DE2453636A1

DE2453636A1 - Verfahren zur herstellung eines halbharten magnetischen materials

Info

Publication number: DE2453636A1
Application number: DE19742453636
Authority: DE
Inventors: Etsuo Hanada; Zenzo Henmi; Makoto Kassai; Toshio Kobayashi; Masanori Okada; Takehiko Sato
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1973-11-12
Filing date: 1974-11-12
Publication date: 1975-05-15
Also published as: GB1483787A; NL161505C; FR2250828B1; IT1024812B; NL161505B; CA1033649A; JPS5435575B2; US3983916A; JPS5076593A; SE410011B; NL7414667A; BE822076A; FR2250828A1; SE7413979L

Description

BLUMBACH - WESER ■ BERGEN & KRAMER

PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÖNCHEN

DIPL-iNG. P. G. BLUMBACH ■ DIPL-PHYS. DR. W. WESER OIPL-ING. DR₁]UR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAMER

62 WIESSADEN 8 MÖNCHEN 60, FLOSSAAANNSTRASSE15

TELEFON (089) 883603/883604

7H/8735

Fujitsu Limited
Kawasaki-ski / Japan

Verfahren zur Herstellung eines halbharten magnetischen

Materials

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines halbharten magnetischen Materials mit folgenden Schritten: Bearbeiten eines Barrens einer Legierung aus im wesentlichen Kobalt,
Niob und Eisen in einen Gegenstand geeigneter Form} Durchführen einer Lösungsbehandlung an dem Gegenstand^ Kaltverformen des so behandelten Gegenstandes mit einer Querschnitteverringerung von mindestens 75 %; und Altern des Gegenstandes,

Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung *uf «in Verfahren zur

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PATENTANWÄLTE BLUMBACH, WESER, BERQEN & KRAMER, 8 MÜNCHEN SO, FLOSSMANtMSTR. 1B

Herstellung halbharter magnetischer Materialien, die sich für selbsthaltende Reed-Schalter eignen, und speziell auf ein Verfahren zur Herstellung halbharter magnetischer Materialien auf der Basis Kobalt-Niob-Eisen, die die für kleine Reed-Schalter erwünschte Hysteresisschleifenform und die erwünschten Remanenzeigenschaften besitzen. Generell sollten halbharte magnetische Materialien für solche Anwendungen die folgenden Eigenschaften besitzen:

1. Sowohl die magnetische Sättigungsflußdichte (Bs) als auch die magnetische Remanenzflußdichte (Br) sollen groß sein.

2. Die Rechteckhysteresisschleife soll ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis CBr/Bs) und einen großen "Füllfaktor" im zweiten Quadranten aufweisen. Der Ausdruck "Füllfaktor" stellt sich durch die Formel

</^(BH)max ' ^{Br Hc}*

dar, wobei CBH) das Produkt der maximalen magnetischen Enermax

gie und Hc die Koerzitivkraft bedeuten.

3. Die Koerzitivkraft (Hc) soll im Bereich zwischen 10 und 50 Oe liegen»

H, Die plastische Verformbarkeit soll ausgezeichnet sein, d. h. die Materialien sollen sich leicht zu einem beliebig gestalteten Erzeugnis, wie beispielsweise zu einem dünnen Leitungsstab, einer Folie öder einem Band verformen lassen,

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PATENTANWÄLTE BLUMBACH, WESER, BERGEN & KRAMER, 8 MÜNCHEN 6O, FLOSSMANNSTR. IB

Es wurde bereits ein Verfahren zur Herstellung solcher halbharter magnetischer Materialien vorgeschlagen, bei dem eine Legierung aus im wesentlichen 73 bis 9 3 Gew.-% Kobalt, 1 bis 5 Gew.-% Niob und Rest Eisen zu einer Art Halbzeug verarbeitet wurde, das dann einem Endglühprozeß bei einer Temperatur von mindestens 900° C und danach einer Endkaltverformung mit einer Querschnittsverminderung von mindestens 75 % ausgesetzt wurde. Es wurde auch ein Verfahren zur Erzeugung der halbharten magnetischen Materialien vorgeschlagen, bei dem die Legierung nach der oben erwähnten Endkaltverformung einem Alterungsprozeß bei einer Temperatur von höchstens 9 50° C unterworfen wurde.

Infolge des Mxniaturisierungstrends bei Reed-Schaltern ist es erforderlich, daß die bei solchen Schaltern benützten halbharten magnetischen Materialien eine Koerzitivkraft von mindestens 20 Oe besitzen. Um halbhartes magnetisches Material mit der gewünschten Koerzitivkraft mittels des bekannten Verfahrens herstellen zu können, sollte der Niobanteil in der Legierung im.Bereich von 3 bis 5 % gehalten werden. Mit anderen Worten, die Legierung mit einem Niobgehalt von 1 bis 3 % kann für miniaturisierte Reed-Schalter nicht verwendet werden. Der Anstieg des Niobgehaltes bringt die Bildung einer intermetallischen Niobverbindung mit sich. Daher ist es möglich, ein halbhartes magnetisches Material mit einer mäßigen Koerzitivkraft, d. h, mindestens 20 Oe, zu erzeugen, wenn der Betrag der ausgefällten intermetallischen Verbindungen auf geeignete Weise steuerbar ist.

