какие сплавы рекомендуется использовать при высоких частотах
Железоникелевые сплавы с высокой магнитной проницаемостью
Сплавы железа с никелем, называемые также пермаллоями, обладают при определенном соотношении компонентов высокими магнитными свойствами. Для сплавов этого состава характерны наивысшие значения магнитной проницаемости, минимальные значения коэрцитивной силы. Наибольшими значениями начальной и максимальной магнитных проницаемостей обладают сплавы, содержащие 70—80% Ni (высоконикелевые сплавы), второй, меньший, максимум наблюдается, если сплав содержит 40—50% Ni (низконикелевые сплавы). По сравнению с электротехническими сталями магнитная проницаемость железоникелевых сплавов в несколько сотен раз выше как в постоянных, так и в переменных магнитных полях (см. рис. 19.8). Индукция насыщения высоконикелевых сплавов примерно в 2 раза ниже, чем у электротехнической стали, и в 1,5 раза ниже, чем у низконикелевых сплавов. Из этого следует что, например, для магнитопроводов мощных силовых трансформаторов и мощных магнитопроводов других назначений не следует использовать высоконикелевые сплавы.
Удельное электрическое сопротивление низконикелевых сплавов приблизительно 2 раз выше, чем высоконикелевых. Это позволяет использовать низконикелевые сплавы на более высоких частотах.
Большим недостатком всех железоникелевых сплавов является их высокая чувствительность к механическим воздействиям, причем в наибольшей степени по этой причине снижаются начальная и максимальная проницаемости и возрастает коэрцитивная сила и потери при перемагничивании.
Все марки железоникелевых сплавов разделены на 4 группы:
1. Нелегированные низконикелевые сплавы 45Р и 50Н с содержанием 45% и 50% никеля (Н) соответственно.
2. Низконикелевый сплав 50НХС, легированный хромом (X) и кремнием (С).
3. Сплавы, обладающие магнитной текстурой и прямоугольной петлей гистерезиса, 50НП, 65НП, 34НКМП с содержанием никеля 50, 65 и 34% соответственно, но сплав 34НКМП легирован кобальтом (К) и молибденом (М). Буква П означает, что в результате особой технологии изготовления и термической обработки сплав может обладать прямоугольной петлей гистерезиса
4. Высоконикелевые сплавы 79НМ, 80НХС, 76НХД, легированные соответственно молибденом, хромом и кремнием, хромом и медью (Д).
Принципиальная технологическая схема изготовления магнитопроводов из железоникелевых сплавов подобна указанной ранее для электротехнических сталей. Все железоникелевые сплавы поставляют только в неотожжен- ном виде. Режимы термообработки сплавов, протекающей при температуре 1000—1200° С, регламентированы ГОСТ 10160—75. Только при их строгом соблюдении могут быть получены гарантированные магнитные свойства.
Области применения основных марок сплавов в приборостроении:
сплав 50Н с более высоким значением индукции насыщения, чем у остальных сплавов этой группы; применяют его для изготовления ленточных, витых и штампованных магнитопроводов малогабаритных силовых трансформаторов и трансформаторов звуковых частот, дросселей, реле и деталей магнитных цепей, работающих в широком диапазоне частот при повышенных магнитных индукциях преимущественно без подмагничивания;
сплав 50НХС, обладающий повышенным удельным сопротивлением; может быть использован для изготовления магнитопроводов аппаратуры связи звуковых и высоких частот, работающих без подмагничивания или с небольшим подмагничиванием, а также для изготовления импульсных трансформаторов;
сплавы 79НМ, 80HXG, 76НХД, имеющие высокую магнитную проницаемость в слабых полях; применяют их для изготовления магнитопроводов малогабаритных трансформаторов, дросселей, реле магнитных экранов, а при толщине ленты 20 мкм — для изготовления магнитопроводов магнитных усилителей, элементов вычислительных устройств, бесконтактных реле и т. д.
