MXPA00003157A

MXPA00003157A - Aleacion magnetica dulce para relojeria.

Info

Publication number: MXPA00003157A
Application number: MXPA00003157A
Authority: MX
Inventors: Waeckerle Thierre
Original assignee: Imphy Ugine Precision
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2002-03-08
Also published as: CN1192400C; ATE265554T1; US6350324B1; TWI228150B; CN1269588A; HK1030294A1; FR2791704B1; DE60010167D1; DE60010167T2; JP2000319766A; FR2791704A1; EP1041168B1; CA2302845A1; EP1041168A1

Abstract

Aleacion magnetica dulce del tipo hierro-niquel, cuya composicion quimica es, en % en peso: 34% < Ni < 40%; 7% < Cr < 10%; 0.5% < Co < 3%; o.1% < Mn < 1%; 0 < ,007%; A < 0,002%; N < 0,004%; con N + S + 0 < 0,01%; siendo el resto hierro e impurezas resultantes de la elaboracion utilizacion para circuitos magneticos de motores de relojeria.

Description

ALEACIÓN MAGNÉTICA DULCE PARA RELOJERÍA Campo de la Invención La invención se refiere a una aleación magnética dulce, económica, que tiene una buena estabilidad de la permeabilidad magnética, frente a la temperatura, y una buena resistencia a la oxidación en atmósfera húmeda. Esta aleación se utiliza, especialmente, para la fabricación del estator de un micromotor eléctrico de tipo paso a paso, para relojería.

Antecedentes de la Invención Los micromotores eléctricos para relojería constan de un estator, generalmente fabricado de aleación magnética dulce, que contiene aproximadamente 80% de níquel y algunos porcentajes de molibdeno o de cobre, siendo el resto hierro. Tal aleación tiene una permeabilidad magnética máxima de 200.000 a 300.000, en todo el intervalo de temperaturas de funcionamiento (-20°C, + 60°C) , por lo que los micromotores así fabricados tienen un consumo de energía muy bajo. Pero las aleaciones con 80% de niquel son costosas y se oxidan fácilmente en atmósferas húmedas, lo que presenta varios inconvenientes: su utilización es delicada en ciertas regiones cálidas y húmedas; están mal adaptadas a la fabricación de relojes cuyo mecanismo es visible; y son demasiado costosas para la fabricación de relojes baratos . Con objeto de remediar estos inconvenientes, se ha propuesto reemplazar las aleaciones con 80% de níquel por aleaciones de tipo hierro-níquel-cromo que contienen menos de 50% de níquel y algunos porcentajes de cromo, para la fabricación de los motores de reloj Pero las aleaciones propuestas tienen, en general, una permeabilidad magnética a la vez insuficiente y demasiado sensible frente a la temperatura. Esta sensibilidad demasiado grande de la permeabilidad magnética frente a la temperatura es un inconveniente. En efecto, un motor de reloj debe funcionar, de forma satisfactoria, entre - 20°C y + 60°C, lo que supone que la permeabilidad magnética no varíe demasiado en este intervalo de temperaturas. Teniendo en cuenta todas las tensiones que se imponen a un micromotor por pasos, para relojería, con objeto de fabricar el estator de tal motor que sea económico, es deseable disponer de una aleación magnética dulce que posea una inducción de saturación Bs superior o igual a 5.000 Gauss (0,5 tesla), una permeabilidad máxima relativa en corriente continua µCc,max superior a 70.000, resistividad p suficiente para que µCc,ma? X P> 0,05 O.m, una estabilidad suficiente de la permeabilidad magnética µcc,max entre -20°C y +60°C, una resistencia mejorada a la oxidación, y un contenido de níquel relativamente bajo. Para que la permeabilidad magnética tenga una estabilidad suficiente, es deseable que su variación en valor relativo, con respecto a su valor a 2000, permanezca inferior a 30% en el intervalo de temperatura considerado.

Descripción de la Invención El objeto de la presente invención es proponer una aleación que responda a estas exigencias . Para ello, la invención tiene por objeto una aleación magnética dulce cuya composición química es, en % en peso: 34% < Ni < 40% 7% < Cr < 10% O, 5% < Co < 3% 0, 1% < Mn < 1% siendo el resto hierro e impurezas resultantes de la elaboración . Preferentemente, las impurezas, que son 0, S y N, son tales que: 0 < 0,007% S < 0,002% N < 0, 004% y: N + S + O < 0, 01% Es igualmente preferible que las impurezas Si, Al, Ca, y Mg sean tales que: Si < 0, 3% Al < 0, 05%, Ca < 0, 03% Mg < 0, 03% y que : Si + Al + Ca + Mg + Mn < 1%.

