃之間小于100mOe的矯頑磁場(chǎng)，和在40℃對(duì)于40 Oe的感應(yīng)大于4000高斯的飽和感應(yīng)BS，該合金的化學(xué)組成必需滿足以下條件180.5≤6Ni-2.5(Cr+Mo+V+W+Si+Al)+4(Co+Cu)≤197.5除了已經(jīng)提到的磁性，該合金具有非常好的抗水性酸腐蝕性。這種抗腐蝕性可以通過(guò)如下方法測(cè)定當(dāng)變化浸沒(méi)于0.01mol/l濃度硫酸水溶液中的該合金所制電極和鉑所制參比電極之間的電壓時(shí)，測(cè)量?jī)蓚€(gè)電極之間的最大電流Imax。對(duì)于上述定義的組成，電流Imax保持小于3mA。
該合金可以通過(guò)任何已知方法進(jìn)行熔煉，例如在感應(yīng)爐中或埋弧電爐中熔煉，凝固后，可以進(jìn)行熱軋和冷軋以獲得例如合金帶，從所述合金帶切割下多個(gè)部分進(jìn)行退火，例如在1100℃和1200℃之間、還原氣氛中(例如在氫氣中)靜態(tài)退火1到10小時(shí)，或者在1000℃和1100℃之間、還原氣氛中運(yùn)動(dòng)中退火5到30分鐘。
作為實(shí)施例和對(duì)照，生產(chǎn)了成分和機(jī)械性能如表1中所示的合金。
實(shí)施例2、3、5-7、9、10和14-15對(duì)應(yīng)于本發(fā)明。實(shí)施例1、4、8、11-13和18-20作為對(duì)照給出。在這些實(shí)施例中，組成的余量是鐵和雜質(zhì)。
對(duì)于這些實(shí)施例，通過(guò)真空感應(yīng)熔煉進(jìn)行熔煉，并以鑄錠的形式鑄型，將鑄錠在1000℃和1200℃之間鍛造，并在1150℃和800℃之間熱軋，獲得厚度為4.5mm的合金帶產(chǎn)品。將這些合金帶產(chǎn)品酸洗、不進(jìn)行中間退火的條件下冷軋至0.6mm厚度，然后切割成36和25mm直徑的圓盤(pán)形，在1170℃下、氫氣中退火4小時(shí)。
然后測(cè)量在-20℃和+70℃的矯頑磁場(chǎng)HC、在40℃下40奧斯特磁場(chǎng)中的飽和感應(yīng)BS，和0.01mol/l硫酸水溶液中的最大腐蝕電流Imax。
表1

*式6Ni-2.5X+4(Co+Cu)中，X＝Cr+Mo+V+W+Si+Al。
這些實(shí)施例顯示，在對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的組成范圍內(nèi)，合金滿足制造用于鐘表的電動(dòng)馬達(dá)定子所要求的條件，即在-20℃和+70℃之間HC＜100mOe，BS＞4000G和Imax＜3mA，此范圍之外的合金不能滿足這些條件。
特別在對(duì)比實(shí)施例1、4、8和13中，鎳、鈷、銅和鉻的含量滿足6Ni-2.5X+4(Co+Cu)＞197.5，并且在這些條件下，-20℃下HC大于100mOe。
在對(duì)比實(shí)施例11、12和20中，鎳、鈷、銅和鉻的含量滿足6Ni-2.5X+4(Co+Cu)＜180.5，并且在這些條件下，BS小于4000高斯。
在對(duì)比實(shí)施例18和19中，鉻含量非常低，Imax大于3mA，說(shuō)明抗腐蝕性不足。
生產(chǎn)了特別適于制造鐘表馬達(dá)用定子的以下合金實(shí)例1、Fe-Ni33.7-Cr8-Mn0.3合金，其含有約33.7％鎳、8％鉻和0.3％錳，其余是鐵和熔煉產(chǎn)生的雜質(zhì)。在與上述實(shí)施例相同的條件下從該合金制造圓盤(pán)形材料。獲得的特性是BS＝4500G；-20℃下HC＝26mOe和70℃下HC＝9.5mOe；Imax＝0.6mA。
這種經(jīng)濟(jì)型合金具有既不含銅也不含鈷的優(yōu)點(diǎn)，使金屬?gòu)U料的循環(huán)利用更容易進(jìn)行；2、Fe-Ni33.8-Cr2-Mo6-Mn0.3合金，其含有約33.8％鎳、2％鉻、6％鉬和0.3％錳，其余是鐵和雜質(zhì)。在與前一實(shí)例相同的條件下獲得的特性是BS＝4200G；-20℃下HC＝38mOe和70℃下HC＝15mOe；Imax＝1.6mA。
與前述不含鉬的實(shí)例相比，這種經(jīng)濟(jì)型合金的機(jī)械強(qiáng)度高出20％(在1170℃退火后，最大強(qiáng)度增加了80MPa)，使之可以生產(chǎn)具有更窄峽部而且磁性損失減少的定子(因此可以生產(chǎn)更高效率的步進(jìn)馬達(dá)，或使鐘表的電池消耗更低)；3、e-Ni33.5-Cr5-Mn0.3合金，其含有約33.7％鎳、8％鉻和0.3％錳，其余是鐵和熔煉產(chǎn)生的雜質(zhì)。在與上述實(shí)施例相同的條件下用該合金制造圓盤(pán)材料。所得特性是BS＝6950G；-20℃下HC＝59.5mOe和70℃下HC＝26mOe；Imax＝0.5mA。
這種經(jīng)濟(jì)型合金的優(yōu)點(diǎn)是具有高飽和感應(yīng)BS，使之可以替代Fe-Ni80型合金使用而不用重新設(shè)計(jì)馬達(dá)；和4、Fe-Ni30-Cr2-Cu3.7-Mn0.2合金，其含有約30％鎳、2％鉻、3.7％銅和0.2％錳，其余是鐵和熔煉產(chǎn)生的雜質(zhì)。在與上述實(shí)施例相同的條件下獲得的特性是BS＝7400G；-20℃下HC＝45mOe和70℃下HC＝24mOe；Imax＝1.6mA。
由于該合金只含有30％的鎳和約4％的銅，因此非常經(jīng)濟(jì)，由于它的磁性，該合金能夠取代現(xiàn)有技術(shù)中任何已知的合金而不用重新設(shè)計(jì)馬達(dá)。
權(quán)利要求
1.一種軟磁合金，其組成包括以重量百分?jǐn)?shù)表示的28％≤Ni＜34％0％≤Co≤4％0％≤Cu≤4％1％≤Cr0％≤Mo≤8％0≤Nb＜1％0≤Mn＜2％0％≤V＜5％0％≤W＜5％0％≤Si＜4％0％≤Al＜4％0％≤C≤0.4％任選的總量保持低于0.1％的一種或多種選自鎂和鈣的元素，其余是鐵和熔煉產(chǎn)生的雜質(zhì)，該化學(xué)組成進(jìn)一步滿足關(guān)系式180.5≤6Ni-2.5(Cr+Mo+V+W+Si+Al)+4(Co+Cu)≤197.5和Co+Cu≤4％。
2.權(quán)利要求1的合金，其組成進(jìn)一步是Cr≥2％。
3.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的合金，其組成進(jìn)一步是Mo≥1.5％。
4.權(quán)利要求1到3任一項(xiàng)的合金，其特征進(jìn)一步在于Cr≤7.5％。
5.權(quán)利要求1到4任一項(xiàng)的合金，其特征進(jìn)一步在于含有低于0.003％的鈦。
6.要求5的合金，其特征進(jìn)一步在于含有低于0.002％的鈦。
7.一種用于鐘表制造的電動(dòng)馬達(dá)，其定子由權(quán)利要求1到6任一項(xiàng)的軟磁合金制成。
8.種用于鐘表制造的電動(dòng)馬達(dá)定子，其由權(quán)利要求1到6任一項(xiàng)的軟磁合金制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軟磁合金，其具有以重量百分比表示的以下組成28％≤Ni≤34％，0％≤Co≤4％，0％≤Cu≤4％，1％≤Cr，0％≤Mo≤8％，0≤Nb≤1％，0≤Mn≤2％，0％≤V≤5％，0％≤W≤5％，0％≤Si≤4％，0％≤Al≤4％，0％≤C≤0.4％，任選的一種或幾種總含量保持低于0.1％的選自鎂和鈣的元素，其余是鐵和生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的雜質(zhì)。該化學(xué)組成進(jìn)一步滿足以下關(guān)系式180.5≤6×Ni2.5×(Cr+Mo+V+W+Si+Al)+4×(Co+Cu)≤197.5和Co+Cu≤4％。本發(fā)明涉及該軟磁合金在制造用于鐘表制造的馬達(dá)定子中的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C22C38/58GK1633695SQ03803876
公開(kāi)日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2003年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月15日
發(fā)明者蒂埃里·瓦厄克爾勒, 埃爾韋·弗雷斯, 布律諾·布洛涅 申請(qǐng)人:安費(fèi)合金公司