VDM Report Nr. 27 - ThyssenKrupp VDM
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<strong>VDM</strong> <strong>Report</strong> <strong>Nr</strong>. <strong>27</strong><br />
Weichmagnetische Werkstoffe<br />
auf Ni-Fe-Basis<br />
B, J<br />
B<br />
R<br />
B<br />
S<br />
B<br />
µ<br />
-H C H H C<br />
H<br />
-B R<br />
-B S<br />
Ein Unternehmen<br />
von <strong>ThyssenKrupp</strong><br />
Stainless<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong><br />
TK
<strong>VDM</strong> <strong>Report</strong> <strong>Nr</strong>. <strong>27</strong><br />
Weichmagnetische Werkstoffe<br />
auf Ni-Fe-Basis<br />
Eine Darstellung der physikalischen Grundlagen,<br />
der Werkstoffe und ausgewählter Anwendungen<br />
Dr. Heike Hattendorf<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> GmbH<br />
58791 Werdohl
Inhalt<br />
Einführung 2<br />
Grundlagen<br />
Magnetische Größen 3<br />
Austauschintegral 5<br />
Anisotropiekonstanten 6<br />
Das Ni-Fe-Legierungssystem 8<br />
Einstellung der verschiedenen<br />
Eigenschaften<br />
Hohe Permeabilitäten bei<br />
Legierungen mit hohem Nickelgehalt 9<br />
Temperaturabhängigkeit der Permeabilität 11<br />
Beeinflussung der Form der<br />
Hystereseschleife 12<br />
- Hystereseschleife 14<br />
- Flache Schleife 16<br />
- Rechteckige Schleife 16<br />
Gitterfehler 17<br />
Texturen bei Legierungen mit<br />
mittlerem Nickelgehalt 18<br />
Glühbehandlung im magnetischen<br />
Längsfeld 20<br />
Die einzelnen Ni-Fe-Legierungen<br />
Ni-Fe-Legierungen mit<br />
hohem Nickelgehalt 22<br />
Ni-Fe-Legierungen mit<br />
mittlerem Nickelgehalt 25<br />
Legierungsherstellung,<br />
Verarbeitung und Schlussglühung 28<br />
Anwendungen<br />
Fehlerstromschutzschalter 30<br />
Relais für Fehlerstromschutzschalter 31<br />
Messwandler 32<br />
Impulsübertrager 33<br />
Speicherdrosseln 34<br />
Verzerrungsarme Übertrager für Modems 35<br />
Abschirmungen 36<br />
Zusammenfassung 37<br />
Liste der verwendeten<br />
Größen und Einheiten 38<br />
Literatur 41<br />
Werkstofftabellen 42<br />
Vertriebsorganisation 46<br />
Impressum 49
2<br />
Einführung<br />
Weichmagnetische Werkstoffe spielen in der<br />
Elektrotechnik seit über 100 Jahren eine wichtige<br />
Rolle: Aus ihnen sind z. B. die Polstücke von<br />
Elektromotoren, die Bleche von Transformatoren<br />
(Bild 1), Abschirmungen, oder Joch und Anker<br />
von Relais . Dabei sind neben dem ursprünglichem<br />
Reineisen eine Vielzahl an weichmagnetischen<br />
Werkstoffen entwickelt worden, die jeweils<br />
eine Verbesserung bestimmter magnetischer<br />
Eigenschaften mit sich brachte. Dazu gehören<br />
- die Fe-Si-Legierungen<br />
- die Fe-Ni-Legierungen<br />
- die Fe-Co-Legierungen<br />
- die amorphen Legierungen<br />
- die nanokristallinen Legierungen und<br />
- die Ferrite<br />
Dieser <strong>Report</strong> beschreibt die Eigenschaften und<br />
Anwendungsgebiete der Nickel-Eisen-Legierungen.<br />
Zuerst erfolgt eine kurze Einführung in die<br />
Grundlagen des Magnetismus.<br />
Bild 1: Transformatorstation 5000/125<br />
Volt aus Augsburg als Plakatsäule,<br />
1900 (Original)<br />
(Photo Deutsches Museum München)
Grundlagen<br />
Magnetische Größen<br />
3<br />
Mit Hilfe einer stromdurchflossenen Spule lässt<br />
sich ein magnetisches Feld erzeugen. Bringt man<br />
in das Innere der Spule einen weichmagnetischen<br />
Werkstoff, so ist das magnetische Feld im<br />
Inneren dieses Werkstoffes um ein Vielfaches<br />
stärker als das Feld in dieser Spule ohne diesen<br />
Werkstoff [1], [2]. Ein weichmagnetischer Werkstoff<br />
wirkt also wie eine Art Verstärker für das<br />
magnetische Feld. Der Begriff „magnetisches<br />
Feld" erfordert allerdings eine nähere Erläuterung.<br />
Die magnetische Feldstärke H beschreibt das<br />
erzeugende Feld, das z. B. bei einer stromdurchflossenen<br />
Spule nur von Strom und Spulengeometrie<br />
abhängig ist. Zur Beschreibung des<br />
Verstärkungseffektes wird eine weitere Feldgröße<br />
eingeführt: die magnetische Flussdichte B. Das<br />
erzeugende Feld H ist im weichmagnetischen<br />
Werkstoff und in der Luft gleich. Die magnetische<br />
Flussdichte B ist im weichmagnetischen Werkstoff<br />
entsprechend der Verstärkung größer als in<br />
Luft. Der Quotient B/H gibt die absolute Permeabilität<br />
an. Häufiger benutzt wird die relative Permeabilität<br />
µ = B/µ 0H µ 0 = magnetische Feldkonstante<br />
= 1,257·10 -4 Tcm/A.<br />
= 1,257·10 -6 Tm/A.<br />
H wird in Ampere/Meter (A/m), B in Tesla (T)<br />
gemessen. Für ein Feld im Vakuum ist µ = 1.<br />
Auch für Luft ist µ ≈ 1. Die Differenz zwischen der<br />
magnetischen Flussdichte B im weichmagnetischen<br />
Werkstoff und der magnetischen Flussdichte<br />
im Vakuum B 0 bezeichnet man als<br />
magnetische Polarisation J:<br />
J = B - B 0<br />
= µµ 0H -µ 0H<br />
Weichmagnetische Werkstoffe sind durch hohe<br />
Permeabilitäten µ gekennzeichnet. D.h. man<br />
kann B 0 in der Regel vernachlässigen.
4<br />
Bild 2: Schema einer Hystereseschleife.<br />
B, J<br />
B<br />
R<br />
-H C H H C<br />
-B S<br />
-B R<br />
Bild 3: Hystereseschleifen bei verschiedenen Frequenzen (schematisch).<br />
B<br />
B<br />
µ<br />
B<br />
S<br />
Neukurve<br />
≈ Kommutierungskurve<br />
Der Zusammenhang zwischen B und H ist nicht<br />
eindeutig; es bildet sich eine „Hystereseschleife”<br />
(Bild 2). Bei hohen Feldstärken H geht B (bzw. J)<br />
in die Sättigung; man erhält die Sättigungsflussdichte<br />
B S (bzw. die Sättigungspolarisation J S).<br />
Beim Zurücknehmen auf die Feldstärke H = 0<br />
verbleibt im Material die Remanenz B R . Der Nullwert<br />
der magnetische Flussdichte wird erst durch<br />
Anlegen einer negativen Feldstärke, der Koerzitivfeldstärke<br />
-H C erreicht. Bei weiterer Steigerung<br />
von H in die negative Richtung wird -B S erreicht.<br />
Geht man von da auf H = 0 zurück, so wird B =<br />
-B R. Bei einer Steigerung der Feldstärke in positiver<br />
Richtung wird bei H C B = 0 erreicht und<br />
schließlich wieder die Sättigungsinduktion B S. Die<br />
Kurve, die bei der ersten Magnetisierung durchlaufen<br />
wird, wird nicht mehr erreicht, sie heißt<br />
H<br />
50 Hz Hystereseschleife<br />
statische Hystereseschleife<br />
H<br />
Wirbelstromverluste<br />
B = Magnetische Flussdichte<br />
H = Feldstärke<br />
B R = Remanenz<br />
H C = Koerzitivfeldstärke<br />
deshalb Neukurve. Magnetisiert man die Probe<br />
mit einem festen Spitzenwert der Feldstärke H<br />
mehrmals vollständig um, misst dann den Spitzenwert<br />
der magnetischen Feldstärke B, und wiederholt<br />
dies für verschiedenen Feldstärken H, so<br />
liegen die so gemessenen (H, B) Paare auf der<br />
Kommutierungskurve, die praktisch mit der Neukurve<br />
identisch ist.<br />
Steuert man z. B. bei Wechselmagnetisierung bis<br />
zum Spitzenwert H ˆ aus, so ergibt sich mit dem<br />
Spitzenwert der magnetischen Flussdichte B ˆ die<br />
Amplitudenpermeabilität µ a zu [3]:<br />
ˆB<br />
µ a =<br />
µ o Ĥ<br />
Spezielle sehr oft zur Beschreibung des Materials<br />
benutzte Permeabilitäten sind die Anfangspermeabilität<br />
(Amplitudenpermeabilität) µ i für H → 0<br />
oder die Permeabilität µ 4 bei H = 4 mA/cm und<br />
die Maximalpermeabilität µ max.<br />
Die weichmagnetischen Werkstoffe werden in<br />
magnetischen Wechselfeldern mit unterschiedlichen<br />
Frequenzen eingesetzt. Mit zunehmender<br />
Frequenz verbreitert sich die Hystereseschleife,<br />
H C nimmt zu und die Permeabilitäten nehmen ab.<br />
Man muss also unterscheiden, ob die oben<br />
genannten Größen statisch - also sehr langsam<br />
bei nahezu „0 Hz” - oder wie sehr oft bei 50 Hz<br />
oder bei noch bei höheren Frequenzen gemessen<br />
worden sind (Bild 3).<br />
Beim Ummagnetisieren tritt ein Verlust auf - der<br />
Ummagnetisierungsverlust. Dieser ist proportional<br />
der Schleifenfläche der Hystereseschleife. Die<br />
von der Magnetisierungskurve umfahrende<br />
Fläche ergibt den Ummagnetisierungsverlust pro<br />
Volumen für einen vollständigen Umlauf [1].<br />
Ummagnetisierungsverlust<br />
∫oBdH =<br />
Volumen<br />
Der Ummagnetisierungsverlust lässt sich in verschiedene<br />
Verlustarten trennen. Der Hystereseverlust<br />
ist der Verlust der statischen Hystereseschleife.<br />
Der normale und anomale Wirbelstromverlust<br />
und der Nachwirkungsverlust sind die<br />
Verlustarten, die die Verbreiterung der Hystereseschleife<br />
bei Frequenzen größer als Null verursachen<br />
[4].<br />
Weichmagnetische Werkstoffe lassen sich<br />
besonders leicht ummagnetisieren, d.h. die Permeabilitäten<br />
sind hoch und die Koerzitivfeldstärke<br />
ist klein und der Ummagnetisierungsverlust ist<br />
gering.
Grundlagen<br />
Austauschintegral<br />
5<br />
Die weichmagnetischen Werkstoffe sind „ferromagnetische”<br />
Stoffe. Der bekannteste Vertreter<br />
ist das Eisen, das auch dieser Stoffklasse den<br />
Namen gegeben hat. Andere ferromagnetische<br />
Stoffe sind Co, Ni, Cr, Mn und die seltene<br />
Erden. Die Atome von ferromagnetischen Stoffen<br />
haben ein "magnetisches Moment", das heißt,<br />
dass sie wie die Magnetnadel eines Kompasses<br />
auf ein äußeres Magnetfeld reagieren. Das<br />
magnetische Moment ist die Summe der einzelnen<br />
„magnetischen Momente” der Elektronenspins<br />
(Drehung der Elektronen um sich selbst)<br />
und der Bahnmomente der um den Kern kreisenden<br />
Elektronen. Das magnetische Moment speziell<br />
der ferromagnetischen Elemente rührt von<br />
dem Elektronenspin von Elektronen aus nicht<br />
abgeschlossenen inneren Elektronenschalen der<br />
Atome her.<br />
Ein magnetisches Moment der Atome reicht aber<br />
noch nicht, um einen ferromagnetischen Stoff zu<br />
erhalten. Bei einem Ferromagneten führen die<br />
Wechselwirkungsenergien zwischen den Elektronen<br />
der inneren Schalen zu einer parallelen Ausrichtung<br />
der magnetischen Momente der einzelnen<br />
Atome, ohne dass ein äußeres Magnetfeld<br />
anliegt (Bild 4).<br />
Das führt zu einer spontanen Magnetisierung.<br />
Versucht man ein magnetisches Moment aus<br />
seiner parallelen Lage zu drehen, so erfordert<br />
dies Energie, die sogenannte Austauschenergie<br />
w A zwischen zwei magnetischen Momenten [1], [2]:<br />
Ferromagnetismus<br />
Paramagnetismus<br />
Bild 4: Ausrichtung der magnetischen Momente der Atome beim Ferro- und Paramagnetismus.<br />
w A = I A S 2 φ 2 (für kleine φ)<br />
I A ist das Austauschintegral, S die Spinquantenzahl<br />
(proportional dem magnetischem Moment<br />
des Atoms), φ der Winkel zwischen zwei benachbarten<br />
magnetischen Momenten. Dem Bestreben<br />
der magnetischen Momente, sich parallel auszurichten,<br />
wirkt die Wärmebewegung der Atome<br />
entgegen, die die magnetischen Momente um<br />
die idealen Parallelen schwanken lässt. Oberhalb<br />
der Curietemperatur T C ist die Wärmebewegung<br />
so stark, dass der Ferromagnetismus zusammenbricht.<br />
Die Richtungen der atomaren magnetischen<br />
Momente sind dann statistisch verteilt.<br />
Sie richten sich aber bei einem äußeren Magnetfeld<br />
im Mittel etwas in Richtung dieses Feldes<br />
aus (Paramagnetismus).
6<br />
Grundlagen<br />
Anisotropiekonstanten<br />
Kante<br />
Bild 5: Zweidimensionales einfach kubisches Gitter.<br />
K > 0<br />
1<br />
Kante<br />
Diagonale<br />
Ausgezeichnete<br />
Richtungen:<br />
Kanten<br />
Diagonalen<br />
In Stoffen wie den Metallen sind die Atome nicht<br />
durcheinander, sondern regelmäßig auf einem<br />
Gitter (Kristallgitter) angeordnet. Bild 5 zeigt<br />
einen einfachen zweidimensionalen Fall. Erweitert<br />
man dieses Beispiel auf die dritte Dimension,<br />
so hat man ein kubisches (würfelförmiges) Gitter.<br />
In einem solchen Gitter sind eine ganze Reihe<br />
von Metallen angeordnet. Z. B. sind das Eisen<br />
und die Fe-Si-Legierungen in einer speziellen Art,<br />
dem „kubisch raumzentrierten” Gitter, oder die<br />
Nickel-Eisen-Legierungen in einer anderen speziellen<br />
Art, dem „kubisch flächenzentrierten” Gitter,<br />
angeordnet. Andere kristalline magnetische<br />
Materialien wie die Ferrite haben weitaus kompliziertere<br />
Strukturen. Für alle aber gilt, was im folgenden<br />
der Einfachheit halber an einem einfachen<br />
kubischen Gitter erklärt wird.<br />
In einem kubischen Gitter sind gewisse Richtungen,<br />
z. B. die Kanten oder die Diagonalen, durch<br />
ihre Symmetrie ausgezeichnet (Bild 5 bzw. Bild<br />
6). Die magnetischen Momente sind nun nicht in<br />
eine beliebige Richtung des Gitters ausgerichtet,<br />
sondern in bestimmte Vorzugsrichtungen wie die<br />
Kanten oder die Diagonalen. Beim Fe und beim<br />
Ni-Fe mit mittleren Nickelgehalten sind es die<br />
Würfelkanten, beim reinen Nickel die Raumdiagonalen<br />
(Bild 6).<br />
Dies sind die Richtungen der leichten Magnetisierbarkeit.<br />
Eine Auslenkung der magnetischen<br />
Momente aus diesen Richtungen erfordert Energie.<br />
Benutzt man zum Beispiel das Material in<br />
einem 50 Hz Übertrager, so ist das 100 Mal in<br />
der Sekunde der Fall. Die hierfür erforderliche<br />
Energie wird die Kristallanisotropieenergie E k<br />
genannt.<br />
Sie lässt sich wie folgt beschreiben [1], [2]:<br />
Beispiele:<br />
Fe, 50% Ni Fe<br />
Bild 6: Lage der Vorzugsrichtungen bei K 1 > 0 und K 1 < 0.<br />
K > 0<br />
1<br />
Vorzugsrichtungen<br />
Vorzugsrichtungen<br />
Beispiele:<br />
Fe, 50% Ni Fe<br />
E k/V = K 1 (α 12 α 22 + α 22 α 32 + α 12 α 32 ) + K 2 α 12 α 22 α 3<br />
2<br />
α 1, α 2, α 3 ist der jeweilige Kosinus des Winkels<br />
zwischen der Magnetisierungsrichtung und den<br />
Würfelkanten. V ist die Volumeneinheit. K 1, K 2<br />
sind Proportionalitätskonstanten. Man nennt sie<br />
die Kristallanisotropiekonstanten. K 1 ist deutlich<br />
größer als K 2. In den meisten Fällen genügt K 1<br />
zur Beschreibung der experimentellen Befunde.<br />
Je kleiner der Betrag von K 1 ist, desto geringer<br />
ist die Energie, die man zum Auslenken der<br />
magnetischen Momente aus einer Vorzugsrichtung<br />
benötigt. Sind die Würfelkanten die Vorzugsrichtungen,<br />
so ist K 1 > 0, sind es die Raumdiagonalen,<br />
so ist K 1 < 0. Wenn z. B. die Würfelkanten<br />
Vorzugsrichtungen sind, gibt es 3 Vorzugsrichtungen.<br />
In bestimmten Fällen gibt es nur eine einzige<br />
Vorzugsrichtung. Dann spricht man von einer<br />
uniaxialen Anisotropieenergie E U. Die obige Formel<br />
vereinfacht sich zu der leichter verständlichen<br />
Formel [1]:<br />
E U /V = K U sin 2 φ
7<br />
K U ist die uniaxiale Anisotropiekonstante, φ der<br />
Winkel zwischen Vorzugsrichtung und Magnetisierungsrichtung.<br />
Solche Anisotropien können<br />
z. B. durch Magnetfelder beim Glühen induziert<br />
werden oder, wie im Folgenden beschrieben,<br />
durch Spannungen im Material entstehen.<br />
H<br />
J = J s<br />
∆l/2<br />
Wird ein Ferromagnet magnetisiert, so treten<br />
kleine Längenänderungen auf. Dieses Phänomen<br />
bezeichnet man als Magnetostriktion [1].<br />
Es verursacht z. B. das Trafobrummen. Man<br />
misst die Magnetostriktion bei Anliegen der Sättigungspolarisation<br />
(Bild 7) als relative Längenänderung<br />
in Feldrichtung. Sie ist für verschiedene<br />
Richtungen im Gitter unterschiedlich.<br />
J = 0<br />
l<br />
λ 2 3<br />
= ✽<br />
∆l<br />
l<br />
Magnetostriktionskonstante<br />
Bei kubischen Gittern kommt man im Allgemeinen<br />
mit zwei Konstanten aus: λ 100 in Würfelkantenrichtung<br />
und λ 111 in Raumdiagonalenrichtung.<br />
Beide können sehr unterschiedlich sein. So dann<br />
wird oft die mittlere Magnetostriktionskonstante<br />
λ S für polykristallines Material mit statistischer<br />
Verteilung der Richtungen der Körner verwendet.<br />
Die Magnetostriktion kann negativ sein wie beim<br />
reinen Nickel, d. h. es ergibt sich beim Magnetisieren<br />
eine Verkürzung, oder positiv wie bei Ni-<br />
Fe-Legierungen mit mittlerem Nickelgehalt.<br />
In einem Material mit positiver Magnetostriktion<br />
wird die Zugspannungsrichtung zur Vorzugsrichtung,<br />
bei negativer Magnetostriktion wird sie zu<br />
einer Richtung schwerer Magnetisierbarkeit. Zu<br />
Vorzugsrichtungen werden dann die Richtungen<br />
senkrecht zur Zugspannungsrichtung.<br />
Es ergibt sich eine weitere Anisotropieenergie,<br />
die Spannungsanisotropieenergie E σ :<br />
E σ /V = 3/2 λ S σ sin 2 φ K U = 3/2 λ S σ<br />
(für ein isotropes polykristallines Material)<br />
∆l/2<br />
Bild 7: Längenänderung beim Anlegen eines Magnetfeldes an eine ferromagnetische Probe.<br />
alle Anisotropieenergien, die ja das Ummagnetisieren<br />
erschweren, so gering wie möglich zu halten.<br />
Das heißt, die Kristallanisotropiekonstante K 1<br />
und die Magnetostriktionskonstanten λ sollten<br />
möglichst klein sein und innere Spannungen sollte<br />
man durch sorgfältige Behandlung minimieren.<br />
Für den Zusammenhang von µ bzw. H C mit<br />
der Anisotropiekonstanten K gelten in vielen Fällen<br />
folgende Proportionalitäten [1]:<br />
H C ≈ K /J S ,<br />
µ ≈ J S<br />
2<br />
/µ 0K<br />
Dabei ist K eine oder auch eine Summe der oben<br />
erwähnten Anisotropiekonstanten. Die Permeabilitäten<br />
verhalten sich umgekehrt proportional zu<br />
den Koerzitivfeldstärken.<br />
σ ist die Zugspannung und φ der Auslenkungswinkel<br />
aus der Vorzugsrichtung. Ebenso wie<br />
äußere Spannungen wirken sich innere Spannungen<br />
aus, die in jedem Material auch bei sorgfältigster<br />
Behandlung vorhanden sind. Die eventuell<br />
auftretenden Spannungsanisotropieenergien<br />
werden aber um so kleiner, je kleiner die<br />
Magnetostriktionskonstanten sind.<br />
Weichmagnetische Werkstoffe sind gekennzeichnet<br />
durch geringe Ummagnetisierungsverluste,<br />
hohe Permeabilitäten und kleine Koerzitivfeldstärken.<br />
Um sie zu erreichen, ist es erforderlich,
8<br />
Das Ni-Fe-Legierungssystem<br />
K in 10<br />
-3<br />
Ws/cm 3<br />
1<br />
1<br />
0<br />
-1<br />
-2<br />
-3<br />
20<br />
langsam<br />
abgekühlt<br />
abgeschreckt<br />
111<br />
FeNi 3<br />
Um gute weichmagnetische Eigenschaften zu<br />
erhalten, müssen die Anisotropieenergien gering<br />
sein [1], [2], (siehe Kapitel Anisotropiekonstanten).<br />
Das ist der Fall, wenn die Kristallanisotropiekonstante<br />
K 1 und die Magnetostriktionskonstanten<br />
λ 100 und λ 111 sehr klein oder nahe Null<br />
sind. Bild 8 zeigt den Verlauf dieser Konstanten<br />
in Abhängigkeit vom Nickelgehalt im Ni-Fe<br />
System.<br />
Bei ca. 75 % Ni hat K 1 einen Nulldurchgang, zwischen<br />
80 % Ni und 82 % Ni haben die beiden<br />
Magnetostriktionskonstanten λ 100 und λ 111 einen<br />
Nulldurchgang. Die Anisotropieenergien lassen<br />
sich demnach in diesem Bereich sehr klein<br />
machen.<br />
in 10 -6<br />
0<br />
20<br />
100<br />
Hier liegt die Gruppe der Ni-Fe-Legierungen mit<br />
hohem Nickelgehalt. Ihre gemeinsamen Kennzeichen<br />
sind hohe Permeabilitäten, kleine Koerzitivfeldstärken,<br />
ein geringer Ummagnetisierungsverlust<br />
und eine Sättigungspolarisation kleiner 1 T.<br />
1,6<br />
1,4<br />
40 60 80 100<br />
Ni in Masse-%<br />
T C<br />
600<br />
Weitere Ni-Fe-Legierungen liegen im Bereich von<br />
ca. 50 % Ni. Dort ist bei den Ni-Fe-Legierungen<br />
die Sättigungspolarisation maximal. Die Permeabilitäten<br />
sind geringer als bei den Legierungen<br />
mit 75 % bis 80 % Nickel, da immer K 1 > 0 ist.<br />
Permeabilitätsverbesserungen werden hier in<br />
einigen Fällen durch eine spezielle Behandlung<br />
der Legierung erreicht.<br />
1,2<br />
400<br />
J in T<br />
S<br />
1,0<br />
J S<br />
0,8<br />
200<br />
0,6<br />
0,4<br />
0<br />
40 60 80 100<br />
Ni in Masse-%<br />
Bild 8: Abhängigkeit der Kristallanisotropiekonstante K 1 , der Magnetostriktionskonstanten λ 100 , λ 111 der Sättigungspolarisation<br />
J S und der Curietemperatur T C vom Nickelgehalt (nach [5] bis [9]).
Einstellung der<br />
verschiedenen Eigenschaften<br />
Hohe Permeabilitäten bei Legierungen<br />
mit hohem Nickelgehalt<br />
9<br />
Mo in Masse-%<br />
K = 0<br />
1<br />
5<br />
10<br />
K < 0<br />
1<br />
100<br />
15<br />
20<br />
0<br />
30<br />
90 85 80 75 70<br />
Ni in Masse-%<br />
Cu in Masse-%<br />
λ = 0<br />
λ = 0<br />
111<br />
λ = 0<br />
λ = 0<br />
S<br />
}<br />
10<br />
15<br />
K > 0<br />
1<br />
λ = 0<br />
20<br />
0 5 10<br />
Bild 9: Das Mehrstoffsystem Ni, Mo, Fe + Cu (nach [10] bis [12]).<br />
S<br />
Tabelle 1: Legierungen mit λ111 ≈ 0 und K1 ≈0.<br />
S<br />
Fe + Cu in Masse-%<br />
sehr langsam abgekühlt<br />
25<br />
schnell abgekühlt<br />
von 550 °C<br />
abgeschreckt in Öl<br />
Zusammensetzung Banddicke 50 Hz Permeabilitäten<br />
in mm µ4 µmax<br />
Magnifer ® 7904 80 % Ni, 5 % Mo, 0,065 200-300 000 320-420 000<br />
Fe Rest<br />
Magnifer ® 7754 77 % Ni, 5 % Cu, 0,065 200-300 000 320-420 000<br />
4 % Mo, Fe Rest<br />
Magnifer ® 75 76 % Ni, 5 % Cu, 0,065 150-200 000 240-320 000<br />
2 % Cr, Fe Rest<br />
In Bild 8 erkennt man, dass im Zweistoffsystem<br />
Nickel-Eisen K 1 und λ 100 oder λ 111 nie gleichzeitig<br />
Null werden. Dies kann durch eine geeignete<br />
Zulegierung von Cu, Mo oder Cr erreicht werden.<br />
Leider gelingt es nicht, alle Magnetostriktionskonstanten<br />
zusammen zum Verschwinden zu<br />
bringen. Es hat sich aber gezeigt, dass man die<br />
höchsten Permeabilitäten für λ 111 ≈ 0 oder λs ≈ 0<br />
erreicht.<br />
Bild 9 zeigt das Mehrstoffsystem Ni, Mo, Fe + Cu<br />
([10] bis [12]). Die Linien K 1 = 0 für verschiedene<br />
Abkühlbedingungen sind eingetragen. K 1 = 0<br />
variiert stark mit der Wärmebehandlung. Die Linien<br />
K 1 = 0 verschieben sich zu höheren Molybdängehalten<br />
bei langsamerer Abkühlung. Den<br />
gleichen Effekt erreicht man mit einer Anlassbehandlung<br />
bei Temperaturen um die 500 °C nach<br />
einer schnellen Abkühlung. Man hat also die<br />
Möglichkeit, durch eine gezielte Wärmebehandlung<br />
K 1 nachträglich zu beeinflussen und zu Null<br />
zu machen.<br />
Die Linien für K 1 = 0 verschieben sich mit zunehmendem<br />
Molybdängehalt zu höheren Nickelgehalten.<br />
Eisen lässt sich durch Kupfer ersetzen,<br />
ohne dass die Linien für K 1 = 0 wesentlich verschoben<br />
werden. Bei den Magnetostriktionskonstanten<br />
ist es umgekehrt. Die Nulldurchgänge<br />
variieren in Abhängigkeit von der Wärmebehandlung<br />
um weniger als 0,5 % Ni. Die Linien für<br />
λ 100, λ s und λ 111 = 0 bleiben beim selben Nickelgehalt,<br />
wenn man Molybdän zulegiert. Ersetzt<br />
man Eisen durch Kupfer, so verschieben sich die<br />
Nulldurchgänge zu niedrigeren Nickelgehalten,<br />
d. h. es bestehen mannigfaltige Möglichkeiten,<br />
K 1 und eine der drei Magnetostriktionskonstanten<br />
zu Null zu machen. Dabei liegen die technisch<br />
bedeutsamen Legierungen in der Nähe der<br />
gut realisierbaren Linie „schnelle Abkühlung von<br />
550 °C”. Tabelle 1 zeigt einige Beispiele.<br />
K 1 hängt stark von der Wärmebehandlung ab<br />
(Bild 8). Das hat Konsequenzen:
10<br />
500 000<br />
400 000<br />
Magnifer 7904 1200 °C - 4h - Abkühlgeschwindigkeit 0,9 °C/min<br />
K 1< 0<br />
K 1 = 0 K 1> 0<br />
µ max<br />
µ 4<br />
Permeabilität<br />
300 000<br />
200 000<br />
100 000<br />
440 460 480 500 520<br />
Entnahmetemperatur T in °C<br />
E<br />
Bild 10: Abhängigkeit von µ 4 und µ max von der Entnahmetemperatur T E .<br />
Bild 10 zeigt die Permeabilitäten von Ringbandkernen<br />
aus einer Legierung mit 80 % Ni, 5 %<br />
Mo, Rest Fe. Die Ringbandkerne wurden bei<br />
1200 °C geglüht, mit 0,9 °C/min im Ofen<br />
abgekühlt, bei der Temperatur T E (Entnahmetemperatur)<br />
aus dem Ofen genommen und dann<br />
schnell an Luft abgekühlt. Die Permeabilität µ 4<br />
bei 4 mA/cm und die Maximalpermeabilität µ max<br />
hängen stark von T E ab. Bei Verfehlung der optimalen<br />
Entnahmetemperatur um nur wenige Grad<br />
erhält man schon einen deutlichen Abfall der<br />
Permeabilität. An die Temperaturgenauigkeit der<br />
Glühöfen werden also hohe Anforderungen<br />
gestellt, wenn man höchste Permeabilitäten nicht<br />
nur im Labor erreichen möchte.<br />
Weiter ist anzumerken, dass das Maximum<br />
unsymmetrisch ist. Bei Temperaturen oberhalb<br />
der optimalen Entnahmetemperatur fällt die Permeabilität<br />
steil ab. Im Maximum ist K 1 = 0. Kühlt<br />
man im Ofen schneller ab oder ist die Entnahmetemperatur<br />
T E höher, ist nach Bild 8 K 1 > 0; kühlt<br />
man langsamer ab oder ist T E geringer, ist K 1 < 0.
Einstellung der<br />
verschiedenen Eigenschaften<br />
Temperaturabhängigkeit der Permeabilität<br />
11<br />
400 000<br />
300 000<br />
Magnifer 7904 1200 °C - 4h - Abkühlgeschwindigkeit 0,9 °C/min<br />
K = 0 1 T E<br />
515 °C<br />
500 °C<br />
495 °C<br />
Permeabilität µ4<br />
200 000<br />
K < 0 1<br />
490 °C<br />
475 °C<br />
460 °C<br />
100 000<br />
K > 0 1<br />
0<br />
-20 0 20 40 60 80 100<br />
Messtemperatur in °C<br />
Bild 11: µ 4 in Abhängigkeit von der Messtemperatur und der Entnahmetemperatur T E .<br />
Für viele Anwendungen ist es wichtig, dass sich<br />
die Permeabilitäten bzw. die magnetischen Flussdichten<br />
zwischen -25 °C und 80 °C nur wenig<br />
ändern. Bild 11 zeigt die Temperaturabhängigkeit<br />
der Permeabilität µ 4 zwischen -25 °C und 80 °C.<br />
Die bei 495 °C entnommenen Proben zeigen eine<br />
schwache Temperaturabhängigkeit bei höheren<br />
Messtemperaturen und einen starken Abfall bei<br />
tiefen Messtemperaturen. Im Maximum dieser<br />
Kurve ist K 1 = 0, im Bereich des starken Abfalls<br />
ist K 1 > 0, im Bereich des schwachen Abfalls ist<br />
wiederum K 1 < 0. Bei niedrigeren Entnahmetemperaturen<br />
verschiebt sich der Nulldurchgang von<br />
K 1 zu tieferen Messtemperaturen, so dass der flache<br />
Bereich der Messkurve einen immer größeren<br />
Temperaturbereich einnimmt. Die Temperaturabhängigkeit<br />
wird geringer, allerdings sinkt<br />
auch das Permeabilitätsniveau. Für den jeweiligen<br />
Anwendungsfall muss man dann einen<br />
Kompromiss zwischen geringer Temperaturabhängigkeit<br />
und hoher Permeabilität finden.
12<br />
Einstellung der<br />
verschiedenen Eigenschaften<br />
Beeinflussung der Form der<br />
Hystereseschleife<br />
runde<br />
flache<br />
rechteckige<br />
Hystereseschleife<br />
Bild 12: Die verschiedenen Formen der Hystereseschleife.<br />
Die Hystereseschleife kann ganz unterschiedliche<br />
Formen (Bild 12) haben. Diese werden über das<br />
Verhältnis B R/B S oder in der Praxis richtiger durch<br />
das Verhältnis B R/B M beschrieben, wobei B M eine<br />
jeweils definierte magnetische Flussdichte <<br />
≈ B S<br />
ist (Tabelle 2).<br />
Schleifenform:<br />
BR/BM<br />
rund ca. 0,6 - 0,7<br />
flach < 0,5<br />
rechteckig ca. 0,9<br />
Tabelle 2: Beschreibung der Hystereseschleife durch B R /B M .
13<br />
H<br />
Feldstärke H rechteckige Schleife flache Schleife<br />
B<br />
B<br />
0,8 T<br />
0,8 T<br />
B<br />
H<br />
t<br />
5A/m<br />
B<br />
H<br />
5A/m<br />
sinusförmig (50Hz)<br />
H<br />
B<br />
0,8 T 0,8 T<br />
∆B<br />
B<br />
∆B<br />
t<br />
5A/m<br />
5A/m<br />
pulsierend<br />
Bild 13: Flussdichteänderung bei sinusförmigem Strom und pulsierendem Gleichstrom bei flacher und rechteckiger Hystereseschleife.<br />
Für pulsstromempfindliche Fehlerstromschutzschalter<br />
wird ein Werkstoff mit flacher Schleife<br />
benötigt [11], [13], damit auch pulsierende<br />
Gleichströme eine ausreichende Flussdichteänderung<br />
im Kern hervorrufen. Bild 13 zeigt dies<br />
für einen Ringbandkern mit rechteckiger bzw. flacher<br />
Hystereseschleife. Bei pulsierendem Gleichstrom<br />
wird die Hystereseschleife nicht vollständig<br />
durchlaufen, sondern nur bis zum oberen Remanenzpunkt.<br />
In der Strompause fällt die Flussdichte<br />
auf den statischen Remanenzpunkt ab, von<br />
dem aus der nächste Impuls startet. Der statische<br />
Remanenzpunkt liegt bei einem Kern mit<br />
rechteckiger Hystereseschleife sehr hoch. Deshalb<br />
ist bei Erregung mit pulsierendem Gleichstrom<br />
bei dem Kern mit rechteckiger Hystereseschleife<br />
nur eine kleine Flussdichteänderung<br />
bzw. ein kleiner Flussdichtehub ∆B im Vergleich<br />
zur Flussdichteänderung bei sinusförmiger Feldstärke<br />
erreichbar. In einem Kern mit flacher<br />
Schleife ist die Flussdichteänderung bei gleicher<br />
Größe der sinusförmigen Feldstärke etwas kleiner,<br />
dafür ist der Flussdichtehub bei pulsierendem<br />
Gleichstrom größer geworden, da der statische<br />
Remanenzpunkt tiefer liegt.<br />
Die Form der Hystereseschleife lässt sich durch<br />
eine Wärmebehandlung beeinflussen und in<br />
einem weiten Bereich variieren.
14<br />
Hystereseschleife<br />
Im Kapitel „Austauschintegral” wurde erwähnt,<br />
dass in einem ferromagnetischen Material alle<br />
magnetischen Momente parallel sind. Das ist<br />
zwar richtig, aber die Wirklichkeit ist etwas komplizierter.<br />
Die atomaren magnetischen Momente<br />
sind nicht über das ganze Material, sondern in<br />
einzelnen Bereichen - den Weiß’schen Bezirken -<br />
parallel ausgerichtet (Bild 14) [1], [2].<br />
Weiß´sche Bezirke<br />
Die einzelnen Weiß’schen Bezirke haben verschiedene<br />
Magnetisierungsrichtungen. Sie sind<br />
durch Blochwände voneinander getrennt (Bild<br />
15). Die Blochwände sind ein Übergangsbereich,<br />
in dem sich die Magnetisierungsrichtung von der<br />
des einen Weiß’schen Bezirks in die des anderen<br />
dreht. In einer entmagnetisierten Probe sind die<br />
Weiß’schen Bezirke so angeordnet, dass sich<br />
ihre Magnetisierung untereinander kompensiert<br />
(Bild 16 oben).<br />
Bild 14: Aufteilung einer ferromagnetischen Probe in Weiß’sche Bezirke (nach [1], [2]).<br />
Bezirk<br />
Blochwand<br />
Bezirk<br />
An eine entmagnetisierte Probe wird ein magnetisches<br />
Feld angelegt. Dann wachsen die günstig<br />
liegenden Weiß’schen Bezirke auf Kosten der<br />
anderen, d. h. die Blochwände müssen sich<br />
bewegen (Bild 16). Die Probe zeigt eine von Null<br />
verschiedene magnetische Polarisation J bzw.<br />
magnetische Flussdichte B. Nun enthalten reale<br />
Materialien Gitterfehler wie Versetzungen, Korngrenzen<br />
und Verunreinigungen, an denen die<br />
Blochwände hängen bleiben. Bei sehr kleinen<br />
Feldstärken reicht es, wenn sich die Blochwände<br />
zwischen ihren Haltepunkten nur ein wenig ausbeulen.<br />
Die Magnetisierung ist noch reversibel;<br />
beim Zurückgehen der magnetischen Feldstärke<br />
H auf Null verschwindet die magnetische Polarisation<br />
(Bild 17). Man spricht von reversiblen<br />
Blochwandbewegungen.<br />
Bild 15: Drehung der Magnetisierungsrichtung in einer Blochwand (nach [1], [2] ).<br />
Bei größeren Feldstärken reißen sich die Blochwände<br />
nach und nach von ihren Haltepunkten<br />
los und laufen zu einer neuen Gleichgewichtsposition.<br />
Dieses Losreißen kann man beobachten;<br />
es sind die „Barkhausensprünge”, die man z. B.<br />
als Knacken im Lautsprecher hören kann. Man<br />
befindet sich jetzt im steilen Teil der Hystereseschleife.<br />
Der Abrissprozess ist nicht mehr reversibel.<br />
Geht H auf Null zurück, so bleibt ein endliches<br />
J. Die Blochwandbewegungen sind jetzt<br />
irreversibel.
15<br />
H = 0<br />
H > 0<br />
Weiß´scher Bezirk<br />
Blochwand<br />
B, J = 0<br />
entmagnetisiert<br />
Bei noch höheren Feldstärken wird auch die<br />
Magnetisierungsrichtung in den einzelnen Weiß’-<br />
schen Bezirken aus der Vorzugsrichtung gedreht<br />
(Drehprozesse, Bild 17). Die Magnetisierungskurve<br />
wird wieder flacher und mündet nach Abschluss<br />
aller Drehprozesse in die Sättigungspolarisation<br />
J S ein. Nimmt man jetzt die Feldstärke<br />
auf Null zurück, so dreht sich die Magnetisierungsrichtung<br />
in die nächstgelegene Vorzugsrichtung<br />
zurück und es bilden sich in der Regel<br />
spontan die ersten Blochwände. Im Material<br />
bleibt die remanente Polarisation J R. Bei einer<br />
entgegengesetzt gerichteten Feldstärke bilden<br />
sich weitere Blochwände und erst bei einer ausreichend<br />
großen Feldstärke -H C, der Koerzitivfeldstärke,<br />
ist die Gesamtpolarisation wieder Null.<br />
Bei weiterer Steigerung von H in die negative<br />
Richtung laufen dieselben Vorgänge in der anderen<br />
Richtung ab, usw..<br />
B, J > 0<br />
Bild 16: Magnetisierung einer entmagnetisierten ferromagnetischen Probe.<br />
J, B<br />
J<br />
S<br />
Abhängig von Zahl und Art der Gitterfehler ist ein<br />
unterschiedlich großes H zum Ausbeulen,<br />
Abreißen und Bewegen der Blochwände nötig.<br />
Mit zunehmender Zahl der Haltepunkte sinkt die<br />
Permeabilität und steigt die Koerzitivfeldstärke.<br />
Deshalb müssen Blochwandhindernisse vermieden<br />
werden.<br />
J R<br />
Drehprozesse<br />
irreversible<br />
Blochwandbewegungen<br />
reversible Blochwandbewegungen<br />
-H C H C H<br />
Neukurve<br />
Bild 17: Die verschiedenen Arten der Blochwandbewegung beim Durchlaufen der Hystereseschleife.
16<br />
Ringbandkern<br />
spätere Flussrichtung<br />
Flache Schleife<br />
Eine flache Schleife erhält man, wenn beim<br />
Ummagnetisieren die Drehprozesse, die den<br />
flacheren Teil der Hystereseschleife bestimmen,<br />
sehr früh einsetzen (Bild 17). Dies ist der Fall,<br />
wenn eine Vorzugsrichtung senkrecht zur späteren<br />
Flussrichtung vorhanden ist, so dass die<br />
meisten Weiß’schen Bezirke senkrecht zur späteren<br />
Magnetisierungsrichtung magnetisiert sind<br />
(Bild 18).<br />
Vorzugsrichtung<br />
= Richtung des Magnetfeldes<br />
bei der Glühung<br />
= induzierte uniaxiale<br />
Anisotropieenergie<br />
mit der Stärke ~ uK<br />
Bild 18: Wärmebehandlung im Magnetfeld quer zur späteren Flussrichtung: Querfeldbehandlung.<br />
B in mT<br />
600<br />
400<br />
200<br />
Magnifer 7904 F<br />
Bˆ<br />
∆B stat<br />
µ 4<br />
0<br />
0 0,5 1,0 1,5<br />
t Q in h<br />
Querfeldglühung bei 340 °C und der Zeit t Q<br />
H ˆ (50 Hz)<br />
Magnetische Feldstärke<br />
= 15 mA/cm<br />
∆H }<br />
stat<br />
Bild 19: B, ˆ ∆Bstat in Abhängigkeit von der Behandlungszeit t Q<br />
im Querfeld.<br />
In hochlegierten Nickellegierungen erreicht man<br />
das, indem man zuerst dafür sorgt, dass<br />
K 1 ≈ 0 ist, d. h. keine Vorzugsrichtung vorhanden<br />
ist. Dann wird in einem Magnetfeld senkrecht zur<br />
späteren Flussrichtung (Bild 18) eine 1 bis 1,5<br />
stündige Wärmebehandlung bei Temperaturen<br />
zwischen 300 °C und 350 °C durchgeführt: die<br />
Querfeldbehandlung. Unter diesen Bedingungen<br />
bildet sich eine uniaxiale Anisotropie mit einer<br />
entsprechend großen uniaxialen Anisotropiekonstanten<br />
K U quer zur späteren Flussrichtung.<br />
Bild 19 zeigt, wie sich bei einer Feldstärke mit<br />
dem Spitzenwert H ˆ = 15 mA/cm die magnetische<br />
Flussdichte B mit der Querfeldbehandlungszeit<br />
verändert. Bei sinusförmiger Feldstärke sinkt sie<br />
kontinuierlich; bei pulsierendem Gleichstrom<br />
(Index „stat”) ergibt sich ein Maximum. Bei längeren<br />
Zeiten t Q sinkt auch ∆B stat wieder, da die<br />
Hystereseschleife zu flach wird und man sehr<br />
niedrige Permeabilitäten erhält.<br />
Auch bei Legierungen mit mittleren Nickelgehalten,<br />
bei denen ja immer K 1 > 0 ist, kann man mittels<br />
einer Glühbehandlung im Magnetfeld eine<br />
uniaxiale Anisotropie erzeugen. Unterzieht man<br />
sie z. B. einer Querfeldbehandlung, so lassen<br />
sich sehr flache Schleifen mit einem höheren<br />
Flussdichtehub erzeugen, als bei den hochnickelhaltigen<br />
Legierungen [11].<br />
Rechteckige Schleife<br />
Eine rechteckige Schleife erhält man, wenn das<br />
Ummagnetisieren (Bild 17) möglichst nur durch<br />
Blochwandbewegungen erfolgt und fast keine<br />
Drehprozesse nötig sind. Dies ist der Fall, wenn<br />
eine Vorzugsrichtung parallel zur späteren Flussrichtung<br />
vorhanden ist. Einen solchen Fall werden<br />
wir bei den Legierungen mit mittlerem<br />
Nickelgehalt behandeln.
Einstellung der<br />
verschiedenen Eigenschaften<br />
Gitterfehler<br />
17<br />
Abhängig von Zahl und Art der Gitterfehler ist ein<br />
unterschiedlich großes H zum Ausbeulen,<br />
Abreißen und Bewegen der Blochwände nötig.<br />
Mit zunehmender Zahl der Haltepunkte sinkt die<br />
Permeabilität. Deshalb müssen diese vermieden<br />
werden. Bei den klassischen, kristallinen Materialien<br />
erhält man um so höhere Permeabilitäten,<br />
je geringer die Menge der Verunreinigungen<br />
(nichtmagnetische Einschlüsse, Schlacketeilchen,<br />
Oxide), je größer die Korngröße und je<br />
geringer die Zahl der Versetzungen ist. Es muss<br />
deshalb z.B. jegliche Verformung vermieden werden.<br />
Die Struktur einer Blochwand lässt sich aus dem<br />
Zusammenwirken der Anisotropieenergie mit der<br />
Austauschenergie verstehen. Z. B. dreht sich in<br />
einer 180° Blochwand der Magnetisierungsvektor<br />
auf der Strecke δ in die neue Richtung (Bild 15).<br />
Die magnetischen Momente zweier benachbarter<br />
Atome bilden den Winkel φ miteinander. Damit<br />
haben sie eine erhöhte Austauschenergie w A, die<br />
ja mit φ steigt. Je kleiner φ ist, desto geringer ist<br />
w A, desto dicker wird aber auch die Blochwand.<br />
Da die magnetischen Momente in der Wand nicht<br />
in einer Vorzugsrichtung liegen, also die Kristallanisotropieenergie<br />
E K nicht Null ist, vergrößert sich<br />
E K mit zunehmender Blochwanddicke und wirkt<br />
so in die entgegengesetzte Richtung. Die optimale<br />
Blochwanddicke δ ist erreicht, wenn die<br />
Gesamtwandenergie minimal ist [1].<br />
Es gilt dann der folgende Zusammenhang:<br />
δ =<br />
kT C<br />
aK 1<br />
a Gitterkonstante<br />
kBolzmann’sche Konstante<br />
K 1 Kristallanisotropiekonstante<br />
Curietemperatur<br />
T C<br />
Je kleiner K 1 ist, desto breiter und verschwommener<br />
ist die Blochwand. Dies ist wichtig im<br />
Zusammenhang mit den Einschlüssen. Es ist<br />
nicht jeder Einschluss gleich wichtig, sondern als<br />
Haltepunkte wirken vor allen Dingen diejenigen,<br />
die einen Durchmesser in der Größe der Blochwanddicke<br />
δ haben. Sehr viel kleinere und sehr<br />
viel größere werden „übersehen” [2], [11].<br />
Bild 20: µ 4<br />
in Abhängigkeit vom Reinheitsgrad und dem Korndurchmesser.<br />
Weichmagnetische Werkstoffe sind nicht nur<br />
magnetisch weich, sondern oft auch mechanisch.<br />
So hat z. B. die 80 % Ni Mo Fe-Legierung<br />
im schlussgeglühten Zustand nur eine Härte von<br />
110 - 130 HV5 (Tabelle 12). Bei verschleißanfälligen<br />
Teilen, wie Tonköpfen, wäre aber eine<br />
größere Härte bei guten weichmagnetischen<br />
Eigenschaften wünschenswert. Dies wird durch<br />
Zulegierung von Nb, Ti, Al usw. erreicht. Durch<br />
eine geeignete Anlassbehandlung bilden sich<br />
feine Ausscheidungen, die dann allerdings die<br />
Permeabilität verschlechtern. Die Verschlechterung<br />
der Permeabilitäten lässt sich bei den hochnickelhaltigen<br />
Legierungen mit K 1 ≈ 0 dadurch in<br />
Grenzen halten, dass die Ausscheidungen einen<br />
Durchmesser deutlich unterhalb der Blochwanddicke<br />
haben [11].<br />
Bei der Legierung 80 % Ni, 4 % Mo, Fe wird die<br />
Permeabilität zu einem wesentlichen Teil von der<br />
Korngröße nach der Schlussglühung bestimmt.<br />
Bild 20 zeigt µ 4 in Abhängigkeit von der Korngröße<br />
für Chargen mit verschiedenen Reinheitsgraden<br />
r (Kehrwert des Volumenanteils der Einschlüsse<br />
in % nach JIS). Die Punkte liegen unabhängig<br />
vom Reinheitsgrad auf einer Geraden.<br />
Der Reinheitsgrad dieser Chargen ist schon so<br />
gut, dass die wenigen Einschlüsse (die im µm<br />
Bereich sind hier die Wichtigen) direkt als Haltepunkte<br />
für die Blochwände eine untergeordnete<br />
Rolle gegenüber den Korngrenzen spielen. Indirekt<br />
ist der Reinheitsgrad aber schon von Bedeutung.<br />
Die größten Korngrößen finden sich nur bei<br />
den Chargen mit höchstem Reinheitsgrad.
18<br />
Einstellung der<br />
verschiedenen Eigenschaften<br />
Texturen bei Legierungen<br />
mit mittlerem Nickelgehalt<br />
Korn<br />
Korngrenze<br />
Korn<br />
Korngrenze<br />
Bei den Legierungen mit mittlerem Nickelgehalt<br />
ist die Sättigungsflussdichte maximal. Die Kristallanisotropiekonstante<br />
K 1 ist allerdings immer<br />
größer als Null, d. h. die Würfelkanten sind die<br />
Vorzugsrichtungen. Die Permeabilitäten sind deshalb<br />
generell geringer, als bei den Legierungen<br />
mit hohen Nickelgehalten.<br />
Bild 21: Korn und Korngrenzen bei kristallinen Materialien.<br />
Vorzugsrichtung<br />
Textur mit Würfelkante in eine Richtung<br />
Bild 22: Zur Erklärung des Begriffs Textur (schematisch, zweidimensional).<br />
Bandebene<br />
Würfeltextur, (100) [001] Textur<br />
Bild 23: Texturen bei Ni-Fe-Legierungen.<br />
keine Vorzugsrichtung<br />
isotropeTextur<br />
Bandebene<br />
[ 001 ]<br />
Walzrichtung<br />
Walzrichtung<br />
[ 001 ]<br />
Flussrichtung<br />
Flussrichtung<br />
(210) [001] Textur<br />
<strong>27</strong>°<br />
.<br />
In diesen Materialien lässt sich die Permeabilität<br />
durch eine Textur steigern [11]. Normalerweise<br />
reicht das Kristallgitter nicht durch das ganze<br />
Material, sondern nur über einen bestimmten<br />
Bereich - das Korn. Im nächsten Korn ist es dann<br />
um einen beliebigen Winkel verdreht [14] (Bild<br />
21).<br />
Bei einer isotropen Textur sind die Würfelkantenrichtungen<br />
der Gitter in jedem Korn statistisch<br />
verteilt (Bild 22 links). Bei der zweiten Textur in<br />
Bild 22 sind alle Körner ungefähr in eine Richtung<br />
orientiert, die in diesem Beispiel die Würfelkantenrichtung<br />
ist [15]. Dies kann man durch<br />
eine bestimmte Walz- und Glühbehandlung erreichen.<br />
Liegt nun eine Würfelkantenrichtung, die ja eine<br />
magnetische Vorzugsrichtung ist, ungefähr in<br />
Flussrichtung, so erfolgt nach Kapitel „Rechteckige<br />
Schleife” die Ummagnetisierung bis zu hohen<br />
Flussdichten durch Blochwandbewegungen. Man<br />
erhält eine rechteckige Schleife mit hohen Permeabilitäten.<br />
Bei einer isotropen Textur setzen,<br />
da nur wenige Körner in Vorzugsrichtung orientiert<br />
sind, die Drehprozesse früher ein. Das heißt,<br />
es entsteht eine flachere Schleife (siehe Kapitel<br />
„Flache Schleife”), die, da die Drehprozesse<br />
energetisch ungünstiger sind, in der Regel niedrigere<br />
Permeabilitäten hat.<br />
Bei den Nickel-Eisen-Legierungen lassen sich<br />
verschiedene Arten von Texturen erzeugen (Bild<br />
23): Bei der Würfeltextur [15] liegt eine Würfelseite<br />
in der Bandebene und eine Würfelkante<br />
zeigt in die Walzrichtung, die auch die spätere<br />
Flussrichtung ist. Bei der (210) [001] Textur ist<br />
der Würfel um ca. <strong>27</strong>° um die Walzrichtung<br />
gedreht, die Würfelkante in Walz- bzw. Flussrichtung<br />
bleibt erhalten.
19<br />
Formt man Material mit einer bestimmten Ausgangskorngröße<br />
vor der Umformung nur um ca.<br />
30 - 60 % um, so ist das Material nach einer<br />
Rekristallisationsglühung im Bereich von 900 °C<br />
bis 1050 °C feinkörnig und näherungsweise<br />
isotrop; die entstehende Korngröße hängt von<br />
der Glühtemperatur ab. Bei höheren Umformgraden<br />
bildet sich ein wachsender Anteil der Würfeltextur,<br />
die, je nach Korngröße vor der Endumformung,<br />
im Bereich zwischen ca. 90 % und 97 %<br />
vorherrscht (Bild 24). Sie wird mit steigendem<br />
Umformgrad immer ausgeprägter.<br />
Glüht man das Material bei Temperaturen zwischen<br />
1100 °C und 1200 °C, so findet in diesem<br />
Bereich, nach Bildung der Würfeltextur, eine<br />
zweite Rekristallisation [17], [18] - die Sekundärrekristallisation<br />
- statt, die die Würfeltextur zerstört.<br />
In einem bestimmten Bereich (Bild 25) entsteht<br />
dabei eine (210) [001] Textur. Sie zeigt<br />
eine Korngröße im Bereich von Millimetern. Bei<br />
zu hohen Umformgraden bilden sich zentimetergroße<br />
Körner mit anderen, magnetisch ungünstigen<br />
Richtungen (Grobkorn). Die Kornstruktur der<br />
verschiedenen Texturen ist sehr charakteristisch<br />
(Bild 25). Der Übergangsbereich zwischen den<br />
einzelnen Texturen variiert mit den Verunreinigungen<br />
und der Legierungszusammensetzung.<br />
Die höchsten Permeabilitäten lassen sich mit der<br />
(210) [001] Textur erreichen. Das Grobkorn hat<br />
geringere Permeabilitäten, da die Körner nicht in<br />
Vorzugsrichtung orientiert sind. Bei der feinkörnigen,<br />
isotropen Struktur ist die Permeabilität auch<br />
kleiner, da die Korngröße deutlich geringer ist.<br />
Die Würfeltextur erzeugt eine sehr ausgeprägte<br />
Rechteckschleife. Die Permeabilitäten sind allerdings<br />
gering, da die Korngröße sehr klein ist.<br />
Tabelle 3 fasst die Wirkung der Textur auf eine<br />
48 % Nickel-Eisen-Legierung zusammen.<br />
Ausgangskorndurchmesser in µm<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
feinkörnig<br />
-In (l/lo)<br />
2,0 2,5 3,0 3,5<br />
900 - 1050 °C<br />
Primärrekristallisation<br />
80 85 90 95 97<br />
∆l<br />
Endumformgrad in %<br />
lo<br />
(100) [001] Textur<br />
Schärfe zunehmend<br />
Bild 24: Primärrekristallisation bei Legierungen mit mittlerem Nickelgehalt bei Temperaturen von 900 °C –<br />
1050 °C (nach [16]).<br />
Ausgangskorndurchmesser in µm<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
2,0 2,5 3,0 3,5<br />
Primärrekristallisation<br />
feinkörnig<br />
-In (l/lo)<br />
1100 - 1200 °C<br />
(210) [001] bevorzugt<br />
Sekundärrekristallisation<br />
80 85 90 95 97<br />
∆l<br />
Endumformgrad in %<br />
l<br />
grobkörnig<br />
Struktur µ 4 µ max<br />
RG isotrope Struktur 9 900 82 000<br />
TG sekundärrekristallisiert<br />
(210) [001] Textur 16 000 95 000<br />
T Würfeltextur B R/B M >0,95
20<br />
Einstellung der<br />
verschiedenen Eigenschaften<br />
Glühbehandlung im magnetischen<br />
Längsfeld<br />
Ringbandkern<br />
Strom I<br />
spätere Flussrichtung<br />
= Richtung des Magnetfeldes<br />
bei der Glühung<br />
= Vorzugsrichtung<br />
der induzierten unaxialen<br />
Anisotropieenergie<br />
mit der Stärke ~ K U<br />
Im Folgenden soll auf die Magnetfeldbehandlung<br />
in einem Feld parallel zur späteren Flussrichtung<br />
(Bild 26) eingegangen werden [11], [19, 20] :<br />
die Längsfeldbehandlung. Für eine solche Behandlung<br />
werden die Ringbandkerne auf einen<br />
isolierten elektrischen Leiter aufgefädelt, durch<br />
den während der Wärmebehandlung ein Strom<br />
geeigneter Größe geleitet wird.<br />
Voraussetzung ist, dass die durch die Magnetfeldbehandlung<br />
induzierte uniaxiale Anisotropiekonstante<br />
K U größer werden kann als die Kristallanisotropiekonstante<br />
K 1.<br />
Bild <strong>27</strong> zeigt die uniaxiale Anisotropiekonstante<br />
K U im Vergleich zur Kristallanisotropiekonstanten<br />
K 1. Sie erreicht für Glühungen bei 450 °C bei ca.<br />
65 % Ni ihren Maximalwert, da dort die Differenz<br />
zwischen Curie- und Anlasstemperatur am größten<br />
ist. Ab ca. 55 % Ni kann K 1 so klein gemacht<br />
werden, dass K 1 ≈K U möglich ist.<br />
Bild 26: Wärmebehandlung im Magnetfeld parallel zur späteren Flussrichtung (Längsfeldbehandlung).<br />
Während der Magnetfeldbehandlung verändert<br />
sich einmal K 1, zum anderen entsteht eine uniaxiale<br />
Anisotropie. Die Größe von K 1 und K U hängt<br />
von Glühtemperatur und Glühzeit ab. K 1 wird um<br />
so kleiner, je tiefer die Glühtemperatur ist und je<br />
länger die Glühung dauert, da ihr Wert sich in<br />
Richtung der Linie „langsame Abkühlung”<br />
bewegt (Bild <strong>27</strong>). K U dagegen wird um so größer,<br />
je tiefer die Glühtemperaturen liegen.
21<br />
Bei tiefen Temperaturen (ca. 420 °C) ist dann bei<br />
einer Legierung mit 55 % Ni K 1 < K U [11], [19,<br />
20]. Die Vorzugsrichtung in Flussrichtung überwiegt.<br />
Man erhält rechteckige Hystereseschleifen,<br />
da Drehprozesse erst sehr spät einsetzen<br />
(Bild 28). µ 4 ist niedrig.<br />
p<br />
Bei etwas höheren Temperaturen wird ein Zustand<br />
K 1 ≈K U eingestellt. Die Hystereseschleife<br />
wird flacher und man erhält sehr hohe Permeabilitäten.<br />
Bei noch höheren Temperaturen erhält<br />
man trotz Längsfeldbehandlung eine sehr flache<br />
Schleife. Die Permeabilitäten fallen ab und ∆ B<br />
für pulsierenden Gleichstrom steigt deutlich an.<br />
Dort ist K U
22<br />
Die einzelnen Ni-Fe-Legierungen<br />
Ni-Fe-Legierungen mit hohem Nickelgehalt<br />
In dieser Legierungsgruppe sind die Nickel-<br />
Eisen-Legierungen mit den höchsten Anfangsund<br />
Maximalpermeabilitäten zu finden. Die<br />
Sättigungsflussdichte B S beträgt 0,7 bis 0,8 T.<br />
Bild 29: Gestanzte Kernbleche aus Magnifer ® 7904 für verzerrungsarme Übertrager<br />
für Modems.<br />
Die weichmagnetische Nickel-Eisen-Legierung<br />
Magnifer 7904 mit ca. 80 % Nickel und ca. 5 %<br />
Molybdän ist die Ni-Fe-Legierung mit den höchsten<br />
technisch erreichbaren Permeabilitätswerten<br />
von µ 4 ≥ 240 000 bei einer Banddicke von 0,065<br />
mm sowie sehr kleinen statischen Koerzitivfeldstärken<br />
von H C ≤ 1 A/m (Tabelle 4, Bild 31). Bei<br />
der Legierung Magnifer 75 mit 75 % Ni, 2 % Cr<br />
und 5 % Cu können nach optimaler Schlussglühung<br />
Anfangspermeabilitäten von µ 4 =<br />
150 000 bei einer Banddicke von 0,065 mm<br />
erreicht werden (Tabelle 5, Bild 31). Sie zeigt<br />
eine bessere Duktilität im harten Zustand als die<br />
Legierung mit 80 % Ni und 5 % Mo (Tabelle 10).<br />
Hauptanwendungsgebiete sind Ringbandkerne<br />
für Summenstromwandler für Fi-Schalter (Fehlerstromschutzschalter),<br />
Messwandler, Kernbleche<br />
für NF-Übertrager, elektronische Di-Schalter<br />
(Differenzstromschalter), verzerrungsarme Übertrager<br />
für Modems, sowie Stanzteile für Relais,<br />
Schrittschaltmotoren, Sensoren und Abschirmungen<br />
(Bilder 29, 30, 33, 34, 37 und 38).<br />
Werkstoff Charakteristische Magnetische Anwendungen<br />
Eigenschaften Eigenschaften<br />
Magnifer ® 7904 1)<br />
Bs = 0,74 T<br />
80 % Ni, 5 % Mo, Fe Rest<br />
Magnifer ® 7904 MP240 1) Höchste µ4 > 240 000 2) Ringbandkerne für<br />
Permeabilität<br />
Magnifer ® 7904 MP H1<br />
Hc < 1 A/m Massivmaterial<br />
Summenstromwandler<br />
für Fi-Schalter, Messwandler,<br />
Kernbleche für<br />
NF-Übertrager, elektronische<br />
Di-Schalter, verzerrungsarme<br />
Übertrager für<br />
Modems, Stanzteile für<br />
Relais, Schrittschaltmotoren,<br />
Sensortechnik,<br />
Abschirmungen<br />
Magnifer ® 7904 F 25 1) F-Schleife ∆Bstat > 200 mT bei Ringbandkerne für<br />
∆Hstat = 15 mA/cm 2) pulsstromsensitive Fi-Schalter<br />
Magnifer ® 8105 Negative µ4 > 100 000 (DC) Stanzteile und Abschirm-<br />
Magnetostriktion Bs = 0,7 T gehäuse für Magnetköpfe<br />
1)<br />
weitere Qualitätsstufen im Datenblatt und in den Werkstofftabellen<br />
2)<br />
Messungen mit 50Hz an Ringbandkernen mit 0,065 mm Banddicke<br />
Tabelle 4: Legierungen mit ca. 80 % Nickel. Weitere Daten sind in den Datenblättern Magnifer ® 7904, Magnifer ®<br />
8105 und in den Werkstofftabellen zu finden.
23<br />
10 000<br />
1 000<br />
B in mT<br />
ˆ<br />
100<br />
Magnifer d/mm<br />
7904 MP 0,06<br />
75 ME 0,10<br />
53 MG 0,10<br />
10<br />
50 RG 0,10<br />
36 W 0,10<br />
1<br />
1 10 100 1000<br />
Ĥ in mA/cm<br />
Bild 31: Flussdichte-Feldstärke-Kurven für Nickel-Eisen-Legierungen.<br />
B, ∆B in mT<br />
ˆ<br />
1000<br />
100<br />
Magnifer 7904 F 25 TK Banddicke 0,065 mm<br />
B sin<br />
∆B stat<br />
∆B dyn<br />
10<br />
1 10<br />
100<br />
H, ∆H in mA/cm<br />
Bild 32: Flussdichte-Feldstärke-Kurven für Magnifer ® 7904 F25 TK (80 % Ni, 5 % Mo, Rest Fe).<br />
ˆ<br />
ˆ<br />
Bild 30: Ringbandkerne aus Magnifer ® -Legierungen.<br />
Durch eine Glühbehandlung im magnetischen<br />
Querfeld lässt sich bei beiden Legierungen eine<br />
flache Hystereseschleife (F-Versionen) mit sehr<br />
hohem unipolarem Flussdichtehub erzeugen<br />
(Tabellen 4 und 5, Bild 32). Der Index „stat”<br />
steht für die Erregung mit einweggleichgerichtetem<br />
Strom, der Index „dyn” für die Erregung mit<br />
zweiweggleichgerichtetem Strom. Anwendungsgebiet<br />
ist die Herstellung von Summenstromwandlern<br />
für pulsstromsensitive Fi-Schalter.<br />
Bei allen diesen Varianten lässt sich durch eine<br />
Glühbehandlung eine Qualität mit verbessertem<br />
Temperaturkoeffizienten zwischen -25 °C und<br />
80 °C („TK-Werkstoff”) einstellen.<br />
Erhöht man den Nickelgehalt der 80 %igen<br />
Nickellegierung um ca. 1 %, so erhält man eine<br />
Nickel-Eisen-Legierung mit einer negativen Sättigungsmagnetostriktion<br />
- Magnifer 8105. Durch<br />
die negative Sättigungsmagnetostriktion ist diese<br />
Legierung unempfindlicher gegen mechanische<br />
Belastung, z. B. beim Eingießen in Kunststoffharze.<br />
Sie findet daher hauptsächlich Anwendung<br />
als Abschirmgehäuse und Polstücke für Magnetköpfe<br />
in Audiogeräten (Tabelle 4).
24<br />
Bei Magnifer 77 Ti Nb werden durch Zulegieren<br />
von Niob und Titan die üblichen sehr weichen<br />
und damit nicht sehr verschleißfesten Nickel-<br />
Eisen-Legierungen in ihren mechanischen Eigenschaften<br />
verbessert. Neben relativ hohen<br />
Anfangspermeabilitäten von µ 4 ≥ 40 000 und<br />
einer Koerzitivfeldstärke von H C ≤ 2 A/m erreicht<br />
man eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit bei<br />
gutem Korrosionsverhalten in einem Wechselklima<br />
gemäß DIN VDE 664. Dies wird durch die<br />
Ausscheidung von feinen, Titan und Niob enthaltenden<br />
Einschlüssen erreicht, die dann die höhere<br />
mechanische Härte bewirken. Die wichtigsten<br />
Anwendungsgebiete für diese Legierung sind<br />
Magnetanker und Magnetschenkel für Auslöserelais<br />
in Fi-Schaltern (Bild 37) sowie Magnetköpfe<br />
in Audio- und Videogeräten.<br />
Bild 33: Summenstromwandler aus Magnifer ® -Legierungen für<br />
Fehlerstromschutzschalter.<br />
Bild 34: Abschirmungen aus Magnifer ® -Legierungen.<br />
Werkstoff Charakteristische Magnetische Anwendungen<br />
Eigenschaften Eigenschaften<br />
Magnifer ® 75 1)<br />
76 % Ni, 2 % Cr, 5 % Cu,<br />
Fe Rest<br />
BS = 0,8 T<br />
Magnifer ® 75 ME 8 1) hohe µ4 > 150 000 (50Hz) Ringbandkerne für<br />
Permeabilität (0,065 mm Bd.) Messwandler,<br />
höhere Duktilität µ4 > 80 000 (50Hz) Kernbleche für<br />
Magnifer ® 75 MH 2<br />
(0,20 mm Bd.) NF-Übertrager,<br />
HC < 2 A/m Massivmaterial<br />
Abschirmungen<br />
Magnifer ® 75 F F-Schleife ∆Bstat ≥ 200 mT bei<br />
∆Hstat = 20 mA/cm<br />
Ringbandkerne<br />
Magnifer ® 77 TiNb So Ausscheidungs µ4 > 40 000 (DC) Stanzteile für Relais,<br />
77 % Ni, 5 % Cu, 1 % Ti härtend: HC ≤ 2 A/m Magnetköpfe<br />
2 % Nb, Fe Rest HV = 150 - 200 BS = 0,7 T<br />
schlussgeglüht,<br />
ausgehärtet<br />
gutes Korrosionsverhalten<br />
1)<br />
weitere Qualitätsstufen im Datenblatt bzw. in den Werkstofftabellen<br />
Tabelle 5: Legierungen mit 75 % Nickel. Weitere Daten sind im Datenblatt Magnifer ® 75 und in den Werkstofftabellen<br />
zu finden.
Die einzelnen Ni-Fe-Legierungen<br />
Ni-Fe-Legierungen mit<br />
mittlerem Nickelgehalt<br />
25<br />
Die Legierung Magnifer 53 mit ca. 55 % Ni hat<br />
eine Sättigungspolarisation von 1,5 T. Sie ist nur<br />
als Ringbandkern verwendbar (siehe Kapitel<br />
„Glühbehandlung im magnetischen Längsfeld”)<br />
und wird in mehreren Varianten gefertigt (Tabelle 6).<br />
10000<br />
Magnifer 53 F Banddicke 0,10 mm<br />
Bei der Variante Magnifer 53 MG 60<br />
erreicht man durch eine Längsfeldbehandlung<br />
eine hohe Permeabilität von µ 4 ≥ 60 000 (Bild 31).<br />
Sie wird für Messwandlerkerne und Summenstromwandler<br />
für Fehlerstromschutzschalter eingesetzt<br />
(Bilder 30 und 33).<br />
B, ∆B in mT<br />
ˆ<br />
1000<br />
Bˆ<br />
sin<br />
∆B stat<br />
∆B dyn<br />
Bei der Variante Magnifer 53 F erhält<br />
man einen Werkstoff mit flacher Hystereseschleife<br />
und damit hohem unipolarem Flussdichtehub.<br />
Sie findet als Summenstromwandler für pulsstromsensitive<br />
Fi-Schalter Verwendung<br />
(Bilder 33 und 35).<br />
Bei der Variante Magnifer 54 F erzeugt<br />
man durch eine Querfeldbehandlung eine besonders<br />
flache Hystereseschleife und damit eine<br />
hohe Impulspermeabilität. Hauptanwendungsgebiete<br />
sind Magnetkerne für Impulsübertrager<br />
und Thyristorschutzdrosseln (Bild 36).<br />
Die Legierung Magnifer 50 mit 48 % Ni hat die<br />
höchste im Nickel-Eisen-Legierungssystem<br />
erreichbare Sättigungspolarisation von 1,55 T.<br />
Sie wird in mehreren Varianten gefertigt (Tabelle<br />
7), die sich durch ihr Gefüge unterscheiden. Die<br />
verschiedenen Gefüge werden durch die verschiedenen<br />
Walz- und Glühverfahren eingestellt<br />
(siehe Kapitel „Texturen bei Legierungen mit<br />
mittlerem Nickelgehalt”).<br />
Bei der Variante RG bildet sich nach der Schlussglühung<br />
ein isotropes, relativ feinkörniges Gefüge<br />
mit Anfangspermeabilitäten von µ 4 ≥ 8 000<br />
100<br />
10<br />
1 10<br />
100 1000<br />
H, ˆ ∆H in mA/cm<br />
Bild 35: Flussdichte-Feldstärke-Kurven für Magnifer ® 53 F (55 % Ni, Rest Fe).<br />
und Koerzitivfeldstärken von H C ≤ 5 A/m. Typische<br />
Anwendungsgebiete sind Rotorbleche,<br />
Statorbleche, Ringbandkerne für NF-Übertrager,<br />
Speicherdrosseln sowie Wandlerkerne für Fehlerstromschutzschalter<br />
und Abschirmungen<br />
(Tabelle 7, Bilder 30, 33, 34).<br />
Bei der Variante TG erhält man nach der Schlussglühung<br />
ein anisotropes Gefüge mit größeren<br />
Körnern und (210)[001] Textur. Dadurch erreicht<br />
man in Bandrichtung sehr gute Permeabilitäten.<br />
µ 4 liegt im Bereich von ≥ 14 000 (Tabelle 7). Bei<br />
Bedarf können Sondervarianten ( RG S), die zwischen<br />
den Varianten RG und TG liegen, unter<br />
Berücksichtigung der nachfolgenden Weiterverarbeitungsbedingungen,<br />
gefertigt werden.<br />
Werkstoff Charakteristische Magnetische Anwendungen<br />
Eigenschaften Eigenschaften<br />
Magnifer ® 53 1) nur Ringbandkerne mit BS = 1,5 T<br />
55 % Ni, Fe Rest Magnetfeldbehandlung<br />
Magnifer ® 53 MG 60 1) höchste µ4 > 60 000 (50Hz) Messwandler, Summen-<br />
Permeabilität<br />
(0,10 mm Bd.) stromwandler für Fi-Schalter<br />
Magnifer ® 53 F F-Schleife ∆Bstat ≥ 200 mT bei Summenstromwandler für<br />
∆Hstat = 50 mA/cm pulsstromsensitive Fi-Schalter<br />
Magnifer ® 54 F Hohe µp > 4 000 Impulsübertrager,<br />
Impulspermeabilität bei tp = 50 µs Thyristorschutzdrosseln<br />
1)<br />
weitere Qualitätsstufen im Datenblatt bzw. in den Werkstofftabellen<br />
Tabelle 6: Legierungen mit 55 % Nickel. Weitere Daten sind im Datenblatt Magnifer ® 53 und in den Werkstofftabellen<br />
zu finden.
26<br />
Werkstoff Charakteristische Magnetische Anwendungen<br />
Eigenschaften Eigenschaften<br />
Bild 36: Drossel, Übertrager und Stromwandler<br />
aus Magnifer ® -Legierungen.<br />
Magnifer ® 50<br />
BS = 1,55 T<br />
48 % Ni, Fe Rest<br />
Magnifer ® 50 RG 1) Rotor Grade, µ4 > 8 000 (50Hz) Ringbandkerne, Kernbleche für<br />
feinkörniges, (0,20 mm Bd.) NF-Übertrager, Speicherisotropes<br />
Gefüge HC < 5 A/m drosseln, Summenstromwandler<br />
für Fi-Schalter<br />
Magnifer ® 50 RG S Sondervariante Gegenüber 50 RG Rotorbleche, Statorbleche,<br />
zwischen 50 RG verbesserte Abschirmungen<br />
und 50 TG Eigenschaften<br />
Magnifer ® 50 TG 1) Transformer Grade, µ4 ≥10 000 ( ≥14 000) Kernbleche, Ringbandkerne für<br />
anisotropes Gefüge (50Hz, 0,20 mm Bd.) NF-Übertrager, Messwandler,<br />
Summenstromwandler<br />
Magnifer ® 50 T Würfeltextur, Remanenzverhältnis Ringbandkerne für Drosseln,<br />
rechteckige Hyste- BR/BM > 0,95 Speicherkerne, Impulsübertrager<br />
reseschleife (0,10 mm Banddicke)<br />
Magnifer ® 50 MH 1) Massivmaterial HC < 8 A/m (< 5 A/m) Stanzteile für Relais, Klein- und<br />
µ4 >100 000 (DC) Großuhren, Schrittmotoren,<br />
HC < 2 A/m<br />
induktive Drehsensoren<br />
Hmax < 160 000 (DC) und Magnetventile<br />
Magnifer ® 50 B So 1<br />
korrosionsbeständig<br />
im Wechselklimatest:<br />
feucht warm /<br />
kalt trocken<br />
1)<br />
weitere Qualitätsstufen im Datenblatt bzw. in den Werkstofftabellen<br />
Tabelle 7: Legierungen mit 48 % Nickel. Weitere Daten sind im Datenblatt Magnifer ® 50 und in den Werkstofftabellen<br />
zu finden.<br />
Werkstoff Charakteristische Magnetische Anwendungen<br />
Eigenschaften Eigenschaften<br />
Magnifer ® 4008 Hoher elektrischer BS = 0,8 T Stanzteile für Relais, Klein-<br />
48 % Ni, 8 % Cr Widerstand von HC < 5 A/m und Großuhrenindustrie,<br />
Fe Rest 0,96 Ω mm 2 /m µmax > 100 000 (DC) Schrittmotoren,<br />
Abschirmungen<br />
Tabelle 8: Legierungen mit 40 % Nickel.<br />
Bild 37: Relaisteile aus Magnifer ® -<br />
Legierungen.
<strong>27</strong><br />
Bei der Variante T erzeugt man bei der Schlussglühung<br />
eine ausgeprägte Würfeltextur, die zu<br />
einer nahezu rechteckigen Hystereseschleife<br />
führt. Das Verhältnis von Remanenz zur Sättigungsflussdichte<br />
ist dann höher als 0,95<br />
(Tabelle 7).<br />
Die Variante MH wird als Massivmaterial gefertigt.<br />
Sie wird in der Klein- und Großuhrenindustrie,<br />
für Magnetanker und Magnetjoche in<br />
Auslöserelais sowie für Schrittmotoren in Fotokameras<br />
als auch für induktive Drehsensoren im<br />
Automobilsektor (ABS) und in Magnetventilen<br />
eingesetzt (Bilder 37 und 38). Die Variante B So1<br />
ist durch eine spezielle Desoxidation korrosionsbeständiger<br />
in einem Wechselklimatest feucht<br />
warm/kalt trocken [21, 22].<br />
Ein weiteres Material für die Anwendung als<br />
Massivmaterial für Stanzteile für Relais, Kleinund<br />
Großuhrenindustrie und Schrittmotoren ist<br />
die Legierung Magnifer 4008 mit ca. 40 % Nickel<br />
und ca. 8 % Cr (Tabelle 8, Bilder 37 und 38). Sie<br />
hat eine Sättigungsflussdichte von 0,8 T, die vergleichbar<br />
derjenigen von Legierungen mit hohem<br />
Nickelgehalt ist, allerdings mit etwas verringerten<br />
magnetischen Eigenschaften. Dafür ist diese<br />
Legierung deutlich kostengünstiger als die Legierungen<br />
mit hohem Nickelgehalt.<br />
Die Legierung Magnifer 36 mit 36 % Nickel hat<br />
eine Sättigungspolarisation von 1,3 T und einen<br />
hohen spezifischen Widerstand von ρ = 0,75 Ω<br />
mm 2 /m. Es gibt sie in zwei Varianten (Tabelle 9).<br />
Bild 38: Schrittmotoren in analog anzeigenden Quarzuhren mit Joch und Anker aus<br />
Nickel-Eisen-Legierungen.<br />
Werkstoff Charakteristische Magnetische Anwendungen<br />
Eigenschaften Eigenschaften<br />
Magnifer ® 36 Hoher elektrischer BS = 1,3 T<br />
36 % Ni, Fe Rest Widerstand von<br />
0,75 Ω mm 2 /m<br />
Magnifer ® 36 K 1) Geringer Permea- µ16= 2 300 ± 200 (50Hz) Kernbleche, Ringbandkerne<br />
bilitätsanstieg geringer Permeabili- für NF-Übertrager,<br />
tätsanstieg zwischen Drosseln, Transformatoren<br />
H ˆ =4 bis 80 mA/cm<br />
Magnifer ® 36 W 1) Höhere Permeabilität µ4 ≥ 5 000 (50Hz) Kernbleche, Ringbandkerne<br />
1)<br />
weitere Qualitätsstufen im Datenblatt bzw. in den Werkstofftabellen<br />
(0,35 mm Bd.) für NF-Übertrager,<br />
HC < 15 A/m<br />
Massivteile für Relais,<br />
Polschuhe, Abschirmungen<br />
Tabelle 9: Legierungen mit 36 % Nickel. Weitere Daten sind im Datenblatt Magnifer ® 36 und in den Werkstofftabellen<br />
zu finden.<br />
Die erste Variante hat einen sehr geringen Permeabilitätsanstieg<br />
in dem Feldstärkebereich von<br />
H ˆ = 4 mA/cm bis H ˆ = 80 mA/cm. Typische<br />
Anwendungsgebiete sind Kernbleche für NF-<br />
Übertrager, Drosseln und Transformatoren.<br />
Bei der zweiten Variante werden höhere Permeabilitäten<br />
und geringere Koerzitivfeldstärken erreicht<br />
(Bild 31). Hauptanwendungsgebiete sind<br />
Massivteile für Relais, Polschuhe, sowie Bänder<br />
und Bleche für Abschirmungen, z. B. Tachometerabschirmungen.<br />
Ebenso können Wandlerkerne<br />
hergestellt werden.
28<br />
Legierungsherstellung, Verarbeitung<br />
und Schlussglühung<br />
Werkstoff Zugfestigkeit Streckgrenze RP0,2 Bruchdehnung Härte HV5<br />
(Fe Rest) Rm in N/mm 2 Eigenschaften A5 in %<br />
Magnifer ® 36 630 600 5 200<br />
36 % Ni<br />
Magnifer ® 50 750 700 4 200<br />
48 % Ni<br />
Magnifer ® 75 860 800 5 <strong>27</strong>0<br />
76 % Ni, 5 % Cu, 2 % Cr<br />
Magnifer ® 7904 1 000 900 4 350<br />
80 % Ni, 5 % Mo<br />
Tabelle 10: Mechanische Eigenschaften (Richtwerte) von Ni-Fe-Legierungen<br />
Zustand: hartgewalzt, Verformung ≥ 50 %.<br />
Die Legierungen werden an Luft oder auch im<br />
Vakuum erschmolzen. Die Gießblöcke werden zu<br />
ca. 4 mm dickem Band warmgewalzt, danach<br />
gebeizt und ggf. geschliffen. Das Warmband wird<br />
dann kaltgewalzt. Je nach Endbanddicke und<br />
Endumformungsgrad müssen Zwischenglühungen<br />
eingeschoben werden. Es können Folien bis<br />
zu einer Dicke von 20 µm hergestellt werden.<br />
Aus dem Band lassen sich dann mittels der üblichen<br />
Bearbeitungsverfahren wie Drehen, Bohren,<br />
Fräsen, Biegen, Stanzen, Tiefziehen die<br />
benötigten Teile wie Ringbandkerne, Relaisteile,<br />
Kernbleche oder Abschirmungen herstellen. Die<br />
Tabellen 10 bis 12 zeigen die mechanischen<br />
Eigenschaften der Ni-Fe-Legierungen.
29<br />
Werkstoff Zugfestigkeit Streckgrenze RP0,2 Bruchdehnung Härte HV5<br />
(Fe Rest) Rm in N/mm 2 Eigenschaften A5 in %<br />
Magnifer ® 36 440 290 30 130-150<br />
36 % Ni<br />
Magnifer ® 50 530 280 40 120-130<br />
48 % Ni<br />
Magnifer ® 75 600 290 40 140-160<br />
76 % Ni, 5 % Cu, 2 % Cr<br />
Magnifer ® 7904 750 310 40 140-160<br />
80 % Ni, 5 % Mo<br />
Tabelle 11: Mechanische Eigenschaften (Richtwerte) von Ni-Fe-Legierungen.<br />
Zustand: tiefziehbar, biegbar geglüht.<br />
Werkstoff Zugfestigkeit Streckgrenze RP0,2 Bruchdehnung Härte HV5<br />
(Fe Rest) Rm in N/mm 2 Eigenschaften A5 in %<br />
Magnifer ® 36 200 40 90-110<br />
36 % Ni<br />
Magnifer ® 50 530 220 40 100-120<br />
48 % Ni<br />
Magnifer ® 75 580 220 40 110-130<br />
76 % Ni, 5 % Cu, 2 % Cr<br />
Magnifer ® 7904 580 250 40 110-130<br />
80 % Ni, 5 % Mo<br />
Tabelle 12: Mechanische Eigenschaften (Richtwerte) von Ni-Fe-Legierungen<br />
Zustand: schlussgeglüht.<br />
Nach Abschluss der Bearbeitung müssen die Ni-<br />
Fe-Legierungen einer Rekristallisations- (Schluss-)<br />
glühung unterzogen werden. Diese erfolgt je<br />
nach Anwendung bei Temperaturen von ca. 750<br />
- 1300 °C in Spaltammoniak oder reinem Wasserstoff<br />
mit einem Taupunkt kleiner -40 °C, besser<br />
kleiner -60 °C. Danach können noch Magnetfeld-<br />
und/oder Anlassbehandlungen folgen. Nach<br />
der Schlussglühung dürfen die Teile nicht mehr<br />
plastisch verformt werden, da jede Verformung<br />
zu einer beträchtlichen Einbuße an magnetischen<br />
Eigenschaften führt.<br />
Es ist bei allen Herstellungs- und Verarbeitungsschritten<br />
auf eine Minimierung von Gitterfehlern<br />
zu achten.<br />
Die Zahl der Versetzungen und Korngrenzen kann<br />
man durch höchstmögliche Glühtemperatur<br />
(Korngröße steigt), vorsichtige Abkühlung und<br />
Handhabung des schlussgeglühten Materials,<br />
z. B. durch Einlegen in Schutztröge (Vermeidung<br />
von Verformungen und inneren Spannungen)<br />
verringern.<br />
Nichtmagnetische Einschlüsse wie Schlacketeilchen<br />
und Oxide müssen unbedingt vermieden<br />
werden, d. h. der Gehalt an Elementen wie O, C,<br />
S, Al, Mg ... sollte so gering wie möglich sein.<br />
Durch entsprechende Desoxidation, Spülen der<br />
Schmelze mit Argon und Entgasung unter Vakuum<br />
lässt sich sehr reines Material herstellen. Die<br />
Verunreinigungen, insbesondere durch S und C,<br />
werden bei der Schlussglühung unter reinem<br />
Wasserstoff noch verringert.
30<br />
Anwendungen<br />
Fehlerstromschutzschalter<br />
Ein Fehlerstromschutzschalter dient dem Schutz<br />
von Personen und Geräten in elektrischen Anlagen.<br />
Er besteht aus einem Summenstromwandler<br />
zur Registrierung der Fehlerströme, einem<br />
Auslöserelais und einem Schaltschloss (Bild 39)<br />
[24].<br />
S<br />
A<br />
S Schaltschloss<br />
A Auslöser<br />
W Summenstromwandler<br />
T Prüftaster<br />
W<br />
T<br />
Durch den Summenstromwandler werden alle<br />
stromführenden Leitungen der Anlage geführt.<br />
Dann ist im normalen fehlerfreien Betrieb die<br />
Summe der zu- und abfließenden Ströme gleich<br />
Null. Fließt jedoch wegen eines Isolationsfehlers<br />
ein Teil des Stromes über die Erde ab, so fehlt<br />
dieser Strom im Summenstromwandler und der<br />
Wandler wird entsprechend dem Fehlerstrom<br />
magnetisiert. In der Sekundärwindung wird eine<br />
Spannung induziert. Im Sekundärkreis ist das<br />
Auslöserelais angeschlossen, das beim Auslösen<br />
das Schaltschloss betätigt.<br />
Bild 39: Aufbau eines Fehlerstromschutzschalters (nach [24]):<br />
Da ein solcher Summenstromwandler nicht nur<br />
auf sinusförmige Ströme, sondern auch auf Pulsströme<br />
reagieren soll, wird für ihn ein Kern mit<br />
flacher Hystereseschleife benötigt (siehe Kapitel<br />
„Flache Schleife”). Zusätzlich wird noch eine<br />
geringe Temperaturabhängigkeit zwischen -25 °C<br />
und 80 °C gefordert. Die zum Auslösen des Auslöserelais<br />
nötige Leistung wird direkt vom Fehlerstrom<br />
zur Verfügung gestellt und vom Summenstromwandler<br />
übertragen. Mit Hilfe eines Kondensators<br />
wird deshalb der induktive Scheinwiderstand<br />
von Auslöserelais und Summenstromwandler<br />
kompensiert.<br />
Je nach Empfindlichkeit des Fehlerstromschutzschalters<br />
kommen für den Kern des Summenstromwandlers<br />
unterschiedliche Materialien in<br />
Betracht. So wird für die Fehlerstromschutzschalter<br />
mit 300 mA bzw. 500 mA Nennfehlerstrom<br />
Magnifer 53 bzw. Magnifer 50 (je nach Auslegung<br />
des Auslösekreises) eingesetzt. Für Nennfehlerströme<br />
von 30 mA und 10 mA wird das<br />
hochpermeable Magnifer 7904 eingesetzt.
Anwendungen<br />
Relais für Fehlerstromschutzschalter<br />
31<br />
Ein Relais ist eine elektromechanische Schalteinheit<br />
mit der Aufgabe, einen geringen Auslösestrom<br />
in eine mechanische Bewegung umzusetzen.<br />
Für viele Anwendungsfälle wird Reineisen<br />
oder Fe mit 3 % Si eingesetzt, da es preisgünstiger<br />
ist. In Fällen wie den netzspannungsunabhängigen<br />
Fi-Schaltern ist aber ein Relais mit<br />
einer sehr geringen elektrischen Auslöseleistung<br />
(z. B. ca. 0,1 bis 0,2 mW) erforderlich. Dafür<br />
werden Nickel-Eisen-Legierungen eingesetzt.<br />
In der Regel wird ein gepoltes Relais verwendet<br />
[4, 25, 26]. Es besteht aus einem weichmagnetische<br />
Kreis aus Anker und Joch. Dieser wird<br />
durch einen Dauermagneten so vormagnetisiert,<br />
dass der Anker auf dem Joch gehalten wird. Ein<br />
Spulenstrom I a, der den magnetischen Fluss des<br />
Dauermagneten schwächt, bewirkt dann den<br />
Abfall des Ankers und somit das Auslösen des<br />
Relais. Die eingebrachte elektrische Leistung<br />
wird durch die Energiespeicherung der Feder um<br />
ein Vielfaches vergrößert (Bild 40).<br />
Bei angezogenem Klappanker befindet sich das<br />
Relais in Zustand 1 in Bild 41. Durch den Spulenstrom<br />
I a wird die magnetische Feldstärke bis H U<br />
verringert (Zustand 2), der Klappanker fällt ab<br />
(Zustand 3), der Strom wird unterbrochen und<br />
damit auch der Fehlerstrom (Zustand 4). Damit<br />
sich das Relais öffnet, muss die magnetische<br />
Haltekraft F M geringer sein als die Haltekraft der<br />
Feder F F [26].<br />
F M = B 2 A Fe/2µ 0<br />
A Fe Querschnittsfläche<br />
µ 0 magnetische Feldkonstante<br />
Zugleich muss F M - F F im stromlosen Zustand<br />
groß genug sein, um den Auslöser unempfindlich<br />
gegen Erschütterungen und Fremdfelder zu<br />
machen. D. h. die magnetische Flussdichte B<br />
und die Differenz ∆B zum stromführenden<br />
Zustand muss möglichst groß sein. Gleichzeitig<br />
ist eine niedrige Auslöseempfindlichkeit gefordert,<br />
die einen kleinen Auslösestrom I a ~ H P – H U<br />
bedeutet. D. h. mit einem möglichst kleinem H P –<br />
H U muss ein großes ∆B erzeugt werden (Bild 41).<br />
Der magnetische Kreis muss also eine möglichst<br />
große effektive Permeabilität µ* haben.<br />
B = µ oµ*H<br />
1/µ* = 1/µ + d/l Fe<br />
d Gesamtluftspalt,<br />
I Fe Länge des magnetischen Kreises<br />
µ Permeabilität des Materials<br />
Das bedeutet sehr kleine Luftspalte im Bereich<br />
von ca. 1 µm und hohe Permeabilitäten für das<br />
Material von Anker und Joch. Der Dauermagnet<br />
Feder<br />
Klappanker<br />
Joch<br />
Nebenschluss<br />
Dauermagnet<br />
Bild 40: Schematischer Aufbau eines polarisierten Relais.<br />
B<br />
Stift<br />
Bild 41: B(H) Verlauf des weichmagnetischen Kreises eines Relais.<br />
Tabelle 13: Werkstoffe für Relais.<br />
2<br />
3<br />
H U<br />
angezogener Anker<br />
4<br />
H P<br />
(geringe Permeabilität) wird deshalb von einem<br />
Nebenschluss überbrückt, so dass der Auslösefluss<br />
nicht über ihn fließen muss. Zugleich wird<br />
dadurch auch die Gefahr des Ab- und Ummagnetisierens<br />
des Dauermagnetens vermieden.<br />
Für Anker und Joch ist ein Material mit hoher<br />
Permeabilität und kleiner Koerzitivfeldstärke bei<br />
gleichzeitig hoher Sättigungsflussdichte erforderlich.<br />
Das Material muss seine Eigenschaften stabil<br />
über einen langen Zeitraum halten. Zusätzlich<br />
muss das Material mechanisch genügend hart<br />
sein, damit die Polflächen beim Schalten nicht<br />
verformt werden. Des Weiteren müssen die verwendeten<br />
Werkstoffe ein ausreichend gutes Korrosionsverhalten<br />
in einem Wechselklima nach<br />
DIN VDE 0664 zeigen. Die folgende Tabelle 13<br />
fasst die eingesetzten Werkstoffe zusammen.<br />
1<br />
abgefallener<br />
Anker<br />
Spulenstrom<br />
H<br />
Spule<br />
Hysterese<br />
Schleife<br />
Werkstoff BS in T HC in A/m µmax (DC, 1mm)<br />
Magnifer ® 50 MH oder B So 1 1,5 < 5 100 000<br />
Magnifer ® 7904 0,74 < 1 350 000<br />
Magnifer ® 77 TiNb So 0,7 < 2 250 000<br />
I<br />
a<br />
H P vom Dauermagneten<br />
erzeugtes Gleichfeld<br />
H U resultierendes Feld<br />
mit Auslösestrom
32<br />
Anwendungen<br />
Messwandler<br />
I 1<br />
“ Messwandler braucht man, um Ströme oder<br />
Spannungen in Energieverteilungsnetzen auf von<br />
Niederspannungsmessgeräten messbare Werte<br />
zu übersetzen [<strong>27</strong>]. Das Verhältnis der Ströme ist<br />
dabei für den idealen Wandler dem Verhältnis<br />
der Windungszahlen umgekehrt proportional.<br />
n 1<br />
I 2<br />
n 2<br />
A<br />
n 2/n 1 = I 1/I 2 (siehe Bild 42)<br />
In der Realität hat man die Streuung, die Verluste<br />
und die anliegende Last zu berücksichtigen, so<br />
dass das Verhältnis kleiner ist. Bei der Übersetzung<br />
der zu messenden Werte muss die benötigte<br />
Genauigkeit gewährleistet sein.<br />
Bild 42: Prinzipieller Aufbau eines Messwandlers.<br />
2<br />
1<br />
Strommessmodul<br />
Teilmodul<br />
Bild 43: Strommessmodul mit Hallsonde und Kompensationswicklung.<br />
I1<br />
I2<br />
3<br />
6<br />
4<br />
5<br />
n 2<br />
n 1<br />
= I 1<br />
I 2<br />
R<br />
_<br />
+<br />
R<br />
Bild 44: Strommessmodul<br />
I<br />
H<br />
RM<br />
+ U B<br />
-UB<br />
Für das verwendete Magnetmaterial heißt das,<br />
dass die Abhängigkeit der Permeabilität von der<br />
Flussdichte zur Erzielung eines linearen Übertragungsverhaltens<br />
und damit großer Genauigkeit<br />
möglichst konstant sein sollte. Hohe Permeabilität<br />
und große Sättigungsflussdichte ermöglichen<br />
eine kleine Bauform. Die Streuung vermindert<br />
man durch die Verwendung von Ringbandkernen.<br />
Für diesen Anwendungsfall haben die Werkstoffe<br />
Magnifer 75 und Magnifer 53 die größte Bedeutung<br />
erlangt. In vielen Fällen wird Magnifer 75<br />
auch in Kombination mit Fe 3 % Si eingesetzt.<br />
Die Ni-Fe Kerne liefern dann die hohe Permeabilität<br />
bei niedriger Aussteuerung, die Kerne aus<br />
Fe 3 % Si die hohe Aussteuerbarkeit.<br />
Mit Messwandlern wie in Bild 42 skizziert lassen<br />
sich nur Wechselströme messen. In modernen<br />
Stromrichterschaltungen, wie sie z. B. in der<br />
Antriebstechnik und der Elektrowärme eingesetzt<br />
werden, treten Mischströme auf, die sowohl<br />
Gleich- als auch Wechselanteile beinhalten. Zur<br />
Messung solcher Ströme werden Strommessmodule<br />
eingesetzt (Bild 44) [28, 29]. Bei deren Aufbau<br />
wird ein Hallfeldsensor verwendet (Bild 43).<br />
In einer von einem Magnetfeld durchsetzten Hallsonde<br />
wird eine Spannung erzeugt, die proportional<br />
diesem Magnetfeld ist. Mit der Hallspannung<br />
wird ein elektronischer Verstärker angesteuert,<br />
der in eine zusätzliche Wicklung auf dem<br />
Kern einen Strom einspeist. Dieser kompensiert<br />
das von dem zu messenden Strom erzeugte<br />
Magnetfeld zu Null. Dann ist I 2 = n 1 I 1/n 2 erfüllt.<br />
Da die Flussdichte auf Null kompensiert wird,<br />
arbeitet der Kern in der Nähe der Koerzitivfeldstärke,<br />
die einen Offset verursacht. Aus diesem<br />
Grunde eignen sich für diese Anwendung besonders<br />
hochpermeable Bandkerne aus den hochnickelhaltigen<br />
Ni-Fe-Legierungen.
Anwendungen<br />
Impulsübertrager<br />
33<br />
Zur Ansteuerung von Thyristoren werden in der<br />
Leistungselektronik Impulsübertrager (Bild 45)<br />
eingesetzt. Sie transformieren die Steuerspannungsimpulse<br />
auf das benötigte Maß und stellen<br />
zusätzlich eine Potentialtrennung zwischen dem<br />
Steuer- und dem Leistungsteil sicher [28, 29].<br />
Normalerweise müssen unipolare Rechteckspannungsimpulse<br />
übertragen werden. Der Magnetkern<br />
wird dann aus dem Remanenzpunkt um<br />
einen bestimmten magnetischen Flussdichtehub<br />
∆B ausgesteuert. Es gilt [<strong>27</strong>]:<br />
- n 2 A Fe B(t) = ∫ U dt<br />
n 2<br />
U<br />
A Fe<br />
t<br />
Sekundärwindungszahl<br />
Sekundärspannung<br />
Querschnittsfläche<br />
Zeit<br />
Ein großer magnetischer Flussdichtehub ermöglicht<br />
bei vorgegebener Spannungszeitfläche kleine<br />
Kernquerschnitte bzw. geringe Windungszahlen.<br />
Das ermöglicht eine kleine Bauform. Zusätzlich<br />
wird dadurch eine sehr geringe Kopplungskapazität<br />
und eine kleine Streuinduktivität erreicht.<br />
Das ist die Voraussetzung für einen steilen<br />
Anstieg des Zündstromes. Die Hauptinduktivität<br />
L H des Übertragers errechnet sich zu:<br />
Bild 45: Leiterplatte mit Impulsübertragern aus Magnifer ® -Legierungen.<br />
2<br />
L H = n 2 µ 0 µ P A Fe / l Fe<br />
µ P Impulspermeabilität<br />
l Fe Länge des magnetischen Kreises<br />
Die für die geforderte Spannungszeitfläche des<br />
Übertragers benötigte Windungszahl n 2 muss so<br />
groß sein, dass die Hauptinduktivität auf einen<br />
Mindestwert eingestellt werden kann. Dafür ist<br />
eine hohe Impulspermeabilität vorteilhaft.<br />
Für Impulsübertrager benötigt man also einen<br />
Werkstoff mit einem großen nutzbaren magnetischen<br />
Flussdichtehub und einer hohen Impulspermeabilität<br />
wie Magnifer 54 F mit sehr flacher<br />
Schleife.
34<br />
Anwendungen<br />
Speicherdrosseln<br />
1,0<br />
0,9<br />
0,8<br />
Magnifer 50<br />
gescherter Kern 35 x 16 x 10 - 0,05 mm<br />
50<br />
45<br />
40<br />
Speicherdrosseln werden in getakteten Stromversorgungen<br />
zur Glättung des Ausgangsgleichstromes<br />
eingesetzt. Sie werden von einem<br />
Gleichstrom I, dem ein Wechselstrom überlagert<br />
ist, durchflossen. Hierbei soll die Induktivität L<br />
der Drossel bis zum Nenngleichstrom möglichst<br />
konstant verlaufen [28, 31].<br />
L/L °<br />
0,7<br />
0,6<br />
0,5<br />
0,4<br />
0,3<br />
0,2<br />
0,1<br />
2<br />
L/n<br />
236 nH<br />
168 nH<br />
1,20 mm<br />
0,75 mm Luftspalt<br />
0,0<br />
0 20 40 60 80 100<br />
0<br />
120<br />
H in mA/cm<br />
Bild 46: Die Induktivität L eines gescherten Kernes (35 x 16 x 10 - 0,05 mm) aus Magnifer ® 50 und die in ihm<br />
gespeicherte Energie E. Zur besseren Vergleichbarkeit ist L auf die Induktivität L 0 bei I = 0 normiert.<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
E in mWs<br />
L = n 2 µ 0 µ ∆ A Fe / l Fe<br />
µ ∆ Differentielle Permeabilität bei H = n I/l Fe<br />
l Fe Länge des magnetischen Kreises<br />
n Windungszahl<br />
Diese Forderung kann nur mit gescherten Kernen<br />
erfüllt werden. Die im Kern gespeicherte Energie<br />
E beträgt:<br />
E = 1 /2 I 2 L<br />
Bild 46 zeigt, wie die im Kern gespeicherte Energie<br />
E und die Induktivität von der Gleichfeldstärke<br />
abhängen.<br />
Die speicherbare Energie nimmt mit der Größe<br />
des Luftspaltes zu. Dies kann jedoch nur soweit<br />
genutzt werden, wie der Abfall der Induktivität<br />
durch den Gleichstrom innerhalb der erlaubten<br />
Grenzen liegt. Bei vorgegebenem maximal zulässigem<br />
Induktivitätsabfall wächst die Speicherenergie<br />
mit der Größe des Luftspaltes.<br />
Der Werkstoff für das Kernmaterial muss eine<br />
hohe Sättigungsflussdichte bei gleichzeitig geringem<br />
Ummagnetisierungsverlust aufweisen. Es<br />
wird dafür Magnifer 50 eingesetzt.
Anwendungen<br />
Verzerrungsarme Übertrager<br />
für Modems<br />
35<br />
Mit Hilfe eines Modems können zwei Computer<br />
über das normale analoge Telefonnetz kommunizieren.<br />
Leider ist der Frequenzbereich dieses Netzes<br />
beschränkt, so dass höhere Übertragungsraten<br />
als 2 400 Baud nur mit besonderen Kodierungstechniken<br />
erreicht werden können. Dafür ist<br />
es erforderlich, besonders verzerrungsarme<br />
Übertrager herzustellen. Verzerrungsarm heißt in<br />
diesem Fall, dass ein übertragenes Sinussignal<br />
nur einen sehr geringen Anteil an Oberwellen<br />
enthalten darf. Als „Gesamte harmonische Verzerrung”<br />
THD (Total Harmonic Distortion) wird<br />
der Logarithmus des Verhältnisses der Leistungen<br />
P der Oberwellen zu der der Grundwelle<br />
bezeichnet:<br />
THD= 10 log (POberwellen /PGrundwellen)<br />
Für diese Übertrager werden die hochnickelhaltigen<br />
Legierungen eingesetzt. Die Verzerrungen<br />
lassen sich durch Maßnahmen wie kleine Banddicken<br />
und geringe Flussdichten verringern. Bild<br />
47 zeigt eine typische Kurve der „Gesamten harmonischen<br />
Verzerrung” als Funktion der Frequenz<br />
für Magnifer 7904.<br />
Gesamte harmonische<br />
Verzerrung (dB)<br />
0<br />
- 20<br />
- 40<br />
- 60<br />
- 80<br />
- 100<br />
- 120<br />
10 100 1000 10000 100000<br />
Frequenz (Hz)<br />
Bild 47: Typische Kurve der „Gesamten harmonischen Verzerrung" als Funktion der Frequenz für Magnife ® 7904<br />
gemessen an einem Übertrager-Kernblechpaket ED-8 aus der Banddicke 0,20 mm.<br />
Für Modems mit Baudraten von 56 kBaud sind<br />
z. B. bei 200 Hz THD Werte von kleiner –80 dB<br />
erforderlich.
36<br />
Anwendungen<br />
Abschirmungen<br />
H a<br />
H i Ha<br />
H i<br />
Bild 48: Feldlinienverlauf bei einer zylindrischen Abschirmung für den Fall hoher Frequenzen.<br />
Werkstoff Zusammensetzung S<br />
Magnifer 36 36 % Ni, Rest Fe 60<br />
Magnifer 50 48 % Ni, Rest Fe 150<br />
Magnifer 7904 80 % Ni, 5 % Mo, Rest Fe 1 000<br />
Tabelle 14: Abschirmfaktor S einiger weichmagnetischer Werkstoffe gemessen an Zylindern<br />
(Länge 300 mm, Durchmesser: 80 mm) der Wanddicke 0,35 mm im Querfeld bei 200 A/m.<br />
Geräte, die Störungen erzeugen, sowie störungsempfindliche<br />
Geräte in Fremdfeldern müssen<br />
abgeschirmt werden.<br />
Die Schirmwirkung wird durch den Abschirmfaktor<br />
S beschrieben [32].<br />
S = | H a / H i |<br />
(In [32] wird der Kehrwert Q bzw. a S = -ln |Q| verwendet.)<br />
Die Wirkungsweise einer magnetischen Abschirmung<br />
soll am Beispiel eines (idealerweise unendlich<br />
langen) Rundzylinders mit dem Radius R<br />
und der Wanddicke d verdeutlicht werden (Bilder<br />
48 und 49). Das Störfeld H a laufe senkrecht zur<br />
Zylinderachse (Querfeld). Es werden zwei Grenzfälle<br />
beschrieben:<br />
a) Frequenz f → (oder d >>δ )<br />
S ergibt sich näherungsweise zu:<br />
S =<br />
H i<br />
H a<br />
Feld im Inneren der Abschirmung<br />
Störfeld vor Einbringen<br />
der Abschirmung<br />
8<br />
1 . R . d<br />
exp ( )<br />
2 2 µδ δ<br />
δ =<br />
2<br />
2nfµµ 0 κ<br />
κ spezifische elektrische Leitfähigkeit<br />
δ ist die Eindringtiefe des Feldes in die Abschirmung.<br />
Bild 48 zeigt den Feldlinienverlauf. Bei<br />
hohen Frequenzen beruht die Schirmwirkung auf<br />
Bild 49: Feldlinienverlauf bei einer zylindrischen Abschirmung für den Fall eines Gleichfeldes.<br />
den vom Störfeld induzierten Wirbelströmen, die<br />
das Störfeld aus der Abschirmung verdrängen.<br />
In diesem Fall ist eine gute elektrische Leitfähigkeit<br />
der Abschirmung wichtig, weshalb für die<br />
Abschirmung von Feldern hoher Frequenz häufig<br />
Kupfer oder Aluminium eingesetzt wird.<br />
b) Frequenz f ≈ 0 (oder d > 1<br />
S ergibt sich dann näherungsweise zu:<br />
S = 1 + 1 /2 µ d/R<br />
Der Feldlinienverlauf ist in Bild 49 skizziert. Die<br />
Schirmwirkung beruht darauf, dass der magnetische<br />
Fluss den Weg über das hochpermeable<br />
und damit magnetisch leitende Material nimmt.<br />
Die Feldlinien münden wegen µ >> 1 außen<br />
nahezu senkrecht in den Abschirmzylinder. Im<br />
Abschirmzylinder laufen sie dann nahezu parallel<br />
zur Oberfläche des Zylinders. Im Innern ist H i<br />
homogen und parallel zum Störfeld H a ohne<br />
Anwesenheit der Abschirmung.<br />
Die Schirmwirkung steigt mit der Permeabilität.<br />
Für diesen Fall werden hochpermeable Werkstoffe,<br />
insbesondere auch Nickel-Eisen-Werkstoffe<br />
eingesetzt.<br />
Für Magnifer 36, Magnifer 50 und Magnifer7904<br />
sind Abschirmfaktoren an Zylindern mit der Wanddicke<br />
0,35 mm in Tabelle 14 zusammengestellt.<br />
Abschirmungen aus Nickel-Eisen-Legierungen<br />
werden z. B. für Tonköpfe, Mikrophone, Sensoren,<br />
Elektronenstrahlröhren, Übertrager eingesetzt.<br />
Darüber hinaus werden z. T. komplette<br />
Untersuchungsräume in Krankenhäusern, in<br />
denen hochempfindliche Messungen durchgeführt<br />
werden, mit Nickel-Eisen-Legierungen ausgekleidet.
Zusammenfassung<br />
37<br />
Es gibt 2 Hauptgruppen von weichmagnetischen<br />
Nickel-Eisen-Legierungen:<br />
Die eine Gruppe beinhaltet die Legierungen mit<br />
mittlerem Nickelgehalt, deren wichtigste Vertreter<br />
die mit 48 % Nickel, Rest Eisen - Magnifer 50 -<br />
und die mit ca. 55 % Nickel, Rest Eisen - Magnifer<br />
53 - sind.<br />
Die zweite Gruppe sind die Legierungen mit<br />
hohem Nickelgehalt, deren wichtigste Vertreter<br />
die mit 80 % Nickel, ca. 5 % Molybdän und Rest<br />
Eisen - Magnifer 7904 - und die mit 76 % Nickel,<br />
2 % Chrom, 5 % Kupfer und Rest Eisen - Magnifer<br />
75 - sind.<br />
Sie werden eingesetzt:<br />
- für Ringbandkerne in Summenstromwandler<br />
für Fi-Schalter, in Messwandlern<br />
- für Kernbleche in NF-Übertragern,<br />
in elektronischen Di-Schaltern,<br />
in Übertragern für Modems<br />
- für Stanz-Biegeteile in Relais,<br />
in Schrittmotoren, in Magnetventilen,<br />
in induktiven Drehsensoren, für Rotorbleche,<br />
Statorbleche, in Magnetköpfen<br />
- für Abschirmungen, in Speicherdrosseln,<br />
Impulsübertrager und Thyristorschutzdrosseln.
38<br />
Liste der verwendeten<br />
Größen und Einheiten<br />
Größe Einheit Bemerkung<br />
Konzentration % Angaben in % sind –<br />
wenn nicht anders<br />
gekennzeichnet -<br />
Masse-%<br />
a Gitterkonstante m Meter<br />
A Querschnittsfläche m 2<br />
A 5 Bruchdehnung %<br />
B Magnetische Flussdichte T Tesla 1 T = Vs/m 2<br />
mT<br />
1mT = 0,001 T<br />
B S Sättigungsflussdichte T<br />
B M Magnetische Flussdichte <<br />
≈ B S T<br />
B O Magnetische Flussdichte im Vakuum T<br />
B R Remanenz T<br />
B ˆ Spitzenwert der magnetischen Flussdichte T<br />
Bˆ<br />
sin Spitzenwert der magnetischen Flussdichte T<br />
bei sinusförmiger Feldstärke<br />
∆B Magnetische Flussdichteänderung bzw. T<br />
magnetischer Flussdichtehub bei<br />
pulsierender magnetischer Feldstärke<br />
∆B stat Magnetischer Flussdichtehub bei ein- T<br />
weggleichgerichteter sinusförmiger<br />
magnetischer Feldstärke<br />
∆B dyn Magnetischer Flussdichtehub bei zwei- T<br />
weggleichgerichteter sinusförmiger<br />
magnetischer Feldstärke<br />
d Luftspalt oder Wanddicke m<br />
E Energie J Joule<br />
E k Kristallanisotropieenergie J<br />
E u Uniaxiale Anisotropieenergie J<br />
E σ<br />
Spannungsanisotropieenergie J<br />
F Kraft N Newton<br />
f Frequenz Hz Hertz 1 Hz = 1/s<br />
H Magnetische Feldstärke H = n 1 I 1 /l Fe A/m, mA/cm 1 A/m 10 mA/cm<br />
H ˆ Spitzenwert der magnetische Feldstärke A/m<br />
Hˆ<br />
sin Spitzenwert einer sinusförmigen magne- A/m<br />
tischen Feldstärke<br />
∆H stat Einweggleichgerichtete sinusförmige A/m<br />
magnetische Feldstärke<br />
∆H dyn Zweiweggleichgerichtete sinusförmige A/m<br />
magnetische Feldstärke<br />
HV5 Vickershärte bei 49 N Prüfkraft<br />
H C Koerzitivfeldstärke A/m<br />
H i Feld im Inneren der Abschirmung A/m<br />
H a Störfeld vor Einbringen der Abschirmung A/m<br />
I Elektrischer Strom A Ampere<br />
I 1 Primärstrom A Ampere<br />
I 2 Sekundärstrom A Ampere<br />
I A Austauschintegral J<br />
J Magnetische Polarisation (Induktion) T Tesla 1 T = Vs/m 2
39<br />
Größe Einheit Bemerkung<br />
J S Sättigungspolarisation T Tesla 1 T = Vs/m 2<br />
kBolzmann’sche Konstante J/°C 1,38054 10 -23 J/°C<br />
K Anisotropiekonstante, einzeln oder Summe J/m 3 1 J/m 3 = 10 6 Ws/cm 3<br />
Ws/cm 3<br />
K 1, K 2 Kristallanisotropiekonstanten J/m 3 1 J/m 3 = 10 6 Ws/cm 3<br />
Ws/cm 3<br />
K U Uniaxiale Anisotropiekonstanten J/m 3<br />
l Länge m Meter<br />
cm Zentimeter 1 cm 0,01m<br />
mm Millimeter 1 mm 10 -3 m<br />
µm Mikrometer 1 µm 10 -6 m<br />
∆l Längenänderung m<br />
l 0 Ausgangslänge m<br />
l Fe Eisenweglänge m<br />
L Induktivität L = n 2 µ 0 µA Fe /l Fe H Henry 1 H = 1 Tm 2 /A<br />
= 1 Vs/A<br />
n Windungszahl -<br />
n 1 Primärwindungszahl -<br />
n 2 Sekundärwindungszahl -<br />
P Leistung W Watt 1W = 1 VA = 1 J/s<br />
Q Kehrwert des Abschirmfaktors S -<br />
r Reinheitsgrad<br />
(Kehrwert des Volumenanteils der Einschlüsse) in % nach JIS<br />
R Radius m<br />
R m Zugfestigkeit N/m 2 1 MPa = 10 6 N/m 2<br />
MPa Megapascal<br />
R p0,2% 0,2 % Dehngrenze MPa Megapascal<br />
S Spinquantenzahl -<br />
S Abschirmfaktor S = | H a / H i | -<br />
t Zeit h Stunde h = 3600 s<br />
s Sekunde<br />
t P Impulsdauer s Sekunde 1 µs = 0,001s<br />
µs<br />
T Temperatur °C Celsius<br />
T C Curietemperatur °C Celsius<br />
T E Entnahmetemperatur °C Celsius<br />
T M Messtemperatur °C Celsius<br />
THD Gesamte harmonische Verzerrung -<br />
(Total Harmonic Distortion)<br />
THD = 10 log ( P Oberwellen/P Grundwelle)<br />
U Elektrische Spannung V Volt<br />
V Volumeneinheit m 3 Meter 3<br />
w A Austauschenergie J<br />
α i jeweilige Kosinus des Winkels zwischen -<br />
der Magnetisierungsrichtung und den<br />
Würfelkanten<br />
δ Blochwanddicke oder Eindringtiefe m, µm<br />
κ Spezifische Leitfähigkeit 1/Ωm<br />
λ Magnetostriktionskonstante -
40<br />
Größe Einheit Bemerkung<br />
λ 100 Magnetostriktionskonstante in -<br />
Würfelkantenrichtung<br />
λ 111 Magnetostriktionskonstante in -<br />
Raumdiagonalenrichtung<br />
λ S Mittlere Magnetostriktionskonstante -<br />
µ Relative Permeabilität -<br />
µ 0 magnetische Feldkonstante Tm/A 1,257·10 -6 Tm/A<br />
µ a Amplitudenpermeabilität = B/µ 0 H -<br />
µ i Anfangspermeabilität = Amplitudenpermea- -<br />
bilität für Hˆ<br />
→ 0<br />
µ 4 Amplitudenpermeabilität bei 4 mA/cm -<br />
µ* effektive Permeabilität des - 1/µ* = 1/µ + d/l Fe<br />
magnetischen Kreises (mit Luftspalten)<br />
µ max Maximalpermeabilität -<br />
µ P Impulspermeabilität = ∆B/µ 0∆H für einen H- -<br />
Impuls der Zeit t P, Impulsabstand >> tp<br />
µ ∆ Differentielle Permeabilität = dB/µ 0dH -<br />
φ Winkel zwischen zwei benachbarten -<br />
magnetischen Momenten, bzw. Winkel<br />
zwischen Vorzugsrichtung und<br />
Magnetisierungsrichtung<br />
ρ Spezifischer elektrischer Widerstand Ω mm 2 /m<br />
σ Zugspannung N/m 2
Literatur<br />
41<br />
1) S. Chikazumi, Physics of Magnetism. Krieger-Verlag, Malabar<br />
Florida.<br />
2) E. Kneller, Ferromagnetismus, Springer Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg<br />
(1962).<br />
3) IEC 404-6 oder DIN IEC 68(CO) 39 (1984), Verfahren zur<br />
Messung der magnetischen Eigenschaften von isotropen<br />
weichmagnetischen Nickel-Eisen-Legierungen der Typen E1,<br />
E3, E4<br />
4) C. Heck, Magnetische Werkstoffe und ihre Anwendung,<br />
Hütig Verlag, (1967)<br />
5) F. Hegg, Arch. Sci. phys. nat. 29 (1910), S. 592 ff; 30 (1910),<br />
Seite 15 ff.<br />
6) K.E. Volk, Nickel- und Nickel-Legierungen, Springer Verlag,<br />
Berlin, Heidelberg, New York (1970) S. 55 ff.<br />
7) R.M. Bozorth, J.G. Walker, Phys. Rev. 89 (1953), S. 624 ff<br />
8) I.M. Puzei, Fizika Metallov. i. Metallovedenie 11 (1961),<br />
S. 686 ff<br />
9) R.C. Hall, J. Appl. Phys. 30 (1959), S. 816 ff.<br />
10) I.M. Puzei, B.V. Molotilov, Izvestijie Akademie Nauk SSR.,<br />
Ser. Fiz. 22 (1958), S. 1244 ff.<br />
11) F. Pfeifer, C. Radeloff, JMMM 19 (1980), S. 190 ff.<br />
12) F. Pfeifer, Z. Metallkunde 57 (1966), S. 295 ff.<br />
13) F. Pfeifer, H. Wegerle in Berichte der Arbeitsgemeinschaft,<br />
Magnetismus Bd. 1, Verlag Stahleisen Düsseldorf (1983),<br />
S. 120 ff.<br />
14) G.E.R. Schulze, Metallphysik, Akademie Verlag Berlin (1974).<br />
15) G. Gottstein, Rekristallisation metallischer Werkstoffe,<br />
Deutsche Gesellschaft für Metallkunde (1984).<br />
16) B. Erpenbeck, Diplomarbeit, FH - Dortmund (1990)<br />
17) G.W. Rathenau, J.F.H. Custers, Philips Res. Rep 4 (1949),<br />
S. 241 ff<br />
18) E. Adler, H.G. Baer, Berichte der AG Magnetismus (1959)<br />
(AG Magnetismus, Düsseldorf 1960), S. 190 ff.<br />
19) F. Pfeifer, Z. Metallkunde 57 (1966), S. 240 ff.<br />
20) H. Hattendorf, B. Erpenbeck, Relation between texture and<br />
magnetic annealing of a 55 % Ni-Fe alloy, JMMM 112 (1992),<br />
S. 29ff.<br />
21) B. Gehrmann, H. Hattendorf, A. Kolb-Telieps, W. Kramer,<br />
W. Möttgen, Corrosion behaviour of soft magnetic iron-nickel<br />
alloys, Materials and Corrosion 48 (1997), S. 535ff.<br />
22) H. Hattendorf, A 48 % Ni-Fe alloy of low coercivity and improved<br />
corrosion resistance in a cyclic damp heat test, JMMM<br />
231 (2001), S. L29 ff.<br />
23) E.T. Ferguson, J. Appl. Phys. 29 (1958), S. 252 ff.<br />
24) G. Morgenthaler, L. Schreyer, R. Solleder, Fehlerstrom-<br />
Schutzschalter für eine zukunftssichere Schutztechnik, etz -<br />
Elektronische Zeitung 113 (1992), S. 10 – 17.<br />
25) A. Heitbrink, Dissertation, Universität Duisburg, (1993).<br />
26) H. Sauer, Relaisteil-Lexikon, Hütig Verlag, Heidelberg (1985).<br />
<strong>27</strong>) K. Küpfmüller, Einführung in die theoretische Elektrotechnik,<br />
Springer Verlag, Berlin Heidelberg New York, (1984).<br />
28) W. Kramer, Weichmagnetische Nickel-Eisen-Werkstoffe in<br />
induktiven Bauelementen für die Leistungselektronik, Seminar<br />
„Weichmagnetische Werkstoffe” der TAW 1996.<br />
29) Datenblatt Strommessmodul, <strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong>.<br />
30) Datenblatt Impulsübertrager, <strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong>.<br />
31) Datenblatt Speicherdrosseln, <strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong>.<br />
32) H. Kaden, Wirbelströme und Schirmung in der Nachrichtentechnik,<br />
Springer-Verlag, Berlin Göttingen Heidelberg, (1959).
42<br />
Werkstofftabellen<br />
Weichmagnetische Werkstoffe<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Legierung<br />
Spezifikation<br />
Magnifer 36 1)<br />
Magnifer 50 1)<br />
D<br />
USA<br />
Werkstoff-<strong>Nr</strong>.<br />
Kurzzeichen<br />
DIN<br />
ASTM<br />
1.3910 1.3911<br />
Ni 36 RNi 24<br />
17445 17405/17445<br />
A 753<br />
1.3922 1.3926 1.39<strong>27</strong><br />
Ni 48 RNi 12 RNi 8 E 31 (F3)<br />
17745 17405 17405 DIN IEC 740-2 (41301)<br />
A 753<br />
Chemische Zusammensetzung (Gewicht - %)<br />
Nickel<br />
Chrom<br />
Eisen<br />
Kohlenstoff<br />
Mangan<br />
Silizium<br />
Aluminium<br />
andere Elemente<br />
Mechanische Werte (N/mm 2 , %)<br />
50% kaltgeformt<br />
tiefziehbar<br />
Magnetische Eigenschaften 2)<br />
Sättigungsinduktion<br />
(T)<br />
Curie Temperatur<br />
(°C)<br />
Sättig. Magnetostriktion (10 -6 )<br />
Physikalische Werte bei Raumtemperatur<br />
Dichte (g/cm 3 )<br />
Spez. Wärme<br />
(J/kgK)<br />
Wärmeleitfähigkeit<br />
(W/mK)<br />
Elektrischer Widerstand (µΩ cm)<br />
Elektrizitätsmodul (kN/mm 2 )<br />
Ausdehnungsbeiwert von 20°C bis<br />
(10 -6 /K)<br />
Verarbeitung<br />
Schmelztemperatur (°C)<br />
max. Arbeitstemperatur (°C)<br />
Umformbarkeit<br />
Schweißbarkeit<br />
Materialeigenschaften<br />
Typische Anwendungen<br />
1)<br />
Weitere W.-<strong>Nr</strong>. nach DIN siehe besonderes<br />
Werkstoffblatt<br />
2)<br />
AC-Werte nach optimaler Wärmebehandlung.<br />
DC-Werte auf Anfrage.<br />
35,0 – 37,0<br />
–<br />
Rest<br />
max. 0,05<br />
max. 1,0<br />
max. 0,3<br />
max. 0,02<br />
Mg max. 0,01<br />
R p 0.2 Rm A 50<br />
HV<br />
600 630 5 200<br />
290 ≥ 440 30 140<br />
Qualitäts- Permeabilität (min.) Koerz.<br />
Stufe µ16 µmax Feldst.<br />
MD 1 2000±200 – –<br />
MD 1a 2300±200 – –<br />
MD 3 2900 20000 ≤ 16<br />
MD 5 µ4 5000 25000 ≤ 12<br />
Banddicke 0,3 mm<br />
1,3<br />
250<br />
+ 20<br />
8,1<br />
515<br />
12,5<br />
75<br />
140<br />
100 200 300 400 500<br />
1,2 2,2 5,5 8,2 10,0<br />
1450<br />
–<br />
gut<br />
gut<br />
Hoher elektr. Widerstand, gute Permeabilität mit<br />
geringen Verlusten bei hohen Frequenzen.<br />
Übertrager, Wandler, Fehlerstromschutzschalter,<br />
Relais -und Abschirmteile.<br />
47,0 – 48,5<br />
–<br />
Rest<br />
max. 0,05<br />
max. 0,3 – 0,5<br />
max. 0,3<br />
max. 0,02<br />
Mg max. 0,01<br />
R p 0.2 Rm A 50<br />
HV<br />
700 750 4 200<br />
280 530 30 125<br />
Qualitäts- Permeabilität (min.) Koerz.<br />
Stufe µ4 µmax Feldst.<br />
MF 6 6000 70000 ≤ 8<br />
MF 8 8000 70000 ≤ 8<br />
MF 10 10000 80000 ≤ 5<br />
MH 12 ≤ 12<br />
MH 8 – – ≤ 8<br />
MG 6 6000 70000 –<br />
MG 10 10000 80000 –<br />
Banddicke ~ 0,2 mm<br />
MT Banddicke 0,1 mm mit Würfeltextur<br />
1,55<br />
470<br />
+ 25<br />
8,25<br />
500<br />
15<br />
45<br />
164<br />
100 200 300 400 500<br />
9,8 9,2 8,8 8,7 9,1<br />
1440<br />
–<br />
gut<br />
gut<br />
Niedrige Koerzitivfeldstärke, gute Permeabilität mit<br />
geringen Verlusten. Hohe Sättigungsinduktion.<br />
Übertrager, Wandler, Fehlerstromschutzschalter,<br />
Relais -und Abschirmteile, Speicherkerne,<br />
Impulsformer, magn. Schalter, Ringbandkerne,<br />
Schrittmotoren.
43<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Legierung<br />
Spezifikation<br />
Magnifer 53 1)<br />
Magnifer 75 1)<br />
D<br />
USA<br />
Werkstoff-<strong>Nr</strong>.<br />
Kurzzeichen<br />
DIN<br />
ASTM<br />
2.4420<br />
NiFe 44<br />
17745<br />
–<br />
2.4501 (2.4591) (2.4592) 2.4595 2.4596<br />
NiFe16CuCr (E3) (E4) RNi 2 RNi 5 E 11<br />
17745 (41301) (41301) 17405 17405 DINIEC740-2<br />
(E DIN40006)<br />
–<br />
Chemische Zusammensetzung (Gewicht - %)<br />
Nickel<br />
Chrom<br />
Eisen<br />
Kohlenstoff<br />
Mangan<br />
Silizium<br />
Aluminium<br />
andere Elemente<br />
Mechanische Werte (N/mm 2 , %)<br />
50% kaltgeformt<br />
tiefziehbar<br />
Magnetische Eigenschaften 2)<br />
54,0 – 56,0<br />
–<br />
Rest<br />
max. 0,05<br />
max. 0,5<br />
max. 0,3<br />
max. 0,005<br />
–<br />
R p 0.2 Rm A 50<br />
HV<br />
– – – –<br />
– – – –<br />
Qualitäts- Permeabilität (min.) Koerz.<br />
Stufe µ4 µmax Feldst.<br />
MG 40 40000 100000 2<br />
MG 60 60000 130000 1,2<br />
Rest<br />
1,5 – 2,5<br />
15,0 – 17,0<br />
max. 0,05<br />
max. 1,0<br />
max. 0,3<br />
–<br />
Cu 4,0 – 6,0<br />
R p 0.2 Rm A 50<br />
HV<br />
800 860 5 <strong>27</strong>0<br />
290 600 40 150<br />
Qualitäts- Permeabilität (min.) Koerz.<br />
Stufe µ4 µmax Feldst.<br />
ME 4 40000 115000 –<br />
ME 6 60000 140000 –<br />
ME 8 80000 175000 –<br />
MH 2 – – ≤ 2<br />
Sättigungsinduktion<br />
(T)<br />
Curie Temperatur<br />
(°C)<br />
Sättig. Magnetostriktion (10 -6 )<br />
Physikalische Werte bei Raumtemperatur<br />
Dichte (g/cm 3 )<br />
Spez. Wärme<br />
(J/kgK)<br />
Wärmeleitfähigkeit<br />
(W/mK)<br />
Elektrischer Widerstand (µΩ cm)<br />
Elektrizitätsmodul (kN/mm 2 )<br />
Ausdehnungsbeiwert von 20°C bis<br />
(10 -6 /K)<br />
Verarbeitung<br />
Schmelztemperatur (°C)<br />
max. Arbeitstemperatur (°C)<br />
Umformbarkeit<br />
Schweißbarkeit<br />
Materialeigenschaften<br />
Banddicke 0,1 mm<br />
1,5<br />
530<br />
+ 25<br />
8,3<br />
500<br />
16,5<br />
45<br />
–<br />
100 200 300 400 500<br />
10,6 10,6 10,7 10,7 10,8<br />
1445<br />
–<br />
gut<br />
Hohe Permeabilität mit hoher Sättigungsinduktion.<br />
Banddicke ~ 0,2 mm<br />
0,8<br />
400<br />
+ 1<br />
8,6<br />
460<br />
17<br />
55<br />
–<br />
100<br />
12,5<br />
~ 1450<br />
–<br />
gut<br />
gut<br />
Hohe Permeabilität sowie kleine Koerzitivfeldstärke.<br />
Typische Anwendungen<br />
1)<br />
Weitere W.-<strong>Nr</strong>. nach DIN siehe besonderes<br />
Werkstoffblatt<br />
2)<br />
AC-Werte nach optimaler Wärmebehandlung.<br />
DC-Werte auf Anfrage.<br />
Wandler, Übertrager, Fehlerstromschutzschalter,<br />
Ringbandkerne für spezielle Anwendungen.<br />
Wandler, Übertrager, Fehlerstromschutzschalter,<br />
Relais- und Abschirmteile, Ringbandkerne.
44<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Legierung<br />
Spezifikation<br />
D<br />
USA<br />
Werkstoff-<strong>Nr</strong>.<br />
Kurzzeichen<br />
DIN<br />
ASTM<br />
Chemische Zusammensetzung (Gewicht - %)<br />
Nickel<br />
Chrom<br />
Eisen<br />
Kohlenstoff<br />
Mangan<br />
Silizium<br />
Aluminium<br />
andere Elemente<br />
Mechanische Werte (N/mm 2 , %)<br />
50% kaltgeformt<br />
80% kaltgeformt<br />
tiefziehbar<br />
Magnetische Eigenschaften 2)<br />
Magnifer 77 TiNb<br />
–<br />
–<br />
–<br />
–<br />
–<br />
77,0 – 78,5<br />
–<br />
Rest<br />
max. 0,05<br />
–<br />
max. 0,5<br />
–<br />
Cu 4,0 – 5,0; Mo max. 0,2; Ti 0,5 – 1,0; Nb 1,0 – 2,0<br />
R p 0.2 Rm A 50<br />
HV<br />
1030 1050 3 300<br />
1210 1240 1 350<br />
250 640 40 140<br />
Qualitäts- Permeabilität (min.) Koerz.<br />
Stufe µ16 µmax Feldst.<br />
– 65 000 250 000 1,5<br />
– – – –<br />
– – – –<br />
– – – –<br />
– – – –<br />
– – – –<br />
– – – –<br />
Magnifer 7904 1)<br />
2.4545<br />
NiFe 15 Mo<br />
17745<br />
A 753<br />
79,5 – 81,0<br />
–<br />
Rest<br />
max. 0,05<br />
max. 0,8<br />
max. 0,5<br />
–<br />
Mo 4,0 – 6,0<br />
R p 0.2 Rm A 50<br />
HV<br />
900 1000 4 350<br />
310 750 40 150<br />
Qualitäts- Permeabilität (min.) Koerz.<br />
Stufe µ4 µmax Feldst.<br />
MP 130 130000 <strong>27</strong>5000 –<br />
MP 160 160000 300000 –<br />
MP 200 200000 350000 –<br />
MP 240 240000 400000 –<br />
MP 280 280000 420000 –<br />
Sättigungsinduktion<br />
(T)<br />
Curie Temperatur<br />
(°C)<br />
Sättig. Magnetostriktion (10 -6 )<br />
Physikalische Werte bei Raumtemperatur<br />
Dichte (g/cm 3 )<br />
Spez. Wärme<br />
(J/kgK)<br />
Wärmeleitfähigkeit<br />
(W/mK)<br />
Elektrischer Widerstand (µΩ cm)<br />
Elektrizitätsmodul (kN/mm 2 )<br />
Ausdehnungsbeiwert von 20°C bis<br />
(10 -6 /K)<br />
Verarbeitung<br />
Schmelztemperatur (°C)<br />
max. Arbeitstemperatur (°C)<br />
Umformbarkeit<br />
Schweißbarkeit<br />
Materialeigenschaften<br />
Typische Anwendungen<br />
1)<br />
Weitere W.-<strong>Nr</strong>. nach DIN siehe besonderes<br />
Werkstoffblatt<br />
2)<br />
AC-Werte nach optimaler Wärmebehandlung.<br />
DC-Werte auf Anfrage.<br />
Banddicke 1,0 mm<br />
–<br />
–<br />
–<br />
–<br />
8,7<br />
–<br />
25<br />
40<br />
–<br />
100 200 300 400 500<br />
12,7 – – – –<br />
–<br />
–<br />
–<br />
–<br />
Ausscheidungshärtende Legierung mit gutem<br />
Korrosionsverhalten.<br />
Stanzteile für Relais, Magnetköpfe.<br />
Banddicke 0,06 mm<br />
0,8<br />
410<br />
+ 1<br />
8,7<br />
460<br />
17<br />
55<br />
–<br />
100 200 300 400 500<br />
12,0 12,8 13,0 13,6 14,3<br />
~ 1440<br />
–<br />
gut<br />
gut<br />
Hohe Anfangspermeabilität und Maximalpermeabilität<br />
mit geringstem Hystereseverlust.<br />
Wandler, Übertrager, Fehlerstromschutzschalter,<br />
Relais, Abschirmungen, Magnetverstärker,<br />
Speicherkerne, Impulsübertrager, Drosseln,<br />
Schrittmotoren.
45<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Legierung<br />
Magnifer 8105<br />
Spezifikation<br />
D<br />
USA<br />
Werkstoff-<strong>Nr</strong>.<br />
Kurzzeichen<br />
DIN<br />
ASTM<br />
–<br />
–<br />
–<br />
–<br />
Chemische Zusammensetzung (Gewicht - %)<br />
Nickel<br />
Chrom<br />
Eisen<br />
Kohlenstoff<br />
Mangan<br />
Silizium<br />
Aluminium<br />
andere Elemente<br />
80,0 – 82,0<br />
–<br />
Rest<br />
–<br />
max. 0,8<br />
–<br />
–<br />
Mo 5,0 – 6,0<br />
Mechanische Werte (N/mm 2 , %)<br />
50% kaltgeformt<br />
tiefziehbar<br />
R p 0.2 Rm A 50<br />
HV<br />
1250 1250 3 350<br />
310 700 30 140 – 180<br />
Magnetische Eigenschaften 2)<br />
Qualitäts- Permeabilität (min.) Koerz.<br />
Stufe µ4 µmax Feldst.<br />
100000 200000 1<br />
Sättigungsinduktion<br />
(T)<br />
Curie Temperatur<br />
(°C)<br />
Sättig. Magnetostriktion (10 -6 )<br />
Banddicke 0,55 mm<br />
0,72<br />
420<br />
- 1<br />
Physikalische Werte bei Raumtemperatur<br />
Dichte (g/cm 3 )<br />
Spez. Wärme<br />
(J/kgK)<br />
Wärmeleitfähigkeit<br />
(W/mK)<br />
Elektrischer Widerstand (µΩ cm)<br />
Elektrizitätsmodul (kN/mm 2 )<br />
Ausdehnungsbeiwert von 20°C bis<br />
(10 -6 /K)<br />
8,7<br />
–<br />
17<br />
60<br />
–<br />
100 200 300 400 500<br />
12,0<br />
Verarbeitung<br />
Schmelztemperatur (°C)<br />
max. Arbeitstemperatur (°C)<br />
Umformbarkeit<br />
Schweißbarkeit<br />
~ 1450<br />
–<br />
gut<br />
gut<br />
Materialeigenschaften<br />
Negative Magnetostriktion<br />
Typische Anwendungen<br />
Stanzteile und Abschirmgehäuse für Magnetköpfe.
46 <strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Vertriebsbüros,<br />
Niederlassungen und Vertretungen<br />
Deutschland<br />
Deutschland<br />
Europa<br />
Europa<br />
Hauptverwaltung<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> GmbH<br />
Plettenberger Straße 2<br />
Postfach 1820<br />
58778 Werdohl<br />
Tel. +49 (02392) 55-0<br />
Fax +49 (02392) 55-2217<br />
E-Mail: info@tks-vdm.<br />
thyssenkrupp.com<br />
www.thyssenkruppvdm.de<br />
Berlin<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> GmbH<br />
Wittestraße 49<br />
13509 Berlin<br />
Tel. +49 (030) 4 32 40 36<br />
Fax +49 (030) 4 35 29 68<br />
E-Mail: sdueren@tks-vdm.<br />
thyssenkrupp.com<br />
Dresden<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> GmbH<br />
Oskar-Röder-Straße 3<br />
01237 Dresden<br />
Tel. +49 (0351) 2 52 28 06<br />
Fax + 49 (0351) 2 52 28 07<br />
E-Mail: rsimmchen@tks-vdm.<br />
thyssenkrupp.com<br />
Nürnberg<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> GmbH<br />
Dieselstraße 55<br />
90441 Nürnberg<br />
Tel. +49 (0911) 6 63 26 00<br />
Fax +49 (0911) 6 63 26 01<br />
E-Mail: dgoertz@tks-vdm.<br />
thyssenkrupp.com<br />
Stuttgart<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> GmbH<br />
Am Ostkai 15<br />
703<strong>27</strong> Stuttgart<br />
Tel. +49 (0711) 9 32 88-36<br />
Fax +49 (0711) 9 32 88-37<br />
E-Mail: hstegmaier@tks-vdm.<br />
thyssenkrupp.com<br />
Werdohl – Büro Nord<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> GmbH<br />
Plettenberger Straße 2<br />
Postfach 1820<br />
58778 Werdohl<br />
Tel. +49 (02392) 55-2376<br />
Fax +49 (02392) 55-2526<br />
E-Mail: jleonhardt@tks-vdm.<br />
thyssenkrupp.com<br />
Werdohl – Büro West<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> GmbH<br />
Plettenberger Straße 2<br />
Postfach 1820<br />
58778 Werdohl<br />
Tel. +49 (02392) 55-<strong>27</strong>90<br />
Fax +49 (02392) 55-2526<br />
E-Mail: rpechan@tks-vdm.<br />
thyssenkrupp.com<br />
Belgien/Luxemburg<br />
S.A. <strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Belgium<br />
N.V.<br />
Avenue du Champ de Mai, 14<br />
Bte 34<br />
Résidence Saturne<br />
B-1410 Waterloo<br />
Tel. +32 (2) 3 54 29 00<br />
Fax +32 (2) 3 54 36 26<br />
E-Mail: kruppvdm.be@skynet.be<br />
Bulgarien<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Austria GmbH<br />
Parensov Str. 26<br />
BG-1000 Sofia<br />
Tel. +359 (2) 9 89 16 77<br />
9 88 65 22<br />
Fax +359 (2) 9 89 16 77<br />
E-Mail: dikov-kruppvdm@inet.bg<br />
Finnland<br />
Oy Cronimo Ab<br />
Karhutie 6<br />
SF-01900 Nurmijärvi<br />
Tel. +358 (9) 2 76 42 10<br />
Fax +358 (9) 2 76 42 21 50<br />
E-Mail: sales@cronimo.fi<br />
Frankreich<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> SARL<br />
30, Bd Bellerive<br />
F-92566 Rueil Malmaison CEDEX<br />
Tel. +33 (1) 41 39 04 20<br />
Fax +33 (1) 47 16 78 20/14<br />
E-Mail: s.central@kruppvdm.fr<br />
Griechenland<br />
INTERAG Ltd.<br />
P.O. Box 65060<br />
8, Pambouki Str.<br />
GR-15410 Psychico (Athens)<br />
Tel. +30 (10) 6 83 95 35<br />
Fax +30 (10) 6 83 95 36<br />
Großbritannien<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> U.K. Ltd.<br />
111, Hare Lane<br />
Claygate-Esher, Surrey KT10 OQY<br />
Tel. +44 (1372) 46 71 37<br />
Fax +44 (1372) 46 83 88<br />
E-Mail: mtaylor@kruppvdm.co.uk<br />
Italien<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Italia Srl<br />
Via Milanese 20<br />
I-20099 Sesto San Giovanni (Mi)<br />
Tel. +39 (02) 2 41 04 61<br />
Fax +39 (02) 24 10 46 29<br />
E-Mail: cquva@tin.it<br />
Niederlande<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Nederland B.V.<br />
Stationsweg 4<br />
NL-3311 JW Dordrecht<br />
P.O. Box 750<br />
NL-3300 AT Dordrecht<br />
Tel. +31 (78) 6 31 69 66<br />
Fax +31 (78) 6 31 58 57<br />
E-Mail: krupp.vdm.nl@<br />
worldonline.nl<br />
Norwegen<br />
A/S Stavanger Roerhandel<br />
Gamle Forusvei 53<br />
P.O. Box 184<br />
N-4033 Forus<br />
Tel. +47 (51) 81 85 00<br />
Fax +47 (51) 81 86 00<br />
Österreich/Mittel- und Osteuropa<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Austria GmbH<br />
Tenschertstraße 3<br />
A-1230 Wien<br />
Tel. +43 (1) 6 15 06 00<br />
Fax +43 (1) 6 15 36 00<br />
E-Mail: office@krupp-vdm.at<br />
Polen<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Austria GmbH<br />
ul. Fredry 20<br />
PL-30-065 Krakow<br />
Tel. +48 (12) 656 21 68<br />
Fax +48 (12) 656 21 72<br />
E-Mail: w.przyluski@krupp-vdm.pl
47<br />
Europa<br />
Nord- und Mittelamerika<br />
Südamerika<br />
Rumänien<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Austria GmbH<br />
Str. Popa Savu <strong>Nr</strong>. 74<br />
RO-71262 Bucuresti 1<br />
Tel. +40 (1) 2 22 75 55<br />
Fax +40 (1) 2 22 28 63<br />
E-Mail: kruppvdm@fx.ro<br />
Russische Föderation<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Austria GmbH<br />
Repräsentanz in der<br />
Russischen Föderation<br />
Krasnopresnenskaja nab 12<br />
Internationales Handelszentrum<br />
(CMT)<br />
Büro 1209<br />
GUS-123610 Moskau<br />
Tel. +7 (502) 2 58 20 74<br />
Fax +7 (502) 2 58 20 76<br />
E-Mail: errmann@thyskrupp.wtt.ru<br />
Schweden<br />
ESMA AB<br />
Domnarvsgatan 8<br />
P.O. Box 80<strong>27</strong><br />
S-16308 Spanga/Stockholm<br />
Tel. +46 (8) 4 74 42 00<br />
Fax +46 (8) 4 74 42 60<br />
E-Mail: gert.frohmader@esma.se<br />
Schweiz<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> (Schweiz) AG<br />
Lange Gasse 90<br />
P.O. Box<br />
CH-4002 Basel<br />
Tel. +41 (61) 2 05 84 88<br />
Fax +41 (61) 2 05 84 15<br />
E-Mail: raoul.roth@<br />
thyssenkruppvdm.ch<br />
Spanien/Portugal<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Ibérica<br />
Calvet, 30-32, 2°, 1. a<br />
E-08021 Barcelona<br />
Tel. +34 (93)2 00 90 11<br />
2 00 95 45<br />
Fax +34 (93) 2 00 22 54<br />
E-Mail: vdmib@infonegocio.com<br />
Tschechische Republik/Slowakei<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Austria GmbH<br />
Nejedleho 9<br />
CZ-63800 Brno<br />
Tel. +42 (05) 45 22 23 40<br />
Fax +42 (05) 45 22 23 40<br />
E-Mail: cou@email.cz<br />
Türkei<br />
Akkurt A.S.<br />
Ahmediye Köyü<br />
TR-34904 B. Cekmece-Istanbul<br />
Tel. +90 (212) 8 87 14 15 – 17<br />
Fax +90 (212) 8 87 10 79<br />
E-Mail: akkurt@ibm.net<br />
Kanada<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Canada Ltd.<br />
Suite 203<br />
11 Allstate Parkway<br />
Markham, Ontario L3R 9T8<br />
Tel. +1 (905) 477-2064<br />
Fax +1 (905) 477-2817<br />
E-Mail: kvdmcls@direct.ca<br />
USA<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> USA, Inc.<br />
306 Columbia Turnpike<br />
Florham Park, N.J. 07932<br />
Tel. +1 (973) 236-1664<br />
Fax +1 (973) 236-1960<br />
E-Mail: vdmtech@vdmt.com<br />
Mexiko<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> de México S.A.<br />
de C.V.<br />
Bulevard Manuel Avila<br />
Camacho No. 80 PH-A<br />
Lomas de Sotelo<br />
Naucalpan<br />
Edo. de México<br />
C.P. 53390 México<br />
Tel. +52 5557-1471<br />
Fax +52 5557-1476<br />
E-Mail: kruppvdm@prodigy.net.mx<br />
Argentinien<br />
Walvoss S.R.L.<br />
Humberto 1° 1333<br />
C 1103 ADA Buenos Aires<br />
Tel. +54 (11) 43 04 87 70<br />
Fax +54 (11) 43 05 06 91<br />
E-Mail: wvsponte@pinos.com<br />
Brasilien<br />
IMS DO BRASIL LTDA.<br />
Av. Macua, 726 – Cjs. 2002/2003<br />
04523-001 Sáo Paulo-SP<br />
Tel. +55 (11) 5054 - 6992<br />
Fax +55 (11) 5054 - 6882<br />
E-Mail: sergio.consolin@<br />
ims-group.com.br<br />
Chile<br />
Thyssen Aceros y Servicios S.A.<br />
Av. Las Americas 1022<br />
Cerrillos – Santiago<br />
Tel. +56 (2) 420 55 00<br />
Fax +56 (2) 443 88 00<br />
E-Mail: gerencia.tas@<br />
thyssenkrupp.cl<br />
Ecuador<br />
Importadora Schiller Cia. Ltda.<br />
Toledo 1328 y Coruna<br />
Quito<br />
Tel. +593 (2) 54 77 60<br />
Fax +593 (2) 56 <strong>27</strong> 78<br />
E-Mail: schiller@interactive.net.ec<br />
Kolumbien<br />
HERGUT Ltda.<br />
CRA 43 A No. 1<br />
Sur-31, Of. 208<br />
Medellin<br />
Tel. +57 (4) 266-17 37/17 57<br />
Fax +57 (4) 268-61 92<br />
Peru<br />
AMSET E.I.R.L.<br />
José Maria Eguren<br />
(Chumbiongo) 107,<br />
Dpto. 302<br />
Miraflores (Lima 18)<br />
Tel. +51 (1) 440 49 53<br />
Fax +51 (1) 442 12 33<br />
Uruguay<br />
Fierro Vignoli S.A.<br />
Av. Urugay 1<strong>27</strong>4/76<br />
Montevideo<br />
Tel. +598 (2) 91 45 60<br />
Fax +598 (2) 92 12 30<br />
Venezuela<br />
GUNZ S.R.L.<br />
2da. Av c/c 1ra. Transversal.,<br />
Edf. La Pradera, Torre B.<br />
Piso 9, P.H. 90-B,<br />
Urb. Los Palos Grandes,<br />
Caracas 1060<br />
Tel. +58 (2) 284-24 96<br />
Fax +58 (2) 978-12 85<br />
E-Mail: gunz-mse@etheron.net<br />
Afrika<br />
Ägypten<br />
OSAB Trade<br />
Dr. O. Abbas<br />
6, El Nil El Abiad St.<br />
Lebanon Square<br />
Giza/Cairo<br />
Tel. +20 (2) 303 46 33<br />
Fax +20 (2) 346 08 00<br />
Samir L.W. El Ayoubi<br />
P.O. Box Maadi 191<br />
House 30, Street 11<br />
Maadi-Cairo<br />
Tel. +20 (2) 350-21 12<br />
Fax +20 (2) 378-31 15<br />
Nigeria<br />
Betcy Investment Limited<br />
Betcy House<br />
Block 14, Plot 241,<br />
Amuwo Odofin/Festac Access Road<br />
P.O. Box 3374<br />
3792 Festac Town<br />
Tel. +234 (1) 589 05 52/53<br />
Fax +234 (1) 588 29 69<br />
E-Mail: betcygp@gacom.net<br />
Südafrika<br />
THYSSENKRUPP <strong>VDM</strong> SA (PTY)<br />
LTD<br />
P.O. Box 1484<br />
Wendywood 2144<br />
Tel. +<strong>27</strong> (11) 444-3620<br />
Fax +<strong>27</strong> (11) 444-3950<br />
E-Mail: heath@intecom.co.za
48<br />
Mittlerer Osten<br />
Asien<br />
Asien<br />
Asien<br />
Israel<br />
Middle East Metals Ltd.<br />
1, Korazin St.<br />
P.O. Box 870<br />
53583 Givatayim<br />
Tel. +972 (3) 571 53 74/69<br />
Fax +972 (3) 571 53 71<br />
E-Mail: isbrildo@netvision.net.il<br />
Jordanien<br />
International Technical<br />
Construction Co.<br />
P.O. Box 95 02 79<br />
Amman<br />
Tel. +962 (6) 551 49 63<br />
Fax +962 (6) 553 70 69<br />
E-Mail: itcc@go.com.jo<br />
Vereinigte Arabische Emirate<br />
Eastern Union Corporation<br />
P.O. Box 3489<br />
Tourist Club Area<br />
Abu Dhabi<br />
Tel. +971 (2) 78 24 62<br />
Fax +971 (2) 77 19 58<br />
Indien<br />
Variety (Agents) Private Ltd.<br />
301, Kakad Chambers<br />
132, Dr. Annie Besant Road<br />
Worli, Mumbai – 400018<br />
Tel. +91 (22) 24 93-26 91<br />
Fax +91 (22) 24 95-05 78<br />
E-Mail: variety@bom3.vsnl.net.in<br />
Hong Kong<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Hongkong Ltd.<br />
Rooms 715-737, 7/F.<br />
Sun Hung Kai Centre<br />
30 Harbour Road, Wanchai<br />
Hong Kong<br />
Tel. +852 31 81 78 00<br />
Fax +852 25 <strong>27</strong> 20 45<br />
E-Mail: ukuehn@vdm.com.hk<br />
Japan<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Japan K.K.<br />
Fukide Build. 7F<br />
1-13 Toranomon 4-chome<br />
Minato-ku<br />
Tokyo 105-0001<br />
Tel. +81 (3) 5472 2651<br />
Fax +81 (3) 5472 1564<br />
E-Mail: vdmj-t.k@galaxy.ocn.ne.jp<br />
Philippinen<br />
MESCO Inc.<br />
MESCO Building<br />
Reliance Corner Brixton Streets<br />
1603 Pasig City, Metro Manila<br />
Tel. +63 (2) 631 1775-85<br />
Fax +63 (2) 631 4028<br />
635 0036<br />
E-Mail: mescophil@skyinet.net<br />
Singapur, Malaysia, Indonesien<br />
Firsttech Distribution Pte. Ltd<br />
No. 10 Ubi Crescent #07-11<br />
Ubi TechPark<br />
Singapore 408564<br />
Tel. +65 68 46 88 22<br />
Fax +65 68 46 88 33<br />
E-Mail:<br />
Daniel.Lo@FIRSTTECH.com.sg<br />
Südkorea<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Korea Co., Ltd.<br />
#12 13, Hyundai Office B/D<br />
9-4 Sunai-dong, Bundang-gu<br />
Sungnam-si<br />
Kyunggido 463-020<br />
Tel. +82 (31) 711 15 83<br />
Fax +82 (31) 717 15 83<br />
E-Mail:<br />
michoi@vdmkorea.onnet21.com<br />
Taiwan<br />
Far East Alloy Corporation<br />
2F-2, No. 29-1, Lane 169<br />
Kang Ning St., Shih-Chih City<br />
Taipai Hsien<br />
Tel. +886 (2) 26 95 30 33<br />
Fax +886 (2) 26 95 07 66<br />
E-Mail: sales@fea.com.tw<br />
Thailand<br />
Sahakol Trading Co. Ltd.<br />
128/113 9th FL, Payatai Plaza<br />
Building<br />
Payatai Road<br />
Bangkok 10400<br />
Tel. +66 (2) 216 57 47- 8<br />
Fax +66 (2) 216 57 21<br />
E-Mail: sahakol@loxinfo.co.th<br />
Vietnam<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> AG<br />
Representative Office Vietnam<br />
Hanoi Office<br />
Suite 503, 5th Floor<br />
Hanoi Central Office Building<br />
44B Ly Thuong Kiet Street<br />
Hoan Kiem District<br />
Hanoi<br />
Tel. +84 (4) 934 70 43<br />
Fax +84 (4) 934 70 46<br />
E-Mail:<br />
doan@thyssenkrupp.com.vn<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> AG<br />
Representative Office Vietnam<br />
Ho Chi Minh Office<br />
Room 3 B08, 3rd Floor,<br />
Saigon Trade Centre<br />
37 Ton Duc Thang, District 1<br />
Ho Chi Minh City<br />
Tel. +84 (8) 910 24 38<br />
Fax +84 (8) 910 24 40<br />
E-Mail: thyssenkrupp@hcm.vnn.vn<br />
Volksrepublik China<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Hongkong Ltd.<br />
Beijing Representative Office<br />
Unit 8A, 22/F. China Life Tower<br />
No. 16 Chaoyangmenwai Avenue<br />
Chaoyang District<br />
Beijing 100020<br />
Tel. +86 (10) 85 25 29 99<br />
Fax +86 (10) 85 25 21 61<br />
E-Mail: zhoujtk@tkpek.com.cn<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Hongkong Ltd.<br />
Shanghai Representative Office<br />
Unit 2009, 20/F. China Merchants<br />
Tower<br />
161 Lujiazui Dong Road, Pu Dong<br />
Shanghai 200120<br />
Tel. +86 (21) 38 78 47 00<br />
Fax +86 (21) 58 82 95 89<br />
E-Mail: libj@tksha.com.cn<br />
Volksrepublik China<br />
und Hong Kong<br />
Fordley Development Ltd<br />
Rm 705-707, Yu Sung Boon<br />
Building<br />
107-111 Des Voeux Road Central<br />
Hong Kong<br />
Tel. +852 25 41 00 00<br />
Fax +852 28 54 19 42<br />
E-Mail: desmond@fordley.com.hk<br />
Australien<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> Australia Pty.<br />
Ltd.<br />
724 Springvale Road<br />
P.O. Box <strong>27</strong>1<br />
Mulgrave, Victoria 3170<br />
Tel. +61 (3) 95 61 13 11<br />
Fax +61 (3) 95 61 44 65<br />
E-Mail: j.wilson@kruppvdm.com.au
Impressum<br />
<strong>VDM</strong> <strong>Report</strong> <strong>Nr</strong>. <strong>27</strong><br />
Weichmagnetische Werkstoffe<br />
auf Ni-Fe-Basis<br />
Herausgeber:<br />
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> GmbH<br />
Plettenberger Straße 2<br />
58791 Werdohl<br />
Postfach 1820<br />
58778 Werdohl<br />
Telefon: +49 (02392) 55-0<br />
Fax: +49 (02392) 55-2217<br />
E-Mail: info@tks-vdm.thyssenkrupp.com<br />
www.thyssenkruppvdm.com<br />
Alle Angaben und Empfehlungen<br />
in dieser Druckschrift beruhen auf<br />
praktischen Erfahrungen und Ergebnissen<br />
unserer Forschung und Entwicklung und<br />
entsprechen dem Stand bei Drucklegung.<br />
Zwischenzeitliche Änderungen sind im<br />
Interesse einer laufenden Verbesserung<br />
und Weiterentwicklung unserer Werkstoffe<br />
möglich.<br />
Unsere technischen Informationen erfolgen<br />
nach bestem Gewissen, jedoch ohne Gewähr.<br />
Lieferungen und Leistungen unterliegen ausschließlich<br />
unseren Allgemeinen Geschäftsbedingungen.<br />
Ausgabe März 2003
<strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>VDM</strong> GmbH<br />
Plettenberger Straße 2<br />
58791 Werdohl<br />
Postfach 18 20<br />
58778 Werdohl<br />
Telefon:+49 (0 23 92) 55-0<br />
Fax: +49 (0 23 92) 55-22 17<br />
E-Mail: info@tks-vdm.thyssenkrupp.com<br />
www.thyssenkruppvdm.com<br />
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