PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DE UNA BANDA DE MATERIAL NANOCRISTALINO Y DISPOSITIVO DE FABRICACIÓN DE UN NÚCLEO ENROLLADO A PARTIR DE ESTA BANDA.

Procedimiento de fabricación de una banda de material nanocristalino y dispositivo de fabricación de un núcleo enrollado a partir de esta banda La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de una banda de material nanocristalino, a un dispositivo de fabricación de un núcleo enrollado a partir de esta banda, así como a los núcleos en cuestión y los componentes que los integran. La fabricación de núcleos de material nanocristalino de baja permeabilidad (µ < 1000) a partir de cintas amorfas de tipo FeCuNbSiB que se transforman por un recocido se describe en particular en la patente FR 2.823.507. Este documento describe particularmente un procedimiento de recocido bajo tensión de estas cintas amorfas, que reduce significativamente la extrema fragilidad de los nanocristalinos que no podían anteriormente ser manipulados después de la nanocristalización en núcleo. Este procedimiento de recocido bajo tensión permite obtener propiedades mecánicas tales que se puede realizar el enrollamiento de la banda sin riesgo de ruptura y se puede igualmente desenrollar y volver a enrollarla manteniendo siempre los mismos mandriles de enrollado. Estas propiedades mecánicas mejoradas se deben a la obtención de una sección de banda nanocristalizada en forma de , que presenta por lo menos puntos de inflexión, con una flecha superior al 1% de la anchura. Esta conformación corresponde a un estado menos frágil que un nanocristalino clásico que permite en particular desenrollar y luego enrollar de nuevo la cinta cristalizada sobre el mismo mandril, pero este estado de perfil marcado en forma de sigue siendo aún demasiado frágil para ser manipulado y desenrollado/rebobinado en mandriles de diámetro inferior y en particular hasta obtener núcleos de diámetro inferior o igual a 10 mm. Además, debido al perfil en forma de , los rendimientos magnéticos y el porcentaje de rotura en el re-enrollamiento no son independientes de la superficie de la banda que está vuelta hacia el exterior del núcleo. Cuando el relieve de la forma está orientado hacia el exterior del núcleo, los rendimientos son mejores y el porcentaje rotura en el reenrollamiento es bajo; contrariamente a lo que sucede con el relieve de la forma orientado hacia el interior del núcleo. Así, en producción, bien es preciso permitir a la cinta tener sistemáticamente con relieve de la forma por el exterior de los núcleos producidos, lo cual exige un control suplementario, y un procedimiento más complejo de realizar, o el rendimiento de producción se degradará y los rendimientos serán heterogéneos. Además, durante el enrollamiento automatizado en núcleo, la cabeza de la cinta puede muy difícilmente ser aspirada y aplicada contra el mandril de enrollamiento ya que el perfil en forma de impide una correcta aspiración y adherencia de la cabeza de cinta por este fenómeno de depresión. Por otro lado, se observa que cuanto más aumenta la permeabilidad de la banda, más frágil es en su estado final y su porcentaje de rotura se vuelve importante. Este procedimiento no permite por consiguiente producir de forma industrial una banda nanocristalina, en particular cuando su permeabilidad sobrepasa 1000. Por último, la fragilidad reducida pero aún importante de la banda obtenida según la técnica anterior permite alcanzar una velocidad de paso que no sobrepasa los 3 cm/s. Ahora bien, se considera que un procedimiento de recocido de nanocristalización es industrial si permite alcanzar un porcentaje de rotura de la cinta amorfa inferior a 10 roturas por km, con una velocidad de paso superior o igual a 10 cm por segundo y por metro de zona útil de horno (zona cuya temperatura es superior o igual a 500 o C), y una zona de regulación de la temperatura de recocido superior a 10 o C (zona en la cual se puede modificar la temperatura de recocido sin cambiar significativamente los rendimientos de la banda, en particular su fragilidad). El fin de la presente invención es por consiguiente proponer un procedimiento de fabricación de bandas nanocristalinas apto para ser realizado a escala industrial, así como un