DE2131629A1 - Legierung fuer Magnettonkoepfe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Legierung für Magnettonköpfe mit hoher Permeabilität, welche aus 70,0 bis 84,8 Gew.-% Nickel, 5*0 bis 25,5 Gew.-^ Eisen, 3,1 bis 14 Gew.-% Niob und verschmelzungsbedingten Verunreinigungen besteht, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Legierung.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Legierung kann durch eine einfache Wärmebehandlung eine hohe Härte und ein hoher elektrischer Widerstand erhalten werden. Die Legierung kann leicht zu Magnettonköpfen zum Aufnehmen und Reproduzieren verarbeitet werden.

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Derzeit wird für Magnettonköpfe von Audio Tape Recorders aufgrund der guten Bearbeitbarkeit in weitern Ausmaß Permalloy (eine Nickel-Eisen-Legierung) verwendet. Die herkömmliche Legierung Permalloy hat jedoch den Nachteil, daß ihre Viekers Härte Hv relativ niedrig ist und in der Gegend von 130 liegt, so daß die Abriebbeständigkeit ziemlich schlecht ist. Es besteht daher ein dringendes Bedürfnis nach einer Verbesserung der Härte und der Abriebbeständigkeit yon Legierungsmaterialien für magnetische Tonköpfe.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, dieses Bedürfnis zu befriedigen und eine Legierung mit ausgezeichneter Härte und ausgezeichneter Abriebfestigkeit, die eine hohe Permeabilität besitzt, zur Verfügung zu stellen.

Es wurde eine Reihe von Versuchen mit Legierungen durchgeführt, welche eine höhere Permeabilität besitzen als die binäre Permalloy-Legierung und die eine hohe Härte und einen hohen elektrischen Widerstand besitzen und dabei ihre gute Verarbeitbarkeit beibehalten.

Als Ergebnis dieser Versuche wurde gemäß der Erfindung fest-) gestellt, daß die Zugabe von 3,1 bis 14,0 Gew.-^ Niob zu Nickel-Eisen-Legierungen, die magnetischen und mechanischen Eigenschaften der Legierung erheblich verbessert.

Mit dieser Erfindung wird somit eine Legierung zur Verfügung gestellt, die aus 70,0 bis 84,8 Gew.-^ Nickel, 5,0 bis 25,5 Gew.-# Eisen, 3,1 bis 14,0 Gew.-% Niob und verschmelzungsbedingten Verunreinigungen besteht und die eine hohe Anfangspermeabilität, z.B. 3000 oder mehr, eine hohe Maximalpermeabi-

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lität, z.B. 5000 oder mehr, eine Vickers-Härte von mehr als 150 und einen hohen elektrischen Widerstand besitzt. Die erfindungsgemäße Legierung kann leicht wärmebehandelt und zu Magnettonköpfen verformt werden.

Die Wärmebehandlung, die gemäß der Erfindung zur Herstellung der hohen Permeabilität und der hohen Härte durchgeführt wird, besteht darin, daß man die Legierung im Vakuum oder in einer nicht oxidierenden Atmosphäre auf 800 C, vorzugsweise 1100 C oder mehr, mindestens eine Minute, aber nicht länger als eira 100 Stunden je nach Zusammensetzung der Legierung erhitzt, um eine gründliche Wärmebehandlung und Homogenisierung durchzuführen, daß man die Legierung auf eine Temperatur oberhalb ihres Ordnungs- Unordnungs-Gitter-Übergangspunktes , z.B. auf etwa 600°C, abkühlt, so daß die Legierung einen geringen Zeitraum auf der letztgenannten Temperatur gehalten wird, bis durch die ganze Legierung hindurch eine gleichförmige Temperatur erzielt worden ist und daß man die Legle rung von der Temperatur oberhalb des Ordnungs-IInordnungs-Gitter-Übergangspunktes auf Räumtwnper.afeUC^; mit einer Geschwindigkeit von mehr als l°c/h , aber von weniger als 100°C/s je nach Zusammensetzung der Legierung abkühlt.

Gemäß der Erfindung ist es auch möglich, die gewünschte Permeabilität und die hohe Härte durch ein Verfahren zu erzielen, bei welchem man die Legierung der obengenannten Zusammensetzung im Vakuum oder in einer nicht oxidierten Atmosphäre zum Zwecke einer gründlichen Lösungsbehandlung und Homogenisierung auf 800⁰C oder mehr, vorzugsweise HOO⁰C oder mehr, mindestens eine Minute, aber nicht länger als etwa 100 Stunden je nach Zusammensetzung der Legierung

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erhitzt, daß man die Legierung auf eine Temperatur oberhalb ihres Ordnungs-Unordnungs-Gitter-Übergangsjpunktes, z.B· auf etwa 600°C, abkühlt, so daß die Legierung über einen kurzen Zeitraum bei der letztgenannten Temperatur gehalten wird, bis durch die ganze Legierung hindurch eine gleichförmige Temperatur erzielt worden ist, daß man die Legierung von der Temperatur oberhalb des Ordnungs-Unordnungs-Gitter-Übergangspuriktes auf Raumtemperatur mit einer Geschwind igkeit von mehr als l°C/h, aber weniger als 100°C/s, je nach Zusammensetzung der Legierung abkühlt, daß man die Legierung auf eine Temperatur unterhalb des Ordnungs-Unordnungs-Gitter-Übergangspunktes mindestens eine Minute, aber nicht langer als 100 Stunden je nach Zusammensetzung der Legierung erhitzt und daß man sie auf Raumtemperatur abkühlt.

Die genannte Lösungsbehandlung sollte vorzugsweise bei einer Temperatur von mehr als HOO⁰C, insbesondere von etwa 1250⁰C anstelle einer Temperatur von 800 - 1100⁰C über einen ausgedehnten Zeitraum durchgeführt werden, so daß die Pestlösungsbehandlung so gründlich wie möglich bewirkt wird. Die gründliche Pestlösungsbehandlung führt zu einer überragenden Verbesserung der magnetischen Eigenschaften der Legierung.

Die Art und Weise, auf welche die Legierung von der Lösungsbehandlungstemperatur auf eine Temperatur von oberhalb des Ordnungs-Unordnungs-Gitter-Übergangspunktes abgekühlt wird, z.B. auf etwa 60O⁰C, beeinflußt die magnetischen Eigenschaften nicht besonders und zwar ungeachtet, ob man rasch oder langsam abkühlt. Die Abkühlungsgeschwindigkeit, wenn die Legierungstemperatur den Ordnungs-Unordnungs-Gitter-Ubergangspunkt kreuzt, hat profunde Wirkungen auf die magnetischen Eigenschaften der Legierung, so daß es notwendig ist, die Legierung von dem

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Übergangspunkt mit einer Geschwindigkeit von mehr als l°C/h, aber weniger als 100°C/s, abzukühlen. Dieser Abkühlungsgeschwindigkeitsbereich wird ausgewählt, um zu bewirken, da3 der Ordnungsgrad der Legierung in einen Bereich von 0,1 bis 0,6, vorzugsweise 0,2 bis 0,5* fällt. Wenn die Legierung relativ rasch mit etwa 100 C/s abgekühlt wird, dann wird der Ordnungsgrad relativ gering, d.h. etwa 0,1 . Eine rasche Abkühlung, die schneller als mit etwa 100°C/s erfolgt, ergibt einen Ordnungsgrad, der geringer ist als 0,1, und führt somit nicht zu der gewünschten Permeabilität.

