DE2551098A1 - FERROMAGNETIC COMPOSITION - Google Patents
FERROMAGNETIC COMPOSITIONInfo
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Description
Böblingen, den 12. November 1975 heb/bsBöblingen, November 12, 1975 heb / bs
Anmelderin: International Business MachinesApplicant: International Business Machines
Corporation, Armonk, N.Y. 10504Corporation, Armonk, N.Y. 10504
Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: SA 974 041Official file number: New registration File number of the applicant: SA 974 041
Die Erfindung betrifft ganz allgemein neue ferromagnetische Stoffzusammensetzungen die entweder Rhodium oder Ruthenium enthalten.The invention relates generally to novel ferromagnetic compositions of matter comprising either rhodium or ruthenium contain.
Ferromagnetische Materialien sind ganz allgemein bekannt und es sind viele verschiedene Stoffzusammensetzungen dieser Materialien bekannt geworden. Viele dieser ferrogmagnetischen Stoffzusammensetzungen haben einen oder mehrere Nachteile. Beispielsweise haben viele diese Stoffzusammensetzungen eine zu niedrige Curie-Temperatur, eine zu niedrige Sättigungsmagnetisierung und sind nicht ausreichend korrosionsbeständig.Ferromagnetic materials are well known and there are many different compositions of matter of these materials known. Many of these ferromagnetic compositions of matter have one or more disadvantages. For example Many of these compositions of matter have too low a Curie temperature, too low a saturation magnetization and are not sufficiently resistant to corrosion.
Ferromagnetische Materialien, wie sie beispielsweise für induktive magnetische Aufzeichnung benutzt werden, haben im allgemeinen relativ hohe Curie-Temperaturen von 200 C oder höher. Curie-Temperaturen von Materialien, wie sie beispielsweise bei ;strahladressierbaren Speichern benutzt werden, liegen im allgemeinen zwischen 100 C und 200 C. Dabei geht man davon aus, daß die für ein bestimmtes Anwendungsgebiet erforderliche Curie- !Temperatur im engen Zusammenhang mit den übrigen Materialparametern und auch mit der konstruktiven Ausgestaltung stehen.Ferromagnetic materials, such as those used for inductive magnetic recording generally have relatively high Curie temperatures of 200 ° C or higher. Curie temperatures of materials such as those used in beam addressable memories are generally in the range between 100 C and 200 C. It is assumed that the Curie ! Temperature closely related to the other material parameters and also with the structural design.
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!Stoffzusammensetzungen der allgemeinen Formel R2MnX und RMnX, j wobei R Platin, Rhodium, Iridium, Rubidium oder Osmium, X Aluminium, Gallium, Germanium, Indium, Antimon, Silicium oder Zinn sind, sind in Journal of Applied Physics 42 1336, 7 (1971) beschrieben. Einige dieser manganhaltigen Stoffzusammensetzungen .zeigen ferrogmagnetische Eigenschaften.! Material compositions of the general formula R 2 MnX and RMnX, j where R is platinum, rhodium, iridium, rubidium or osmium, X is aluminum, gallium, germanium, indium, antimony, silicon or tin, are in Journal of Applied Physics 42 1336, 7 (1971). Some of these manganese-containing compositions show ferromagnetic properties.
