DE1558818B2

DE1558818B2 - Verfahren zur herstellung einer nickel eisen molybden legierung mit einem induktionshub von 5000 bis 12500 gauss und grosser impulspermeabilitaet

Info

Publication number: DE1558818B2
Application number: DE19661558818
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl-Phys Deller; Friedrich Dipl-Phys Pfeifer
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1966-10-21
Filing date: 1966-10-21
Publication date: 1971-05-06
Also published as: CH503116A; DE1558818C2; NL6714152A; NL162143C; NL162143B; DE1558818A1; FR1551063A; GB1160788A; US3546031A

Description

AB ΔΗ

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung lybdän, Rest Eisen einschließlich, geringer Desoxyeiner Nickel-Eisen-Molybdän-Legierung, die einen dations- und Verarbeitungszusätze besteht, erhöht sich Induktionshub von 5000 bis 12 500 Gauß und eine erfindungsgemäß von üblicherweise 2000 bis 3000 Gauß große Impulspermeabilität oder — gleichwertig da- auf über 5000 Gauß, insbesondere auf über 8000 Gauß, mit — eine hohe differentielle Permeabilität bis zu 5 wenn man diesen Werkstoff bzw. den daraus hermöglichst hohen Aussteuerungsfeldstärken oder In- gestellten Magnetkern, vor seiner Anwendung 4 bis duktionswerten besitzt. 6 Stunden, bei einer zwischen 950 und 1220⁰C geLegierungen, welche diese Eigenschaften aufweisen, legenen Temperatur glüht und ihn anschließend einer werden in der Elektrotechnik insbesondere für Dros- 3- bis 5stündigen Anlaßbehandlung im Temperatursein mit Gleichfeldvormagnetisierung sowie für Dros- io bereich von 400 bis 500⁰C, vornehmlich von 450 bis sein und Impulsübertrager benötigt, die im unipolaren 500⁰C, unterwirft, wobei diese Anlaßbehandlung vor-Betrieb arbeiten. Je größer nämlich z. B. bei einem teilhafterweise in einem Magnetfeld vorgenommen Übertragerwerkstoff der Induktionshub aus der Re- wird, dessen Feldlinien in dem Glühgut quer zu der manenz und die Impulspermeabilität sind, um so ge- späteren Richtung des magnetischen Flusses verlaufen, ringer ist bei vorgegebenem Eisenquerschnitt die not- 15 Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß eine Anwendige Windungszahl zum Übertragen einer be- laßbehandlung im magnetischen Querfeld insbesondere stimmten Spannungs-Zeitfläche mit geringer Dach·: dann vorteilhaft ist, wenn nicht nur ein großer Indukschräge und um so kleiner wird die Anstiegszeit des tionshub, sondern auch eine verhältnismäßig hohe Ausgangsimpulses. Impulspermeabilität erzielt werden soll.

Der Forderung nach kleiner Anstiegszeit und kleiner 20 Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren er-Dachschräge bei großer Aussteuerbarkeit, also nach reichte Verbesserung ist aus den folgenden Ausfühgroßer Bandbreite des Übertragers, genügen die bisher rungsbeispielen zu ersehen. In diesen wird als Indukfür die Herstellung unipolarer Impulsübertrager ver- tionshub Δ Β die Differenz zwischen der ballistisch wendeten hochpermeablen Nickel-Eisen-Legierungen gemessenen Induktion bei 10 Oersted und der Rema- und Ferritwerkstoffe nur in unbefriedigender Weise. So 25 nenz angegeben. Die in der Tabelle 2 verzeichnete Perbesitzt nach H. Stegmeier (Zeitschrift» Archiv der meabilität μ_α wurde bei 0,5 mOe und 70 Hz mit einer elektrischen Übertragung«, Jahrgang 1965, Heft 5, Maxwellbrücke bestimmt; sie ist praktisch gleich der S. 257) ein Ringkern aus 0,03 mm dickem Band einer Anfangspermeabilität. Als anwendungsnahe Kenn-Nickel-Eisen-Kupfer-Molybdän-Legierung ohne Vor- größe wurde außerdem bei einer Reihe von Beispielen magnetisierung einen maximalen Induktionshub von 30 die Impulspermeabilität
nur 2000 Gauß, und ein Ringkern aus 0,003 mm
dickem Band der gleichen Legierung weist sogar nur
einen Induktionshub von 400 Gauß auf. Auch für
Ferritwerkstoffe beträgt, gleichfalls nach H. S t e gm e i e r, der günstigste Wert lediglich 3000 Gauß. In- 35 bei variiertem Induktionshub Δ B jeweils für eine konduktionshübe solcher Größe reichen aber für hoch- stant gehaltene Impulsdauer ta im Bereich von 1 bis wertige Impulsübertrager, für die nur steuungsarme, 50 μβεο gemessen. (In der Bestimmungsgleichung für ungescherte Magnetkreis ein Frage kommen, nicht aus. die Impulspermeabilität ßj kennzeichnet μ₀ die Perme-Der gestellten Doppelforderung nach großem In- abilität des leeren Raumes und Δ H den Feldstärkeduktionshub und großer Impulspermeabilität genügen 40. hub.)

insbesondere auch nicht jene Nickel-Eisen-Legierun- Beispiele

gen, deren Herstellungsverfahren allein darauf gerichtet ist, entweder eine große Anfangs- und/oder Vier Ni-Fe-Mo-Schmelzblöcke A, B, C und D, deren Maximalpermeabilität zu erzeugen (deutsche Auslege- chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent in schrift 1130 188, deutsche Patentschriften 846 465, 45 der Tabelle 1 angegeben ist, wurden bis 7 mm Dicke 1 281151) oder aber eine konstante Permeabilität zu heiß und dann unter Einschaltung von Zwischenerbringen (britische Patentschrift 944 293). Im Gegen- glühungen kalt bis auf eine Enddicke von 0,05, 0,03, satz hierzu ist nämlich, um der aufgezeigten Doppel- 0,015 bzw. 0,006 mm gewalzt,
förderung zu entsprechen, ein Werkstoff notwendig,
der sowohl eine niedrige Remanenz als auch eine hohe 50
differentielle Permeabilität bis zu möglichst hohen
Aussteuerungsfeldstärken besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen metallischen Werkstoffes anzugeben, der im gesamten 55 Abmessungsbereich von 0,1 bis 0,003 mm Dicke einen Induktionshub aus der Remanenz von 5000 bis 12 500 Gauß aufweist und der außerdem eine große Impulspermeabilität besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 60

löst, daß eine an sich bekannte weichmagnetische Die aus diesen Bändern hergestellten Ringkerne

Nickel-Eisen-Molybdän-Legierung nach einer Hoch- wurden, wie aus Tabelle 2 hervorgeht, 5 Stunden in temperaturglühung in dem zwischen ihrem Curiepunkt Wasserstoff bei 1000 bis 1200⁰C geglüht (Spalte 4), im und 400⁰C. glegenen Temperaturbereich einer be- Ofen bis auf etwa 200⁰C abgekühlt, anschließend auf stimmten Wärme- oder einer bestimmten Wärme- und 65 75O⁰C aufgeheizt und dann durch Einbringen in einen Magnetfeldbehandlung unterworfen wird. wassergekühlten Kupferbehälter in etwa 5 Minuten

Der Induktionshub einer Nickel-Eisen-Molybdän- von 750⁰C auf etwa 200⁰C abgekühlt. Nach der dann Legierung, die aus 61 bis 67% Nickel, 2 bis 4% Mo- bei Raumtemperatur vorgenommenen Messung der

Tabelle 1

Schmelzblock	Ni	Mo	Mn	Fe
A	64,95 64,95 64,60 64,90	2,58 2,57 2,59 2,59	0,6 0,52 0,56 0,49	Rest Rest
B	Rest Rest
C
D

magnetischen Kennwerte (Spalten 6 und 7) wurden im Temperaturbereich von 400 bis 500⁰C verschiedene Anlaßbehandlungen sowohl ohne äußeres Magnetfeld als auch unter Anwendung eines quer zur späteren Magnetisierungsrichtung verlaufenden Magnetfeldes eines Al-Ni-Co-Dauermagneten durchgeführt. Die im Anschluß an diese Temperung ermittelten Induktionshübe und Permeabilitätswerte sind in der vorletzten und letzten Spalte der Tabelle 2 angegeben.

Daß durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur bei dickeren Bändern sondern auch bei sehr dünnen Bändern eine überraschend große Verbesserung des Induktionshubes erzielt wird, zeigen die Beispiele 12 bis 15 der Tabelle 2 und veranschaulicht die Figur. In ihr ist für Ringkerne, welche aus 0,05, 0,015 bzw. 0,006 mm dickem Band der Legierung C gefertigt und nach einer 5stündigen Hochtemperaturglühung Stunden bei 480⁰C im magnetischen Querfeld getempert wurden, die in Abhängigkeit vom Induktionshub Δ Β gemessene Impulspermeabilität μJ sowohl für eine Impulsdauer, von 2 als auch von 10 \lsqc dargestellt. Aus dem Verlauf der Kurven läßt sich unter anderem entnehmen, daß durch eine Wärme-

o und Magnetfeldbehandlung nach der Erfindung im gesamten Abmessungsbereich nahezu der gleiche maximale Induktionshub erreicht wird und daß sich die Bänder dünner Abmessung auch noch durch eine höhere Impulspermeabilität auszeichnen.

Tabelle

Wärme- und Magnetfeldbehandlung von Ringkernen aus Bändern der in der Tabelle 1 genannten Ni-Fe-Mo-Legierungen

	Legie	Band	Hochtemperatur	Zeit	Magnetwerte	750° C-	Temperung	Zeit	Temperung	Zeit	Magnetwerte	AB
Bei	rung	dicke	glühung	(h)	nach	iihlung AB	ohne Querfeld	(h)	mit Querfeld	(h)	nach TemDeruns	(Gauß)
spiel		(mm)	Tempe ratur	5	Abk	(Gauß)	Tempe ratur	4	Tempe ratur		/I	10700
	A	0,05	(⁰C)	5	μ_α	9170	(⁰C)	4	CC)			11240
1	A	0,05	1200	5	4300	9170	480			4	2440	11890
2	B	0,05	1200	5	4300	9680	465			4	2000	11180
3	B	0,05	1200	5	3780	3970			485	4	4010	10970
4	C	0,05	1000	5	4685	7360			485	4	4360	12000
5	D	0,05	1200	5	5430	6575			485	4	4930	12300
6	D	0,05	1200	5	5865	6575			400	4	2960	12150
7	D	0,05	1200	5	5865	6575			435	4	3280	11510
8	D	0,05	1200	5	5865	6575			455	4	3960	11600
9	C	0,03	1200	5	5865	4300			482	4	4230	11000
10	C	0,03	1100	5	5500	4300			465	4	3770	11830
11	C	0,015	1100	5	5500	2990			485	4	3940	9820
12	C	0,015	1000	5	4130	2990			465	4	4120	10305
13	C	0,006	1000	5	4130	2500			485	4	4050	6735
14	C	0,006	1000	3360	2500		465	4610
15		1000	3360		485	4200

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen nicht nur in der großen Verbesserung des Induktionshubes bei günstiger Impulspermeabilität, sondern auch darin, durch geeignete Wahl der Wärme- bzw. der Wärme- und Magnetfeldbehandlung einen bestimmten Induktionshub und eine geeignete Impulspermeabilität oder eine bestimmte Impulspermeabilität und einen geeigneten Induktionshub einzustellen. So führt, wie aus Tabelle 2 hervorgeht, die Wärmebehandlung bei einer weiter vom Curiepunkt entfernten Temperatur zu einem größeren Induktionshub als eine solche bei einer näher am Curiepunkt gelegenen Temperatur.

Die erfindungsgemäß hergestellte Ni-Fe-Mo-Legierung eignet sich insbesondere für Drosseln mit Gleichfeldvormagnetisierung sowie für Drosseln und Impulsübertrager, die im unipolaren Betrieb arbeiten. Der Vorteil bei der Verwendung einer solchen Legierung beispielsweise für unipolare Impulsübertrager liegt vor allem darin, daß deren sehr großer Induktionshub im Verein mit der günstigen Impulspermeabilität die "Übertragung von erheblich größeren Spannungszeitflächen und noch dazu in kürzerer Zeit als bisher gestattet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Nickel-Eisen-Molybdän-Legierung mit einem Induktionshub von 5000 bis 12 500 Gauß und großer Impulspermeabilität, bestehend aus 61 bis 67% Nickel, 2 bis 4% Molybdän, Rest Eisen einschließlich geringer Desoxydations- und Verarbeitungszusätze, dadurch gekennzeichnet, daß ein 0,1 bis 0,003 mm dickes Band aus dieser Legierung oder ein daraus hergestellter Magnetkern nach einer 4- bis 6stündigen Glühung bei 950 bis 1220⁰C 3 bis 5 Stunden lang bei 400 bis 500⁰C angelassen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaßbehandlung bei 450 bis 500° C vorgenommen wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in einem Magnetfeld erfolgt, dessen Feldlinien in dem behandelten Gut quer zu der späteren Richtung des magnetischen Flusses verlaufen.

4. Verwendung des nach den Ansprüchen 1 bis 3 hergestellten Werkstoffes oder Magnetkerns für Drosseln und Impulsübertrager.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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