BANDA DE ALEACIÓN AMORFA A BASE DE Fe.

La presente invención se refiere a una banda de aleación amorfa a base de Fe que presenta una alta densidad de flujo magnético y una baja pérdida en el núcleo, y que es adecuada para núcleos magnéticos de transformadores, motores, bobinas de generadores y de choque, sensores magnéticos, etc. Antecedentes de la invención Las bandas de aleación amorfa a base de Fe han atraído mucha atención en el campo de los núcleos magnéticos de los transformadores, debido a sus excelentes propiedades magnéticas blandas, particularmente su baja pérdida en el núcleo. En particular, en los núcleos magnéticos de los transformadores, se utilizan bandas de aleación amorfa de Fe-Si-B de altas densidades de flujo magnético de saturación BS y excelente estabilidad térmica. No obstante, las bandas de aleación amorfa a base de Fe son más débiles que las placas de acero al silicio que se utilizan mayoritariamente hoy en día en los núcleos magnéticos de los transformadores en densidad de flujo magnético de saturación. Por lo tanto, se han dedicado esfuerzos para proveer bandas de aleación amorfa a base de Fe de altas densidades de flujo magnético de saturación. Para aumentar la densidad de flujo magnético de saturación, se han realizado varios intentos, en los que la cantidad de Fe que contribuye a la magnetización se incrementa, la disminución de la estabilidad térmica debida al aumento de la cantidad de Fe se compensa incorporando Sn, S, etc. y se añade C. En el documento JP 5-140703 A, se da a conocer una aleación amorfa de Fe-Si-B-C-Sn que presenta una alta densidad de flujo magnético de saturación, en la que el Sn sirve para hacer que la aleación de alto contenido en Fe se vuelva amorfa. En el documento JP 2002-285304 A, se da a conocer una aleación amorfa de Fe-Si-B-C-P que presenta una alta densidad de flujo magnético de saturación, en la que el P sirve para hacer que la aleación que presenta un contenido en Fe drásticamente incrementado se vuelva amorfa. Es importante que los núcleos magnéticos reales presenten una alta densidad de flujo magnético en un campo magnético bajo, es decir, una alta relación de rectangularidad B80/BS, en la que B80 representa la densidad de flujo magnético en un campo magnético de 80 A/m. En la práctica, lo que es importante para los núcleos magnéticos de los transformadores es que los transformadores se utilicen a una alta densidad de flujo magnético. La densidad de flujo magnético de funcionamiento viene determinada por la relación entre la densidad de flujo magnético y la pérdida en el núcleo, y debe ser inferior a la densidad de flujo magnético a partir de la cual la pérdida en el núcleo aumenta drásticamente. Incluso con la misma densidad de flujo magnético de saturación, las bandas de aleación amorfa a base de Fe de baja B80/BS tendrán mayores pérdidas en el núcleo a altas densidades de flujo magnético de funcionamiento. Dicho de otro modo, las bandas de aleación amorfa a base de Fe que tienen mayores B80 y menores pérdidas en el núcleo en zonas de alta densidad de flujo magnético se pueden utilizar a densidades de flujo magnético de funcionamiento más altas. Sin embargo, las bandas de aleación amorfa a base de Fe que tienen una B80 superior a 1,55 T no se producen a escala industrial en la actualidad. Esto está motivado por la imposibilidad de producir a escala industrial y de manera estable bandas de aleación que presenten altas densidades de flujo magnético de saturación que contengan un porcentaje atómico de Fe superior a 81, debido a la cristalización superficial y la reducción de la estabilidad térmica. Para resolver estos problemas, se han llevado a cabo intentos de mejorar la cristalización superficial y la estabilidad térmica añadiendo Sn, S, etc. Aunque estos medios pueden mejorar las propiedades de la aleación, las bandas resultantes son frágiles, y las bandas que contienen aditivos distribuidos uniformemente no pueden producirse de forma continua. Por estas razones, dichas bandas de aleación amorfa no pueden producirse a escala industrial. Aunque es posible producir en serie aleaciones con C que presentan un contenido en Fe de porcentaje atómico 81, éstas tienen una B80 de 1,55 T o inferior. Además, la fragilidad, la cristalización superficial y la disminución de la estabilidad térmica constituyen graves problemas para las bandas de aleación amorfa a base de Fe que contienen un porcentaje atómico de Fe de 81 o superior. A pesar de que la adición de C y P puede mejorar las densidades de flujo magnético de saturación, las bandas resultantes son tan frágiles que no pueden convertirse fácilmente en transformadores. Como se ha descrito anteriormente, a pesar del esfuerzo por mejorar las densidades de flujo magnético de saturación de las bandas de aleación amorfa a base de Fe, hasta ahora no se ha conseguido producir de forma estable bandas de aleación amorfa a base de Fe que presenten una B80 de 1,55 T o superior y pérdidas en el núcleo W14/50 de 0,28 W/kg o inferiores medidas en núcleos toroidales, debido a la fragilidad, la cristalización superficial y la reducción de la relación de rectangularidad, etc. En el documento US-A-5.871.593, se da a conocer una banda de aleación amorfa a base de Fe de conformidad con el preámbulo de la presente reivindicación 1. 