CH189195A - Magnetisierbare Legierung mit hoher und in einem grossen Feldstärkebereich konstanter Anfangspermeabilität, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung. - Google Patents

Description

      lyllagnetisierbare    Legierung mit hoher und in einem grossen     Feldstärkebereieh     konstanter     Anfangspermeabilität,    sowie Verfahren zu ihrer Herstellung:    Obwohl bereits die     Verwendung    von     Ei-          sen-Aluminium-Legierungen    für     magnetische     Zwecke, beispielsweise zur     gleichförmigen          Belastung    von     Fernmeldeleitungen,    vorge  schlagen wurde, haben sich solche Legierun  gen weder in die Starkstrom- noch in die  Schwachstromtechnik einführen können.

   Die  an     Eisen-Aluminium-Legierungen    mit 0,5  bis<B>10,5%</B> Aluminiumgehalt     angestellten    be  kannten     Untersuchungen    ergaben nämlich,,  dass diese Legierungen grosse     Hysteresever-          luste    aufwiesen und nur eine verhältnismässig  niedrige     Permeabilität    bei kleinen Feld  stärken, insbesondere     Anfangspermeabilität,     haben. Den bekannten     Eisen-Silizium-Legie-          run.gen    gegenüber erwiesen sich die     Eisen-          Aluminium-Legierungen    als weit unterlegen.  



  Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis  zugrunde, dass sich die magnetischen     Eigen-          sehaften    von     Eisen-Aluminium-Legierungen     dadurch     verbessern    lassen,     dass    der Kohlen  stoffgehalt der Legierung besonders niedrig    gewählt wird.

   Demzufolge     betrifft    die Er  findung     eine        magnetisierbare        Eisen-Legie-          rung    mit hoher und in einem     grossen        Feld-          stärkebereic11    konstanter     A.nfangspermeabili-          tät,    die bis zu 10 %     Aluminium    und weniger  als 0,018 %     Kohlenstoff    enthält. Ausserdem  kann die     Legierung    bis zu 2 % Kupfer ent  halten.  



       Besonders    gute magnetische Eigenschaf  ten werden erzielt bei Legierungen mit     0,2%     bis 10 % Aluminium und weniger als 0,08  Kohlenstoff, vorzugsweise mit 0,5     bis    5       Aluminium    und weniger als     0,04%    Kohlen  stoff.

   Bei Zusatz von Kupfer zeichnen sich  die Legierungen mit 0,3 bis 5 %     Aluminium,     0,3 bis     27o    Kupfer und weniger als     0,0855o     Kohlenstoff,     insbesondere    mit 1 bis     217o    Alu  minium, 0,5 % Kupfer und weniger als       0,0,4.%        Kohlenstoff        durch    gute magnetische  Werte aus.  



  Das Verfahren zur Herstellung     einer          magnetisierbaren        Eisenlegierung    mit hoher      und in einem grossen     Feldstärkebereich    kon  stanter     Anfangspermeabilität    ist dadurch ge  kennzeichnet,     dass    eine Eisenlegierung, die  bis zu<B>10%</B> Aluminium und weniger als       0,08%    Kohlenstoff enthält, unterhalb der  magnetischen     Umwandlungstemperatur    ge  glüht wird. Die besten     Werte    werden bei  Temperaturen zwischen 400 und<B>750'</B> C er  zielt.

   Es hat sich als     vorteilhaft    erwiesen,  die     Glühung    in einer     kohlenstoffarmen    oder  in einer den Kohlenstoffgehalt der     Leigie-          rung        vermindernden    Atmosphäre     durchzu-          fiihren;    zweckmässig wird die     Legierung    in  Wasserstoff geglüht.

           Während    man     bei    den bisher     untersuchten            Eisen-Aluminium-Legierungen    mit erheb  lichem     Kohlenstoffgehalt    im Durchschnitt  eine     Anfangspermeabilität    von 2-00, im gün  stigsten Falle von 348     erreichte,    wurden an       Eisen-Aluminium-Legierungen    mit einem ge  ringen Kohlenstoffgehalt nach einer ther  mischen Behandlung bei<B>650'</B> und anschlie  ssender langsamer Abkühlung die folgenden  Werte gemessen:

    
EMI0002.0024     
  
    Aluminium <SEP> Permeabilität <SEP> Permeabilität
<tb>  gehalt
<tb>  bei <SEP> 0 <SEP> Gauf
<tb>  bei <SEP> 0,1 <SEP> Gauf
<tb>  1 <SEP> 0/0 <SEP> 625 <SEP> 640
<tb>  1,50/0 <SEP> 670 <SEP> 700
<tb>  4 <SEP> 0/0 <SEP> 770 <SEP> 800
<tb>  I       Die Messungen wurden an Ringkernen  aus Bändern von zirka 0,1 mm Stärke vor  genommen. Die     Maximalpermeabilität    der  1 % Aluminium enthaltenden     Eisen-Legie-          rung    liegt bei einer Feldstärke von 1,5 Gauss  und beträgt 4000. Die     Koerzitivkraft    dieser  Legierung beträgt 1,25.

   An einer 2 % Alu  minium enthaltenden     Eisen-Legierung    wurde  nach einer     21/9tündigen        Glühung    bei 650 0       unter        Wasserstoff    und anschliessender lang  samer     Abkühlung    eine     Anfangspermeabilität     von 640, eine     Maximalpermeabilität    von  3900 und eine     Koerzitivkraft    von -1,0 ge  messen.

      Im übrigen hat es sich als zweckmässig  erwiesen, die bei der Herstellung der Legie  rungen in Blech-, Band- oder Drahtform zur  besseren     Bearbeitbarkeit    erforderlichen     Zwi-          schenglühungen    bei     6e50    bis<B>800'</B> unter Was  serstoff vorzunehmen.  



  Die     Tatsache,    dass bereits bei verhältnis  mässig niedrigen Glühtemperaturen ausser  ordentlich gute     Werte    erzielt werden, ist von  besonderem Vorteil bei der Herstellung     sol-          eher    magnetischer Körper, bei     denen    die       thermische        Behandlung        nach    der Form  gebung erfolgen muss.

   Mit grossem Vorteil  können daher die     Legierungen    für die     Her-          stellung    von     Krarupadern    benutzt werden,       ,da    bekanntlich der Kupferdraht bei Anwen  dung höherer     Glühtemperaturen    sehr leicht       brüchig    wird.

   Verwendet man also für die       Krarupadern        Eisen-Aluminium-Legierungen     gemäss der Erfindung,     denen    Kupfer zuge  setzt sein kann, so ist es     'beispielsweise    nicht  erforderlich,     desoxydiertes    Kupfer für den       Kupferleiter    zu verwenden oder irgendwelche  sonstige Mittel anzuwenden, die das     Brü-          chigwerden    des Kupferleiters     verhindern.     Ferner können unter Umständen diejenigen  zusätzlichen Mittel fortfallen, die darauf ab  zielen,

       zwischen    Kupferleiter und     Be-          lastungshülle    Hohlräume zu erzeugen, um       mechanische        Beanspruchungen    des     Bela-          stungsmaterial.s    während der     Glühbehand-          lung    zu vermeiden.  



  Ein weiterer grosser     Vorteil    der Legierun  gen mit geringem     Kohlenstoffgehalt        besteht     .darin,     da.ss    sie     mechanisch    gut     bearbeitbar          sind.    Dieses .spielt eine     bedeutsame    Rolle bei  der     Herstellung    sehr     dünner    Bänder und  Drähte, wie sie insbesondere zur Herstellung  von     Krarupa.dern    gebraucht werden.

   Insbe  sondere eignen sich hierfür die     kohlenstoff-          armen        Eisen-Aluminium-Legierungen    mit  einem     Aluminiumgehalt    von 0,5     bis    5 % . bei  denen eine     Kaltbearbeitung    genügt. Ein  Versuch ergab beispielsweise,     @dass,    um einen       0,4    mm starken Runddraht aus einer     2:%     Aluminium enthaltenden     Eisen-Legierung    zu.

    einem Baud von     0,0-5    mm Stärke herunter  zuwalzen, zwei Walzvorgänge erforderlich      sind, während man     bei        ider    Herstellung     eines     ebenso -dünnen Bandes aus einer     Eisen-Sili-          zium-Legierung    fünf Walzvorgänge braucht.

    Die Herstellung von dünnen Bändern oder  Drähten aus     Legierungen    gemäss der Erfin  dung ist also bedeutend     wirtschaftlicher,     oder     anders    ausgedrückt kann man bei glei  chem Kostenaufwand     nunmehr    bedeutend  dünnere Bänder     herstellen    und somit wesent  lich geringere     Wirbelstromverluste    erzielen.  



  Die Untersuchungen ergaben,     :dass    ,die er  findungsgemässen     Eisen-Aluminium-Legie-          rungen    auch nach starker     mechanischer    De  formation noch     verhältnismässig    hohe     An-          fangsperm:eabilitäten    aufweisen. Wird bei  spielsweise ein     0;08    mm starkes Band aus  einer     '2%    Aluminium enthaltenden     Eisen-          Legierung    in :geglühtem Zustande auf einen  Leiter von 1,8 mm Durchmesser gewickelt,  so ergibt sich noch immer eine Anfangs  permeabilität in der Grössenordnung von  etwa 200.  



  Eine Legierung aus<B>1,5%</B> Aluminium,  1 % Kupfer,     Rest    Eisen .mit weniger als  <B>0,08%</B> mit einer     Anfangspermeabilität    von  69 im kaltbearbeiteten     Zustande    ergab bei  einer Wärmebehandlung von<B>650'</B> folgende       Werte:     
EMI0003.0027     
  
    <B><U>ss <SEP> o,' <SEP> ss</U></B><U> <SEP> 1,5 <SEP> B, <SEP> Ho</U>
<tb>  3,5,5 <SEP> 400 <SEP> <B>3</B>100 <SEP> 7350 <SEP> 1,0       Eine     Legierung    von 2 % Aluminium, 0,5  Kupfer mit einer     Anfaugspermeabilität    von  60 im kaltbearbeiteten Zustande ergab bei       Glühung    im Wasserstoff die     Werte:

       
EMI0003.0032     
  
    <I><U>ss <SEP> o</U></I><U> <SEP> <B>ss <SEP> o,'</B> <SEP> N <SEP> 1,5 <SEP> B, <SEP> Ho</U>
<tb>  680 <SEP> 690 <SEP> 2,840 <SEP> 7100 <SEP> 1,2       Eine     Legierung    von     @3@%    Aluminium und  0,5 % Kupfer mit einer     Anfangspermeabilität     von 74 im     kaltbearbeiteten        Zustande    ergab  nach einer     Glühung    bei 650   folgende  Werte:

    
EMI0003.0039     
  
    <B><U>N <SEP> 0 <SEP> N <SEP> o,1 <SEP> N <SEP> 1,7 <SEP> B, <SEP> He</U></B>
<tb>  450 <SEP> 485 <SEP> 4560 <SEP> 11200 <SEP> 1,3       Eine     Legierung    von     3:%    Aluminium und  1      o    Kupfer mit einer     Anfangspermeabilität     von 69 in     kaltbearbeitetem    Zustande ergab    nach einer     Glühung    bei etwa<B>650'</B> folgende  Werte:

    
EMI0003.0046     
  
    <U>NO <SEP> No,l <SEP> ,u2,0 <SEP> B, <SEP> He</U>
<tb>  410 <SEP> 440 <SEP> 3200 <SEP> 9500 <SEP> 1,4       Wie die Angaben über die vorstehenden  Legierungen zeigen, besteht ein     weiterer    Vor  zug der     erfindungsgemässen    Legierungen  darin,     .dass    im Gebiet geringer     Feldstärke,die          Permeabilität        sehr    wenig     ansteigt.     



  Die     Legierungen    besitzen schliesslich noch  den Vorzug,     dass    sie auch erst nach der     Glü-          hung    als Belastungswerkstoff in     Krarup-          leiterform    gewickelt werden können     und    noch  immer     erhebliche        Werte    der     Permeabilität    er  geben. Die     Anfangspermeabilitäten    .sind nach  starken Formänderungen noch     verhäItnis-          mässig    hoch.  



  Die erfindungsgemässen Eisen -     Alumi-          nium-heg@erungen    mit einem eventuellen  Kupfergehalt von bis zu     2,%    können mit Vor  teil sowohl in der Schwachstrom-, als auch  in der     Starkstromtechnik,        beispielsweise    für  ,die Armierung von Schwachstromkabeln, die  gegen     :Starkstromstörungen    .geschützt werden  sollen, angewendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE I. Magnetisierb:are Eisen - Legierung mit hoher und in einem grossen Feld@stärke- bereich konstanter Anfangspermeabilität. dadurch gekennzeichnet, dass sie bis zu 10' % Aluminium und weniger als 0,0.8, Kohlenstoff enthält.

   II. Verfahren zur Herstellung einer magneti- sierbaren Eisen-Legierung nach Patent- anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eisen-Legierung, die bis zu<B>10%</B> Aluminium und weniger als 0,08,% Koh lenstoff enthält, unterhalb der magneti schen Umwandlungstemperaturgeglüht wird.

   UNTERANSPRÜCHE: 1. Magnetisierbare Eisen - Legierung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeich net, :dass sie 0,2 bis 10% Aluminium und weniger als 0,08 % Kohlenstoff ent hält. \?. Magnetisierbare Eisen - Legierung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeich net, dass sie 0,5 bis 5 % Aluminium und weniger als 0,04 % Kohlenstoff enthält.

   3. Mabgnetisierbare Eisen -Legierung nach Patentanspruch I, @daadurch gekennzeich net, :dass sie bis zu 10% Aluminium, bis zu 29o7 Kupfer und weniger als 0,08 Kohlenstoff enthält. 4. Maggnetisierbare Eisen - Legierung nach Untera-nsprucb. 3, @dadurch gekennzeich- net, dass sie 0,.3 bis 5 % Aluminium, 0,3 bis 2 % Kupfer und weniger als 0,0!8 Kohlenstoff enthält.

   5. Magnetisierbare Eisen - Legierung nach Unteranspruch<B>3</B>, dadurch :gekennzeich net, -dass sie 1 bis 2.% Aluminium, 0;5 Kupfer und weniger als 0,04% Kohlen stoff enthält. 6. Verfahren nach Patentanspruch II, .da- ,durch :

   gekennzeichnet, dass eine Eisen- Legierung, die bis zu 1075 Aluminium, bis zu 2 % Kupfer und weniger als 0,08% Kohlenstoff enthält, unterhalb der magnetischen Umwandlungstemperatur geglüht wird. 7. Verfahren mach Patentanspruch II, da- ,durch gekennzeichnet, dass .die Legierung bei einer Temperatur zwischen 400 und 750 geglüht wird. B.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da- ,durch gekennzeichnet, dass die Legierung in einer kohlenstoffarmen Atmosphäre geglüht wind. 9. Verfahren nach Patentanspruch II, da- durch gekennzeichnet, dass die Legierung in einer den Kohlenstoffgehalt der Legie rung vermindernden Atmosphäre geglüht wird. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die Legierung in Wasserstoff ,geglüht wird.