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Verwendung von Eisen-Nickel-Kupfer-Legierungen für magnetische Zwecke
Die Erfindung bezieht sich auf magnetische Eisen-Nickel-Kupfer-Legierungen und besteht
darin, daß für Zwecke, bei denen hochwertige magnetische Eigenschaften, insbesondere
hohe Permeabilität, geringe Koerzitivkraft und Remanenz erforderlich sind, Legierungen
mit weniger als 6701, Nickel verwendet werden, deren Zusammensetzung der
im ternären Zusammensetzungsdiagramm von Fig. r der Zeichnung stark eingezeichneten
Linie entspricht. In dem Diagramm bedeutet in der üblichen Weise jeder Eckpunkt
ein Metall mit rooo/o des an der Ecke angeschriebenen Elements, während die der
Ecke gegenüberliegende Dreieckseite. binäre Legierungen der beiden anderen Elemente,
also o0/, des Metalls der gegenüberliegenden Ecke kennzeichnet.
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Über Eisen-Nickel-Kupfer-Legierungen ist bekannt, daß sich bestimmte
Zusammensetzungen durch hohe Anfangspermeabilität auszeichnen, andere Legierungen
wieder durch kleine Koerzitivkräfte. Ferner ist auch die Eignung von Nickel-Kupfer-Legierungen
für bestimmte magnetische Zwecke bekannt, bei denen es beispielsweise darauf ankommt,
ihre Änderung der Permeabilität in Abhängigkeit von der Temperatur auszunutzen.
Weiter hat man bereits vorgeschlagen, die ternären Legierungen aus den Komponenten
Eisen, Nickel und Kupfer, und zwar besonders die hochnickelhaltigen Legierungen
für die Herstellung magnetischer Körper zu benutzen, die hohe elektrische Widerstände
aufweisen sollen.
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Das Gebiet, in dem die gemäß der Erfindung zu verwendenden Legierungen
liegen, zeichnet sich dadurch aus, daß die Legierungen zugleich sehr hohe Anfangspermeabilität
und sehr kleine Koerzitivkräfte und außerdem verhältnismäßig hohe Maximalpermeabilitäten
aufweisen. Dabei sind die Remanenzen niedrig und die elektrischen Widerstände günstig
hoch. Während im allgemeinen das Maximum der Anfangspermeabilität und das Minimum
der Koerzitivkraft im Zusammensetzungsdiagramm auseinanderfallen, liegen auf der
stark eingezeichneten Linie sowohl die absoluten Maxima der Anfangspermeabilität
als auch die absoluten Minima der Koerzitivkraft. Die durch die Linie gekennzeichnete
Legierungsreihe stellt in räumlicher Darstellung also gewissermaßen
einen
steilen Grat der Anfangspertneabilität und ein tiefes Tal der Koerzitivkraft dar,
das sich durch das Diagramm von einem bei etwa 67°%a Nickel der Eisen-Nickel-Linie
liegen Punkt nach einem bei etwa 6o % Kupfer ätzf der Nickel-Kupfer-Linie liegenden
Punkt h zieht. Die genaue Zusammensetzung der g maß der Erfindung zu verwendenden
Legiesungen kann naturgemäß um einige Prozent, und zwar höchstens um -i- 3 °/o von
der engezeichneten Linie abweichen, sofern bei den geringen Abweichungen noch die
Erscheinung des Zusammenfallens maximaler bzw. minimaler Werte von Permeabilität
und Koerzitivkraft ausgenutzt wird.
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Zu einzelnen Legierungen mit mehr als 7o°/, Nickel, die in der Nähe
der in Fig. z eingezeichneten Linie liegen, ist bereits bekannt, daß sie eine hohe
Permeabilität aufweisen. Jedoch ist nicht erkannt worden, daß gerade bei den Legierungen
der durch die Linie gekennzeichneten Zusammensetzung das Maximum dieser Eigenschaft
mit einem Minimum der Koerzitivkraft zusammenfällt.
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Gegenüber den bekanntgewordenen Einzellegierungen hohen Nickelgehaltes
bedeutet die Verwendung von Legierungen mit weniger als 67 °lo Nickel den Vorteil
größerer Billigkeit; weil Nickel gerade den teuersten Bestandteil der Legierung
bildet. Außerdem ergeben sich bei Legierungen mit weniger als 67'/, Nickel günstigere,
Werte der Koerzitivkraft und niedrige Werte der Remanenz. Außerdem haben die nickelärmeren
Legierungen einen kleineren Temperaturkoeffizienten der Permeabilität, der im unteren
Bereich der eingezeichneten Linie sogar negativ wird. Diese letzteren Legierungen
sind besonders für magnetische Nebenschlüsse, z. B. bei permanenten Magneten, geeignet.
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Die Erfindung bietet die Möglichkeit, für Legierungen mit dem jeweils
gewünschten, und zwar auch negativen Temperaturkoeffizienten eine Zusammensetzung
zu verwenden, bei der sich außer dem verlangten Wert des Temperaturkoeffizienten
optimale Werte der Koerzitivkraft und der Höhe der Permeabilität ergeben.
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Um einen Anhalt über die Eigenschaften der gemäß der Erfindung zu
verwendenden Legierungen zu geben, sind in der nachfolgenden Tabelle einige Werte
der Anfangspermeabilität und Koerzitivkraft für einige auf der in Fig. z eingezeichneten
Mittellinie des in Frage kommenden Zusammensetzungsgebietes liegende, mit
a, b, c, d bezeichnete Funkte angegeben.
| Anfangs- a b c d |
| enneabilität ,üo 12400 9500 4700 4300 |
| "erzitivkraftH, 0,046 0,040 0,070 0;070 |
Die zugehörigen spezifischen Widerstandswerte liegen etwa doppelt so hoch wie der
Widerstandswert der bekannten magnetischen Legierung mit 7812 °/o Nickel und 2I1/2
%
Eisen. Sie können durch einen geringen Zusatz widerstandserhöhender Elemente,
und zwar Chrom, Mangan, Vanadium, Silicium; in an sich bekannter Weise noch erhöht
werden. Eine merkliche Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften tritt bei
den Legierungen gemäß der Erfindung durch diese Zusätze nicht ein.
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In den Fig. 2 a und 2 b der Zeichnung sind die magnetischen Werte
einiger Legierungen längs der Schnitte durch das Dreiecksdiagramm auf den Linien
konstanter Nickelgehalte von 69 % und 65 °/o angegeben. Fig. 2 läßt den steilen
Grad der Anfangspermeabilität, der, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, übrigens
auch bei der Maximalpermeabilität vorhanden ist, und ferner das Tal der Koerzitivkraft
deutlich erkennen. Ähnliche Schnittdiagramme lassen sich, wie besondere hierfür
angestellte Messungen gezeigt habest, in dem gesamten Legierungsgebiet gewinnen,
also z. B. auf der das Legierungsgebiet gemäß der Erfindung abgrenzenden Linie konstanten
Nickelgehaltes von 4o %.
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Das Anwendungsgebiet der Legierungen gemäß der Erfindung ist außerordentlich
groß. Wegen der sehr kleinen Werte der Koerzitivkraft können sie beispielsweise
für Dreheisenkerne oder für Relais verwendet werden. Wegen der hohen Werte der Anfangspermeabilität
lassen sie sich -z. B. bei übertragern, Meßwandlern oder auch für Krarup- und Pupinmaterial
ausnutzen.