CH615226A5

CH615226A5 -

Info

Publication number: CH615226A5
Application number: CH824675A
Authority: CH
Inventors: Christian Dr Radeloff; Horst Herrmann
Original assignee: Vacuumschmelze Gmbh
Priority date: 1974-07-03
Filing date: 1975-06-25
Publication date: 1980-01-15
Also published as: ATA508775A; SE407589B; FR2277155A1; DE2431874B2; JPS516121A; DE2431874A1; IT1039508B; AT350092B; SE7507609L; FR2277155B1; NL7507883A; ES439117A1; DE2431874C3; BE830729A; GB1457709A; US4002507A

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren einer magnetisch halbharten, in Glas einschmelzbaren Legierung auf Kobalt-Nickel-Eisen-Basis, eine durch dieses Verfahren erhaltene Legierung und eine Verwendung derselben.

Zur Herstellung von Speichereinrichtungen und Schaltelementen, wie beispielsweise bistabiler Haftreedrelais, sind Werkstoffe erforderlich, die eine Koerzitivfeldstärke Hc von 20 bis 80 A/cm, ein Remanenzverhältnis Jr/Js von mindestens 0,80 sowie eine Remanenzflussdichte Br ù Jr von mindestens 1,2 T besitzen und sich ausserdem durch ihre gute Einschmelzbarkeit in geeignete Gläser auszeichnet; diese Werkstoffe sollen sich ferner im harten Zustand noch hinreichend verformen lassen und im magnetisch günstigen Zustand eine hohe Elastizität aufweisen. Zusätzlich ist eine relativ kleine Sättigungsmagneto-striktion Xs erwünscht.

Um diesen magnetischen, mechanisch-thermischen und technologischen Anforderungen zu entsprechen, ist bereits vorgeschlagen worden, magnetisch halbharte Legierungen zu verwenden, so unter anderem eine Kobalt-Eisen-Nickel-Niob-Legierung, die zusätzlich noch wenigstens ein Metall aus der Tantal, Titan, Vanadium, Zirkonium, Molybdän, Chrom und Wolfram enthalten kann (DT-AS 2 244 925). Bei dieser Legierung liegt das Gewichtsverhältnis von Kobalt zu Eisen im Bereich von 3:2 bis 1:2 und das von Nickel zu Eisen im Bereich von 1:1 bis 1:3, und der Anteil an Niob bzw. an Niob und Zusatzmetall beträgt 1 bis 5 Gew.-%. Für die vorgesehene Verwendung wird diese Legierung bei 600 bis 900°C ausgehärtet und danach mit Zwischenglühungen bei Temperaturen von mindestens 600°C um mindestens 75% kaltverformt.

Als nachteilig hat sich indessen erwiesen, dass die vorgeschlagene Kobalt-Eisen-Nickel-Niob-Legierung der Forderung nach einer hohen Metall-Glas-Haftfestigkeit, einer wesentlichen Voraussetzung guter Einschmelzbarkeit, nur unzureichend entspricht. Es ist ferner als Nachteil anzusehen, dass diese Legierung mit Niob ein - relativ teures - Metall als Musskomponente enthält, dessen Schmelzpunktum nahezu 1000°C über dem der übrigen Komponenten liegt.

Dem erfindungsgemässen Verfahren liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine niobfreie Legierung herzustellen, welche die eingangs genannten Anforderungen an Werkstoffe für Speichereinrichtungen und Schaltelemente sowohl in magnetischer als auch in mechanisch-technologischer Hinsicht erfüllt.

Diese Aufgabe wird bei einer Legierung auf Kobalt-Nickel-Eisen-Basis erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man die Zusammensetzung dieser Legierung innerhalb eines Bereiches im Mehrstoffsystem Kobalt-(Nickel+Aluminium+Titan)-Eisen vornimmt, der begrenzt ist von dem Polygonzug A (10% Co; 25% (Ni+Al+Ti); 65% Fe)

B (10% Co; 45% (Ni+Al+Ti); 45% Fe)

C (45% Co; 30% (Ni+Al+Ti); 25% Fe)

D (45% Co; 15% (Ni+Al+Ti); 40% Fe)

wobei der Aluminiumgehalt 1 bis 4% und der Titangehalt 0,5 bis 4% beträgt, mit der Massgabe, dass die Summe des Aluminium-und Titangehaltes 2 bis 5% ergibt, und wobei man die Legierung bei 700 bis 900°C zwischenglüht, um mindestens 70% kaltverformt und einer 0,5- bis 4stündigen Schlussglühung bei 500 bis 700°C unterwirft. Besonders günstig ist es, wenn die Schlussglühung 1 bis 3 Stunden lang dauert.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Zusammensetzung der Legierung innerhalb des in der Figur durch die Punkte E, F, G und H im Mehrstoffsystem Kobalt-(Nickel+Aluminium+Titan)-Eisen festgelegten Polygonzuges liegt, wobei

E (15% Co; 30% (Ni+Al+Ti); 55% Fe)

F (15% Co; 35% (Ni+Al+Ti); 50% Fe)

G (42% Co; 24% (Ni+Al+Ti); 34% Fe)

H (42% Co; 19%(Ni+Al+Ti);39% Fe)

ist.

Vorzugsweise soll die Legierung 1 bis 3% Aluminium und 1 bis 3% Titan aufweisen mit der Massgabe, dass die Summe des Aluminium- und Titangehaltes 3 bis 4% ergibt.

Die Erfindung bezieht sich auf die so erhaltene Legierung sowie auf deren Verwendung als Werkstoff für Schaltelemente und Speichereinrichtungen.

Entgegen der Vorstellung, dass in Kobalt-Eisen-Nickel-Legierungen ein Mindestgehalt an Niob unerlässlich sei, um eine befriedigend hohe Koerzitivfeldstärke zu erlangen (DT-AS 2 244 925, Spalte 3, Zeilen 1 bis 23), hat sich überraschenderweise gezeigt, dass auch niobfreie Kobalt-Nickel-Eisen-Legierungen die geforderten magnetischen Kennwerte erreichen, wenn ihnen die Elemente Aluminium und Titan in einem bestimmten Verhältnis zugesetzt und eine hohe Kaltver-formung sowie eine geeignete Wärmeschlussbehandlung vorgenommen werden. Im Vergleich zur vorbekannten niobhalti-gen Legierung zeichnet sich die erfindungsgemäss erhaltene Legierung zusätzlich durch ihre beträchtlich erhöhte Metall-Glas-Haftfestigkeit aus.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

In einem Vakuumofen wurden fünf erfindungsgemäss zu verwendende Legierungen (Nr. 1 bis 5) und eine zum Stand der Technik gehörende Legierung (Nr. 6) auf Kobalt-Nickel-Eisen-

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

615 226

Basis hergestellt; ihre chemische Zusammensetzung ist in der Tabelle 1 angegeben:

Tabelle 1

Legierung auf Kobalt-Nickel-Eisen-Basis Zusammensetzung in s Gewichtsprozent

Legierung

Nummer Co Fe* Ni Al Ti Nb

1

14,70

Rest

28,60

2,88

1,08

-

2

23,40

Rest

25,00

3,10

1,20

-

3

38,85

Rest

18,75

2,80

1,10

-

4

40,00

Rest

16,20

3,12

1,19

-

5

40,00

Rest

16,25

1,01

3,28

-

6

40,05

Rest

16,15

-

3,73

Einschliesslich üblicher erschmelzungsbedingter Verunreini-

20

Schlussglühung

Temp. Zeit (°C) (Std.)

gungen. Der Gesamtanteil an Desoxidations- und Entschwefelungselementen beträgt weniger als 1 Gew.-%.

Nach dem Ausschmieden wurden die einzelnen Schmelzblöcke auf 5,4 m Dicke heissgewalzt, im Temperaturbereich von 700 bis 900°C geglüht, danach gebeizt und dann durch Ziehen um 67,70,87,90,95 bzw. 97% kaltverformt. Aus dem so gefertigten Draht wurden 100 mm lange Proben hergestellt, um den Einfluss der Wärmeschlussbehandlung auf die magnetischen und mechanisch-technologischen Kenngrössen zu ermitteln.

An den zwei Legierungen Nr. 4 und 5 und an der zum Stand der Technik gehörenden Legierung Nr. 6 wurde ausserdem die Glashaftfestigkeit nach dem in der Zeitschrift «Glastechnische Berichte», 46 (1973), Seiten 153 bis 155, beschriebenen Verfahren bestimmt.

Tabelle 2

Magnetische und mechanisch-technologische Kennwerte von Legierungen auf Kobalt-Nickel-Eisen-Basis in Abhängigkeit von deren Kaltverformung und Wärmeschlussbehandlung.

Koer- Rema zitiv- nenz-

feld- verh.

stärke Jr/Js

(A/cm) ,

Rema Salti- Vickers-nenz- gungs- harte (HV) fluss- fluss- (im hartdichte dichte tenZu (T) (T) stand)

Leg. Kalt-

Nr. verf.

%

1

95

550

2

65

0,88

1,32

1,50

440

2

70

600

2

70

0,84

1,30

1,55

380

2

90

600

2

80

0,85

1,32

1,55

460

3

95

550

2

50

0,92

1,58

1,70

545

3

95

650

2

42

0,86

1,45

1,68

545

4

97

550

2

40

0,90

1,48

1,66

480

4

97

650

2

36

0,89

1,46

1,64

480

4

87

650

2

28

0,80

1,31

1,64

4

67

650

2

30

0,76

1,22

1,60

4

97

750

2

10

0,74

1,18

1,64

480

5

95

500

2

52

0,86

1,42

1,65

485

6

97

600

2

19

0,80

1,25

1,56

490

Aus den in der Tabelle 2 wiedergegebenen magnetischen und mechanisch-technologischen Kennwerten ergibt sich, dass bei den Legierungen Nr. 1 bis 5 einerseits eine zu niedrige Kaltverformung (weniger als 70%) und andererseits eine zu hohe Schlussglühtemperatur(750°C) zu einem Remanenzverhältnis führen, das unterhalb des angestrebten Sollwertes von mindestens 0,80 liegt. Eine zu hohe Schlussglühtemperatur (750°C) hat ausserdem eine unzureichende Koerzitivfeldstärke (10 A/cm) und ein zu niedriges Remanenzverhältnis (0,74) zur Folge. Werden hingegen die Verfahrensschritte zur Einstellung des magnetisch halbharten Zustandes erfindungsgemäss vorgenommen, so liegen die charakteristischen magnetischen Kenngrössen der Kobalt-Nickel-Eisen-Aluminium-Titan-Legierun-gen in den erforderlichen Wertbereichen, und sie übertreffen die entsprechenden Kenngrössen der zum Stand der Technik 55 gehörenden Kobalt-Eisen-Nickel-Niob-Legierung Nr. 6, insbesondere bezüglich der Koerzitivfeldstärke.

Die Untersuchungsergebnisse zeigen ferner, dass unter gleichen Herstellungsbedingungen die kobaltärmeren Legierungen Nr. 1 und 2 einerseits eine höhere Koerzitivfeldstärke 60 erreichen als die kobaltreicheren Legierungen Nr. 3,4 und 5, andererseits aber kleinere Remanenzflussdichten aufweisen. Für den insgesamt erwünschten Wertbereich liefern somit die erhaltenen Daten auch eine Arbeitsregel zur speziellen Auswahl erfindungsgemäss zu verwendender Legierungen. 65

Tabelle 3

Glashaftungskennwerte von Legierungen auf Kobalt-Nickel-

Eisen-Basis in Abhängigkeit von der Oxidationsbehandlung

Legierung Oxidationsbehandlg. Glashaftung Anmerkung

Nummer Temp.(°C) Zeit (Min.) (mg/cm2)

4 900 1 6,5

4 900 3 14,5

5 900 1 4,5

5 900 3 7,5

6 900 1 -2,8 Oxidschicht blättrig

6 900 3 -1,8 Oxidschicht blättrig

Dass sich die nach dem erfindungsgemässen Verfahren zur Verfügung gestellten Legierungen auch durch ihre ausgeprägte Glashaftung auszeichnen, folgt unmittelbar aus den in der Tabelle 3 wiedergegebenen Messzahlen.

Infolge ihrer sehr günstigen magnetischen und mechanischtechnologischen Eigenschaften, insbesondere ihrer grossen Koerzitivfeldstärke, ihres hohen Remanenzverhältnisses und ihrer hervorragenden Glashaftung eignen sich die erfindungsgemäss hergestellten und ausgewählten Legierungen vornehmlich als Werkstoffe für Speichereinrichtungen und Schaltelemente. Sie ermöglichen einen vereinfachten Aufbau derartiger Vorrichtungen sowie eine hohe Funktionssicherheit.

45

50

G

1 Blatt Zeichnungen

Claims

615226 PATENTANSPRÜCHE

1. Herstellungsverfahren einer magnetisch halbharten, in Glas einschmelzbaren Legierung auf Kobalt-Nickel-Eisen-Basis, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zusammensetzung dieser Legierung innerhalb eines Bereiches im Mehrstoffsystem Kobalt-(Nickel+Aluminium+Titan)-Eisen vornimmt, der begrenzt ist von dem Polygonzug

A (10% Co; 25% (Ni+Al+Ti); 65% Fe)

B (10% Co; 45% (Ni+Al+Ti); 45% Fe)

C (45% Co; 30% (Ni+Al+Ti); 25% Fe)

D (45% Co; 15% (Ni+Al+Ti); 40% Fe)

wobei der Aluminiumgehalt 1 bis 4% und der Titangehalt 0,5 bis 4% beträgt, mit der Massgabe, dass die Summe des Aluminium-und Titangehaltes 2 bis 5% ergibt, und wobei man die Legierung bei 700 bis 900 °C zwischenglüht, um mindestens 70% kaltgeformt und einer 0,5- bis 4stündigen Schlussglühung bei 500 bis 700°C unterwirft.

2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlussglühung 1 bis 3 Stunden lang durchgeführt wird.

3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung der Legierung innerhalb eines Bereiches im Mehrstoffsystem Kobalt-(Nik-kel+Aluminium+Titan)-Eisen gewählt wird, der begrenzt ist von dem Polygonzug

E (15% Co; 30% (Ni+Al+Ti); 55% Fe)

F (15% Co; 35% (Ni+^Al+Ti); 50% Fe) '

G (42% Co; 24% (Ni+Al+Ti); 34% Fe)

H (42% Co; 19% (Ni+Al+Ti); 39% Fe)

4. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Legierung ein Aluminiumgehalt von 1 bis 3% und ein Titangehalt von 1 bis 3%

gewählt wird, mit der Massgabe, dass die Summe des Aluminium- und Titangehaltes 3 bis 4% ergibt.

5. Durch das Verfahren gemäss Anspruch 1 erhaltene magnetisch halbharte, in Glas einschmelzbare Legierung auf Kobalt-Nickel-Eisen-Basis.

6. Verwendung einer Legierung gemäss Anspruch 5 als Werkstoff für Schaltelemente und Speichereinrichtungen.