IEC 60404-14:2002

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
60404-14
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2002-06
Matériaux magnétiques –
Partie 14:
Méthode de mesure du moment magnétique
coulombien d'une éprouvette de matériau
ferromagnétique par la méthode du retrait
ou la méthode par rotation
Magnetic materials –
Part 14:
Methods of measurement of the magnetic dipole
moment of a ferromagnetic material specimen
by the withdrawal or rotation method
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 60404-14:2002
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NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
60404-14
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2002-06
Matériaux magnétiques –
Partie 14:
Méthode de mesure du moment magnétique
coulombien d'une éprouvette de matériau
ferromagnétique par la méthode du retrait
ou la méthode par rotation
Magnetic materials –
Part 14:
Methods of measurement of the magnetic dipole
moment of a ferromagnetic material specimen
by the withdrawal or rotation method
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– 2 – 60404-14  CEI:2002
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.4
INTRODUCTION.6
1 Domaine d'application .8
2 Références normatives.8
3 Définitions .10
4 Principe général de la mesure .10
5 Eprouvette.12
6 Bobine de détection.12
7 Intégrateur de flux magnétique .12
8 Mesure du moment magnétique coulombien d'un matériau magnétisé .14
8.1 Correction des lectures de l'intégrateur pour les effets de chargement sans
étalonnage de l'intégrateur .14
8.2 Configuration du circuit de mesure lorsque l'intégrateur est étalonné
en utilisant un inducteur mutuel.14
8.3 Etalonnage du dispositif de mesure du moment magnétique coulombien
au moyen d'un échantillon d'aimant permanent étalonné .16
8.4 Méthode de retrait .16
8.5 Méthode par rotation .16
9 Détermination de la valeur de saturation du moment magnétique coulombien.18
10 Détermination de la polarisation magnétique J .18
11 Détermination de la polarisation magnétique de saturation spécifique σ .18
s
12 Etalonnage de l'appareil de mesure de la valeur de saturation du moment
magnétique coulombien.20
13 Incertitude de mesure.20
14 Rapport d'essai .20
Annexe A (informative) Mesure de la polarisation magnétique de saturation spécifique
sur une éprouvette plus longue que la zone homogène des bobines de Helmholtz.22
Annexe B (informative) Mesure sur éprouvettes ferromagnétiques avec un champ
magnétique à saturation élevée, par exemple éprouvette de métal dur
avec une teneur élevée en cobalt.24
Annexe C (informative) Mesure sur éprouvette de faible masse, par exemple
une éprouvette de métal dur avec une teneur en cobalt inférieure à 50 mg .26
Figure 1 – Circuit pour la mesure du moment magnétique coulombien .14
Figure 2 – Disposition avec aimant sans fer.18
Figure 3 – Disposition avec aimant à culasse en O .18

60404-14  IEC:2002 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.5
INTRODUCTION.7
1 Scope.9
2 Normative references .9
3 Definitions .11
4 General principle of measurement .11
5 Test specimen .13
6 Detection coil .13
7 Magnetic flux integrator .13
8 Measurement of the magnetic dipole moment of magnetized material.15
8.1 Correction of integrator readings for loading effects
with no integrator calibration .15
8.2 Circuit configuration for measurement when the integrator is calibrated using
a mutual inductor.15
8.3 Calibration of the measuring device for the magnetic dipole moment
by means of a calibrated permanent magnet sample .17
8.4 Withdrawal method.17
8.5 Rotation method.17
9 Determination of the saturation value of the magnetic dipole moment.19
10 Determination of the magnetic polarization J .19
11 Determination of the specific saturation magnetic polarization σ .19
s
12 Calibration of the measuring device for the saturation value of the magnetic dipole
moment .21
13 Uncertainty of measurement.21
14 Test report.21
Annex A (informative) Measurement of the specific saturation magnetic polarization of
test specimen longer than the homogenous area of the Helmholtz coil.23
Annex B (informative) Measurement of ferromagnetic specimens with high saturation
magnetic field, e.g. a hardmetal specimen with high cobalt content.25
Annex C (informative) Measurement of a test specimen with a small mass,
e.g. a hardmetal specimen of a cobalt content less than 50 mg.27
Figure 1 – Circuit for measurement of magnetic dipole moment .15
Figure 2 – Ironless magnet arrangement.19
Figure 3 – O-yoke magnet arrangement.19

– 4 – 60404-14  CEI:2002
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
MATÉRIAUX MAGNÉTIQUES –
Partie 14: Méthode de mesure du moment magnétique coulombien
d'une éprouvette de matériau ferromagnétique par la méthode du retrait
ou la méthode par rotation
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Électrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes
internationales. Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national
intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement
avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les
deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les
Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence
La Norme internationale CEI 60404-14 a été établie par le comité d'études 68 de la CEI:
Matériaux magnétiques tels qu'alliages et aciers.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
68/254/FDIS 68/257/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les annexes A, B et C sont données uniquement à titre d'information.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant 2009.
A cette date, la publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
60404-14  IEC:2002 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
MAGNETIC MATERIALS –
Part 14: Methods of measurement of the magnetic
dipole moment of a ferromagnetic material specimen
by the withdrawal or rotation method
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International
Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the
two organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical specifications, technical reports or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 60404-14 has been prepared by IEC technical committee 68:
Magnetic alloys and steels.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
68/254/FDIS 68/257/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 3.
Annexes A, B and C are for information only.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until 2009.
At this date, the publication will be
• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.
– 6 – 60404-14  CEI:2002
INTRODUCTION
Le moment magnétique coulombien j d'une éprouvette de matériau ferromagnétique est un
paramètre utile pour comparer des propriétés, en particulier des matériaux d'aimant
permanent. La mesure du moment magnétique coulombien de saturation par unité de masse
(polarisation magnétique de saturation spécifique σ ) est un cas spécial largement répandu
s
pour caractériser les métaux consolidés par des carbures. Alors que ces matériaux sont
essentiellement de caractère non magnétique, le cobalt ou le nickel est utilisé comme liant et
l'exigence est d'atteindre une composition optimale et un agencement géométrique de la
phase liante avec une reproductibilité élevée. La détermination de la polarisation magnétique
de saturation spécifique a été reconnue dans l'industrie des carbures métalliques comme une
méthode de mesure simple, rapide et non destructive.
La mesure du moment magnétique est, dans de larges limites, indépendante de la forme et de
la taille de l'éprouvette. Si le matériau, comme dans le cas des métaux consolidés par des
carbures, contient seulement un composant ferromagnétique (cobalt ou nickel), il est possible
de déterminer sa proportion en pourcentage avec une haute résolution.
Un autre paramètre utile qui peut être déduit de la mesure du moment magnétique
coulombien d'une éprouvette d'essai et de son volume V est la polarisation magnétique J. La
valeur de la polarisation magnétique de saturation est d'un intérêt particulier pour certains
matériaux magnétiques. Des éprouvettes de référence sphériques, ellipsoïdales et cylin-
driques en nickel avec une polarisation magnétique de saturation mesurée sont utilisées pour
l'étalonnage des magnétomètres à échantillon vibrant.

60404-14  IEC:2002 – 7 –
INTRODUCTION
The magnetic dipole moment j of a ferromagnetic material specimen is a useful parameter for
comparing properties, particularly of permanent magnet materials. The measurement of the
saturation magnetic dipole moment per unit mass (specific saturation magnetic polarization
σ ) is a special case widely used to characterize cemented carbide metals. Whilst these
s
materials are essentially non-magnetic in character, cobalt or nickel is used as the binder and
it is required to achieve an optimum composition and geometrical arrangement of the binder
phase with high reproducibility. The determination of the specific saturation magnetic
polarization has gained acceptance in the carbide metal industry as a simple, fast and non-
destructive measurement method.
The measurement of magnetic moment is, within broad limits, independent of the shape and
size of the test specimen. If the material, as in the case of cemented carbide metal, contains
only one ferromagnetic component (cobalt or nickel), it is possible to determine its percentage
proportion with high resolution.
Another useful parameter which can be derived from the measurement of the magnetic dipole
moment of a test specimen and its volume V is the magnetic polarization J. The value of
saturation magnetic polarization is of particular interest for certain magnetic materials.
Spherical, ellipsoidal and cylindrical reference specimens of nickel of measured saturation
magnetic polarization are used in the calibration of vibrating sample magnetometers.

– 8 – 60404-14  CEI:2002
MATÉRIAUX MAGNÉTIQUES –
Partie 14: Méthode de mesure du moment magnétique coulombien
d'une éprouvette de matériau ferromagnétique par la méthode du retrait
ou la méthode par rotation
1 Domaine d'application
La présente partie de la CEI 60404 est applicable à tous les matériaux ferromagnétiques. Elle
est en particulier dédiée à la mesure du moment magnétique coulombien des matériaux
d'aimant permanent (magnétiquement durs) et à la mesure de la polarisation magnétique de
saturation spécifique des matériaux consolidés par des carbures ayant un liant ferro-
magnétique.
L'objet de la présente partie est de décrire les principes généraux de la détermination du
moment magnétique coulombien d'une éprouvette de matériau ferromagnétique en utilisant
une bobine de détection dans un circuit magnétique ouvert. Avec l'adjonction d'un moyen de
magnétisation du matériau à saturation, le moment magnétique coulombien de saturation peut
également être déterminé. En outre, la polarisation magnétique moyenne d'une éprouvette
peut être déduite de la mesure de son moment magnétique coulombien et de son volume.
L'étalonnage de systèmes à bobines pour le moment magnétique et la mesure du moment
magnétique coulombien de matériaux faiblement magnétiques peuvent également être
réalisés en utilisant cette méthode.
Les mesures sont normalement exécutées à la température ambiante mais des mesures à
d'autres températures peuvent être réalisées en chauffant ou en refroidissant le volume qui
est occupé par l'éprouvette dans la bobine de détection.
La mesure de la rémanence, de la coercitivité, du produit maximal d'énergie et d'autres para-
mètres peut être faite dans un circuit magnétique fermé comme décrit dans la CEI 60404-4 et
dans la CEI 60404-5. La mesure de la coercitivité H des matériaux doux et semi-durs peut
cJ
également être exécutée dans un circuit ouvert comme décrit dans la CEI 60404-7.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent
document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références
non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
CEI 60050-121, Vocabulaire électrotechnique international (VEI) – Partie 121: Électro-
magnétisme
CEI 60050-151, Vocabulaire électrotechnique international (VEI) – Partie 151: Dispositifs
électriques et magnétiques
CEI 60050(221), Vocabulaire électrotechnique international (VEI) – Chapitre 221: Matériaux
et composants magnétiques
CEI 60404-4, Matériaux magnétiques – Partie 4: Méthodes de mesure en courant continu des
propriétés magnétiques des matériaux magnétiquement doux

60404-14  IEC:2002 – 9 –
MAGNETIC MATERIALS –
Part 14: Methods of measurement of the magnetic
dipole moment of a ferromagnetic material specimen
by the withdrawal or rotation method
1 Scope
This part of IEC 60404 is applicable to all ferromagnetic materials. It is particularly aimed at
the measurement of the magnetic dipole moment of permanent magnet (magnetically hard)
materials and the measurement of the specific saturation magnetic polarization of cemented
carbide materials having a ferromagnetic binder.
The object of this part is to describe the general principles of the determination of the
magnetic dipole moment of a ferromagnetic material specimen using a detection coil in an
open magnetic circuit. By including a means of magnetizing the material to saturation, the
saturation magnetic dipole moment can also be determined. In addition, the average
magnetic polarization of a test specimen can be derived from the measurement of its
magnetic dipole moment and volume. The calibration of magnetic moment coil systems
and the measurement of the magnetic dipole moment of feebly magnetic materials can
also be determined using this method.
Measurements are normally performed at room temperature but measurements at other
temperatures can be conducted by heating or cooling the volume occupied by the test
specimen within the detection coil.
The measurement of remanence, coercivity, maximum energy product and other parameters
can be made in a closed magnetic circuit as described in IEC 60404-4 and IEC 60404-5.
Measurement of the coercivity H of soft and semi-hard materials can also be performed in
cJ
an open circuit as described in IEC 60404-7.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document.
For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition
of the referenced document (including any amendments) applies.
IEC 60050(121), International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Part 121: Electro-
magnetism
IEC 60050(151), International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Part 151: Electrical and
magnetic devices
IEC 60050(221), International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Chapter 221: Magnetic
materials and components
IEC 60404-4, Magnetic materials – Part 4: Methods for the measurement of d.c. magnetic
properties of magnetically soft materials

– 10 – 60404-14  CEI:2002
CEI 60404-5, Matériaux magnétiques – Partie 5: Aimants permanents (magnétiques durs) –
Méthodes de mesure des propriétés magnétiques
CEI 60404-7, Matériaux magnétiques – Partie 7: Méthode de mesure du champ coercitif des
matériaux magnétiques en circuit magnétique ouvert
ISO, Guide pour l'expression de l'incertitude de mesure
3 Définitions
Pour les besoins de la présente partie de la CEI 60404, les définitions des CEI 60050(121),
CEI 60050(151) et CEI 60050(221) s'appliquent.
4 Principe général de la mesure
Quand une éprouvette magnétisée est retirée d'une bobine de détection étalonnée, reliée à
un intégrateur de flux magnétique étalonné, le moment magnétique coulombien de l'éprou-
vette de matériau peut être déterminé à partir de:
j = Δφ / k (1)
h
où
j est le moment magnétique coulombien, en webers mètres;
k est la constante de champ magnétique sur intensité de courant de la bobine de
h
détection k = H/l, en (ampères par mètre) par ampère;
h
Δφ est la modification du flux due à la rotation ou au retrait de l'éprouvette de l'enroulement
de détection, en webers;
H est l'intensité du champ magnétique, en ampères par mètre;
I est l'intensité du courant, en ampères.

Quand l'éprouvette est tournée de 180° au centre de la bobine de détection, l'équation (1) est
changée en:
j = Δφ / 2 k (2)
h
Si le volume de l'éprouvette est déterminé, la polarisation magnétique au point de fonctionne-
ment J peut être calculée à partir:
J = j / V (3)
où
J est la polarisation magnétique au point de fonctionnement, en teslas;
j est le moment magnétique coulombien, en webers mètres;
V est le volume de l'éprouvette, en mètres cubes.

60404-14  IEC:2002 – 11 –
IEC 60404-5, Magnetic materials – Part 5: Permanent magnet (magnetically hard) materials –
Methods of measurement of magnetic properties
IEC 60404-7, Magnetic materials – Part 7: Method of measurement of the coercivity of
magnetic materials in an open magnetic circuit
ISO, Guide to the expression of uncertainty in measurement
3 Definitions
For the purpose of this part of IEC 60404, the definitions in IEC 60050(121), IEC 60050(151)
and IEC 60050(221) apply.
4 General principle of measurement
When a magnetized test specimen is withdrawn from a calibrated detection coil connected to
a calibrated magnetic flux integrator, the magnetic dipole moment of the material specimen
can be determined from:
j = Δφ / k (1)
h
where
j is the magnetic dipole moment, in weber metres;
k is the magnetic field to current constant of the detection coil k = H/I, in (amperes per
h h
metre) per ampere;
Δφ is the change in flux due to the rotation or withdrawal of the test specimen from the
detection coil, in webers;
H is the magnetic field strength, in amperes per metre;
I is the current, in amperes.
When the specimen is rotated through 180° in the centre of the detection coil, equation (1)
changes to:
j = Δφ / 2k (2)
h
If the volume of the test specimen is determined, the working point magnetic polarization J
can be calculated from:
J = j / V (3)
where
J is the working point magnetic polarization, in teslas;
j is the magnetic dipole moment, in weber metres;
V is the volume of the test specimen, in cubic metres.

– 12 – 60404-14  CEI:2002
Si un moyen de magnétiser l'éprouvette dans la bobine de détection à saturation est fourni,
les valeurs de saturation du moment magnétique coulombien j et de la polarisation
s
magnétique J peuvent être déterminées. A partir de la valeur de saturation du moment
s
magnétique coulombien et de la masse de l'éprouvette, la polarisation magnétique de
saturation spécifique peut être déterminée à partir de:
σ = j / m (4)
s s
où
σ est la polarisation magnétique de saturation spécifique, en teslas mètres cubes par
s
kilogramme;
j est la valeur de saturation du moment magnétique coulombien, en webers mètres;
s
m est la masse du spécimen d'essai, en kilogrammes.
NOTE Le VEI 221-01-06 définit la quantité « densité d'aimantation à saturation » ou
...