DE483541C

DE483541C - Magnetische Nickellegierung

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Publication number: DE483541C
Application number: DES78107D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-09-08
Filing date: 1927-01-28
Publication date: 1929-10-04

Description

Blagnetische Nickellegierung Die Erfindung betrifft magnetische Legierungen mit hohem elektrischen Widerstand. Gemäß der Erfindung sind die Legierungen zusammengesetzt aus:

Eisen Silicium .............. ............ io 1: 5 bis - 17 40/0 0/ 0

ein viertes Element . . I - 4 0

Nickel .............. der Rest.

Das vierte Element kann Chrom, Wolfram, Vanadium oder Molybdän sein.
Vorzugsweise aber enthalten die Legierungen:

Eisen .............. 122,5 bis 13,5 %

Silicium ............ 1,5 - 2 %

ein viertes Element .. 2 - 2,5%.

Die Legierungen gemäß der Erfindung dürfen praktisch keinen Kohlenstoff enthalten, doch können Zusätze von einem oder mehreren geeigneten desoxydierenden Metallen, wie Mangan, Magnesium, Cachnium o. dgl., gemacht werden.
Derartige Legierungen sind gekennzeichnet durch ihre sehr hohen magnetischen Perineabilitäten bei sehr schwachen magnetisierenden Kräften, durch ihre sehr geringe Hysteresis und durch ihren hohen elektrischen Widerstand.

Eine Legierung, bestehend aus:

Nickel ................. 820/0

Eisen ............... 14O/o

Silicium ............. 20 /0

Chrom .............. 204

und einer Spur von Mangan,

hatte z. B., nachdem sie geschmiedet, zu feinem Draht ausgezogen und ausgeglüht war, den hohen elektrischen Widerstand von 57,7 Mikrohm auf den cm3 und die folgenden magnetischen Eigenschaften -

Bei H = o,ooi Gauß 6 500

- H = 0,005 - 6 500

- H = o,oi - 6 6oo

- H = 0,05 - u = 7 300

- H = ojo - u = 8 850.

Eine Legierung, bestehend aus:

Eisen ......... i2,gö 0/0

Silicium. ....... i,6o 0/,

Chrom ........ 2,2o0/,

Mangan ........ 0,30%

Nickel ......... der Rest,

wurde aus dem Barren geschmiedet, mittels Bearbeitung durch Drahtziehverfahren auf o,3i mm Durchmesser (3o S.W. G.) gebracht und schließlich einer Wärmebehandlung nach dem weiter unten beschriebenen Verfahren unterzogen. Sie zeigte alsbald die folgenden magnetischen und elektrischen Eigenschaften:

Magnet. Permeabflität bei H = o,ooi = io ' ooo

- H = 0,01 # 10,300

- - H = 0,05 = 10,550

- - H = 0,10 = I1I00

- - H = o,2o = 22 '500

- - H = i,oo = 6,ooo.

Ihr elektrischer Widerstand betrug 58 Mikrohra/cm3.
Die Wärmebehandlung bestand darin, daß der Draht rasch auf 88o' C in einer inerten Atmosphäre (Stickstoff) erhitzt wurde; er wurde 2 Minuten auf dieser Temperatur gehalten und zuin Schluß rasch abgekühlt, indem man ihn aus dem Ofen an die Luft brachte.
Wenn die Wärinebehandlung länger fortgesetzt wird, so sind die magnetischen Eigenschaften schlechter; ebenso ist auch ein langsames Abkühlen schädlich. Das Optimum der Abkühlungsgeschwindigkeit hängt von der Größe des Gegenstandes ab. Gegenstände wie Spulen von iß cm #f, Zoll engl.) Dicke müssen abgeschreckt werden. Telegraphenleitungen, die mit Draht oder Band aus den erwähnten Legierungen belastet sind, können mit gutem Erfolg einer' Wärmebehandlung unterworfen werden, indem man sie durch den Ofen und dann durch eine Röhre mit Wasserinantel zieht. Für die Wärmebehandlung des Küstenendes eines Leiters zur unterseeischen Nachrichtenübermittlung, bei dem die Hysteresisverluste auf ein Minimum gebracht werden müssen, ist eine etwas niedrigere Temperatur vorzuziehen, und es hat sich 85o bis 86o' C als die beste erwiesen. Anstatt einer Röhre mit Wassermantel empfiehlt es sich, den Leiter in eine Kammer hineinzuziehen, in der eine geeignete Strömung eines inerten Gases (wie Stickstoft) vorgesehen ist. Die Abkühlungsgeschwindigkeit des belasteten Leiters richtet sich nach seiner Abmessung und wird durch die Geschwindigkeit seiner Vorwärtsbewegung geregelt. Es hat sich gezeigt, daß in der Praxis ein Zeitraum von 2 Minuten bei der vorgeschriebenen Temperatur der richtige ist, man kann daher die Bewegungsgeschwindigkeit durch den Versuch an zwei oder drei belasteten Leitern von verschiedenen Gewichten ermitteln, indem man an ihnen die Zeit feststellt, die erforderlich ist, um die Ofentemperatur zu erreichen. Wenn dieser Faktor bekannt ist, so kann man die notwendige Bewegungsgeschwindigkeit für den belasteten Leiter daraus ableiten.
Um die außerordentlich hohe Anfangspermeabilität von io ooo sicher zu erhalten, ist sorgfältige metallurgische Behandlung wesentlich. Notwendig sind reine Rohstoffe, und ebenso wesentlich ist, daß bei dem Schmelzverfahren keine Schädigungen eintreten. Das Verhältnis zwischen den vier Elementen bestimmt die Eigenschaften der Legierungen. Wenn der Gehalt an Eisen zunimmt, so nimmt die magnetische Permeabilität ab, sofern nicht -entweder der Gehalt an Siliciuni oder dem vierten Element (z.B. Chrom) oder an beiden ver-mindert wird. Wenn z. B. die obenerwähnte Legierung mit einer Anfangspermeabilität von ioooo an Eisen 160/0 enthalten würde, bei einer dieser Zunahme an Eisen entsprechenden Verminderung des Nickels und bei demselben Prozentsatz der anderen Elemente, so würde die Anfangspermeabilität nur 4 000 sein. Daraus folgt, daß, wenn entweder das Silicium oder das vierte Element (wie Chrom) vermehrt wird, um den elektrischen Widerstand zu erhöhen, man den Eisengehalt vermindern muß, wenn eine hohe Ania:ngspermeabilität erhalten bleiben soll.
Indessen besteht eine Grenze, die man dabei nicht überschreiten darf. Eine Legierung, bestehend aus:

Eisen ................ 10,5 %

Siliciiim .............. 2,7,0/,

Chrom ............... 2,70/0

Nickel ................ der Rest,

hatte, nachdem sie geschmiedet, zu Draht gezogen und einer Wärmebehandlung unterworfen war, eine Anfangspermeabilität von 5 000 bei einem elektrischen Widerstand von 73 Mikrobm/cms.
Man kann auf diese Weise außerhalb des vorzugsweise benutzten Bereichs Legierungen herstellen, die nach ihrer Wärmebehandlung eine magnetische Permeabilität haben, die beinahe konstant ist zwischen Feldern von o,ooi und o,ioo Gauß. Diese sind von besonderem Wert in der Technik der Nachrichtenübermittlung.

Z. B. hat ein Draht von 0,31 mm Durchmesser (30 S.W. G.) -und der nachfolgenden Zusammensetzung nach einer Wärmebehandlung während zweier Minuten bei goo' C in Stickstoff und Abkühlung an der Luft die darunter angegebenen magnetischen Permeabilitäten erlangt:

Eisen ........ . 16,9 0/0

Chrom ....... 2,2 0/0

Silicium ...... 1,70/,

Nickel ........ der Rest

bei H = o,ooi Gauß 3010

- H = o,oio - 3010

- H = 0,050 - 3 090

- H = o,ioo - 3 i4o.

Der elektrische Wi ' derstand dieser Legierung beträgt 60,3 Mikrohm/cm3.

Claims

PATENTANSPRÜCHE-i. Magnetische Nickellegierung, die Eisen und Silicium enthält, gekennzeichnet durch einen Gehalt von io bis 17 0,', Eisen, 1,5 bis 4 Oil, Silicium, i bis 4 ÜA, Chrom, Wolfram, Vanadium oder Molybdän sowie Nickel als Rest.
2. Legierung nach Anspruch i:, dadurch gekennzeichnet, daß sie Eisen zu 12,5 bis 13,5 V., Silicium zu 1,5 bis 2 0/" das vierte Element zu 2 bis 2,5 04 und im übrigen Nickel enthält.