DE2820377A1

DE2820377A1 - Magnetische legierungen

Info

Publication number: DE2820377A1
Application number: DE19782820377
Authority: DE
Inventors: Takeshi Miyazaki
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1978-02-06
Filing date: 1978-05-10
Publication date: 1979-08-09
Also published as: JPS54104427A; GB1597803A; USRE32005E; US4239533A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-lNG. ANNEKÄTE WEISERT DIPL.-1NG. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 · D-8OOO MÜNCHEN 71 - TELEFON 08 9/79 70 77-79 70 78 ■ TELEX O5-212156 kpat d

TELEGRAMM KRAUSPATENT

■a.·

1879 WK/rm

HITACHI METALS, LTD. Tokyo, Japan

Magnetische Legierungen

909832/0464

Beschreibung

Die Erfindung betrifft magnetische Legierungen und. insbesondere eine magnetische Legierung mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt, wie 1350⁰C oder weniger, und einer guten Korrosionsbeständigkeit sowie solchen magnetischen Eigenschaften, daß der Wert für die magnetische Flußdichte B₁₀₀ 2000 G oder höher ist, wenn die Legierung einem äußeren Magnetfeld von 100 G ausgesetzt wird.

Magnetlegierungen haben in der Praxis eine Vielzahl von Anwendungszwöcken. Es ist daher eine große Anzahl von Magnetlegierungen entwickelt worden, die für verschiedene Anwendungszwecke geeignet sind. Was den Schmelzpunkt solcher Magnetlegierungen anbelangt, so haben herkömmliche Magnetlegierungen relativ hohe Schmelzpunkte, beispielsweise Siliciümstähle und Legierungen der Permalloy-Familie. Beide Werkstoffe sind als Legierungen mit hoher magnetischer Permeabilität bekannt und haben einen Schmelzpunkt von etwa 1500 bzw. 145O°C. Um solche Magnetlegierungen zu schmelzen und zu gießen, müssen solche Einrichtungen, wie Hochfrequenzofen, Elektrobogenöfen oder dergleichen, verwendet werden. Es besteht daher Bedarf für eine Magnetlegierung mit einem noch niedrigeren Schmelzpunkt, die leichter geschmolzen und gegossen v/erden kann; solche Legierungen sind jedoch bislang noch nicht entwickelt worden. Solche Magnetlegierungen, die leicht und bequem geschmolzen und gegossen werden können, werden beispielsweise in relativ geringen Mengen in Laboratorien für Versuchszwecke verwendet, wobei eine sehr einfache Ofeneinheit oder dergleichen mit üblichen Brennstoff, wie Stadtgas oder Stadtgas plus Sauerstoff, verwendet wird. Ein weiterer Anwendungszweck solcher Legierungen ist die Verwendung in der Dentaltechnik unter Einsatz von üblichen Schmelzeinrichtungen, wie sie z.B. Zahnärzte und Zahntechniker haben.

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Der durchschnittliche Schmelzpunkt von ßolchen Legierungen, die in solchen üblichen Öfen geschmolzen und bearbeitet v/erden können, die mit diesen Brennstoffen, wie Stadtgas plus Sauerstoff, arbeiten, beträgt typischerweise etwa 130O⁰C oder weniger, obgleich er je nach Typ und Konstruktion solcher Öfen schwanken kann. Bei einem kleindimensionierten Ofen vom Hochfrequenztyp, insbesondere von Hochleistungstyp, ist es in der Praxis möglich, solche Legierungen mit einem Schmelzpunkt von 14OO°C oder mehr zu schmelzen. Das Schmelzen von solchen Legierungen wird jedoch gewöhnlich in einer offenen Atmosphäre durchgeführt. Die Schmelzbearbeitung einer kleinen Menge des Materials wird daher vorzugsweise innerhalb eines Zeitraums, der so kurz wie möglich ist, durchgeführt. Eine Legierung, die bei einer derart relativ niedrigen Temperatur, wie etwa 135O°C oder weniger, bearbeitet werden kann, wäre daher für die Praxis günstig. Es besteht nämlich schon seit langem ein starker Wunsch nach verwendbaren Magnetlegierungen mit einem Schmelzpunkt von höchstens 1350⁰C oder weniger, vorzugsweise von 1300⁰C oder weniger. Wenn eine solche ^egierung als Magnetlegierung geeignet sein soll, dann sollte sie eine gesättigte Magnetflußdichte von 2000 G oder höher als Minimum haben. Für Dentalzwecke ist es weiterhin wesentlich, daß eine solche Legierung eine überlegene Korrosionsbeständigkeit hat. Eine solche Legierung ist beispielsweise für Porzellanverblendungen geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Magnetlegierung zur Verfügung zu stellen, die einen relativ niedrigen Schmelzpunkt, beispielsweise 135O°C oder weniger, und eine zufriedenstellende Korrosionsbeständigkeit hat und die weiterhin eine gesättigte Magnetflußdichte von 2000 G oder mehr hat.