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Der Anstieg des Niobgehalts ist jedoch mit einer verstärkten Härtung der Legierung verbunden, die sowohl von einer Härtung der festen Lösung als auch von einer Ausscheidungshärtung herrührt . Die Legierung ist daher während der Kaltverformung ziemlich hart, so daß das Kaltverformen extrem schwierig wird. Experimente haben gezeigt, daß das Legierungsmaterial mit mehr als H % Niob offensichtlich zum Bruch neigt, während es zu einem Leitungsstab gezogen wird; das führt dazu, daß eine Massenproduktion nicht durchgeführt werden kann.

Nur wenn auf die letzte Glühbehandlung ein extrem langsames Abkühlen folgt oder wenn die Endkaltverformung in einer Anzahl von Ziehßchritten mit extrem kleiner Querschnittsverminderung, beispielsweise ca. 2 %, aufgeteilt wird,kann die Legierung daher zu einem Endprodukt verarbeitet und der gewünschte Wert der Gesamtquer Schnittsverminderung sichergestellt werden. Ein solch langsames Abkühlen oder eine wiederholte Kaltverformung mit geringer Querschnittsverminderung sollte jedoch aus praktischen Gesichtspunkten vermieden werden, da beide Verfahren für die Herstellung halbharter magnetischer Materialien zu kompliziert und teuer sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung halbharter magnetischer Materialien zu schaffen, die einen größeren Betrag von Niob als bisher bekannte halbharte mag-

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netische Materialien enthalten, eine Koerzitivkraft von 20 bis 50 Oe und zusätzlich die Eigenschaften besitzen, die für halbharte magnetische Materialien im allgemeinen erforderlich sind, wobei das Verfahren mit einer einfachen Hitzebehandlung und Kaltverformung auskommen soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines halbharten magnetischen Materials mit den folgenden Schritten gelöst:

Verarbeiten eines Barrens aus einer Legierung bestehend im wesentlichen aus 73 bis 93 Gew.-% Kobalt, 3 bis 7 Gew.-% Niob und Rest Eisen zu einem Gegenstand geeigneter Form; Erhitzen des Gegenstands auf eine Lösungstemperatur von mindestens 1000° C, und anschließendes Abkühlen auf Zimmertemperatur, wobei der Gegenstand beim Abkühlen beginnend bei einer Temperatur von mindestens 800° C und endend bei einer Temperatur von höchstens 500 C abgeschreckt und dadurch einer Lösungsbehandlung unterzogen wird;

anschließendes Kaltverformen des so behandelten Gegenstands mit einer QuerSchnittsverminderung von mindestens 75 %; und Altern des kaltverformten Gegentands bei einer Temperatur von 500° C bis 900° C.

Die erfindungsgemäße Legierung für das halbharte magnetische Material besitzt 73 bis 93 Gew.-% Kobalt, Wenn der Kobaltanteil unter 7 3 % sinkt, wird das Legierungsmaterial für die Durchführung

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-der gewünschten Kaltverformung zu hart mit dem Ergebnis, daß.sowohl das Rechteckigkeitsverhältnis als auch der Füllfaktor schlechter werden. Es hat sich herausgestellt, daß ein Legierungsmaterial mit weniger als 73 % Kobalt mit einer Kristalltransformation während des Kaltverformens verbunden ist, bei der ein Teil des flächenzentrierten kubischen Gitters in ein raumzentriertes kubisches Gitter umgewandelt wird. Die unzureichende plastische Verformbarkeit wird dieser Kristalltransformation zugeschrieben. Wenn der Kobaltgehalt auf über 93 % vergrößert wird, dann nimmt die plastische Verformbarkeit verglichen mit einer Legierung, deren Bestandteile i» erfindungsgemäßen Verhältnis stehen, ebenfalls ab; dies beruht auf einer Kristalltransformation während des Kaltverformens, bei der ein Teil des flächenzentrierten kubischen Gitters in ein dicht gepacktes hexagonales Gitter übergeht .

Der erfindungsgemäße Niobgehalt in der Legierung liegt bei 3 bis 7 %, womit eine erhebliche Verbesserung der für halbhartes magnetisches Material erwünschten Eigenschaften verbunden ist. Wenn der Niobgehalt unter 3 %' liegt, ist die Koerzitivkraft zu gering. Wenn der Niobgehalt auf der anderen Seite 7 % übersteigt, dann wird die plastische Verformbarkeit schlechter und die magnetische Sättigungsflußdichte nimmt ab, obwohl die Koerzitivkraft vorteilhaft ansteigt. Daher sollte der Niobgehalt auf 3 bis 7 % beschränkt werden, um die Forderungen nach plastischer Verformbarkeit und magnetischer Sattigungsflußdichte zu erfüllen.

