DE1259367B

DE1259367B - Verfahren zur Herstellung eines magnetisierbaren Werkstoffes mit rechteckiger Hystereseschleife und vorzugsweise hoher Anfangspermeabilitaet aus Ni-Fe-Legierungen

Info

Publication number: DE1259367B
Application number: DE1957F0023247
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans-Guenther Rassmann; Harry Wich
Original assignee: FORSCH METALLISCHE SPEZIALWERK
Current assignee: FORSCH METALLISCHE SPEZIALWERK
Priority date: 1957-06-11
Filing date: 1957-06-11
Publication date: 1968-01-25

Description

Verfahren zur Herstellung eines magnetisierbaren C Werkstoffes mit rechteckiger Hystereseschleife und vorzugsweise hoher Anfangspermeabilität aus Ni-Fe-Legierungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung inagnetischer Ni-Fe-Werkstoffe mit rechteckiger Hystereseschleife und vorzugsweise hoher Anfangspermeabilität.
Magnetische Werkstoffe mit rechteckiger Hystereseschleife werden für viele Anwendungszwecke der Elektrotechnik, z. B. Kontaktumformer, Magnetverstärker usw. benötigt. Dabei soll die Sättigungsinduktion des Werkstoffes und die Remanenz möglichst hochliegen. Gleichzeitig soll die Koerzitivfeldstärke niedrig und die Anfangspermeabilität hoch sein. Zur Herstellung eines Werkstoffes mit rechteckiger Hystereseschleife sind bereits verschiedene Wege beschritten worden. Metallphysikalisch haben diese Verfahren alle den Zweck, eine Vorzugslage der spontanen Magnetisierung mit der Arbeitsrichtung des Werkstoffes, d. h. der Richtung des äußeren Feldes, in Übereinstimmung zu bringen. Hierbei ist zu erwarten, daß der gesamte Magnetisierungsvorgang durch 180' Wandverschiebung abläuft und damit der Werkstoff eine rechteckige Hystereseschleife zeigt.
Es ist bekannt, die rechteckige Hystereseschleife durch Kristallorientierung (Würfellage) herzustellen. Ein kornorientierter Werkstoff (Textur), bei dem die Vorzugslage der Magnetisierung in der Walzrichtung des magnetischen Bandes liegt, wird durch geeignete Walz- und Glühbehandlungen erzielt. So kann z. B. an Ni-Fe-Legierungen mit etwa 50 0/, Ni, 50 0/, Fe, bei geeigneter Ausgangskorngröße, einer Kaltverformung von über 95 0/, und einer Schlußglühung bei Temperaturen um 1060'C ein Werkstoff mit rechteckiger Magnetisierungskurve erzeugt werden. Die Sättigung beträgt etwa 15000 Gauß, die Koerzitivfeldstärke 0,1 bis 0,2 Oe und die Maximalpermeabilität 50000 G/Oe.
Ferner ist bekannt, eine magnetische Vorzugsrichtung in Richtung des angelegten Feldes durch Abkühlung im Magnetfeld zu erreichen. Diese Magnetfeldbehandlung ist jedoch nach den bisherigen Erkenntnissen nur bei Werkstoffen anwendbar, deren Curie-Temperatur oberhalb 500'C liegt und bei denen keine zu große Kristallenergie die Schaffung dieser Vorzugslage verhindert. Das ist bei einer Ni-Fe-Legierung mit 65 0/, Ni, Rest Fe der Fall. Die Wirkung einer gleichartigen Behandlung bei einer Legierung 50 0/, Ni, 50 0/, Fe ist nach erfolgten Untersuchungen nur gering; eine Legierung mit 65 0/, Ni hat jedoch eine geringere Sättigung als eine 500/,ige Ni-Fe-Legierung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer vereinfachten Herstellung eines Werkstoffes mit rechteckiger Hystereseschleife, der gleichzeitig eine hohe Sättigung zeigt, eine geringe Koerzitivfeldstärke aufweist und bei dem die Permeabilität gegenüber derjenigen der bisher verwendeten Ni-Fe-Legierung um das Mehrfache gesteigert werden kann.
Eine Verbesserung der bisherigen Verfahren zur Herstellung von Werkstoffen mit rechteckiger Hystereseschleife wird dadurch erreicht, in dem z. B. eine 500/,ige Ni-Fe-Legierung erfindungsgemäß in den Zustand der Sammelrekristallisation gebracht und einer Abkühlung in einem Magnetfeld unterzogen wird. Dabei. unterscheiden sich die magnetischen Eigenschaften des Werkstoffes im Zustand der Sammelrekristallisation grundlegend von denen im Zustand der Würfellage. Im sammelrekristallisierten Zustand ist gegenüber der Würfellage die Koerzitivfeldstärke gesenkt und die Maximalpermeabilität erhöht, jedoch zeigt der Werkstoff keine rechteckige Hystereseschleife wie im Zustand der Würfellage. Die rechteckige Hystereseschleife entsteht beim sammelrekristallisierten Zustand erst durch eine Wärmebehandlung im Magnetfeld.
Die Behandlung einer Legierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin, daß beispielsweise eine Ni-Fe-Legierung aus Armco-Eisen und Elektrolytnickel im Vakuum erschmolzen, dann warmgewalzt und einer Zwischenglühung unterworfen wird. In diesem Zustand wird der Werkstoff über 95 0/, kaltgewalzt und einer Schlußglühung unterworfen, bei der ein Gefüge mit Sammelrekristallisation entsteht. Die Temperatur der Schlußglühung liegt im allgemeinen über 1030'C.
Bei der Abkühlung wird nun der Werkstoff erfindungsgemäß einer Magnetfeldbehandlung, vorzugsweise im Temperaturbereich zwischen 600 und 400'C, -unterworfen. Es zeigt sich dann, daß dieser so behandelte Werkstoff im Gegensatz zu einem nicht im Magnetfeld abgekühlten, sonst jedoch gleichartig hergestellten Werkstoff eine rechteckige Hystereseschleife, erhöhte Maximalpermeabilität, verringerte Koerzitivfeldstärke und verbesserte Anfangspermeabilität aufweist. Dieses Ergebnis war nicht vorauszusehen, da alle bisherigen Versuche ergeben hatten, daß z. B. 500/,ige Ni-Fe-Legierungen durch eine Magnetfeldbehandlung kaum in ihren Eigenschaften zu verändern sind. Eine Steigerung der Anfangspermeabilität von Ni-Fe-Legierungen durch eine Magnetfeldbehandlung konnte durch die früheren Verfahren nicht erreicht werden. Die vorliegende Untersuchung hat gezeigt, daß die Art des Gefüges (Textur bzw. Sammelrekristallisation) die Verhältnisse bei der gleichen Legierung grundlegend ändern kann.

Damit bietet sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Vorteil, eine geringe Koerzitivfeldstärke und rechteckige Hystereseschleife auf technisch einfachere Weise als bisher zu erhalten sowie die Anfangspermeabilität vorteilhaft zu steigern. Den Einfluß des Gefügezustandes und der Magnetfeldbehandlung eines Werkstoffes mit Sammelrekristallisation zeigt die Zahlentafel, z. B. bei einer Legierung mit 50 "/, Ni, 50 0/, Fe, einer Kaltverformung 95 0/0 und einer Banddicke von 0,15 mm.

Wärmebehandlung

1030-C 1280- C 1280- C

Gefüge

+ Magnet-

Sammel- feld

Würfel- rekristalli- Sammel-

textur sation rekristalh-

sation

1-Ic, (0 e) ...... 0,20 0,07 0,03

B, (Gauß) ... 14000 8000 13000

,u... (G/0e) 45000 90000 170000

Ila .......... 800 5000 1 20000

Die Magnetfeldbehandlung kann sowohl im Gleichfeld als auch im Wechselfeld durchgeführt werden. Es genügen Feldstärken von einigen Oe.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung eines magnetisierbaren Werkstoffes mit rechteckiger Hystereseschleife und vorzugsweise hoher Anfangspermeabilität aus Ni-Fe-Legierungen mit einem Gehalt von 45 bis 60"/,Ni, dadurch gekennzeichn e t, daß der über 95 0/, kaltverformte Werkstoff durch Schlußglühen bei Temperaturen, die über 1030'C liegen, in den Zustand der Sammelrekristallisation gebracht und nach dem Abkühlen im Temperaturbereich zwischen 600 und 400'C einem Magnetfeld ausgesetzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 590 506, 642 032, 737 555, 753 093; britische Patentschrift Nr. 639 252; USA.-Patentschrift Nr. 2 569 468; Zeitschrift »Metall«, 1954, 434/435 und 934; Buch »Magnetische Werkstoffe« von P a w 1 e k, 1952, S. 176, 196, 260.