Brevet FR2363173A1 — publié le 19780324

La présente invention concerne les émaux destinés à la fabrication des noyaux magnétiques en acier électrotechnique. Les noyaux magnétiques sont utilisés dans l'industrie électronique, radio- et électrotechnique. On connait un émail pour les noyaux magnétiques en acier électrotechnique constitué de SiO2, B2O3, Al2O3, TiO2, NiO, Na2O, Fe2O3, CuO et ZnO, le rapport des constituants dans l'émail étant alors le suivant (en Z en poids) SiO2................................... 31 à 33 B2O3 , 24 à 24,8 Al2O3.................................. 21,3 à 23 TiO2................................... 0,55 à 0,60 NiO 2,6 à 2,7 Na2O................................... 10,8 à 11,2 Fe2O3.................................. jusqu'à 0,5 CuO.................................... 1,6 à 1,7 ZnO ................................. 2,1 à 2,7 L'émail indiqué contient 21,3 à 23 Z en poids d'alumine. L'introduction de A1203 en plus fortes quantités dans les émaux du système SiO2 - B203 - Na20 aboutit à une brusque réduction de la résistivité de l'émail ce qui à son tour entraîne l'altération des caractéristiques electromagnétiques des noyaux magnétiques. Les propriétés diélectriques de A1203 ne se révèlent que dans les émaux non alcalins. Le bioxyde de titane qui augmente la résistivité de l'émail du système SiO2 B2O3 - Na20 est introduit dans une quantité insuffisante, notamment de 0,55 à 0,60 % en poids. Dans l'émail connu NiO et Cu0 sont utilisés en tant qu'oxydes d'adhérence. Ces oxydes ne sont pas suffisamment efficaces, étant donné qu'ils n'assurent pas d'adhérence solide de l'émail avec l'acier. En outre, ces oxydes peuvent dans certains cas réduire les propriétés électromagnétiques des noyaux magnétiques. La faible teneur de l'émail en oxyde dè zinc avec le rapport indiqué des autres constituants -est aussi la cause d'une faible adhérence de l'émail avec l'acier électrotechnique. L'émail connu, vu les inconvénients inhérents, n'a pas trouvé d'application industrielle. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients indiqués. On s'est proposé dans la composition de l'émail renfermant Si02 > TiO2, B2O3, ZnO, R20, dans lequel R est un métal alcalin, dtintroduire un constituant tel, avec un rapport tel des constituants cites, que l'on obtient un émail qui possède de hautes propriétés diélectriques et améliore par cela même les caractéristiques électromagnétiques des noyaux magnétique, présente une forte adherence à l'acier électrotechnique, en assurant l'obtention des noyaux magnétiques monolithes, et présente un intérêt industriel. Conformément à l'invention, la solution consiste en ce que l'émail proposé, outre les constituants indiqués; contient également Co2O3, le rapport des constituants dans l'émail étant le suivant (en Z en poids) SiO2................................. 30 à 50 Ti02 8 à 14 B2O3................................. 17 à 30 ZnO 8 8 à 12 B2O.................................. 6 à 18 Co2O3................................ 0,8 à 2,5 L'émail proposé peut également renfermer Fe2O3, A1203 et CaO en quantités suivantes (en Z en poids) Fe2O3................................ 0,1 à 1 A1203 0,1 à 0,7 CaO.................................. 0,1 à 0,7 Les oxydes indiqués sont des impuretés s'introduisant dans la composition de l'émail à partir de matières premières de départ. La présence dans l'émail d'une quantité élevée de bioxyde de titane assure les propriétés diélectriques améliorées de l'émail et de bonnes caractéristiques électromagnétiques des noyaux magnétiques. L'introduction dans la composition de l'émail de l'oxyde de cobalt et l'augmentation de la teneur en oxyde de zinc améliorent les propriétés adhesives de l'émail vis-à-vis de l'acier électrotechnique et rendent les noyaux magnétiques monolithes. Grâce à la présence dans la composition de l'émail des constituants dans le rapport indiqué, les proprietes diélectriques et adhésives de l'émail sont sensiblement élevées et les caractéristiques électromagné- tiques des noyaux magnétiques ainsi que leur monolithisme sont respectivement améliorés. L'émail trouve une large application dans la production des noyaux magnétiques. L'émail proposé s'obtient comme suit. On prépare au préalable une charge. On utilise alors comme constituants de la charge les substances suivantes 1) le sable de quartz ou le bioxyde de silicium pur; 2) I'acide borique; 3) le bioxyde de titane; 4) le blanc de zinc sec; 5) l'oxyde technique ou pur de cobalt (II) ou (III); 6) la matière première source de R : a) le carbonate de sodium; b) le salpêtre de soude; c) le salpêtre de potasse; -d) la potasse; e) le carbonate de lithium. La teneur de la charge en constituants est fonction de la teneur de l'émail en oxydes. Les constituants de la charge sont dosés, mélangés et cuits dans des fours rotatifs ou des fours à sole à une température de 1350 à 14000C jusqu'à pénétration complète. L'email cuit est fritté, en le faisant couler à travers une toile métallique sur l'eau ou en le faisant passer entre des cylindres. Ensuite, l'email fritté est séché, broyé à sec dans un broyeur vibrant jusqu'à une finisse de 99 % de passage au tamis de 1000 mailles/cm. Le broyage à l'état humide de la fritte est également possible. On prépare à partir de l'émail broyé une suspension aqueuse ayant une densité de 1,4 à g/cm . On applique sur une bande en acier électrotechnique un revêtement d'émail à partir de la suspension aqueuse. L'épaisseur du revêtement varie entre 8 et 30 en fonction de 11 épaisseur de la bande. Le revêtement sur la bande en acier est fixé par fusion ou par préséchage. Ensuite, la bande en acier portant le revêtement appliqué est utilisée pour la fabrication des noyaux magnétiques selon la technologie connue. Pour mieux comprendre l'invention en question on donne les exemples suivants des compositions de la charge initiale ainsi que les caractéristiques techniques de émail et des noyaux magnétiques pour la fabrication desquels on a utilisé l'émail proposé. EXEMPLE 1 Composition de la charge (parties pondérales pour 100 parties de l'émail) Sable de quartz débarrassé des impuretés 35,27 acide borique 50,28 bioxyde de titane 10,22 oxyde de zinc 10,11 carbonate de sodium 22,13 salpêtre de sodium 8,77 oxyde de cobalt (II) 1,82 138,60. Composition de lémail (% en poids) SiO2 35 TiO2 10 B203 28 ZnO 10 Na20 15 Co2O3 2 100 Caractéristiques techniques de l'émail et des noyaux magnétiques -1 -6 coefficient de dilatation linéaire de l'émail (&alpha;), degrés 8,468.10 thermostabilité de émail d'après Douglas (# T), C 136 permittivite de l'émail (t) 9,08 logarithme de la résistivité de l'émail (log# ) : à 150 C 9,0 à 2000C 7,92 à 300 C 6,32 pertes spécifiques dans le noyau magnétique à une fréquence d'oscillation de 50 Hz, W/kg 1,5 à 2,3. La ténacité de l'émail est bonne. Ellepermet un pliage de la bande ayant le revêtement d'émail autour d'une tige de rayon 10 mm sans écaillage. Lors de l'essai de choc des noyaux magnétiques,l'écaillage de l'émail n'a pas été observé ; les