DE2244925C3 - Use of a cobalt-nickel-iron alloy as a semi-hard magnetic material - Google Patents
Use of a cobalt-nickel-iron alloy as a semi-hard magnetic materialInfo
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Description
3535
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Legierung als halbharten magnetischen Werkstoff. The invention relates to the use of an alloy as a semi-hard magnetic material.
Im allgemeinen sollen magnetische Werkstoffe, die in Schaltelementen oder halbpermanentmagnetischen Speichereinrichtungen verwendet werden, die folgenden Eigenschaften besitzen:In general, magnetic materials used in switching elements or semi-permanent magnetic Storage devices are used that have the following properties:
1. Sowohl die magnetische Sättigungsnußdichte (Bs) als auch die magnetische Remanenzflußdichte (Br) sind groß.1. Both the saturation magnetic flux density (Bs) and the remanent magnetic flux density (Br) are large.
2. Die Rechteck-Hysteresisschleife weist ein hohes Rechteckverhältnis (BrjBs) und einen großen »Füllfaktor« auf. Der Ausdruck »Füllfaktor« stellt jo sich durch die Formel2. The square hysteresis loop has a high square ratio (BrjBs) and a large "fill factor". The expression "fill factor" jo is represented by the formula
\ (BH)nJBr Hc\ (BH) n JBr Hc
dar, wobei (BH)wax das Produkt der maximalen magnetischen Energie und Hc die Koerzitivkraft bedeuten.where (BH) wax is the product of the maximum magnetic energy and Hc is the coercive force.
3. Die Koerzitivkraft (Hc) liegt im Bereich zwischen 10 und 50 Oe. Insbesondere sollen die in Schaltelementen, wie Reed-Schaltern, verwendeten magnetischen Werkstoffe zusätzlich noch die folgenden Eigenschaften besitzen.3. The coercive force (Hc) is in the range between 10 and 50 Oe. In particular, the magnetic materials used in switching elements such as reed switches should also have the following properties.
4. Selbst wenn die magnetischen Materialien bei der Diffusionsbehandlung oder beim Einschmelzen in das Glas einer hohen Temperatur ausgesetzt werden, werden durch diese hohe Temperatur die erwünschten magnetischen Remanenzeigenschaften nicht beeinträchtigt.4. Even if the magnetic materials are diffused or melted down in the glass are exposed to a high temperature, this high temperature will cause the desired magnetic remanence properties are not impaired.
5. Der thermische Ausdehnungskoeffizient der magnetischen Materialien ist im wesentlichen gleich dem des Glasmaterials, um zwischen diesen beiden Materialien eine gute Abdichtung zu gewährleisten. 5. The coefficient of thermal expansion of the magnetic Materials is essentially the same as that of the glass material to choose between these two Materials to ensure a good seal.
6. Die plastische Verformbarkeit ist ausgezeichnet, d. h., die Materialien können leicht in die gewünschte Form oder Größe, wie τ. B. einen dünnen Leitungsstab mit einem Durchmesser von der Größe eines Millimeters verformt werden.6. The plastic deformability is excellent, that is, the materials can easily be molded into the desired shape or size, such as τ. B. a thin wire rod with a diameter of the size of a millimeter can be deformed.
Es sind bereits mehrere Kobalt-Eisen-Legierungen als halbharte magnetische Materialien bekanntgeworden. Eines dieser Materialien, das aus einer Legierung von 48% Eisen, 48% Kobalt, 3,5% Vanadium und 0,5% Mangan besteht, ist in der Zeitschrift »Bell Laboratories Record«, S. 257, Juni 1965, beschrieben. In der Zeitschrift »Journal of Applied Physics«, S. 1268, Februar, Bd. 39, 1968. ist eine Permanentmagnetlegierung mit geringer Magnetostriktion beschrieben, die aus 82% Kobalt, 12% Eisen und 6% Gold besteht. Es sind bisher jedoch noch keine halbharten magnetischen Materialien bekanntgeworden, die sämtlichen oben aufgerührten Forderungen genügen.Several cobalt-iron alloys have already become known as semi-hard magnetic materials. One of these materials, which consists of an alloy of 48% iron, 48% cobalt, 3.5% vanadium and 0.5% manganese, is described in the journal "Bell Laboratories Record", p. 257, June 1965. In the journal "Journal of Applied Physics", p. 1268, February, Vol. 39, 1968. a permanent magnet alloy with low magnetostriction is described, which consists of 82% cobalt, 12% iron and 6% gold. So far, however, no semi-hard magnetic materials have become known which meet all of the requirements listed above.
Durch die deutsche Auslegesohrift 1 239 107 ist eine Legierung auf Eisen-Nickel-Kobalt-Basis bekanntgeworden, die geringe Mengen an Titan. Niob und Tantal einzeln oder gemeinsam enthält, wobei jedoch entweder Niob oder Tantal anwesend sein muß Diese Legierung zeichnet sich im ausgehärteten Zustand durch einen von der Temperatur im wesentlichen unabhängigen Elastizitätsmodul aus und dient al« Material für Gegenstände wie Federn und Vibrationselemente, bei denen der thermoelastische Koeffizient in einem weiten Bereich konstant bleiben soll.By the German Auslegesohrift 1 239 107 is an iron-nickel-cobalt-based alloy has become known that contains small amounts of titanium. niobium and contains tantalum individually or together, but either niobium or tantalum must be present This alloy is characterized in the hardened state by one of the temperature essentially independent modulus of elasticity and serves as a material for objects such as springs and vibration elements, where the thermoelastic coefficient should remain constant over a wide range.
