DE666730C

DE666730C - Verfahren zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften von Nickel und Eisen enthaltenden Legierungen

Info

Publication number: DE666730C
Application number: DEH142911D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Hiemenz
Original assignee: Heraeus Vacuumschmelze AG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1935-02-26
Filing date: 1935-02-26
Publication date: 1938-10-27

Description

Verfahren zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften von Nickel und Eisen enthaltenden Legierungen Für die Herstellung von induktivem Belastungsmaterial von Signalleitungen verwendet man Bänder aus magnetischen Werkstoffen verschiedener Zusammensetzung. Beispielsweise werden heute auch I'upinspulenkerne aus dünnen Bändern aufgewickelt, während diese früher fast ausschließlich aus pulverförmigen magnetischen Werkstoffen aufgebaut wurden.
1)ie wesentlichsten Anforderungen, die an Belastungsmaterial für Signalleitungen gestellt werden, sind die Einhaltung vorgeschriebener Werte für die Permeabilität und die Einhaltung bestimmter Werte für die sogenannte Hysteresiszahl. Die Hysteresezahl ist der Verlustwiderstand durch Hy sterese und wird üblich gemessen in Ohm je Henry und j e Aml)erewindung j e Zentimeter bei 8oo Hertz. Abgesehen davon, daß an sich bestimmte Vorschriften über die Höhe der Pemeabilität und der Hysteresiszahl bestehen, wurde weiterhin gefordert, daß die vorgeschriebenen Werte der Permeabilität auch dann nahezu unverändert bleiben, wenn die Werkstoffe einem vorübergehenden Gleichstromstoß ausgesetzt werden, sei es bei Betrieb der mit .den Werkstoffen ausgestatteten Signalleitungen, sei es für Meßzwecke. Es ist nun bereits bekannt, daß die Vorschriften über die Höhe der Permeabilität und der Hysteresiszahl beispielsweise dadurch eingehalten werden können, <iaß man bestimmte magnetische Werkstoffe einer weitgehenden Kaltverformung unterzieht und sie dann in diesem kalt verformten Zustand verwendet. Beispielsweise werden befriedigende Werte für die Permeabilität und die 1-lysteresezahl finit Legierungen erhalten, die etwa 361/, Nickel, 54°!o Lisen, io°/o Kupfer- enthalten. Es hat sich herausgestellt, daß bei verschiedenen für Belastungszwecke in Frage kommenden Werkstoffen entweder von der ersten Gleichstrombelastung an oder wenigstens bei weiteren Gleichstrombelastungen zwar die Wechselstrompermeabilität weitgehend unverändert erhalten. bleibt, daß dagegen die Hysteresiszahl in unerwünschter Weise ansteigt: So wurde beispielsweise an einem Kern, der aus kalt gewalztem Band aus 5o 0;o Nickel-Eisen gewickelt worden war, festgestellt, daß die Wechselstrompermeabilität 49 und die Hysteresiszahl 3,3 betrug. Wurde dieser Kern dann einem Gleichstromstoß ausgesetzt, blieb die Permeabilität praktisch erhalten, d. h. sie stieg bei dem zur Untersuchung herangezogenen Kern auf 49,1, dagegen stieg die Hysteresiszahl von 3,3 auf 7,34. Die entsprechenden Werte für einen Kern, der aus einem kallt gewalzten 40°/" Nickel-Eisen-Band gewickelt war, waren eine Permeabilität von 62,3 vor dem Gleichstromstoß und 62,4 nach dem Gleichstromstoß sowie eine Hysteresiszahtvon S,5 vor dem Gleichstromstoß, die auf 16 nach der Gleichstrombelastung stieg. Die erhöhte Hysteresezahl klingt zwar ohne sonstige Einwirkung bei manchen Werkstoffen innerhalb einiger Tage annähernd wieder auf den ursprünglichen Wert ab, aber während dieser Zeit ist die betreffende Signalleitung unbalanciert und in ihrem Gebrauchswert verschlechtert.
Erfindungsgemäß läßt sich nun erreichen, ciaß bei einer Gleichstrombelastung nicht nur die Permeabilität der Kerne praktisch erhalten bleibt, sondern daß auch die Hysteresezahl nicht in unerwünschter Weise gesteigert wird, wenn man die Kerne bzw. den magnetischen Werkstoff vor der Gleichstrombelastung auf Temperaturen anläßt, die zwischen i5o und 400° liegen können, wobei die Temperatur und die Dauer der Erhitzung so gewählt werden, daß eine von Gleichstromstößen unabhängige Hysteresezahl erhalten wird. Temperatur und Dauer der Erhitzung bestimmen sich außerdem nach der Zusammensetzung des betreffenden Werkstoffes und nach den gewünschten Werten der Permeabilität und Hystereseziffer. Die Dauer kann etwa zwischen 1/2 Stunde und 6 Stunden betragen. Als Beispiel seien Meßwerte an einen Kern mitgeteilt, der aus Band aus 40 o/% Nickel-Eisen aufgewickelt war. Dieser Kern wurde vor der Messung i Stunde lang auf 400° angelassen. Dabei ergab sich eine Permeabilität von 78,0 und eine Hysteresezahl von 12,7. Nach einer Gleichstrombelastung war die Permeabilität unverändert und die Hysteresezahl nur bis auf 13,5 gestiegen. Bei einem anderen Kern, der der gleichen Anlaßbehandlung ausgesetzt war, ergab sich eine Permeabilität von 65,6 und eine Hysteresiszahl von 4,0- Beide Werte blieben durch die Gleichstrombelastung innerhalb der Meßgenauigkeit praktisch unverändert.
Die Wärmebehandlung nach üer Erfindung erlaubt also die Hysteresisverluste unabhängig von Gleichstrombelastungen zu machen, ohne die Permeabilitätswerte nennenswert zu verschlechtern, und gibt somit ein Mittel an, um auch bei auftretenden Betriebsstörungen durch Gleichstromstöße die Übertragung auf Signalleitungen in gleicher Güte zu erhalten.
In gleicher Weise wie bei den vorstehend beispielsweise erwähnten Nickel-Eisen-Legierungen lassen sich auch die magnetischen Eigenschaften anderer, für Belastungen von Signalleitungen in Frage kommender magnetischer Werkstoffe beeinflussen, beispielsweise von kupferhaltigen Nickel-Eisen-Legierungen oder von Nickel-Eisen-Legierungen, denen noch widerstandserhöhende Elemente, wie Chrom, Molybdän, Silicium oder Aluminium, in bekannten Mengenverhältnissen zugesetzt sind.
Die erfindungsgemäße Behandlung kann auf zur Herstellung von Krarupbewicklungen oder Pupinkernen bestimmte Bänder vor dem Aufwinden oder auch nach dem Aufwinden am fertigen oder halbfertigen Stück erfolgen.
Ähnliche Wärmebehandlungen waren an sich schon bekannt, doch dienten diese lediglich dem Zwecke, eine von Gleichstromstößen unabhängige Permeabilität zu erzeugen. Die Dauer der Erhitzung wurde dabei so bemessen, daß der Absolutwert der Perincabilität und die Stabilität der Permeabilitiit, d. h. deren Unabhängigkeit von Gleichstromstößen stiegen und gleichzeitig die Verluste klein wurden. Es wurden jedoch nicht die Temperaturhöhe und die Zeitdauer der Erhitzung unter dem Gesichtspunkt gewählt, die Hysteresezahl unabhängig von Gleichstromstößen zu machen.
Überhaupt ist bisher in Literatur und Forschung nicht bekannt gewesen, daß es für Signalleitungen außer auf eine hohe Pernieabilität und durch Gleichstromstöße unveränderliche Permeabilität (Stabilität) und ferner auf eine kleine Hysteresiszahl (Verluste) für hohe Übertragungsgüte auch noch darauf ankommt, daß auch die Hysteresiszahl von -zeitlichen Einflüssen unverändert bleiben muß und sich durch vorübergehende Einflüsse, wie Gleichstromstöße, nicht verändern darf.
Überhaupt scheint die Veränderung der Hysteres.iszahl durch vorübergehende Gleichstromstöße noch gar nicht beobachtet gewesen zu sein, geschweige denn ein Mittel zu ihrer Vermeidung gefunden worden zu sein.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften von Nickel und Eisen sowie gegebenenfalls Kupfer, Molybdän, Wolfram, Chrom, Mangan, Silicium, Aluminium enthaltenden Legierungen, insbesondere solchen mit mindestens 35 % Nickel, durch Kaltverformung und Anlassen bei Temperaturen von i5o bis 4oo° C, dadurch gekennzeichnet, daß für das Anlassen eine solche Temperatur und Dauer gewählt wird, daß eine von Gleichstromstößen unabhängige Hysteresezahl erhalten wird.