Durch die Erfindung wird nun eine verbesserte magnetische Legierung zur Verfügung gestellt, welche im wesentlichen aus mindestens einem oder mehreren der Elemente weniger als 79 %

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■ Β-

Co und weniger als 80 Gew.-?6 Ni und zum Rest aus im wesentlichen Pd besteht.

Durch die Erfindung wird daher eine magnetische Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt zur Verfugung gestellt, die Co und/oder Ni, wobei der Co-Gehalt im Bereich von 79 Gew.-?o oder weniger liegt und der Ni-Gehalt im Bereich von 80 Gew.-% oder weniger liegt, sowie zum Rest im wesentlichen Pd enthält.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen magnetischen Legierung beschrieben.

Eine magnetische Legierung der Zusammensetzung 43% Pd und 57% Co wurde geschmolzen und bei der Schmelztemperatur von 1240°C gegossen, wobei übliches Stadtgas als Brennmaterial für den Ofen verwendet wurde. Die magnetischen und physikalischen Eigenschaften dieser Gießlegierung wurden getestet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt.

Wie die Tabelle I zeigt, wies die getestete Legierung eine Magnetflußdichte B₁₀₀ von 10000 G, einen Hc-Wert von 5,8 Oe, wenn sie einem äußeren Magnetfeld von 100 Oe ausgesetzt wurde, und eine Vicker's Härte Hv von 125 auf. Es wurde keine nennenswerte Veränderung der Farbe noch irgendeine andere nennenswerte Veränderung festgestellt, nachdem die Legierung 24 h lang in eine 1 gew.-%ige wäßrige Lösung von Na^S eingetaucht worden war. Beim Schmelzen und Gießen der Legierungsprobe, bestehend aus im wesentlichen 43,5 Gew.-?a Pd und 56,5 Gew.-% Ni, unter Verwendung von normalem Stadtgas als Brennstoff war die Schmelztemperatur TM 1280⁰C. Die magnetischen und physikalischen Eigenschaften, die sich im Test ergaben, sind in Tabelle I zusammengestellt. Die Legierung zeigte eine Magnetflußdichte B_1Qq von 3900 G und einen Hc-Wert von 3,3 Oe, als sie einem äußeren Magnetfeld von 100 Oe ausgesetzt wurde. Als die Legierung 24 h

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lang in eine 1 gew.-?Sige wäßrige Lösung von Na₂S eingetaucht worden war, wurde keine nennenswerte Veränderung der Farbe oder irgendeine andere Veränderung festgestellt.

Eine Reihe von Tests wurde mit Legierungen mit unterschiedlichen Bestandteilselementen durchgeführt. Die Testergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt. Beim Eintauchtest unter Verwendung einer 1 gew.-%igen wäßrigen Lösung von Na₂S wurden bei allen getesteten Legierungen gleich gute Ergebnisse und praktisch keine Veränderungen der Farbe festgestellt.

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Tabelle I

Nr. Chemische Zusammensetzung (Gew.-%) Pd Co Ni andere Additive

TM (⁰C) magnetische

100

(G)

Eigenschaften Hc (Oe)

