Магнитно-мягкая проволока 40Н: пермаллой для прецизионных магнитопроводов
Магнитно-мягкая проволока 40Н — холоднотянутый металлический провод из железоникелевого сплава 40Н (система Fe–Ni, ~40 % никеля), поставляемый в термообработанном или нагартованном состоянии. Сплав относится к классу пермаллоев с высокой магнитной проницаемостью и низкой коэрцитивной силой. Проволока предназначена для изготовления сердечников, экранов и чувствительных элементов, где требуется минимальная коэрцитивная сила и стабильная проницаемость в слабых полях.
Технические характеристики и свойства сплава 40Н
Сплав 40Н характеризуется низкой коэрцитивной силой — не более 16 А/м после отжига в водороде, начальной магнитной проницаемостью н порядка 3000–6000 и максимальной проницаемостью до 60 000. Удельное электрическое сопротивление — около 0,55–0,65 мкОмм. Температура Кюри — 360–380 C. Точка плавления — около 1420–1450 C. Плотность — 8,2–8,3 г/см. Проволока выпускается диаметром от 0,05 до 6,0 мм с допусками по ГОСТ или ТУ, с разупрочняющим отжигом или без него.
Ключевая особенность 40Н — сочетание высокой проницаемости в слабых полях с удовлетворительной пластичностью, что позволяет подвергать проволоку гибке, навивке и штамповке без разрушения. После окончательной термообработки в защитной среде (водород, вакуум) магнитные свойства стабилизируются, а внутренние напряжения снимаются.
Сортамент и состояние поставки
- Диаметр: 0,05–0,10 мм — для микроэлектромагнитных реле и датчиков;
- Диаметр: 0,10–0,50 мм — для обмоток трансформаторов слабого сигнала;
- Диаметр: 0,50–2,00 мм — для магнитопроводов дросселей и экранов;
- Диаметр: 2,00–6,00 мм — для сердечников электромагнитов и пускателей;
- Состояние: мягкое (отожжённое) или нагартованное;
- Точность: нормальная или повышенная по допуску диаметра.
Применение в промышленности и оборудовании
Проволока 40Н используется в производстве магнитных экранов для измерительных приборов, в сердечниках трансформаторов тока и напряжения, в магнитных усилителях, в датчиках Холла и магниторезистивных сенсорах. В авиационном и космическом приборостроении — для экранирования бортовых кабельных сборок и чувствительных элементов гироскопов. В медицинской технике — для магнитных экранов томографов и датчиков биомагнитных сигналов. В электротехнической промышленности — для изготовления ленточных и проволочных сердечников дросселей с высокой индуктивностью.
Проволока также применяется в реле защиты и автоматики, в магнитных головках записывающих устройств, в прецизионных электромагнитных клапанах и в системах магнитной сепарации. В радиоэлектронике — для экранирования входных каскадов усилителей и малошумящих цепей.
Технологические параметры обработки
| Параметр | Значение | Единица | Условие | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Коэрцитивная сила | 16 | А/м | после отжига | в водороде |
| Начальная проницаемость | 3000–6000 | — | слабое поле | н |
| Максимальная проницаемость | до 60 000 | — | оптимум | max |
| Удельное сопротивление | 0,55–0,65 | мкОмм | 20 C | — |
| Температура Кюри | 360–380 | C | — | — |
| Диаметр проволоки | 0,05–6,0 | мм | по ТУ | — |
Термообработка и условия эксплуатации
Для достижения максимальной магнитной проницаемости проволоку 40Н подвергают отжигу при 1050–1150 C в атмосфере водорода или в вакууме с последующим медленным охлаждением. Скорость охлаждения — не более 100 C/ч до 600 C, далее — на воздухе. Такая обработка снимает наклеп и обеспечивает рост зерна, что снижает коэрцитивную силу. При эксплуатации в условиях вибрации и переменных температур проволока сохраняет магнитные параметры в диапазоне от –60 до +200 C.
Проволока 40Н устойчива к коррозии в сухих помещениях, но во влажной среде требует защитных покрытий (лак, эмаль, гальваническое олово). При монтаже не допускается резких перегибов с радиусом менее двух диаметров — это вызывает локальные напряжения и ухудшает магнитные свойства.
Вопросы и ответы
Чем отличается проволока 40Н от 50Н?
Сплав 40Н содержит ~40 % никеля и обеспечивает более высокую проницаемость в слабых полях, но меньшую индукцию насыщения по сравнению с 50Н. 40Н предпочтителен для экранов и слаботочных цепей, 50Н — для силовых магнитопроводов.
Какой отжиг нужен для максимальной проницаемости?
Отжиг при 1050–1150 C в водороде или вакууме с медленным охлаждением до 600 C. Это снимает наклёп и увеличивает размер зерна, снижая коэрцитивную силу до 16 А/м.
Можно ли использовать проволоку 40Н без термообработки?
В нагартованном состоянии магнитные свойства нестабильны и коэрцитивная сила повышена. Для прецизионных магнитопроводов обязателен финальный отжиг после навивки или гибки.
Какие диаметры доступны для экранирования?
Для экранов обычно применяют проволоку 0,10–0,50 мм, для сердечников реле — 0,05–0,20 мм, для силовых электромагнитов — 1,0–6,0 мм.