Bei der Suche nach einem halbharten magnetischer Werkstoff, der die oben aufgeführten Eigenschafter erfüllt und insbesondere ein ausgezeichnetes Recht eckigkeitsverhältnis sowie einen ausgezeichneten Kur venfüllfaktor aufweist, wurde festgestellt, daß sich au der Basis der bekannten Legierung bei entsprechende! Zusammensetzung und Behandlung der gewünscht« halbharte magnetische Werkstoff gewinnen läßt.When looking for a semi-hard magnetic material that has the properties listed above fulfilled and in particular an excellent squareness ratio as well as an excellent cure ven fill factor, it was found that au the basis of the known alloy with corresponding! Composition and treatment of the desired " can win semi-hard magnetic material.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Ver wendung einer Legierung, bestehend aus (a) Kobalt (b) Eisen, (c) Nickel und (d,) Niob oder (d2) Niob unc wenigstens einem Metall aus der Gruppe Tantal Titan. Vanadium. Zirkonium. Molybdän. Chrom Wolfram, mit der Maßgabe, daß das Gewichtsver hältnis von (a) Kobalt zu (b) Eisen im Bereich vor 3 : 2 bis 1 : 2 und das Gewichtsverhältnis von (c) Nicke zu (b) Eisen im Bereich von 1:1 bis 1:3 und de Anteil von ld,) oder (d2) 1 bis 5 Gewichtsprozent der ge samten Legierung beträgt, die bei 600 bis 9(X) C ausgehärtet und danach um mindestens 75% kaltvcr formt worden ist, als halbharten magnetischen Werk stoff.The invention is characterized by the use of an alloy consisting of (a) cobalt (b) iron, (c) nickel and (d,) niobium or (d 2 ) niobium and at least one metal from the group of tantalum titanium. Vanadium. Zirconium. Molybdenum. Chromium tungsten, with the proviso that the weight ratio of (a) cobalt to (b) iron in the range from 3: 2 to 1: 2 and the weight ratio of (c) nicke to (b) iron in the range of 1: 1 up to 1: 3 and the proportion of ld,) or (d 2 ) is 1 to 5 percent by weight of the entire alloy, which has been age-hardened at 600 to 9 (X) C and then cold-worked by at least 75%, as semi-hard magnetic Material.
Die oben aufgeführten Legierungsmaterialien kön nen eine Spur von Unreinheiten enthalten, die währen' des Herstellungsprozesses in die Legierung gelangten Sie können ferner Desoxidationsmittel oder Ent Schwefelungsmittel, wie Mangan, Magnesium. Kai zium, Aluminium bzw. Silizium, in der zur Erfiillunj ihres Zweckes erforderlichen Menge enthalten. In allgemeinen liegt der Anteil der Desoxidationsiniitc oder der Entschwefelungsmittel unterhalb I Gewichts prozent.The alloy materials listed above may contain a trace of impurities that will last You can also use deoxidizers or ent Sulphurizing agents such as manganese, magnesium. Calcium, aluminum or silicon, in which to fulfill contain the amount required for their purpose. In general, the proportion of the deoxidation initiation is or the desulfurizing agent below I weight percent.
Die Anwesenheit von Niob im Legierungsmaterial hat eine große Auswirkung auf eine Zunahme der Koerzitivkraft der Legierung, überschreitet der Anteil an Niob jedoch 5 Gewichtsprozent, dann nimmt die magnetische Flußdichte, d. h. die magnetische Induktion, der erhaltenen Legierung ab, und die Verarbeitbarkeit der Legierung wird wesentlich verschlechtert. Ist dagegen der Niobgchalt kleiner als 1 Gewichtsprozent, dann ist der Effekt, die Koerzitivkraft zu vergrößern, zu klein um einen praktischen Nutzen zu haben.The presence of niobium in the alloy material has a great effect on an increase in the coercive force of the alloy, the proportion exceeds but 5 percent by weight of niobium, then the magnetic flux density, i.e. H. the magnetic induction, of the alloy obtained, and the workability of the alloy is significantly deteriorated. On the other hand, if the niobium content is less than 1 percent by weight, then the effect is the coercive force to enlarge, too small to be of any practical use.
