DE2431874A1 - Verwendung einer legierung auf kobaltnickel-eisen-basis als magnetisch halbharten, in glas einschmelzbaren werkstoff - Google Patents

Verwendung einer legierung auf kobaltnickel-eisen-basis als magnetisch halbharten, in glas einschmelzbaren werkstoff

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Description

VACUUMSCHMELZE GMBH 2. Juli 1974-
Hanau Sr/Bz
Verwendung einer Legierung auf Kobalt-Nickel-Eisen-Basis als magnetisch halbharten, in Glas einschmelzbaren Werkstoff.
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Legierung auf Kobalt-Nickel-Eisen-Basis als magnetisch halbharten, in Glas einschmelzbaren Werkstoff.
Zur Herstellung von Speichereinrichtungen und Schaltelementen, wie beispielsweise bistabiler Haftreedrelais, sind Werkstoffe erforderlich, die eine Koerzitivfeidstärke H von 20 bis 80 A/cm, ein Remanenzverhältnis J /J von mindestens o,8o sowie eine Remanenzflußdichte B ä J von mindestens 1,2 T besitzen und sich außerdem durch ihre gute Einschmelzbarkeit in geeignete Gläser auszeichnen; diese Werkstoffe sollen sich ferner im harten Zustand noch hinreichend verformen lassen und im magnetisch günstigen Zustand eine hohe Elastizität aufweisen. Zusätzlich ist eine relativ kleine Sättigungsmagnet ο strikt! on 4 _ erwünscht.
Um diesen magnetischen, mechanisch-thermischen und technologischen Anforderungen zu entsprechen, ist bereits vorgeschlagen worden, magnetisch halbharte Legierungen zu verwenden, so u.a. eine Kobalt-Eisen-Nickel-Kiob-Le-
509883/0573 " 2"
- 2 - 2. Juli 1974
Sr/Bz
gierung, die zusätzlich noch wenigstens ein Metall aus der Gruppe Tantal, Titan, Vanadium, Zirkonium, Molybdän, Chrom und Wolfram enthalten kann (DT-AS 2 244- 925). Bei dieser Legierung liegt das Gewichtsverhältnis von Kobalt zu Eisen im Bereich von 3 - 2 bis 1 : 2 und das von Nickel zu Eisen im Bereich von 1 : 1 bis 1:3» und der Anteil an Niob bzw. an Niob und Zusatzmetall beträgt 1 bis 5 G-ewo-%. Für die vorgesehene Verwendung wird diese Legierung bei 600 bis 9000G ausgehärtet und danach mit Zwischenglühungen bei Temperaturen von mindestens 600 um mindestens 75 % kaltverformt,
Als nachteilig hat sich indessen erwiesen, daß die vorgeschlagene Kobalt-Eisen-Nickel-Niob-Legierung der Forderung nach einer hohen Metall-G-las-Haftfestigkeit, einer wesentlichen Voraussetzung guter Einschmelzbarkeit, nur unzureichend entspricht. Es ist ferner als Nachteil anzusehen, daß diese Legierung mit Niob- ein - relativ teures - Metall als Mußkomponente enthält, dessen Schmelzpunkt um nahezu 10000C über dem der übrigen Komponenten liegt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine niobfreie Legierung zur Verfugung zu stellen, welche die eingangs genannten Anforderungen an Werkstoffe für Speichereinrichtungen und Schaltelemente sowohl in
- 3 509883/0573
- 5 - 2. Juli 1974
Sr/Bz
magnetischer als auch in mechanisch-technologischer Hinsicht erfüllte
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelost durch die Verwendung einer Legierung auf Kobalt-Nickel-Eisen-Basis, deren Zusammensetzung innerhalb eines Bereiches im Mehrstoff system Kobalt- (Nickel+Aluminium+Titan)-Eisen liegt, der - wie in Fig» 1 dargestellt - begrenzt ist von dem Polygonzug
A (10 % Go; 25 % (Ni+Al+Ti); 65 % Fe) -
B (10 % Go; 45 % (Ni+Al+Ti); 45 % Fe) -
G (45 % Go; 50 % (Ni+Al+Ti); 25 % Fe) -
D (45 % Co; 15 % (Ni+Al+Ti); 40 % Fe) - A,
insbesondere von dem Polygonzug
E (15 % Go; 30 % (Ni+Al+Ti); 55 % Fe) -
F (15 % Go; 35 % (Ni+Al+Ti); 50 % Fe) -
G (42 % Go; 24 % (Ni+Al+Ti); 34 % Fe) -
H (42 % Go; 19 % (Ni+Al+Ti); 39 # Fe) - Ξ,
wobei der Aluminium-Gehalt 1 bis 4 %, vorzugsweise 1 bis 3 % und der Titan-Gehalt o,5 bis 4 %, vorzugsweise 1 bis 3 % beträgt, mit der Maßgabe, daß die Summe des Aluminium- und Titan-Gehaltes 2 bis 5 %·, vorzugsweise 3 bis 4 % ergibt und wobei diese Legierung bei 700 bis 90O0G zwischengeglüht, um mindestens 70 % kaltverformt und einer o,5-bis 4-stündigen, 'vorzugsweise einer 1- bis 3-stündigen
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2. Juli 1974 Sr/Bz
Schlußglühung bei 500 bis 70O0C unterworfen worden ist, als magnetisch, halbharten, in Glas einschmelzbareii Werkstoff«
Entgegen der Vorstellung, daß in Kobalt-Eisen-Nickel-Legierungen ein Mindestgehalt an Niob unerläßlich sei, um eine befriedigend hohe Koerzitivfeldstärke zu erlangen (DT-AS 2 244 925, Spalte 3, Zeilen 1 bis 23), hat sich überraschenderweise gezeigt, daß auch niobfreie Kobalt-Nickel-Eisen-Legierungen die geforderten magnetischen Kennwerte erreichen, wenn ihnen die Elemente Aluminium und Titan in einem bestimmten Verhältnis zugesetzt und eine hohe Kaltverformung sowie eine geeignete WärmeSchlußbehandlung vorgenommen werden. Im Vergleich zur vorbekannten niobhaltigen Legierung zeichnet sich die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung zusätzlich, durch ihre beträchtlich erhöhte Metall-Glas-Haftfestigkeit aus.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In einem Vakuumofen wurden fünf erfindungsgemäß zu verwendende Legierungen (Nr. 1 bis 5) und eine zum Stand der Technik gehörende Legierung (Nr. 6) auf Kobalt-Nickel-Eisen-Basis hergestellt; ihre chemische Zusammensetzung ist in der Tabelle 1 angegeben:
509883/0573 - 5 -
Legierung
Nummer		 Go Fe* Ni Al
1 14,70 Rest 28,60 2,88
2 23,40 Rest 25,00 3,10
3 38,85 Rest 18,75 2,80
4 40,00 Rest 16,20 3,12
5 40,00 Rest 16,25 1,01
6 40.05 Rest 16.15
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Sr/Bz
Tabelle 1
Legierungen auf Kobalt-Nickel-Eisen-Basis Zusammensetzung in Gewichtsprozent.
Ti Nb
1,08 1,20 1,10
1,19 3,28
3,73
* einschließlich üblicher erschmelzungsbedingter Verunreinigungen. Der Gesamtanteil an Desoxidations- und Entschwefelungselementen/weniger als 1 Gew.-%.
beträgt
Nach dem Ausschmieden wurden die einzelnen Schmelzblöcke auf 5»4 mm Dicke heißgewalzt, im Temperaturbereich von 700 bis 9000G geglüht, danach gebeizt und dann durch Ziehen um 67, 70, 87, 90, 95 bzw. 97 % kaltverformt. Aus dem so gefertigten Draht wurden 100 mm lange Proben hergestellt, um den Einfluß der Wärmeschlußbehandlung auf die magnetischen und mechanisch-technologischen Kenngrößen zu ermitteln.
An zwei erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen (Nr. 4 und 5) und an der zum Stand der Technik gehörenden Legierung (Nr. 6) wurde außerdem die Glashaftfestigkeit nach dem in der Zeitschrift "Glastechnische Berichte", 46 (1973), Seiten 153 bis 155, beschriebenen Verfahren bestimmt»
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- 6
2. Juli 1974-Sr/Bz
Tabelle 2
Magnetische und mechanisch-technologische Kennwerte von Legierungen auf KobaIt-Fickel-Eisen-Basis in Abhängigkeit von deren Kaltverformung und Wärmeschlußbehandlung.
Leg.
Nr.		 KaIt-
verf o
% 		Schluß-
glühung
Temp. Zeit
(0G) (Std)		 2 Koer-
zitiv-
feld-
stärke		 Rema
nenz-
vertu		 Rema
nenz-
fluß
dichte		 Sätti-
gungs-
fluß-
dichte
(T)		 Vickers-
härte (HY)
(im harten
Zustand)
1 95 550 2 65 o,88 1,32 1,50 440
2 70 600 2 70 o,84 1,30 1,55 380
2 90 600 2 80 o,85 1,32 1,55 460
3 95 550 2 50 o,92 1,58 1,70 545
3 95 650 2 42 o,86 1,4-5 1,68 54-5
4 97 550 2 40 o,90 1,48 1,66 480
4 97 650 2 36 o,89 1,46 1,64 480
4 87 650 2 28 o,80 1,31 1,64
4 67 650 2 30 o,76 1,22 1,60
4 97 750 2 10 0,74- 1,18 1,64 480
5 95 500 2 52 o,86 1,42 1,65 485
6 97 600 19 o,80 1,25 1,56 490
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7 -
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Sr/Bz
Aus den in der Tabelle 2 wiedergegebenen magnetischen und mechanisch-technologischen Kennwerten ergibt sich, daß bei den Legierungen Nr0 1 bis 5 einerseits eine zu niedrige Kaltverformung (weniger als 70 %) und andererseits eine zu hohe Schlußglühtemperatur (75O0O) zu einem Remanenzverhältnis führen, das unterhalb des angestrebten Sollwertes von mindestens o,80 liegt» Eine zu hohe Schlußglühtemperatur (75O0C) hat außerdem eine unzureichende Koerzitivfeidstärke (10 A/cm) und ein zu niedriges Remanenzverhältnis (ο,7;+) zur Folge, Werden hingegen die Verfahrensschritte zur Einstellung des magnetisch halbharten Zustandes anmeldungsgemäß vorgenommen, so liegen die charakteristischen magnetischen Kenngrößen der Kobalt-Nickel-Eisen-Aluminium-Titan-Legierungen in den erforderlichen Wertebereichen, und sie übertreffen die entsprechenden Kenngrößen der zum Stand der Technik gehörenden Kobalt-Eisen-Nickel-Niob-Legierung (Nr. 6), insbesondere bezüglich der Koerzitivfeidstärke .
Die Untersuchungsergebnisse zeigen ferner, daß unter gleichen Herstellungsbedingungen die kobaltärmeren Legierungen (Nrο 1 und 2) einerseits eine höhere Koerzitivfeldstärke erreichen als die kobaltreicheren Legierungen (Nr0 3, 4- und 5)? andererseits aber kleinere Remanenzflußdichten aufweisen» Für den insgesamt erwünschten Wertebereich liefern somit die erhaltenen Daten auch eine Arbeitsregel zur .speziellen Auswahl erfindungsgemäß zu
verwendender Legierungen- - 8 -
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Sr/Bz
Tabelle 3
Glashaftungskennwerte von Legierungen auf
Kobalt-Nickel-Eisen-Basis in Abhängigkeit
von der Oxidationsbehandlung.
Legierung Oxidationsbehandlg. Glashaftung Anmerkung
Nr. Tempe(DC) Zeit (Min) (mg/cmz)
4 900 1 6,5 Oxidschicht
blättrig
4 90C 3 Oxidschicht
blättrig
5 900 1 4,5
5 900 3 7,5
6 900 1 -2,8
6 900 3 -1,8
Daß sich die nach der Erfindung zur Verfügung gestellten Legierungen auch durch ihre ausgeprägte Glashaftung auszeichnen, folgt unmittelbar aus den in der Tabelle 3
wiedergegebenen Meßzahlen«
Infolge ihrer sehr günstigen magnetischen und mechanischtechnologischen Eigenschaften, insbesondere ihrer großen Koerzitivfeldstärke, ihres hohen Remanenzverhältnisses
und ihrer hervorragenden Glashaftung eignen sich die anmeldungsgemäß ausgewählten und hergestellten Legierungen vornehmlich als Werkstoffe für Speichereinrichtungen und Schaltelemente. Sie ermöglichen einen vereinfachten Aufbau derartiger Vorrichtungen sowie eine hohe Funktions-
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sicherheit. - 9 -

Claims (1)

  1. VACUUMSGHMELZE GMBH - 9 - 2, Juli 1974
    Hanau Sr/Bz
    Patentanspruch.
    Verwendung einer Legierung auf Kobalt-Nickel-Eisen-Basis, deren Zusammensetzung innerhalb eines Bereiches im Mehrstoff system Kobalt-(Nicke1+Aluminium+Titan)-Eisen liegt, der begrenzt ist von dem Polygonzug
    A (10 % Co; 25 % (Ni+Al+Ti); 65 % Pe) B (10 % Go; 45 % (Ni+Al+Ti); 45 % Fe) G (45 % Go; 30 % (Ni+Al+Ti); 25 % Fe) D (45 % Go; 15 % (Ni+Al+Ti); 40 % Fe) - A, insbesondere von dem Polygonzug
    E (15 % Co; 30 % (Ni+Al+Ti); 55 % Fe) F (15 % Go; 35 % (Ni+Al+Ti); 50 % Fe) G (42 % Go; 24 % (Ni+Al+Ti); 34 % Fe) H (42 % Co; 19 % (Ni+Al+Ti); 39 % Fe) - E, wobei der Aluminium-Gehalt 1 bis 4 %, vorzugsweise 1 bis 3 % und der Titan-Gehalt o,5 bis 4 %, vorzugsweise 1 bis 3 % beträgt, mit der Maßgabe, daß die Summe des Aluminium- und Titan-Gehaltes 2 bis 5 %, vorzugsweise 3 bis 4 % ergibt, die bei 700 bis 90O0C zwischengeglüht, um mindestens 70 % kaltverformt und einer o,5- bis 4-stündigen, vorzugsweise einer 1- bis 3-stündigen Schlußglühung bei 500 bis 700°C unterworfen worden ist, als magnetisch halbharten, in Glas einschmelzbaren Werkstoff.
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    Le e rs e ι te
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