DE2431874B2 - Verfahren zur herstellung eines magnetmaterials und dessen verwendung - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines magnetmaterials und dessen verwendung

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DE2431874B2 DE19742431874 DE2431874A DE2431874B2 DE 2431874 B2 DE2431874 B2 DE 2431874B2 DE 19742431874 DE19742431874 DE 19742431874 DE 2431874 A DE2431874 A DE 2431874A DE 2431874 B2 DE2431874 B2 DE 2431874B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Magnctmatcrials mit einer Koerzitivfeldstärke von 20 bis 80 A/cm, einem Remanenzverhältnis von mindestens 0,80 und einer Remanenzflußdichte von mindestens i,2T aus einer Legierung, deren Zusammensetzung innerhalb eines Bereiches im Mehrstoffsystem Kobalt -(Nickel + Aluminium+ Titan) - Eisen liegt, der - wie in Fig. 1 dargestellt - begrenzt ist von dem Polygonzug
A (ΙΟ':·', Cn; 25% (Ni +Al+ Ti): 65% Fe) Ii (ΙΟ11·. Co: 45% (Ni +Al+ Ti): 45"/,, Fe) C (-l<-, Co; 30% (Ni · Al +Ti); 25% Fe) 1) ι 45'«. Co; 15% (Ni+ Al+ Ti); 40'".. Fe) - A.
wobei tier Aluminium-Gehalt 1 bis 4'K. und der Titan-
(jehüii ('.5 bi> -t ■■ KeLMgi und ü;l Summe des Aluminium- und Titan-Gehaltes 2 bis 5\. ergibt.
Zur Herstellung \nn Speichereinrichtungen und Schaltelementen, wie beispielsweise histahilcr HaIireedrelais, sind Werkstoffe erlorderlich. J:e eine Koer-/ilivfeldstärke // von 20 bis 80 Λ/cm, ein Remanenzverhältnis ./, ./ von mindestens 0,80 sowie eine Remanen/flußdici.!. /i, = J, von mindestens 1.2 T besitzen und sich außerdem durch ihre gute Hinschmelzharkeii 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 Säitigungsmagnetostriktion/. erwünscht.
Um diesen magnetischen, mechanisch-thermischen und technologischen Anforderungen zu entsprechen, ist es bereits aus der I)T-AS 22 44 925 bekanntgeworden, eine Kobalt-Eisen-Nickel-Niub-Legierung zu verwenden, die zusätzlich noch wenigstens ein Metall aus der Gruppe Tantal, Titan, Vanadium, Zirkonium. Molybdän, Chrom und Wolfram enthalten kann. 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. Niob und Zusatzmetall beträgt 1 bis 5 Gew.-%. Für die vorgesehene Verwendung wird diese Legierung bei 600 bis 900 C ausgehärtet und danach mit Zwischei.glühungen bei Temperaturen von mindestens 600 ( um mindestens 75% kaltverformt.
Als nachteilig hat sich indessen erwiesen, daß die vorbekannte Kobalt-Eisen-Nickel-Niob-Legierung der Forderung nach einer hohen Metall-Glas-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 1000 C über dem der übrigen Komponenten liegt.
Ferner ist aus der CH-PS 1 55 830 eine Legierung bekannt, die aus 0 bis 34% Kobalt, 20 bis 54% Nickel und 46 bis 70% Eisen besteht und außerdem Zusätze aus einer Reihe von Metallen, darunter auch Titan und Aluminium, enthalten kann, deren Summe höchstens 2% betragen soll. Diese Legierung zeichnet sich durch einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten aus. Über magnetische Eigenschaften der Legierung läßt sich der Ch-PS 1 55 830 nichts entnehmen.