,Ferromagnetische Stoffzusammensetzungen, die Rhodium und Eisen und ein drittes Element aus der Gruppe IIIA, IVA oder VA des periodischen Systems der Elemente enthalten, sind in der US-Patentschrift 3 144 324 beschrieben. Die in dieser Patentschrift beschriebenen Stoffzusaminensetzungen haben die allgemeine Formel Fe Rb^ ' w°ke;i- a un<^ k zwischen 0,8 und 1,2 liegen. Keine dieser aus dem Stand der Technik bekannten ferromagnetischen Stoffzusammensetzungen werden im Augenblick in irgendeinem merklichen Ausmaß benutzt.Ferromagnetic compositions of matter containing rhodium and iron and a third element from Group IIIA, IVA or VA of the Periodic Table of the Elements are described in US Pat. No. 3,144,324. The compositions of matter described in this patent have the general formula Fe Rb ^ ' w ° k e; i- a un < ^ k are between 0.8 and 1.2. None of these prior art ferromagnetic compositions of matter are currently being used to any appreciable extent.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Klasse von Verbindungen oder Stoffzusammensetzungen zu schaffen, die ferromagnetische Eigenschaften aufweisen und eine neue Struktur besitzen. Dabei sollen die neuen ferromagnetischen Stoffzusammensetzungen eine hohe Magnetisierung, sowie eine über 100 0C liegende Curie-Temperatur haben und im hohem Maße korrosionsbeständig sein.The object of the invention is to create a new class of compounds or compositions of matter which have ferromagnetic properties and a new structure. The new ferromagnetic material compositions should have a high magnetization and a Curie temperature above 100 ° C. and should be corrosion-resistant to a high degree.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe erfüllt eine neuartige Stoffzusammensetzung der allgemeinen Formel R2 TX wobei R aus der aus Rhodium und Ruthenium bestehenden Gruppe, T aus der aus Eisen, Kobalt, Nickel, Vanadium, Chrom und Kupfer bestehenden Gruppe und X aus der aus Aluminium, Gallium, Indium, Tellur, Germanium, Selen und Antimon bestehenden Gruppe genommen ist. Besonders als ferromagnetische Materialien brauchbare Zusammensetzungen sind solche, bei denen T aus einer Gruppe bestehend aus Eisen, Kobalt und Nickel und X aus einer Gruppe bestehend aus Germanium oder Selen genommen sind. Eine Anzahl dieser neuartigen Stoffzusammensetzungen haben eine neue tetragonale Struktur.This object of the invention is achieved by a novel composition of matter of the general formula R 2 T X where R is from the group consisting of rhodium and ruthenium, T is from the group consisting of iron, cobalt, nickel, vanadium, chromium and copper and X is from the group consisting of aluminum , Gallium, indium, tellurium, germanium, selenium and antimony existing group is taken. Compositions particularly useful as ferromagnetic materials are those in which T is taken from a group consisting of iron, cobalt and nickel and X is taken from a group consisting of germanium or selenium. A number of these novel compositions of matter have a new tetragonal structure.
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Die vorliegende Erfindung beschreibt Stoffzusammensetzungen der allgemeinen Formel R2 TX w°ke;*- R aus äer aus Rhodium oder Ruthenium bestehenden Gruppe, T aus der aus Fe, Co, V, Cr, Cu und Ni bestehenden Gruppe und X aus der aus Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn und Sb bestehenden Gruppe genommen ist.The present invention describes compositions of matter of the general formula R 2 TX w ° k e; * - R is taken from a group consisting of rhodium or ruthenium, T is taken from the group consisting of Fe, Co, V, Cr, Cu and Ni, and X is taken from the group consisting of Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn and Sb is.
Alle diese Stoffzusammensetzungen sind korrosionsfeste Materialien. Sie sind in einem gewissen Ausmaß auch elektrische Leiter,All of these compositions of matter are corrosion-resistant materials. To some extent they are also electrical conductors,
Stoffzusammensetzungen, bei denen T aus der aus Fe, Co und Ni bestehenden Gruppe und X aus der aus Ge und Sn bestehenden Gruppe genommen sind, sind insbesondere als ferromagnetische Materialien brauchbar. Eine dieser Stoffzusammensetzungen Rh2FeGe hat eine Curie-Temperatur von 353 0C. Die Curie-Temperatur einiger dieser erfindungsgemäß zusammengesetzten Stoffzusammensetzungen sind in der folgenden Tabelle angegeben.Compositions of matter in which T is selected from the group consisting of Fe, Co and Ni and X is selected from the group consisting of Ge and Sn are particularly useful as ferromagnetic materials. One of these compositions of matter Rh 2 FeGe has a Curie temperature of 353 ° C. The Curie temperature of some of these compositions of matter composed according to the invention are given in the table below.
