Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Materials mit besonders rechteckiger Magnetisierungsschleife

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Materials mit besonders rechteckiger Magnetisierungsschleife bei niedriger Koerzitivfeldstärke aus einer hoch nickelhaltigen Nickelbasislegierung, die mehr als 60 Gew.-% Nickel, die Zusätze von Niob und Titan von jeweils über 0,5 % sowie einen im Bereich von 2 bis 16 Gew.-% liegenden Anteil von Kupfer zur Verminderung der Magnetostriktion enthält, insbesondere zur Verwendung als Sicherungsstreifen in Diebstahlsicherungseinrichtungen.

[0002] Eine weichmagnetische hoch nickelhaltige Legierung mit den angegebenen Zusätzen ist beispielsweise aus J. of Magnetism and Magnetic Materials 9, 1978, S. 218 - 221 bekannt. Derartige weichmagnetische Legierungen werden zur Einstellung guter magnetischer Eigenschaften (hohe Permeabilität) nach einer Kaltverformung beispielsweise für 4 h bei 1000 °C unter Wasserstoff geglüht und anschließend zur Feineinstellung der magnetischen Eigenschaften einer Anlaßbehandlung im Bereich unter 600 °C unterzogen.

[0003] Außerdem ist es aus EP-OS 446 910 bekannt, für die Anwendung in Diebstahlsicherungseinrichtungen weichmagnetische Materialien mit möglichst hoher Permeabilität und einer rechteckigen Magnetisierungskurve zu verwenden. Hier wird durch Walzen von Draht zu Band ein Anwachsen der magnetischen Permeabilität erreicht, so daß man Diebstahlsicherungsstreifen erhält, die sich in ihrem magnetischen Verhalten von normalen Eisenlegierungen unterscheiden und die in einer Zone mit einem magnetisierenden Wechselfeld besonders hohe Oberwellen erzeugen, die dann zum Auslösen des Diebstahlalarms dienen.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Materials anzugeben, mit dem sich niedrige Koerzitivfeldstärken bei hoher Rechteckigkeit der Magnetisierungsschleife verbinden. Es hat sich gezeigt, daß eine einzige Wärmebehandlung im Anschluß an eine hohe Kaltverformung des Materials bei dünnen Bändern zu einer besonders rechteckigen Magnetisierungsschleife mit kleiner Koerzitivfeldstärke führt.

[0005] Erfindungsgemäß erreicht man dies mit einer Legierung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte.

[0006] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Einige Ergebnisse von Versuchen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu den Ergebnissen bei einer bekannten Legierung ohne Niob und Titan-Zusatz sind in Tabelle 1 aufgeführt. Hier wird zur Bestimmung der Rechteckigkeit das Verhältnis der Remanenzinduktion Br zur maximal ausgesteuerten Induktion Bm gemessen und die Koerzitivfeldstärke Hc in mA/cm angegeben.

[0007] Vier Versuche mit Bändern aus zwei unterschiedlichen Legierungen mit unterschiedlichen Abmessungen und unterschiedlichen Parametern der Wärmebehandlung zeigt die Tabelle 1. Beide Legierungen wurden über 98 % kaltverformt.

[0008] Im Versuch 1 wurde ein MUMETALL mit der Zusammensetzung (in Gew.-%) 76,6 Nickel, 4,5 Kupfer, 3,3 Molybdän, Rest Eisen verwendet. Wegen der fehlenden Zusätze von Niob und Titan haben Bänder aus dieser Legierung eine wesentlich geringere Festigkeit und Härte als die übrigen Bänder und man sieht, daß vor allem das Verhältnis von Br / Bm deutlich niedrigere Werte aufweist, als dies bei den Legierungen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Fall ist.

[0009] Versuch 2 wurde nun durchgeführt mit einer gleichen Glühdauer von 0,5 h wie bei Versuch 1 allerdings mit einem Material der Zusammensetzung 76,8 Nickel, 5,3 Kupfer, 3,0 Molybdän, 1,5 Titan, 2,6 Niob. Diese Legierung wurde zu einem Band mit den Abmessungen 0,325 x 0,038 mm (gleiche Abmessungen wie bei Versuch 1) mit über 98 % kaltverformt. Es zeigte sich, daß die Koerzitivfeldstärke so gut ist wie der beste Wert aus dem Vergleichsversuch 1 der Tabelle, während sich überraschenderweise eine deutlich bessere Rechteckigkeit von teilweise über 0,9 für das Verhältnis Br / Bm ergibt.

[0010] Verkürzt man die Wärmebehandlungszeit von 0,5 h wie in Versuch 2 auf nur 12 min, so erhält man die in Versuch 3 dargestellten Ergebnisse. Hier wurde die gleiche Legierung wie in Versuch 2 mit den gleichen Abmessungen untersucht. Es zeigte sich, daß das Rechteckigkeitsverhältnis für alle Temperaturen der Wärmebehandlung von 700 bis 900 °C über 0,9 liegt, wobei gleichzeitig eine Koerzitivfeldstärke unterhalb 50 mA/cm gemessen wurde.

[0011] Nicht ganz so niedrige Koerzitivfeldstärken erhält man bei dem Versuch 4, in welchem die gleiche Legierung mit den gleichen Abmessungen einer Durchlaufglühung in einer Zeit von 3,5 sec unterzogen wurde. Dieses Verfahren ist besonders wirtschaftlich, da sich die Durchlaufglühung gleich an die Kaltverformung anschließen kann und kein besonderer Transport aufgewickelter Spulen, Beschickung des Ofens usw. erforderlich ist. Hier sind die vorteilhaften Temperaturen etwas höher - bedingt durch die kurze Glühzeit. Allerdings erhält man auf diese Weise die besten Verhältnisse für die Rechteckigkeit, die in der Spitze bei 800 °C für 3,5 sec mit 0,991 gemessen wurde.

[0012] Weitere Versuche zeigten besonders vorteilhafte Legierungen (in Gew.-%) in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Kaltverformung und Wärmebehandlung:

76 bis 78 Ni,	79 bis 81 Ni
4,5 bis 6 Cu,	0,5 bis 2,0 Cu
3,0 bis 4,0 Mo	4,0 bis 5,0 Mo
1,5 bis 3,0 Nb	1,5 bis 3,0 Nb
1,0 bis 2,0 Ti	1,0 bis 2,0 Ti
Rest Fe

Tabelle

Vers. Nr.	Temp.°C	Bm (T)	Br (T)	Hc(mA/cm)	Br/B
1.	700	0,643	0,55	155	0,855
	800	0,663	0,49	94	0,739
	900	0,682	0,44	52	0,645
	1000	0,672	0,36	42	0,536
2.	700	0,443	0,43	46	0,971
	800	0,430	0,40	40	0,930
	900	0,412	0,37	45	0,898
	1000	0,400	0,34	43	0,850
3.	700	0,442	0,43	42	0,973
	750	0,439	0,42	39	0,957
	800	0,430	0,40	42	0,930
	900	0,415	0,38	44	0,916
	1000	0,402	0,35	51	0,871
4.	700	0,404	0,37	113	0,916
	750	0,413	0,38	71	0,920
	800	0,424	0,42	77	0,991
	900	0,406	0,39	80	0,961
	1000	0,364	0,33	88	0,907

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Materials mit besonders rechteckiger Magnetisierungsschleife bei niedriger Koerzitivfeldstärke aus einer hoch nickelhaltigen Nickelbasislegierung, die mehr als 60 Gew.-% Nickel, Zusätze von Niob und Titan von jeweils über 0,5 % sowie einen im Bereich von 2 bis 16 Gew.-% liegenden Anteil von Kupfer zur Verminderung der Magnetostriktion enthält, insbesondere zur Verwendung als Sicherungsstreifen in Diebstahlsicherungseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung zunächst einer Kaltverformung von mehr als 60 % unterzogen und dann einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von über 600 °C für höchstens 2 h ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung als Kurzzeitglühung bei einer Temperatur zwischen 650 und 950 °C für eine Zeit bis 30 min erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmebehandlung im Durchlaufofen im Temperaturbereich zwischen 750 und 950 °C für eine Zeit von 2 bis 20 sec vorgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Wärmebehandlung zur Aushärtung des Materials eine stationäre Glühung unterhalb von 600 °C für etwa 2 h erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltverformung des Materials durch Drahtziehen mit anschließendem Walzen vorgenommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Verfahrensschritte eine Legierung im Bereich von (in Gew.-%): 76 bis 78 Ni, 4,5 bis 6 Cu, 3,0 bis 4,0 Mo 1,5 bis 3,0 Nb 1,0 bis 2,0 Ti Rest Fe gewählt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Verfahrensschritte eine Legierung im Bereich von (in Gew.-%): 79 bis 81 Ni 0,5 bis 2,0 Cu 4,0 bis 5,0 Mo 1,5 bis 3,0 Nb 1,0 bis 2,0 Ti gewählt wird.