DE1558818C2

DE1558818C2 - Verfahren zur Herstellung einer Nickel-Eisen-Molybdän-Legierung mit einem Induktionshub von 5000 bis 12 500 Gauß und großer Impulspermeabilität

Info

Publication number: DE1558818C2
Application number: DE1558818A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Phys. 6451 Hainstadt Deller; Friedrich Dipl.-Phys. 6451 Oberissigheim 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: 1975-10-23
Also published as: GB1160788A; NL162143C; CH503116A; DE1558818B2; US3546031A; NL6714152A; DE1558818A1; NL162143B; FR1551063A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Nickel-Eisen-Molybdän-Legierung, bestehend aus 61 bis 67% Nickel, 2 bis 4% Molybdän, Rest Eisen einschließlich geringer Desoxydations- und Verarbeitungszusätze zur Verwendung für Magnetkerne für Drosseln und Impulsübertrager mit einem Induktionshub von 5000 bis 12 500 Gauß und einer günstigen Impulspermeabilität.

Legierungen, welche.diese Eigenschaften aufweisen, werden in der Elektrotechnik insbesondere für Drosseln mit Gleichfeldvormagnetisierung sowie für Drosseln und Impulsübertrager benötigt, die im unipolaren Betrieb arbeiten. Je.größer nämlich z.B. bei einem Übertragerwerkstoff der Induktionshub aus der Remanenz und die Impulspermeabilität sind, um so geringer ist bei vorgegebenem Eisenquerschnitt die notwendige Windungszahl zum Übertragen einer bestimmten Spannungs-Zeitfläche mit geringer Dachschräge und um so kleiner wird die Anstiegszeit des Ausgangsimpulses.

Der Forderung nach kleiner Anstiegszeit und kleiner Dachschräge bei großer Aussteuerbarkeit, also nach großer Bandbreite des Übertragers, genügen die bisher für die Herstellung unipolarer Impulsübertrager verwendeten hochpermeablen Nickel-Eisen-Legierungen und Ferritwerkstoffe nur in unbefriedigender Weise. So besitzt nach H. Stegmeier (Zeitschrift ' '-' der elektrischen Übertragung«, Jahrgang 1965, ~^c"⁷'> ein Ringkern aus 0,03 mm dickem ^kel-Eisen-Kupfer-Molybdän-Legierung aetisierung einen maximalen Induktionsjr 2000 Gauß, und ein Ringkern aus ickem Band der gleichen Legierung weist sogar nur einen Induktionshub von 400 Gauß auf. Auch für Ferritwerkstoffe beträgt, gleichfalls nach H. Stegmeier, der günstigste Wert lediglich 3000 Gauß. Induktionshübe solcher Größe reichen aber für hochwertige Impulsübertrager, für die nur streuungsarme, ungescherte Magnetkreise in Frage kommen, nicht aus.

Der gestellten Doppelforderung nach großem Induktionshub und großer Impulspermeabilität genügen insbesondere auch nicht jene Nickel-Eisen-Legierungen, deren Herstellungsverfahren allein darauf gerichtet ist, entweder eine große Anfangs- und/oder Maximalpermeabilität zu erzeugen (deutsche Auslegeschrift 1130 188, deutsche Patentschriften 8 46 465, 12 81 151) oder aber eine konstante Permeabilität zu erbringen (britische Patentschrift 9 44 293). Im Gegensatz hierzu ist nämlich, um der aufgezeigten Doppelforderung zu entsprechen, ein Werkstoff notwendig, der sowohl eine niedrige Remanenz als auch eine hohe

so differentielle Permeabilität bis zu möglichst hohen Aussteuerungsfeldstärken besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Nickel-Eisen-Molybdän-Legierung, bestehend aus 61 bis 67% Nickel, 2 bis 4% Molybdän, Rest Eisen einschließlich geringer Desoxydations- und Verarbeitungszusätze zur Verwendung für Magnetkerne für Drosseln und Impulsübertrager mit einem Induktionshub von 5000 bis 12 500 Gauß und günstiger Impulspermeabilität anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsg;mäß dadurch gelöst, daß ein 0,1 bis 0,003 mm dickes Band aus dieser Legierung oder ein daraus h^rge>tellter Magnetkern nach einer 4- bis 6stündigen Glühung b;i 950 bis 1220° C einer 3- bis 5stündigen Anlaßbehandlung bei 400 bis 500°C, insbesondere 450 bis 500°C, in einem Magnetfeld unterworfen wird, dessen Feldlinien in dem behandsltin Gut quer zu der späteren Richtung des magnetischen Flusses verlaufen.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichte Verbesserung ist aus den folgenden Ausführungsbeispielen zu ersehen. In diesen wird als Induktionshub Δ B die Differenz zwischen der ballistisch gemessenen Induktion bei 10 Oersted und der Remanenz angegeben. Die in der Tabelle 2 verzeichnete Permeabilität μ_α wurde bei 0,5 mOe und 70 Hz mit einer Maxwellbrücke bestimmt; sie ist praktisch gleich der Anfangspermeabilität. Als anwendungsnahe Kenngröße wurde außerdem bei einer Reihe von Beispielen die Impulspermeabilität

ΔΗ

bei variiertem Induktionshub Δ B jeweils für ein» konstant gehaltene Impulsdauer ta im Bereich von 1 bis 50 [Lsec gemessen. (In der Bestimmungsgleichung für die Impulspermeabilität μ; kennzeichnet μ₀ die Permeabilität des leeren Raumes und Δ Η den Feldstärkehub.)
60

Beispiele

Vier Ni-Fe-Mo-Schmelzblöcke A, B, C und D, deren chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent in der Tabelle 1 angegeben ist, wurden bis 7 mm Dicke heiß und dann unter Einschaltung von Zwischenglühungen kalt bis auf eine Enddicke von 0,05, 0,03, 0,015 bzw. 0,006 mm gewalzt.

Tabelle 1

Schmelzblock

Ni

Mo

Mn

Fe

A	64,95	2,58	0,6	Rest
B	64,95	2,57	0,52	Rest
C	64,60	2,59	0,56	Rest
D	64,90	2,59	0,49	Rest

Die aus diesen Bändern hergestellten Ringkerne wurden, wie aus Tabelle 2 hervorgeht, 5 Stunden in Wasserstoff bei 1000 bis 1200⁰C geglüht (Spalte 4), im Ofen bis auf etwa 200° C abgekühlt, anschließend auf 750°C aufgeheizt und dann durch Einbringen in einen wassergekühlten Kupferbehälter in etwa 5 Minuten von 750° C auf etwa 200° C abgekühlt. Nach der dann bei Raumtemperatur vorgenommenen Messung der magnetischen Kennwerte (Spalten 6 und 7) wurden im Temperaturbereich von 400 bis 500° C 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 überrachend 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 4 Stunden bei 480° C im magnetischen Querfeld getempert wurden, die in Abhängigkeit vom Induktionshub Δ B gemessene Impulspermeabilität μ) sowohl für eine Impulsdauer von 2 als auch von 10 μββο dargestellt. Aus dem Verlauf der Kurven läßt sich unter anderem entnehmen, daß durch eine Wärme- und Magnetfeldbehandlung nach der Erfindung im gesamten Abmessungsbereich nahezu der gleiche maximale Induktionshub erreicht wird und daß sich

ίο die Bänder dünner Abmessung auch noch durch eine höhere Impulspermeabilität auszeichnen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen nicht nur in der großen Verbessserung des Induktionshubes bei günstiger Impulspermeabilität, sondern auch darin, durch geeignete Wahl 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 hervor- geht, 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 N-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.

Tabelle 2

Wärme- und Magnetfeldbehandlung von Ringkernen aus Bändern

der in der Tabelle 1 genannten Ni-Fe-Mo-Legierungen

Bei	Legie	Band	Hochtemp.-	5	Zeit	Magnetwerte nach	AB	Temperung	Temperung	Zeit	Magnetwerte	AB
spiel	rung	dicke	Glühunj	(h)	750°C-Abkühlung	(Gauß)	ohne Querfeld	mit Querfeld	(h)	nach Temperung	(Gauß)
			Temp.	5	μα	9170	Temp. Zeit	Temp.		μα	10 700
		(mm)	(°Q	5		9170	(⁰C) (h)	CQ			11240
1	A	0,05	1200	5	4300	9680	480 4		4	2440	11-890
2	A	0,05	1200	5	4300	3970	465 4		4	2000	11180
3	B	0,05	120Q	5	3780	7360		485	4	4010	10 970
4	B	0,05	1000	5	4685	6575		485	4	4360	12 000
5	C	0,05	1200	5	5430	6575		485	4	4930	12 300
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	4300		455	4	3960	11 600
9	D	0,05	1200	5	5865	4300		482	4	4230	11 000
10	C	0,03	1100	5	5500	2990		465	4	3770	11830
11	C	0,03	1100	5	5500	2990		485	4	3940	9 820
12	C	0,015	1000	5	4130	2500		465	4	4120	10 305
13	C	0,015	1000	5	4130	2500		485	4	4050	6 735
14	C	0,006	1000		3360		465		4610
15	C	0,006	1000	3360		485	4200
				Hierzu	11 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Nickel-Eisen-Molybdän-Legierung, bestehend aus 61 bis 67% Nickel, 2 bis 4% Molybdän, Rest Eisen einschließlich geringer Desoxydations- und Verarbeitungszusätze zur Verwendung für Magnetkerne für Drosseln und Impulsübertrager mit einem Induktionshub von 5000 bis 12 500 Gauß und günstiger Impulspermeabilität, 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 1220° C einer 3- bis 5stündigen Anlaßbehandlung bei 400 bis 500° C in einem Magnetfeld unterworfen wird, dessen Feldlinien in dem behandelten Gut quer zu der späteren Richtung des magnetischen Flusses verlaufen.

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