producto nanocristalino que pueda ser manipulado y utilizado para geometrías de circuitos magnéticos más compactas que las de la técnica anterior, con, en particular, un radio de enrollamiento mucho más pequeño que el conocido hasta ahora. A este respecto, la invención tiene por primer objeto un procedimiento de fabricación de una banda de material nanocristalino obtenida a partir de una cinta colada en un estado amorfo, de composición atómica: [Fe1-a-bCo aNi b] 100-x-y-z--ß-Cu xSi yB zNb M ßM siendo M uno al menos de los elementos V, Cr, Al y Zn, siendo M uno al menos de los elementos C, Ge, P, Ga, Sb, In y Be, con: 2   a < 0,07 y b < 0,1 0,5 < x < 1,5 y 2 < < 5 10 < y < 16,9 y 5 < z < 8 ß < 2 y < 2 y sometiendo la cinta amorfa a un recocido de cristalización, en el cual se somete la cinta al recocido en estado desenrollado, en paso a través de al menos dos bloques en S y bajo tensión en una dirección sustancialmente longitudinal axial de la cinta, de tal forma que la cinta se mantenga a una temperatura de recocido comprendida entre los 530 o C y los 700 o C, durante un tiempo comprendido entre 5 y 120 segundos, bajo una tensión de tracción axial comprendida entre 2 y 1000 MPa, siendo la tensión de tracción experimentada por la indicada cinta amorfa, su velocidad de paso en dicho recocido, el tiempo y la temperatura de recocido seleccionados de forma tal que el perfil de sección de la banda no sea en forma de , y presente una flecha máxima de la sección transversal de la banda inferior al 3% de la anchura de la banda, y de preferencia inferior al 1% de la anchura. Los presentes inventores han observado, de forma completamente sorprendente que era posible reducir de forma considerable la fragilidad de las bandas nanocristalinas confiriéndolas una sección plana, que no presente perfil en forma de . Esta reducción de fragilidad permite disminuir considerablemente el porcentaje de rotura por km y aumentar la velocidad de paso de la banda. Sin desear estar vinculados por una teoría, los presentes inventores han descubierto, en efecto, que, a velocidad de paso dada y tensión de tracción dada, cuanto más aumenta la temperatura o el tiempo de recocido bajo tensión, más aumenta la fracción cristalizada fx hasta alcanzar una fracción cristalizada crítica fx c , dependiente del nivel de tensión. Si fx se vuelve superior a esta fracción crítica fx c , entonces el perfil en forma de comienza a aparecer y el material se vuelve claramente más frágil. Por este nuevo procedimiento que implica una regulación adaptada de las condiciones de recocido (tensión de tracción, velocidad de paso, tiempo y temperatura de recocido), es posible estabilizar la producción a una fracción cristalizada inferior a la fracción recristalizada crítica, con el fin de evitar un perfil de sección de banda en forma de . Se obtiene así una banda apta para ser cogida fácilmente al comienzo del enrollamiento, para ser bobinada en grandes diámetros sin falsos redondos, y para ser enrollada eficaz e indistintamente con una u otra de sus superficies vueltas hacia el exterior del núcleo. El procedimiento según la invención puede además presentar las características siguientes, tomadas solas o en combinación: - la velocidad de paso de la banda es superior o igual a 10 cm por segundo y por metro de zona útil de horno, - la tensión de tracción axial es superior a 500 MPa, - el porcentaje de rotura de la cinta amorfa en paso es inferior a 10 roturas por kilómetro de cinta, - y es superior o igual a 12. En un modo de realización preferido, la composición de la cinta amorfa se selecciona de tal forma que: a < 0,04 y b < 0,07 0,5 < x < 1,5 y 2 < < 5 13 < y < 16,6 y 5,8 < z < 8 ß < 2 y < 2 En otro modo de realización preferido, la composición de la cinta amorfa se selecciona de tal modo que: a < 0,02 y b < 0,05 0,5 < x < 1,5 y 2,5 < < 4 14,5 < y < 16,5 y 5,8 < z < 7,5 ß < 1 y < 1 Estos dos últimos modos de realización que utilizan gamas de composición particulares son más particularmente útiles para la fabricación de sensores de corriente aptos para medir una corriente que comprende una fuerte componente continua y que pueden ser utilizados en un contador de energía de simple o doble fase, comprendiendo al menos un núcleo en el indicado material nanocristalino, así como para la fabricación de inductancias de almacenado o de filtrado, independientes del nivel de la componente continua superpuesta, que pueden ser utilizadas en un contador de energía, que incluye al menos un núcleo en el mencionado material nanocristalino. Un segundo objeto de la invención está constituido por una banda de material nanocristalino que puede ser obtenida por la realización del procedimiento según la invención, apta... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de fabricación de una banda de material nanocristalino obtenida a partir de una cinta colada en un estado amorfo, con la composición atómica: [Fe 1-a-bCo aNi b] 100-x-y-z--ß-Cu xSi yB zNb M ßM siendo M uno al menos de los elementos V, Cr, Al y Zn, siendo M uno al menos de los elementos C, Ge, P, Ga, Sb, In y Be, con: a < 0,07 y b < 0,1 0,5 < x < 1,5 y 2 < < 5 10 < y < 16,9 y 5 < z < 8 ß < 2 y < 2 y sometiendo la cinta amorfa a un recocido de cristalización, en el cual se somete la cinta al recocido en estado desenrollado, en paso a través de al menos dos bloques en S y bajo tensión en una dirección sustancialmente longitudinal axial de la cinta, de tal forma que la cinta se mantenga a una temperatura de recocido comprendida entre los 530 o C y los 700 o C, durante un tiempo comprendido entre 5 y 120 segundos, bajo una tensión de tracción axial comprendida entre 2 y 1000 MPa, siendo la tensión de tracción experimentada por la indicada cinta amorfa, su velocidad de paso en dicho recocido, el tiempo y la temperatura de recocido seleccionados de forma tal que el perfil de sección de la banda no sea en forma de , y presente una flecha máxima de la sección transversal de la banda inferior al 3% de la anchura de la banda, y de preferencia inferior al 1% de la anchura. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual la velocidad de paso de la banda es superior o igual a 10 cm por segundo y por metro de zona útil de horno. 3. Procedimiento según una u otra de las reivindicaciones 1 ó 2, en el cual la tensión de tracción axial es superior a 500 MPa. 4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual el porcentaje de rotura de la cinta amorfa en su paso es inferior a 10 roturas por kilómetro de cinta. 5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual además, y es superior o igual a 12. 6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual: a < 0,04 y b < 0,07 0,5 < x < 1,5 y 2 < < 5 13 < y < 16,6 y 5,8 < z < 8 ß < 2 y < 2 7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el cual: a < 0,02 y b < 0,05 0,5 < x < 1,5 y 2,5 < < 4 14,5 < y < 16,5 y 5,8 < z < 7,5 ß < 1 y < 1 8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual: a+b < 0,1 9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el cual: 10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el cual: a=0 b=0 11. Banda de material nanocristalino que puede ser obtenida por la realización del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, apta para experimentar en cualquier lugar de esta banda, un plegado con un diámetro de curvatura de como máximo 3 mm, sin presentar rotura ni fisura. 16   12. Banda según la reivindicación 11, obtenida por la realización del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, a partir de una cinta amorfa, reduciéndose el espesor de la indicada banda en al menos un 10% con relación al espesor de dicha cinta amorfa. 13. Banda según una u otra de las reivindicaciones 11 ó 12, cuyo campo coercitivo es inferior o igual a 7A/m, y de preferencia inferior o igual a 5A/m. 14. Banda según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, cuya inducción a 15,92 kA/m (200 Oe) es superior o igual a 1,2 T (12kG). 15. Núcleo de material nanocristalino que puede ser obtenido por la realización del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, al término del cual se enrolla la mencionada banda nanocristalina, y cuya permeabilidad es superior o igual a 50 e inferior a 200, y cuya frecuencia de corte se encuentra comprendida entre 30 y 200 MHz. 16. Núcleo de material nanocristalino que puede ser obtenido por la realización del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, al término del cual se enrolla la mencionada banda nanocristalina y cuyo diámetro es inferior o igual a 10 mm. 17. Núcleo según una cualquiera de las reivindicaciones 15 ó 16, que presenta una disminución del aumento de volumen de como máximo un 3% con relación al aumento de volumen obtenido por enrollamiento de una banda de la misma composición que ha experimentado un recocido de cristalización sin tensión, y esto para una reducción de espesor de la banda nanocristalizada que va hasta un 10% con relación al espesor de la cinta amorfa de partida. 