DE144584C

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Publication number: DE144584C
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es ist bekannt, daß das Manganmetall des Handels, und zwar sowohl das kohlenstoffhaltige Manganmetall sowie das hochmanganhaltige Ferromangan als auch das kohlenfreie Metall keine magnetischen Eigenschaften besitzen.

Versuche des Erfinders haben ergeben, daß im Gegensatz hierzu verschiedene Manganlegierungen zum Teil sehr große Magnetisierbarkeit besitzen. Wenn man nämlich in das Manganmetall die Elemente Aluminium, Zinn, Arsen, Antimon, Wismut oder Bor einführt,

^: so erhält man magnetisierbare Legierungen, sofern die unten näher bezeichneten Bedingungen eingehalten werden. Von erheblich größerem Interesse und praktischer Wichtigkeit ist aber der Umstand, daß die erwähnten Legierungen auch, in Kupfer oder anderen, an sich unmagnetischen Metallen aufgelöst, ein Material herzustellen erlauben, dessen Magnetisierbarkeit in einzelnen Fällen diejenige des Gußeisens erreicht oder übertrifft. Abgesehen hiervon beruht die praktische Bedeutung der magnetisierbaren Manganlegierungen auf ihrem geringen, das Entstehen von Foucaultströmen erschwerenden elektrischen Leitvermögen und auf der geringen Hysteresis der magnetisierbaren Manganaluminiumbronzen.

Manganaluminiumbronzen.

Da hiernach diese Bronzen den wichtigsten Teil der vorliegenden Erfindung ausmachen, so sei zunächst das Verfahren zur Herstellung dieser Bronzen angeführt. Legierungen von Mangan und Kupfer, wie z. B. das 3oproz. Mangankupfer des Handels, sind vollkommen unmagnetisierbar. Es genügt nun nicht jeder beliebige Aluminiumzusatz, um z. B. aus diesem 3oproz. Mangankupfer eine magnetisierbare Bronze zu erhalten. Ein Zusatz von 3 Prozent Aluminium zu dieser Legierung ergab z. B. noch ein ganz unmagnetisches Produkt. Die Magnetisierbarkeit solcher Legierungen nimmt aber mit steigendem Aluminiumgehalt schnell zu und beträgt bei einem Gehalt der Legierung von rund 27 Prozent Mangan und 9 Prozent Aluminium rund 3000 C. G. S. Einheiten und erreicht ihr Maximum mit etwa 6000 C. G. S. Einheiten, wenn der Aluminium'gehalt die Hälfte des erwähnten Mangangehaltes beträgt, ein Verhältnis, das der Anwesenheit von je ι Atom Aluminium auf 1 Atom Mangan entspricht. 1

Die Höhe der Magnetisierbarkeit der Manganaluminiumbronzen hängt in hohem Grade davon ab, welche Vorbehandlung diese Legierungen bezw. die Gußstücke erfahren haben. Als Beispiel hierfür kann eine aus etwa 18 bis 20 Prozent Mangan, 9 bis 10 Prozent Aluminium und 73 bis 70 Prozent Kupfer zusammengesetzte Legierung angeführt werden. Diese Legierung ist unmittelbar nach dem Guß schwach magnetisch, wird aber ganz unmagnetisch, wenn man das auf etwa 170⁰ erhitzte Gußstück in kaltem Wasser abschreckt. Die Magnetisierbarkeit wird aber durch längeres Erhitzen auf Temperaturen von etwa 80 bis 150⁰ in verstärktem Maße wieder hervorge-

rufen, da durch diesen Prozeß der Übergang aus der labilen unmagnetischen in die stabile magnetische Modifikation bewirkt wird.

Ähnliches gilt für die übrigen Manganaluminiumbronzen, insofern durch hinreichend langes Erhitzen auf Temperaturen, die in der Regel nicht mehr als 150⁰ betragen, die etwaigen Nachwirkungen beseitigt werden. Wenn indes in dem oben angeführten Beispiele der Umwandlungspunkt, bei dessen Überschreiten die Legierung unmagnetisch ist, bei etwa i6o° lag, so liegen diese Punkte in anderen Fällen höher oder niedriger. Im allgemeinen fallen die Umwandlungspunkte mit abnehmender Konzentration an Manganaluminium. Doch sind hierauf auch Verunreinigungen der drei Bestandteile der Bronzen oder absichtliche Zusätze anderer Metalle von Einfluß. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß man die verschiedensten anderen Metalle in die Manganaluminiumbronzen einführen kann, ohne daß diese aufhören, magnetisierbar zu sein. Lediglich als Beispiel für den Einfluß solcher Zusätze soll das Blei erwähnt werden, das die genannten Bronzen dünnflüssiger macht und unter geeigneten Bedingungen die Magnetisierbarkeit unter gleichzeitiger Herabsetzung des Umwandlungspunktes erhöht. So konnte die Magnetisierbarkeit einer Bronze, die nur einen Gehalt von 16 Prozent Mangan und 8 Prozent Aluminium aufwies, durch Bleizusatz auf rund 2000 C. G. S. Einheiten gesteigert werden. Diese Legierung ist schon bei einer unter ioo° liegenden Temperatur unmagnetisch, wird aber bei Temperaturen unter 60 bis 70 ° wieder magnetisierbar.

Man ist also in der Lage, durch geeignete Zusammensetzung einerseits den Umwandlungspunkt in die unmagnetische Modifikation, an- dererseits die Höhe der Magnetisierbarkeit und des elektrischen Leitvermögens sowie die mechanischen Eigenschaften der magnetisierbaren Bronzen innerhalb weiter Grenzen zu variieren und dem jeweiligen Venvendungszweck anzupassen. Die Reihenfolge, in der die drei Bestandteile Mangan, Aluminium und Kupfer oder auch die weiter zugesetzten Metalle in die Legierung eingeführt werden, ist im allgemeinen gleichgültig.

Manganaluminiumlegierungen.

Was die Legierungen von Aluminium und Mangan ohne Kupferzusatz anlangt, so ist hierbei vor allem zu beachten, daß Aluminium bekanntlich bereits durch Einführung kleinerer Mengen Mangan härter wird. Höher manganhaltiges Manganaluminium hat neben gesteigerter Härte und Sprödigkeit zwar die vorteilhafte Eigenschaft, magnetisierbar zu sein, teilt aber die Eigenart vieler Aluminiumlegierungen, unbeständig zu sein und an der Luft zu einem noch magnetisierbaren Pulver zu zerfallen. Magnetisierbare Manganaluminiumlegierungen, wie solche beispielsweise durch Zusammenschmelzen von Mangan mit '/₃ bis Y₂ seines Gewichts an Aluminium erhalten werden können, haben daher hauptsächlich in Pulverform praktische Bedeutung.

Manganzinn.

Wenn man, ähnlich wie dies oben für das Aluminium beschrieben wurde, in 3oproz. Mangankupfer wechselnde Mengen Zinn einführt, so erhält man bereits magnetisierbare Legierungen, wenn man gegen 10 Prozent Zinn zusetzt. Jedoch wird das Maximum der Magnetisierbarkeit erhalten, wenn auf 30 Teile Mangan 21 bis 22 Teile Zinn oder mit anderen Worten, wenn auf 3 Atome Mangan 1 Atom Zinn kommt.

Legierungen von Mangan und Zinn allein sind magnetisierbar bei einem Gehalt von rund 45 bis 65 Prozent Mangan, so zwar, daß die nach dem genannten Atomverhältnis zusammengesetzte Legierung merklich stärker magnetisierbar ■ ist als die manganärmeren Legierungen.

Manganantimon.

Die bei der Einführung von wechselnden Mengen Antimon in 30 proz. Mangankupfer erhältlichen Bronzen sind relativ schwach magnetisierbar.

In weitem Umfang sind Legierungen von Mangan und Antimon (ohne Kupferzusatz) magnetisierbar. Bereits ein rund 10 Prozent Mangan enthaltendes Antimon ist magnetisierbar. Mit steigendem Mangangehalt nimmt die Magnetisierbarkeit zunächst zu und ist am stärksten bei Legierungen mit 25 bis 35 Prozent Mangangehalt, die allerdings infolge ihrer ungünstigen mechanischen Eigenschaften wohl hauptsächlich nur in Pulverform Verwendung finden dürften.

Ähnliches wie für Manganantimon gilt für Mangan arsen und Mangan wismut.

Was endlich das Bor anlangt, so ist sowohl Manganbor als Manganborkupfer kräftig magnetisierbar, wobei vorteilhaft auf 1 Atom Mangan ι Atom Bor eingeführt wird. no

Über die Nachbehandlung aller im vorstehenden erwähnten Legierungen, soweit eine solche notwendig ist, gilt das für die magnetisierbare Manganaluminiumbronze Angeführte.

Bei der Ausführung der obigen Verfahren können mehrere der erwähnten sechs Elemente gleichzeitig eingeführt werden. Die Reihenfolge, in der die drei oder mehr Bestandteile der magnetisierbaren Bronze eingeführt werden, ist im allgemeinen gleichgültig. Man kann z. B. erst Mangan mit Antimon legieren und

dann das erhaltene Manganantimon weiter mit Kupfer legieren oder erst die Manganbronze herstellen und dieser das Antimon hinzufügen.

Claims

Patent-Ansprüche:

ι . Verfahren zur Darstellung magnetisierbarer Manganlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß in Manganmetall oder in Manganlegierungen, insbesondere Mangankupfer, die Elemente Aluminium, Zinn, Arsen, Antimon, Wismut oder Bor eingeführt werden, und zwar in der Art, daß die Legierungen mindestens 3 Prozent der genannten Elemente und in der Regel nicht weniger als 9 Prozent Mangan enthalten.
2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltenen Legierungen zwecks Erhöhung ihrer magnetischen Eigenschaften auf eine Temperatur erhitzt werden, die niedriger als diejenige Temperatur zu wählen ist, bei welcher die betreffende Legierung anfängt unmagnetisch zu werden.
3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erniedrigung der Umwandlungspunkte oder zwecks Erzielung günstiger mechanischer, elektrischer oder magnetischer Eigenschaften noch weitere Metalle, insbesondere Blei, zugesetzt werden.