Сплав 76НХД обладает повышенной температурной стабильностью в интервале температур —60÷ + 60° С.
Магнитная проницаемость рассматриваемых ферритов составляет µн=20—20 ООО и µmax= 45—35 000. Ферриты, у которых µн= 400—20 000 в слабых полях во многих случаях эффективно заменяют листовые железоникелевые сплавы и электротехническую сталь. Однако в средних и сильных полях низкой частоты использование магнитомягких ферритов нецелесообразно, поскольку они имеют в 2—3,5 раза более низкую индукцию насыщения, чем металлические магнитные материалы.
Для ферритов характерна сильная зависимость проницаемости: µН от температуры. Начальная проницаемость ферритов повышается с ростом температуры, а при подходе к температуре Кюри резка снижается в связи с потерей ферримагнитных свойств. Значения температуры Кюри, зависящие от состава и структуры феррита и определяющие рабочий температурный диапазон применения.
Практический интерес представляет вопрос о стабильности магнитной проницаемости во времени, которую оценивают по формуле:
где Кµ — коэффициент стабильности, показывающий изменение параметра в течение года, %; µτ1, µτ2 — значения начальной проницаемости в моменты времени τ1 τ2.
 Рис. 21.2. Эквивалентная схема и векторная диаграмма катушки с магнитным «сердечником» |
Магнитные потери, возникающие в ферритовых сердечниках при перемагничивании, часто оценивают величиной тангенса угла потерь. Действительно тороидальную катушку с ферритовым сердечником можно представить в виде экви-валентной схемы, изображенной на рис. 21.2 (сопротивле-нием и емкостью обмотки пренебрегаем). Сопротивление R эквивалентно всем видам потерь мощности в феррите. Из векторной диаграммы получим tgδm=R/(ωL)
Тангенс угла магнитных потерь в общем случае имеет составляющие потерь на гистерезис, на вихревые токи и на магнитную вязкость. В слабых полях потери на гистерезис малы, потери на вихревые токи в ферритах ничтожны вследствие их высокого удельного соп-ротивления. Таким образом, для ферритов в высокочастотном поле основным видом являются потери на магнитную вязкость материала.
Удельные потери при перемагничивании тороидального ферритового сер-дечника в слабых полях измеряют в Вт/м 3
Отсюда следует, что основное влияние на потери оказывают величины индукции материала и тангенса угла потерь, приведенного к величине начальной магнитной проницаемости.
Среди низкочастотных ферритов наиболее широко используют ферриты марок 2000НМ, 600НН, 400НН, идущие на изготовление строчных трансформаторов, раструбов отклоняющих систем телевизоров, сердечников магнитных антенн радиовещательных приемников и т. д.
Существенными преимуществами марганец-цинковых ферритов перед никель-цинковыми являются: в несколько раз меньше потери на гистерезис, более высокая индукция, значительно большая температура Кюри и меньшее значение температурного коэффициента а п..
К недостаткам марганец-цинковых ферритов относится меньшее значение fкр. При жестких требованиях к величине нелинейных искажений марганец-цинковые ферриты лучше никель-цинковых, но последние имеют преимущества при работе в устройствах с подмагничиванием. При повышенных требованиях к термостабильности в широком интервале температур рекомендуется использовать марганец-цинковые ферриты 1500НМЗ, 1000НМЗ, 700НМ1 и 700НМ, которые могут обеспечить и высокую добротность изделий. При повышенных требованиях к временной стабильности Кµ рекомендуется использовать марганец-цинковые ферриты 2000НМЗ и 700НМ1 в то время как для других марок этого феррита Кµ= = 5-15%.
Высокочастотные никель-цинковые ферриты предназначены для использования в слабых полях при частотах до 100 МГц, имеют малые потери и низкое значение µH в широком температурном интервале. Временная стабильность µH этой группы ферритов высока и составляет десятые доли процента в год.