Rh2FeSn 310Rh 2 FeSn 310
Ru2FeSn 300Ru 2 FeSn 300
Ru2FeGe 200Ru 2 FeGe 200
Rh2CoSn 171Rh 2 CoSn 171
Rh2NiSn <25Rh 2 NiSn <25
Der Magnetismus der ferromagentischen Stoffzusammensetzungen hängt von der jeweiligen Kombination der in der oben allgemeinen Formel angegebenen Metalle ab. Magnetisierungswerte in der Größenordnung von 30 bis 50 elektromagnetische Einheiten je Gramm (EME/g) sind mit diesen Kombinationen erzielbar.The magnetism of the ferromagnetic compositions of matter depends on the particular combination of those in the above general Metals specified in the formula. Magnetization values on the order of 30 to 50 electromagnetic units per gram (EME / g) can be achieved with these combinations.
Die Gruppe von Verbindungen hat eine von zwei Strukturen. Die eine Struktur ist die wohlbekannte Heusler Struktur (L2.), die ein kubisches Gitter aufweist. Die andere Struktur ist bisher in der Literatur nicht beschrieben worden. Es handelt sich dabei um ein tetragonales Gitter mit Atompositionen auf diesemThe group of compounds has one of two structures. One structure is the well-known Heusler structure (L2.), The has a cubic lattice. The other structure has not yet been described in the literature. These are around a tetragonal grid with atomic positions on it
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Gitter wie bei der Heusler L2..-Struktur. Diese neue Struktur soll als D., -Struktur bezeichnet werden.Lattice as in the Heusler L2 .. structure. This new structure shall be referred to as the D., structure.
Insbesondere ist die D.. -Struktur durch eine Raumgruppierung P42/ncm (Ursprung ir: Zentrum 2/m) gegeben, mit R Atoirien bei 4e (Z=1/4) und 4b, T Atomen bei 4d und X Atomen bei 4c. Die hier verwendete Bezeichnung ist die der internationalen Tabellen für Röntgen-Kristallographie Band 1, Kanoch Press 1952. Die Abweichung vom kubischen Gitter ist für die D-,-Struktur groß. Typisch für die D, -Struktur ist eine Verlängerung des c-Git-In particular, the D .. structure is given by a space grouping P4 2 / ncm (origin ir: center 2 / m), with R atoiries in 4e (Z = 1/4) and 4b, T atoms in 4d and X atoms in 4c . The designation used here is that of the international tables for X-ray crystallography Volume 1, Kanoch Press 1952. The deviation from the cubic lattice is large for the D -, - structure. Typical of the D, structure is an extension of the c-Git-
*x±X* x ± X
ters um 20 % relativ zur a Achse.ters by 20% relative to the a axis.
Die Tatsache, daß die chemische Stoffzusammensetzung einiger dieser Verbindungen eine neue Struktur ergibt, ist von beträchtlicher Eedeutung. Es ist allgemein bekannt, daß identische chemische Verbindungen, beispielsweise Graphit und Diamant, die unterschiedliche Strukturen haben, auch sehr unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen.The fact that the chemical composition of some a new structure of these compounds is of considerable importance Interpretation. It is well known that identical chemical compounds, for example graphite and diamond, have different Structures also have very different physical properties.
Es wurde festgestellt, daß die Ruthenium-Verbindungen gemäß der Erfindung eine L21-Struktur haben. Die Rhodium-Verbindungan können dabei entweder eine D., oder eine L2--Struktur haben, abhängig von den Bestandteilen T und X. It was found that the ruthenium compounds according to the invention have an L2 1 structure. The rhodium compounds can either have a D. or an L2 structure, depending on the components T and X.
Obgleich die allgemeine Formel R2 TX spezielle stöchiometrische Abteile angibt, so sind doch gemäß der Erfindung Abweichungen ;von diesen besonderen stöchiometrischen Anteilen mit eingeschlossen. Die stöchiometrischen Anteile können für eines ioder mehrere der Bestandteile getrennt oder in Kombination abgeändert werden um die gewünschten Eigenschaften der Verbindung zu erzielen. Die mögliche Abweichung von den stöchiometrischen Anteilen wird durch die Forderung eingeschränkt, daß die entsprechende kubische oder tetragonale Struktur erhalten bleiben muß, d.h., wenn man zuviel oder zuwenig von einem Bestandteil beimischt, dann erhält man nicht mehr die kubische oder tetrajgonale Struktur.Although the general formula R 2 TX indicates special stoichiometric compartments, deviations from these special stoichiometric proportions are included according to the invention. The stoichiometric proportions for one or more of the constituents can be modified separately or in combination in order to achieve the desired properties of the compound. The possible deviation from the stoichiometric proportions is limited by the requirement that the corresponding cubic or tetragonal structure must be retained, that is, if too much or too little of a constituent is added, then the cubic or tetragonal structure is no longer obtained.
