CH208398A - Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffes mit hoher Anfangspermeabilität und geringer Änderung der Permeabilität im Bereiche schwach magnetisierender Felder. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung eines     Werkstoffes    mit hoher     Anfangspermeabilität    und  geringer Änderung der     Permeabilität    im Bereiche schwach magnetisierender Felder.    Es ist zwar bereits darauf hingewiesen  worden, dass sich der     Zusatz    von Aluminium  zu Eisen hinsichtlich der magnetischen  Eigenschaften in gleicher Weise wie der Zu  satz von Silizium verbessernd auswirkt. Man  hatte jedoch festgestellt, dass die durch  Aluminiumzusatz erhaltenen Verbesserun  gen geringer sind als die, die bei Silizium  zusatz gefunden wurden.

   Ausserdem sind  diese Untersuchungen an     Eisen-Aluminium-          Legierungen    bisher nur im Hinblick auf die  Verwendung des Werkstoffes für     Dynamo-          und        Transformatorenbleche,    also für die  Starkstromtechnik, gemacht worden.  



  In die Schwachstromtechnik hat dem  gegenüber Eisen-Aluminium bisher erst  wenig Eingang gefunden, was hauptsächlich  daran liegt, dass es, wie schon erwähnt, vom  Standpunkt der Starkstromtechnik aus den       Eisen-Silizium-Legierungen    unterlegen ist.    Es hat sich jedoch gezeigt, dass in der  Schwachstromtechnik Eisen - Aluminium   Legierungen nach bestimmter mechanischer  und thermischer Behandlung, wie sie durch  die Erfindung beschrieben wird, mit Vorteil  verwendet werden können. So sind diese Le  gierungen sowohl für die Bewehrung von  durch Starkstrom beeinflussten Fernmelde  kabeln als auch für     Abschirmzwecke    zur Er  höhung der     Übersprechdämpfung    sehr gut  brauchbar.

   Weiterhin sind diese Legierungen  mit Vorteil da     anwendbar,    wo es bei relativ  hohen     Aufangspermeabilitäten    auf einen ge  ringen Anstieg der     Permeahilität    im Bereiche  schwach magnetisierender Felder ankommt,  beispielsweise bei Übertragern.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren zur  Herstellung eines Werkstoffes mit hoher An  fangspermeabilität und geringer Änderung  der     Permeabilität    im Bereiche schwach      magnetisierender Felder aus einer     Eisen-Alu-          minium-Legierung    mit 0,5 bis 7 % Aluminium  ist dadurch gekennzeichnet, dass der Werk  stoff auf das Fertigmass mit, einem     Verfor-          mungsgrad    von mehr als 25 % kaltverformt  und dann bei einer Temperatur zwischen 900  und<B>1100'</B> C     schlussgeglüht    wird.

   Als be  sonders geeignet haben sich solche Erzeug  nisse erwiesen, bei denen die Kaltverformung  mit einem     Verformungsgrad    von etwa<B>60%</B>  durchgeführt. wurde und die nach der     Schluss-          glühung    langsam     abgekühlt    worden sind.  Die     Abkühlungsgeschwindigkeit    wird     hierbei     zweckmässig so gewählt, dass die     Abkühlung     von der Glühtemperatur bis auf 400' C min  destens eine Stunde in Anspruch nimmt.  



  Im allgemeinen werden die gleichen mag  netischen Eigenschaften erreicht, \nenn der  nach der Erfindung vorgenommenen     Schluss-          glühurrg        bei    hohen Temperaturen     unmittelbar     eine thermische Behandlung bei     500-700'    C       vorausgegangen    ist.  



  Zur Erhöhung der     1"\ber.spreehdä,mpfung     in Fernmeldekabeln. hat man als Schirm  material     bisher        Eisen-Nickel-Legierungen,     die sich durch eine hohe     Anfangsperrnea.bili-          tät    auszeichnen,     verwendet.    Wie nach  stehende Tabelle zeigt, sind     Eisen-Alurni-          nium-Legierungen,    wenn sie nach dem Ver  fahren gemäss der Erfindung behandelt wer  den,

   durch ihre relativ hohe     Anfangspermea-          bilität    ebenfalls ein     brauchbarer    Werkstoff  für     Abschirmzwecke.    Die in der Tabelle an  gegebenen Werte wurden bei einem     Kalt-          walzgrad    von<B>60%</B>     erzielt.     
EMI0002.0034     
  
    AI-Gehalt <SEP> Temperatur <SEP> Glühzeit <SEP> und<B>'</B> <SEP> #to <SEP> (nach <SEP> dem
<tb>  Atmosphäre <SEP> Aufwickeln)
<tb>  1. <SEP> ;ö <SEP> 980 <SEP>   <SEP> 11<B>1</B> <SEP> H:

  , <SEP> 600
<tb>  1,5ö <SEP> 980" <SEP> 11<B>1</B> <SEP> H., <SEP> 720       In     Fig.    1 ist für eine bei 1000   C in Ge  genwart von Wasserstoff eine Stunde lang       geglühte.    Eisen-     Aluminium-Legierung    mit       1,5901'    Aluminium der     Zusammenhang    zwi  schen     Perrneabilität    und magnetisierender    Feldstärke für verschieden starke, der       Schlussglühung    vorausgegangene     Kaltwalz-          verformung    dargestellt.

   Hierin beziehen sich  die Kurve a auf einen Walzgrad von 25 %,  die Kurve b auf einen solchen von 60 % und  die Kurve c auf einen 85 %     igen    Walzgrad.  Ausserdem sind die gleichen Zusammenhänge  nach einer     Biegeverformung    des Bandes  wiedergegeben, die durch Aufwickeln auf  ein Kabel entstanden ist, wobei sich die  Banddicke zum Kabeldurchmesser wie 1 : 100  verhält. Die den Kurven a, b und c entspre  chenden     Permeabilitätswerte    nach dieser  Biegeverformung sind mit     a,   <I>b'</I> und c' be  zeichnet.  



  Besonders bemerkenswert ist das magne  tische Verhalten der Probe b, die vor der  letzten     Glühung    eine Walzverformung von       60%    erfahren hat. Bei relativ hoher An  fangspermeabilität von     ct"        ----    880 beträgt der  Anstieg<I>4 =</I>     (,rc",1-,u")j,rr"    nur 12,2 %. Ausser  dem liegt die     Maximalpermeabilität    ver  gleichsweise niedrig, wodurch die Kurve bis  zu relativ hohen Feldstärken von etwa  2     Orsted    einen sehr flachen Verlauf hat.

         Hierlx    i steigt infolge der Biegeverformung  die     Maximalpermeabililät    der Probe     l)    von  etwa<B>1800</B> auf 2500 an,     während    sich im  scharfen Gegensatz hierzu bei den Proben a  und c die     Maximalpermeabilität    durch die  Biegeverformung in     bekannter    Weise er  niedrigt.  



  Der geringe     Permeabilitätsanstieg    bei rela  tiv hoher     Anfangspermeabilität    ist eine bei  magnetischen Werkstoffen oft zu erstrebende  Eigenschaft, die in einer derart günstigen  Weise bisher noch nicht anzutreffen war.  



  Bei den bisher gegebenen Beispielen  wurde die     Glühung    in Gegenwart von  Wasserstoff durchgeführt. Es hat sich jedoch  gezeigt, dass noch weitere     Verbesserungen    der  magnetischen Eigenschaften dadurch erhal  ten werden können, dass bei der     Glühung    für  die Anwesenheit von Sauerstoff gesorgt.  wird.  



  Als Beispiel sind in der folgenden Tabelle  die Werte für die     Anfangsperrneabilität        ,u"     und für den prozentualen Anstieg der Per-           meabilität        4,u   <I>o =</I>     (ico,i-sso)/ico    für eine Le  gierung mit<B>3,68</B> % Aluminium, Rest Eisen,  angegeben, die mit einem     Verformungsgrad     von 80 % auf ein Fertigmass von 0,1 mm in  Bandform kaltgewalzt und dann bei<B>950'</B> C  eine Stunde lang in verschiedenen Atmo  sphären geglüht wurde. Die Werkstücke wur  den nach der     Glühung    im Ofen 'langsam ab  gekühlt, und zwar derart, dass die Tempera  tur nach etwa vier     Stunden    auf 200o C ge  sunken war.

    
EMI0003.0007     
  
    Atmosphäre <SEP> N.0 <SEP> ä <SEP> N. <SEP> in <SEP>  /o
<tb>  Wasserstoff <SEP> 300 <SEP> 150
<tb>  Stickstoff <SEP> 650 <SEP> 40
<tb>  abgeschlossene <SEP> Luft <SEP> 900 <SEP> 26
<tb>  Luftzufuhr <SEP> 950 <SEP> 20       Wie hieraus zu ersehen ist, wird durch  eine.     Glühung    in Anwesenheit von Wasser  stoff nur .eine     Anfangspermeabilität    von 300  und bei Stickstoff von 650 erreicht, während  beim Vorhandensein von Luft, dass heisst also  von Sauerstoff, die     Anfangspermeabilität     auf 900     bezw.    sogar 950 stieg. Gleichzeitig  wird eine     ausserordentliche    Verbesserung  ihrer Konstanz im Bereiche schwach mag  netisierender Felder erzielt.

   Während der  Anstieg bis zu einer Feldstärke von 0,1       Örsted    bei     Glühung    in Wasserstoff noch  150 % beträgt, liegt er bei Vorhandensein  von Sauerstoff bei nur 26     bezw.    sogar nur  20 %. Wie sich weiter aus der Tabelle ergibt,  zeitigt die dauernde Zufuhr von Luft noch  bessere Ergebnisse, als wenn der Werkstoff  bei der     Glühung    in abgeschlossener Luft  gehalten wird.  



  Der Fortschritt, der     dureh    die Erfindung  erzielt wird, ist weiterhin aus den     Fig.    2 und  3 zu ersehen, in denen für drei verschiedene  Bandstärken, nämlich solche von 0,1, 0,2 und  0,3 mm die Werte für die     Anfangspermeabi-          lität    und für ihre Konstanz in Abhängigkeit  von verschiedenen Behandlungsarten wäh  rend und nach der     Glühung    aufgezeichnet  sind. Hierbei bezieht sich die     Fig.    2 auf    eine Legierung mit 4,6 % Aluminium und die       Fig.    3 auf eine solche mit 7 % Aluminium,       Rest    Eisen.

   Beide     Legierungen    wurden  1/2 Stunde lang bei 910     o    C geglüht, und zwar  wurde die     Glühung    und die daran anschlie  ssende Abkühlung auf     sieben    verschiedene  Arten vorgenommen, die nacheinander auf  der Abszisse der Figuren aufgetragen sind.  Die Behandlung 1 bezieht sich auf eine       Glühung    in Leuchtgas und Abkühlung an  Luft, die Behandlungen 2 und 3 auf       Glühungen    in Wasserstoff und Abkühlung  in Wasser (2)     bezw.    an Luft     (ä).    Bei der  Behandlung 4 wurde die     Glühung    wieder in  Leuchtgas vorgenommen, jedoch vollzog sich  die Abkühlung langsam im Ofen.

   Die gleiche  Abkühlung (Ofen) liegt auch der Behand  lung 5 zugrunde, bei der jedoch die     Glühung     in abgeschlossener Luft, also in Gegenwart  von Sauerstoff vorgenommen wurde. Weiter  hin bezieht sich die Behandlung 6 auf eine       Glühung    unter Luftzutritt und anschliessende  Abkühlung an Luft, während schliesslich die  Behandlung 7 sich auf eine     Glühung    in An  wesenheit von Braunstein     (Mn0z)    und eine  langsame Abkühlung im Ofen erstreckt.  



  Es sei noch bemerkt, dass in den     Fig.    2  und 3 die ausgezogenen Linien die Werte  der     Anfangspermeabilität    und die gestrichel  ten Linien diejenigen des prozentualen An  stieges von     ,y,        verbinden.     



  Aus den Figuren ist deutlich ersichtlich,  dass die ersten vier Behandlungsarten ausser  ordentlich niedrige Werte von     ,uo,    die zwi  schen etwa 50 und 530 liegen und sehr un  günstige, hohe Werte des prozentualen An  stieges der     Anfangspermeabilität    liefern.  Demgegenüber wird bei Verwendung     eines     oxydierenden Mittels bei der     Glühung    sofort  eine starke Verbesserung sowohl der An  fangspermeabilität selbst wie auch ihrer Kon  stanz erzielt, wie sich aus den Werten für  die Behandlungen 5, 6 und 7 ergibt.

   Die An  fangspermeabilitäten selbst liegen hierbei  sehr hoch, während ihr prozentualer Anstieg  im Bereiche bis zu einer Feldstärke von  0,1     Orsted    gering ist, das heisst die Konstanz      der     Anfangspermeabilität    in diesem Bereich  entsprechend gut ist.  



  Dass es für die Erzielung des gewünsch  ten Effektes insbesondere auf die Wahl des  bei der     Glühung    vorhandenen Mittels und  nicht wesentlich auf die Art der sich daran  anschliessenden Abkühlung ankommt, ergibt  ein Vergleich der erhaltenen Werte bei den  Behandlungen 5, 6 und 7, die sich nicht  wesentlich     untereinander,    sondern sich ledig  lich ausserordentlich von den Werten, die  durch die Behandlungen 1 bis 4 erzielt wer  den, unterscheiden.  



  Wie die Praxis zeigt, muss     bei    der Ver  wendung einer oxydierenden Atmosphäre  jedoch darauf geachtet werden, dass der  Sauerstoffgehalt so niedrig gehalten wird,  dass der Werkstoff nicht     verzundern    kann.  Dies lässt sich dadurch erreichen, dass bei  Verwendung eines Gases, also beispielsweise  von Luft, das     Glühgut    zwischen     gereinigten     Stahl- oder Eisenspänen eingebettet und     bei     Verwendung eines festen Stoffes, wie Braun  stein, dieses sauerstoffabgebende Mittel selbst  mit Eisenspänen vermischt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE: I. Verfahren zur Herstellung eines Werk stoffes mit hoher Anfangspermeabilität und geringer Änderung der Permeabili- tät im Bereiche schiwach magnetisieren der Felder aus einer Eisen-Aluminium- Legierung mit 0,5 bis 7 % Aluminium, dadurch gekennzeichnet, dass der Werk stoff mit einem Verformungsgrad von mehr als<B>25%</B> auf das Fertigmass kalt verformt und dann bei einer Temperatur zwischen 900 und<B>1100'</B> C schlussge- glüht wird.

   II. Nach dem Verfahren gemäss Patentan spruch 1 erhaltene magnetisierbare Eisen-Aluminium-Legierung. UNTERANSPRü CHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass der Werkstoff mit einem Verformungsgrad von etwa <B>60%</B> auf das Fertigmass kaltverformt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Schluss- glühung bei etwa 1000 C durchgeführt wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zwischen der Verformung auf Fertigmass und der Schlussglühung eine thermische Behand lung zwischen 500 und<B>700'</B> C vor genommen wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Schluss- glühung in abgeschlossener Luft vorge nommen wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Schluss- glühung unter Luftzutritt durchgeführt wird. 6.

   Verfahren nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass der Sauer stoffgehalt bei der Sehlussglühung so niedrig gehalten wird, dass eine Verzun- derung des Werkstückes nicht. eintritt. 7. Verfahren nach ITnteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass zum Niedrig halten des Sauerstoffgehaltes das Glüh- gut zwischen gereinigten Stahl- oder Eisenspänen eingebettet wird. B.

   Verfahren nach Patentanspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Schluss- glühung in Anwesenheit eines sauer stoffabgebenden Mittels durchgeführt wird. 9. Verfahren nach Unteranspruch 8, da durch gekennzeichnet, dass die Schluss- glühung in Gegenwart von Braunstein vorgenommen wird. 10. Verfahren nach Unteranspruch !), da durch gekennzeichnet, dass der Braun stein mit Eisenspänen vermischt wird.