В зависимости от величины магнитной проницаемости никель- цинковые ферриты по назначению подразделяют на четыре группы:
Группа I — материалы с высоким значением µmax ≥lOOO. Для них характерна высокая проницаемость, но низкая граничная частота. Невысокая температура Кюри определяет узкий диапазон рабочих температур. Материалы этой группы предназначены для изготовления сердечников, используемых при частотах до нескольких сот килогерц.
Группа II — материалы со средним значением µmax = 200—600, повышенным значением температуры Кюри и меньшими потерями, чем у материалов первой группы. Материалы этой группы можно применять на частотах до нескольких мегагерц.
Группа III — материалы с низким значением µmax = 100—150, имеющие температуру Кюри до 400° С. Они предназначены для изготовления сердечников, работающих в диапазоне нескольких десятков мегагерц.
Группа IV — материалы со сверхнизкими значениями µmax = 10—50, имеющие незначительные потери и высокую термостабильность. Граничные частоты — до 200 МГц. Ферриты этой группы применяют для изготовления сер-дечников высокочастотных катушек, индуктивных катушек фильтров.
На основе ферритов реализован перспективный тип элементов — многофункциональные магнитные радиокомпоненты, осуществляющие одновременно трансформацию, стабилизацию, модуляцию и другие виды преобразования электрического сигнала.
-Альсифер—это тройной сплав алюминия (аль-), кремния (-си) и железа (-фер). Для магнитодиэлектриков применяют сплавы с содержанием кремния 9—11 % и алюминия 7,5%. Требования к точности поддержания состава сплава невысоки, так как свойства магнитодиэлектрика мало зависят от свойств исходного магнитного материала. Они определяются в основном размерами, формой и взаимным расположением частиц этого материала. Альсифер дешевый, недефицитный материал. Изменяя содержание кремния и алюминия, можно регулировать величину температурного коэффициента проницаемости ТКµ и добиться практически нулевых его значений. Все это обеспечило альсиферу широкое применение при производстве магнитодиэлектриков.
Магнитные материалы их свойства, применение, классификация
Для создания элементов и устройств систем управления и автоматики используются магнитные материалы, в которых, главным образом, выставляют такие требования:
1.Материал должен легко намагничиваться под действием постоянного поля или однополярного импульса поля и легко перемагничиваются в переменном поле, есть петля гистерезиса должна быть достаточно узкой с малым значением Н С и большим значением m. Такие требования позволяют повысить чувствительность электромагнитных элементов.
2.Материалы должен иметь большое значение индукции насыщения В S, т.е. обеспечивать проникновение большого магнитного потока в сердечник с соответствующим поперечным сечением. Выполнение такого требования позволяет получить наименьшие габариты и массу устройства, а если заданы габариты — то наибольшую мощность или напряжение на выходе устройства.
Кроме перечисленных основных требований к магнитных материалов, используемых в тех или других электромагнитных устройствах, выставляют специфические требования.
Так, для улучшения температурной стабильности (неизменности магнитных свойств при изменении температуры окружающей среды) важно, чтобы точка Кюри материала была как можно выше.
Чем ближе к единице коэффициент прямоугольности материала, тем линейная зависимость выходного сигнала от входного, тем легче распознаются сигналы в цифровых устройствах.
Ярко обнаружена магнитная анизотропия повышает качество устройств на тонких магнитных пленках, а высокая чистота кристаллической структуры материала является необходимым условием создания устройств на цилиндрических магнитных доменах.
Магнитные материалы можно разделить на магнитно-твердые, для которых напряженность Н с составляет десятки и сотни ампер на сантиметр и магнитно-мягкие с напряженностью Н с в десятые и сотые доли ампера на сантиметр. Магнитно-твердые материалы используются для изготовления постоянных магнитов, магнитно-мягкие — для изготовления элементов, в которых поле создается токами, проходящими по обмотках.
