DE633922C - Verwendung und Verfahren zum Herstellen von Gegenstaenden von auf dem Wege der Diffusion mit Arsen angereicherten Eisen und Eisenlegierungen - Google Patents

Description

• Verwendung und- Verfahren zum Herstellen von Gegenständen von auf dem Wege der Diffusion mit Arsen angereicherten Eisen und Eisenlegierungen Die Erfindung betrifft die Verwendung von auf dem Wege der Diffusion mit Arsen angereicherten Eisen und Eisenlegierungen als magnetisch weiche Werkstoffe und findet vorzugsweise Anwendung bei sehr kohlenstoffarmem reinem Eisen, wie z. B. Elektrolyteisen. Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, die magnetischen Eigenschaften von Eisen durch chemische Reaktionen, insbesondere auch durch die Einwirkung gasförmiger Verbindungen bei erhöhter Temperatur oder durch Zusatz von Legierungselementen, insbesondere von Arsen, bei der Herstellung des Werkstoffes zuverbessern. Die Einführung von Arsen durch Diffusion in Eisen oder Eisenlegierungen, die für elektrotechnische Zwecke als magnetisch weiches Eisen verwendet werden sollen, bietet demgegenüber -den Vorteil, daß auf verhältnismäßig einfache Weise eine außerordentliche Verbesserung der magnetischen Eigenschaften erzielt wird. Die Diffusion des Arsens in das Eisen bewirkt eine starke Herab$etzung der elektrischen Leitfähigkeit, ohne daß die sehr hohn Induktionswerte des reinen Eisens, z. B. Elektrolyteisens, wesentlich beeinträchtigt werden. Eine weitere Wirkung des Arsens kann darin gesehen werden, daß etwa noch vorhandene schädliche Beimengungen, z. B. Schwefel, durch das Arsen beseitigt werden, so daß sich eine weitere Verbesserung der magnetischen Werte ergibt.
• Bei den auf dem Wege der Diffusion mit Arsen angereicherten Eisenlegierungen wird auch die bei einem Schmelzvorgang leicht eintretende Verunreinigung vcrmieden, welche durch Aufnahme von Schlacken und Sauerstoff sowie durch den Zusatz von Desoxydationsmitteln entstehen kann.
• Die Diffusion wird vorteilhaft an den bereits fertig zugeschnittenen Blechen nach der Formgebung durchgeführt. Dadurch wird eine Erschwerung der Formgebung durch den Arsengehalt vermieden, und die Abfallstücke aus reinem Eisen können leicht wieder verwendet werden.
• Die Erfindung bietet auch dann gewisse Vorteile, wenn niedrigsiliciertes oder mit Aluminium legiertes Eisen durch die Arsendiffusion auf -die Werte des höher silicierten Eisens (4°% Si) gebracht wird.
• Die durch die Diffusion gemäß der Erfindung hergestellten arsenhaltigen Eisenlegierungen weisen bessere magnetische Werte auf als die im Schmelzfluß hergestellten Eisen-Arsen-Legierungen. So wurden z. B.: von L i e d g -e n s (Stahl und Eisen, 19 12, S. z r 12) folgende Wattverlustziffern gefunden, denen die durch Arsendiffusion in gewöhnliches Schwarzblech gewonnenen Werte gegenübergestellt seien:

  Zahlentafel I

  entspr. d.

  Liedgens Erfindung

  o% As vlo vlo

  o;88 ...... 3,31 w/kg 1,79 W/kg

  1,42 ...... 3,I4 - 1,67 -

  Zur Durchführung der Erfindung ist z. B. folgendes Verfahren; geeignet: Das elektrolytisch abgeschiedene Eiseil blech wird,L evtl.- nach Anwendung eines K° ringen Walzstiches zur Glättung des Blecboe,, 4 Stunden bei 85o° C unter Wasserstoff geringem Feuchtigkeitsgehalt) geglüht. T`s°.@ Eisen wies dann die in der ersten waagerechten Reihe der nachfolgenden Zahlentafel 1I verzeichneten elektrischen und magnetischen Werte auf. Die ausgestanzten Eisenbleche wurden nunmehr mit einem Gemisch aus gepulvertem Arsen und einem indifferenten Stoff bestreut und zu einem Stapel geschichtet einer nochmaligen Glühung unter Wasserstoff (vorzugsweise scharf getrocknet) unterworfen. Der zugesetzte indifferente Stoff, z. B. A12 03, Mg O, CaO usw., hat dabei vor allem die Aufgabe, ein Zusammenbacken des Eisens bzw. des Arsens bzw. der Arsen-Eisen-Legierungen zu verhindern. Von etwa 50o° C an ist der Dampfdruck des Arsens bereits merklich. Andererseits tritt zwar bei dieser Temperatur bereits recht schnelle Legierungsbildung ein, aber das Diffusionsvermögen ist gering, so daß sich vorzugsweise nur an der Oberfläche der Bleche eine vermutlich aus Eisenarsenid bestehende Schicht bildet. Der Sublimationspunkt des Arsens liegt bei 63o° C. Erfolgt daher eine schnelle -Erhitzung auf 850° C, so ist zwar schnelle Diffusion und damit gleichmäßige Legierungsbildung möglich, jedoch ' stört die allzu schnelle Verdampfung des Arsens. Bei der j Erhitzung muß daher die Temperatursteigerung im Gebiete von etwa 50o bis 70o° C langsam erfolgen, evtl. mit Halten bei einer Temperatur innerhalb des genannten Temperaturgebietes, damit alles verdampfende Arsen von dem Eisen aufgenommen wird. Der Dampfdruck des dann gebildeten Arse:-nids bzw. der arsenreichen Außenschicht ist so stark herabgesetzt, daß hierauf Weitererhitzung auf höhere Tempe=raturen erfolgen kann, bei der dann die endgültig-- Legierungsbildung eintritt. Beispielsweise wurde innerhalb i Stunde bis auf 50o° C erhitzt, inner halb etwa 3 Stunden die Temperatur von 50( :, auf 700° C gesteigert, dann erfolgte schnell< s Steigerung auf 85o° C, 4stündiges Halter Bai 85o° C und nachfolgende langsame Ablihlung im Ofen. Die magnetische Messung 'ergab die in der zweiten waagerechten Reihe der Zahlentafel II aufgeführten Werte.
• Die eingetretene starke Verbesserung isi vor allem durch die Erhöhung des Widerstandes bedingt. Urn bei dem nicht arsenierten Eisen die gleichen Werte zu erhalten, wäre eine Verminderung der Blechdicke auf etwa o,14 mm notwendig gewesen. Der Anteil des aufgenommenen Arsens in der gebildeten Legierung ergab sich aus der Gewichtszunahme zu etwa 3,5 °/o. Es ist klar, daß durch Änderung des Arsengehaltes, wie sie durch besondere Führung der Wärmebehandlung möglich ist, die Güte des Bleches verändert werden kann.
• Die Ergebnisse eines gleichen Versuches an Armco-Eisen zeigen Reihe 4 und 5 der Zahlentafel II. Auch'hier werden die Werte des hochwertigen silicierten Eisens erreicht. Die etwas stärkere Verbesserung der Verlustwerte durch die Arsenierung in Vergleich zum Elektrolyteisen wird auf die oben gestreifte Reinigung des Eisens von Schwefel zurückzuführen sein.
• Das beschriebene Arsenierungsverfahren kann in der Weise abgeändert werden, daß anstatt des reinen Arsens Arsenv erbindungea, seien es metallische Verbindungen oder auch durch Wasserstoff zersetzbare Verbindungen, wie Ase 0s1 verwendet werden. Durch Behandlung mit As203 unter gleichzeitiger Zufuhr von Wasserstoff wurden z. B. bei Ö,14 min starken Blechen Verlustwerte von 1,o bis 1,05 mehrfach erreicht.
• Eine besondere Bedeutung hat das Verfahren für den Fall, daß eine Erhöhung des elektrischen Widerstandes in der Außenschicht von Blechen verlangt wird. Durch Wahl der Glühbedingungen, insbesondere der Glühtemperatur, ist eine derartige Einsatzarsenierung ohne weiteres möglich.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Die Verwendung von auf dem Wege der Diffusion mit Arsen angereicherten Eisen und Eisenlegierungen als magüe.@ tisch weicher Werkstoff. -.
2. 2. Verfahren zum Herstellen von G t-. genständen gemäß Anspruch i durch Arsenieren mit Arsen oder Arsenverbindungen im Wasserstoffstrom, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Gemisches aus Arsen oder Arsenverbindungen mit einem indifferenten Stoff als festes Arsenierungsmittel.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer zu schnellen Verdampfung das Temperaturgebiet von - 5oo bis 700° C langsam durchschritten wird bzw. ein Halten in diesem Temperaturgebiet erfolgt, und daß die vollständige Legierungsbildung bei Temperaturen oberhalb 700° durchgeführt wird. q..
4. Die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3 mit trockenem Wasserstoff.
5. 5. Die Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis q. an clen ausgestanzten Fertigstücken.
6. 6. Die Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 5 mit in feuchtem Wasserstoff vorgeglühtem Werkstoff.