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Die hier beschriebenen Stoffzusammensetzungen oder Verbindungen werden dadurch hergestellt, daß man die Elemente in pulverisierter Form in stöchiometrischen Mengen miteinander vermischt und die so erhaltene Mischung in einem luftleergepumpten Quarzkolben versiegelt und dann den Quarzkolben auf eine erhöhte Temperatur aufheizt, so daß das Pulver zur Bildung der chemischen Verbindung reagieren kann.The compositions of matter or compounds described herein are made by pulverizing the elements Form mixed together in stoichiometric amounts and the mixture thus obtained in an evacuated quartz flask sealed and then the quartz flask is heated to an elevated temperature, allowing the powder to form the chemical bond can react.
Pulverisiertes Rhodium, Eisen und Zinn mit den Atomverhältnissen Rh3FeSn werden miteinander vermischt und im Vakuum bei 250 C für sieben Stunden erhitzt. Anschließend wird das Material weiterhin für sechs Tage bei 700 0C angelassen. Die Mischung wird dadurch abgekühlt, daß der Kolben in Wasser eingetaucht wird. Das dabei erzielte Produkt hat die folgenden Eigenschaften:Powdered rhodium, iron and tin with the atomic ratios Rh 3 FeSn are mixed with one another and heated in vacuo at 250 C for seven hours. The material is then further annealed for six days at 700 0 C. The mixture is cooled by immersing the flask in water. The resulting product has the following properties:
1. Struktur: D4.1. Structure: D 4 .
2. Gitterkonstante: a=5,87 δ, c36,92 S2. Lattice constant: a = 5.87 δ, c36.92 S
3. Curie-Temperatur: 310 °C3. Curie temperature: 310 ° C
4. Magnetisierung (20 0C, 20 kOe): 45 EME/g4. magnetization (20 0 C, 20 kOe): 45 emu / g
Eine weitere Probe aus Rh3FeSn wurde gepresst und im Lichtbogen zu einem Barren geschmolzen. Dieser Barren wurde mechanisch bis zu einer spiegelnden Oberfläche poliert. Diese spiegelnde Oberfläche wurde dann für 24 Stunden einer Atmosphäre ausgesetzt die SO2, NO2, O3, H3S und Cl2 enthielt und eine relative Luftfeuchtigkeit von 80 % aufwies. Diese Bedingungen waren gewählt, um damit eine typische Großstadtatmosphäre darzustellen. Die polierte Oberfläche zeigte keinerlei Spuren einer atmosphärischen Korrosion. Eine Bezugsprobe aus FeCo zeigte bei der gleichen Untersuchung eine sehr starke Korrosion.Another sample of Rh 3 FeSn was pressed and melted into an ingot in an electric arc. This ingot has been mechanically polished to a mirror finish. This reflective surface was then exposed to an atmosphere for 24 hours which contained SO 2 , NO 2 , O 3 , H 3 S and Cl 2 and had a relative humidity of 80%. These conditions were chosen to create a typical big city atmosphere. The polished surface showed no traces of atmospheric corrosion. A reference sample made of FeCo showed very severe corrosion in the same test.