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Bei diesen Kobalt- und Niobanteilen ist das den Rest bildende Eisen in der Legierung im Bereich zwischen einem kleineren, jedoch wirkungsvollen Prozentsatz und 24 Gew.-% enthalten. Die untere Grenze des Eisengehalts liegt vorzugsweise bei 5 Gew.-%.

Die Kobalt- und Eisenanteile sollten vorzugsweise aus einem mittleren Bereich zwischen den angegebenen prozentualen Werten ausgewählt werden, da eine Legierung mit Kobalt- und Eisenanteilen in der Nähe der kritischen Werte eine schlechtere Kaltverformbarkeit als die Legierung aufweist, die aus den mittleren Anteilen zusammengesetzt ist. Die Legierung sollte daher vorzugsweise 78 bis 90 % Kobalt, 3 bis 7 % Niob und 6 bis 18 % Eisen enthalten. Noch besser sind 80 bis 87 % Kobalt, 4 bis 5 % Niob und 9 bis 15 % Eisen, um eine Legierung mit erheblich verbesserter Kaltverformbarkeit zu schaffen.

Das erfindungsgemäße halbharte magnetische Material kann einen geringen Betrag an Verunreinigungen aufweisen.

Das oben angegebene Legierungsmaterial kann durch Schmelzen von herkömmlichen Rohmaterialien, wie etwa elektrolytischem Kobalt, elektrolytischem Eisen und Ferroniobmetall in einem Induktionsofen, vorzugsweise einem Vakuuminduktionsofen zur Bildung der Legierung erhalten werden. Die Schmelze der Legierung wird dann zur Bildung eines Barrens in eine Form gegossen.

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PATENTANWÄLTE BLUMBACH, WESER, BEiRGE₁MdKnAMER, S MCNCHEN βΟ, FLOSSMANNSTR. IB

Das Verfahren zur Herstellung eines halbharten magnetischen Materials kann grob in zwei Teile geteilt werden. Der erste Teil besteht darin, daß der Barren grob zu einem beliebig gestalteten Gegenstand verformt wird. Der Barren wird zunächst bei einer Temperatur von vorzugsweise 1000° C bis 1200° C geglüht und dann beispielsweise unter Verwendung einer Heißgesenkdrückmaschine, einer Kaltgesenkdrückmaschine oder einer Ziehvorrichtung zu einem Leitungsstab verarbeitet. Die Fläche des Gegenstands sollte am Ende dieser Bearbeitung vier mal so groß wie die des im zweiten Teil des.erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Endprodukts sein. Der Barren wird gewöhnlich mehrstufig bearbeitet; das Glühen bei einer Temperatur zwischen 1000 und 1200° C sollte vorzugsweise zur Wiedergewinnung der plastischen Verformbarkeit zwischen den Stufen durchgeführt werden. Wie oben angegeben, dient der erste Teil des Verfahrens dazu, den Barren grob zu formen. Jedes bekannte Verfahren für die Verformung von Barren kann zur Erzeugung des Gegenstands verwendet werden, der im zweiten Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens zu dem Endprodukt verarbeitet wird, das die gewünschten magnetischen Eigenschaften aufweist.

Beim zweiten Teil des Verfahrens wird der auf die oben angegebene Weise geformte Legierungsgegenstand nach den folgenden erfindungsgemäßen drei Schritten behandelt. Zunächst wird der Gegenstand bei einer Temperatur von mindestens 1000° C und unterhalb des Verfestigungspunktes tim folgenden als Lösungstemperatur bezeichnet) erhitzt und einer Lösnngsbehandlung unterworfen. Wenn die

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PATENTANWÄLTE BLU M BACH, WES £ ft, BEiKGEN ix XRAMER, 3 MÜNCHEN βθ, FLOSSMANNSTR. 1 β