Для создания элементов и устройств СУА применяют, главным образом, магнитно-мягкие материалы. Магнитно-твердые порошковые материалы входят в феролакы, которыми покрывают магнитные ленты и диски.
Магнитно-мягкие материалы, можно разделить на три группы: электротехнические стали, сплавы на основе железа с другими металлами (никель, кобальт, алюминий) и ферриты (неметаллические ферромагнетики).
Электротехнические стали наиболее дешевые материалы, имеющие большие индукции насыщения (порядка 1,8 … 2,3 Тл), и это позволяет создавать из них компактные и дешевые электромагнитные элементы. Но из-за относительно большой (по сравнению с железоникелевых сплавами) коэрцитивная силу электротехнической стали (порядка 0,1 ¸ 0,5 А / см) чувствительность стальных элементов к изменениям внешнего поля, которое образуется обмотками, невелика.
Зализоникелевые сплавы (пермаллоя) дороже стальных в 15-20 раз, имеют меньшую индукцию насыщения, но позволяют получать высокочувствительные магнитные элементы за счет малой коэрцитивной силы и высокой начальной магнитной проницаемости. Зализоникелеви сплавы изготовляют в виде листов или лент. Толщина ленты иногда достигает нескольких микрометров.[adsense_id=»1″]
Зализоалюминиевые сплавы 16ЮХ и 16ЮМ, которые содержат в своем составе 16% алюминия, по магнитным свойствам не уступают пермаллой, но имеют повышенную (10 … 20 раз больше, чем в пермаллой) износостойкость. Их широко применяют для изготовления магнитных головок в устройствах магнитной записи, где в процессе работы головка непрерывно трется о поверхность ленты.
Ферриты — это неметаллические магнитные материалы (твердые растворы), изготовленные из смеси оксидов железа с оксидами магния, меди, марганца, никеля и других металлов. Общая формула ферритов имеет вид МеO × Fе2 Оз, где Me — любой металл.
Оксиды измельчают на маленькие куски и смешивают в определенной пропорции. Магнитопроводы необходимых размеров и конфигураций прессуют из полученной смеси при давлении 10-30 кН / см 2 (1-3 т / см 2) и выжигают при температуре 1200-1400 ° С. Готовые магнитопроводы серо-черного цвета имеют высокую твердость, но довольно хрупкие. Обмотки обычно наматывают без непосредственно на ферритовые магнитопроводы без дополнительной изоляции последних. Удельный
электрическое сопротивление ферритов в миллионы раз больше чем у металлических ферромагнетиков, что практически устраняет вихревые токи. Это позволяет перемагничиные ферриты с частотой в сотни килогерц и обеспечивать высокую скорость выполнения операций современных управляющих и вычислительных машин. Наиболее распространенные магниево-марганцевые ферриты марок ВТ (1.3ВТ, 0,16 ВТ и др.).. Они имеют относительно низкую точку Кюри (140 — 300 ° С), что обусловливает значительную изменение их магнитных параметров при нагревании. Ферриты на базе лития, с точкой Кюри 630 ° С, имеют значительно лучшие температурные характеристики. Для магнитопроводов цифровых устройств широко применяют бифериты, есть ферриты с двумя металлами, например магниево-марганцевые или литий-натриевые ферриты, а также полифериты, которые являются твердыми растворами трех и более ферритов.
Магнитно-твердые материалы. Магнитно-твердые материалы, как уже отмечалось, применяют:
— Для изготовления постоянных магнитов;
— Для записи информации (например, для звукозаписи).
При оценке свойств магнитно-твердых материалов могут оказаться существенными механические свойства (прочность), обрабатываемость материала в процессе производства, а также плотность, удельное электрическое сопротивление, стоимость и др.. Особенно важно в некоторых случаях вопрос стабильности магнитных свойств.
Важнейшими материалами для постоянных магнитов являются сплавы Fe-Ni-Al. Большую роль в образовании высококоэрцитивной состояния этих сплавов играет механизм дисперсионного твердения.
Такие материалы имеют большое значение коэрцитивной силы, потому что их намагничивания происходит в основном за счет процессов вращения.[adsense_id=»1″]
Сплавы Fe-Ni-Al без легирующих элементов не применяют из-за их сравнительно низкие магнитные свойства. Наиболее распространенными являются сплавы, легированные медью и кобальтом. Висококобальтови сплавы, содержащие более 15% Co, как правило, используют с магнитной или с магнитной и кристаллической текстурой.
Магнитная текстура является результатом термомагнитного обработки, которая заключается в охлаждении в магнитном поле напряженностью 160-280 кА / м сплава от высоких температур (1250-1300 0 С) до примерно 500 0 С. При этом рост магнитных характеристик происходит только в направлении действия поля, т.е. материал становится магнитно-анизотропными.
Дальнейшее существенное повышение магнитных свойств сплавов Fe-Ni-Al-(Co) возможно созданием магнитов из макроструктурой в виде столбчатых кристаллов. Кристаллическую структуру получают в процессе особых условий охлаждения сплава.
Приведем краткие рекомендации по выбору марок сплавов. Безкобальтови сплавы (ЮНД и др.). Есть дешевые, их свойства относительно низкие. Сплавы ЮНДК15 и ЮНДК18 применяют, когда требуются относительно высокие магнитные свойства и материал не должен иметь магнитную анизотропию. Сплавы, содержащие 24% Со (ЮН13ДК24 и др.)., Имеют высокие магнитные свойства в направлении магнитной текстуры, хорошо технологически освоены и имеют широкое применение.
Сплавы с направленной кристаллизацией, например ЮН13ДК25БА, и др. Имеющих наибольшую W max и, следовательно, могут обеспечить наименьшие массу и габариты магнитных систем.
В тех случаях, когда система разомкнутая, применяют сплавы с наиболее высокой Н с, например титанистий сплав ЮНДК35Т5.
Сплавы с монокристалевой структурой (ЮНДК35Т5АА и ЮНДК40Т8АА) по сравнению со сплавами с направленной кристаллизацией имеют следующие преимущества: более высокие магнитные свойства за счет дальнейшего совершенствования структуры, наличие трех взаимно перпендикулярных направлений, в которых свойства оптимальны; лучшие механические свойства.
Основные недостатки сплавов Fe-Ni-Al-(Co) — плохие механические свойства (высокие твердость и хрупкость), что значительно усложняет их механическую обработку.
Магниты из порошков. Магниты, которые получают методами порошковой металлургии, можно разделить на металлокерамические, металопластични и оксидные.
Для первых двух групп физические процессы образования высококоэрцитивной состояния зависят от тех же причин, что и для монолитных магнитов, для двух других групп необходимым условием получения высококоэрцитивной свойств является измельченный до определенной степени дисперсии состояние, которому соответствует однодоменна структура.
Металлокерамические магниты получают из металлических порошков прессованием их без материала, что их связывает, и спеканием при высокой температуре. По магнитным свойствам они лишь немного уступают литым магнитам, но дороже остальных.
Металопластичные магниты производят, как металлокерамические, из металлических порошков, но прессуют их вместе с изолирующей связкой и подвергают нагреву до невысокой температуры, необходимой для полимеризации вещества, что их связывает. По сравнению с отлитыми магнитами они снижены магнитные свойства, но имеют большой электрическое сопротивление, малый плотностью и относительно дешевы.
Среди окислительных магнитов практическое значение имеют магниты на основе ферритов бария и кобальта.
Бариевые магниты. Промышленность выпускает две группы бариевых магнитов: изотропные (БИ) и анизотропные (БА).
Бариевые магниты по сравнению с отлитыми имеют очень большую коэрцитивная силу и малый остаточную индукцию. Удельное электрическое сопротивление r бариевых магнитов в миллионы раз выше, чем r металлических материалов, что позволяет использовать бариевые магниты в магнитных цепях, которые подвергаются воздействию полей высокой частоты. Бариевые магниты не содержат дефицитных и дорогих материалов, они примерно в 10 раз дешевле чем магниты с ЮНДК24.
К недостаткам бариевых магнитов следует отнести плохие механические свойства (высокие хрупкость и твердость) и, самое главное, большую зависимость магнитных свойств от температуры. Температурный коэффициент остаточной магнитной индукции ТК В r бариевых магнитов примерно в 10 раз больше, чем ТК B r литых магнитов. Кроме того, бариевые магниты имеют необратимость свойств при охлаждении, т.е. имеют более высокую температурную стабильность, чем бариевые. Однако и они имеют температурный гистерезис, но он появляется не в области отрицательных температур, как в бариевых магнитов, а при положительных температурах (при нагревании свыше 80 ° С).
Другие материалы для постоянных магнитов.
Мартенситные стали. Мартенсит называют вид микроструктуры стали, получаемой при ее закалке. Образование мартенсита сопровождается значительными объемными изменениями, созданием большого внутреннего напряжения решетки и возникновением больших значений коэрцитивной силы.
Мартенситные стали начали применять для изготовления постоянных магнитов раньше других материалов. В данное время их используют сравнительно мало из-за низких магнитные свойства. Однако полностью от них еще не отказались, потому что они недороги и допускают механическую обработку на металлорежущих станках.
Сплавы, пластически деформируются. Эти сплавы обладают высокими в отношении механической обработки свойства. Они хорошо штампуются, режутся ножницами, обрабатываются на металлорежущих станках. Из сплавов, пластически деформируются, можно изготовить ленты, пластины, листы, проволока. В отдельных случаях (при изготовлении мелких магнитов сложной конфигурации) целесообразно применение металлокерамической технологии. Марок сплавов, пластически деформируются много, и физические процессы, благодаря которым они имеют высокие магнитные свойства, разнообразны. Наиболее распространенные сплавы кунифе (Cu-Ni-Fe) и викалой (Co-V). Сплавы кунифе анизотропные, намагничиваются в направлении прокатки, часто применяются в виде проволоки малых толщин, а также штамповки. Викалой применяют для изготовления мельчайших магнитов сложной или ажурной конфигурации и как высокопрочные магнитные ленты или проволока.
Сплавы на основе благородных металлов. К ним относятся сплавы серебра с марганцем и алюминием (сильманал) и сплавы платины с железом (77,8% Pt; 22,2% Fe) или платины с кобальтом (76,7% Pt; 23,3 % Со). Материалы этой группы, особенно те, которые содержат платину, очень дорогие, поэтому их применяют только для сверхминиатюрных магнитов массой в несколько миллиграммов. При изготовлении магнитов из всех сплавов этой группы широко используют металлокерамическую технологию.
Эластичные магниты. Как отмечалось, важнейшим недостатком основных групп материалов для постоянных магнитов — литых сплавов и магнитотвердых ферритов — является их плохие механические свойства (высокие твердость и хрупкость). Применение же сплавов, пластически деформируются ограничено их высокой стоимостью. В последнее время появились магниты на резиновой основе. Они могут быть любой формы, что позволяет технология резины — в виде шнуров, длинных полос, листов и т.п. Такой материал легко режется ножницами, штампуется, сгибается, скручивается. Известно применение «магнитной резины» как писем магнитной памяти для вычислительных машин, магнитов для систем отклонения в телевидении, магнитов, корректируют, и др..
Эластичные магниты изготавливаются из резины и мелкого порошка магнитотвердых материалов (наполнитель). В качестве наполнителя чаще всего используют феррит бария.
Материалы для магнитных лент. Под магнитными лентами понимают носители магнитной записи информации. Наибольшее распространение имеют сплошные металлические ленты из нержавеющей стали, биметаллические ленты и ленты на пластмассовой основе с порошковым рабочим слоем. Сплошные металлические ленты используют, главным образом, в специальных целях и при работе в широком температурном диапазоне; ленты на пластмассовой основе имеют более широкое применение. Основное назначение носителя магнитной записи состоит в создании на поверхности воспроизведенной головки магнитного поля, напряженность которого меняется (при протяжке ленты) во времени так же, как и сигнал, что записывается. Свойства лент с покрытием магнитными порошками существенно зависят не только от свойств исходных материалов, но и от степени измельчения частиц, объемной плотности магнитного материала в рабочем слое, ориентации частиц при наличии у них анизотропии формы и т.п.
Рабочий слой (или толщина металлической ленты) должен быть как можно тоньше, а сама лента — гладкой и гибкой для обеспечения максимального взаимодействия (магнитного контакта) между магнитными материалами ленты и головки. Остаточная намагниченность материала должна быть возможно более высокой.
К коэрцитивной силы предъявляют противоречивые требования: для уменьшения саморозмагничування необходимо по возможности более высокое значение Н с (не менее 24 кА / м), а для облегчения процесса стирания записи желательна малая Н с. Требования высокой остаточной намагниченности и минимальной чувствительности к саморозмагничування наилучшим образом удовлетворяются при прямоугольной форме участка розмагничувальнои петли гистерезиса, т.е. желательно иметь максимальное значение коэффициента выпуклости. Температурные и другие изменения магнитных свойств материала ленты должны быть наименьшими.
Промышленность выпускает магнитофонные ленты из сплава, не ржавеет, ЭП-31А и биметалла ЕП-352/353. Ленты имеют толщину 0,005-0,01 мм, Н с = 24 — 40 кА / м; В r = 0,08 Тл.
Отечественные ленты на пластмассовой основе изготавливают преимущественно типов А2601-6 (тип 6 — для студийных магнитофонов) и А4402 — 6 (тип 10 — для бытовых и репортажных). В соответствии ГОСТу в обозначениях лент используют следующее: первый элемент — буквенный индекс означает назначение ленты: А — звукозапись, Т — видеозапись, В — вычислительная техника, И — точный запись: второй элемент — цифровой индекс (от 0 до 9), обозначает материал основы: 2 — диацетилцелюлоза, 3 — триацетилцелюлоза, 4 — полиетилентерефталаг (лавсан), третий элемент — цифровой индекс (от 0 до 9), означает толщину ленты:
2 — 18 мкм, 3 — 27 мкм, 4 — 36 мкм, 6 — 55 мкм, 9 — более 100 мкм, четвертый элемент — цифровой индекс (от 01 до 99), означает номер технологической разработки; пятый элемент — числовое значение номинальной ширины ленты в миллиметрах. После пятого элемента должен быть дополнительный буквенный индекс: П — для перфорированных лент; Р — для лент, используемых в радиовещании Б — для лент с бытовых магнитофонов.
В качестве материалов для магнитных порошков находят применение: феррит железа (магнетит), феррит кобальта, двуокись хрома и др.. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Наибольшее применение получил гамма-окись железа (g-Fe 2 O 3) игольчатой формы с длиной частиц около 0,4 мкм и отношением длины к диаметру, приблизительно равным трем. Получается порошок (g-Fe 2 O 3) за счет окисления магнетита (феррита железа) FeО × Fe 2 O 3 нагреванием его на воздухе при температуре около 150 о С.
Изготовление магнитных лент может быть разнообразным. Чаще рабочий слой (магнитный лак) наносят на готовую основу, например, поливом лака из фильеры. Магнитный лак готовится заранее и состоит из магнитного порошка, связующего, растворителя, пластификатора и различных добавок, способствующих смачиванию и разделения частиц порошка и уменьшению абразивности рабочего слоя.
