Verfahren zur Herstellung biegsamer Dauermagnete aus Eisen-Kobalt-Vanadin-Legierungen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung biegsamer
Dauermagnete aus Eisen-Kobalt-Vanadin-Legierungen, bei denen gegebenenfalls das
Vanadin ganz oder teilweise durch Chrom ersetzt sein kann.Process for the production of flexible permanent magnets from iron-cobalt-vanadium alloys
The present invention relates to a method of making pliable
Permanent magnets made of iron-cobalt-vanadium alloys, where the
Vanadium can be wholly or partially replaced by chromium.
Es gehört bereits zum Stande der Technik, Eisen-Kobalt-Vanadin-Legierungen,
die aus etwa 50% Kobalt, 8 bis 14% Vanadin, Rest Eisen bestehen, wobei der Vanadiumgehalt
ganz oder teilweise durch Chrom ersetzbar ist, nach geeigneter Kaltverformung und
Wärmebehandlung für Dauermagnetanwendungen einzusetzen. Es ist auch bekannt, solche
Legierungen in der Weise herzustellen, daß sie nach einer Abkühlung von Temperaturen
oberhalb 800° C mit einer Kaltverformung von mehr als 50% Querschnittsabnahme bei
Temperaturen zwischen 500 und 800° C in Luft behandelt werden. In diesem Zustand
besitzen die Werkstoffe in Draht- oder Bandform sehr günstige magnetische Eigenschaften,
z. B. Remanenzwerte von 10 000 Gauß und darüber und Koerzitivkräfte bis 400 Oersted.
Solche Dauermagnetlegierungen sind im kaltgezogenen Zustand verarbeitbar, während
sie nach einer Wärmebehandlung sehr stark verspröden und daher im letztgenannten
Zustand nicht für solche Zwecke einsetzbar sind, bei denen eine gewisse Biegbarkeit
erforderlich ist, z. B. als Magnetogrammträger, da es hier bekanntlich notwendig
ist, den Draht bzw. das Band auf- und abzuspulen. Solche Legierungen besitzen aber
nach der Kaltverformung außerordentlich geringe magnetische Werte. In diesem Zustand
werden Koerzitivkräfte von nur 30 bis 100 Oersted bei Remanenzwerten unter 2000
Gauß gefunden, wohingegen die Sättigungsmagnetisierung mit über 16 000 Gauß sehr
groß ist. Die Erniedrigung der Remanenz- und Koerzitivkraftwe.rte kommt durch eine
Walzanisotropie zustande, die in Band- bzw. Drahtrichtung infolge ihres negativen
Vorzeichens die Remanenz und Koerzitivkraft stark verschlechtert.It is already part of the state of the art to manufacture iron-cobalt-vanadium alloys,
which consist of about 50% cobalt, 8 to 14% vanadium, the remainder iron, with the vanadium content
can be completely or partially replaced by chromium, after suitable cold working and
Use heat treatment for permanent magnet applications. It is also known such
Manufacture alloys in such a way that they can after a cooling down of temperatures
above 800 ° C with a cold deformation of more than 50% reduction in cross-section
Temperatures between 500 and 800 ° C are treated in air. In this condition
the materials in wire or strip form have very favorable magnetic properties,
z. B. Remanence values of 10,000 Gauss and above and coercive forces of up to 400 Oersteds.
Such permanent magnet alloys can be processed in the cold-drawn state, while
they become very brittle after heat treatment and therefore in the latter
State cannot be used for purposes that require a certain flexibility
is required, e.g. B. as a magnetogram carrier, as it is known to be necessary here
is to wind the wire or tape on and off. However, such alloys have
extremely low magnetic values after cold forming. In this condition
coercive forces of only 30 to 100 oersteds with remanence values below 2000
Gaussian found, whereas the saturation magnetization is very high at over 16,000 Gauss
is great. The lowering of the remanence and coercive force values comes from a
Rolling anisotropy occurs in the strip or wire direction as a result of its negative
Sign the remanence and coercive force worsened.
Es ist nun gelungen, auch im kaltverformten Zustand brauchbare Dauermagneteigenschaften
bei gleichzeitiger Biegsamkeit des in Draht- oder Bandform gebrachten Werkstoffs
zu erreichen, wenn man nach der Erfindung Eisen-Kobalt-Vanadin-Legierungen der Zusammensetzung
48 bis 55% Kobalt, 8 bis 15% Vanadin, das ganz oder teilweise durch Chrom ersetzt
sein kann, Rest Eisen zunächst den drei folgenden, in ihrer Gesamtheit an sich bekannten
Behandlungen unterwirft: 1. nach Abkühlung von Temperaturen oberhalb 800° C 2. einer
Kaltverformung mit einer Querschnittsabnahme zwischen 20 und 95% und daran anschließend
3. einer etwa 1 bis 2 Stunden dauernden Warmbehandlung bei Temperaturen zwischen
600 und 750° C unterworfen wird, an. die sich 4. eine erneute Kaltverformung mit
einer Querschnittsabnahme von 10 bis 95% anschließt. Überraschend zeigt sich, daß
nach der zweiten Kaltverformung, die also die vierte Verfahrensstufe darstellt,
die Dauermagnetwerte in diesem Zustand wesentlich günstigere Eigenschaften aufweisen
als nach der ersten Kaltverformung. Es können je nach Ouerschnittsabnahme während
dieser zweiten Kaltverformung Remanenzen zwischen 2000 und 9000 Gauß bei Koerzitivkräften
zwischen 100 und 400 Oersted erreicht werden. In diesem Zustand besitzt die Legierung
in Draht- oder Bandform eine Biegsamkeit, die insbesondere auch für die Anwendung
als Magnetogrammträger genügt. Gegenüber den hierfür bisher verwendeten Stahllegierungen
auf Fe-Ni-Cr-Basis und gegenüber den Kunststoffbändern mit Eisenoxyden werden wesentlich
günstigere Dauermagneteigenschaften erhalten.We have now succeeded in creating useful permanent magnet properties even in the cold-formed state
with simultaneous flexibility of the material brought into wire or tape form
to be achieved if, according to the invention, iron-cobalt-vanadium alloys of the composition
48 to 55% cobalt, 8 to 15% vanadium, which is completely or partially replaced by chromium
can be, remainder iron first of all the following three, known in their entirety
Subjects to treatments: 1. after cooling from temperatures above 800 ° C 2. one
Cold deformation with a cross-section decrease between 20 and 95% and then afterwards
3. a heat treatment lasting about 1 to 2 hours at temperatures between
600 and 750 ° C is subjected to. which 4. a renewed cold deformation with
a cross-section decrease of 10 to 95%. Surprisingly it turns out that
after the second cold forming, which is the fourth process stage,
the permanent magnet values in this state have much more favorable properties
than after the first cold forming. Depending on the cross-section decrease during
of this second cold deformation remanences between 2000 and 9000 Gauss with coercive forces
between 100 and 400 Oersted can be achieved. In this state, the alloy possesses
in wire or tape form a flexibility, which is especially useful for the application
as a magnetogram carrier is sufficient. Compared to the steel alloys previously used for this
based on Fe-Ni-Cr and compared to the plastic tapes with iron oxides become essential
get more favorable permanent magnet properties.
Eine für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung besonders
vorteilhafte Legierungszusammensetzung ist die mit 50 bis 52% Kobalt und 10 bis
13% Vanadin, das ganz oder teilweise durch Chrom ersetzt sein kann.One in particular for carrying out the method according to the invention
advantageous alloy composition is that with 50 to 52% cobalt and 10 bis
13% vanadium, which can be completely or partially replaced by chromium.
Für die erste Kaltverformung ist eine Querschnittsabnahme von 20 bis
85% am günstigsten, und es
empfiehlt sich, die Wärmebehandlung vor
der letzten Kaltverformung bei Temperaturen zwischen 680 und 720° C in Luft vorzunehmen.For the first cold deformation, a cross-section reduction of 20 to is required
85% cheapest, and it
is recommended to pre-heat treatment
the last cold forming at temperatures between 680 and 720 ° C in air.
Die durch die erfindungsgemäße Behandlung erzielten mechanischen Eigenschaften
machen es auch möglich, aus Drähten oder Bändern durch Stanzen oder andere spanlose
oder spanabhebende Arbeitsgänge die fertigen Magnete herzustellen, während dies
bei Legierungen, die zwischen 500 und 600° C angelassen werden, infolge Sprödigkeit
des Werkstoffes nicht durchführbar ist.The mechanical properties achieved by the treatment according to the invention
also make it possible to cut wires or tapes by punching or other non-cutting
or machining operations to produce the finished magnets while doing this
for alloys that are tempered between 500 and 600 ° C due to brittleness
of the material is not feasible.
Die Erfindung sei an einem Beispiel erläutert: Eine Legierung mit
der Zusammensetzung 52% Kobalt, 8,5% Vanadin. 3,5% Chrom, Rest Eisen wurde in Stabform
bis zu einem Durchmesser von 7 mm warmverarbeitet und anschließend von 1000° C in
Wasser abgeschreckt. Eine dann einsetzende Kaltverformung auf eine Stärke von 3
bzw. 1,8 mm Durchmesser führte zu folgenden Dauermagneteigenschaften: Koerzitivkraft
= 30 Oersted, Remanenz=1600Gauß. Eine anschließende Wärmebehandlung auf optimale
Dauermagneteigenschaften von 2 Stunden bei 550° C setzte die Koerzitivkraft auf
einen Wert von 330 Oersted und die Remanenz auf einen Wert von 12000 Gauß herauf.
Die beiden Drähte mit 3 bzw. 1,8 mm Durchmesser wurden dann entsprechend der Erfindung
1 Stunde bei 680° C in Luft behandelt und weiter kaltgezogen. Der 1,8-mm-Draht wurde
auf Stärken zwischen 1,6 und 0,8 mm Durchmesser gebracht, d. h., er wurde mit Verformungsgraden
zwischen 25 und 80% verformt. Mit wachsender Kaltverformung betrug dabei die Remanenz
zwischen 3770 und 5900 Gauß und die Koerzitivkraft zwischen 250 und 300 Oersted.
Der Draht mit 3 mm Durchmesser wurde nach der Behandlung von 1 Stunde bei 680° C
in Luft auf Stärken zwischen 1,95 und 1,2 mm Durchmesser gebracht, d. h. mit Verformungsgraden
zwischen 58 und 84% verformt. Dabei wurden gleichfalls die Dauermagneteigenschaften
mit wachsender Verformung besser, und zwar stiegen die Remanenzen von 5600 auf 7600
Gauß und die Koerzitivkräfte von 280 auf 340 Oersted. Die aufgezeigten magnetischen
Werte sind gegenüber den zum Stand der Technik gehörenden Fe-Ni-Cr-Legierungen und
den Kunststoffbändern mit Eisenoxyd bei vergleichbaren Koerzitivkraftwerten durch
Remanenzwerte ausgezeichnet, die nach starker Verformung um den Faktor 3 bis 4 überlegen
sind.The invention is explained using an example: An alloy with
the composition 52% cobalt, 8.5% vanadium. 3.5% chromium, the remainder iron, was in stick form
Hot-worked up to a diameter of 7 mm and then in
Water quenched. Cold deformation to a thickness of 3 that then begins
or 1.8 mm in diameter resulted in the following permanent magnet properties: Coercive force
= 30 Oersteds, remanence = 1600 Gauss. A subsequent heat treatment to optimal
Permanent magnet properties of 2 hours at 550 ° C put the coercive force on
a value of 330 Oersted and the remanence to a value of 12,000 Gauss.
The two wires, 3 and 1.8 mm in diameter, respectively, were then made in accordance with the invention
Treated in air at 680 ° C. for 1 hour and further cold-drawn. The 1.8mm wire was made
brought to thicknesses between 1.6 and 0.8 mm in diameter, d. i.e., he was using degrees of deformation
deformed between 25 and 80%. With increasing cold deformation, the remanence was
between 3770 and 5900 Gauss and the coercive force between 250 and 300 Oersted.
The 3 mm diameter wire was treated at 680 ° C for 1 hour
Brought in air to thicknesses between 1.95 and 1.2 mm in diameter, d. H. with degrees of deformation
deformed between 58 and 84%. The permanent magnet properties also became
Better with increasing deformation, namely the remanences increased from 5600 to 7600
Gauss and the coercive forces from 280 to 340 Oersted. The indicated magnetic
Values are compared to the prior art Fe-Ni-Cr alloys and
the plastic belts with iron oxide with comparable coercive force values
Excellent remanence values that are superior by a factor of 3 to 4 after severe deformation
are.