DE2745209A1

DE2745209A1 - Magnetwerkstoff

Info

Publication number: DE2745209A1
Application number: DE19772745209
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Inoue; Hideo Kaneko
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1976-10-07
Filing date: 1977-10-07
Publication date: 1978-04-13
Also published as: JPS5852554B2; FR2367121B1; DE2745209C2; JPS5345620A; US4146391A; NL184851B; GB1542168A; FR2367121A1; NL7711011A; NL184851C

Description

Magnetwerkstoff (Zusatz zum Patent ... (Patentanmeldung P 26 26 268.O))

Die Erfindung bezieht sich auf eine hochpermeable Magnetlegierung, insbesondere auf eine verbesserte Aluminium-Silizium-Eisen-Magnetlegierungszusammensetzung gemäß Hauptpatent.

Die gewichtwmäßig k bis 8 % Aluminium, 6 bis 11 % Silizium und Rest Eisen enthaltende Legierung wird gewöhnlich "Sendust" genannt und ist als ausgezeichnetes "weiches" magnetisches Material mit einer hohen Permeabilität, einer gewünschten Härte und einem hohen elektrischen Widerstand bekannt.

Wegen dieser Eigenschaften ist es z. B. für Magnetkopfkernmaterialien, insbesondere mit Hochfrequenzeingängen und wo Abriebfestigkeit wesentlich ist, hochgradig geeignet. Wegen ihrer Härte und Sprödigkeit hat diese Legierung jedoch den Nachteil, daß sie nicht plastisch verformbar bzw. bearbeitbar ist. Aus diesem Grund besteht die bisher zur Erzeugung von Plättchen oder Flocken der "Sendust"-Legierung übliche Praxis darin, mechanisch einen Gußblock aus der Legierung in Scheiben zu unterteilen und dann jede Scheibe bis zur gewünschten Dicke

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zu schleifen. Wegen der Sprödigkeit der Legierung können jedoch das Zersennitzelungs- und Endbearbeitungsverfahren unvermeidlich Anlaß zum Absplittern geben, und infolgedessen war die Ausbeute an befriedigenden Produkten verhältnismäßig niedrig.

Ein anderes in die Praxis eingeführtes Verfahren besteht darin, einen Gußblock in ein Pulver einer Teilchengröße von beispielsweise der Größenordnung von 10 -um zu unterteilen und dann eine Masse des Pulvers mit einem Bindemittel unter Einwirkung eines Druckes zusammenzupressen, der so hoch wie 18 bis 21 t/cm sein muß, um ein gewünschtes Erzeugnis aus der Legierung zu erhalten. Diese Verfahren sind auch verhältnismäßig kompliziert und machen die Erzeugnisse aufwendig.

Es wurde gemäß dem Hauptpatent bereits gefunden und vorgeschlagen, daß der Zusatz eines Niobbestandteils (d. h. des Niobs allein oder in Kombination mit Tantal) zum Basislegierungssystem wirksam ist, um die Legierung schmiedbar und walzbar zu machen. Während so vom Standpunkt der Schmiedbarkeit und Walzbarkeit eine größere Niobmenge wünschenswert ist, wurde indessen gefunden, daß eine geringere Menge dieses Zusatzes zweckmäßig ist, wo die effektive magnetische Permeabilität für Eingänge insbesondere in einem mäßigen Frequenzbereich, d. h. etwa nicht über 1 kHz, auf einem gewünschten Wert gehalten werden soll.

Der Magnetwerkstoff auf der Basis einer Aluminium-Silizium-Eisenlegierung gemäß Hauptpatent besteht daher gewichtsmäßig aus 3 bis 8 % Aluminium, H bis 8 % Silizium, 0,1 bis 1 t Niob und/oder Tantal, Rest Eisen und unvermeidlichen Verunreinigungen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Magnetwerkstoff gemäß Hauptpatent so weiterzuentwickeln, daß er unter Bewahrung guter Permeabilitätswerte von noch weiter erhöhter Schmiedbarkeit oder Walzbarkeit ist.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Magnetwerkstoff Auf Basis einer Aluminium-Silizium-Eisen-Legierung mit gewichtsmäßig im wesentlichen 3 bis 8 % Aluminium, 4 bis 8 % Silizium und einem Gehalt von wenigstens 0,1 % an Niob und/oder Tantel, nach Patent ... (Patentanmeldung P 26 26 268.0), mit dem Kennzeichen, daß er außer Aluminium und Silizium 0,1 bis 2 % Niob und/oder Tantal, 0,5 bis 7 % einer Kombination von Vanadin + Kupfer und Rest Eisen enthält.