Ein Teil des im Legierungsmaterial enthaltenen Niobs kann durch ein oder mehrere weitere Metalle, die eine ähnliche Funktion ausüben, ersetzt werden. Diese Metalle sind z. B. Tantal, Titan, Vanadium, Zirkon. Molybdän, Chrom, Wolfram u. dgl. Die Menge dieser zusätzlich zu Niob verwendeten Metalle wird vorzugsweise so gewählt, daß das Gewichtsverhältnis dieser Metalle zu Niob unterhalb 30 zu 70 liegt. Ist das Gewichtsverhältnis nicht kleiner als 30 zu 70. dann wird die Koerzitivkraft der Lecierung nicht so stark erhöht, wie das bei ausschließlicher Verwendung von Niob der Fall ist.Part of the niobium contained in the alloy material can be replaced by one or more other metals that perform a similar function. These metals are e.g. B. tantalum, titanium, vanadium, zirconium. Molybdenum, chromium, tungsten and the like. The amount of these metals used in addition to niobium is preferably chosen so that the weight ratio of these metals to niobium is below 30:70. If the weight ratio is not less than 30 to 70, then the coercive force of the le c ation is not increased as much as is the case when only niobium is used.
Die Kobaltmenge ist so gewählt, daß das Gewichtsverhältnis von Kobalt zu Eisen im Bereich von 3:2 bis 1 :2, vorzugsweise zwischen 3 : 2 und 2: 3, am besten jedoch bei angenähert 1 :1 liegt. Liegt das Gewichtsverhältnis innerhalb dieses Bereiches, dann ist das Legierungsmaterial überlegen in seinen magnetischen Eigenschaften, insbesondere der magnetischen Flußdichte (B100).The amount of cobalt is chosen so that the weight ratio of cobalt to iron is in the range from 3: 2 to 1: 2, preferably between 3: 2 and 2: 3, but most preferably approximately 1: 1. If the weight ratio is within this range, the alloy material is superior in magnetic properties, particularly magnetic flux density (B 100 ).
Der Nickelgehalt ist so gewählt, daß das Gewichtsverhältnis von Nickel zu Eisen im Bereich zwischen 1 : 1 und I : 3 liegt. Liegt das Gewichtsverhältnis von Nickel zu Eisen unterhalb I : 3, dann ist es schwierig, die gewünschte Kaltverarbeitung durchzuführen. Ist andererseits das Gewichtsverhältnis größer als 1:1. dann ist die Sättigungsmagnetisierung (as) des Legierungsmaterials zu gering. Das Gewichtsverhältnis von Nickel zu Eisen liegt im Hinblick auf den gewünschten thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Legierungsmaterials vorzugsweise zwischen 2 : 3 und 1:3.The nickel content is chosen so that the weight ratio of nickel to iron is in the range between 1: 1 and 1: 3. If the weight ratio of nickel to iron is below 1: 3, it is difficult to carry out the desired cold working. On the other hand, if the weight ratio is greater than 1: 1. then the saturation magnetization (a s ) of the alloy material is too small. The weight ratio of nickel to iron is preferably between 2: 3 and 1: 3 in view of the desired coefficient of thermal expansion of the alloy material.
Die halbharten, magnetischen Eigenschaften des Legierungsmaterials, insbesondere das Rechteckigkeitsverhältnis (BrIB100) und der KurvenfüllfaktorThe semi-hard magnetic properties of the alloy material, especially the squareness ratio (BrIB 100 ) and the curve fill factor
(S[BH)nJBr-Hc)(S [BH) n JBr-Hc)
müssen durch geeignete Verfahrensschritte ausgebildet so werden. Um zur anmeldungsgemäßen Verwendung geeignet zu sein, muß das Legierungsmaterial einer Glühbehandlung bei einer Temperatur zwischen 600 und 900" C und einer Kaltbearbeitung mit einer Querschnittsverminderung von nicht weniger als 75% unterworfen werden. Im allgemeinen wird die Kaltbearbeitung schrittweise durchgeführt, bis die Querschnittsverminderung 75% oder mehr erreicht hat, wobei zwischen den Verformungsschritten eine oder mehrere Glühbehandlungen bei einer Temperatur von nicht weniger als 600" C in geeigneten Zeitabständen eingefügt werden.must be trained so by appropriate procedural steps will. In order to be suitable for use according to the application, the alloy material must have a Annealing treatment at a temperature between 600 and 900 "C and cold working with a May be subjected to a reduction in area of not less than 75%. In general, cold working is used carried out gradually until the reduction in cross-section has reached 75% or more, one or more annealing treatments at a temperature between the deformation steps of not less than 600 "C at suitable intervals inserted.
Liegt die Querschnittsverminderung unterhalb 75%, dann ist sowohl die Koerzitivkraft (Hc) als auch die magnetische Induktion (ß,00) des erhaltenen Legierungsmaterials genng. Wird ferner die Glühbchandlung bei einer Temperatur unterhalb 600 C ausgeführt, dann wird hierdurch die plastische Vcrarbeitbarkeit des Legierungsnwterials nicht verbessert, und es ist somit schwierig, die gewünschte Querschnittsverminderung während der Kaltverformung zu erreichen. Optimale Ergebnisse werden erzielt, wenn der Glühprozeß bei einer Temperatur zwischen 600 und 900 C ausgeführt wird. Das RechtecJdgkeitsveriiäJf nis und der Kurvenfüllfaktor werden hierdurch merklich verbessert.If the reduction in cross-section is below 75%, then both the coercive force (Hc) and the magnetic induction (β, 00 ) of the alloy material obtained are acceptable. Furthermore, if the annealing treatment is carried out at a temperature below 600 ° C., the plastic workability of the alloy material is not improved and it is difficult to achieve the desired reduction in area during cold working. Optimal results are achieved when the annealing process is carried out at a temperature between 600 and 900 C. The verifiability of the rights and the curve fill factor are noticeably improved as a result.
Das so behandelte Legierungsmaterial wird vorzugsweise einer abschließenden Wärmebehandlung bzw. einer thermischen Nachbehandlung bei einer Temperatur unterhalb 800° C unterworfen, überschreitet die Temperatur 8000C, dann ist die Koerzitivkraft unterhalb 10 Oe.The thus treated alloy material is preferably subjected to a final heat treatment or a thermal aftertreatment at a temperature below 800 ° C, the temperature exceeding 800 0 C, then the coercive force is below 10 Oe.
Die Erfindung wird durch Beispiele näher erläutert.The invention is illustrated in more detail by means of examples.
Es wurden Gemische jeweils aus Kobalt, Eisen, Nickel und Niob in dem ,n Tabelle I angegebenen Verhältnis mit Spuren an Siliz;um bestehend aus den fünf Metallmaterialien Kobalt, elektrolytisches Eisen, Nickel. Ferroniob und Silizium hergestellt. Jedes der Gemische wurde in einem Tiegel in Vakuum ge-"chmolzen. Die Schmelze wurde dann zu einem Barren geformt. Der Barren wurde mittels einer Schmiedepresse bei einer Temperatur von 110O0C bearbeitet. Danach wurde der Barren mittels einer Schmiedepresse, einer Ziehbank und einer Drahtziehmaschine kaltgezogen, um einen Leitungsstab eines Durchmessers von 0,6 mm zu bilden. Während der Querschnittsverminderung wurden in geeigneten Zeitabständen Glühbehandlungen bei Temperaturen zwischen 1000 und 11000C eingeschoben. Die endgültige Querschnittsverminderung betrug 92%. Der Ausdruck »endgültige Querschnittsverminderung« (in %) ist durch die FormelMixtures of cobalt, iron, nickel and niobium in the ratio given in Table I with traces of silicon ; to consist of the five metal materials cobalt, electrolytic iron, nickel. Ferroniobium and silicon produced. Each of the mixtures was in a crucible in a vacuum Ge- "chmolzen. The melt was then formed into a billet. The billet was machined by means of a forging press at a temperature of 110o 0 C. Thereafter, the ingot by means of a forging press, a draw bench and one was. Wire drawing machine cold drawn to form a wire rod with a diameter of 0.6 mm. During the cross-section reduction, annealing treatments were inserted at suitable time intervals at temperatures between 1000 and 1100 ° C. The final cross-section was 92%. The expression "final cross-section" (in%) ) is by the formula
[((*? — d\)!d\\- 100[((*? - d \)! D \\ - 100
definiert, wobei d, und d2 die Durchmesser des Stabes vor der Kaltverformung bzw. des Stabes nach der Kaltverformung bedeuten.defined, where d and d 2 mean the diameter of the rod before the cold deformation and of the rod after the cold deformation, respectively.
Tabelle I
Zusammensetzung der Legierung in GewichtsprozentTable I.
Composition of the alloy in percent by weight
Unter den vier in Tabelle I angegebenen Legierungsmaterialien konnten die beiden Legierungen SH-(X)I
und SH-002 wegen ihrer Erhärtung beim Schmieden nicht zu einem Leitungsstab verarbeitet werden.
Die beiden Stäbe SH-003 und 3H-004 wurdenOf the four alloy materials listed in Table I, the two alloys SH- (X) I and SH-002 could not be processed into a wire rod because of their hardening during forging.
The two rods SH-003 and 3H-004 were
fto schließlich einer abschließenden Glühbehandlung, d. h. einer A ushärtung bei verschiedenen Temperaturen unterworfen, !n Fig. 1 ist die Abhängigkeit der magnetischen Eigenschaften der Legierungen SH-003 und SH-004 von der Temperatur der Aushärtungsbchandlung dargestellt. In Fig. 1 ist auf der Abszisse die Temperatur der abschließenden Glühbchandlung in Grad Celsius und auf der Ordinate die magnetische Induktion iß,™) in Kiloeauß bei einem Mannetfeldfto finally a final annealing treatment, d. H. subjected to hardening at different temperatures, FIG. 1 shows the dependence of the magnetic Properties of the alloys SH-003 and SH-004 on the temperature of the aging treatment shown. In Fig. 1, the abscissa is the temperature of the final incandescent treatment in Degrees Celsius and the magnetic induction on the ordinate, ™) in kiloaus for a Mannet field
von 100 Oe, die spezifische Sättigungsmagnetisierung (fr,) in elektromagnetischen Einheiten und die Koerzitivkraft (Hc) in Oe aufgetragen.of 100 Oe, the specific saturation magnetization (fr,) in electromagnetic units and the coercive force (Hc) plotted in Oe.
Wie aus F ig. 1 hervorgeht, ist die Sä ttigungsmagnetisierung (as) nur in geringem Maße oder nicht von der Aushärtungstemperatur abhängig, d. h., sie bleibt über den gesamten Temperaturbereich nahe/u konstant. Die Koerzitivkraft (Wc) variiert bis nahezu 7000C auch nur leicht in Abhängigkeit von der Temperatur. Die magnetischen Induktionen (Bm) sind in to einem Temperaturbereich oberhalb etwa 6OfF C groß.As from Fig. 1, the saturation magnetization (a s ) is only slightly or not dependent on the curing temperature, ie it remains almost constant over the entire temperature range. The coercive force (Wc) varies up to almost 700 0 C only slightly in function of the temperature. The magnetic inductions (B m ) are large in to a temperature range above about 60FC.
Es wurden unter Verwendung entsprechender Men- ■ j gen an Kobalt, elektrolytischem Eisen, Nickel und Ferroniob sowie einer Spurenmenge an Silizium in der gleichen Weise, wie zu Beispiel 1 beschrieben. Leitungsdrähte eines Durchmessers von 0,6 mm mil der in Tabelle I! angegebenen Zusammensetzung hergestellt.Using appropriate men- ■ j genes of cobalt, electrolytic iron, nickel and ferroniobium as well as a trace amount of silicon in in the same way as described for Example 1. Lead wires with a diameter of 0.6 mm mil the one in Table I! specified composition.
vor der Altcrungsnehandlung. Dies geht aus den Fig. 5 und 6 hervor.before the aging treatment. This goes from the Figs. 5 and 6 emerge.
F i g. 7 stellt die Abhängigkeit des thermischen Ausdehnungskoeffizienten («) vom Niobgchalt dar. Wie aus dieser Figur hervorgeht, FaIIt der thermische Ausdehungskoeffizicnt des Leitungsslabes vor der Aushärtung stark mit zunehmendem Niobgchalt ab. Im Gegensatz hierzu weist der thermische Ausdehnungskoeffizient (n) des Leitungsstabes nach der Alterungsbehandlung bei einer Temperatur von 700"C bei einem Niobgehalt im Bereich zwischen einem sehr kleinen Prozentsatz bis annähernd 5% einen nahezu konstanten Wert, d.h. nahezu den Wert 100· IO~7auf.F i g. 7 shows the dependency of the thermal expansion coefficient («) on the niobium content. As can be seen from this figure, the thermal expansion coefficient of the pipe bar before hardening decreases sharply with increasing niobium content. In contrast to this, the thermal expansion coefficient (n) of the wire rod has an almost constant value after the aging treatment at a temperature of 700 "C with a niobium content in the range between a very small percentage up to approximately 5%, ie almost the value 100 · IO ~ 7 on.
Bei diesem Beispiel sind nur die Legierungsmaterialicn mit einem Gewichtsverhältnis von Kobalt zu Eisen von annähernd I : 1 dargestellt. Es zeigte sich jedoch, daß ähnlich gute Ergebnisse erhalten werden, wenn das Gewichtsverhältnis im Bereich zwischen 3 : 2 bis I : 2 variiert wird.In this example only the alloy materials are included with a weight ratio of cobalt to iron of approximately 1: 1. It was found however, that similarly good results are obtained when the weight ratio is in the range between 3: 2 to I: 2 is varied.
Tabellen
Zusammensetzung der Legierung in GewichtsprozentTables
Composition of the alloy in percent by weight
SH-005 (Kontrolle) .... 40 40 20 0SH-005 (control) .... 40 40 20 0
SH-006 (Erfindung) 40 39 20 ISH-006 (invention) 40 39 20 I.
SH-007 (Erfindung).... 38 39 20 3SH-007 (invention) .... 38 39 20 3
SH-008 (Erfindung).... 38 38 20 4SH-008 (invention) .... 38 38 20 4
SH-009 (Erfindung).... 38 37 20 5SH-009 (invention) .... 38 37 20 5
Die F i g. 2 bis 6 stellen die Abhängigkeit der magnetischen Eigenschaften vom Niobgehalt in Gewichtsprozent in den Legierungen Tür den Fall dar. daß die Leitungsstäbe 1 Stunde lang in Vakuum einer Alterungsbehandlung bei Temperaturen von 600'C (Kurve 1) und 7000C (Kurve2) unterworfen wurden. In diesen Figuren veranschaulichen die mit AD gekennzeichneten Kurven die Daten der Leitungsstäbc vor der Alterungsbehandlung. .The F i g. 2 to 6, the dependence represent the magnetic properties of the niobium content in weight percent in the alloys door represents the case. That the conduit rods were subjected to vacuum to an aging treatment at temperatures of 600'C (curve 1) and 700 0 C (curve 2) for 1 hour . In these figures, the curves labeled AD illustrate the data on the lead rods before the aging treatment. .
Aus diesen Figuren sind die folgenden Tatsachen zu entnehmen:The following facts can be gleaned from these figures:
Die Koerzitivkraft (Hc) nimmt, wie F i g. 4 zeigt, mit einer Zunahme des Niobgehalts zu. Die spezifische Sättigungsmagnet' .ierung^) nimmt, wie F i g. 2 zeigt, mit einer Zunahme des Niobgehalts ab. Die magnetische Induktion (B100) der der abschließenden Glühbehandlung bei Temperaturen zwischen 600 und 7000C unterworfenen Leitungsstäbe ist im Vergleich zu der der Leitungsstäbe vor dem abschließenden Glühen bemerkenswert hoch, wie aus F i g. 3 hervorgeht. Sowohl das Rechteckigkeitsverhältnis (Br/Bxoo) als auch der Kurvenfüllfaktor Es wurde aus elektrolytischem Eisen, Kobalt, Nickel und Ferroniob ein Metallgemisch, bestehend aus 39 Oswichtsprozent Eisen, 38 Gewichtsprozent Kobalt, 20 Gewichtsprozent Nickel und 3 Gewichtsprozent Niob, hergestellt. Das Gemisch wurde im Vakuum geschmolzen und dann zu einem Barren geformt. Der Barren wurde mittels einer Schmiede-The coercive force (Hc) increases, as shown in FIG. 4 shows, with an increase in niobium content. The specific saturation magnetization ^) takes, as F i g. 2 shows, with an increase in the niobium content. The magnetic induction (B 100 ) of the conduction rods subjected to the final annealing treatment at temperatures between 600 and 700 ° C. is remarkably high compared to that of the conduction rods before the final annealing, as can be seen from FIG. 3 emerges. Both the squareness ratio (Br / B xoo) and the curve fill factor A metal mixture consisting of 39 weight percent iron, 38 weight percent cobalt, 20 weight percent nickel and 3 weight percent niobium was produced from electrolytic iron, cobalt, nickel and ferroniobium. The mixture was melted in vacuo and then shaped into an ingot. The ingot was made by means of a forge
V) presse bei einer Temperatur von HOO1C warmverformt. Dann wurde der Barren mittels einer Schmiedepresse, einer Ziehbank und einer Drahtziehmaschine zu sieben Leitungsstäben mit jeweils 0,6 mm Durchmesser kaltverformt. Während der Querschnittsverminderung wurden Glühbehandlungen bei Temperaturen von 1000 bis 11000C in geeigneten Zeitabständen eingeschoben. Die abschließende Glühbehandlung, d. h. das Ausglühen unmittelbar vor dem letzten Kaltzug, wurde bei einer Temperatur von 1100°CV) press thermoformed at a temperature of HOO 1 C. The ingot was then cold-formed into seven wire rods, each 0.6 mm in diameter, using a forging press, a draw bench and a wire drawing machine. During the reduction in cross-section, annealing treatments at temperatures of 1000 to 1100 ° C. were inserted at suitable time intervals. The final annealing treatment, ie the annealing immediately before the last cold drawing, was carried out at a temperature of 1100 ° C
ausgeführt. Die endgültige Querschnittsverminderung der sieben Leitungsstäbe ist in Tabelle III angegeben.executed. The final draft of the seven wire rods is given in Table III.
Hc)Hc)
sind bei einem Niobgehalt im Bereich von einem sehr kleinen Prozentsatz bis annähernd 5% hoch, und das Rechteckigkeitsverhältnis und der Kurvenfüllfaktor der der Aushärtungsbehandlung bei Temperaturen zwischen 600 und 7000C unterworfenen Leitungsstäbe sind höher als diejenigen der Leitungsstäbeare high with a niobium content ranging from a very small percentage to approximately 5%, and the squareness ratio and the curve fill factor of the wire rods subjected to the aging treatment at temperatures between 600 and 700 ° C. are higher than those of the wire rods
SH-010 50
SH-010
QuerschnittwerminderungReduction in cross-section
in%in%
Schließlich wurden die kaltgezogenen Leitungsstäbe bei den in den Tabellen IV und V angegebenen verschiedenen Temperaturen ausgehärtet. Die Abhängigkeit der Koerzitivkraft (Hc) in Oe und der Finally, the cold drawn wire rods were cured at the various temperatures given in Tables IV and V. The dependence of the coercive force (Hc) in Oe and the
magnetischen Induktion (B100) der so hergestellten Leitungsstäbe von der endgültigen Querschnittsverminderung in Prozent und der Alterungstemperatuf ist in Tabelle IV bzw. V veranschaulicht.Magnetic induction (B 100 ) of the conductor rods produced in this way from the final cross-sectional reduction in percent and the aging temperature is illustrated in Tables IV and V, respectively.
Koerzitivkraft (lic) in Oe Temperatur der abschließenden Glühbehandlung: 110O0CCoercive force (lic) in Oe Temperature of the final annealing treatment: 110O 0 C
tcmperalurtcmperalur
in Cin C
AD
400
600
700
800
900 AD
400
600
700
800
900
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,50.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
3030th
1111th
1515th
1515th
Il 4,3 0,5Il 4.3 0.5
Endgültige Querschnitlsverminderung in %Final reduction in cross-section in%
5151
19 23 21 1819 23 21 18
0.50.5
Magnetische Induktion (BWQ) in Kilogauß Temperatur der abschließenden Glühbehandlung: 1100°CMagnetic induction (B WQ ) in kilogauss. Temperature of the final annealing treatment: 1100 ° C
lemperalur
in CCuring
lemperalur
in C
16,516.5
16.5
16,516.5
16.5
Endgültige Querschnittsverminderung in %Final reduction in cross-section in%
Die F i g. 8 und 9 stellen die Daten der Tabellen IV und V grafisch dar. In diesen Figuren geben die mit den Bezugszeichen 1, 2, 3. 4 und 5 markierten Kurven die Daten der bei den Temperaturen 400. 600, 700, 800 bzw. 900" C ausgehärteten Leitungsstäbe an. In den F i g. 8 und 9 und in den Tabellen IV und V bedeutet AD Daten eines Leitungsstabes, der in der gleichen Weise wie die übrigen Leitungsstäbe hergestellt, jedoch keiner Aushärtung unterworfen wurde.The F i g. 8 and 9 graphically represent the data of Tables IV and V. In these figures, the curves marked with the reference numerals 1, 2, 3.4 and 5 give the data of the temperatures 400, 600, 700, 800 and 900 " C. In Figures 8 and 9 and Tables IV and V, AD denotes data of a wire rod manufactured in the same manner as the other wire rods but not subjected to curing.
Aus den Tabellen und den Figuren ist ersichtlich, daß sowohl die magnetische Induktion (ßIOo) als auch die Koerzitivkraft [Hc) der bei einer Temperatur von 11000C einer abschließenden Glühbehandlung unterworfenen Leitungsstäbe mit einer Zunahme der endgültigen Querschnittsverminderung im Bereic von nicht weniger als 75% ansteigen.From the tables and figures it is apparent that both the magnetic induction (ß IO o) and the coercive force [Hc) of the subject at a temperature of 1100 0 C final annealing lead rods with an increase of the final cross-sectional reduction in Bereic of not less increase than 75%.
Das Verfahren gemäß Beispiel 3 wurde wiederholt wobei die abschließende Glühbehandlung bei Tem peraturen zwischen 700 und 900° C ausgeführt wurdi und die endgültige Querschnittsverminderung untei Beibehaltung der übrigen Bedingungen, wie in der Tabellen VI bis IX angegeben, variiert wurde. Di< Koerzitivkraft [Hc) und die magnetische Induktior (B100) der so hergestellten Leitüngsstäbe sind in der Tabellen VI bis IX angegeben.The process according to Example 3 was repeated, the final annealing treatment being carried out at temperatures between 700 and 900 ° C. and the final cross-sectional reduction being varied while maintaining the other conditions as indicated in Tables VI to IX. Di <coercive force [Hc) and the magnetic inductor (B 100 ) of the conductive rods produced in this way are given in Tables VI to IX.
Koerzitivkraft [Hc) in Oe Temperatur der abschließenden Glühbehandlung: 700°CCoercive force [Hc) in Oe. Temperature of the final annealing treatment: 700 ° C
1010
vcrminderiini!
in %(Jiiaschnitlv-
vcrminderiini!
in %
Magnetische Induktion (Bum) in Kilogauß Temperatur der abschließenden Glühbehandlung: 700 CMagnetic induction (B m) in kilogauss temperature of the final annealing: 700 C
4(X)4 (X)
12,4
12,0
13,612.4
12.0
13.6
5(X)5 (X)
14,0
14,3
14,514.0
14.3
14.5
WX)WX)
15,0
15.5
17.215.0
15.5
17.2
7(K)7 (K)
15,5
15,7
17,015.5
15.7
17.0
K(X)K (X)
15.2 15,4 15,815.2 15.4 15.8
1J(X) 1 J (X)
16,0 15.4 16.116.0 15.4 16.1
Koerzitivkraft (Hc) in Oe Temperatur der abschließenden Glühbehandlung: 900' CCoercive force (Hc) in Oe Temperature of the final annealing treatment: 900 ° C
Magnetische Induktion (B10n) 'n Kilogauß Temperatur der abschließenden Glühbehandlung: 900''CMagnetic induction (B 10n ) ' n kilogauss temperature of the final annealing treatment: 900''C
Tabelle X
HysteresisschleifeTable X
Hysteresis loop
5555
Aus den Tabellen VI und VIII ist ersichtlich, daß 45 wesentlichsten den Hysteresisschleifen entsprechenden die Koerzitivkraft (Hc) bei einer Aushärtungstempera- Daten angegeben. tür von annähernd 4000C ein Maximum erreicht und dann mit zunehmender Alterungstemperatur abnimmt. Die Koerzitivkraft (Hc) liegt bei einer Aushärtungstemperatur oberhalb 8000C unterhalb etwa 50 10 Oe. Die magnetische Induktion (B100) nimmt im allgemeinen bei einer Zunahme der endgültigen Querschnittsverminderung und der Aushärtungstemperutur zu.From Tables VI and VIII it can be seen that the most essential values corresponding to the hysteresis loops are the coercive force (Hc) at a curing temperature. door reaches a maximum of approximately 400 0 C and then decreases with increasing aging temperature. At a curing temperature above 800 ° C., the coercive force (Hc) is below about 50 10 Oe. The magnetic induction (B 100 ) generally increases with an increase in the final cross-sectional area and the hardening temperature.
Das Verfahren nach Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei die abschließende Glühbehandlung bei 700, 900 und 11001C und die Aushärtungsbehandlung bei 60O0C durchgeführt wurden. Die endgültige Querschnittsverminderung betrug 92%. Alle übrigen Bedingungen blieben unverändert.The process according to Example 3 was repeated, the final annealing treatment being carried out at 700, 900 and 1100 1 C and the hardening treatment at 60O 0 C. The final reduction in area was 92%. All other conditions remained unchanged.
In Fig. 10 sind die Hysteresisschleifen der so hergestellten Leitungsstäbe dargestellt. In dieser Figur kennzeichnen die mit den Bezugszeichen 1, 2 und 3 markierten Kurven die Daten der Leitungsdrähte bei den Temperaturen 700,900 bzw. 1100° C in der abschließenden Glühbehandlung. In Tabelle X sind die10 shows the hysteresis loops of the conductor rods produced in this way. In this figure the curves marked with the reference numerals 1, 2 and 3 indicate the data of the lead wires at temperatures 700,900 and 1100 ° C in the final Annealing treatment. In Table X are the
abschließendenfinal
GliihbehandlungAnnealing treatment
in Cin C
in Kilogaußin kilogauss
in Kilogaußin kilogauss
in Oein Oe
900
1 100700
900
1 100
15,0
14,516.2
15.0
14.5
14,5
12,516.0
14.5
12.5
31
3129
31
31
Wie aus Fi g. 10 ersichtlich, ist sowohl das Rechteckverhältnis als auch der Kurvenfüllfaktor um so größer, je geringer die Temperatur der abschließenden Glühbehandlung ist 'As shown in Fig. 10, both the rectangle ratio and the curve fill factor are the same greater, the lower the temperature of the final annealing treatment '
Es wurde bei den Legierungen eine Röntgenstrahl-In the case of the alloys, an X-ray
beugung durchgeführt und das Folgende ermittelt. Die der abschließenden Glühbehandlung bei einer Temperatur von 7000C ausgesetzte Legierung wies eine gemischte Phase aus einer α-Phase mit einer raum-diffraction is carried out and the following is determined. The alloy exposed to the final annealing treatment at a temperature of 700 ° C. had a mixed phase of an α-phase with a spatial
zentrierten kubischen Gitterstruktur und einer ;■-Phase mit einer flächenzcntrierten kubischen (iiilerstruktur auf. Im Gegensatz hierzu zeigte die einer abschließenden Glühbchandlung bei einer Temperatur oberhalb 9(M)1C ausgesetzte Legierung eine einzige Phase, nämlich eine j-Phase. Außerdem wurde festgestellt, daß die die gemischte Phase aufweisende Legierung hinsichtlich der plastischen Verarbeitbarkeit. des Rechteckigkeitsverhältnisses und des Kurvenfullfaktors überlegen ist und sich deshalb ausgezeichnet als halbhartcs magnetisches Material eignet.centered cubic lattice structure and a; ■ phase with a face-centered cubic (coil structure. In contrast, the alloy subjected to a final annealing treatment at a temperature above 9 (M) 1 C showed a single phase, namely a j-phase that the alloy having the mixed phase is superior in plastic workability, squareness ratio and curve filling factor, and therefore is excellent as a semi-hard magnetic material.
Das Verfahren gemäß Beispiel 5 wurde wiederholt, wobei die Aushärtungsbehandlung bei den in TabelleXl angegebenen verschiedenen Temperaturen durchgerührt wurde. Die Koerzitivkraft (Hc) der so behandelten Legierung ist in Tabelle XI und in F i \\. 11 veranschaulicht. In Fig. 11 geben die mit den Be/ugs-/eichen 1, 2 und 3 versehenen Kurven die Daten der Legierungen an, die der abschließenden Glühbehandlung bei 700,900 bzw. 1100°C ausgesetzt wurden.The process according to Example 5 was repeated, the hardening treatment being carried out at the various temperatures given in Table XI. The coercive force (Hc) of the alloy so treated is in Table XI and in F i \\. 11 illustrates. In FIG. 11, the curves provided with the diff. 1, 2 and 3 indicate the data of the alloys which were subjected to the final annealing treatment at 700.900 and 1100 ° C., respectively.
Tabelle XI
Koerzitivkraft (Wc) in OeTable XI
Coercive force (Wc) in Oe
4(X)4 (X)
46
51
4146
51
41
WX)WX)
29
31
3129
31
31
700700
22
24
2622nd
24
26th
800800
1212th
WX)WX)
3,5 2,5 33.5 2.5 3
Wie aus Tabelle XI und Fig. II ersichtlich, erreicht die Koerzitivkraft (Hc) bei einer Aushärtungstemperatur von annähernd 4000C ein Maximum und fällt dann mit zunehmender Aushärtungstemperatur ab. Ist die Aushärtungstemperatur höher als 800' C, dann liegt die Koerzitivkraft (Hc) unterhalb etwa 10 Oe. Die Aushärtung soll deshalb vorzugsweise bei einer Temperatur nicht oberhalb 800" C durchgeführt werden.As can be seen from Table XI and FIG. II, the coercive force (Hc) reaches a maximum at a curing temperature of approximately 400 ° C. and then falls as the curing temperature increases. If the curing temperature is higher than 800 ° C, the coercive force (Hc) is below about 10 Oe. The curing should therefore preferably be carried out at a temperature not above 800.degree.
Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |