DE1558820B2

DE1558820B2 - Verfahren zur herstellung einer nickel eisen molybden legierung mit einem induktionshub groesser als 3000 gauss und grosser impulspermeabilitaet

Info

Publication number: DE1558820B2
Application number: DE19671558820
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl-Phys Deller; Friedrich Dipl-Phys Pfeiffer
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1967-01-25
Filing date: 1967-01-25
Publication date: 1971-05-19
Also published as: CH510127A; US3556876A; NL164420C; DE1558820A1; FR1580146A; NL6800610A; NL164420B; GB1168761A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Nickel-Eisen-Legierung nach einer Hochtemperatureiner weichmagnetischen Nickel-Eisen-Molybdän-Le- glühung einer besonderen Wärme- oder einer Wärmegierung, die einen großen Induktionshub und eine und Magnetfeldbehandlung im Temperaturbereich große Impulspermeabilität oder — gleichwertig da- zwischen 250 und 600⁰C unterworfen wird, mit — eine hohe differentielle Permeabilität bis zu 5 Der Induktionshub von 0,1 bis 0,003 mm dicken möglichst hohen Aussteuerungsfeldstärken oder In- Bändern aus einer Nickel-Eisen-Molybdän-Legierung, duktionswerten besitzt. die aus 74 bis 84°/₀ Nickel, 0,5 bis 6% Molybdän, 0

Legierungen, welche diese Eigenschaften aufweisen, bis 8 % Kupfer, Rest Eisen mit geringen Desoxydawerden in der Elektrotechnik insbesondere für Dros- tions- und Verarbeitungszusätzen, insbesondere aus sein mit Gleichfeldvormagnetisierung sowie für Im- io 75 bis 82 °/₀ Nickel, 2 bis 5,5 °/₀ Molybdän, 0 bis pulsüberträger benötigt, die im unipolaren Betrieb 5 % Kupfer, Rest Eisen mit geringen Desoxydationsarbeiten. Je größer nämlich beispielsweise bei einem und Verarbeitungszusätzen besteht, läßt sich erfin-Übertragerwerkstoff der Induktionshub aus der Re- dungsgemäß von normalerweise 2000 bis 3000 Gauß manenz und je größer die Impulspermeabilität sind, auf vornehmlich über 5000 Gauß verbessern, wenn um so geringer ist bei vorgegebenem Eisenquerschnitt 15 diese Legierung bzw. der daraus hergestellte Magnetdie notwendige Windungszahl zum Übertragen einer kern vor seiner Verwendung 2 bis 6 Stunden bei einer bestimmten Spannungszeitfläche. zwischen 950 und 1220⁰C gelegenen Temperatur in

Der Forderung nach einem großen Induktionshub einer Atmosphäre mit niedrigem Sauerstoffpartial- und einer großen Impulspermeabilität genügen die druck geglüht, auf eine unter 200° C gelegene Tembisher bekannten hochpermeablen Nickel-Eisen-Le- 20 peratur abgekühlt, zur Einstellung des Zustandes gierungen nur in unbefriedigender Weise, insbesondere hoher Anfangspermeabilität 1 bis 3 Stunden bei 450 dann, wenn ein Rechteckimpuls so übertragen werden bis 600⁰C, insbesondere bei 460 bis 550°C, angelassen soll, daß der Ausgangsimpuls eine kleine Anstiegszeit (vgl. »Zeitschrift für Metallkunde«, Jg. 1966, H. 4, und eine geringe Dachschräge besitzt. So hat nach S. 295 bis 300, insbesondere S. 296 und 297), dann H. Stegmeier (Zeitschrift »Archiv der Elektrischen 25 von dieser Temperatur in etwa 5 bis 15Minuten auf Übertragung«, Jg. 1965, H. 5, S. 257) ein Ringkern eine unter 200° C gelegene Temperatur abgekühlt und aus 0,03 mm dickem Band einer Nickel-Eisen-Mo- anschließend je nach Banddicke 1- bis 50stündig im lybdän-Kupfer-Legierung mit rund 80 °/₀ Nickel ohne Temperaturbereich von 250 bis 400⁰C, insbesondere Vormagnetisierung einen maximalen Induktionshub von 300 bis 350⁰C, getempert wird, wobei diese Temvon nur 2000 Gauß, und ein Ringkern aus 0,003 mm 30 perung zweckmäßigerweise in einem Magnetfeld vordickem Band der gleichen Legierung weist sogar nur genommen wird, dessen Feldlinien im Glühgut quer einen Induktionshub von 400 Gauß auf. Auch für zur späteren Richtung des Magnetflusses verlaufen. Ferritwerkstoffe beträgt, gleichfalls nach H. Steg- Als besonders günstig hat sich erwiesen, ein Band mit meier, der günstigste Wert lediglich 3000 Gauß. einer Dicke von 0,1 bis 0,015mm 1 bis 5 Stunden und

Nach einem noch nicht zum Stand der Technik ge- 35 ein Band mit einer Dicke von kleiner als 0,015 bis hörenden Verfahren (Patentanmeldung P15 58 818.- 0,003 mm 5 bis 50 Stunden zu tempern. Das so be-8-24 läßt sich demgegenüber der Induktionshub einer handelte Glühgut besitzt nicht nur einen großen InNickel-Eisen-Legierung mit 61 bis 67 °/₀ Nickel auf duktionshub, sondern auch eine besonders hohe Immehr als 8000 Gauß verbessern. Obgleich die Ver- pulspermeabilität.

wendung eines solchen Werkstoffes im Inpulsüber- 40 Die Wärmebehandlung, die eine solche Nickelträgern infolge des beträchtlich erhöhten Induktions- Eisen-Legierung erfindungsgemäß vor ihrer Verhubes zu einer starken Verkürzung der Anstiegszeit wendung erfahren soll, läßt sich auch in anderer als der Ausgangsimpulse führt, so besteht andererseits in in der vorgenannten Art ausführen. So kann man den einer Reihe von Anwendungen zusätzlich die For- bei hoher Temperatur (950 bis 1220⁰C) in einer Atmoderung, die Dachschräge der Ausgangsimpulse noch 45 Sphäre mit niedrigem Sauerstoffpartialdruck geglühten weiter zu verringern. Um dieser Forderung zu ge- Werkstoff bzw. den daraus hergestellten Magnetkern nügen, die sich insbesondere bei hochwertigen Über- nach der Hochtemperaturglühung auf die Anlaßtragern zur Ansteuerung von Speichermatrizen stellt, temperatur (460 bis 550⁰C) abkühlen, ihn dort zur wird ein Werkstoff benötigt, der außer einem hohen Einstellung des Zustandes hoher Anfangspermea-Induktionshub eine besonders große Impulspermea- 50 bilität mehrere Stunden, insbesondere 1 bis 3 Stunden, bilität besitzt. Für die Übertragung von Rechteck- halten, dann auf etwa 300⁰C rasch abkühlen und bei impulsen unterschiedlicher Dauer erweist es sich als dieser Temperatur einige Stunden belassen, wobei notwendig, daß diese magnetischen Eigenschaften in diese Temperung zweckmäßigerweise in einem maeinem weiten Banddickenbereich vorhanden sind. gnetischen Querfeld ausgeführt wird.

Ähnliche Forderungen liegen auch bei hochwertigen 55 Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte

Drosseln vor. Hier werden Werkstoffe benötigt, bei Verbesserung der magnetischen Eigenschaften ist aus

denen eine möglichst hohe Permeabilität bis zu großen den folgenden Ausführungsbeispielen zu ersehen. In

Aussteuerungsfeldstärken oder Induktionswerten aus- diesen wird als Induktionshub Δ B die Differenz

genutzt werden kann. zwischen der ballistisch gemessenen Induktion bei

Der Erfindung Hegt daher die Aufgabe zugrunde, 60 1 Oersted und der Remanenz angegeben. Die in der

ein Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Tabelle 2 verzeichnete Permeabilität μ» wurde bei

metallischen Werkstoffes anzugeben, der im Ab- 0,5 mOe und 70 Hz mit einer Maxwellbrücke be-

messungsbereich von 0,1 bis 0,003 mm Dicke einen stimmt. Sie ist praktisch gleich der Anfangspermea-

erheblich größeren Induktionshub aus der Remanenz bilität. Als anwendungsnahe Kenngröße wurde au-

als 3000 Gauß aufweist und der außerdem eine be- 65 ßerdem bei einer Reihe von Beispielen die Impuls-

sonders große Impulspermeabilität besitzt. permeabilität

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- „ ^. _ „ . ^Δ°

löst, daß eine an sich bekannte weichmagnetische Δ Η

bei variiertem Induktionshub AB jeweils für eine konstant gehaltene Impulsdauer ta im Bereich von 1 bis 50 μβεο gemessen. (In der Bestimmungsgleichung für die Impulspermeabilität y.j kennzeichnet μ₀ die Permeabilität des leeren Raumes und A H den Feldstärkehub.)

Beispiele

Drei im Vakuum erschmolzene Nickel-Eisen-Mo- Legierung lybdän-Kupfer-Schmelzblöcke A, B und C sowie ein

gesinterter Nickel-Eisen-Molybdän-Block D mit der A

in der Tabelle 1 angegebenen chemischen Zusammen- B

setzung in Gewichtsprozent wurden bis 7 mm Dicke C

heiß und dann unter Einschaltung von Zwischen- D

glühungen kalt bis auf eine Enddicke von 0,1,0,05 mm, 0,03, 0,015 bzw. 0,006 mm gewalzt.

Tabelle 1

Chemische Zusammensetzung

der erfindungsgemäß behandelten

Ni-Fe-Mo-Legierungen in Gewichtsprozent

Ni	Fe	Mo	Cu	Mn
75,9	15,55	3,38	4,25	0,6
76,05	14,35	3,95	4,75	0,61
76,0	15,75	3,35	4,4	0,5
81,3	Rest	5,0	—	—

Tabelle

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

Bei spiel	Legie rung	Band dicke	Hochtemp» glühmi Tempe ratur	;ratur- g Zeit	Anlaß behandh Tempe ratur	ing Zeit	Magnetwerte nach Anlaßbehandlung AB	(Gauß)	Temperung mit Querfeld Tempe- : _z . ratur ^¹¹	(h)	1	1	Magnetwerte nach Querfeldtemperung AB	(Gauß)
		(mm)	(⁰Q	(h)	(⁰C)	(h)		3200	(⁰C)	1	300 2	4		4900
1	D	0,1	1200	5	550	2	88 000	3200	300	2	300 ! 3	4	67 000	5800
2	D	0,1	1200	5	550	2	88 000	3000	300	300 1	300	40	50 000	7370
3	A	0,05	1200	5	520	2	78 000	2200	300	300	37 000	3850
4	B	0,03	1100	4	480	2	94 000	2200	300	84 000	6170
5	B	0,03	1100	4	480	2	94000	2200	350	49 000	6630
6	B	0,03	1100	4	480	2	94 000	3000	38 000	6340
7	C	0,03	1100	4	520	2	78100	2200	42100	5500
8	C	0,015	1000	4	520	2	51500	2060	39 800	5200
9	C	0,015	1000	4	520	2	47 300	1470	37100	5730
10	A	0,006	1000	4	520	2	24 600	20 350

Die aus diesen Bändern hergestellten Ringkerne wurden, wie aus Tabelle 2 hervorgeht, 4 bzw. 5 Stunden bei hoher Temperatur (1000 bis 1200° C) in Wasserstoff geglüht, auf 200° C abgekühlt und dann, um den Zustand hoher Anfangspermeabilität einzustellen, zunächst auf 600° C aufgeheizt, anschließend auf 550 bzw. 520 bzw. 48O⁰C abgekühlt und bei dieser Temperatur 2 Stunden gehalten. Nach dieser Anlaßbehandlung wurden die Ringkerne rasch auf Raumtemperatur abgekühlt, magnetisch gemessen (Spalten 8 und 9 in Tabelle 2) und sodann bei 300 bzw. 350° C einer ein- bzw. mehrstündigen magnetischen Querfeldtemperung zur Verbesserung des Induktionshubes unterworfen. Die nach dieser Temperung erreichten μ^- und Δ B-Werte sind in den beiden letzten Spalten der Tabelle 2 eingetragen.

Die erzielte Verbesserung des Induktionshubes Δ Β und der Impulspermeabilität \j.j durch eine erfindungsgemäß angewandte magnetische Querfeldtemperung bei 300 bis 35O⁰C im Vergleich zum Zustand nach der 520⁰C-Anlaßbehandlung zeigt Fig. 1 für einen aus 0,03 mm dickem Band der Legierung C und einen aus 0,006 mm dickem Band der Legierung A gewickelten Ringkern; in ihr ist die bei einer Impulsdauer von 10 bzw. 2 ^sec gemessene Impulspermeabilität μ^ in Abhängigkeit vom Induktionshub Δ Β dargestellt. Aus dem Verlauf der Kurven für den Ringkern aus der Legierung C läßt sich unter anderem entnehmen, daß sich infolge der im Anschluß an die Anlaßbehandlung bei 52O⁰C durchgeführten Temperung bei 300⁰C im magnetischen Querfeld beispielsweise bei einer vorgegebenen Impulspermeabilität von μ,/ = 8000 der Induktionshub von 2100 auf 5600 Gauß, also um mehr als das 2,5fache erhöht, und bei einem Induktionshub von 2100 Gauß wird durch die erfindungsgemäße Querfeldbehandlung die Impulspermeabilität von μ,/ = 8000 um das 2,5fache auf μ,/ = 20 000 vergrößert.

Der Verlauf der Kurven für den aus 0,006 mm dicken Band der Legierung A gefertigten Ringkern zeigt unter anderem, daß sich infolge der erfindungsgemäßen Wärme- und Magnetfeldbehandlung beispielsweise bei einem vorgegebenen Impulshub von 1000 Gauß die Impulspermeabilität von \xj = 6000 auf [ij = 13500, also um mehr als das 2fache erhöht, und bei einer Impulspermeabilität von μ,/ = 6000 vergrößert sich der Induktionshub von AB = 1000 Gauß um mehr als das 4fache auf AB = 4200 Gauß.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen nicht nur in der großen Verbesserung des Induktionshubes und der Erhöhung der Impulspermeabilität um ein Mehrfaches in einem sehr weiten Bereich der Banddicken, der sogar Dicken von wenigen tausendstel Millimetern einschließt, sondern auch darin, innerhalb eines breiten Bereiches durch geeignete Wahl der Wärme- bzw. Wärme- und Magnetfeldbehandlung einen bestimmten Induktionshub und die dazu günstigste Impulspermeabilität oder eine bestimmte Impulspermeabilität und den dazu günstigsten Induktionshub einstellen zu können.
Zur Veranschaulichung dieses schon aus der Ta-

belle 2 zu entnehmenden Zusammenhangs sind in den Fig. 2 und 3 für einen aus 0,015mm dickem Band der Legierung C gefertigten Ringkern die in Abhängigkeit von der Temperungszeit erhaltenen μ_α- und zJ .B-Werte dargestellt; für Behandlungstemperaturen von 300 bis 35O°C liegen diese magnetischen Kennwerte im schraffiert gezeichneten Feld. Die Figuren zeigen, wie im Glühzeitbereich bis etwa 9 Stunden kürzere Glühzeiten zu höheren μ_α- und kleineren A B-Werten und längere Glühzeiten zu kleineren μ_α- und größeren Δ 5-Werten führen. Diese Abhängigkeit gestattet, durch passende Wahl der Wärmebehandlung die magnetischen Eigenschaften auf die jeweiligen magnetischen Forderungen abzustimmen, wie sie sich beispielsweise in der Übertragungstechnik stellen.

Die erfindungsgemäß hergestellte Nickel-Eisen-Legierung eignet sich insbesondere für Miniaturdrosseln mit Gleichfeldvormagnetisierung sowie für Impulsüberträger, die im unipolaren Betrieb arbeiten, vornehmlich aber für Impulsübertrager zur Ansteuerung von Speichermatrizen. Der Vorteil bei der Verwendung einer solchen verbesserten Legierung in Ansteuerübertragern liegt vor allem darin, daß sich wegen des großen Induktionshubes und der sehr hohen Impulspermeabilität insbesondere Ausgangsimpulse mit nur kleiner Anstiegszeit und sehr geringer Dachschräge erreichen lassen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Nickel-Eisen-Molybdän-Legierung mit einem Induktionshub größer als 3000 Gauß, vornehmlich größer als 5000 Gauß, und großer Impulspermeabilität, bestehend aus 74 bis 84 °/₀ Nickel, 0,5 bis 6% Molybdän, 0 bis 8 °/₀ Kupfer, Rest Eisen mit geringen Desoxydations- und Verarbeitungszusätzen, insbesondere aus 75 bis 82% Nickel, 2 bis 5,5 % Molybdän, 0 bis 5 °/o Kupfer, Rest Eisen mit geringen Desoxydations- und Verarbeitungszusätzen, d a durch gekennzeichnet, daß 0,1 bis 0,003 mm dicke Bänder aus dieser Legierung oder ein daraus hergestellter Magnetkern 2 bis 6 Stunden bei einer zwischen 950 und 1220° C gelegenen Temperatur geglüht, zur Einstellung des Zustandes hoher Anfangspermeabilität einer 1- bis 3stündigen Anlaßbehandlung im Temperaturbereich von 450 bis 600° C unterzogen und je nach Banddicke einer 1- bis 50stündigen Temperung im Temperaturbereich von 250 bis 400° C unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaßbehandlung im Temperaturbereich von 460 bis 550° C vorgenommen wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperung in dem Temperaturbereich von 300 bis 350°C vorgenommen wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperung in einem Magnetfeld erfolgt, dessen Feldlinien im Glühgut quer zur späteren Richtung des magnetischen Flusses verlaufen.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung oder ein daraus hergestellter Magnetkern mit einer Banddicke von 0,1 bis 0,015 mm 1 bis 5 Stunden getempert wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung oder ein daraus hergestellter Magnetkern mit einer Banddicke von kleiner als 0,015 bis 0,003 mm 5 bis 50 Stunden getempert wird.

7. Verwendung des nach den Ansprüchen 1 bis 6 hergestellten Werkstoffes oder Magnetkerns für Drosseln oder Impulsübertrager.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen