Jak se vyrábějí nanokrystalická jádra

Co přesně jsou kovové nanokrystaly?

 

Termín „měkký“ v magnetismu označuje magnetický materiál, který vykazuje nízkou koercitivitu, jako je slitina vytvořená krystalizací slitiny amorfních magnetických materiálů na bázi Fe-. Nanokrystalická zrna jsou rovnoměrně distribuována v celém amorfním (nebo -nekrystalizovaném) stavu tohoto materiálu.

 

Při okolní teplotě je tento materiál feromagnetický a v kombinaci s nanokrystaly dosahuje nízké saturační magnetostrikční konstanty, což z něj činí neuvěřitelně měkký magnetický materiál.

 

Pro své vynikající vlastnosti ve srovnání s tradičními magnetickými materiály byl tento materiál primárně používán v tlumivkách a transformátorech pro výkonovou elektroniku. Vzhledem k jeho pozoruhodným vlastnostem mohou být jeho složky podstatně menší.

 

 

Výhody nanokrystalických jader

 

V nanokrystalických materiálech existuje několik charakteristických a cenných vlastností.Nanokrystalické jádro transformátorupozoruhodné mechanické, chemické, elektrické a kvantové schopnosti materiálů podnítily v posledních desetiletích významné technologické inovace a jsou připraveny v nadcházejících letech podporovat podstatně více inovací.

 

1. Vysoká hustota výkonu

Hustota výkonu je o několik řádů vyšší než u feritových a amorfních alternativ. Vzhledem k jejich minimálnímu sklonu ke změně tvaru během magnetismu,nanokrystalické jádro transformátorumateriály jsou ideální pro-vysokofrekvenční aplikace.

 

2. Výborná prodyšnost

Nejnápadnější vlastností jader je jejich vysoká propustnost. Shoduje se se směrem elektromagnetického pole a lze jej snadno polarizovat.

Navíc zvyšují dirigentovu tvorbu elektrické hybné síly. Změna toku proudu postupně snižuje počet otáček vinutí.

 

3. Minimální ztráta jádra

Materiály vytvářejí velké množství tepla při interakci s magnetismem. Ztráta magnetického jádra se očekává, když se změní magnetický tok v jádře. Nanokrystalická jádra mají méně tepla než běžná jádra, protože snižují ztráty jádra. Výsledkem je, že jsou vysoce účinné při práci se střídavými-motory.

 

4. Vyvolání vysoké saturace

Účinně snižují velikost součásti. Tato dovednost jim umožňuje omezit velikost jejich jader.

 

5. Koercivita je nízká

Magnetické materiály musí mít nízký odpor magnetické síly. Když má materiál vysokou koercitivitu, není snadné ho zmagnetizovat a trvá to dlouho a hodně síly.Nanokrystalická jádramají nízkou koercitivitu, takže magnetizace je jednoduchá.

 

6. Mají výjimečně vysokou Curieovu teplotu

Curieova teplota je teplota, při které magnetické materiály dramaticky mění své vlastnosti. Protože nanokrystalické materiály mají vysoké Curieovy teploty, mohou zcela pracovat při 120 stupních.

 

7. Silná tepelná stabilita

Při magnetizaci mohou nanokrystalická jádra generovat jen malé množství tepla. Je prospěšný pro jádro, protože čím výraznější je tepelná stabilita, tím lepší je účinnost jádra. Díky své vysoké tepelné odolnosti mají nanokrystalická jádra minimální ztráty jádra.

 

 

Výrobní materiál nanokrystalických jader

 

Výrobní technika pro NC vzorky se výrazně liší od techniky používané pro výrobu keramiky, protože konečné jádro je tvořeno kontinuální laminární strukturou, která je obalena.

 

1. Použité kovy

Nikl železo a křemíkové železo jsou nejčastěji používané kovy při výroběnanokrystalické toroidní jádro. Díky novému dodavateli zavedl hlavní distributor magnetických a tepelných materiálů do svého inventáře komplexní řadu amorfních jader, nanokrystalických jader na zakázku a jader z 80% slitiny niklu-železa.

 

2. Amorfní stuha

Amorfní pásek má tu výhodu, že nemá krystalické struktury jako jiné magnetické materiály, protože amorfní kovy je nemají. Vzhledem k tomu, že atomy v amorfním kovu jsou náhodně organizovány, jeho měrný odpor je přibližně třikrát vyšší než jeho krystalický ekvivalent.

Amorfní slitiny vznikají chlazením taveniny rychlostí kolem 1 milionu stupňů za sekundu.

 

3. Základní základní látky

Mezi konfigurace jádra patří toroid, toroid s mezerami, řezaná jádra a specializované výlisky. Po zahrnutí těchto položek je nyní možné nabídnout konkurenční ceny za nízkofrekvenční magnetické konstrukce kromě dříve podporovaných vysokofrekvenčních magnetů.

 

4. Nanokrystalická stuha

Nanokrystalická páska obsahuje Fe, Si a B s přísadami Nb a Cu. Stejně jako amorfní páska je vytvořena rychlým ochlazením do tenké pásky, která je zpočátku amorfní a poté krystalizuje při druhém tepelném zpracování při 500-600 stupních Celsia.

To vytváří mikrostrukturu s malými zrny o velikosti 10 nanometrů, proto se nazývá nanokrystalický.

 

5. Amorfní jádra se vzduchovými mezerami

Mezi dodávané konfigurace a aplikace patří amorfní jádra tlumivky ve standardních a zakázkových velikostech s plastovým pláštěm, epoxidovým nátěrem nebo impregnovaným lakem. Amorfní řezaná jádra se dodávají v typických velikostech ACC a zakázkových designech.

 

Tlumivky jsou každodenní použití. Amorfní jádra tlumivky se vzduchovými mezerami jsou také k dispozici ve standardních a zakázkových velikostech, s plastovým pláštěm, epoxidovým povlakem nebo lakováním.

 

Snížený objem magnetické složky, vysoké hodnoty relativní permeability a stabilní provoz při vysokých teplotách – to vše jsou výhody nanokrystalických materiálů na bázi železa-. Tyto vlastnosti jsou definovány především výrobním postupem.

 

 

Postup

 

· Kompozice má dvou{0}}fázovou strukturu ultra-jemnozrnné fáze FeSi vložené do amorfní pásky o tloušťce 7–25 mikrometrů.

· Materiál jádra se roztaví zahřátím na 1300 stupňů a poté se položí na vodou-chlazené kolo, které jej ochladí na 20 stupňů.

· Výsledný amorfní kovový pás je žíhán za přítomnosti příčných a podélných magnetických polí.

· Výsledkem této úpravy je změna magnetických vlastností a amorfní struktura vytváří ultrajemné krystaly s typickými velikostmi v rozmezí od 7 do 20 nm, což vede k nanokrystalickému materiálu.

· Poslední fází tohoto procesu je nanesení ochranného povlaku nebo plastového pouzdra pro ochranu získaných jader před křehkostí pásky.