Магнитно-мягкая полоса 30НГ: характеристики, сортамент и применение
Магнитно-мягкая полоса 30НГ — холоднокатаная лента из прецизионного никельсодержащего сплава системы Fe–Ni, легированного германием. Германий вводится в твёрдый раствор для повышения удельного электросопротивления и снижения магнитных потерь на вихревые токи. Полоса поставляется в термообработанном состоянии с нормированными магнитными свойствами: коэрцитивная сила не более 16 А/м, индукция насыщения — 1,45–1,55 Тл, максимальная магнитная проницаемость — 80 000–150 000. Толщина проката — 0,05–1,0 мм, ширина — 10–350 мм.
Химический состав и структурное состояние
Сплав 30НГ содержит 29–31 % никеля, 0,8–1,2 % германия, не более 0,05 % углерода, 0,3–0,6 % марганца, 0,2–0,4 % кремния. Германиевая добавка увеличивает удельное электрическое сопротивление до 0,55–0,65 мкОмм, что в 1,4–1,6 раза выше, чем у классического пермаллоя 50Н. Структура после отжига в водороде — однофазный -твёрдый раствор с размером зерна 20–50 мкм. Термомагнитная обработка в поперечном магнитном поле формирует наведённую магнитную анизотропию, обеспечивающую прямоугольную петлю гистерезиса с коэффициентом прямоугольности 0,85–0,92.
Сортамент и геометрические параметры
- Толщина: 0,05; 0,08; 0,10; 0,15; 0,20; 0,35; 0,50; 1,0 мм
- Ширина рулона: 10–350 мм, допуск по кромке — 0,1 мм
- Шероховатость поверхности: Ra 0,32–0,63 мкм
- Разнотолщинность по длине: не более 4 % номинала
- Состояние поставки: мягкое (М), термомагнитно-обработанное (ТМО)
- Форма: рулон, катушка, мерная полоса
Магнитные и физические параметры
| Параметр | Значение | Условия измерения | Единица | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Коэрцитивная сила Hc | 16 | после ТМО | А/м | ГОСТ 8.377 |
| Индукция насыщения Bs | 1,45–1,55 | H = 800 А/м | Тл | ГОСТ 8.377 |
| Макс. проницаемость max | 80 000–150 000 | f = 50 Гц | — | ГОСТ 8.377 |
| Удельное сопротивление | 0,55–0,65 | 20 C | мкОмм | ГОСТ 25995 |
| Коэффициент прямоугольности | 0,85–0,92 | после ТМО | — | ГОСТ 8.377 |
| Температура Кюри | 400–420 | — | C | справочно |
Технологические операции и обработка
Полоса 30НГ подвергается окончательному отжигу в атмосфере сухого водорода при 1050–1150 C с точкой росы не выше –40 C. Скорость охлаждения — 100–200 C/ч в интервале 600–300 C для предотвращения выделения карбидных и нитридных фаз, снижающих проницаемость. Для получения прямоугольной петли гистерезиса применяется термомагнитная обработка: нагрев до 700–750 C, выдержка 2–4 ч, охлаждение со скоростью 50–80 C/ч в поперечном магнитном поле напряжённостью 800–1200 А/м.
Механическая обработка — резка на гильотинных ножницах, лазерная резка, штамповка — выполняется после финального отжига. При штамповке магнитопроводов сложной конфигурации рекомендуется применять электроэрозионную или гидроабразивную резку для минимизации зон пластической деформации по кромке.
Области применения
- Магнитопроводы трансформаторов тока и напряжения класса точности 0,1–0,5
- Экраны магнитного поля в электронно-лучевых установках и масс-спектрометрах
- Сердечники дросселей в импульсных блоках питания с частотой преобразования 20–100 кГц
- Магнитные системы реле и контакторов слаботочной аппаратуры
- Датчики Холла и магниторезистивные элементы измерительных приборов
- Экранирующие кожухи криогенных систем и СКВИД-магнитометров
Вопросы и ответы
Чем полоса 30НГ отличается от пермаллоя 50Н?
Сплав 30НГ содержит 30 % никеля и 1 % германия, тогда как 50Н — 50 % никеля. Германиевое легирование повышает удельное электросопротивление до 0,55–0,65 мкОмм против 0,45 мкОмм у 50Н, что снижает потери на вихревые токи. Индукция насыщения у 30НГ выше — 1,45–1,55 Тл против 1,0–1,1 Тл.
При какой температуре эксплуатируется полоса 30НГ?
Рабочий диапазон — от –60 C до +200 C. При нагреве выше 250 C начинается необратимое снижение магнитной проницаемости вследствие релаксации наведённой анизотропии. Температура Кюри сплава — 400–420 C.
Какой толщины полосу выбирают для трансформаторов тока?
Для трансформаторов тока класса точности 0,1–0,5 применяют полосу толщиной 0,05–0,15 мм. Меньшая толщина снижает вихревые токи, но увеличивает трудоёмкость навивки тороидальных сердечников. Для частот 50 Гц оптимальна толщина 0,10–0,20 мм.
Требуется ли дополнительный отжиг после штамповки магнитопровода?
Да, после механической резки или штамповки необходим восстановительный отжиг при 800–900 C в водороде в течение 2–4 ч. Он снимает внутренние напряжения и восстанавливает магнитные свойства в зоне кромки. Без отжига коэрцитивная сила возрастает в 2–3 раза.
