耐腐蚀磁性合金、由该合金制成的工件 以及使用该合金的方法 【技术领域】
本发明涉及耐腐蚀磁性合金，本发明尤其涉及具有耐腐蚀性和磁性的独特综合特性的合金，以及这种合金在用于磁致动装置的磁性部件中的使用。
背景技术
例如电磁阀和继电器的磁致动装置已经使用在工业和科学系统中以便控制这些系统的操作。特别是，电磁阀用来控制化学过程中的流体流动。这种装置包括磁性线圈和运动磁芯或动铁芯。在典型的配置中，线圈围绕动铁芯使得当线圈通电时，在线圈内部产生磁场。动铁芯由软磁铁形成。弹簧将动铁芯保持在第一位置，使得该装置或常开或常闭。当线圈通电时，产生的磁场造成动铁芯运动到第二位置，如果是常开时，将该装置接通，如果是常闭时，将其断开。希望用来制成动铁芯地材料具有良好的磁性，主要是矫顽磁力和高饱和感应。
动铁芯通常直接与局部环境接触，并且在电磁阀的情况下，与被控制的流体接触。由于这种环境和流体是腐蚀性的并将腐蚀动铁芯，这可造成该装置发生故障或阀泄漏或变得不能操作，为此，希望动铁芯由具有良好耐腐蚀性的材料制成。
适合用于电磁阀部件的耐腐蚀磁性合金是公知的。以下给出公知合金中的两种合金的重量百分比组分。
合金A 合金B
C 最大0.065 最大0.065
Mn 最大0.8 最大0.8
Si 1.00～1.50 0.30～0.70
P 最大0.03 最大0.03
S 0.25～0.40 0.25～0.40
Cr 17.25～18.25 17.25～18.25
Ni 最大0.60 最大0.60
Mo 最大0.50 最大0.50
这些合金中的每种合金的余量是铁和普通杂质。
合金A和B提供可接受的磁性，特别是高磁导率、低矫顽磁力和低剩余感应。对于许多类型的电磁阀来说，这些合金同样提供良好的耐腐蚀性。因此，这些合金已经广泛地使用在电磁阀领域中。但是，需要耐腐蚀性比合金A和B提供的耐腐蚀性强并且其磁性至少与合金A和B的磁性一样好。更好耐腐蚀性的需要与对于冶金上精纯的软磁性材料的需要相结合。对于需要高纯度的半导体工业中尤其重要。
另一种公知的合金，合金C具有以下公称重量百分比组分。
合金C
C 0.05
Mn 0.6
Si 0.4
Cr 28.00
Ni 最大0.50
该合金的余量是铁和普通杂质。合金C以其可控制的热膨胀性能而著名。因此，已经基本上专门用于电子真空管和白炽灯和荧光灯中的玻璃-金属密封件中。
【发明内容】
按照本发明的一个方面，提供一种耐腐蚀软磁性铁素体钢合金，其具有以下广义和优选的重量百分比组分。
广义 优选
C 0.005～0.040 0.008～0.030
Mn 最大1.0 0.30～0.50
Si 最大1.0 0.30～0.50
P 最大0.050 最大0.025
S 最大0.020 最大0.004
Cr 27.0～30.0 28.0～29.0
Ni 最大0.35 最大0.25
Mo 最大0.35 最大0.25
Cu 最大0.35 最大0.25
Co 最大0.25 最大0.15
N 0.010～0.05 0.015～0.035
每个组分的余量基本上是铁素体不锈钢的类似等级中出现的铁和普通杂质。这里并在整个说明书中，除非另外说明，术语“百分比”或符号“％”表示重量百分比。
以上列表为了便于概括，并且对于相互结合的使用的情况，不打算限制本发明合金的单个元素的范围的上下值，或者对于只作为相互结合的使用的情况，不打算限制该元素的范围。因此广义组分的一个或多个元素范围可用于优选组分中其他元素的一个或多个的其他范围。另外，广义组分的一个元素的最小和最大值可用于优选组分的该元素的最大或最小值。
按照本发明的另一方面，提供一种用于磁致动装置的磁性部件。该磁性部件由耐腐蚀磁性合金制成，该合金具有所述的广义和优选的重量百分比组分。
按照本发明又一方面，提供一种电磁阀，其包括壳体，该壳体具有第一和第二通道，使得所述第一和第二通道在交叉部相遇。第一通道具有入口和出口，并适用于引导例如气体或液体的流体。磁性线圈布置在壳体中使其大致围绕第二通道的至少一部分。磁芯可运动地布置在磁性线圈和第一和第二通道交叉部之间的第二通道内，使得当其在第二通道内移位时，所述磁芯的一部分运动到第一通道以便闭合第一通道。磁性线圈可操作地连接在为线圈供电的电源上。
【附图说明】
图1是按照本发明的电磁阀的示意图。
【具体实施方式】
按照本发明的合金包括至少大约27.0％并且最好至少大约28.0％的铬以便相对于公知的耐腐蚀软磁性合金提高耐腐蚀性。铬还稳定了铁素体，因此有助于防止不利地影响磁性的马氏体的形成。过多的铬不利地影响磁饱和感应性能。因此，合金包括不多于30.0％并更好不多于29.0％的铬。
在此合金中存在少量并有效的碳以便特别在锻制期间有利于合金的工作性能。为此合金最好包括至少大约0.005％并更好至少大约0.008％的碳。过多的碳不利地影响合金的磁性，这是由于过多的碳与例如铬的元素结合以便形成碳化物，该碳化物在合金热处理时限制晶粒的生长以便优化磁性。因此，合金包括不多于0.040％并最好不多于大约0.030％的碳。
在此合金中存在少量并有效的氮以便有利于合金的工作性能。为此合金最好包括至少大约0.010％并更好至少大约0.015％的氮。过多的氮以对于碳进行描述的方式不利地影响合金提供的磁性。因此，合金包括不多于0.05％并最好不多于大约0.035％的氮。
按照本发明的合金包括高达大约1.0％的锰，最好是该合金至少包括大约0.30％的锰以便有利于合金的工作性能。过多的锰造成不希望的大量的降低合金抛光后表面质量的杂质的形成。因此，合金最好包括不多于大约0.50％的锰。
硅使得本发明的合金在熔化期间脱氧。硅还有利于合金的电阻率。因此，本发明的合金包括高达大约1.0％的硅，并最好至少大约0.30％的硅。过多的硅通过与其他元素相结合形成硅酸盐来不利地影响合金的工作性能和净度。因此，该合金最好包括不多于0.50％的硅。
本发明的合金还可包括镍、钼、铜和钴中的一种或多种元素，其含量不对于合金提供的磁性、耐腐蚀性和工作性能起不利影响。在这种情况下，合金可包括高达大约0.35％并最好不多于大约0.25％的镍、钼和/或铜元素。该合金还可包括高达大约0.25％并最好不多于大约0.15％的钴。
除了普通杂质之外，该合金的余量是铁。这种杂质是磷和硫。磷限制在不多于大约0.05％并最好不多于大约0.025％。硫限制在不多于大约0.020％并最好不多于大约0.004％。
按照本发明的合金最好真空感应熔化。该合金最好从大约1038℃热加工成例如平或圆棒的中间形式。该中间形式接着退火并冷加工精整。退火最好在大约820℃下进行大约1小时，随后例如通过用水淬火来快速冷却。冷加工精整包括例如棒形的平直和研磨的操作。
现在参考图1，其示出按照本发明另一方面的电磁阀。电磁阀10包括由非磁性材料制成的主体或壳体12。壳体12具有形成其中的轴向通道14和横向通道16。通道14和16最好是圆形截面，但是如果需要可以具有其他截面。轴向通道14和横向通道16在交叉部18相遇。横向通道16具有入口端17和出口端19，其中每个入口端和出口端适于连接到外部管道或管子(未示出)以便引导例如液体化学品或气体的处理流体。
轴向通道14具有远离交叉部18定位的头部端20。磁性线圈22围绕轴向通道14的头部端20。磁性线圈22具有连接在电源(未示出)上以便将电流引导到磁性线圈22上的电导线24a、24b，由此为磁性线圈供电。固定磁芯26布置在轴向通道14内的头部端14处。运动磁性磁芯28滑动地布置在固定磁芯26和交叉部18之间的轴向通道14内。运动磁磁芯28最好是柱形，如果需要，可以具有其他截面。运动磁芯28具有远离固定磁芯26的端部，其适于插入交叉部18以便闭合横向通道16，从而控制其中的流体流动。在所示的实施例中，运动磁芯28具有锥形端部29。但是，可以设想到如果需要端部29可具有其他形状。偏置弹簧(为示出)用来将运动磁芯28偏置在常开位置(如所示)或常闭位置(虚线所示)。
固定磁芯26和运动磁芯28由软磁性钢合金制成。最好是运动磁芯28由所述的耐腐蚀软磁性铁素体钢合金制成。由于运动磁芯28将与对于金属有腐蚀性的液体和气体接触，因此需要耐腐蚀性。这里所述的耐腐蚀软磁性铁素体钢合金非常适合用于电磁阀中，这是由于该合金将磁性和高度耐腐蚀性独特地结合起来。更特别的是，表示出合金提供大约1.26奥斯特(Oe)的矫顽磁力(Hc)、大于大约13.2千高斯的饱和磁感应(Bsat)、大约1624的最大磁导率(μ)和大约5.20千高斯的剩余磁感应(Br)。这些值有利地与所述合金A和B的相应磁性相比。此外，用于本发明的电磁阀的合金在多种典型的腐蚀介质中具有出色的耐腐蚀性。特别是，已经表示出本发明的合金比所述合金A和B具有显著更好的耐点蚀性。
本发明的实施例已经结合磁芯和带有磁芯的电磁阀进行描述。但是，考虑到本发明的合金还可用作例如使用在腐蚀环境中的磁性继电器的任何类型的磁致动装置的磁性部件。
这里采用的术语和表示方式用作描述术语而没有限制含义。使用这些术语和表示方式不打算排除所述特征及其描述的部分的任何等同形式。而是认为可以在本发明权利要求的范围内进行不同的改型。