noyaux magnétiques restent complètement monolithes. EXEMPLE 2 Composition de la charge (parties en poids) (en calculant sur 100 parties de l'émail) sable de quartz 35,0 acide borique 50,28 bioxyde de titane 10,22 oxyde de zinc 10,11 carbonate de sodium 22,13 salpêtre de sodium 8,77 oxyde de cobalt 2,16 138,67 Composition de l'émail C: en poids) SiO2 34,3 TiO2 10,0 B203 28,0 ZnO 10,0 Na20 15,0 Co203 2,0 Fe2O3 0,1 Al2O3 0,3 CaO 0,3 100,0. Caractéristiques techniques de l'émail et des noyaux magnétiques coefficient de dilatation linéaire de l'émail, (a), degrés @ 8,468,10 thermostabilité de l'émail d'après Douglas (#T), C 136 température de ramollissement commençante de l'émail, C 560 à 570 température de goutte, C 770 température d'étalement complet d'une goutte, C 860 permittivité de l'émail (#) 9,08 logarithme de la résistivité de l'émail (log#) à 150 C 9 à 2000C 7,92 à 3000C 6,32 pertes spécifiques dans le noyau magnétique à une fréquence d'oscillation de 50 Hz, W/kg 1,5 a 2,3. L'émail de composition indiquée présente une haute adhérence à une bande en acier électrotechnique comme l'émail obtenu dans l'exemple 1. EXEMPLE 3 Composition de la charge (parties en poids) (en calculant sur 100 parties de l'email) sable de quartz débarrassé des impuretés 35,0 bioxyde de titane 10,22 acide borique 50,5 oxyde de zinc 10,11 carbonate de sodium 9,0 salpêtre de potasse 20,9 oxyde de cobalt 2,16 137,89. Composition de l'émail (% en poids) SiO2 35,0 Ti02 10,0 B2O3 28,0 ZnO 10,0 Na20 5,26 K20 9,74 Co2O3 2,0 100,00 Caractéristiques techniques de l'émail et des noyaux magnétiques coefficient de dilatation linéaire de l'émail (a), degrés-1 7,789#10-6 thermostabilité de l'émail d'apres Douglas (# T), C 148 température de ramollissement commençante de l'émail, C 570 température de goutte, C 720 à 730 température d'étalement complet d'une goutte, C 910 permittivité de l'émail (#) 8,44 pertes spécifiques dans le noyau magnétique à une fréquence d'oscillations de 50 Hz, W/kg 1,5 à 2. L'émail de composition indiquée a une haute adhérence vis-à-vis d'une bande en acier électrotechnique comme l'émail décrit dans l'exemple 1. EXEMPLE 4 Composition de la charge (parties en poids) (en calculant sur 100 parties de l'email) sable de quartz débarrasse des impuretés 35,0 acide borique 50,5 bioxyde de titane 10,22 oxyde de zinc 10,11 carbonate de sodium 5,68 salpêtre de potasse 6,45 potasse 10,4 carbonate de lithium 3,95 oxyde de cobalt 2,16 134,47. Oomposition de l'émail (Z en poids) SiO2 35,0 TiO2 10,0 B203 28,0 ZnO 10,0 Na20 3,32 K20 10,08 Li20 1,6 Co2O3 2,0 100,00 Caractéristiques techniques de émail et des noyaux magnétiques coefficient de dilatation linéaire de l'émail (&alpha;), degrés-1 8,01.10-6 thermostabilité de l'émail selon Douglas (# # T) > C 143 température de ramollissement commençante de l'émail, C 550 température de goutte, C 720 température d'étalement complet d'une goutte, C 920 permittivité de l'émail (#) 8, 74 pertes spécifiques dans le noyau magnétique a une fréquence d'oscillations de 50 Hz, W/kg 1,5 à 2,1. L'émail de composition indiquée possède une haute adhérence vis-à-vis d'une bande en acier électrotechnique, analogue à celle de l'émail dans l'exemple l. EXEMPLE 5 Composition de la charge (parties en poids) (en calculant sur 100 parties de l'émail) sable de quartz débarrassé des impuretés 46,5 acide borique 33,26 bioxyde de titane 8,0 oxyde de zinc 8,0 carbonate de sodium 20,52 salpêtre de sodium 8,22 potasse 2,2 carbonate de lithium 3,7 oxyde de cobalt 2,5 132,90. Composition de l'émail ( h en poids) SiO2 46,5 TiO2 8,0 B203 17,0 ZnO 8,0 Na20 15,0 K20 1,5 Li2O 1,5 Co203 2,5 100,0 Caractéristiques techniques de l'émail et des- noyaux magnétiques coefficient de dilatation linéaire de l'émail (a), degrés 1 9,714.10 thermostabilité de l'émail selon Douglas (#T), C . 118 température de ramollissement commençante de l'émail, C 590 à 600 température de goutte, C 690 à 700 température d'étalement complet d'une goutte, C 710 à 740 permittivité de l'émail (#) 8,488 pertes spécifiques dans le noyau magnétique à une fréquence d'oscillations de 50 Hz, W/Kg 1,5 à 2,2. L'émail de composition indiquée présente une haute adhérence vis-à-vis d'une bande en acier électrotechnique, analogue à celle de l'émail décrit dans l'exemple 1. EXEMPLE 6 Composition de la charge (parties en poids) (en calculant sur 100 parties de l'émail) sable de quartz exempt d'impuretés 36,0 bioxyde de titane 14,0 acide borique 53,4 oxyde de zinc 12,0 salpêtre de sodium 8,22 carbonate de sodium 5,13 oxyde de cobalt 2,0 130 > 75. Composition de l'émail t% en poids) SiO2 36,0 TiO2 14,0 32 3 30,0 ZnO 12,0 Na20 6, Co2O3 2,0 100,0 Caractéristiques techniques de l'émail des noyaux magnétiques coefficient de dilatation linéaire de l'émail (a), degrés 5,122.10 6 thermostabilité de l'émail selon Douglas (#T), C 226 température d'étalement complet d'une goutte, C 940 permittivité de l'émail (#) 8,61 pertes spécifiques dans le noyau magnétique à une fréquence d'oscillations de 50 Hz, W/kg 1,5 à 2,3. L'émail de oomposition indiquée présente une haute adhérence vis-à-vis d'une bande en acier électrotechnique, analogue à celle de l'émail obtenu dans l'exemple 1. EXEMPLE 7 Composition de la charge (parties en poids) (en calculant sur 100 parties de l'émail) sable de quartz exempt d'impuretés 30,0 bioxyde de titane 14,0 acide borique 53,4 oxyde de zinc 12,0 salpêtre de sodium 8,22 bicarbonate de sodium 15,39 oxyde de cobalt 2,0 135,01 Composition de l'émail (Z en poids) SiO2 30,0 TiO2 14,0 B2O3 30,0 ZnO 12,0 Na20 12,0 Co2O3 2,0 100,0 Caractéristiques techniques de l'émail et des noyaux magnétiques coefficient de dilatation linéaire de l'émail (a), degrés 7,812.10 thermostabilité de l'émail selon Douglas (d T), C 147 température d'étalement complet d'une goutte, C 840 à 870 permittivité de l'émail ) 9,28 pertes spécifiques dans le noyau magnétique à une fréquence d'oscillations de 50 Hz, W/kg 1,6 à 2,4. L'émail de composition indiquée a une haute adhérence vis-à-vis d'une bande en acier électromagnétique, analogue à celle de l'émail obtenu dans l'exemple 1. EXEMPLE 8 Composition de la charge (parties en poids) (en calculant sur 100 parties de l'émail) sable de quartz 35,40 acide borique 50,28 bioxyde de titane 10,22 oxyde de zinc 10,11 carbonate de sodium 22,13 salpêtre de sodium 8,77 77 oxyde de cobalt 2,16 139,07 Composition de l'émail (% en poids) SiO2 32,6 TiO2 10,0 B203 28,0 ZnO 10,0 Na2O 15,0 Co2O3 2,0 Al2O3 0,7 CaO 0,7 Fe2O3 1,0 Caractéristiques techniques de l'émail et des noyaux magnétiques coefficient de dilatation linéaire de l'émail (a), degrés 8,468.10-6 thermostabilité de émail selon Douglas (#T), C 136 permittivité de l'émail (#) 9,03 logarithme de la résistivité de l'émail (log#) à 150 C 9,01 à 200 C 7,92 à 3000C 6,38 pertes spécifiques à une fréquence d'oscillations de 50 hz, W/kg 1,5 à 2,3. L'émail de composition indiquée présente une bonne adhérence vis- -vis d'une bande en acier électrotechnique, analogue å celle de l'émail obtenu selon l'exemple 1. EXEMPLE 9 Composition de la charge (parties en poids) (en calculant sur 100 parties de l'émail) sable de quartz débarrassé des impuretés 51,0 bioxyde de titane 8,1 acide borique 33,26 oxyde de zinc 8,15 salpêtre de sodium 10,96 bicarbonate de sodium 18,81 oxyde de cobalt 2,0 132,28 Composition de l'émail (% en poids) SiO2 50,0 TiO2 8,0 B203 17,0 ZnO 8,0 Na2O 15,0 Co203 2,0 100,0 Caractéristiques techniques de l'émail et des noyaux magnétiques coefficient de dilatation linéaire de l'émail (a), degrés-1 8,617.10-6 thermostabilité de l'émail selon Douglas (#T);; C 134 température d'étalement complet d'une goutte, C 860 permittivité de l'émail (#) 8,31 pertes spécifiques dans le noyau magnétique b une fréquence d'oscillations de 50 hz, Wlkg 1,6 à 2,4. L'émail de composition indiquée présente une haute adhérence vis-à-vis d'une bande en acier électrotechnique, analogue à celle de l'émail obtenu selon l'exemple 1. EXEMPLE 10 Composition de la charge (parties en poids) Cen calculant sur 100 parties de l'émail) sable de quartz débarrassé des impuretés 35,0 bioxyde de titane 12,0 acide borique 50,28 oxyde de zinc 10,0 bicarbonate de sodium 22,13 salpêtre de sodium 8,77 oxyde de cobalt (II) 0,8 138,98 Composition de l'émail (% en poids) :: SiO2 35,0 TiO2 11,2 B2O3 28,0 ZnO 10,0 Na2O 15,0 Co2O3 0,8 100,0 Caractéristiques techniques de l'émail et des noyaux magnétiques coefficient de dilatation linéaire de l'émail (&alpha;),degrés-1 8,468.10-6 thermostabilité de l'émail selon Douglas (#T), C 136 permittivité de l'émail ( ) 9,08 logarithme de la résistivité de l'émail (log # ) à 1500C 9,2 d 2000C 7,98 à 3000C 6,42 pertes spécifiques dans le noyau magnétique une fréquence d'oscillations de 50 Hz, W/kg 1,5 à 2,3. L'émail de composition indiquée a une haute adhérence vis-d-vis d'une bande en acier électrotechnique, analogue 9 celle de l'émail -préparé selon l'exemple 1. EXEMPLE 11 Composition de la charge (parties en poids) (en calculant par rapport a 100 parties de l'émail) sable de quartz débarrassé des impuretés 35,5 acide borique 50,5 bioxyde de titane 10,22 oxyde de zinc 10,11 bicarbonate de sodium 5,68 salpêtre de potasse 6,45 potasse 10,4 carbonate de lithium 3,95 oxyde de cobalt 1,5 134,31. Composition de l'émail (7. en poids) SiO2 35,5 TiO2 10,0 B203 28,0 ZnO 10,0 Na20 3,32 K20 10,08 Li20 1,6 Co2O3 1,5 100,00 Caractéristiques techniques de l'émail et des noyaux magnétiques coefficient de dilatation linéaire de l'émail (a), degrés 8,01.10 thermostabilité de l'émail, selon Douglas (#T), OC 143 température de ramollissement commençante de l'émail, C 550 température de goutte, C 720 température d'étalement complet d'une goutte, OC 920 permittivité de l'émail (#) 8,74 pertes spécifiques dans le noyau magnétique à une fréquence d'oscillations de 50 Hz, W/kg 1,5 à 2,1. L'émail de composition indiquée présente une haute adhérence vis-a-vis d'une bande en acier électrotechnique, analogue à celle de l'émail préparé selon l'exemple 1. R E V E N D I C A T I O N S 1. Email pour les noyaux magnétiques en acier électrotechnique, constitué de SiO2, TiO2, B203, ZnO et R20 où R est un métal alcalin, caractérisé en ce que l'émail renferme également Co203, le rapport des constituants dans l'émail étant le suivant (% en poids) SiO2 30 à 50 TiO2 8 à 14 B203 17 à 30 ZnO 8 à 12 R20 6 à 18 C2O3 0,8 à 2,5. 2. Email selon la revendication 1, caraçtérisé en ce qu'il contient aussi Fe2O3, A1203 et CaO en quantités suivantes (% en poids): Fe2O3 0,1 à 1 A1203 0,1 à 0,7 CaO 0,1 0,7