Esta aleación puede utilizarse para la fabricación de una culata magnética, y en particular: para fabricar el estator de un micromotor eléctrico de tipo paso a paso, para relojería. La invención se va a describir ahora con má s detalle y se va a ilustrar mediante ejemplos. La composición química de la aleación magnética dulce contiene, en % en peso: - más de 34% de níquel para obtener una inducción de saturación y permeabilidad magnética suficientes. Pero, para obtener una aleación económica, y teniendo en cuenta especialmente una adición de cromo, el contenido de níquel debe permanecer inferior a 40%; de 7% a 10% de cromo para mejorar la resistencia a la oxidación y aumentar la permeabilidad magnética a baja temperatura; cuando el contenido de níquel está comprendido entre 34% y 40%, tal contenido de cromo mejora sensiblemente la permeabilidad magnética entre -40°C y +0°C; de 0,5% a 3% de cobalto para obtener una estabilidad suficiente de la permeabilidad magnética frente a la temperatura. En efecto, los inventores han constatado, de forma inesperada, que para contenidos de níquel comprendidos entre 34% y 40% y contenidos de cromo comprendidos entre 7% y 10%, una adición moderada de cobalto mejoraba sensiblemente la estabilidad de la permeabilidad magnética frente a la temperatura, entre -20°C y +60°C; de 0,1% a 1% de manganeso, y con preferencia más de o 2%, para desoxidar la aleación y fijar el azufre; y el resto de la composición está constituida por hierro e impurezas resultantes de la elaboración . Las impurezas son, especialmente, oxígeno, azufre, nitrógeno, silicio, aluminio, calcio y magnesio. Todas estas impurezas ' tienen un efecto desfavorable sobre las propiedades magnéticas; también, a fin de obtener propiedades magnéticas satisfactorias, es preferible que: - el contenido de oxigeno permanezca inferior o igual a 0,007%, el contenido de nitrógeno permanezca inferior o igual a 0,004%, el contenido de azufre permanezca inferior o igual a 0,002%, y la suma O + N + S de los contenidos de oxigeno, nitrógeno y azufre, sea inferior o igual a 0,01%; -los contenidos residuales de elementos desoxidantes tales como Si, Al, Ca y Mg sean inferiores o iguales a 0,3% para el silicio, 0,05% para el aluminio, y 0,03% para el calcio o para el magnesio; el calcio y el magnesio poseen la ventaja de permitir la formación de pequeños óxidos que hacen que la aleación sea más fácilmente troquelable. Además, es preferible que la suma Mn + Si + Al + Ca + Mg de los contenidos de manganeso, silicio, aluminio, calcio y magnesio, sean interiores o iguales a 1% . Los contenidos de otras impurezas como fósforo y boro, deben igualmente permanecer lo más bajos posible. La aleación así definida, que es del tipo Fe-Ni-Cr-Co, puede laminarse en caliente, luego en frió y, eventualmente, someterse a un recocido en atmósfera de hidrógeno, a una temperatura superior o igual a 900°C, durante más de una hora, y con preferencia entre 1.100°C y 1.200°C, durante 1 a 4 horas. El recocido a alta temperatura, en atmósfera de hidrógeno tiene la ventaja de eliminar, al menos parcialmente, ciertos precipitados de sulfuros o nitruros que poseen un afecto desfavorable sobre las propiedades magnéticas. Esta aleación tiene una inducción de saturación Bs superior a 5.000 Gauss, a 70°C una permeabilidad magnética relativa máxima en corriente continua µCc, ax superior a 70.000, a 20°C, una resistividad eléctrica p superior a 70µO.cm, a 20°C, y una estabilidad de la permeabilidad magnética frente a la temperatura relativa máxima, definida para una temperatura T, por: I Aµ.CC/max (T)/µ.cc,max(20°C) | < 30% En esta fórmula, p ?µO.cc,max (T) representa la variación de µ.Cc,maX entre 20°C y T, y µCc,max (20°C) representa la permeabilidad en corriente continua a 20°C. Además, teniendo en cuenta su contenido de cromo, la aleación posee una buena resistencia frente a la oxidación en atmósfera húmeda.

Como ejemplo, se fabricaron arandelas de 20 mm de diámetro interior y 30 mm de diámetro exterior, recortadajs de bandas laminadas en frío, de 0,6 mm de espesar, de aleaciones según la invención y de aleaciones dadas como ejemplo de comparación, elaboradas por fusión a vacío de materias primas puras. Las arandelas se recocieron en atmósfera de hidrógeno a 1.170°C, durante 4 horas. Se midieron la inducción a saturación Bs, a 70°C, el campo coercitivo He, a 20°C, la resistividad eléctrica p a 20°C, la permeabilidad magnética relativa máxima en corriente continua µ.cc,?ax/ a 20°C, y el valor máximo de su variación relativa I ?µCC/max (T ) /µ.cc,max (20°C) | en el intervalo de temperaturas -20°C, +60°C (en abreviatura, este valor máximo de variación se denomina ?µ/µ) .

Las composiciones químicas de las aleaciones 1 a 4, que corresponden a la invención, y 5 a 17 dadas como ejemplos comparativos, se indican en la Tabla 1 y las características magnéticas en la Tabla 2. rH -3 Tabla 2 La comparación de las muestras 1 a 7, por una parte, y 8 a 17, por otra, muestra que una adición de 0,5% a 3% de cobalto, combinada con un contenido de níquel comprendido entre 34% y 40%, y un contenido de cromo comprendido entre 7% y 10%, mejora muy sensiblemente la estabilidad de la permeabilidad magnética en corriente continua, frente a la temperatura. En particular, las muestras 8 a 10, que poseen contenidos de níquel y cromo de acuerdo con la invención, pero que no contienen prácticamente cobalto, poseen todas un valor de ?µ/µ superior a 30, mientras que para las muestras 1 a 7, ?µ/µes siempre inferior a 30.

De igual modo, las muestras 11 a 17, que contienen cobalto, pero cuyos contenidos de cromo estén fuera de los límites de la invención, tienen valores de ?µ/µ superiores a 30.

Además, la comparación de las muestras 1 a 4 (según la invención) cuyos contenidos de oxígeno son interiores a 0,007% y cuyas sumas de contenidos de nitrógeno, oxígeno y azufre son inferiores a 0,01%, tienen una inducción a saturación Bs superior a 5.000 Gauss, y una permeabilidad magnética relativa máxima en corriente continua µ.cc,max superior a 70.000, a 20°C, mientras que las muestras 5 a 7, que no satisfacen las condiciones de contenido de oxígeno o de la sumía N + O + S, tienen bien una inducción a saturación inferior a 5.000 Gauss, o bien una permeabilidad magnética en corriente continua inferior a 70.000, a 20°C. En todos los casos, la resistividad es superior a 90 µO..cm; el producto µ.ccma x P- es superior a 0,05 O.m.

Con la aleación según la invención, se pueden fabricar estatores de micromotores por pasos, para relojería, a la vez económicos, con buena resistencia a la oxidación por atmósfera húmeda, y que tienen buenas prestaciones.

Debido a la inducción a saturación, superior a 5.000 Gauss, el par alectromagnético aplicado al rotor es siempre muy superior a los pares resistentes .

A causa de la permeabilidad magnética superior a 70.000 (a 20°C), la reluctancia magnética del circuito permanece muy baja, lo que permite utilizar una bobina no demasiado gruesa.

Debido a la resistividad eléctrica elevada, las corrientes inducidas son limitadas, lo que permite obtener pérdidas de energía débiles.

A causa de la presencia de más de 7% de cromo, la resistencia frente a la oxidación es buena.

Por último, esta aleación es sensiblemente más económica que las aleaciones con 80% de níquel.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Aleación magnética dulce del tipo hierro-ní?[uel , caracterizada porque su composición química es, en % en peso 34% < Ni < 40% 7% < Cr < 10% 0, 5% < Co < 3% 0, 1% < Mn < 1% O < 0, 007% S < 0, 002% N < 0, 004% con N + S + O < 0, 01% siendo el resto hierro e impurezas resultantes de la elaboración .

2. Aleación según la reivindicación 1, caracterizada porque las impurezas que son Si, Al, Ca y Mg son tales que

Si < 0, 3% Al < 0,05' Ca < O, 03% Mg < 0,03% y Si + Al + Ca + Mg + Mn < 1% 3. Utilización de una aleación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, para la fabricación de una culata magnética.

4. Utilización según la reivindicación 3, caracterizada porque la culata magnética constituye el estator de un micromotor eléctrico de tipo paso a paso, para relojería. ALEACIÓN MAGNÉTICA DULCE PARA RELOJERÍA RESUMEN DE LA INVENCIÓN Aleación magnética dulce del tipo hierro-níquel, cuya composición química es, en % en peso: 34% < Ni < 40%; 7% < Cr < 10% ; 0,5% < Co < 3%; 0,1% < Mn < 1%; O < 0,007%; S < 0,002%; N < 0,004%; con N + S + O < 0,01%; siendo el resto hierro e impurezas resultantes de la elaboración utilización para circuitos magnéticos de motores de relojería.