	1	43	57	4	56,5	Cr:	5	1	3	1240	10000
	2	41	54	4	52,4	Fe:	'10	2		1270	7300
	3	43	47	3	47,4	Cu:	4	1		1260	11100
	4	43	53	2	53,7	Mh:	3, Zn:	3		1230	6800
	5	45	51	0	15	Pt:	5, Sn:		1240	6800
O to	6	45	48		21,9	Au:	3, Ag:		1230	6100
00	7	43	53		30,2	Cu:	8, Cr:		1230	6900
CO ro	a	35	54		41,3	Fe:	10, Cr:		1240	5300
ο	9	35	52		26,3				1290	9500
ί α}	10	43,5			28,0	Cr:	7,3	: 9,4	1250	3900
	11	40,3				Fe:	16,1		1230	2700
	12	36,5			Al:	3,5	1220	11400
	13	42,8					1150	2600
	14	43	42				1200	8200
	15	43,5	27,	Cr:	3,2	1190	7200
	16	38,2	28,	Cu:	13,3	1180	6500
	17	37,1	8,	Cr:	3,8, Cu	1140	2800
	18	47,3	13,	Al:	1,2	1120	4600
	19	42,8	28,			1210	5100

5,8

5,9

6,3

11,0

9,5

15,2

18,5

11,0

8,5

3,3

7,8

1,2

16,5

5,5

5,6

5,4

2,8

4,7

11,3

CD K) O CO

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O O O

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o ο ο co in ο CvJ ν- ν-

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ORIGINAL INSPECTED

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Obgleich, sich gezeigt hat, daß der Co-Gehalt der erfindungsgemäßen magnetischen Legierung die Korrosionsbeständigkeit verbessert und auch die Härte der Legierung erhöht, ist doch festzustellen, daß bei Co-Gehalten oberhalb von 79 Gew.-% eine starke Ausfällung von Co beobachtet wurde, so daß derAnteil dieses Elements unterhalb 79% gehalten wird. Um den Schmelzpunkt der Legierung bei 135O°C oder weniger zu halten, hat es sich in der Praxis als von Vorteil erwiesen, den Co-Gehalt im Bereich von 20 bis 70 Gew.-% zu halten. Eine magnetische Legierung könnte weiterhin hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit stabil gemacht werden, indem sie mit einem Pd~Legierungsgehalt hergestellt wird.

Ein Ni-Gehalt in der Größenordnung von 30 Gew.-% oder weniger der erfindungsgemäßen magnetischen Legierung ist ein wesentliches Merkmal, um die Schmelztemperatur 135O⁰C oder niedriger zu machen. Bei Herstellung der Legierung mit einem Pd-Gehalt war es möglich, der Legierung eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit zu verleihen.

Die Zugabe von Cr bringt zwar eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und eine Erhöhung der Härte der Legierung mit sich, doch wird die Magnetflußdichte und die Gießfähigkeit der Legierung sehr schlecht, wenn der Cr-Gehalt über 15 Ge\-i.~% hinausgeht. In der Praxis ist es daher notwendig, den Cr-Gehalt bei weniger als 15 Gew.~%, vorzugsweise 7 Gew.-% oder weniger, zu halten. Weiterhin wurde festgestellt, daß eine erfindungsgemäße Wi/Pd-Legierung, die nur einen geringen Cr-Gehalt hat, eine ausgezeichnete Fähigkeit für Porzellanüberzüge zeigt.

Fe hat in der Legierung den Effekt, daß die Magnetflußdichte verbessert wird und daß die Härte der Legierung geringfügig erhöht wird. Wenn der Fe-Gehalt über die Gegend von 30 Gew.-?S

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hinausgeht, dann ist dies jedoch mit einem nachteiligen Effekt verbunden, da die Korrosionsbeständigkeit erheblich verschlechtert wird. Weiterhin wird hierdurch der Schmelzpunkt erhöht. Es wird daher bevorzugt, den Fe-Gehalt bei 30 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise 18 Gew.-?o oder weniger, zu halten.

Cu erhöht wesentlich die Härte der Legierung; doch führen Mengen von mehr als 20 Gew.-?o dieses Elements zu einer Verschlechterung der Magnetflußdichte. Es wird daher bevorzugt, einen Fe-Gehalt in der Gegend von 20 Gew.-?i oder weniger, vorzugsweise 10 Gew.-^ oder weniger, vorzusehen.

Ein Al-Gehalt in der Gegend von 10 Gew.-?o oder weniger bringt eine erhebliche Erhöhung der Härte der Legierung mit sich. Wenn andererseits der Al-Gehalt hoch ist, dann würde die Magnetflußdichte B₁₀₀ bei Anlegung eines äußeren 100-Oe-Felds erheblich verringert werden und weiterhin würde die Gießbarkeit verschlechtert werden. Es wurde festgestellt, daß eine Legierung, die Ni und nur eine geringe Menge von Al enthält, eine ausgezeichnete Eignung für Porzellanüberzüge bzw. -Verblendungen hat.

Pt kann in der Gegend von 20 Gew.-% odor weniger zugesetzt werden, um eine Erhöhung der ^ärte und eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der Legierung zu erzielen. Da hierdurch aber auch eine erhebliche Verminderung der Magnetflußdichte bewirkt wird, wird es bevorzugt, einen Pt-Gehalt in der Gegend von 8 Gew.-?o vorzusehen.

Au trägt erheblich zu einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bei. Wenn jedoch der Anteil dieses Elements über 30 Gew.-% hinausgeht, dann erfolgt eine Ausfällung einer Sekundärbase, wodurch eine Sprödigkeit erzeugt wird. Es wird daher bevorzugt, einen Au-Gehalt in der Gegend von 23 Gew.-?6 oder weniger vorzusehen.

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Sn, Zn und Cd tragen zu einer erheblichen Erhöhung der Härte und zu einer Verbesserung der Gießbarkeit bei, führen jedoch zu schlechteren mechanischen Eigenschaften. Der Gehalt dieser Additive wird daher in der Gegend von 3 Gew.-?6 oder weniger gehalten.

Mn "bewirkt eine Erhöhung der Härte einer Legierung. Jedoch führen zu große Gehalte zu einer drastischen Verminderung der Magnetflußdichte .

Ein Ag-Gehalt bewirkt im wesentlichen eine Erhöhung der Härte und er trägt zu einer geringfügigeren Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bei. Weiterhin wird hierdurch der Schmelzpunkt der Legierung geringfügig erniedrigt. Jedoch wird die Magnetflußdichte durch dieses Element erheblich vermindert. Der Ag-Gehalt wird daher in der Gegend von 3 Gew.-?o oder weniger gehalten.

Bei der Durchführung der Erfindung kann zum Zwecke der Erhöhung der Härte einer Legierung eines oder mehrere der Elemente aus der Gruppe Nb, Ti, V, Si, Mg und Hf in nur geringen Mengen zugesetzt v/erden. Weiterhin sind solche Elemente, wie Mo, W und Ta, wirksam, um eine Erhöhung der Härte der erfindungsgemäßen Legierung zu erhalten.

Durch die Erfindung werden daher einsetzbare und verbesserte Magnetlegierungen mit relativ niedrigem Schmelzpunkt zur Verfügung gestellt, die aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften für die Verwendung im Laboratorium oder in der Dentaltechnik geeignet sind. Diese Magnetlegierungen können nämlich sehr leicht unter Verwendung von üblichen Öfen, die Brennstoffe, wie Stadtgas und dergleichen, verwenden, geschmolzen und gegossen vier den.'

Ende der Beschreibung.

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Claims

PATENTANWÄLTE DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER ■ DR.-ΙΝΘ. ANN EKÄTE WEISERT DIPL.-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMSARDSTRASSE 15 ■ D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/79 70 77-79 7078 · TELEX O5-212156 kpat d TELEGRAMM KRAUSPATENT P a t e η t a η s ρ r ü c h e

1. Magnetische Legierung mit relativ niedrigem Schmelzpunkt, bestehend aus einem oder mehreren der Elemente aus der Gruppe 79 Gew.-% oder vreniger Co und 80 Gew.-?o oder weniger Ni und zum Rest im wesentlichen aus Pd.

2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil von Co im Bereich von 20 bis 70 Gew.-% liegt und daß die Legierung zum Rest im wesentlichen aus Pd besteht.

3. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ni-Gehalt im Bereich von 29 bis 80 Ge\T.~% liegt und daß die Legierung zum Rest im wesentlichen aus Pd besteht.

4. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe 15 Gew.~?o oder weniger Cr, 30 Gew.~?6 oder weniger Pe, 20 Gew.-% oder weniger Cu, 3 Gew.-9o oder weniger Zn, 3 Gew.-% oder weniger Sn, 20 Gew.-% oder weniger Pt, 23 Gew.-?5 oder weniger Au und 3 Gew.-?6 oder weniger Ag enthält.

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