Weiterhin ist aus der CH-PS 177 314 eine Legierung bekannt, die aus 3 bis 30%> Nickel. 1 bis 50% Titan, Rest Eisen besteht und zusätzlich 0 bis 60% Kobalt bzw. 0 bis 20% Aluminium enthalten kann. Aus den entsprechenden Angaben über die Koerzitivfeldstärke (250 bis 830 Oe a 200 bis 664 A/cm) und die Remapcnzflußdichte auf Seite 2, Absätze 3 und 4 der CH-PS 1 77 314 geht jedoch eindeutig hervor, daß es sich bei der bekannten Legierung um einen Dauermagneiwerkstoff handelt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine niobfreie Legierung zur Verfügung zu stellen, welche die eingangs genannten Anforderungen an Werkstoffe für Speichereinrichtungen und Schaltelemente s iwohl in magnetischer als auch in mechanisch-technologischer Hinsicht erfüllt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs erwähnten Verfahren dadurch gelöst, daß ein Rohling der entsprechenden Zusammensetzung zunächst bei 700 bis 900 C zwischcngeglülT, dann um
IlllliücslCil-, 7ίΙ"·ι i..ri ν c, ΙΟΓΠιι LlIIiI M.'liln_hiii. Ii ulk
q_v hi., 4Niündigen S c h i u Liu 1 ü 11 α 11 ti Ix ι 3(Hi in-, 7Ou
unterworfen v\ nci.
Entgegen der \ orsiclluni;, daß ui kubuli-i iscn-NiLkel-Lcgieruiigcn cm Mindestgehalt .,[, Nu/n uhciläßlich Mji. um cmc befriedigend hohe KocrzitMeldstärke zu erlangen (DT-AS 22 44 425. Spalte 3. /eilen ] his 23). hai sich überraschender« use uczciiU, daß auch nur. .reie Kobali-Nickcl-Ei. .-n-Legieiungv.-n die licliirdcrten magnetischen Kenn. ^rIe erreichen. *cnn ihnen die klemen'.e Aluminum und Titan in einem bestimmten Verhältnis zugesetzt und eine hune Kaltverformung sowie eine geeignete V\ ärme.schlußbehandlung vorgenommen werden. Im Vergleich /ur \orbekaiinlen niobhaltigen Legierung zeichnet sich die nach dem crfindungsgemäBen Verfahren hergestellte Lcuicrung zusätzlich durch ihre beträchtlich erhöhte Meiallglas-Ilaftfesügkeit aus.
Als besonders vorleilhaft hat es sich herausgestellt, die S. !ilußglühung 1 bis 3 Stunden vorzunehmen.
Vorteilhaft wird ferner die Zusammensetzung der Legierung innerhalb eines Bereiche, im Mehrstoffsystem Kobalt - (Nickel-r Aluminium ι (ilani Eisen gewählt, dci wie in der Figur dargestellt - begrenzt ist v.jü dem I'olygon/ug
E (15% Co: 30iy. (Ni + Al+Ti); 551;,, Ic) I(15% Co; 35% (Ni + Al+Ti): 50% Fe) G (42% Co; 24% (Ni + Al+Ti): 34% Fe) H (42% Co; 19% (Ni + Al+Ti): 39% Fe) - F.