SA 974 Ο41SA 974 Ο41
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Elementares Ehodium, Kobalt und Zinn wurden in Pulverform in entsprechenden Atomverhältnis von Rh^CoSn miteinander vermischt, für sieben Stunden bei 250 °C und dann für sieben Tage bei 700 0C erhitzt. Dann wurde das Material in Wasser abgelöscht. Dieses Beispiel hatte die folgenden Eigenschaften:Elemental Ehodium, cobalt and tin were mixed in powder form in the corresponding atomic ratio of Rh ^ CoSn with each other, heated for seven hours at 250 ° C and then for seven days at 700 0 C. Then the material was quenched in water. This example had the following properties:
1. Struktur: D4h 1. Structure: D 4h
2. Gitterkonstante: a=5,83 8, c=6,91 82nd lattice constant: a = 5.83 8, c = 6.91 8
3. Curie-Temperatur: 171 °C3. Curie temperature: 171 ° C
4. Magnetisierung (20 0C, 20 kOe) = 30 EME/g4. magnetization (20 0 C, 20 kOe) = 30 emu / g
Rhodium, Eisen und Germanium wurden als Elemente in Pulverform im Atomverhältnis Rh2FeGe miteinander vermischt für sechs Stunden bei 250 0C und für drei Tage bei 700 0C erhitzt. Anschließend wurde das Material abgelöscht und in einem Mörser zu feinem Pulver zerstoßen. Dieses Pulver wurde erneut im Vakuum bei 800 0C für vier Tage angelassen und dann im Ofen abgekühlt. Diese Probe hatte die folgenden Eigenschaften:Rhodium, iron and germanium were mixed with one another as elements in powder form in the atomic ratio of Rh 2 FeGe for six hours at 250 ° C. and heated at 700 ° C. for three days. The material was then quenched and pounded into a fine powder in a mortar. This powder was again tempered in a vacuum at 800 ° C. for four days and then cooled in the oven. This sample had the following properties:
1. Struktur: D4,1. Structure: D 4 ,
2. Gitterkonstante: a=5f68 8, c=6,66 A2. Lattice constant: a = 5 f 68 8, c = 6.66 A
3. Curie-Temperatur: 353 0C3. Curie temperature: 353 ° C
4. Magnetisierung (20 0C, 20 kOe): 49 EME/g4. magnetization (20 0 C, 20 kOe): 49 emu / g
Die Elemente Ruthenium, Eisen und Germanium wurden in Pulverform gemäß den Atomverhältnissen Ru3FeGe miteinander vermischt für sechs Stunden bei 250 0C und für fünf Tage bei 800 0C erhitzt.The elements ruthenium, iron and germanium were mixed with one another in powder form according to the atomic ratios Ru 3 FeGe for six hours at 250 ° C. and heated at 800 ° C. for five days.
SA 974 041SA 974 041
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Anschließend wurde die Probe im Ofen abgekühlt. Diese Probe zeigte die folgenden Eigenschaften:The sample was then cooled in the oven. This sample showed the following properties:
1. Struktur: L2..1. Structure: L2 ..
2. Gitterkonstante: a=5,948 £2. Lattice constant: a = 5.948 pounds
3. Curie-Temperatur: 2OO 0C3. Curie temperature: 0 C 2OO
4. Magnetisierung (2O 0C, 2O kOe); 38 EME/g4. magnetization (2O 0 C, 2O kOe); 38 EME / g
Die Elemente Ruthenium, Eisen und Zinn wurden in Pulverform gemäß den Atomverhältnissen Ru-FeSn miteinander vermischt und für sechs Stunden bei 25Ο 0C und für sieben Tage bei 7OO °C erhitzt und anschließend in Wasser abgelöscht. Diese Probe hatte die folgende Eigenschaften:The elements ruthenium, iron and tin were mixed in powder form according to the atomic ratios Ru FeSn together and heated for six hours at 0 C and 25Ο for seven days at 7OO ° C and then quenched in water. This sample had the following properties:
1. Struktur: 1 1. Structure: 1
2. Gitterkonstante: a=6,19 82nd lattice constant: a = 6.19 8
3. Curie-Temperatur: 3OO 0C3. Curie temperature: 0 C 3OO
4. Magnetisierung (2O 0C, 2O kOe): 48 EME/g4. Magnetization (2O 0 C, 2O kOe): 48 EME / g
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Claims (10)
besitzt.8. Ferromagnetic substance composition according to claim 5, characterized in that it has the formula Rh 2 FeSn
owns.
besitzt.9. Ferromagnetic material composition according to claim 5, characterized in that it has the formula Ru 2 FeSn
owns.
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