18. Núcleo según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, obtenido por la realización del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, al término del cual se enrolla una primera vez la mencionada banda nanocristalina sobre un primer mandril, y luego por desenrollado y enrollado ulterior sobre un segundo mandril, siendo el diámetro del segundo mandril inferior al diámetro del primer mandril. 19. Sensores de corriente aptos para medir una corriente que comprende una fuerte componente continua y que puede ser utilizada en un contador de energía de simple o doble fase, comprendiendo al menos un núcleo de material nanocristalino obtenido por el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10. 20. Inductancia de almacenado o de filtrado, independiente del nivel de componente continua superpuesta, que puede ser utilizada en un contador de energía, que comprende al menos un núcleo de material nanocristalino obtenido por el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10. 21. Dispositivo (1) de fabricación de un núcleo magnético a partir de una cinta (R) colada en un estado amorfo, por recocido de dicha cinta (R) amorfa, caracterizado porque comprende: - un árbol de recepción (2) de una bobina de cinta (R) en estado amorfo, - un horno continuo (3) regulado en temperatura, - al menos un bloque en S (4) situado antes de la entrada de la cinta (R) en el horno (3) y conectado con un motor de freno (5), - un dispositivo (6) de regulación de una tensión de tracción en la dirección axial de dicha cinta amorfa (R) y de la cinta (N) de material nanocristalino, comprendiendo el indicado dispositivo (6) un dispositivo de medición de la fuerza conectado con un módulo de control del motor de freno (5) de dicho bloque en S (4) situado delante de la entrada de la cinta (R) en el horno (3), - al menos un bloque S (7) situado después de la salida de la banda (N) del horno continuo (3) y conectado con un motor, - al menos un mandril de enrollamiento (8) para el enrollamiento de la banda (N) obtenida después del recocido en forma de un núcleo de material nanocristalino, pasando la cinta amorfa (R) de una bobina de almacenado de la cinta amorfa (R) acoplada en el indicado árbol de recepción (2) a la bobina de banda (N) de material nanocristalino, sucesivamente a través del bloque en (S) (4) situado delante de la entrada de la cinta (R) en el horno (3), luego a través del dispositivo de medición de fuerza (6), luego a través del horno (3), y luego a través del bloque en S (7) situado después de la salida de la banda (N) del horno (3). 22. Dispositivo (1) según la reivindicación 21, que comprende un primer mandril de enrollamiento de la banda y un segundo mandril de enrollamiento de la banda, de forma que se pueda, después del enrollamiento de un primer núcleo en el primer mandril, cortar la banda (N) y acoplar una parte de cabeza de la banda (N) en el segundo mandril, para realizar el enrollamiento de un segundo núcleo, sin interrumpir la fabricación. 23. Dispositivo (1) según la reivindicación 21, que comprende un solo mandril de enrollamiento (8) de la banda (N) y un acumulador de banda (9) río abajo de dicho bloque en S (7) de salida del horno (3), permitiendo cambiar la 17   bobina de enrollamiento sin interrumpir la fabricación. 24. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 23, que comprende además al menos un rodillo presionador (10) que comprime la banda (N) recocida a su paso por el bloque en S (7) situado después de la salida de la banda (N) del horno continuo (3). 25. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 24, que comprende además al menos un rodillo abombado que comprime la cinta amorfa (R) a su paso por el bloque en S (4) situado delante de la entrada de dicha cinta (R) en el horno (3). 18   19