[发明专利]钟表中使用的软磁合金

说明书

本发明涉及具有良好磁导率温度稳定性和在潮湿环境中良好的抗氧化性能的廉价软磁合金。该合金可尤其用于制造钟表中使用的步进微电机的定子。

钟表中使用的微电机包括通常由含约80％镍、百分之几钼或铜、其余为铁的软磁合金制造的定子。一种此类合金在整个工作温度(-20℃，+60℃)内具有的最大磁导率为200,000至300,000，因此，如此制造的微电机仅消耗很少能量。然而，含80％镍的合金很贵，并且在潮湿环境中易发生氧化，因此具有很多缺点：在某些热和潮湿地区难以使用；不适于制造机构可见的钟表；并且价格昂贵不适于制造廉价钟表。

为克服这些缺点，已经提出使用含少于50％镍和少量铬的铁-镍-铬系合金替代含80％镍的合金来制造钟表用电机。然而，所提出的合金一般磁导率低且对温度敏感。磁导率对温度过于敏感是一个缺点。这是因为钟表电机需要可靠地工作在-20℃和+60℃之间，这意味着在此温度范围内磁导率不应变化太大。

考虑到钟表中使用的步进微电机所应满足的条件，希望用于制造此类廉价电机的定子的软磁合金的饱和磁通密度Bs大于或等于5000高斯(0.5特斯拉)，最大相对DC磁导率μ_DCmax大于70000，较大的电阻ρ满足：μ_DCmax×ρ＞0.05Ωm，在-20℃和+60℃之间充分大的磁导率μ_DCmax稳定性，和改善的抗氧化性能和较低的镍含量。为使磁导率具有充分的稳定性，要求其相对于其20℃的值在所述温度范围内的变化小于30％。

本发明的目的是提供满足上述要求的合金。

因此，本发明的主题是一种软磁合金，其化学组成以重量％计包括：

34％≤Ni≤40％，

7％≤Cr≤10％，

0.5％≤Co≤3％，

0.1％≤Mn≤1％，

余量为铁和生产过程中带来的杂质。

作为优选方案，杂质O、S和N满足：

        O≤0.007％，

        S≤0.002％，

        N≤0.004％，并且

        N+S+O≤0.01％，并且，还优选杂质Si、Al、Ca和Mg满足：

        Si≤0.3％，

        Al≤0.05％，

        Ca≤0.03％，

        Mg≤0.03％，

并且Si+Al+Ca+Mg+Mn≤1％。

该合金可用于制造磁轭(磁偏转部件)，尤其是用于制造钟表中使用的步进微电机的定子。

本发明将采用实施例进行更详细地描述和阐述。

所述软磁合金的化学组成以重量％计包括：

-镍含量高于34％是为了获得足够的饱和磁通密度和磁导率。然而，为了获得廉价合金特别是考虑到要添加铬，需要将镍含量限制低于40％，

-7％至10％的铬含量，用于改善抗氧化性能和增大低温磁导率；当镍含量在34％-40％的范围内时，上述铬含量显著改善-40℃至0℃之间的磁导率，

-0.5％至3％的钴，用于获得充分的磁导率温度稳定性，具体地说，本发明人出人意料地发现当镍含量在34％-40％的范围内和铬含量在7％至10％范围时，少量添加钴显著改善-20℃至60℃之间的磁导率的温度稳定性，

-0.1％至1％的锰含量，并优选高于0.2％以便对合金脱氧并固定硫，

-余量为铁和生产过程中带来的杂质。

所述杂质具体为氧、硫、氮、硅、铝、钙和镁。

所有这些杂质对磁性能都有有害作用，因此，为了获得满意的磁性能，优选：

-氧含量≤0.007％，氮含量≤0.004％，硫含量≤0.002％，并且其含量之和N+S+O≤0.01％；

-脱氧元素如Si、Al、Ca和Mg的残余含量为：Si≤0.3％，Al≤0.05％，Ca≤0.03％，Mg≤0.03％；钙和镁还具有可形成使钢易切削的细小氧化物的优点。

此外，优选Mn、Si、Al、Ca和Mg含量之和Si+Al+Ca+Mg+Mn≤1％。

其它杂质例如磷和硼的含量应尽可能地低。

如此形成的Fe-Ni-Cr-Co系合金可经热轧然后冷轧，并可能在氢气氛下在900℃或更高退火1小时以上、优选1100℃-1200℃之间退火1-4小时。氢气氛下的高温退火的好处是可至少部分消除对磁性能有害的某些硫化物或氮化物析出物。