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Lösungstemperatur unter 1000° C liegt, ist es nicht ntglich, den durch die vorangegangene Bearbeitung gehärteten Gegenstand ausreichend zu erweichen, so daß die plastische Verformbarkeit des Gegenstands nicht wiederhergestellt werden kann. Wenn die Lösungstemperatur zu niedrig ist, verschlechtern sich außer der plastischen Verformbarkeit auch die magnetischen Eigenschaften. Der bei der Lösungstemperatur erwärmte Gegenstand wird dann in der Weise auf Umgebungstemperatur abgekühlt, daß er beginnend mit einer Temperatur von wenigstens 80Q°- C und endend bei einer Temperatur von höchstens 500° C abgeschreckt wird. Das hier verwendete Abschrecken besteht daher, im Eintauchen in eine Flüssigkeit oder ein geschmolzenes Medium mit einer Temperatur von höchstens 500 C, beispielsweise Wasser, Salzwasser, ein flüssiges inertes Gas und sogar ein Salzbad, Wenn die Temperatur des Abschreckmediums wesentlich höher als die Raumtemperatur ist, beispielsweise 300° C bis 500 C, kann die Legierung eine gewisse Zeit lang in dem Medium gehalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Diese unterbrochene Kühlung ist vorteilhaft, wenn nicht erwünscht ist, daß der im ersten Teil des Verfahrens geformte Gegenstand einer starken thermischen Mästung ausgesetzt wird.

Der Gegenstand kann mit jeder beliebigen Geschwindigkeit in Temperaturbereichen gekühlt werden, in denen er nicht abgeschreckt wird. Die Legierung kann aber vorteilhaft auch in diesen Bereichen abgeschreckt werden, Eine mögliche Methode einer Lösungsbehandlung ist wie folgt; Erhitzen auf 1100° C und dann Abkühlen im

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Ofen auf 900° C; Eintauchen in ein geschmolzenes Salzbad bei 400° C; Kühlen in ruhiger Luftτ

Wie oben angegeben, sollte das Abschrecken bei einer Temperatur von mindestens 800° C beginnen und bei einer Temperatur von höchstens 500° C enden. Wenn die Temperatur zu Beginn des Abschreckens unter 800° C liegt, kann der Gegenstand nicht ausreichend erweicht werden und kann daher nicht leicht mit der gewünschten Querschnitt sverminderung bearbeitet werden. Wenn das Abschrecken bei einer Temperatur oberhalb 500 C endet, wird der Gegenstand während des Abkühlens von dieser Abschreckendtemperatur auf die Umgebungstemperatur gehärtet.

Der einer Lösungsbehandlung ausgesetzte Gegenstand wird einer Kaltverformung mit einer Querschnittsverminderung von nicht weniger als 75 % unterzogen. Wenn die Querschnittsverminderung unter 75 % liegt, werden die Koerzitivkraft (Hc), die magnetische Flußdichte (Bjqq) ^{und der Füllfaktor} ^^Br/Bioo^{} zu klein}» ^{Der Ge}~ genstand wird mittels des Kaltverformens bei diesem Verfahrensechritt auf seine endgültige Größe gebracht.

Der kaltverformte Gegenstand wird schließlich bei einer Temperatur im Bereich von 500° C bis 900° C gealtert. Wenn die Alterungstemperatur nicht in diesem Bereich liegt, ist die Koerzitivkraft (Hc) des Materials nicht zufriedenstellend. Die Dauer des Alterungeprozeeeee sollte in Abhängigkeit von der Alterungstemperatur

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geeignet ausgewählt werden. So sollten die Alterungszeiten beispielsweise mehr als 100 Stunden und ungefähr 10 Sekunden bei Alterungstemperaturen von 500° C bzw. 900° C sein.

Anhand von Beispielen und zwölf Figuren wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 magnetische Eigenschaften einiger Proben in Abhängigkeit vom Niobgehalt,

Fig. 2 die Abhängigkeit der Vickers-Härte einiger Proben in Abhängigkeit vom Niobgehalt,

Fig. 3 magnetische Eigenschaften anderer Proben in Abhängigkeit vom Eisengehalt,

Fig. 4 das Rechteckigkeitsverhältnis einiger Proben in Abhängigkeit von der Alterungstemperatur,

Fig, 5 das Rechteckigkextsverhältnis anderer Proben in Abhängigkeit von der Alterungstemperatur,

Fig. 6 den Füllfaktor in Abhängigkeit vom Niobgehalt, Fig. 7 den Füllfaktor in Abhängigkeit vom Eisengehalt,

Fig. 8 eine mittels eines Elektronenmi kreskops erzeugte Vergrößerung einer Probe,

Fig. 9 die Zugfestigkeit in Abhängigkeit von der Abschreckstarttemperatur,

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Fig. 10 Zeit-Temperatur-Diagramme dreier verschiedener Lösungsbehandlungen ,

Fig. 11 die Ziehkraft in Abhängigkeit vom Gesenkdurchmesser und

Fig. 12 die Abhängigkeit der Koerzitivkraft von der Dauer der Alterungsbehandlung.

Beispiel 1

Es wurden Mischungen aus elektrolytischem Kobalt, elektrolytischem Eisen und Ferroniob, deren einzelne Bestandteile in Gewichtsprozenten in Tabelle I aufgeführt sind:

Tabelle I Legierungszusammensetzung

Probe Nr.	Co	Fe	Nb
1	85	12	3
2	8»*	12	4
3	83	12	5
H	82	12	6
5	81	12	7
6	90	6	4
7	87	9
8	81	15	4
9	78	18
10	88	12	0
11	87	12	1
12	86	12	2

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Jede Mischung wurde unter Verwendung eines Vakuuminduktionsofens in einem Aluminiumschmelztiegel geschmolzen. Die Schmelze wurde dann in eine Form gegossen, so daß sich Barren von 40 mm Durchmesser und 3,2 kg Gewicht ergaben. Die Barren wurden bei einer Temperatur von 1200° C 5 Stunden lang homogenisiert. Die so behandelten Barren wurden unter Anwendung von Hitze mittels einer Hei%esenkdrückmaschine bei einer Temperatur von 1200° C zu runden Stangen mit einem Durchmesser von 20 mm verarbeitet. Die Stangen wurden dann mittels einer Kaltgesenkdrückmaschine und einer Kaltziehvorrichtung mehrstufig zur Bildung von Leitungsstäben mit einem Durchmesser von 2 mm kaltverformt, Zwischen den einzelnen Stufen des Kaltverformens wurden die Werkstücke bei einer Temperatur von 1100° C geglüht (procees annealing).

Die Leitungsstäbe mit einem Durchmesser von 2 mm wurden 30 Minu ten lang auf 1100° C erhitzt, um die ausgefällten Komponenten in eine feste Lösung zu überführen und unmittelbar nach dieiem Erhitzen in Was«er abgeschreckt. Die Leitungsstäbe wurden dann durch wiederholte Einzeldurchmesserverringerung (single-draft drawing) mit einer Querschnittsverminderung von nahezu 10 % kaltgezogen, um ihren Durchmesser auf den Endwert, d, h, 0,6 mm zu verringern. Die Gesamtquerschnittsverminderung infolge Kaltverformung be trug bei diesem Verfahreneschritt daher 91 %, Die so geformten Leitungsstäbe wurden dann gerichtet, um Krümmungen zu entfernen, und anschließend eine Stunde bei den in den Tabellen II und III aufgeführten Temperaturen in einem Vakuum gealtert. Die Abhängig-

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keit der Sättigungsmagnetisierung (<**) in emu/gr (emu = elektromagnetische Einheiten).und der Koerzitivkraft (Hc) in Oe der so hergestellten Leitungsstäbe von der Alterungstemperatur ist aus den Tabellen II bzw. III zu entnehmen.

Tabelle II
Satt igung magnet ieierung te) in emu/gr

"v^^^ Alterungs-	ο·	HOO	500	600	700	800	900	1000
Probe^^^-vin °C Nr. ^^	157	157	157	157	155	15H	155	156
1	152	152	152	152	15.0	1H8	150	151
2	1H6	1H6	1H6	1H5	1H5	1H2	1H5	1H5
3	1H2	1H2	1H2	IHO	138	138	IHO	IHl
H	135	135	135	13H	132	131	133	13H
5	1H6	1H6	1H6	1H6	IHH	1H2	1H3	1H5
6	1H9	1H9	1H9	IH 8	1H7	IHH	1H5	1H8
7	ISH	15H	15H	15H	153	150	152	153
•	160	161	161	159	159	155	155	156
9

; Der Leitungsstab wurde keiner Alterungsbehandlung aufgesetzt.

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Tabelle III

Koerzitivkraft (Hc) in Oe

¹^s. Alt erungs -	O*.	400	500	600	700	800	900	1000
Nr. . ^\.	7	7	9	16	22	19	12	1
1	6	6	8	15	28	23	13	8
2	6	66	8	15	35	2 3	13	8
3	7	7	10	25	36	28	14	8
4	10	10	11	21	47	28	15	5
5	10	9	9	19	27	23	15	5
6	6	6	8	16	26	24	14	5
7	8	9	12	25	. 34	24	13	7
8	9	19	23	30	36	28	13	8
9

Aus Tabelle III ist ersichtlich, daß die Koerzitivkraft mit einem Anstieg der Alterungstemperatur zunimmt und den erwünschten Wert von 20 Oe und mehr bei einer Temperatur zwischen 700° C und 800° C erreicht.

Fig. 1 zeigt Werte der Proben 1 bis 5, wobei auf der Ordinate die magnetischen Eigenschaften und auf der Abszisse der Niobgehalt aufgetragen sind. Die Bezugszahlen 1 und 2 beziehen sich in dieser Zeichnung auf Proben, die nicht gezogen bzw. bei 700° C gealtert wurden.

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Aus Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Koerzitivkraft und die Sättigungsmagnetisierung der Leitungsstäbe nach der Alterung zweifellos vom Niobgehalt abhängen. Die Koerzitivkraft nimmt direkt proportional mit dem Niobgehalt zu, während die Sättigungsmagnetisierung mit zunehmendem Niobgehalt direkt proportional abnimmt. Daraus ist erkennbar, daß der Niobgehalt wenigstens 3 % sein sollte, damit sich ein halbhartes magnetisches Material mit einer Koerzitivkraft won mindestens 20 Oe ergibt.

Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit der Vickers-Härte der Proben 1 bis 5 und 10 bis 12, die bei 700° C gealtert wurden, vom Niobgehalt. Aus dieser Figur ergibt sich, daß die Härte mit zunehmendem Niobgehalt ansteigt und einen Maximalwert bei einem Niobgehalt von 7 % erreicht.

In Fig. 3 sind Werte der Proben 2 und 6 bis 9, die alle k % Niob enthalten, dargestellt, wobei auf der Ordinate die magnetischen Eigenschaften und auf der Abszisse der Eisengehalt aufgetragen sind. Die Bezugszahlen 1 und 2 bezeichnen in dieser Figur Proben, die nicht gealtert bzw. bei 700 C gealtert wurden. Es zeigt sich aus Fig. 3, daß die Koerzitivkraft mit zunehmendem Eisengehalt leicht ansteigt, während die Sättigungsmagnetisierung direkt proportional mit dem Eisengehalt zunimmt. Die Legierung sollte daher vorzugsweise aus ungefähr H % Niob, 12 bis 18 % Eisen und 78 bis 84 % Kobalt bestehen.

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Die Proben 1 bis 4 und 6 bis 9, die bei Temperaturen zwischen 400° C und 1000° C gealtert wurden, wurden dann hinsichtlich ihres Rechteckigkeitsverhältnisses (Br/B_10Q) gemessen. In Fig. 4 ist die Abhängigkeit des Rechteckigkeitsverhältnisses von der Alterungstemperatur in ⁰C für die Proben 1 bis H dargestellt, die alle 12 Gew.-% Eisen enthalten. Die Bezügezahlen 1, 2,3 und H stehen in dieser Figur für die Proben 1, 2, 3 bzw. H. Et ist erkennbar, daß die Leitungsetäbe ein zufriedenstellend hohes Rechteckigkeit β verhältnis von über 0,8 bei Alt«rungst«*p*ratur«n

ο
zwischen 400 Cund 1000 C aufweiten.

In Fig. 5 ist die gleiche Abhängigkeit wie in Fig. 4 für di« Proben 2 und 6 bis 9 dargestellt, die all« H G*w.-% Niob enthalten. Die Bezugszahlen kennzeichnen di· entsprechenden Proben. Entsprechend der Figur ist das Rechteckigkeitsverhältnis der Leitungi st äbe entsprechend den Proben 8 und 9 mit «inen Eisengehalt von 15 bzw. 18 % bei Alterungstemperaturen unter 600° C geringer als jenes der Proben 2,6 und 7, di· einen Eisengehalt von 12, 6 bzw, 9 % aufweisen.

Der bei den bei 700° C gealterten Proben 1 bis 9 gemessen« Füllfaktor C /WTT^nSvKe*) ist in den Pig. 6 und 7 in Abhängigkeit vom Eisen- bzw. Niobgehalt dargestellt. Fig. 6 zeigt die Ergebnisse der Proben 1 bis S, die alle den gleichen Eisenanteil, jedoch Niobanteile von 3, k, 5, 6 bzw, 7 % enthalten, während Fig. 7 die Ergebnisse der Proben 6, 7, 2, 8 und 9 zeigt, die alle

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einen gleichen Niobanteil, jedoch Eisenanteile von 6, 9, 12, bzw. 18 % enthalten.

Aus den Fig. 6 und 7 ist ersichtlich, daß die Füllfaktoren der erfindungsgemäßen Legierungen nicht unter 0,7 liegen und damit größer als die herkömmlicher Legierungen sind, die etwa im Bereich von 0,5 bis 0,7 liegen.

Abgetanen von der Probe 5, die den oberen kritischen prozentualen Anteil an Niob enthält, ist der Füllfaktor extre» hoch.

Die bei 700° C gealterte Probe Nr. 5 wurde einer Gammastrahlen-Diffraktometrie ausgesetzt. Die Tabelle IV zeigt einen Vergleich des Spektrogranms der Probe »it de» Standardspektrogramm von Co₃Nb entsprechend der A.S.T.M. Karte 19-355 (A.S.T.M. ist die Abkürzung der amerikanischen Gesellschat für Materialprüfung).

Tabelle IV Wert von d in JRngströe

Z₁IIl 2,OSXT, 2,020 I₁StS 1,5*5 1,329^ 1,905

2,375 2,177 2,032 2,022 1,9t* 1,9U5 1,930

A	1»	368	1	,329	1	,2·9	1	-	1	,195	1	,159
B	-		1	,330	1	,291		1	,It7	1	,160

A Standardspektrogramm von Co-Nb entsprechend der A. S.T,H-Karte 19-355 . °

B gemessener Wert der Probe Nr. 5

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Die ausgeschiedene Phase kann als Co₃Nb identifiziert werden, da der gemessene Wert gut mit dem Standardspektrogramm übereinstimmt

Die der Gammastrahlen-Difraktometrie ausgesetzte Probe wurde ausserdem mittels eines Elektronenmikroskops untersucht, um die Form der ausgeschiedenen Phase zu beobachten. Das Ergebnis ist mit einer 20 OOOfachen Vergrößerung in Fig. 8 dargestellt. Aus dieser Figur ergibt sich, daß Co₃Nb als Kristalle in Form von Platten ausgeschieden wird.

Beispiel 2

Die Proben 2 aus dem Beispiel 1 in Form von Leitungsstäben mit einem Durchmesser von 2 mm wurden als Lösungsbehandlung 30 Minuten auf 1100 C erhitzt. Die Leitungsstäbe wurden dann mit einer Geschwindigkeit von 3 C/Minute auf sechs unterschiedliche Temperaturen, d. h. 1000° C, 900° C, 800° C, 700° C, 600° C und 500⁰C abgekühlt. Von diesen Temperaturen wurden die Lextungsstäbe wassergekühlt. Zusätzlich zu diesen Behandlungen wurde eine andere Behandlung ausgeführt, die darin bestand, daß der Leitungsstab der Probe Nr. 2 unmittelbar nach 30 minütigem Erhitzen auf 1100° C wassergekühlt wurde. Die Zugfestigkeit der nach den oben beschriebenen Verfahren abgeschreckten Leitungsstäbe wurde gemessen,

Fig. 9 zeigt die Abhängigkeit der Zugfestigkeit in kg/mm² von

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der Temperatur in ⁰C, bei der der Abschreckvorgang eingeleitet wurde und die im folgenden als Abschrecktemperatur bezeichnet wird. Aus Fig. 9 ist erkennbar, daß die Zugfestigkeit bei einer Abschrecktemperatur von nicht weniger als 800 C konstant niedrig bleibt. Fällt die Abschrecktemperatur jedoch unter 800° C, dann nimmt die Zugfestigkeit mit abnehmender Abschrecktemperatur zu. Dies liegt daran, daß die Legierung mit mindestens 3 % Niob während des Abkühlens im Bereich von 500 bis 800° C zum Aushärten neigt. Das Abschrecken im Bereich von 500° bis 800° C ermöglicht es daher, das Härten zu unterdrücken, wodurch eine ausgezeichnete kaltνerformbarkeit sichergestellt wird.

Beispiel 3

Die Probe Nr. 2 vom Beispiel 1 wurde in Form von Leitungsstäben mit einem Durchmesser von 2 mm auf die in Fig. 10 dargestellten drei verschiedenen Weisen einer Lösungsbehandlung unterzogen. Fig, 10 zeigt das Zeit-Temperatur-Diagramm für die drei Arten der Ladungsbehandlung I, II und III, Bei allen diesen Behandlungen wurden die Leitungsstäbe 30 Minuten auf 1100° C erhitzt. Die Leitungsstäbe wurden dann auf drei verschiedene Arten auf Zimmertemperatur abgekühlt^ bei der Behandlung I wurde der Leitungsstab auf 700° C abgeschreckt, 10 Minuten bei dieser Temperatur gehalten und schließlich durch Eintauchen in Wasser auf Zimmertemperatur abgeschreckt; bei der Behandlung II wurde der Leitungsstab auf 500° C abgeschreckt j, 10 Minuten auf dieser Temperatur ge-

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halten und schließlich durch Eintauchen in Wasser auf Zimmertemperatur abgeschreckt und; bei der Behandlung III wurde der Leitungsstab ohne Unterbrechung durch Eintauchen in Wasser auf Raumtemperatur abgeschreckt. Anschließend wurde die Vickers-Härte der auf diese drei Arten einer Lösungsbehandlung unterzogenen Leitungsstäbe gemessen. In der Reihenfolge der Behandlungen I, II und III ergaben sich Härten von Hv 300 - HOO, Hv 170 - 260 bzw. Hv 150 190; die Behandlungen I und III lieferten daher die härtesten bzw. weichsten Leitungsstäbe, während die Behandlung II zu einer mittleren Härte führte.

Die Leitungsstäbe mit einem Durchmesser von 2 mm, die einer Lösungsbehandlung der oben beschriebenen unterschiedlichen Arten unterzogen wurden, wurden in acht Stufen in LeitungeltÄbe mit einem Durchmesser von 0,7 mm kaltgezogen; dies erfolgte in einer solchen Weis«, daß der Gcsenkdurchnesscrroer κϊϊη· nach von 1,8, 1,6, l,t, 1,2, 1,0, 0,9, 0,8 auf 0,7 mm verringert wurde,, Die Ziehgeschwindigkeit betrug 500 mm/Minute abgesehen von dem Leitungsstab, der der Lösungsbehandlung III unterzogen worden war und bei dem die Ziehgeschwindigkeit 300 mm/Minute sowie 500 mm/Minute betrugt

Fig. 11 zeigt die Abhängigkeit der auf der Ordinate aufgetragenen für das Ziehen erforderlichen Kraft in kg vom auf der Abszisse aufgetragenen Gesenkdurchmesser, Die Bezugszahlen 3, % und 5 beziehen sich in dieser Figur auf Leitungssttt&e* die mit einer Ge-

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schwindigkeit von 500 mm/Minute gezogen wurden und den Lösungsbehandlungen X, II bzw. III ausgesetzt worden waren, während die Bezugszahl 6 einen Leitungsstab bezeichnet, der einer Ziehgeschwindigkeit von 300 mm/Minute und der Lösungsbehandlung III ausgesetzt war. In dieser Figur sind die Werte für den mit 3 bezeichneten Leitungsstab für Gesenkdurchmesser unterhalb 1,6 mm nicht gezeichnet, da der Leitungsstab, der der Lösungsbehändlung I unterzogen worden war, beim Ziehen von 1,6 auf 1,4 mm riß, da eine die Reißfestigkeit übersteigende Ziehkraft auf ihn einwirkte,

Aus Fig. 11 ist ersichtlich, daß der mit der Lösungsbehandlung I behandelte Leitungsstab beim Kaltziehen eine hohe Ziehkraft erfordert. Die Behandlungen II und III ermöglichen eine geringere Ziehkraft zu» Kaltverformen als die Behandlung I, und die Behandlung It ermöglicht aucfc eine geringere Ziehkraft zum Kaltverformen als die Behandlung III« Das Abschrecken von der Lösungstemperatur auf Raumtemperatur ohne Unterbrechung erweist sich daher für da« gewünschte Kaltverformen als am vorteilhaftesten,

Beispiel U

Di· Proben Nr, 2 von Beispiel 1 wurden in Form von Leitungsstäben mit Durchmessern von 0,6 mm bei Temperaturen zwischen 600° C und 800° C während einer Dauer von 0,3 bis 200 Stunden gealert, An- •chlieJUnd wurde die Koerzitivkraft der so behandelten Leitungs- et*B· gemessen, Fig, 12 zeigt die Abhingigkeit der Koerzitivkraft

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in Oe von der Alterungszeit in Stunden. Die Bezugszahlen I₉ 2, 3, ·+, 5 und 6 entsprechen in dieser Figur den Alterungstemperaturen 600, 630, 670, 700, 730 und 800° C. Aus Fig. 12 ist erkennbar, daß sich eine Koerzitivkraft von mindestens 20 Oe ergibt, wenn man die Alterungszeit nach der Alterungstemperatur einstellt.

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Claims

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Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines halbharten magnetischen Materials mit folgenden Schritten: Bearbeiten eines Barrens einer Legierung aus im wesentlichen Kobalt, Niob und Eisen in einen Gegenstand geeigneter Form; Durchführen einer Lösungsbehandlung an dem Gegenstand; Kaltverformen des so behandelten Gegenstandes mit einer Querschnittsverringerung von mindestens 75 %; und Altern des Gegenstandes und ist dadurch ge kennzeichnet , daß die Legierung im wesentlichen aus 73 bis 93 Gew,-% Kobalt, 3 bis 7 Gew.-% Niob und Rest Eisen besteht, daß die Lösungsbehandlung ein Erhitzen des Gegenstands auf eine Temperatur von mindestens 1000° C und ein anschließendes Abkühlen auf Zimmertemperatur beinhaltet, wobei der Gegenstand während dieses Abkühlens beginnend »it einer Temperatur von mindestens 000° C und endend mit einer Temperatur von höchstens 500° C abgeschreckt wird, und > daÄ das Altern des Gegenstands bei einer Temperatur von 500° C bis .900° C ausgeführt wird,

t, y erfahr en nach. Anspruch 3,, dadurch gekennzeichn e t , da$ die Legierung i» wesentlichen aus 78 bis 90 Gew,-% Kobalt, 3 bis 7 Gew,-% Niob und 6 bis 18 Gew,-% Eisen besteht,

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung im wesentlichen aus 80 bis 87 Gew.-% Kobalt, 1 bis 5 Gew.-% Niob und 9 bis 15 Gew.-% Eisen besteht.

U. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand von einer Lösungstemperatur auf Raumtemperatur abgeschreckt wird.

5. Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungstemperatur 1100° C ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Gegenstand von einer Lösungstemperatur auf eine andere Temperatur zwischen 500° C und 300° C abgeschreckt, bei dieser anderen Temperatur gehalten und dann auf Raumtemperatur abgeschreckt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungstemperatur». 1100° C und die andere Temperatur 500° C betragen.

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