AT111777B - Verfahren zur Herstellung magnetischen Materials. - Google Patents

Verfahren zur Herstellung magnetischen Materials.

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  Verfahren zur Herstellung magnetischen Materials. 



    Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung und Verwendung eines magnetischen Materials, dessen Betriebseigenschaften konstant bleiben und das sich insbesondere zur induktiven Belastung von Signalleitungen. für Magnetkerne von Belastungsspulen, für Transformatoren. Relais. Filterspulen und Leitungsnachbildlmgen eignet. 



  Die Erfindung bezweckt insbesondere, bei magnetischem Material. wie es für Signalgeräte gebraucht wird. die Änderungen in den magnetischen Eigenschaften herabzusetzen. Durch derartige Änderungen werden bekanntlich häufig Verzerrungen in den Sigllalströmpl1 verursacht. 



  Zwei solcher maguelischen Eigenschaften sind Permeabilität und veränderlicher Kraftlinienfluss wegen der Hysteresis. Weiter bezweckt die Erfindung, verhältnismässige Beständigkeit der ver-   
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 mit niedriger Feldstärke gebraucht wird. zu schaffen und zu gleicher Zeit einen hohen Wert der Permeabilität. Weiter bezweckt die Erfindung, in einem   magnetischen   Material jene Eigenschaften zu erzeugen, die besonders das Material für den Gebrauch als Belastungsmaterial in Signalleitungen geeignet machen. 



   Es sind nun Nickel-Eisenlegierungen bekanntgeworden, die ungefähr 25 bis   800/0   Nickel enthalten. Die Behandlung dieser Legierungen bestand darin, dass durch mechanische Mittel, z. B. Ausrollen zu Bändern, Blechen oder Drähten,   das Material zunächst   gehärtet und darauf vollständig   ausgeglüht   wurde. 



   Als Ergebnis von ausgedehnten   Untersuchungen Ist nun gemäss   der Erfindung gefunden worden, dass, wenn Nickel-Eisenlegierungen, die von etwa 30 bis zu 60% Nickel enthalten, einer besonderen Behandlung unterworfen werden, die   Permeabilität     verhaltnismässig   konstant wird über einen sehr weiten Bereich von niedrigen Kraftliniendichten. Solche Bereiche werden gewöhnlich für   Signalzwecke benutzt. Im Vergleich   zu Eisen ist die   Permeabilität   des neuen magnetischen Materials hoch. während der   Hysteresisverlust sehr niedrig   und der spezifische Widerstand sehr hoch sind. Das Material ist also in mehrfacher Hinsicht wesentlich besser als Eisen. 



   Die Behandlung der vorzugsweise verwendeten Nickel-Eisenlegierungen zwecks Erzielung der oben angegebenen Eigenschaften kann gemäss der Erfindung etwa wie folgt geschehen :
Der Legierlngsblock wird nach dem Giessen durch   mechanische Bearbeitung,   z. B. durch Walzen und gelegentliches teilweises Ausglühen in dem Masse. wie dies erforderlich erscheint. behandelt, bis dünne   Blättchen   oder Streifen von ungefähr 0'05 cm Dicke erhalten werden. Dieses Verfahren ruft einen gewissen mässigen Härtegrad in dem Metall hervor. Das Material wird dann einer Temperatur unterworfen. die niedriger ist als diejenige, die gewöhnlich für das   Ausglühen   des Materials gebraucht wird. Ausserdem wird die   Erhitzung   für eine kürzere, Zeit angewendet, als bei Ausglühprozessen im allgemeinen üblich ist.

   Wenn man eine Legierung. die 36% Nickel und 64% Eisen enthält, benutzt, so wird eine Temperatur von ungefähr   42 ;) 0 C   bis   7500 C   während ungefähr 15 Minuten aufrechterhalten. Zu dem gleichen Ergebnis gelangt man in gewissen Grenzen, wenn man eine der beiden Grossen, z. B. die Zeitdauer der Hitzebehandlung erhöht und gleichzeitig die andere   Grösse.     z.   B. die Temperatur niedriger wählt. Die geeigneten Werte von Temperatur und Zeit   können   in jedem Fall durch einen Versuch genau   bestimmt werden.   Die   Abkühlung geschieht vorzugsweise schneller,   als dies gewöhnlich 

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   bei Glühprozessen üblich ist ; doch gibt   es hier keinen kritischen Wert.

   Abkühlung in Luft auf gewöhnliche   Zimmertemperatur   genügl. Das bisher beschriebene Verfahren der Behandlung eines Materials bei einer Temperatur und während einer Zeit, die unzureichend sind. um ein Maximum an Weichheit zu erzeugen, wird hier als teilweises   Ausglühen   bezeichnet. 
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   Bei der Herstellung von Belastungsspulen für Telephonleitungen, bei denen die Kerne aus Eisendraht bestehen, hat es sich bei dem neuen Verfahren als möglich   erwiesen,   einen   halbhart gezogenen Draht zu erhalten. bei dem die Anfangspermeabilität ungefähr 125 und die Änderung der Permeabilität nicht mehr als 2 bis 3"/ bei einem Kraft1iniendichtebereich von     0'30 cgs   Einheiten beträgt. Der Hysteresisverlust beläuft sich auf etwa   2'25. 10s Erg   pro Wechsel und pro   cm3   bei einer maximalen Kraftliniendichte von 8   /s   Einheiten und sein Widerstand beträgt pro   es     ungefähr   9 Mikroohm. 



   Fig. 1 der Zeichnung ist ein senkrechter Schnitt durch eine beispielsweise gewählte Ausführungsform einer Belastungsspule für Signalleitungen, bei welchen der Spulenkern aus lamellenartig aufeinanderliegenden Schichten des neuen Materials besteht. Fig. 2 zeigt die Ver- änderung der Permeabilität des neuen Materials innerhalb eines Gebietes der Kraftliniendichten von 0 bis 100   c, qs   Einheiten, verglichen mit der Eisensorte, die die höchste erreichbare Permeabilitätskonstanz innerhalb dieses Gebietes besitzt. Fig. 3 zeigt an Hand einer Kurve die Anfangspermeabilitäten, die man bei einer Form des neuen Materials bei einigen bestimmten Behandlungstemperaturen erhält. Die Kurve nach Fig. 4 zeigt die Hysteresisverluste, die man nach der Wärmebehandlung des Materials bei verschiedenen Temperaturen erhält.

   In Fig. 5 wird die prozentuale   Permeabilitätsverändernng   gezeigt, die eintritt, wenn die maximale Kraftliniendichte von 0 auf 100 cgs Einheiten geändert wird, nachdem das neue Material bei einer Wärmebehandlung den verschiedenen in der Figur angegebenen Temperaturen ausgesetzt worden ist. 



   Bei der Herstellung des Materials zum Gebrauch   für   Kerne von Belastungsspulen wird das Verhältnis von Nickel zu Eisen z. B. ungefähr 36 : 64 gewählt. Diese Mischung wird in einem elektrischen Ofen zusammengeschmolzen. Für den vorliegenden Zweck sind reine Handelsprodukte dieser beiden Metalle geeignet. Die geschmolzene Legierung wird in eine Gussform gebracht. in der man sie erstarren lässt. Der so erhaltene Block wird dann wiederholt abwechselnd warm und kalt ausgewalzt. Hiedurch wird die Dicke herabgesetzt und das Material 
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 in eine Sauerstoffatmosphäre einbringt bei einer Temperatur von über 4000 C, die unterhalb der endgültigen Behandlungstemperatur liegt. Die Dauer dieses Prozesses hängt ab von der
Dicke der gewünschten Oxydationshaut.

   Gute Ergebnisse sind gefunden worden, wenn man das
Material auf die erwähnte Temperatur während ungefähr 15 Minuten erhitzt. 



   Der Kern wird dann während einer Zeit und einer Temperatur einer Hitzebehandlung unterworfen, die geringer sind als die zum   vollständigen     Ausglühen   erforderlichen Grössen, und wird dann abgekühlt. Beispielsweise hat es sich als wünschenswert erwiesen, den Kern auf eine Temperatur von ungefähr 4800 C zu erhitzen und bei dieser Temperatur für ungefähr   15   Minuten zu belassen, worauf man den Kern abkühlt. 



   Versuche haben gezeigt, dass die Abkühlung keinen kritischen Punkt hat. Gute Ergebnisse sind gefunden worden, wenn man die Abkühlung dadurch beschleunigt, dass man den Kern in einem Strom kalter Luft anordnet. 



   Es hat sich als wünschenswert gezeigt, den Kern nach der Hitzebehandlung zu impräg- nieren dadurch, dass man ihn unter einem teilweisen Vakuum in eine heisse, geschmolzene 

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 Eintauchen aus der geschmolzenen Masse entfernt, getrocknet und abgekühlt. Hiedurch erhält man eine steife widerstandsfähige Spule. Als Isoliermaterial kann man eine Harzmischung, die z. B.   Kolophonium   enthält, oder eine Mischung von Harz und   Harzöl im   Verhältnis von 3 : 1 veiwenden. 
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 ist. bei der die   Erhitzung ausgeführt   wird. Fig. 3 zeigt die   Anfangspermeabilitäten   für einen Bereich von Erhitzungstemperaturen für eine Eisen-Nickellegierung mit   371/20/0 Nickel   und für eine Dauer der Hitzebehandlung von 15 Minuten.

   In dieser Figur sind die Permeabilitäten als Ordinaten und die Temperaturen als Abszissen aufgetragen. Selbstverständlich hängt die Gestalt der Kurve etwas von dem Betrage und der Art der mechanischen Behandlung ab, der das Material während der Bearbeitung auf die   endgültigen   Abmessungen unterworfen ist. Im allgemeinen erhält man eine entsprechende   Kurvengestalt   auch für andere Perioden von Hitzebehandlung. wenn deren Dauer bis zum Erreichen des Maximums der Kurve länger und die Temperatur niedriger ist. Die Änderung, die so eintritt durch   Verlängerung   der Behandlungsdauer über einige Stunden, ist nicht aufgezeichnet. 



     Fig.. 1,   zeigt für eine Nickel-Eisenlegierung, die 371/2% Nickel enthält, die Grösse des   Hysteresisverlustes   in einem Bereich der   Erhitzungstemperatur und   bei einer Dauer der Erhitzung   von la Minuten   in jedem Falle. Die Figur zeigt die Hysteresisverluste in Erg pro Periode und 
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 in der   Kraftliniendichte   unterhalb 100 cgs Einheiten zu erhalten. als wenn das Material entweder   unausgeglüht   bleibt oder vollständig ausgeglüht wird. 



   Aus Fig. 5 ist die Art und Weise ersichtlich, in welcher das erwähnte Verfahren die Änderung der Permeabilität, ausgedrückt in Prozenten, herabsetzt. Die Kurve der Fig. 5 gibt ein Beispiel und ist nach oben oder   unten   oder seitlich verschoben, je nach der Vorbehandlung des Materials. 



   In Fig. 2 sind Kurven dargestellt, die die Änderungen der   Permeabilität mit   der Kraftlinielldiehte für die geeignetste Eisenart im Vergleich zu dem neuen magnetischen Material zeigen. Die Kurve   A   zeigt diejenige Form des Eisens, die die   konstanteste Permeabilität   über diesen Bereich besitzt, und die Kurve B veranschaulicht das neue magnetische Material in der Form von Nickel-Eisenlegierung. Es besteht vergleichsweise eine Konstanz der Permeabilität der Materialien-über einen weiten Bereich von niedrigen   Kraftliniendichten.   Die Anfangspermeabilitäten sind dargestellt In Prozenten als Ordinaten und die Kraftliniendichten als Abszissen aufgetragen.

   Kurve B bezieht sich auf eine Nickel-Eisenlegierung mit einem Prozentgehalt von 
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   weniger der Grösse   der besten Belastungsspulen. die für den gleichen Zweck bisher benutzt wurden. Es ist offensichtlich, dass das bisher beschriebene Material ebensogut für gleichmässige Belastung von Signalleitern als auch für Belastungsspulen geeignet ist.

   Im Vergleich zu Belastungsmaterial. in dem eine hohe Permeabilität durch Hitzebehandlung entwickelt ist, nachdem das Material in einer für   gleichmässige   Belastung geeigneten Form über dem Kupferleiter angeordnet wird. hat das Material gemäss der Erfindung den Vorteil, dass, wenn eine Hitzebehandlung eines belasteten Leiters erwünscht oder notwendig wird. die erforderlichen Temperaturen verhältnismässig niedrig sind und keine besonderen Vorsichtsmassregeln erfordern, um unzulässige Beanspruchung des Kupferleiters zu verhindern. 



   Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung bei Belastung von Leitungen,   die-für   einen Betrieb mit hoher Frequenz bestimmt sind. Für solche ist die Verzerrung   bekaanterweise   bei Verwendung des üblichen Belastungsmaterials besonders gross. 

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   Innerhalb des Bereiches dieser Erfindung liegt es, die erwähnte Behandlung auf irgendein beliebiges magnetisches Material anzuwenden, derart, dass dieses sich dem besonderen, in der Anmeldung angegebenen Material und dem Grade anpasst, bis zu dem die gewünschten Eigenschaften erhalten werden, für den Zweck der Erlangung derjenigen Ergebnisse, die hierin beschrieben sind. 



   Die bei dem neuen Verfahren vorzugsweise benutzten   Nickel-Eisenlegierulfgen   bestehen hauptsächlich aus Nickel und Eisen. Es können aber auch andere Elemente in kleinen Beträgen enthalten sein. Ein Gehalt der Nickel-Eisenlegierungen, die gemäss der Erfindung benutzt werden, von 35 bis   380/0   Nickel ist besonders geeignet für Belastung und ähnliche Zwecke. 



  Es scheint, als ob   36% Nickel   am   besten wäre.   Die Erfindung ist jedoch anwendbar für einen Gehalt von 30 bis   600/0   Nickel und kann auch benutzt werden, wenn für einige Zwecke ein Gehalt von 60 bis 80 oder auch   90"/a Nickel vorteilhaft   erscheint. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines aus einer Nickel-Eisenlegierung bestehenden magnetischen Materials, welches durch mechanische Bearbeitung gehärtet und darauf einer Erwärmung ausgesetzt wird, insbesondere für die Verwendung zur induktiven Belastung von Signalleitungen und für Magnetkern von Belastungsspulen, dadurch gekennzeichnet, dass die nach der mechanischen Bearbeitung vorgenommene Erwärmung bei einer derartigen Temperatur und oder in einer derartigen Zeitdauer vorgenommen wird, dass die dadurch erzielte Erweichung des Materials unterhalb des zu erreichenden Maximums bleibt.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Bearbeitung und das teilweise Ausglühen mehrfach wiederholt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine ungefähr 30 bis 600/o Nickel enthaltende Nickel-Eisenlegierung während einer Zeit von zirka 15 Minuten einer Temperatur von ungefähr 425 bis 750 C ausgesetzt wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in an sich bekannter Weise aus Oxyd bestehende Isolation der magnetischen Materialteile dadurch hergestellt wird, dass das Material einer Sauerstoffatmosphäre ausgesetzt wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der fertig behandelte Spulenkern im warmen Zustande in eine schmelzbare Isoliermasse eingetaucht, dann getrocknet und abgekühlt wird. EMI4.1
AT111777D 1925-12-28 1925-12-28 Verfahren zur Herstellung magnetischen Materials. AT111777B (de)

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