DE19932473A1 - Korrosionsfreie Eisen-Nickel-Legierung für Fehlerstromschutzschalter - Google Patents
Korrosionsfreie Eisen-Nickel-Legierung für FehlerstromschutzschalterInfo
- Publication number
- DE19932473A1 DE19932473A1 DE1999132473 DE19932473A DE19932473A1 DE 19932473 A1 DE19932473 A1 DE 19932473A1 DE 1999132473 DE1999132473 DE 1999132473 DE 19932473 A DE19932473 A DE 19932473A DE 19932473 A1 DE19932473 A1 DE 19932473A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- weight
- alloy
- content
- nickel
- alloy according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/14708—Fe-Ni based alloys
- H01F1/14716—Fe-Ni based alloys in the form of sheets
- H01F1/14725—Fe-Ni based alloys in the form of sheets with insulating coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/058—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium without Mo and W
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/24—Nitriding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/14708—Fe-Ni based alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
- H01H71/10—Operating or release mechanisms
- H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
- H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
- H01H71/32—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part
- H01H71/321—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
- H01H71/10—Operating or release mechanisms
- H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
- H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
- H01H71/32—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part
- H01H71/321—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements
- H01H71/323—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements with rotatable armature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
- H01H71/10—Operating or release mechanisms
- H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
- H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
- H01H71/32—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part
- H01H71/327—Manufacturing or calibrating methods, e.g. air gap treatments
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
Eine Legierung auf der Basis von Nickel und Eisen wird durch Legieren mit Chrom korrosionsbeständig. Die Oberflächen der aus dieser Legierung hergestellten Teile werden durch Nitrieren gehärtet. Die Legierung eignet sich insbesondere für die Anwendung in Relais und Uhrenlaufwerken.
Description
Die Erfindung betrifft eine Legierung auf der Basis von Nic
kel und Eisen mit einem Nickelgehalt von 40 bis 55 Gew.-% und
einem Chromgehalt zwischen 0,5 und 6 Gew.-%.
Eine derartige Legierung ist aus der US-A-5,135,588 bekannt.
Die bekannte Legierung auf der Basis von Eisen und Nickel
weist einen Ni-Gehalt von 40-52 Gew.-%, einen Cr-Gehalt von
0,5-5 Gew.-% sowie Konzentrationen an Schwefel, Sauerstoff
und Bor unterhalb von 0,005 Gew.-% auf. Die Legierung eignet
sich aufgrund der guten magnetischen Eigenschaften als Mate
rial für Magnetkerne.
Ein Nachteil der bekannten Legierung ist, daß auf der Ober
fläche der aus dieser Legierung hergestellten Körper einzelne
Korrosionszentren und Aufblühungen entstehen können, die ins
besondere dann störend sind, wenn glatte Oberflächen wichtig
sind. Dies ist insbesondere bei feinmechanischen Teilen wie
beispielsweise bei Relais für Fehlerstromschutzschalter oder
Schrittschaltmotoren für Uhrenlaufwerke der Fall. Dort können
kleine geometrische Abweichungen an der Oberfläche eines aus
der bekannten Legierung hergestellten Bauteils die Funktions
unfähigkeit des betreffenden Bauteils zur Folge haben.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine für feinmechanische Anwendungen
geeignete Legierung mit verbesserter Korrosionsfestigkeit zu
schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Konzentration von Ca, Mg und S zusammen weniger als 0,009
Gew.-% beträgt.
Durch den niedrigen Gehalt von Ca, Mg und S wird die Korrosi
onsfestigkeit der Legierung wesentlich verbessert. Denn die
scharfen Desoxidationsmittel Calcium und Magnesium bilden im
allgemeinen in der Schmelze Oxide, die an der Oberfläche kor
rosionsauslösend wirken. Durch den Schwefel werden außerdem
Sulfide gebildet, die ebenfalls Korrosionszentren auf der
Oberfläche eines aus dieser Legierung hergestellten Bauteils
bilden. Durch die niedrige Konzentration an Calcium, Magnesi
um und Schwefel wird daher die Korrosionsfestigkeit der Ei
sen-Nickel-Legierung wesentlich verbessert, so daß diese auch
für feinmechanische Bauteile verwendbar ist.
