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Verfahren zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften von Dauermagnetlegierungen
Von den Dauermagnetlegierungen auf der Kupfernickelbasis ist es bekannt, daß sie
sich besonders gut kalt verformen lassen. Es ist nun gefunden worden, daß die magnetischen
Eigenschäften solcher Legierungen ganz wesentlich verbessert werden können, wein
sie gegebenenfalls nach Vorverformungen und Vorglühungen zunächst mit einem Walzgrad
mehr als q.0%, insbesondere mehr als 700/0, kalt gewalzt und anschließend
einer Wärmebehandlung bei 55o bis 65o' C unterworfen werden. Das Verfahren läßt
sich noch dadurch verbessern, daß die Legierungen vor der Kaltwalzung durch Abschrecken
und anschließendes Anlassen thermisch vergütet werden. In diesem Falle sieht also
die Erfindung zwei Wärmebehandlungen vor, von denen die eine vor dem Kaltwalzen
erfolgt und die andere nach dem Kaltwalzen angewendet wird.
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Als besonders geeignet haben sich Kupfer-Nickel-Eisen-Legierungen
erwiesen, denen unter Umständen noch Kobalt oder Beryllium oder beide zugesetzt
werden können. Insbesondere findet das Verfahren gemäß der Erfindung Anwendung auf
Legierungen, die 15 bis 40% Nickel, 5 bis 3o% Eisen und als Rest Kupfer enthalten.
Die wesentlichen Verbesserungen hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften, die
durch die Kaltwalz- und Wärmebehandlung gemäß der Erfindung erreicht werden, sollen
im folgenden an Hand verschiedener Beispiele und von verschiedenen Gesichtspunkten
aus aufgezeigt werden.
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Es wird zunächst der Einfluß des Eisengehaltes bei einem gleichbleibenden
Nickelgehalt von 2o% auf die magnetischen Eigenschaften einerseits der roh gegossenen
Legierung und andererseits der gewalzten Legierung in den Abb. i bis 3 dargestellt.
Hierbei wird unter dem Walzzustand ein Zustand verstanden, den die gegossene Legierung
nach einer Vorverformung und Homogenisierungsglühung und anschließendem Behandlungsverfahren
gemäß der Erfindung besitzt.
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Abb. i zeigt die Abhängigkeit der Remanenz B, von dem Eisengehalt.
Hierbei bezieht sich die ausgezogene Linie auf den Walzzustand, während die gestrichelte
Linie die Werkstoffeigenschaften im Gußzustand, d. h. vor der Behandlung gemäß der
Erfindung, wiedergibt. Hieraus ist ersichtlich, daß die Remänenzen im Walzzustand
um etwa 50% höher als die im Gußzustand liegen.
Ebenso wirkt die
Walzbehandlung auf die Höhe des Verhältnisses der Remanenz zur Sättigung (B,; )
, dessen Werte in der Abb. 2 sowohl für den Walzzustand (ausgezogene Linie) als
auch für den Gußzustand (gestrichelte Linie) dargestellt sind. Im Gußzustand liegt
die Remanenz bei etwa 50 bis 550'o der Sättigung; durch das Walzen steigt sie dann
auf etwa 75 bis Sooio.
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Die Koerzitivkraft wird durch die Walzbehandlung nur wenig beeinflußt.
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Infolge der großen Steigerung der Remanenzwerte durch die Wärmebehandlung
ergibt sich auch ein starkes Anwachsen der Werte für die magnetische Leistung B"-H"
die in Fig.3 dargestellt sind. Es ist sofort ersichtlich, daß sich die Walzbehandlung
in Verbindung mit dem Anlassen außerordentlich günstig auf die magnetischen Eigenschaften
auswirkt.
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Ein weiterer Vorteil des gewalzten und anschließend angelassenen Werkstoffes
gegenüber dem nur gegossenen Werkstoff besteht darin, daß die Entmagnetisierungskurven
der Walzproben wesentlich stärker durchgebogen sind als die der Gußproben. Hieraus
ergibt sich eine weitere Steigerung der magnetischen Güteziffer (BH)""" so daß die
Bestwerte ioo bis 200% über den mit den Gußproben erreichten Höchstwerten liegen.
Hierdurch werden ungefähr die Werte des hochlegierten Kobaltstahles erreicht.
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In diesen Ausführungen wurden nur die bei den einzelnen Legierungen
in gewalztem und ungewalztem Zustande erreichten Höchstwerte betrachtet und miteinander
verglichen. Es soll nunmehr gezeigt werden, welchen Einfluß der Walzgrad und die
Anlaßtemperatur im einzelnen auf den Werkstoß ausüben.
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Die Abb. 4 a und 4 b stellen die magnetische Leistung B, -
H, in Abhängigkeit von dem Walzgrad bei den beiden Durchführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahrens dar. Abb. 4 a gibt die Werte für eine Legierung mit 57,5% Kupfer, 2o
% Nickel und 22,50/0 Eisen an, die nach dem Kaltwalzen bei 60o bis 65o° eine Stunde
lang angelassen wurde. Abb. 4 b zeigt die Werte für eine Legierung, die sowohl vor
als auch nach dem Walzen angelassen wurde. Die in jeder Abbildung vorhandenen Kurven
beziehen sich auf verschiedene Anlaßtemperaturen.
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Man sieht, daß die magnetische Leistung bei den vor und nach dem Walzen
angelassenen Proben (Abb. 4 b) einen ziemlich gleichmäßigen Anstieg besitzt, der
bis zu einem Walzgrad von 850!o anhält. Bei der Behandlungsart nach Abb. 4 a nimmt
die magnetische Leistung mit steigendem Walzgrad nach überschreiten eines Höchstwertes
wieder ab.
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Schließlich sollen noch die Unterschiede der magnetischen Werte gezeigt
werden, die erhalten werden, je nachdem, ob das Anlassen nur nach dem Kaltwalzen
oder sowohl vor als auch nach dem Walzen erfolgt. Die diesbezüglichen Werte für
die magnetische Leistung sind in Abb. 5 in Abhängigkeit vom Eisengehalt bei einem
gleichbleibenden Nikkelgehalt von 200'o dargestellt. Hierin bedeutet die gestrichelt
gezeichnete Kurve die Werte im Gußzustand, während die punktierte Kurve diejenigen
für einen Werkstoff, der nach dem Walzen angelassen wurde, angibt. Die ausgezogen
gezeichnete Kurve zeigt schließlich die Werte für einen Werkstoff, der sowohl vor
als auch nach dem Walzen angelassen worden ist. Man sieht hieraus, daß das zweimalige
Anlassen die höchsten Werte für die magnetische Leistung liefert. Es ist selbstverständlich,
daß auch die Werte der Remanenz und der Koerzitivkraft einzeln für sich bei einem
zweimaligen Anlassen ebenfalls am größten wurden, wobei sich bei diesem Verfahren
noch der Vorteil ergibt, daß durch entsprechende, evtl. verschieden gewählte Anlaßtemperaturen
und -zeiten die günstigen Werte sich noch weiter steigern lassen.
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Weiterhin hat sich gezeigt, daß sich entsprechende Verbesserungen
auch bei anderen Legierungen auf der Basis Kupfer-Nickel erzielen lassen.
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So ergab beispielsweise eine Legierung mit 56,75% Kupfer, 25% Nickel,
18%, Eisen und 0,25% Beryllium bei einer zweimaligen Wärmebehandlung (vor und nach
dem Kaltwalzen) eine Remanenz von 5ooo und eine Koerzitivkraft von 350 und
somit eine magnetische Leistung von 17,5- 105, während die entsprechenden Werte
im Gußzustand nur 3400, 310 und i o, 5 # i o5 betrugen.
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Bei einer Legierung aus 6o % Kupfer, 2 i % Nickel, 14% Eisen und 50,o
Kobalt wurden im Gußzustand für B" H, und B, # H, die Werte 3100,
400 und 12,4# 105 gefunden, die sich bei einmaliger Wärmebehandlung nach dem Kaltwalzen
auf 4250, 370
und 15,7 # 105 und nach zweimaliger Wärmebehandlung vor und
nach dem Kaltwalzen auf 3800, 540 und 20,5 # 105 erhöhten.
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Der erfindungsgemäß.behandelte Werkstoff zeigt ferner die für manche
Anwendungsgebiete wichtige Eigenschaft, daß seine Permeabilitätswerte in der Walzrichtung
und senkrecht dazu verschieden sind. Hierbei können die Unterschiede weit über ioo%
betragen.