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Magnetische Eisen-Nickel-Legierungen.
Es sind magnetische Legierungen bekannt, die eine verhältnismässig konstante Permeabilität über eine Reihe von magnetisierenden Kräften und auch verhältnismässig geringe Hysteresisverluste im Vergleich zu Eisen zeigen.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf magnetische Eisen-Nickel-Legierungen, die konstante Permeabilität über einen beträchtlich weiteren Bereich der Induktion zeigen. Dies wird der Erfindung gemäss dadurch erzielt, dass diese Legierungen 5 bis 25% Kobalt enthalten und einer geeigneten Wärmebehandlung unterzogen sind, um die nachstehend angeführten magnetischen Eigenschaften zu entwickeln.
Eine wichtige Eigenschaft dieser verbesserten Legierungen liegt in der völligen Abwesenheit von Hysteresis über einen beträchtlichen bzw. weiten Bereich der Induktion von Null aufwärts. Bei höheren Induktionen sind Hysteresisverlust, Remanenz und Koerzitivkraft klein.
Die Anforderungen bezüglich hoher ursprünglicher Permeabilität und Konstanz der Permeabilität über einen grösseren oder kleineren Bereich werden sich unter Berücksichtigung anderer Eigenschaften, wie Hysteresisverlust, Widerstand usw., für verschiedene Zwecke ändern, und die Erfindung betrifft magnetische Legierungen, die, je nach den Erfordernissen, die genannten Eigenschaften in grösserem oder geringerem Grade besitzen. Die Legierungen gemäss der Erfindung besitzen hohe Anfangspermeabilität und nur eine zu vernachlässigende Änderung in der Permeabilität über einen weiten Bereich von Kraft-
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der benützten Bestandteile und durch Wärmebehandlung erzielt.
Um eine Legierung zu erzeugen, die eine Anfangspermeabilität über 400 besitzt', die über einen Bereich der magnetisierenden Kraft von Null aufwärts bis zu 2 Gauss konstant ist, wird folgendes Verfahren benützt :
Eine Legierung aus 45% Nickel, 25% Kobalt und 30% Eisen und gewünschtenfalls ungefähr 0'5% Mangan wird durch Zusammenschmelzen der Bestandteile in einem Induktionsofen vorbereitet.
Ausgangsmaterialien guter Qualität und Reinheit sind vorzuziehen. Die geschmolzene Legierung wird in Stäbe oder Stangen gegossen, die sodann durch Walzen, Pressen, Ziehen od. dgl. in die gewünschte Form gebracht werden. Der so hergestellte Körper wird einem besonderen Ausglühprozess bei einer Tem- peratur von ungefähr 1100 C unterworfen. Eine spezielle Art dieser Wärmebehandlung ist die folgende : Ein Niehromtiegel wird ungefähr zur Hälfte mit auszublühendem Material gefüllt. Eine Schichte Eisenfeilspäne wird auf den Tiegeldeckel gelegt, welcher durch einen vorstehenden Flanschring auf dem Tiegel festgehalten wird.
Letzterer wird sodann in einen elektrischen Ofen eingeführt, sobald in demselben eine Temperatur von ungefähr 9000 C herrscht. In ungefähr 90 Minuten ist die Temperatur des Körpers auf 11000 C gebracht, auf welcher er 70 Minuten lang gehalten wird. Das Material wird dann im Ofen
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es in irgendeinem gewünschten Mass auf Zimmertemperatur abkühlen gelassen wird. Dieses Verfahren wurde zur Herstellung von Legierungen benützt, deren magnetische Kennzeichen in den Figuren der Zeichnung zu ersehen sind.
Wenn eine höhere Anfangspermeabilität gewünscht wird, wird das Material von 3500 C auf ungefähr 7250 C wiedererhitzt-und sodann auf 3250 C abkühlen gelassen, wobei das Abkühlen so geregelt wird, dass es ein bis drei Minuten dauert, worauf das Material in irgendeinem gewünschten Masse (langsamer oder rascher) auf Zimmertemperatur abgekühlt wird. Durch diese Behandlung wird wohl die Anfangspermeabilität erhöht, jedoch der Bereich, innerhalb dessen die Permeabilität konstant ist, verkleinert.
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Magnetic iron-nickel alloys.
Magnetic alloys are known which exhibit a relatively constant permeability over a number of magnetizing forces and also relatively low hysteresis losses compared to iron.
The present invention relates to iron-nickel magnetic alloys which exhibit constant permeability over a considerably wider range of induction. According to the invention, this is achieved in that these alloys contain 5 to 25% cobalt and are subjected to a suitable heat treatment in order to develop the magnetic properties listed below.
An important property of these improved alloys is the complete absence of hysteresis over a substantial or wide range of induction from zero upwards. At higher inductions, the hysteresis loss, remanence and coercive force are small.
The requirements for high original permeability and constancy of permeability over a larger or smaller range will change for different purposes, taking into account other properties such as hysteresis loss, resistance etc., and the invention relates to magnetic alloys which, depending on the requirements, change have mentioned properties to a greater or lesser extent. The alloys according to the invention have a high initial permeability and only a negligible change in permeability over a wide range of force
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of the components used and achieved by heat treatment.
To produce an alloy that has an initial permeability greater than 400 ', which is constant over a range of magnetizing force from zero up to 2 Gauss, the following procedure is used:
An alloy of 45% nickel, 25% cobalt and 30% iron and, if desired, approximately 0.5% manganese is prepared by melting the components together in an induction furnace.
Good quality and purity raw materials are preferred. The molten alloy is poured into rods or bars, which are then brought into the desired shape by rolling, pressing, drawing or the like. The body produced in this way is subjected to a special annealing process at a temperature of around 1100 ° C. A special type of this heat treatment is as follows: A Niehrom crucible is filled approximately halfway with material to be bloomed. A layer of iron filings is placed on the crucible lid, which is held in place on the crucible by a protruding flange ring.
The latter is then placed in an electric furnace as soon as the temperature rises to around 9000 ° C. In about 90 minutes the temperature of the body is brought to 11000 C, at which it is held for 70 minutes. The material is then in the oven
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it is allowed to cool to room temperature to any desired extent. This process was used for the production of alloys whose magnetic characteristics can be seen in the figures of the drawing.
If a higher initial permeability is desired, the material is reheated from 3500 C to approximately 7250 C - and then allowed to cool to 3250 C, the cooling being controlled so that it takes one to three minutes, after which the material is added to any desired degree ( slower or faster) is cooled to room temperature. This treatment increases the initial permeability, but reduces the range within which the permeability is constant.
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