Auf der anderen Seite neigt ein zu langsames Abkühlen mit weniger als l°C/h dazu, den Ordnungsgrad zu stark zu erhöhen, nämlich auf mehr als 0,6 , so daß die gewünschte hohe Permeabilität gleichfalls nicht erhalten werden kann.

Es wurde gemäß der Erfindung festgestellt, daß die Permeabilität der erfindungsgemäßen Legierung maximal gestaltet werden kann, wenn der Ordnungsgrad der Legierung in den Bereich von 0,1 bis 0,6* fällt. Das oben beschriebene Abkühlen von einer Temperatur oberhalb des Umwandlungspunktes der Legierung mit einer Geschwindigkeit von mehr als l°C/h, aber von weniger als 100°C/s, ergibt den gewünschten Ordnungsgrad im Bereich von 0,1 bis 0,6. Die Permeabilität der auf diese Weise behandelten Legierung kann, insbesondere wenn diese rasch abgekühlt wird, weiter verbessert werden, indem man sie auf eine Temperatur unterhalb des Übergangspunktes, d.h. im Bereich von 200 bis 600°C, tempert oder wieder erhitzt.

Somit kann bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Permeabilität der Legierung mit der genannten Zusammensetzung auf einen Maximalwert gebracht werden, indem man den

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Ordnungsgrad auf 0,1 bis 0,6 einstellt, indem man eine gründliche Lösungsbehandlung bei 8oo C oder mehr, vorzugsweise U.00 bis 1250⁰C, gefolgt von einer Abkühlung mit geeigneter Geschwindigkeit im genannten Bereich vornimmt. Wenn ein rasches Abkühlen keine hohe Permeabilität ergibt, dann verbessert das zusätzliche Tempern, vorzugsweise im Bereich von 200 bis 600°C, den Ordnungsgrad,um die Permeabilität zu erhöhen. '...

Im allgemeinen neigen höhere Behandlungstemperaturen dazu, kürzere Behandlungszeiten zu gestatten, während niedrigere Behandlungstemperaturen längere Behandlungszeiten erforderlich machen. Gleichermaßen benötigen größere Massen längere Behandlungszeiten, während kleinere Massen eine kürzere Behandlungszeit gestatten.

Bei der Abkühlung der Legierung mit der genannten Zusammensetzung von einer Temperatur oberhalb des Übergangspunktes auf eine niedrige Temperatur, z.B. Raumtemperatur, variiert die angemessene Abkühlungsgeschwindigkeit zur Erzielung einer maximalen Permeabilität etwas in Abhängigkeit von der Zusammensetzung, doch ist die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Abkühlungsgeschwindigkeit gewöhnlich so gering, daß das Abkühlen in einem Ofen bevorzugt wird. Mit herkömmlichen Nickel-Eisen-Legierungen, die kein Niob enthalten, z.B. Permalloy, kann keine hohe Permeabilität erhalten werden, wenn sie nicht rasch abgekühlt wird, beispielsweise in einem Ofen mit Zwangsumlüftung. Die Differenz 3er Abkühlungsgeschwindigkeit zwischen den herkömmlichen Legierungen und den erfindungsgemägen Legierungen ist ein sehr wichtiger Faktor bei der Verbesserung der Eigenschaften des magnetischen Materials.

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So werden z.B. nach der Formung der magnetischen Tonköpfe diese Köpfe gewöhnlich wärmebehandelt, um innere Spannungen, die in den Köpfen durch den Verformungsprozeß entstanden sind, zu eleminieren. Zur Beibehaltung der geeigneten Gestalt und zur Vermeidung der Oxidation der Oberfläche ist ein langsames Abkühlen im Vakuum oder einer nicht oxidierenden Atmosphäre vorzuziehen. Die herkömmlichen Legierungen, die zur Ausbildung einer hohen Permeabilität ein rasches Abkühlen benötigen, sind für ein solches langsames Abkühlen nicht geeignet. Auf der anderen Seite ist die erfindungsgemäße Legierung besonders für eine solche Nachverformungs-Wärmebehandlung geeignet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. la ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Zusammensetzung der Nickel-Eisen-Niob-Legierungen und ihrer Anfangspermeabilität darstellt,

Fig. Ib ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Zusammensetzung der Nickel-Eisen-Niob-Legierungen und der maximalen Permeabilität darstellt,

Fig.2a ein Diagramm, das Zonen entlang den Linien A-A¹ der Figuren la und Ib (Fe:Nb = 1,5:1) darstellt,

Fig.2b ein Diagramm, das Zonen entlang den Linien B-B' der Figuren la und Ib (Ni:Nb = 9,6:1) darstellt,

Fig.2c ein Diagramm, das Zonen entlang der Linien C-C¹ der Figuren la und Ib (Ni:Fe = 7,5:1), darstellt,

Fig.5a ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Anfangspermeabilität des Musters Nr. 55 aus der erfindungsgemäßen Legierung und der Erhitzungstemperatur und der Erhitzungszeit zeigt,

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Fig. „J5b ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der maximalen Permeabilität des Musters Nr. 55 aus der erfindurjgsgemäßen Legierung und der Erhitzungstemperatur und der Erhitzungszeit darstellt,

Fig. 4a und

4b Diagramme, die die Wirkungen von verschiedenen Abkühlungsgeschwindigkeiten auf die Anfangspermeabilität und die maximale Permeabilität der erfindungsgemäßen !Legierungen darstellen,

Fig. 5 eine magnetische Hysterese-Kurve des Musters Nr. 55 aus der erfindungsgemäßen Legierung und

Fig. 6 ein Diagramm, das die Wirkungen der verschiedenen Niob-Gehalten in den erfindungsgemäßen Legierungen auf den elektrischen Widerstand und die Vickers-Härte wiedergibt, wobei ein konstanter Nickelgehalt von etwa 8o Gew.-^ angenommen wird.

Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Legierung wird nun Stufe für Stufe näher erläutert.

Zur Herstellung ofer erfindungsgemäßen Legierung wird eine geeignete Menge eines Ausgangsmaterials aus 7Ä0 bis 84,8 Gew.-% Nickel, 5,0 bis 25,5 Gew.-% Eisen und 3,1 bis 14,ο Gew.-^ Niob (anstelle von metallischem Niob kann auch handelsübliches Ferro-Niob verwendet werden) in einem Schmelzofen in Luft, vorzugsweise im Vakuum oder in einer nicht oxidierenden Atmosphäre, geschmolzen, worauf eine geringe Mengs (weniger als 1 Gew.-^) eines Sntoxidierungsmittels und/oder eines Entschwefelungsmittels, z.B. Mangan, Silicium, Aluminium,

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Titan, Calziumlegierungen und dergl. zugesetzt wird, um die Verunreinigungen soweit wie möglich zu entfernen und worauf das geschmolzene, auf diese Weise hergestellte Metall gründlich gerührt wird, um es zu homogenisieren.

Zu Testzwecken wurde eine Anzahl von verschiedenen Legierungsmustern auf diese Weise hergestellt. Die einzelnen Muster wurden in eine Form zur Bildung von Barren gegossen. Die Barren wurden zu 0,3 nun dicken Blechen verformt. Die Legierungen können zu jeder beliebigen Form gestaltet werden, indem sie bei Raum- oder erhöhter Temperatur geschmiedet oder verwalzt werden.