Weitere vorteilhafte Zusammensetzungen sowie Verwendungen der
erfindungsgemäßen Legierung sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
Nachfolgend wird die Erfindung näher anhand der beigefügten
Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Relais für ei
nen Fehlerstromschutzschalter;
Fig. 2 einen geteilten Stator eines Schrittschaltmotors
für ein Uhrenlaufwerk;
Fig. 3 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Korrosions
beständigkeit vom Cr-Gehalt darstellt; und
Fig. 4 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Sättigungs
induktion vom Cr-Gehalt zeigt.
Fig. 1 ist die Darstellung eines Relais 1 für einen Fehler
stromschutzschalter, das einen Anker 2 und ein Joch 3 auf
weist. Sowohl der Anker 2 als auch das Joch 3 sind aus einer
Legierung auf der Basis von Eisen und Nickel hergestellt.
Ein Dauermagnet 4 ist mit dem Joch 3 verbunden und erzeugt
einen magnetischen Fluß, der den Anker 2 am Joch 3 festhält.
Durch eine Auslösespule 5 wird ein magnetischer Fluß erzeugt,
der vom Fehlerstrom abhängig ist und dem Fluß des Dauermagne
ten 4 entgegenwirkt. Infolgen dessen zieht eine Rückzugfeder
6 den Anker 2 vom Joch 3 ab und unterbricht den zu überwa
chenden Stromkreis.
Üblicherweise werden bei der Herstellung des Relais 1 Funkti
onsflächen 7 des Jochs 3 und Funktionsflächen 8 des Ankers 2
geschliffen, um eine präzise Funktion des Relais 1 mit mög
lichst geringer Auslöseleistung zu gewährleisten. Wesentlich
für eine präzise Funktion des Relais 1 ist weiterhin, daß die
Funktionsflächen 7 und 8 frei von Verunreinigungen sind und
bleiben. Falls sich jedoch aufgrund der Korrosion auf den
Funktionsflächen 7 und 8 Verunreinigungen ausbilden, kommt es
aufgrund der unvermeidbaren Relativbewegung zwischen dem An
ker 2 und dem Joch 3 zu lokalen Materialaufwerfungen zwischen
dem Anker 2 und dem Joch 3. Dadurch kann sich der Luftspalt
zwischen dem Anker 2 und dem Joch 3 verändern, so daß die
Auslöseleistung des Relais 1 verändert wird.
Ähnlich liegen die Verhältnisse bei Uhrenlaufwerken. Fig. 2
stellt einen Schrittschaltmotor 9 für ein Uhrenlaufwerk dar,
der einen geteilten Stator 10 aufweist. Der Stator 10 umfaßt
einen U-förmigen Spulenkern 11, der von einem Rückschlußteil
12 abgeschlossen ist. In einem der Schenkel des Spulenkerns
11 ist eine kreisförmige Rotoröffnung 13 ausgebildet. Durch
Kerben 14 im Bereich der Rotoröffnung 13 ist der Querschnitt
des Spulenkerns 12 weiter reduziert. Typischerweise beträgt
der Querschnitt des Spulenkerns 11 an dieser Stelle nur noch
etwa 0,5 × 0,5 mm2. Dadurch wird der Stator sozusagen magne
tisch geteilt. Die Teilung des Stators kann auch mechanisch
durch Unterbrechungen oder Lücken ausgeführt sein. In der Ro
toröffnung 13 befindet sich ein in Fig. 2 nicht dargestell
ter Rotor aus einem Dauermagneten.
Auf dem Spulenkern 11 ist ferner eine Erregerspule 15 aufge
bracht, durch die ein magnetischer Fluß im Spulenkern 11 im
Stator 10 erzeugt wird. Im Bereich der Kerben 14 geht der
Stator 10 schnell in Sättigung, so daß der Magnetfluß im Be
reich der Kerben in die Rotoröffnung 13 eintritt. Dadurch
wird der Rotor in Drehung versetzt.
Falls sich im Bereich der Kerben 14 korrosionsbedingte Verun
reinigungen ausbilden, verändert sich der in die Rotoröffnung
13 eintretende Magnetfluß, was die Funktionsfähigkeit des Uh
renlaufwerks 9 beeinträchtigt. Das gleiche gilt, wenn sich
Verunreinigungen in Ausbuchtungen 16 der Rotoröffnung 13 aus
bilden oder überhaupt im Bereich der Rotoröffnung auftreten.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, verbessert sich die Korrosionsbe
ständigkeit einer Legierung auf der Basis von Eisen und Nic
kel mit zunehmendem Chromgehalt.
In Fig. 3 sind die Ergebnisse von Versuchen dargestellt. Da
bei wurden 0,7 mm dicke Streifen aus einer NiFeCr-Legierung
verschiedenen Tests unterzogen.
Zum einen handelt es sich dabei um einen Klimatest der Ge
samtdauer von 48 Stunden mit abwechselnd drei Stunden bei
55°C mit 95% relativer Luftfeuchtigkeit und drei Stunden bei
20°C mit 45% relativer Luftfeuchtigkeit.
Bei dem Salznebeltest handelt es sich um einen Test, bei dem
die Streifen über einer zuvor aufgekochten 20%igen NaCl-
Salzlösung für 24 Stunden in einem Exsikkator gelagert wer
den.
In Fig. 3 ist der Prozentsatz der im jeweiligen Test mit
Rostpunkten angefallenen Teile als Funktion des Cr-Gehalts
aufgetragen. Es ist eine deutliche Abhängigkeit der Korrosi
onsbeständigkeit vom Cr-Gehalt der Legierung feststellbar,
wobei ab einem Cr-Gehalt von etwa 1,5% Korrosionsbeständig
keit in diesen Tests besteht.
Durch den zunehmenden Cr-Gehalt wird jedoch die Sättigungsin
duktion erniedrigt.
Fig. 4 zeigt den Verlauf der Induktion B10 und B20 bei einer
Magnetfeldstärke von 10 A/cm und 20 A/cm. Bis zu einem Cr-
Gehalt von < 6 Gew.-% kann die Sättigungsinduktion oberhalb
von einem Tesla gehalten werden. Unterhalb eines Cr-Gehalts
von 3% liegt die Sättigungsinduktion oberhalb von
1,35 Tesla. Dies ist ausreichend für ein funktionsfähiges Uh
renlaufwerk.
Um die bereits oben erwähnten Verunreinigungen und Aufblühun
gen zu verhindern, ist es ferner notwendig, die Konzentration
von Calcium, Magnesium und Schwefel in der Legierung zu be
grenzen. In der Tabelle 1 sind die Ergebnisse verschiedener
Versuche zusammengestellt. Die Legierung A1 ist ein erstes
Vergleichsbeispiel, das nochmals verdeutlicht, daß der Chrom
gehalt für eine hohe Korrosionsbeständigkeit eine Mindest
grenze nicht unterschreiten darf. Die Legierungen B1 bis B5
stellen bevorzugten Ausführungsbeispiele mit einem optimalen
Nickelgehalt dar. Legierungen C1 bis C4 sind weitere Ver
gleichsbeispiele, bei denen die Konzentrationen an Ca, Mg und
S über die zulässige Obergrenze hinaus erhöht wurden. Die Le
gierungen D1 bis D4 sind weitere Ausführungsbeispiele der Er
findung, mit vom optimalen Nickelgehalt abweichenden Nickel
konzentrationen. Dabei ergeben sich im Vergleich zu den Le
gierungen B1 bis B5 teilweise schlechtere magnetische Eigen
schaften. Bei einem hohen Nickelgehalt, wie im Ausführungs
beispiel D1, beruht dies darauf, daß bei einem höheren Nic
kelgehalt jenseits des optimalen Nickelgehalts die erzielbare
Induktion abnimmt. Bei einem Nickelgehalt unter dem optimalen
Nickelgehalt ist es dagegen notwendig, hohe Konzentration an
Cr zu wählen, um die erforderliche Korrosionsbeständigkeit zu
erhalten. Ein hoher Chromgehalt wirkt sich jedoch auf die
Sättigungsinduktion nachteilig aus. Bei Nickelgehalten ober
halb von 55 Gew.-% verschlechtert sich außerdem die Sätti
gungsinduktion allein aufgrund des hohen Nickelgehalts auf
für viele Anwendungen ungenügende Werte. Dies wird insbeson
dere anhand der Ausführungsbeispiele D3 und D4 deutlich. Wäh
rend beim Ausführungsbeispiel D3 aufgrund des Cr-Gehalts von
2,97 Gew.-% der Salznebeltest negativ war, erwies sich die
Legierung gemäß dem Ausführungsbeispiel D4 aufgrund des hohen
Cr-Gehalts von 5,9 Gew.-% sowohl im Klimatest als auch im
Salznebeltest als korrosionsbeständig.
