DE747001C - Legierungen fuer Dauermagnete - Google Patents

Description

• Legierungen für Dauermagnete Für Dauermagnete verwendet man bekanntlich solche ferromagnetischen Werkstoffe, die eine möglichst große Koerzitivkraft und eine möglichst große Remanenz besitzen. Das Produkt aus Remanenz und Koerzitivkraft wird als Güteziffer der Dauermagnete bezeichnet. Es sind bereits eine Reihe von Magnetstählen mit hoher Güteziffer bekannt, so z. B. Stähle, die aus Eisen, Kohlenstoff und einem dritten Legierungsbestandteil, wie Chrom, Wolfram oder :Kobalt, bestehen.
• Neben den kohlenstoffhaltigen Legierungen sind ,auch .schon Legierungen ohne Kohlenstoff mit hoher Güteziffer, z. B. Eisen-Nickel-Aluminium-Legierungen, bekannt. Bei allen :diesen Stählen Ist die hohe Güteziffer (die magnetische Härte) stets mit einer großen mechanischen Härte verbunden, die eine Bearbeitung im magnetisch harten Zustand praktisch unimöglich macht. Magnete aus Eisen-Aluminium-Nickel-Legierungen wurden z. B. bisher im allgemeinen gegossen und gegebenenfalls durch nachträgliches Schleifen bearbeitet. Diese Tafsache ist unbequem, da man sich in der Formgebung stets an die Grenzen halten muß, die :durch das Gießen gezogen sind.
• Die gemäß der Erfindung zu verwendenden, durch Ausscheidung magnetisch gehärteten ternären Eisen-Nickel-Kupfer-Legierungen weisen neben ihrer hohen magnetischen Härte nicht gleichzeitig hohe mechanische, Härte auf, die ein Bearbeiten nicht mehr möglich macht-.
• Legierungen aus den drei Komponenten Eisen, Nickel-und Kupfer sind bekannt. Der Gefügeaufbau der Legierungen geht aus .dein in Abb. i gezeigten Konzentrationsdiagramm hervor. Während Eisen und Nickel sowie Nickel und ;Kupfer in allen Mischungsverhältnissen sich im festen Zustande lösen, also Mischkristalle bilden, erstarren die Eisen-Kupfer-Legierungen über den größten Teil der Legierungsreihe zu einem Gemenge aus zwei Kristallarten. Diese Mischungslücke im festen Zustand wird, wie die Abb* I zeigt, durch den Zusatz von Nickel geschlossen, und zwar bei: höherer Temperatur durch geringere Nickelgehalte als bei tiefen Temperaturen. So ergibt sich aus, den durchgeführten Untersuchungen der elektrischen Leitfähigkeit und ,des Gefüges, daß bei io5o° die Begrenzung der Mischungslücke entsprechend a, b, c verläuft und daß sie bei niederer Temperatursie wurde bis etwa 40o° verfolgt, unterhalb ist die Gleich.gewichtsei:n_stellung zu träge -durch a', b', c' begrenzt wird. Die Legierungen des Gebietes a, b, c, a sind also bei allen Tem-

  peraturen unterhalb io5o°, die im folgenden

  als .-'#,bschrecl:- bzw. Honiogenisierungstempe-

  ratur angewendet wird, heterogen; die zwi-

  schen cz, b, c und a', b', c' liegenden Legierun-

  Uen «-erden durch langsame Abkühlung liete-

  rogen. Alle innerhalb ei , b', c', ci liegenden

  L:gierungen zeigen entsprechend der Abnahnie

  der Löslichkeit mit sinkender Temperatur

  Ausscheidungen und fallen damit unter deri

  Begriff atisscheidungshärtbare Legierungen.

  Diese Ausscheidungshärtung im Zusammen-

  hang mit best-)n derer Durchführung der Kalt-

  verforniun- hat auf cler Eisen-Nickel-Seite zu

  den unter crem Warennamen Isoperme bekann-

  ten Werkstoffen für Pupinspulen geführt.

  Weiterhin haben die Eisen-Nickel-Kupfer-

  Lcgierungen in einem großen Konzentrations-

  bereich, vor allein ungefähr auf der Verbin-

  dungslinie zwischen 78,50j" Nickel, 21,>0t"

  Eisen, - Kupferecke, sehr hohe Werte der

  magnetischen Anfangspernieabilität, so daß sie

  als magnetisch weiche Legierungen vorteilhaft

  `'erwendung finden können. Fernerhin ist

  bereits bekannt, rchaß diese hohen Werte der

  Anfangspermeabilität bzw. geringen maglie-

  tischen Härte in dein Gebiet nahe der ,1Ii-

  schungslücke bzw. gemäß der vorstehend erst-

  nialig e@za.kt bestimmten Löslichkeitsgrenze im

  Gebiete der Mischungslücke nur bei schneller

  Abkühlung vorliegen und daß bei langsamer

  Abkühlung und dadurch erfolgten Aussehei-

  ching ein Ansteigen der Koerzitivkraft be-

  wirkt wird.

  Auf dieserBeobachtung fußend, wurden die

  L:gierungen auf ihre Eignung zu dein erfin-

  d ungSgeilläheil Zweck weiterhin untersucht.

  Dabei stellte sich heraus, d.aß mit solchen aus-

  scheidungshärtbaren Eisen-Nickel-Kupfer-

  Legierungen ganz überraschend hohe Koerzi-

  tivkräfte erzielt werden können, wie sie für

  Dauerinagnetstähle erforderlich und aus-

  reichend sind, ohne daß gleichzeitig eine große

  mechanische Härte auftritt, die ein Bearbeiten

  nicht mehr mitglich macht. Man erhält diese

  hohen Werte der Koerzitivkraft bei dein ge-

  wünschten nieclianisclien Zustand des Werk-

  straffes dadurch, daß man die Legierungen ge-

  gossen oder gewalzt von hoher Temperatur

  langsam abkühlt oder nach dein bekannten

  Verfahren für ausscheidungshärtbare Legie-

  rungen abschreckt und auf höchste Koerzitiv-

  kraft zwischen 40o' und goo' anläßt. Nach

  den bisherigen Untersuchungen «-erden die

  höchsten Weite in dem Teilgebiet erreicht.

  wie es in dem ternären Diagramm etwa durch

  ,las in Abb. 2 eingezeichnete Dreieck mit fol-

  -enden Zusammensetzungen als Eckpunkte ab-

  gegrenzt ist: 5o0/0 Ni, I00/" Fe, 4o0/" Cu; 200/"

  Ni, 5 0t0 Fe, 75 0/" Cu; 15 0t0 Ni, ;5 0;'" Fe,

  3o 01, Cu. Zum Beispiel wurden erreicht durch

  langsame Abkühlung io@o" ini Ofen wzili- I

  rend einer Gesamtabkühlungszeit von 8 Stun-

  den bei einer Legierung mit

  1. 20 0t0 Fe, 40 0t0 Ni, 40 0t0 Cti eine Koer-

  zitivkraft von 155 Oersted,

  2. 12,5 0%" Fe, 35 0t0 Ni, 52,5 "to Cu eint:

  hoerziti-%-l:raft von 215 Oersted,

  3. 1o 04 Fe, 30 °t" Ni, 6o °1" Ctt eine Koer-

  zitivkraft von 315 Oersted.

  Die Koerzitivkraft der gemäß der Erfn-

  dang zu verl";endeildeli ausgehärteten Legie-

  rungen übersteigt die der höchst legierten

  hobalt-Magnetstähle und kommt denen der

  Eisen-Nickel-Aluminium-Legierungen nahe,

  cli.#- jedoch, wie bereits oben erwähnt, mecha-

  nisch nicht bearbeitbar sind. Gegenüber die-

  sen Stählen und Legierungen ist allerdings

  die Reinalienz bei gleich hohen Koerzitiv-

  kräften niedriger. Immerhin übersteigt die

  Güteziffer aber die der handelsüblichen

  Chrom- und Wolfram-Magnetstähle. So be-

  tragt die Güteziffer z. B. bei ,der oben ange-

  führten Legierung 1 745 y 1o'. ' Die hohe

  Koerzitivkraft macht die gemäß Erfindung

  zu verwendenden Legierungen dabei vor allem

  geeignet für kurze gedrungene Magnete, z. B.

  in Meßgeräten. Da die Legierungen gut durch

  Schmieden und Walzen verformbar sind, las-

  sen sie sich auch für Dauermagnete aller nlög-

  li.chen Formen verwenden. So können z. B.

  Dauermagnete in lamellierter Form herge-

  stellt werden, so daß man auch an solchen

  Stellen Dauermagnete an Stelle von Elektro-

  magneten verwenden kann, wo dies bisher mit

  Rücksicht auf Wirbelströme nicht möglich

  war. Diese V erf@rmbarl:eit bleibt nach Her-

  beiführung der magnetischen Härte erhalten,

  da die Ausscheidung nur eine geringe inecha-

  nische 1-Iärtung bewirkt. Die Kaltverformung

  kann infolgedessen noch zu einer Verbesse-

  rung der magnetischen Eigenschaften benutzt

  werden. So stieg z. B. hei der Legierung i

  durch Kaltwalzen die Koerzitivkraft von

  155 Oersted auf 1;; Oersted und die Renia-

  nenz von _I,#',oo auf 5()oo Gauss. Die Güteziffer

  erhöhte sich infolgedessen von ;45 X ioq auf

  992 2 \ iog und überschritt damit den Wert

  der niedrig legierten Kobaltstähle.

  Durch Zusätze von bis zu 30 ")" Kobalt,

  `.Mangan oder Titan einzeln oder zu mehreren

  zu den beschriebenen Legierungen wird noch

  eine @'erl>escrung der angegelfenc-n @Vcrte er-

  reicht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. DieVerwendung von durch Ausschei- dung magnetisch gehärteten. ternären Eisen-Nickel-Kupfer-Legierungen für Dauermagnete. 2. Die Verwendung von Ei-sen-Nickel- Kupfer-L egierungen, deren Zusammen- sUtzuilg so gewählt ist, daß sie im ternären Diagramm in einem Dreieck .liegen, das durch die folgenden Endpunkte bestimmt ist: i. 50 °/o Nickel, io °/p Eisen, q.o °/a Kupfer, 2. 2o °1o Nickel, 5 °fo Eisen, 75 °@o Kupfer, 3. 15 °/o Nickel, 55 % Eisen, 30 °@o Kupfer im ausgehärteten Zustand für Dauermagnete. 3. Die Verwendung von Legierungen nach Anspruch i und 2, die nach Herbeiführung der Ausscheidung kaltverformt wurden, für Dauermagnete. 4. Die Verwendung von Legierungen nach Anspruch i bis 3, die außerdem'noch bis zu 30 °/o Korbalt, Mangan und Titan einzeln oder zu mehreren enthalten, für Dauermagnete. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: dstei-reichische Patentschrift Nr. 142439; »#,letallwirtschaft« 1934, Seite 5:13 bis 549 und 1935 Seite 667.