2 E05003335 15-11-2011   Objetivo de la invención En consecuencia, uno de los objetivos de la presente invención es proporcionar una banda de aleación amorfa a base de Fe que tenga una alta densidad de flujo magnético de saturación y una baja pérdida en el núcleo, que esté dotada de una alta B80/BS y excelente estabilidad térmica y que no sea frágil, controlando la relación entre los pesos del Si y el C y la rugosidad de la superficie de contacto con el rodillo, y controlando el rango y el pico de la capa de C separada de la superficie libre y la superficie de contacto con el rodillo mediante la cantidad de gas soplado sobre un rodillo. Sumario de la invención El objetivo se alcanza mediante la banda definida en la reivindicación independiente 1. Según una forma de realización, la banda de aleación amorfa a base de Fe presenta una composición que comprende FeaSibBcCd e impurezas inevitables, en la que a es un porcentaje atómico de 76 a 83,5, b es un porcentaje atómico de 12 o inferior, c es un porcentaje atómico de 8 a 18 y d es un porcentaje atómico de 0,01 a 3, presentando la distribución de la concentración de C, medida radialmente desde ambas superficies hasta el interior de la banda de aleación amorfa a base de Fe, un pico de una profundidad comprendida entre 2 y 20 nm. Es decir, hay una capa de C separada a una profundidad de 2 a 20 nm tanto desde la superficie libre como desde la superficie de contacto con el rodillo de la banda de aleación a base de Fe. Las reivindicaciones dependientes se refieren a modificaciones preferidas. Preferentemente, a es un porcentaje atómico de 80 a 83, b es un porcentaje atómico de 0,1 a 5, c es un porcentaje atómico de 12 a 18 y d es un porcentaje atómico de 0,01 a 3, y a, b y d cumplen la condición b (0,5 x a - 36) x d 1/3 , de tal forma que la banda de aleación amorfa a base de Fe tiene una densidad de flujo magnético de saturación BS de 1,6 T o más y una densidad de flujo magnético B80 de 1.55 T o más después del recocido. Un núcleo toroidal recocido constituido por la banda de aleación amorfa a base de Fe según una forma de realización de la presente invención presenta preferentemente una pérdida en el núcleo W14/50 de 0,28 W/kg o menos, a una densidad de flujo magnético de 1,4 T y una frecuencia de 50 Hz. La banda de aleación amorfa a base de Fe según otra forma de realización de la presente invención presenta preferentemente una carga de rotura de 0,02 o superior después del recocido. La carga de rotura se calcula mediante la ecuación = t/(2r - t), en la que t representa el grosor de la banda y r representa el radio de rotura de la banda en un ensayo de flexión. Como se representa en la figura. 6, el ensayo de flexión se realiza colocando una banda de aleación doblada 10 entre un par de placas paralelas 20, 21, manteniendo paralelas las dos partes de la banda de aleación 10 (180°), y bajando la placa superior 20 horizontalmente para doblar gradualmente la banda de aleación 10 hasta formar un ángulo más pequeño, y midiendo la distancia D (= 2r) entre las dos placas 20, 21 en el momento en que la banda de aleación 10 se rompe (indicado por 12). Si la banda de aleación se puede doblar hasta 180°, entonces = 1. La banda de aleación amorfa a base de Fe puede fabricarse soplando una cantidad predeterminada de gas de CO o CO2 sobre un rodillo durante el moldeo, de tal forma que la superficie de contacto con el rodillo de la banda de aleación amorfa a base de Fe presenta una rugosidad superficial media Ra de 0,6 µm o inferior.... [Seguir leyendo]

1. Banda de aleación amorfa a base de Fe que presenta una composición que comprende FeaSibBcCd e impurezas inevitables, en la que a es un porcentaje atómico de 76 a 83,5, b es un porcentaje atómico de 12 o inferior, c es un porcentaje atómico de 8 a 18 y d es un porcentaje atómico de 0,01 a 3, el porcentaje atómico de 2 o inferior de Fe se sustituye opcionalmente por Co y/o Ni, caracterizada porque la distribución de la concentración de C medida radialmente desde ambas superficies hasta el interior de dicha banda de aleación amorfa a base de Fe presenta un pico a una profundidad comprendida entre 2 y 20 nm. 2. Banda según la reivindicación 1, en la que a es un porcentaje atómico de 80 a 83, b es un porcentaje atómico de 0,1 a 5, c es un porcentaje atómico de 12 a 18, d es un porcentaje atómico de 0,01 a 3, a, b y d cumplen la condición b (0,5 x a - 36) x d 1/3 , y dicha banda presenta una densidad de flujo magnético de saturación de 1,6 T o superior después del recocido. E05003335 15-11-2011   11 E05003335 15-11-2011   12 E05003335 15-11-2011   13 E05003335 15-11-2011   14 E05003335 15-11-2011   E05003335 15-11-2011