При использовании порошков с анизотропией формы частиц (например, игольчатых g-Fe) в процессе производства ленты доли ориентируются определенным образом в результате воздействия на них магнитного поля. Окончательное обработки ленты состоит в каландрирования и полировке для улучшения качества ее поверхности.
Лента типа 6 обеспечивает высокое качество записи и воспроизведения звука при использовании в профессиональной аппаратуре на скорости 19,05 см / с и в бытовых магнитофонах на скорости 9,53 и 4,75 см / с.[adsense_id=»1″]
Ленты необходимо хранить при температуре 10-25 ° С и относительной влажности воздуха 50-60%; недопустима температура выше 30 ° С, температура ниже 10 ° С не рекомендуется.
Помимо типов 6 и 10 отечественная промышленность производит и другие типы лент, например ленту Т4402-50 шириной 50,8 мм для поперечно-строчной записи черно-белого изображения.
Сплавы на основе редкоземельных металлов (РЗМ). Ряд соединений и сплавов с РЗМ имеет очень высокие значения коэрцитивной силы и максимальной удельной энергии. Из этой группы материалов наиболее интересные интерметаллических соединения типа RСо 5, где R — редкоземельный металл.
Кроме рассмотренных основных групп магнитных материалов в технике используют и некоторые другие, которые имеют ограниченную область применения.
Магнитострикционные материалы. Магнитострикции имеет непосредственное техническое применение в магнитострикционных вибраторах (генераторах) звуковых и ультразвуковых колебаний, а также в некоторых радиотехнических схемах и устройствах (вместо кварца для стабилизации частоты, в электромеханических фильтрах и т.д.).
В качестве магнитострикционных материалов применяют никель, пермендюр (сплавы Fe-Co, отличающиеся высокой намагниченностью насыщения), Альфер (сплавы Fe-Al), никелевый и никелькобальтовий ферриты и др..
В последнее время более широко применяют магнитострикционные ферриты, особенно в прецизионных фильтрах.
Сплавы с высокой индукцией насыщения. Из обычных материалов наивысшую индукцию имеет железо (»2,1 Тл).
В тех случаях, когда выдвигаются наиболее высокие требования к габаритам устройства, его массы и размера потока, применяют зализокобальтови сплавы, в которых индукция насыщения достигает 2,43 Тл, что позволяет получить экономию в массе и объеме по сравнению с железом на 15 — 20%. На практике используют сплавы, содержащие 30-51% Со и 1,5-2,0% V, улучшает технологические свойства сплавов, возможность обработки их в холодном состоянии. Эти сплавы называют пермендюр.
Индукция насыщения сплавов с большим и малым содержанием кобальта примерно одинакова. Висококобальтови сплавы в слабых и средних полях имеют большие значения магнитной проницаемости, чем низькокобальтови, однако последние дешевле.[adsense_id=»1″]
Кроме большого значения индукции насыщения пермендюр имеет значительную обратимую проницаемость, что делает его особенно ценным как материал для телефонных мембран. Недостатки пермендюр: малый удельное электрическое сопротивление r, высокая стоимость и дефицитность кобальта и ванадия. Пермендюр применяют в постоянных магнитных полях или в слабых переменных полях с сильным подмагничиванием постоянным полем. Из материалов этой группы нормированный сплав 50 КФ (49,0-51% Со; 1,5-2,0% V). Сплав имеет индукцию насыщения не менее 2,35 Тл и q = 980 ° С.
Преимущество зализокобальтових сплавов перед технически чистым железом ощущается при магнитной индукции выше 1,0 Тл. Различие в значениях магнитной проницаемости достигает максимума при значении магнитной индукции около 1,8 Тл, при этом проницаемость кобальтовых сплавов больше проницаемости мягких сортов железа в десятки раз.
Васюра А.С. — Книга «Элементы и устройства систем управления автоматики»