Der erfindungsgemäße Magnetwerkstoff ist von ausgezeichneter Permeabilität und von erhöhter Schmiedbarkeit oder Walzbarkeit, d. h. von mehr als 1 1/2 mal und sogar mehr als zweimal größerer Schmiedbarkeit oder Walzbarkeit als der mit dem Zusatz von Niob (mit oder ohne Tantal) «rhältlichen gemäß Hauptpatent, da die Legierung zusätzlich zum Niobbestandteil eine Mischung von Vanadin und Kupfer in einem Anteil in dem angegebenen Bereich enthält. So eignet sich der neue Magnetwerkstoff zum Walzen mit einer Walzbarkeit Über 90 % und sogar mehr als 95 %, wobei die Walzbarkeit durch das Verhältnis (Anfangsdicke - Enddicke)/(Anfangsdicke) χ 100 eines mit einem Walzwerk gewalzten Körpers definiert wird.

Der Gesamtgehalt der Vanadin-Kupfer-Mischung in der Legierung soll vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 5 %» insbesondere im Bereich von 0,8 bis 3 % liegen. Jeder einzelne dieser beiden Bestandteile Vanadin und Kupfer in der Legierung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 2 % (der in der gesamten Anmeldung verwendete Prozentsatz von Zusammensetzungen bezieht eich auf Gewichtsprozentsatz). 809815/0792

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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Zusatzmenge

verschiedener Bestandteile zu einer beispielsweisen niobhaltigen

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Silizium-Aluminium-^isen-Legierung in Abhängigkeit von der effektiven Permeabilität der erhaltenen Legierungen; und

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Zusatzmenge von Vanadin und Kupfer allein sowie in Kombination zu einer beispielsweisen niobAhaltigen Silizium-Aluminium^rEisen-Legierung in Abhängigkeit zur Schmiedbarkeit bzw. Walzbarkeit und zur effektiven Permeabilität der erhaltenen Legierungen.

^s sollen nun die Einzelheiten der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Aus Fig.l, die die Auswirkung eines Zusatzes verschiedener Bestandteile zu Fe-7 # Al - 5 # Si - 0,5 % Nb auf die Permeabilität zeigt, ersieht man, daß der Zusatz von Vanadin oder Kupfer und insbesondere von rund 1 % Vanadin wirksam ist, um eine verbesserte effektive Permeabilität zu erzielen. Man stellt fest, daß Titan, Nickel, Mangan, Kobalt und Chrom sämtlich nachteilig oder unwirksam als Zusatz sind, um eine niobhaltige Aluminium-Silizium-Sisen-Basismagnetlegierung mit einer verbesserten oder befriedigenden Permeabilität zu erhalten.

Fig. 2 zeigt die Auswirkung des kombinierten Zusatzes von Vanadin und Kupfer auf die Srzeugniseigenschaften. In dieser Figur ist die Zusatzmenge von Vanadin, Kupfer und Vanadin + Kupfer zu Fe-6#Al-5#Si-O,55iNb|Längs der Abszisse aufgetragen, und die Schmiedbarkeit oder Walzbarkeit und die effektive Permeabilität der erhaltenen Legierungen sind im Vergleich zur Walzbarkeit und zur effektiven Permeabilität der weder Vanadin noch Kupfer enthaltenden Legierungen längs der Ordinate aufgetragen. In dieser Figur stellt die längs leerer Kreise

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gezogene Kurve die relative Schmiedbarkeit (durch die relative Walzbarkeit definiert) der sowohl Vanadin als auch Kupfer in einer gleichen Menge enthaltenden Legierungen dar, während die längs geschwärzter Kreise gezogene Kurve die relative effektive Permeabilität der gleichen Legierungen darstellt. Ähnlich stellen Kurven mit leeren und geschwärzten Dreiecken die relative Schmiedbarkeit und Permeabilität dar, wenn nur Vanadin zugesetzt ist, und die Kurven mit leeren und geschwärzten Vierecken stellen den Fall dar, wo nur Kupfer zugesetzt ist.

Aus Fig. 2 ersieht man, daß, wenn die Legierung Vanadin und Kupfer in einer Gesamtmenge von 0,1 bis 7 % enthält, ihre Schmiedbarkeit die der Legierung ohne diese Zusätze Übersteigt. Die Verbesserung der Schmiedbarkeit ist besonders erheblich, wenn Vanadin und Kupfer im Bereich von 0,5 bis 5 % zugesetzt sind. Die verbesserte Schmiedbarkeit zeigt ein Maximum, wenn die Zusatzmenge von Vanadin und Kupfer im Bereich von 0,8 bis 3 % liegt. Man stellt so fest, daß die Vanadin und Kupfer enthaltende Aluminium-Silizium-Eisen-Niob-Legierung eine als Walzbarkeit (entsprechend obiger Definition) ausgedrückte Schmiedbarkeit von mehr als 90 % und sogar mehr als 95 # aufweist.

Die gleiche Figur zeigt, daß, wenn die Legierung Vanadin und Kupfer in einer Gesamtmenge von 0,1 bis 7 % enthält, ihre Permeabilität im wesentlichen gleich der der Legierung ohne diese Zusätze ist. Wenn der Gehalt an Vanadin und Kupfer ¹J % übersteigt, fällt die Permeabilität scharf ab. So weist die Legierung mit dem Zusatz von sowohl Vanadin als auch Kupfer in einer Gesamtmenge zwischen 0,1 und 7 % eine erhöhte Schmied-

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barkeit praktisch ohne Abfall ihrer Permeabilität auf. Wenn man entweder Vanadin oder Kupfer zusetzt, ergibt sich ein Anstieg der Schmiedbarkeit, wenn ihr Gehalt im Bereich von 0,2 bis 3f5 % liegt, und der Permeabilitätswert ist im wesentlichen gleich dem der sowohl Vanadin als auch Kupfer enthaltenden Legierung. Die Schmiedbarkeit der Kupfer enthaltenden Legierung ist etwas höher als die der Vanadin enthaltenden Legierung.

Man kommt so zu dem Schluß, daß, wenn die Legierung sowohl Vanadin ρIs auch Kupfer, insbesondere in dem beanspruchten Bereich, enthält, sich ein scharfer Anstieg ihrer Schmiedbarkeit ergibt,der mit dem Zusatz von einem der beiden Metalle allein nicht erhältlich ist, wobei gleichzeitig eine ausgezeichnete magnetische Permeabilität beibehalten wird.

Obwohl die Legierung iji einzelnen unter Bezugnahme auf den Zusatz von Niob allein zur Aluminium-Silizium-Eisen-B^islegierung in Kombination mit Vanadin und Kupfer beschrieben wurde, sei ausdrücklich festgestellt, daß dar angegebene Niobbestandteil so umformuliert bzw. ersetzt werfen kann, daß er 0 bis 99 Gew.# Tantal und Rest Niob enthält. Insbesondere koexistieren Niob und Tantal bezüglich der Affinität und haben gleichartige physikalische und chemische Eigenschaften, !tatsächlich enthält das in den beschriebenen AusfUhrungsbeispielen der Erfindung vorliegende Niobmaterial 2 bis 3 Gew. % Tantal und Rest Niob. Gegenwärtig ist es ziemlich teuer, reineres Niob oder Tantal als das erwähnte zu erzeugen. Es wurde bestätigt, daß im wesentlichen gleiche Ergebnisse erhalten werden, wenn man Tantalmaterial verwendet, das einige Gew.jG N^i ob enthält. Demgemäß erfaßt der mögliche Zusatz von Niob in den Ansprüchen mit 0,1 bis 1 Gew.ji auch 0,1 bis 1 Gew. % einer Kombination von Niob und Tantal.

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Leeseite

Claims

581-27.39OP-TSI (5) P 27 45 209.I 24. 11. 1977 Patentansprüche

1. Magnetwerkstoff auf Basis einer Aluminium-Silizium-Eisen-Legierung mit gewichtsmäßig im wesentlichen 3 bis 8 % Aluminium, 4 bis 8 t Silizium und einem Gehalt von wenigstens 0,1 % an Niob und/oder Tantal, nach Patent ... (Patentanmeldung P 26 26 268.0),

dadurch gekennzeichnet, daß er außer Aluminium und Silizium 0,1 bis 2 % Niob und/oder Tantal, 0,5 bis 7 % einer Kombination von Vanadin + Kupfer und Rest Eisen enthält.

2. Magntwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er 0,5 bis 5 Gew. % Vanadin + Kupfer enthält.

3. Magnetwerkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er 0,8 bis 3 Gew. % Vanadin + Kupfer enthält.

k. Magnetwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er je 0,4 bis 2 Gew. % Vanadin und Kupfer enthält.

5. Magnetwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine spanlose Verformbarkeit mit einer Querschnittsverminderung über 90 % aufweist.

6. Magnetwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine spanlose Verformbarkeit mit einer Querschnittsverminderung über 95 % aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED