CH468063A - Eisen-Nickel-Legierung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

      Eisen-Nickel-Legierung    und     verfahren    zu deren Herstellung    Die Erfindung     betrifft        Eisen-Nickel-Legierungen    mit  gleichzeitiger sehr hoher Anfangs- und     Maximalpermea-          bilität    und ein Verfahren zu deren Herstellung.  



  Weichmagnetische     Eisen-Nickel-Legierungen    und de  ren Magnetfeldbehandlungen gehören seit langem zum  Stand der     Technik.    Es ist bekannt, dass man durch  Abkühlen dieser Legierungen mit etwa 65     Gew.%    Nickel  im Magnetfeld von Temperaturen oberhalb des Curie  punktes sehr hohe     Maximalpermeabilitäten    von einigen  100 000     G/Oe    erreichen kann. Die     Anfangspermeabilität     wird dabei jedoch in     nachteiliger    Weise verringert.  



  Ferner ist es bei     Eisen-Nickel-Legierungen    mit etwa  50     Gew.%    Nickel bekannt, dass durch     isotherme    Ma  gnetfeldbehandlungen unterhalb des     Curiepunktes    be  achtliche Steigerungen der     Anfangspermeabilität    auf  Werte von etwa 20 000     G/Oe    bei hohen Werten der       Maximalpermeabilität    erzielbar sind. Allgemein bestand  bisher die Auffassung, dass diese Steigerung der Werte  für die Anfangs- und     Maximalpermeabilität    bei Legie  rungen mit 50     Gew.%    Eisen und 50     Gew.%    Nickel am  grössten ist.  



  Die Erfindung hat nun in überraschender Weise  gezeigt, dass noch weit höhere Werte der     Anfangsper-          meabilität    und der     Permeabilität    im Bereich kleiner       Feldstärkewerte    bei gleichzeitig hohen Werten der Ma  ximalpermeabilität erreichbar sind, wenn der Nickelge  halt der     Eisen-Nickel-Legierung    55 bis 65     Gew.7o,    vor  zugsweise 58 bis 62     Gew.%,    beträgt.

   Zur Erzielung der  angestrebten hohen Werte der Anfangs- und Maximal  permeabilität wird die Legierung erfindungsgemäss aus  technisch reinen Rohstoffen im Vakuum, vorzugsweise  im Hochvakuum, erschmolzen, zu Bändern verarbeitet,  danach bei hohen Temperaturen oberhalb 1200 C in       Schutzgasatmosphäre,    vorzugsweise in Wasserstoffatmo  sphäre, geglüht und anschliessend im Magnetfeld, vor  zugsweise bei Temperaturen unterhalb des     Curiepunktes,     wärmebehandelt.  



  Die Erfindung sei anhand eines     Ausführungsbeispie-          les    erläutert, wobei in der Zeichnung die erzielbaren  Werte der Anfangs- und     Maximalpermeabilität    in Ab  hängigkeit vom Nickelgehalt der     Eisen-Nickel-Legierung     dargestellt sind.    Aus technischem     Reineisen    und aus Mondnickel wur  den     Eisen-Nickel-Legierungen    mit Nickelgehalten zwi  schen 40 und 70     Gew.%        im    Vakuum     erschmolzen    und  abgegossen. Daraus wurden 8 mm starke Platinen ge  schmiedet und diese ohne     Zwischenglühung    zu 0,2 mm  starken Bändern kalt ausgewalzt.

   Aus diesen auf 10 mm  Breite geschnittenen Bändern wurden Ringe mit einem  Aussendurchmesser von 50 mm und einem Innendurch  messer von 30 mm gewickelt. Die Ringe wurden 12  Stunden bei 1250 C in gereinigtem Wasserstoff geglüht  und erkalteten bis 550 C     im.Ofen    und anschliessend an  Luft. Danach wurden sie jeweils auf Temperaturen von  50 C oberhalb der     Curietemperatur    erwärmt, dort in  einem zirkularen Magnetfeld von 10     0e    gehalten und im  Magnetfeld im Ofen bis zur Raumtemperatur abgekühlt,  wobei die mittlere     Abkühlgeschwindigkeit    70 C pro  Stunde betrug.  



  Die nach dieser Behandlung gemessenen     Anfangsper-          meabilitäten    bei einem sehr kleinen Magnetfeld von 5       mOe    sind in der Zeichnung     in    Abhängigkeit vom Nickel  gehalt der Legierungen als     Kurve    1 dargestellt, wobei auf  der Abszisse der Nickelgehalt der     Eisen-Nickel-Legie-          rungen    in Prozent und auf der     Ordinate    die Werte der       Anfangspermeabilität    in 103     G/Oe    aufgetragen sind.

    Die Kurve 2 zeigt die zugehörigen     Maximälpermeabilitä-          ten.    Neben den     Legierungen        gemäss    der Erfindung sind  dabei zum Vergleich die bei bekannten Legierungen  erzielbaren Werte der     Permeabilitäten    aufgetragen.  



  Die bekannte     Eisen-Nickel-Legierung    mit etwa 65       Gew.%    Nickel zeigt eine besonders hohe     Maximalper-          meabilität    (Kurve 1), bei der jedoch die verhältnismässig  geringe     Anfangspermeabilität    (Kurve 2) nachteilig ist.  Überraschenderweise steigen jedoch die Werte der An  fangspermeabilität bei sinkenden Nickelgehalten stark an  und erreichen bei etwa 60     Gew.%    Nickel hohe Werte von  über 100 000     G/Oe    bei gleichzeitigen Werten der Maxi  malpermeabilität von 200 000 bis 300 000     G/Oe.     



  Derartige hohe     Anfangspermeabilitäten    bei gleichzei  tig hohen     Maximalpermeabilitäten    sind bisher nur bei       hochnickelhaltigen    Werkstoffen mit 70 bis 80     Gew.%     Nickel und weiteren Zusätzen an     Molybdän    und gegebe  nenfalls Kupfer bekannt geworden. Abgesehen von dem      höheren Rohstoffpreis sind jedoch diese bekannten Le  gierungen sehr empfindlich in bezug auf die Einhaltung  der genauen Analyse und der     vorgeschriebenen    Wärme  behandlungen.  



       In    Abhängigkeit von dem Nickelgehalt der     Eisen-          Nickel-Legierungen    gemäss der Erfindung werden die  Legierungen     vorteilhafterweise    im Magnetfeld dicht ober  halb des     Curiepunktes    bis auf niedrige Temperaturen,  mit Vorteil bis auf etwa 300 C, abgekühlt.     Die    Ge  schwindigkeit der Abkühlung beträgt dabei     -zweckmässi-          gerweise    25 bis 125  C pro Stunde:

         Vorteilhafterweise    kann die Magnetfeldabkühlung  auch durch eine     isotherme    15 bis 600 Minuten dauernde  Wärmebehandlung     im    Magnetfeldersetzt werden, die bei  einer oder mehreren festen Temperaturen erfolgt, von  denen die höchste     200 C    unterhalb des     Curiepunktes     liegt.  



  Ferner kann die Erniedrigung der     Permeabilitätswerte     durch     Wirbelstromeinflüsse    bei     Wechselfeldbeanspru-          chungen        vorteilhafterweise    vermieden werden, wenn die  verwendeten Bänder aus den Legierungen gemäss der  Erfindung sehr dünn sind.  



       Zweckmässigerweise    wird bei den Legierungen     ge-          mäss    der Erfindung ferner vor der Wärmebehandlung im  Magnetfeld durch Walzen, vorzugsweise durch eine star  ke Kaltverformung von mehr als     90a/ö,    eine     Sammelkri-          stallisation    durchgeführt.

   Ohne dass die     Permeabilitäts-          werte    bei richtiger Führung der Magnetfeldbehandlung  nennenswert verschlechtert werden, können die Legierun  gen gemäss der Erfindung noch den elektrischen Wider  stand erhöhende Zusätze bis zu 4     Gew.Oo,eines    und/oder  mehrere der Elemente     Molybdän,    Chrom,     Silizium    ent  halten.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Eisen-Nickel-Legierung mit gleichzeitig sehr hoher Anfangs- und Maximalpermeabilität, dadurch gekenn zeichnet, dass der Nickelgehalt 55 bis 65 Gew.% be trägt. UNTERANSPRÜCHE 1. Legierung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der Nickelgehalt 58 bis 62 Gew.% beträgt. 2. Legierung nach Patentanspruch I oder Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie noch bis zu 4 Gew.a/o eines oder mehrerer widerstandserhöhender Ele mente enthält. 3.

   Legierung nach Unteranspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass sie bis zu 4 Gew.% eines der Elemente Mo, Cr, Si enthält. PATENTANSPRUCH II Verfahren zur Herstellung einer Legierung nach Pa tentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus technisch reinen Rohstoffen im Vakuum erschmolzen, dann zu Bändern verarbeitet, dann bei einer Temperatur oberhalb von 1200 C in Schutzgasatmosphäre geglüht und anschliessend im Magnetfeld einer Wärmebehand lung unterworfen wird. UNTERANSPRÜCHE 4. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass das Schmelzen im Hochvakuum er folgt. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass als Schutzgas_Wasserstoffgas verwen det wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Wärmebehandlung im Magnetfeld eine Abkühlung von einer dicht oberhalb des Curiepunk- tes liegenden Temperatur gehört. 7. Verfahren nach Unteranspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass diese Abkühlung bis 300 C erfolgt. B. Verfahren nach Unteranspruch 6, dadurch gekenn zeichnet; dass diese Abkühlung mit einer Geschwindig keit von 25 bis 125 pro Stunde erfolgt. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wärmebehandlung im Magnetfeld 15 bis 600 Minuten dauert und bei einer oder mehreren festen Temperaturen erfolgt, von denen die höchste 200 C unterhalb des Curiepunktes liegt. 10. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass die Bänder vor der Glühung und der Wärmebehandlung einer Kaltverformung von mehr als 90% ohne Zwischenglühung unterworfen werden.