Vorzugsweise sollte der Aluminium-Gehalt 1 bis 3% und der Titan-Gehalt 1 bis 3% und die Summe des Aluminium- und Titan-Gehaltes 3 bis 4% betragen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Legierungen eignen sich insbesondere als in Glas einschmelzbarer Magnetwerkstoff.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In einem Vakuumofen wurden fünf erfindungsgeni.ii.· l.egleiungen (Nl. 1 his :.) und cmc zum Stand de Technik gehöiciule Legierung iNr dj aul Kiikiii-Nickci-l.isen-Hasi-i hergestellt; ihre chemische /uv.nimensci.Linl· ist m der Tabelle I angegeben-
'label Ie 1
Legierungen aul Kohall-Nickel-Eisen-Basis
Zusammensetzung in Gewichtsprozent
1 c t.'i...Td ns;
N Hill MV.· I
Ni
Al
Ii
14. ;0 Re- ι 28,60 2,8Χ
23.40 Rev 1 25.00 3.10
3X.S5 Rev t IX."7s 2.Χ0
40.00 Re- 1 1(ι.20 3,12
40.00 Rev ι 1(ι,25 1,01
40.05 Rev t 16.1 s
.10
.2X
'l Linschlielilich ühh, i er crschmel/ung^bcdinglcr \ciiiiireinifuiigen. Der Gcsamliinleil an Dcs<i\i<f.i!»in.s- und r.nischuctjlungsclenienten beträgt weniger aU 1 Cicw -
Nach dem Ausschmieden wurden die einzelnen Schmelzblöcke auf 5,4 mm Dicke heißgew .il/t. im Temperaturbereich von 700 bis 900 ( geglüht, danach geheizt und dann durch Ziehen um 67, 70, S7. 90, 95 bzw. 47",, kaltverlormt. Aus dem so gefertigten Draht wurden 100 mm lange Proben hergestellt, um den Einfluß der Wärmeschlußbchandlung auf die magnetischen und mechanisch-technologischen Kenngrößen zu ermitteln.
An zwc: erfindungsgemäßen 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), Seilen 153 bis 155, beschriebenen Verfahren bestimmt.
Tabelle 2
Magnetische und mechanisch-technologische Kennwerte von Legierungen auf Kobalt-Nickel-Eisen-Basis in Abhängigkeit von deren Kaltverformung und Wärmeschi ußbehandlung
Legie
rung
Nr.		 Kaltver
formung		 Schlußglühung
Tem- Zeit
pera-
tur		 (SUl.) Koerzitiv-
feldstärke		 Rema-
nenz-
vcrhältnis
J1IJ s 		Rcnia-
ncnz-
riußdicliie		 Sättigungs-
flußdichlc		 Vickers-
härte (HV)
(im harten
Zustand)
(%) I C) 2 (A/cm) (T) (T)
1 95 550 2 65 0,88 1,32 1,50 440
2 70 600 2 70 0,84 1,30 1.55 380
2 90 600 T 80 0,85 1,32 1,55 460
3 95 550 2 50 0,92 1.58 1,70 545
3 95 650 2 42 0,86 1.45 1,68 545
4 97 550 Ί 40 ()}\) 1.48 1,66 480
4 97 650 Ί 36 0.89 1.46 1,64 480
4 650 1 2 X ,'.XO 1.31 1.64
4 67 650 30 (),'76 1.22 1,60
4 97 750 1 10 0.74 FIX 1.64 480
5 500 1 52 (),8(i 1.42 1.65 485
h 97 600 I" 0.XO 1.25 1.56 490
Aus den in der Tabelle 2 wiedergegebenen magnetischen und mechanisch-technologischen Kennwerten ergibt sich, daß bei den Legierungen Nr. 1 bis 5 einerseits eine zu niedrige Kaltverformung (weniger als 70'/«) und andererseits eine zu hohe Schlußglühtcm- ^ pcratur (750 C) zu einem Remanenzverhältnis führen, das unterhalb des angestrebten Sollwertes von mindestens 0,80 liegt. Eine zu hohe Schlußglühtemperatur (750 C) hat außerdem eine unzureichende Koerzitivfeldstärke (10 A/cm) und ein zu niedriges Remanenz- m verhältnis (0,74) zur Folge. Werden hingegen die Verfahrensschritte zur Einstellung des angestrebten magnetischen Zustandes erfindungsgemäß vorgenommen, so liegen die charakteristischen magnetischen Kenngrößen der Kobalt-Nickel-Eisen-Aluminium-Ti- ι <;
Tabelle 3
tan-Legierungen in den erforderlichen Wertebereichen, und sie übertreffen die entsprechenden Kenngrößen der zum Stand der Technik gehörenden Kobalt-Eisen-Nickcl-Niob-Legierung (Nr. 6), insbesondere bezüglich der Koerzitivfcldstärke.
Die Untersuchungsergebnisse zeigen ferner, dal: unter gleichen llerstellungsbedingungen die kobaltärmeren Legierungen (Nr. 1 und 2) einerseits eine höhere Koerzitivfeldstärkc erreichen als die kobaltreicheren Legierungen (Nr. 3, 4 und 5), andererseits aber kleinere Remanenzflußdichten aufweisen. Füi den insgesamt erwünschten Wertebereich liefern somi die erhaltenen Daten auch eine Arbeitsregel zur spe zielten Auswahl erfindungsgemäß herzustellende] Legierungen.
Glashaftungskennwerte von Legierungen auf Kobalt-Nickel-Eisen-Basis in Abhängigkeit vonderOxidationsbehandlung
Legie Oxidations Zeit Gkishai'tung Anmerkung
rung behandlung
Nr. (Min.)
Tempe 1
ratur 3
( C) 1 I mg/cm")
4 900 3 6,5
4 900 1 14,5
5 900 4,5
5 900 3 7,5
6 900 - 2,8 Oxidschicht
blättrig
6 900 -1,8 Oxidschicht
blättrig
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 mechanisch-technologischen Eigenschaften, insbesondere ihrer großen Koerzitivfeldstärke, ihres hohen Remanenzverhältnisses und ihrer hervorragenden Glashaftung eignen sich die anmeldungsgemäß ausgewählten und hergestellten Legierunger vornehmlich als Werkstoffe für Speichereinrichtunger und Schaltelemente. Sie ermöglichen einen verein fachten Aufbau derartiger Vorrichtungen sowie eine hohe Funktionssicherheit.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

  1. I'utenia; !Sprüche:
    I. Verfahren zur Herstellung eines Magneimaterials mit einer Koer/.ilivfeldstärke von 20 bis 80 A/cm, einem Remanenzverhältnis von mindestens C,SO und einer Remanenzflußdichte von mindestens 1,2 T aus einer Legierung, deren Zusammensetzung innerhalb eine Bereiches im Mehrstoffsystem Kobalt - (Nickel + Aluminium + Tilan) - Eisen liegt, der begrenzt ist von dem Polygonzug
    Λ (10% Co: 25% (NM+ Al+ Ti); 65% Fe) B (10% Co: 45% (Ni + Al +Ti); 45% Fe) C (45% Co; 30% (Ni + Al + Ti): 25% Fe) D (45% Co; 15% (Ni + Al + Ti): 40% Fe) - A,
    wobei der Aluminium-Gehalt 1 bis 4" und der Titan-Gehalt 0,5 bis 4% beträgt und die Summe des Aluminium- und Titan-Gehaltes 2 bis 5% ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohling der entsprechenden Zusammensetzung zunächst bei 700 bis 900 C zwischengeglüht, dann um mindestens 70% kaltverformt und schließlich einer 0,5- bis4stündigen Schlußglühung bei 500 bis 700 ( unterworfen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlußglühung I bis 3 Stunden dauert.
  3. 3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 auf eine Legierung, deren Zusammensetzung innerhalb eines Bereiches im Mehrstoffsystem Kobalt - (Nickel +Aluminium+ Titan) - Eisen liegt, der begrenzt ist von dem Polygonzug
    E (15% Co; 30% (Ni + Al + Ti); 55% Fc) F (15% Co; 35% (Ni+ Al+ Ti); 50% Fe) G (42% Co; 24% (Ni + Al + Ti); 34% Fe) H (42% Co; 19% (Ni + Al + TiV 39% Fe) - E.
  4. 4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 auf eine Legierung der Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 3, deren Aluminium-Gehalt 1 bis 3% und dere" Titan-Gehalt 1 bis 3% beträgt und wobei die Summe des Aluminium- und Titan-Gehaltes 3 bis 4% ergibt.
  5. 5. Verwendung einer nach den Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellten Legierung als in Glas einschmelzbaren Magnetwerkstoff.
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