Aus den Blechen wurden Ringe mit einem Außenurchmesser von 35 mm und einem Innendurchmesser von 27 mm herausgestanzt. Die Ringe wurden auf 800°C oder mehr, vorzugsweise 1100⁰C oder mehr, mindestens eine Minute, aber nidit länger als 100 Stunden, erhitzt, was im Vakuum oder in Wasserstoff oder einer anderen nicht oxidierenden Atmosphäre geschah und hierauf mit einer für die Zusammensetzung der jeweiligen Legierung geeigneten AbkUhlungsgesohwindigkeit im Bereich von l°C/h bis 100°C/s, vorzugsweise 10°C/h bis 10°C/s, abgekühlt. Bei bestimmten Zusammensetzungeader Legierungen wurden die Muster weiter auf eine Temperatur unterhalb des genannten Übergangspunktes, z.B. auf etwa 60O⁰C, mindestens eine Minute, aber nicht länger als 100 Stunden erhitzt und sodann abgekühlt.

Die Permeabilität der auf diese Welse wärmebehandelten Ringmuster wurde unter Verwendung eines herkömmlichen ballistischen Galvanometers gemessen. Die höchsten Werte der Anfangspermeabilität (ψ_ο) und der maximalen Permeabilität (u^) der Muster waren 64000 bzw. 409600 · Es wurde gleichfalls gefunden, daß die Muster eine erheblich hohe Härte und einen hohen elektrischen Widerstand hatten.

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Die Fig, la zeigt die Konturen der höchsten Werte der Anfangspermeabilität \y_Q der Nickel-Eisen-Niob-Legierungen, verschiedener Zusammensetzungen, die durch die genannten verschiedenen Wärmebehandlungen erhalten wurden. Ähnliche Konturen für die höfehsten Werte der maximalen Permeabilität Ua der Nickel-Eisen-Niob-Legierungen verschiedener Zusammensetzungen nach Durchführung der genannten Vielzahl von Wärmebehandlungen sind in Fig. Ib gezeigt.

P Die Figuren 2a, 2b und 2c sind schematische Zonen der

Figuren la und Ib, die entlang der Linien A-A¹, B-B' und C-C¹ aufgenommen wurden und die die höchsten Werte der Anfangspermeabilität u. und der maximalen Permeabilität u* entlang solcher Zonen zeigen.

In der Tabelle 1 sind die physikalischen Eigenschaften von ausgewählten Legierungsmustern zusammengestellt, (Einzelheiten über das Herstellungsverfahren der Legierungsmuster der Tabelle 1 werden später beschrieben.)

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Tabelle 1

to I

Anfangs-	max.	restl .magn	(G)	.Koerzi	Hysterese-Sättlgungs- «	_	0T025O	y*900 Oe	_	9,010	42.0	Vickers-
permeabl-	• Permeabi- Flußdlchte		slektrl-	4,110	0.0213	42.10..	8,750	45.3	Härte
11 tat	I !tat	tivkraft.·■ ■· ve rl USt3 flußdlchte scher Wl-	4,260	_	37.75	-	-
u		,(Oe) (erg cm ) (G) derstand	_	O.OO8O	—	7,930	54.6
?o	7m		3,630	—	I6.3O	■M	-
		ie Zyklus (u/fc-cm)		O.OI6O	—	7,580	59.7
12,700	116,000	bei einer max.Fiußdlchte von b.magn.Feld	3,300	O.OO98	13.60	7,600	60.2	"165"""
16,250	58,800	5OOO G	3,500	0.0082	14.46	-	MW	I7O
10,430	121,700	3,230	O.OO93	13.10	7,550	' 6O.3
26,500	198,200	2,600	0.0105	14.47	6,980	65.I	186
21,150 .	249,400	3,360	—	16.42	7,050	65.5	-
15,080	345,000	—	0.0088	—	-	—	MW
34,800	129,000	3,120	0.0084	14.25	—	—	193
49,300	302,800	2,860	-	13.61	6,730	67.I.	190
29,000	231,600	-	0.0114	—	■ - ·	- .	I9O .
49,300	151,000	2,850	O.OQ38	16.95	6,530	69.O	—
40,600	86,300	' 2,550	-	5.09	' .6,550	69.3	203
43,500	191,500	_	O.OO54	—	6,520	69,0	mm
34,800	254,300	2,640	O.OO36	9.63	-	—
33,000	354,500	29080	0.0046	7.47	6,530 '	69 Λ	205
21,900	260,700	2,440	O.OO77	8.25	-	-■	'-
44,500	143,000	2,640	O.OO96	15.10	6,550	69.3
64,000	409,600	2,580	-	16.73	6,030	73.4	. 210
42,000	306,400	-	0.0048	-	-	-	M*
' 33,500	237,700	3,280	0.0050	10.64	6,050	73.7
55,100	221,800	3,350	0.0108 ·	. 9.78	_		208
' 46,300	207,000	1,070	—	11.57	* 5,370	75.3	-
43,500	212,000	-	-		3,950	80.5	•m
43,520	204,000	-	-	2,400	84.0
32,500	187,200		217
53,650	231,500	_
■ 34,800	304,500
25,140	■98,000	222
4,500	8,600	233
3,010	5,000	240

Aus den Figuren la bis 2c wird ersichtlich, daß die Zugabe von 3*1 bis 14,0 Gew.-% Niob zu binären Nickel-Eisen-Legierungen die magnetischen Eigenschaften der Legierungen erheblich verbessert und daß das Erhitzen solcher ternärer Legierungen auf Temperaturen von mehr als UOO⁰C die Permeabilität der ternären Legierungen weiter verbessert. Somit können unter Verwendung der erfindungsgemäßen Legierungen eine extrem hohe Anfangspermeabilität und eine extrem hohe maximale Permeabilität ohne weiteres erhalten werden. So zeigt z.B. das Muster Nr. 55 aus 80,5 Gew.-^ Nickel, 11,1 Gew.-^ Eisen und 8,4 Gew.-% Niob eine Anfangspermeabilität von 64000 und eine maximale Permeabilität von 409600, wenn sie 9 'Stunden auf 1250⁰C erhitzt und in einem Ofen auf 600°C abgekühlt wird, um sie 10 Minuten bei 600°C zu halten und dann mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 24o°C/h auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Solche Permeabilitätswerte sind erheblich größer als diejenigen, dieinter Verwendung der herkömmlichen Legierungen erhalten werden können. So zeigt nämlich eine herkömmliche Nickel-Eisen-Legierung aus 78,5 Gew.-% Nickel und 21,5 Gew.-^ Eisen eine Anfangspermeabilität von 8000 und eine maximale Permeabilität von 100 000, wenn sie auf 1050°C erhitzt und langsan auf 600°C und von 600°C schnell abgekühlt wird.

Die Figur 3a zeigt die Wirkungen von verschieden hohen Eihitz ungstemperaturen und der Erhitzungszeit bei solchen Temperaturen auf die Anfangspermeabilität der ternären Legierungen im Falle des Musters Nr.55der Tabelle 1. Die Fig.3b zeigt ähnliche Wirkungen auf die maximale Permeabilität des gleichen Musters. Die Werte für die Permeabilität der Figuren 3a und 3b wurden bestimmt, nachdem das Muster Nr. 55 von der angegebenen hohen Temperatur im Bereich von I050 bis 1350⁰C

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in einer besonderen Weise abgekühlt worden war. Es geschah in der Weise, daß das Muster in einem Ofen auf 60O⁰C abgekühlt wurde, wobei es 10 Minuten auf 600°C gehalten wurde und worauf es auf Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit von 24o°C/h abgekühlt wurde. Aus den Figuren 3a und 3t> wird ersichtlich, daß die Permeabilität erheblich durdidie hohe Erhitzungstemperatur und die Dauer der Erhitzungsbehandlung beeinflußt wird. Es besteht daher eine optimale Erhitzungstemperatur und eine optimale Erhitzungszeit für jede Zusammensetzung der Legierung, um die Permeabilität auf einen Maximalwert zu bringen. Insbesondere ergibt eine Wärmebehandlung bei einer ™ Temperatur unterhalb HOO⁰C relativ niedrige Permeabilität, nämlich eine Anfangspermeabilität von nicht mehr als 12000 und eine maximale Permeabilität ται nicht mehr als 110 000. Auf der anderen Seite ergibt eine Hochtemperaturwärmebehandlung bei 1100⁰C ader mehr relativ hohe Permeabilitäten, nämlich eine Anfangspermeabilität von mehr als 12000 und eine maximale Permeabilität von mehr als 110 000.

Zur Untersuchung der Wirkungen der Abkühlungsgeschwinigkeit und des Wiedererhitzens nach dem Kühlen von der obengenannten hohen Temperatur wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in den Figuren 4a und 4b zusammengestellt. In den Figuren entsprechen die Kurven A bis E den ausgewählten Mustern der Tabelle 1, wie es in der nachfolgenden Tabelle 2 zusammengestellt 1st.

Tabelle 2

Kurve Muster Nr. in Zusammensetzung (Gew.-^) Tabelle 1 Nickel Eisen Niob

A 10

B 25

C 35

D 55

E 70

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80,1	16,2	3,7
8o>5	13,9	5,6
80,0	13,5	6,5
80,5	11,1	8,4
79,7	10,1	10,2

In den Figuren sind die nicht gestrichelten Symbole in den Figuren 4a und 4b (A₁, Ag, B₁, B₂, C₁, C₂, C₅, D₁, D₂, D₅, E₁ und E₂) , die Permeabilitäten der entsprechenden Legierungen, die wärmebehandelt wurden, indem sie 9 Stunden auf 1250⁰C erhitzt wurden, auf 600°C in einem Ofen abgekühlt wurden und sodann mit verschiedenen Geschwindigkeiten, wie sie durch die nicht gestrichelten Symbole in den Figuren spezifiziert sind, von 600°C auf Raumtemperatur abgekühlt wurden. Die Kurven A bis E wurden gezogen, indem die nicht gestrichelten Punkte für die entsprechenden Legierungen verbunden wurden.

Die gestrichelten Punktein den Figuren 4a und 4b (AΛ A₂ ¹, B₁ ¹, B₂ ¹, C₁ ¹, C₂ ¹, C₃ ¹, D₁ ¹, D₂ ¹, D₃*, E₁ ¹ und E ') bedeuten" die" Permeabilitäten der entsprechenden Legierungsmuster nach weiterer Behandlung der Legierungen von den entsprechenden nicht gestrichelten Bedingungen. Die Wärmebehandlungen für die gestrichelten Punkte waren folgendermaßen:

A₁ ¹ : Nach A₁ wurde das Muster Nr. 10 eine Stunde auf 350⁰C wieder erhitzt und in Luft abgekühlt.

ο A₂ ¹ : Nach A₂ wurde das Muster Nr. 10 eine Stunde auf 350 C

wieder erhitzt und in Luft abgekühlt.

B₁ ¹ : Nach Bj wurde das Muster Nr. 25 30 Minuten auf 400°C wieder erhitzt und in Luft abgekühlt.

B₂' : NaChB₂ wurde das Muster Nr. 25 30 Minuten auf 400°C wieder erhitzt und in Luft abgekühlt.

C₁ ¹ : Nach C₁ wurde das Muster Nr. 35 eine Stunde auf 350°C wieder erhitzt und in Luft abgekühlt.

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C₂ ¹ : Nach C₂ wurde das Muster Nr. 35 30 Minuten auf 350⁰C wieder erhitzt und in Luft abgekühlt.

C-,' : Nach C, wurde das Muster Nr. 35 eine Stunde auf 400°C wieder erhitzt und in Luft abgekühlt.

D,^f: Nach D₁ wurde das Muster Nr. 55 eine Stunde auf 400°C wieder erhitzt und in Luft abgekühlt.

Dp¹ : Nach D₂ wurde das Muster Nr. 55 e auf 400°C wieder erhitzt und in Luft abgekühlt.

ο D, ' : Nach D, wurde das Muster Nr. 55 eine Stunde auf 400 C wieder erhitzt und in Luft abgekühlt.

E₁ ' : Nach E₁ wurde das Muster Nr. 70 zwei Stunden auf 400°C wieder erhitzt und in Luft abgekühlt.

Eg' : Nach E₂ wurde das Muster Nr. 70 zwei Stunden auf 400°C wieder erhitzt und in Luft abgekühlt.

Aus den Figuren 4a und 4b können folgende Neigungen hergeleitet werden. Bei Legierungen mit 3*7 Gew.-^ Niob ist ein rasches Abkühlen notwendig, um eine hohe Anfangs- und maximale Permeabilität zu erzielen, wobei ein Wiedererhitzen, z.B. 1 Stunde auf 350⁰C, dazu neigt, die Permeabilität zu verringern. Bei steigendem Niob-Gehalt, z.B. in Richtung 5*6 bis 14,0 Gew.-^, können höhere Permeabilitäten häufiger durch ein langsameres Abkühlen erhalten werden. Im allgemeinen , wenn die Legierungen relativ rasch von 600°C abgekühlt werden, dann neigt die darauf folgende Wiedererhitzung dazu, die Permeabilität erheblich zu erhöhen, während wenn die Legierungen relativ langsam von 600°C abgekühlt werden, die darauf folgende Wiedererhitzung dazu neigt, die Permeabilität zu gefährden. Diese genannten Trends werden sowohl bei der Anfangs- als auch bei der maximalen Permeabilität beobachtet.

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Die Figur 5 zeigt die Hysteresekurve für das Muster mit der höchsten Permeabilität, d.h. das Muster Nr. 55. Aus dieser Figur wird ersichtlich, daß der Hystereseverlust des Musters Nr. 55 extrem gering ist.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand spezifischer Beispiele näher erläutert werden.

Beispiel 1

Das Legierungsmuster Nr. 35 aus 8o,0 Gew.-% Nickel, 15,5 Gew.-% Eisen und 6,5 Gew.-% Niob , wie in Tabelle 1 angegeben, wurde hergestellt, indem 99*8 #iges reines elektrolytisches Nickel, 99Jä7 #iges reines elektrolytisches Eisen und 99*8 #iges reines Niob verwendet wurde. Ein Barren wurde gebildet, in dem 800 g der reinen Ausgangsmetalle im Vakuum unter Verwendung eines Tiegels geschmolzen wurden. Der Tiegel war in einem Hochfrequenzinduktionsofen angeordnet. Das geschmolzene Metall wurde gerührt, um eine homogene Schmelze der Legierung zu erhalten. Die erhaltene Schmelze wurde in eine Metallform mit einem zylindrischen Loch von 25 mm Durchmesser und 170 mm Höhe gegossen. Der Barren wurde bei etwa 100O⁰C zu 7 mm dicken Platten heiß geschmiedet. Die Platten wurden bei etwa 600 bis 900⁰C auf eine Dicke von 1 mm heiß gewalzt und dann bei Raumtemperatur zu dünnen Blechen mit 0,3 mm Dicke kalt verwalzt. Aus den dünnen Blechen wurden Ringe mit einem Innendurchmesser von 27 mm und einem Außendurchmesser von 35 mm ausgestanzt.

Die erhaltenen Ringe wurden verschiedenen Wärmebehandlungen unterworfen, wie es in Tabelle 3 gezeigt ist. Die Tabelle 3 zeigt auch die physikalischen Eigenschaften der Ringe nach den Behandlungen.

-17-109886/1183

-IT-

Beispiel 2

Das Muster Nr. 55 » bestehend aus 80,5 Gew.-^ Nickel, 11,1 Gew.-% Eisen und 8,4 Gew.-^ Niob wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 unter Verwendung der gleichen Materialien zu ähnlichen Ringen verarbeitet. Die Ringe aus dem Muster Nr. 55 wurden , wie in Tabelle 4 gezeigt, verschiedenen Wärmebehandlungen unterworfen. Die Tabelle 4 zeigt auch die entsprechenden Eigenschaften.

Beispiel 3

Ein Legierungsrauster Nr. 70, bestehend aus 79*7 Gew.-% Nickel, 10,1 Gew.-% Eisen und 10,2 Gew.-% Niob, wurde in ähnlicher Welse wie in Beispiel 1 verarbeitet. Es wurden verschiedene Wärmebehandlungen durchgeführt. Die Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse.

In den Beispielen 1 bis 3 wurde 99*8 $iges reines metallisches Niob als Ausgangsmaterial verwendet. Anstelle davon kann auch Ferro-Niob als Ausgangsmaterial verwendet werden. Da die Verwendung von Ferro-Niob dazu neigt, die Legierung zunehmend spröder zu machen, ist es vorzuziehen, ein geeignetes Entoxidationsmittel und/oder Entschwefelungsmittel der Sfchmelze der Legierung zuzusetzen, um durch die Entoxidierung und Entschwefelung die Duktilität zu verbessern.

Somit kann bei dem Verfahren der Erfindung die Wärmebehandlung nur durch eine Primärbehandlung ergänzt werden, reiche darin besteht, daß eine ternäre Legierung mit dem erfindungsgemäßen Zusammensetzungsbereich in einer rieht oxidierenden Atmosphäre oder im Vakuum bei 800 C oder höher, vorzugsweise oberhalb 1100 C, mindestens eine Minute, aber nicht langer als etwa

-18-109886/1183

100 Stunden, je nach Zusammensetzung der Legierung erhitzt wird, daß die Legierung in einem Ofen auf etwa 600°C abgekühlt wird und daß die Legierung von etwa 600°C auf Raumtemperatur mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von l°C/h bis 100°C/s, vorzugsweise 10°C/h bis 10 C/ s , abgekühlt wird.

Gemäß der Erfindung ist es auch möglich,die durch die vorstehend genannte primäre Wärmebehandlung behandelte Legierung einer zweiten Wärmebehandlung zu unterwerfen, welche darin besteht, daß man die Legierung in einer nicht oxidierenden Atmosphäre oder im Vakuum auf eine Temperatur unterhalb des genannten Übergangspunktes der Legierung, vorzugsweise auf etwa t>OO°C, mindestens eine Minute, aber nicht länger als etwa 100 Stunden, erhitzt und daß man hierauf allmählich abkühlt.

Die optimale Abkühlungsgeschwindigkeit zur Erzielung ausgezeichneter magnetischer Eigenschaften bei herkömmlichen Nickel-Eisen binären Legierungen ist relativ groß. Im Falle von ternären Nickel-Eisen-Niob-Legierungen gemäß der Erfindung nimmt die optimale Abkühlungsgeschwindigkeit zur Erzielung ausgezeichneter magnetischer Eigenschaften bei zunehmendem Niob-Gehalt ab. Bei einem Niob-Gehalt von 8,4 Gew.-^, der die höchste Permeabilität unter allen Mustern ergibt, ist die optimale Abkühlungsgeschwindigkeit so gering, daß es vorzuziehen ist, in einem Ofen abzukühlen. Es fet eines der wichtigen Merkmale der Erfindung,daß die überragend hohe PermeabilüSt der Legierung durch eine sehr einfache Wärmebehandlung erhalten werden kann.

Die herkömmlichen Materialien für Tonköpfe haben den Nachteil, daß der Durchlauf des magnetischen Bandes zu einem Abrieb der Tonköpfe führt. Der Abrieb kann die Verschlechterung der Quali-

-19-109886/1183

tat der Signale, d.h. der Klangqualität, bewirken. Demgemäß sollte eine Legierung für Tonköpfe eine hohe Härte und eine hohe Abriebbeständigkeit besitzen. Die herkömmlichen Nickel-Eisen- Legierungen für Magnettonköpfe haben eine Vickers-Härte in der Gegend von etwa 1^0, welche nicht hoch genug ist, um eine hohe Abriebbeständigkeit zu gewährleisten.

- 20 -109886/1183 _οοργ

W ärmet>€-.han d I ung

• vwwi · · ■ »v<*vj| ι et \\^^i jC IkIV """ I IV —3 LC3I CO Ό""·

-Anfangs- max. Fiußdlchte ' kraft verlust flußdichte scher

permea- Fermea- (Q) (Oe) (era/cm )/Zvkl. (G) Wlder-

bilität bllltät b.rnax.Hußdlchte v.5.ooo g bTmagn. stand

Feld v· (ijfir-cm)

vicKers-Härte Hv

In Wasserstoff 3 St. auf 1150°C er- 34, 800

hltzt.im Ofen auf 600⁰C abgekühlt und

mtt 240°C/h auf Raumtemp.abgekühlt

CO Ca)

Wacfv 1, Im-Vakuum .T Std. auf 350⁰C wieder erhitzt

Jn Wasserstoff 3 Std.auf 1250⁰C erhitzt, Irr» Ofen auf 600⁰C abgekühlt und mit 10 C/s auf Raumtemp.abgekühlt

nach 3, Im Vakuum eine Stunde auf 350 C wieder erhitzt

29,500

15,000

In Wasserstoff 9 Stunden auf 1250⁰C erhitzt, ImOfen auf 600⁰C abgekühlt und mit 800 C/h auf Raumtemp.abgekühlt

129,000

113,000

106,000

29,000

173,000

49,300

nach 5, Im Vakuum 30 MIn. auf 350⁰C 132 ,500 wieder erhitzt !

9 Stunden auf 1250°C g

⁰C abgekühlt " *

In Wasserstoff

emItzt, Im Ofen auf 600⁰C abgekühlt

und mit 100 C/h auf Raumtemp.abgekühlt

302,800

216,400

246,000

nach 7, Im Vakuum 1 Stunde auf 350^c wieder ernltzt

:.,200

__ In Wasserstoff 3 Stunden auf 135O°C

|p3 erhitzt, Im Ofen auf 600⁰C abgekühlt ² »⁰⁰°

~ und mit 400°C/h auf Raumtemp.abgekühlt

nach 9, im Vakuum 1 Stunde auf 350°c 18 "00

0.0160

13.60

"900 Oe ·"·
7,600

60.2

7,620

61.0

0.0124

0.0098

0.0145

178,000

231,600

188,300

O.OO82

15.30

7,580

60.5

14.46

18.66

13.10

7,600

6O.O

7,550

60.3

193

191

190

10b

194

195

■ 190

: Tabelle 4
Nr.

-21 Wärmebehandlung

Anfangs- max.Per-restl.magn.KoerzI— Hysterese- Sättlgungs- elektrlscherVickers— perrnea- meablll- FluSdlchte tlvkraft veclus (erg/ fluBdlchte Vv'lderstand härte

Miitöty_o tat (G)

In Wasserstoff 3 Std. auf 1150⁰C er- 44,500.

hltzt, Im Ofen auf 600⁰C abgekühlt und

mit 240 C/h auf Raumtemp .abgekühlt

nach 1, Im Vakuum 30 MIn. auf 400⁰C 38,000 wleaer erhitzt

In Wasserstoff 9 Std.auf 1250 C erhltzt» Im Ofen auf 600 C abgekühlt und mit 8» 100 C/h auf Rcumtemp,abgekühlt '

nach 3, Im Vakuum 1 Std. auf 400 C erhitzt

•33,500 .

CO

O₀In Wasserstoff Q Std. auf 1250 C eraohitztjm Ofen auf 600⁰C abgekühlt und 64,000 σι mit 240 C/h auf Raurntemp. abgekühlt

nach 5, im Vakuum 30 Min. auf 400⁰C 42

co wieder erhlt?.¹»:

In Wasserstoff 9 Std, auf 1250 C erhitzt, im Ofen auf 600 C abgekühlt und mit 50 C/h auf Raumtemp. abgekühlt

§ ^VEI riacn 7, Im Vakuum 1 Std» auf 400⁰C > wieder erhitzt

Si·* Wasserstoff 3 Std,auf 1350^Orv

C er-

hltzt,im Ofen auf 600 C abgekühlt und mit 400 C/h auf Raurntemp, cbgekühlt

nach 9, im Vakuum 1 Std.auf 400 C wieder erhitzt

24,000

55,100

46,300 j.max.FtuScHchte v.

143,000 176,000 124,000, 237,700 409,600 306_s400 346,500 287,400 221,800 207,000

(Oe) cm ) je Zykl. (G) (uil-cm) Hv

2,850

2,640

2,550

0.0114

0.0054

0.0038

2,730

2,080

0.0047

000

16.95

9.63

5.09

7-53

6,530 1 69.0

6,470

6,550

6,520

6,530

Ο.ΟΟ36

7.47

2,440 0.0046 8.25

6,530

69.5

69.3

69.Ο

69.2

69.4

Tabelle 5 -22-

Nr. Wärmebehandlung

I In Wasserstoff 3 Std.auf 1150°C erhitzt, Im Ofen auf COO C abgekUhlt und mit 100°C/h auf Raumtemp. abgekUhlt

Π nach 1, Im Vakuum 1 Std.auf 400⁰C wieder erhitzt

_m In Wasserstoff 3 Std. auf 1250⁰C erhitzt, im Ofen auf 600 C abgekUhlt und mit 100°C/h auf Raumtemp. abgekühlt

--»IV nach 3, Im Vakuum 2 Std. auf 400⁰C ° wieder erhitzt
co

⁰⁰ ο

ca, in Wasserstoff OjStd. auf 1250 C erhitzt,

⁰^ im Ofen auf 600 C abgekUhlt und mit "^ 400°C/h auf Rcumtemp. abgekUhlt

⁰⁰ Vl nach 5, Im Vakuum 2 Std. auf 400 C ⁴⁰ wieder erhitzt

Anfangs- max. restl.magn.KoerzI- Hysterese- Sättlgungs- elektrl- Vickers-

permea- Permea- FJuSdichte tlvkraft verlust(erg/ fluSdichte scher Härte f

bilität bllität (G) (Oe) cm³)je Zykl. (Q) Widerstand Hv *

In Wasserstoff 9 Std.auf 1250 ^c erhitzt, Im Ofen auf 600 C abgekühlt und mit 100°C/h auf Raumtemp. abgekühlt

nach 7, Im Vakuum 2 Std.auf 400 C wieder erhitzt

In Wasserstoff auf 1350⁰C 3 Std. erhitzt, Im Ofen auf 600⁰C abgekühlt und mit 100°C/h auf Raumtemp. abgekühlt

nach 9, Im Vakuum 2 Std. auf 400⁰C wieder erhitzt

v	m. j. 55,250	>.max»t-|ubc 1,550	- ■	15.62	gioaojj-eid 5,250	75.5	220
11,600	46,500	-	äicr.tc v. o, 0.0142 ■fn	-	-	-	-
10,300	38,100	800	-	16.25	5,270	75.6	223
20,300	43,000	-	0.JD180	-	-	-	224
17,000	27,900	1,740	-	12.26	5,310	76.0	222
2,000	56,100	-	0.0116	-	-	-	··
10,250	98,000	1,070	-	11.57	5,370	75.3	222
25,140	72,500	-	0.0108	-	5,350	74.8	-
j 17,500	86,000	1,100	-	13.36	5,320	75.5	220
22,400	75,200	I -. i j	0.0125	-	-	-	-
18,600		-

Auf der anderen Seite nimmt die Vickers-Härte der erfindungsgemäßen Legierung mit dem Niob-Gehalt zu, wie es in Fig. 6 in Tabelle 1 gezeigt ist. Eine Vickers-Härte von 157 bis 241 kann erhalten werden, indem man J5#l bis 14,0 ßew,-# Niob zusetzt. Die Legierung mit der höchsten Permeabilität, die 8,4 Gew.-% Niob enthält, zeigt eine Vickers-Härte von 210. Somit wird die Abriebbeständigkeit des magnetischen Materials für die Tonköpfe durch die Erfindung erheblich verbessert.

Der elektrische Widerstand der Tonköpfe sollte vorzugsweise hoch sein, um Verluste durch Wirbelströme zu unterdrücken.

W Der spezifische elektrische Widerstand von herkömmlichen binären Legierungen aus etwa 79*0 Gew.-# Nickel und etwa 21,0 Gew."% Eisen liegt in der Gegend von 16 u*.n~cm. Auf der anderen Seite nimmt bei den erf indung sgemäßen Legierungen der elektrische Widerstand verhältnismäßig mit steigendem Niob-Gehalt zu,wie aus Pig. 6 in Tabelle 1 ersichtlich ist. Die Verwendung wij, 1 bis 14,0 Gew.-% Niob bei den erfindungsgemäßen Legierungen führt zu einem elektrischen Widerstand von 38 bis 84 yc/t-cm. Für den Niob-Gehalt von 8,4 Gew.-%, wie er die höchste Permeabilität ergibt, zeigt die erfindungsgemäße Legierung einen elektrischen Widerstand von 70 ψΠτ-cm. Der hohe elektrische Widerstand der Legierung ist ein wichtiges Merkmal

* der Erfindung.

Magnetköpfe werden gewöhnlicherweise hergestellt, indem dünne Bleche des Legierungsmaterials miteinander verschichtet werden. Diese Bleche werden ihrerseits durch Walzen und Zustanzen gebildet. Somit sollten die Legierungen für Tonköpfe eine hohe Bearbeitbarkeit besitzen. Die legierungen gemäß der Erfindung sind genauso leicht bearbeitbar wie die herkömmlichen binären Nickel-Eisen-Legierungen, d.h. die erfindungsgemäßen Legierungen können leicht geschmiedet, gewalzt, gestreckt, gestanzt, gesenkt geschmiedet werden.

109886/1Τβ3

Die Gehalte von Nickel, Eisen und Niob sind auf 70,0 bis 84,8 Gew.-^, 5,0 bis 25,5 Gew.-# bzw. 3,1 bis 14,0 Gew.-^ gemäß der Erfindung begrenzt, da die Legierungzusammensetzung in den genannten Bereichen eine hohe Permeabilität und eine hohe Härte ergibt, welche Werte für Magnetköpfe geeignet sind, Legierungen außerhalb dieser Bereiche haben zu niedrige Werte für die Permeabilität und die Härte, als daß sie für Magnettonköpfe verwendet werden könnten.

Nachstehend sollen die geeigneten Anteile der einzelnen Bestandteile der erfindungsgemäßen Legierungen näher diskutiert werden.

1. 70,0 bis 84,8 Gew.-^ Nickel:

Mit einem Nickel-Gehalt \on 70,0 bis 84,8 Gew.-% können ausgezeichnete magnetische Eigenschaften erhalten werden, d.h. eine Anfangspermeabilität u, von 64000 und eine maximale Permeabilität u» von 4O9ÖOO. Beim Nickel-Gehalt von weniger als 70,0 Gew.-^ werden die Anfangspermeabilität u, und die maximale Permeabilität u. auf Werte unterhalb 3000 bzw. 5000 vermindert. Auf der anderen Seite kann zwar bei Nickel-Gehalten über 84,8 Gew.-% eine verhältnismäßig hohe maximale Permeabilität u. erhalten werden, doch wird die Anfangspermeabilität u. weniger als 3000 betragen. Somit ist der Nickel-Gehalt auf 70,0 bis 84,8 Gew.-^ begrenzt.

2. 5,0 bis 25,5 Gew.->» Eisen:

Bei einem Eisen-Gehalt \on 5,0 bis 25,5 Gew.-# können ausgezeichnete magnetisde Eigenschaften erhalten werden. Auf der anderen Seite sind beL Eisen-Gehalten von weniger als 5,0 Gew.-$ oder mehr als 25,5 Gew.-?» die Anfangspernieabilität il und die maximale Permeabilität 1^_n immer urferhalb 3000 bzw. 5000. Somit ist der Elsen-Gehalt auf 5,0 biß 25,5 Gew.-'S begrenzt.

1098Ββ/ΙΙ·1 ^

3. 3,1 bis 14,0 Gew.-^ Niob:

Bei dem genannten Niob-Gehalt können ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften und der Härte erhalten werden. Wenn auf der anderen Seite der Niob-Gehalt weniger als 3,1 Gew.-% ist, dann wird es schwierig, zu gewährleisten, daß die Vickers-Härte nicht geringer als 150 ist. Wenn der Niob-Gehalt über 14,0 Gew.-% hinausgeht, dann wird die Anfangspermeabilität u und die maximale Permeabilität xl geringer als 3000 bzw. 5000. Zu hohe Niob-Gehalte führen gleichfc falls zur Zerstörung der Bearbeitbarkeit der Legierung und zwar insbesondere hinsichtlich der Schmiedbarkeit und der Walzbarkeit. Somit ist der Niob-Gehalt auf 3,1 bis 14,0 Gew.-^ Niob begrenzt.

Erfindungsgemäße Legierungen bestehen somit aus 70,0 bis 84,8 Gew.-^ Nickel, 5,P bis 25,5 Gew.-^ Eisen, 3,1 bis 14,0 Gew.-^ Niob (anstelle von metallischem Niob kann auch handelsübliches Ferro-Niob verwendet werden) sowie unvermeidbaren Mengen von Verunreinigungen» Die erfindungsgemäßen Legierungen können zu Barren in einer geeigneten Form gegossen werden. Der Barren kann zu der gewünschten Form verformt werden, indem er bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur bearbeitet wird, z.B. w durch Walzen und dergl.

Nach dem Verformen wird die Legierung wärmebehandelt, indem sie auf 800°^c oder mehr (vorzugsweise mehr als 1100⁰C) in einer nicht oxidierenden Atmosphäre, z.B. in Wasserstoff oder im Vakuum mindestens eine Minute, aber nicht langer als etwa 100 Stunden erhitzt wird und auf Raumtemperatur mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von l°C/h bis 100°C/s , vorzugsweise 10°C/h bis 10^/s, je nach Zusammensetzung der Legierung abgekühlt wird. Bei bestimmten Legierungzusammensetzungen kann die Legierung

109886/1183 "²⁶~

auf eine Temperatur unterhalb des Übergangspunktes, d.h. unterhalb etwa 600°C, mindestens eine Minute, aber nicht langer als 100 Stunden, wieder erhitzt werden. Bei einer solchen Wärmebehandlung kann eine hohe Permeabilität mit Einschluß einer Anfangspermeabilität u, von 64000 und einer maximalen Permeabilität Uj_n von 409600 erhalten werden. Zusätzlich zu der hohen Permeabilität hat die erfindungsgemäße Legierung eine Anzahl von Eigenschaften, die für Tonköpfe geeignet sind, d.h. nämlich eine relativ hohe elektrische Widerstandsfähigkeit, eine hohe Härte und eine hohe Bearbeitbarkeit bei Raumtemperatur und bei erhöhter Temperatur.

Bei den erfindungsgemäßen Legierungen können extrem hohe Werte der Anfangs- und der maximalen Permeabilität erhalten werden, indem man die nachstehenden Zusammensetzungen verwendet und eine der folgenden Wärmebehandlungen anwendet.

(Al) Sine Legierung aus 70,0 bis 84,8 Gew.-% Nickel, 5,0 bis 25,5 Gew.-% Eisen, 5,1 bis 14,0 Gew.-^ Niob und unausweichlichen Mengen an Verunreinigungen wird auf eine Temperatur oberhalb 800°C, vorzugsweise oberhalb HOO⁰C, in einer nicht oxidierenden Atmosphäre oder im Vakuum, mindestens eine Minute, aber nicht langer als etwa 100 Stunden, erhitzt, in einem Ofen auf eine Zwischentemperatur leicht oberhalb des Ordnungs-Unordnungs-Gitter-Übergangspunktes der Legierung z.B. auf etwa 600°C abgekühlt und von der Zwischentemperatur mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit im Bereich von l°C/h bis 100°/s, vorzugsweise 10°/h bis 10°/s, auf Raumtemperatur abgekühlt. Auf diese Weise kann eine Legierung mit einer Anfangspermeabilität von etwa 5000 bis 64000 und einer maximalen Permeabilität von etwa 5000 bis 4o9600 erhalten werden.

-27-109886/1183

(A2) Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur kann die !Legierung, die der vorstehenden Behandlung (Al) unterzogen wurde, auf eine Temperatur unterhalb des Übergangspunktes, d.h. unterhalb etwa 600°C, in einer nicht oxidierenden Atmosphäre oder einem Vakuum, mindestens eine Minute, aber nicht länger als 100 Stunden, wieder erhitzt werden,so daß die Permeabilitäten der Behandlung (Al) gebildet werden.

(Bl) Eine Legierung aus75,3 bis βί,2 Gew.-% Nickel , 9*2 bis 20,6 Gew. -% Eisen, 3*1 bis 10,8 Gew. -% Niob und •verschmelzungsbedingten Verunreinigungen wird auf eine Temperatur oberhalb 800°C, \ vorzugsweise oberhalb 1100⁰C, in einer nicht oxidierenden Atmosphäre oder einem Vakuum, mindestens eine Minute, aber nicht langer als 100 Stunden, erhitzt, in einen Ofen auf eine Zwischentemperatur leicht oberhalb des Übergangspunktes, z.B. auf etwa 600°C, abgekühlt und von der Zwischentemperatur auf Raumtemperatur mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit im Bereich von l°/h bis 100°C/s, vorzugsweise 10°/h bis 10°/s , abgekühlt. Auf diese Weise kann eine Anfangspermeabilität bgwvee von etwa 10000 bis 64000 und eine maximale Permeabilität von etwa 50000 bis 409600 erhalten werden.

(B2) Nach dem Abkühlen aufRaumtemperatur kann die Legierung der Behandlung (Bl) auf eine Temperatur unterhalb des Übergangspunktes, d.h. unterhalb etwa 600°C, in einer nicht oxidierenden Atmosphäre oder im Vakuum , mindestens 1 Minute, aber nicht länger als etwa 100 Stunden, wieder erhitzt werden, so daß die Permeabilitäten der Behandlung (Bl) gebildet werden.

(Cl) Eine Legierung aus 78,3 bis 8l,8 Gew.-^ Nickel, 9,6 bis 15,2 Gew.-^ Eisen, 4,8 bis 10,4 Gew.-^ Niob und verschmelzungsbedingten Verunreinigungen wird auf eine Temperatur oberhalb 800°C, vorzugsweise oberhalb 1100 ⁰C in einer nicht oxidierenden Atmosphäre oder einem Vakuum, mindestens 1 Minute, aber nicht länger als etwa 100 Stunden, erhitzt, im Ofen auf eine Zwischentemperatur

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-28-

leicht oberhalb des Übergangspunktes der Legierung, z.B. auf etwa 600°C erhitzt und von der Zwischenteraperatur auf Raumtemperatur auf eine Abkühlungsgeschwindigkeit im Bereich von l°C/h bis 100°/s , vorzugsweise 10°C/h bis 1O⁰CZs, abgekühlt. Auf diese Weise kann eine AnfangspermeabiHtat von etwa 20000 bis etwa 64000 und eine maximale Permeabilität von etwa 100000 bis 409600 erhalten werden.

(C2) Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur kann die Legierung der Behandlung (Cl) auf eine Temperatur unterhalb des Übergangspunktes, z.B. etwa unterhalb 600°C, erhitzt werden und zwar in einer nicht oxidierenden Atmosphäre oder einem Vakuum, mindestens 1 Minute, aber nicht länger als eim 100 Stunden lang, so daß die Permeabilitäten der Behandlung (Cl) gebildet werden.

(Dl) Eine Legierung aus 79,0 bis 8l,4 Gew.-^ Nickel, 10,4 bis 14,2 Gew.-% Eisen, 5,7 bis 9,8 Gew.-% Niob und verschmelzungsbedingten Verunreinigungen wird auf eine Temperatur von oberhalb 800 C, vorzugsweise oberhalb 1100 C, in einer nicht oxidierenden Atmosphäre oder einem Vakuum, mindestens 1 Minute, aber nicht langer als 100 Stunden, erhitzt, im Ofen auf eine Zwischentemperatur leicht oberhalb des Übergangspunktes, z.B. auf etwa 600°C, erhitzt und von der Zwischentemperatur auf Raumtemperatur mit einer AbkUhlungsgeschwindigkeit im Bereich von l°C/h bis 100°/a, vorzugsweise 10°C/h bis io8/s, abgekühlt. Auf diese Weise kann eine Anfangspermeabilität von etwa 30000 bis 64000 und eine maximale Permeabilität von etwa 200000 bis 409600 erhalten werden.

(D2) Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur kann die Legierung der Behandlung (Dl) auf eine Temperatur unterhalb des Übergangspunktes, z.B. unterhalb etwa 600°C,in einer nicht oxidierenden Atmosphäre oder einem Vakuum, mindestens 1 Minute, aber nicht länger als etwa 100 Stunden, wieder erhitzt werden, so daß die Permeabilitäten der BehandUng (Dl) gebildet werden.

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Claims (11)

Patentansprüche

1. Legierung für Magnettonköpfe , bestehend aus 70,0 bis 84,8 Gew.-^ Nickel, 5,0 bis 25,5 Gew.-^ Eisen, 3,1 bis 14,0 Gew. -% Niob und verschmelzungsbedingfeen ,-Verunreinigungen, wobei die Legierung eine Vickers-Härte von mehr als 150, eine Anfangspermeabilität von mehr als 3000 und eine maximale Permeabilität von mehr als 5000 besitzt.

2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

) zeichnet , daß der Nickel-Gehalt 75,3 bis 82,2 Gew.-^, der Eisen-Gehalt 9,2 bis 20,6 Gew.-$ und der Niob-Gehalt 3,1 bis 10,8 Gew.-% beträgt.

3. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Nickel-Gehalt 78,3 bis 8l,8 Gew.-^, der Eisen-Gehalt 9$6 bis 15,2 Gew.-% und der Niob-Gehalt 4,8 bis 10,4 Gew.-% beträgt.

4. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der. Nickel-Gehalt 79,0 bis 81,4 Gew.-#, der Eisen-Gehalt 10,1 bis 14,2 Gew,-# und der Niob-Gehalt 5,7

I bis 9,8 Gew„-$ beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung einer Ferro-magnetischen Legierung mit einer Anfangspermeabilität von mehr als 3000, einer maximalen Permeabilität von mehr als 5000 sowie einer hohen Vickers-Härte von mehr als 150 und einem Ordnungsgrad von 0,1 bis 0,6, welche aus 70,0 bis 84,8 Gew.-$ Nickel, 5,0 bis 25,5 Gew.-^ Eisen, 3,1 bis 14,0 Gew.->o Niob und verschmelzungsbedingten Verunreinigungen besteht, dadurch gekennzeichnet , daß man die Legierung in einer nicht c.^.i=

-3o-109386/1183

dierenden Atmosphäre, mindestens eine Minute, aber nicht länger als etwa 100 Stunden, auf eine Temperatur von mehr als 800°C erhitzt und daß man die Legierung auf Raumtemperatur abkühlt, wobei die Abkühlungsgeschwindigkeit von einer Zwischentemperatur oberhalb des Ordnungs-Unordnungs-Gitter-Übergangspunktes auf Raumtemperatur mehr als l°C/h, aber weniger als 100?ys, je nach Zusammensetzung der Legierung beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet , daß man die Legierung in einer nicht oxidierenden Atmosphäre mindestens eine Minute, aber nicht länger als etwa 100 Stunden, auf eine Temperatur unterhalb des Ordnungs-Unordnungs-Gitter-Übergangspunktes, je nach Zusammensetzung der Legierung wieder erhitzt und die Legierung auf Raumtemperatur abkühlt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichne t , daß die nicht oxidierende Atmosphäre aus Wasserstoff besteht.

8. Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet ,daß die nicht oxidierende Atmosphäre ein Vakuum darstellt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die nicht oxidierende Atmosphäre für das Wiedererhitzen aus Wasserstoff besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die nicht oxidierende Atmosphäre für das Wiedererhitzen ein Vakuum ist.

11. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet , daß man das Erhitzen bei einer Temperatur oberhalb HOO⁰C vornimmt.

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