Neben den in Tabelle 1 angegebenen Konzentrationen in Gew.-%
enthalten die Legierungen jeweils 0,4-0,6 Gew.-% Mangan und
0,1-0,3 Gew.-% Silicium, Rest Fe. Die magnetischen Eigen
schaften wurden an Stanzringen mit einem Außendurchmesser von
28,5 mm und einem Innendurchmesser von 20 mm der Dicke 0,7 mm
nach Schlußglühung bei 1150°C für fünf Stunden unter Wasser
stoff bestimmt. Die so hergestellten Stanzringe wurden auch
für die Beurteilung der Korrosionsbeständikeit herangezogen.
Der Reinheitsindex wurde an Schliffen von schlußgeglühten Le
gierungsproben bestimmt, wobei die Bestimmung des Summenkenn
werts K0 nach DIN 50602 vorgenommen wurde.
In der DIN 50602 wird die Prüfung auch nichtmetallischer Ein
schlüsse in Form von Oxiden und Sulfiden beschrieben. Dazu
muß ein metallographischer Längsschliff der zu untersuchenden
Legierung angefertigt werden. Zur Auswertung gelangt ein Flä
che von mindestens 100 qmm. Beim Verfahren K werden dazu die
Einschlüsse ab einer festgelegten Einschlußgröße erfaßt und
der Reinheitsgrad der Legierung durch einen zusammenfassen
den, den Flächeninhalt der Einschlüsse kennzeichnenden Kenn
wert K angegeben, der einer gewichteten Summe des gesamten
Flächeninhalts der einzelnen Arten von Einschlüsse ent
spricht. Die Prüfung nach K0 ist dabei die empfindlichste
Prüfung.
Um eine sichere Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Permea
bilität, insbesondere eine hohe Maximalpermeabilität µmax
oberhalb von 80.000 zu erzielen, müssen die Konzentrationen
an Ca, Mg und S begrenzt sein. Es ergeben sich folgende Ober
grenzen:
Für Kalzium 0,0025 Gew.-%, vorzugsweise 0,0015 Gew.-%;
für Magnesium 0,0025 Gew.-%, vorzugsweise 0,0015 Gew.-%;
für Schwefel 0,004 Gew.-%, vorzugsweise 0,002 Gew.-%.
Für Kalzium 0,0025 Gew.-%, vorzugsweise 0,0015 Gew.-%;
für Magnesium 0,0025 Gew.-%, vorzugsweise 0,0015 Gew.-%;
für Schwefel 0,004 Gew.-%, vorzugsweise 0,002 Gew.-%.
Legierung, die diese Grenzwerte einhalten, zeigen eine siche
re Korrosionsbeständigkeit und eine große Maximalpermeabili
tät. Denn durch die Begrenzung der Konzentration der scharfen
Desoxidationsmittel Ca und Mg wird die Ausbildung von hygros
kopischen Oxiden herabgesetzt, so daß es nicht zur Ausbil
dung von Korrosionszentren auf der Oberfläche von mit diesen
Legierungen hergestellten Werkstücken kommt. Durch den gerin
gen Gehalt an S werden auch nur wenig korrosionsauslösende
Sulfide gebildet. Außerdem wird durch die geringe Konzentra
tion an Oxiden und Sulfiden die Verschiebung der Blochwände
erleichtert, was eine hohe Permeabilität zur Folge hat.
Wesentlich ist auch die Freiheit von groben Verunreinigungen
wie nichtmetallischen Einschlüssen und Schlackenresten. Bei
dem Relais 1 für Fehlerstromschutzschalter werden die Funkti
onsflächen von Joch 3 und Anker 2 geschliffen. Wenn dabei
derartige Verunreinigungen angeschliffen werden, führt dies
in der Regel zu einer verminderten Lebensdauer des Relais 1.
Aufgrund der unvermeidbaren Relativbewegung zwischen Anker 2
und Joch 3 beim Öffnen und Schließen des Relais 1 kommt es
beim Vorliegen derartiger Verunreinigungen zu lokalen Mate
rialaufwerfungen zwischen dem Anker 2 und dem Joch 3. Dadurch
wird der Luftspalt zwischen dem Anker 2 und dem Joch 3 verän
dert und damit die Auslöseleistung des Relais 1. Die ge
wünschte Schaltspielzahl von beispielsweise 4000 Schaltspie
len mit einer Veränderung der Auslöseleistung von weniger als
± 20% kann dann nicht mehr erreicht werden.
Um die Tauglichkeit der in der Tabelle 1 aufgeführten Legie
rungen zu testen, wurde aus der Legierung B3 mit 47,5 Gew.-%
Ni, 1,77 Gew.-% Cr, 0,48 Gew.-% Mn, 0,20 Gew.-% Si,
0,002 Gew.-% S und < 0,001 Gew.-% Mg, < 0,001 Gew.-% Ca,
< 0,001 Gew.-% A1, Rest Fe sowie unvermeidbaren Verunreini
gungen jeweils 20 Anker 2 und Joche 3 gefertigt. Bei einer
Messung mit einer Gleichstrom-Vormagnetisierung von
0,45 Tesla wurde an den 20 Paaren von Anker 2 und Joch 3 bei
einem Prüfstrom von Ieff = 10 mA ein Spannungsabfall über die
Wicklung von im Mittel 17 ± 1 mV erzielt. Zum Vergleich wurde
die gleiche Messung mit einer Standardlegierung der Zusammen
setzung 47,5 Gew.-% Ni, 0,5 Gew.-% Mn, 0,2 Gew.-% Si, Rest Fe
und herstellungsbedingten Verunreinigungen durchgeführt. Es
ergab sich ein Spannungsabfall von 17,5 ± 1,5 mV. Dies zeigt,
daß mit der Legierung B3 Teile für empfindliche Fehlerstrom
schutzschalter hergestellt werden können, welche in Bezug auf
die magnetischen Eigenschaften den Fehlerstromschutzschaltern
mit Standardlegierungen nicht nachstehen.
Die in der Tabelle 1 aufgeführten Legierungen B1 bis B5 eig
nen sich auch als Material für den Stator 10 in den Schritt
schaltmotoren 9 für Uhrenlaufwerke, wenn besondere Korrosi
onsbeständigkeit gefordert ist.
Dabei ist es insbesondere möglich auf die bisher übliche vor
der Korrosion schützende Beschichtung des Stators 10 zu ver
zichten.
Im Zusammenhang mit dem Relais 1 für Fehlerstromschutzschal
ter kann die Lebensdauer des Relais 1 durch Ausbilden einer
harten Oberflächenschicht durch Nitrieren wesentlich verbes
sert werden.
Denn nach der für die Einstellung der weichmagnetischen Ei
genschaften des Ankers 2 und des Jochs 3 notwendigen Schluß
glühungen bei Temperaturen oberhalb 1000°C ist das Material
sehr weich. Üblicherweise liegt die Vickers-Härte HV um 100.
Wie bereits erwähnt, werden die Funktionsflächen 8 des Ankers
2 und des Jochs 3 anschließend geschliffen, um eine präzise
Funktion des Relais 1 zu gewährleisten. Da aber die Funkti
onsflächen 8 durch die letztlich unvermeidbare Relativbewe
gung zwischen dem Anker 2 und dem Joch 3 abgenutzt werden,
wird der Luftspalt zwischen den Funktionsflächen 8 verändert.
Die dadurch verursachte Veränderung der Scherung der Hystere
seschleife verändert die effektive Permeabilität des Magnet
kreises und damit die Empfindlichkeit des Relais 1. Die Aus
löseleistung verändert sich daher mit zunehmender Zahl der
Schaltspiele. Wenn eine Veränderung von +/- 20% der ur
sprünglich eingestellten Auslöseleistung überschritten wird,
ist das Relais 1 nicht mehr brauchbar. Unter dem Begriff Le
bensdauer wird daher die Zahl der Schaltspiele verstanden,
nach denen die Auslöseleistung maximal um 20% von der an
fangs eingestellten Auslöseleistung abweicht.
Die Verwendung einer chromhaltigen Nickel-Eisen-Legierung,
wie beispielsweise eine Legierung mit 47,5 Gew.-% Ni, 1,9
Gew.-% Cr, 0,45 Gew.-% Mn, 0,15 Gew.-% Si und einem begrenz
ten Gehalt an Ca, Mg und S bringt zunächst den Vorteil einer
verbesserten Korrosionsbeständigkeit. Durch das Legieren mit
Cr eröffnet sich aber zusätzlich die Möglichkeit einer ge
zielten Oberflächenhärtung durch Nitrieren. Damit lassen sich
Oberflächenhärten mit einer Vickers-Härte HV oberhalb von 200
einstellen. Dabei darf die durch Nitrieren ausgebildete Ver
bindungsschicht nicht zu dick werden, da sie im Magnetkreis.
des Relais 1 als Luftspalt wirken würde. Außerdem erhöht sich
die Koezitivfeldstärke Hc durch das Nitrieren. Wenn die Ver
bindungsschicht allerdings dünner als 25 µm, vorzugsweise 10 µm,
ist, hält sich die Zunahme der Koezitivfeldstärke Hc je
doch in vertretbaren Grenzen.
In Tabelle 2 sind Ausführungsbeispiele von Teilen aus einer
Legierung auf einer Basis von Nickel, Eisen und Chrom zusam
mengestellt, deren Oberfläche durch Nitrieren behandelt wor
den ist.
Es sei angemerkt, daß sich durch Nitrieren in einem Tempera
turbereich 400 bis 800°C, vorzugsweise zwischen 480 und
600°C, Schichtdicken unterhalb von 10 µm erzielen lassen.
Ferner sei angemerkt, daß neben Nitrieren mit Hilfe von NH3
eine zusätzliche C- oder O-Aktivität im Prozeßgas, also Nit
rocarborieren oder Oxinitrieren, in Frage kommt.
Durch die Oberflächenbehandlung mit Nitrieren wird die Le
bensdauer des Relais 1 wesentlich erhöht. So können etwa 5000
Schaltspiele mit weniger als +/- 20% Änderung der Auslöse
leistung durchgeführt werden.
Claims (21)
1. Legierung auf der Basis von Nickel und Eisen mit einem
Nickelgehalt von 40 bis 55 Gew.-% und einem Chromgehalt
zwischen 0,5 und 6 Gew.-%,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Konzentration von Ca, Mg und S zusammen weniger als
0,009 Gew.-% beträgt.
2. Legierung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
einen Gehalt von
Ca ≦ 0,0025 Gew.-%,
Mg ≦ 0,0025 Gew.-%,
S ≦ 0,004 Gew.-%.
Ca ≦ 0,0025 Gew.-%,
Mg ≦ 0,0025 Gew.-%,
S ≦ 0,004 Gew.-%.
3. Legierung nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
einen Gehalt von
Ca ≦ 0,0015 Gew.-%,
Mg ≦ 0,0015 Gew.-%,
S ≦ 0,002 Gew.-%.
Ca ≦ 0,0015 Gew.-%,
Mg ≦ 0,0015 Gew.-%,
S ≦ 0,002 Gew.-%.
4. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch
einen Gehalt von
O ≦ 0,01 Gew.-%,
N ≦ 0,005 Gew.-%,
C ≦ 0,02 Gew.-%.
O ≦ 0,01 Gew.-%,
N ≦ 0,005 Gew.-%,
C ≦ 0,02 Gew.-%.
5. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch
einen Gehalt von Mn ≦ 1 Gew.-% und einem Gehalt von
Si ≦ 1 Gew.-%.
6. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch
einen Gehalt an Cr ≧ 1,5 Gew.-%.
7. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch
einen Gehalt an Cr ≦ 3 Gew.-%.
8. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch
einen Gehalt an Ni ≧ 45 Gew.-%.
9. Legierung nach Anspruch 8,
gekennzeichnet durch
einen Ni-Gehalt zwischen 46,5 Gew.-% und 48,5 Gew.-%.
10. Teil aus einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis
9,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Oberfläche des Teils eine Nitride enthaltende
Verbindungsschicht mit einer Dicke, ≦ 25 µm aufweist.
11. Teil nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke der Oberflächenschicht ≦ 10 µm ist.
12. Relais für ein Fehlerstromschutzschalter mit einem Joch
(3) und einem das Joch (3) abschließenden Anker (2),
dadurch gekennzeichnet, daß
der Anker (2) und/oder das Joch (3) aus einer Legierung
gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt sind.
13. Schrittschaltmotor für Uhrenlaufwerke mit einem Stator
(10),
dadurch gekennzeichnet, daß
der Stator (10) wenigstens abschnittsweise aus einer Le
gierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt
ist.
14. Verfahren zur Behandlung der Oberflächen eines Teils aus
einer Legierung nach einen der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Oberfläche des Teils wenigstens teilweise
durch Nitrieren in einer NH3 enthaltener Atmosphäre eine
Verbindungsschicht mit einer Schichtdicke unterhalb von
25 µm ausgebildet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Verbindungsschicht mit einer Schichtdicke un
terhalb von 10 µm ausgebildet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zunahme der Koezitivfeldstärke Hc durch das Aus
bilden der Verbindungsschicht auf 300 mA/cm begrenzt
ist.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zunahme der Koezitivfeldstärke auf weniger als
100 mA/cm begrenzt ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberflächenbehandlung im Temperaturbereich von
400 bis 800°C durchgeführt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberflächenbehandlung im Temperaturbereich von
480 bis 600°C durchgeführt wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche nitrocarburiert wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche oxinitriert wird.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999132473 DE19932473A1 (de) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | Korrosionsfreie Eisen-Nickel-Legierung für Fehlerstromschutzschalter |
EP00926919A EP1169487A1 (de) | 1999-04-15 | 2000-04-13 | Korrosionsfreie eisen-nickel-legierung für fehlerstromschutzschalter und uhrenlaufwerke |
PCT/EP2000/003349 WO2000063454A1 (de) | 1999-04-15 | 2000-04-13 | Korrosionsfreie eisen-nickel-legierung für fehlerstromschutzschalter und uhrenlaufwerke |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999132473 DE19932473A1 (de) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | Korrosionsfreie Eisen-Nickel-Legierung für Fehlerstromschutzschalter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19932473A1 true DE19932473A1 (de) | 2001-01-25 |
Family
ID=7914456
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999132473 Ceased DE19932473A1 (de) | 1999-04-15 | 1999-07-12 | Korrosionsfreie Eisen-Nickel-Legierung für Fehlerstromschutzschalter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19932473A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002068708A1 (de) * | 2001-02-27 | 2002-09-06 | Thyssenkrupp Vdm Gmbh | Verfahren zur erhöhung der härte und verschleissfestigkeit von bauteilen, insbesondere aus austenitische nickellegierungen |
US8405391B2 (en) | 2009-03-13 | 2013-03-26 | Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg | Low hysteresis sensor |
CN115902378A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-04-04 | 浙江巨磁智能技术有限公司 | 一种磁通门传感器关于超大电流特性干扰的解决方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1931521A1 (de) * | 1968-06-25 | 1971-04-22 | Du Pont | Ferromagnetische Masse |
DE2146755A1 (de) * | 1971-09-18 | 1973-03-22 | Krupp Gmbh | Verfahren zur herstellung weichmagnetischer legierungen auf eisennickel-basis mit erhoehter anfangspermeabilitaet |
US5135588A (en) * | 1990-03-27 | 1992-08-04 | Nisshin Steel Company Ltd. | Soft-magnetic nickel-iron-chromium alloy for magnetic cores |
-
1999
- 1999-07-12 DE DE1999132473 patent/DE19932473A1/de not_active Ceased
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1931521A1 (de) * | 1968-06-25 | 1971-04-22 | Du Pont | Ferromagnetische Masse |
DE2146755A1 (de) * | 1971-09-18 | 1973-03-22 | Krupp Gmbh | Verfahren zur herstellung weichmagnetischer legierungen auf eisennickel-basis mit erhoehter anfangspermeabilitaet |
US5135588A (en) * | 1990-03-27 | 1992-08-04 | Nisshin Steel Company Ltd. | Soft-magnetic nickel-iron-chromium alloy for magnetic cores |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002068708A1 (de) * | 2001-02-27 | 2002-09-06 | Thyssenkrupp Vdm Gmbh | Verfahren zur erhöhung der härte und verschleissfestigkeit von bauteilen, insbesondere aus austenitische nickellegierungen |
US8405391B2 (en) | 2009-03-13 | 2013-03-26 | Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg | Low hysteresis sensor |
CN115902378A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-04-04 | 浙江巨磁智能技术有限公司 | 一种磁通门传感器关于超大电流特性干扰的解决方法 |
CN115902378B (zh) * | 2022-12-30 | 2024-06-07 | 浙江巨磁智能技术有限公司 | 一种磁通门传感器关于超大电流特性干扰的解决方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4233269C2 (de) | Hochfester Federstahl | |
EP1051714B1 (de) | Weichmagnetische nickel-eisen-legierung mit kleiner koerzitivfeldstärke, hoher permeabilität und verbesserter korrosionsbeständigkeit | |
DE19650710C2 (de) | Magnetkörper aus einem Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE3824075C2 (de) | ||
DE60029364T2 (de) | Automatenlegierung | |
WO1979000328A1 (en) | Unmagnetizable cast steel alloy,use and making thereof | |
DE3624969A1 (de) | Weichmagnetischer rostfreier stahl fuer kaltverformung | |
DE19932473A1 (de) | Korrosionsfreie Eisen-Nickel-Legierung für Fehlerstromschutzschalter | |
EP0136998B1 (de) | Nickel-Knetlegierung und Verfahren zur Wärmebehandlung derselben | |
WO2000063454A1 (de) | Korrosionsfreie eisen-nickel-legierung für fehlerstromschutzschalter und uhrenlaufwerke | |
DE4442420A1 (de) | Weichmagnetische Legierung auf Eisenbasis mit Kobalt für magnetische Schalt- oder Erregerkreise | |
WO2018091694A1 (de) | Verfahren zum herstellen eines bandes aus einer cofe-legierung, und ein das band enthaltendes halbzeug | |
DE19628139C1 (de) | Verwendung einer korrosionsbeständigen weichmagnetischen Eisen-Nickel-Chrom-Legierung für Joche und Anker von elektromagnetischen Relais | |
DE3026498C2 (de) | Verwendung von Ringbandkernen | |
EP0740313B1 (de) | Verwendung einer weichmagnetischen Nickel-Eisen-Legierung mit hoher Sättigungsinduktion und Vickershärte für Relaisteile | |
DE29906700U1 (de) | Korrosionsfreie Eisen-Nickel-Legierung für Fehlerstromschutzschalter und Uhrenlaufwerke | |
DE19904951A1 (de) | Weichmagnetische Nickel-Eisen-Legierung mit kleiner Koerzitivfeldstärke, hoher Permeabilität, verbesserter Verschleißbeständigkeit und verbesserter Korrosionsbeständigkeit | |
DE3410596A1 (de) | Elektromagnetischer ausloeser fuer fehlerstromschutzschalter | |
DE1458521A1 (de) | Magnetisch betaetigbarer Schalter | |
EP0557689B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Impulsgebers | |
DE10327522B4 (de) | Weichmagnetische Legierung, Schrittmotor für eine elektrische Uhr mit einem Stator aus dieser weichmagnetischen Legierung sowie Quarzuhr | |
DE69823621T2 (de) | Herstellungsverfahren für einen nanokristallinen weichmagnetischen Kern für Anwendung in einem Differentialschutzschalter | |
DE19628138C1 (de) | Verwendung einer Eisen-Nickel-Legierung für weichmagnetische Bauteile | |
DE69834615T2 (de) | Herstellungsverfahren für einen Magnetkern aus einer weichmagnetischen nanokristallinen Legierung und Anwendung in einem Differentialschutzschalter | |
EP0519311A1 (de) | Eisen-Nickel-Kobalt-Titan-Formgedächtnislegierung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |