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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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