DE2839626A1 - Amorphe magnetische legierung - Google Patents
Amorphe magnetische legierungInfo
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Description
7-35, Kitashinagawa 6-chome,
Shinagawa-ku
Tokyo, Japan
Die vorliegende Erfindung betrifft eine amorphe magnetische Legierung und insbesondere eine amorphe magnetische Legierrung,
die als Material für einen Magnetkopf für Aufzeichnungsund bzw. oder Wiedergabegeräte technisch brauchbar ist.
Als magnetisches Material von hoher Permeabilität sind eine polykristalline Eisen-Nickel-Legierung, eine polykristalline
Eisen-Aluminium-Silicium-Legierung, ein Einkristallferrit und
ein polykristalliner Ferrit bekannt geworden. Im Hinblick auf ihre Verwendung als Material für einen Magnetkopf weist jedoch
die Eisen-Nickel-Legierung (Legierung der Permalloy-Gruppe) eine sehr niedrige magnetische Sättigungsflußdichte
auf, die im Höchstfall 8ooo Gauß beträgt, und sie ist auch in Bezug auf Ihre Verschleißfestigkeit unbefriedigend. Dar—
überhinaus ist ihre Permeabilität im Hochfrequenzbereich bemerkenswert reduziert. Andererseits weist die Eisen-Aluminium-Silicium-Legierung
(Sendust) zwar eine höhere magnetische Sättigungsflußdichte bis herauf zu etwa loooo Gauß auf, und sie
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ist in Bezug auf ihre Verschleißfestigkeit überlegen. Jedoch kann die Eisen-Aluminium-Silicium-Legierung keineswegs plastisch verarbeitet
werden. Und die magnetische Sättigungsflußdichte von
Ferrit beträgt höchstens 45oo Gauß. Eine höhere magnetische
Sättigungsflußdichte als 45oo Gauß kann bei Ferrit wegen dessen magnetischer Wechselwirkung nicht erwartet werden.
Ferrit beträgt höchstens 45oo Gauß. Eine höhere magnetische
Sättigungsflußdichte als 45oo Gauß kann bei Ferrit wegen dessen magnetischer Wechselwirkung nicht erwartet werden.
Wie oben erwähnt, haben die konventionellen magnetischen Materialien
hoher Permeabilität sowohl Vorteile als auch Nachteile. Es ist schwierig, sie als Material für einen Magnetkopf zu verwenden,
der imstande sein muß, mit einer hohen Aufzeichnungsdichte
und einer hohen Aufzeichnungsqualität, wie sie hernach
erwartet werden, fertig zu werden.
erwartet werden, fertig zu werden.
Im allgemeinen nimmt man an, daß die die Legierungsbestandteile bildenden Atome in dem amorphen Metall nicht in ein Gitter eingebunden
sind, und daher weist dieses keine magnetische Kristallanisotropie auf. Von diesem Gesichtspunkt aus kann man erwarten,
daß das amorphe Metall ein magnetisch weiches Material darstellt, das eine geringe Koerzitivkraft und eine hohe Permeabilität zeigt.
Nun weist jedoch ein amorphes Material, das z.B. nur Eisen als
metallisches Element enthält oder welches das Eisen als Hauptbestandteil und Cobalt und bzw. oder Nickel als Restkomponenten enthält, eine sehr große MagnetostriktionskonstanteA auf. Demgemäß ist .es mit dem Nachteil behaftet, daß seine Anfangspermeabilität niedrig ist aufgrund der Beziehung ,U0,,
( ©· : innere und äußere Spannung). Wird ein solches Material
dem Tempern bzw. der Glühbehandlung bei einer geeigneten Temperatur unter der Kristallisatxonstemperatur unterworfen, so wird seine Permeabilität stark erhöht. Wenn jedoch ein derartiges
Material als Material für einen Magnetkopf verwendet wird, dann sollte die Magnetkopfspitze mit einer Kunstharzformmasse fixiert werden. Die Magnetkopfspitze wird mit dem härtbaren Harz stark
gespannt. Als Folge der Kombination einer solchen Spannung und
der Magnetostriktionskonstante wird eine induzierte magnetische
metallisches Element enthält oder welches das Eisen als Hauptbestandteil und Cobalt und bzw. oder Nickel als Restkomponenten enthält, eine sehr große MagnetostriktionskonstanteA auf. Demgemäß ist .es mit dem Nachteil behaftet, daß seine Anfangspermeabilität niedrig ist aufgrund der Beziehung ,U0,,
( ©· : innere und äußere Spannung). Wird ein solches Material
dem Tempern bzw. der Glühbehandlung bei einer geeigneten Temperatur unter der Kristallisatxonstemperatur unterworfen, so wird seine Permeabilität stark erhöht. Wenn jedoch ein derartiges
Material als Material für einen Magnetkopf verwendet wird, dann sollte die Magnetkopfspitze mit einer Kunstharzformmasse fixiert werden. Die Magnetkopfspitze wird mit dem härtbaren Harz stark
gespannt. Als Folge der Kombination einer solchen Spannung und
der Magnetostriktionskonstante wird eine induzierte magnetische
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Anisotropie in der Magnetkopfspitze erzeugt. Demzufolge wird
die Permeabilität des Magnetkopfspitzenmaterials wieder erniedrigt, was hinwiederum zu einer Herabsetzung der Leistung des
Magnetkopfes führt. Der Grund hierfür liegt, wie man annehmen kann, darin, daß die Magnetostriktionskonstante des amorphen
Metalls, das überwiegend Eisen enthält, groß ist. Will man daher ein Magnetkopfmaterial erhalten, dessen magnetische Eigenschaften
durch die Verarbeitungsprozesse nicht verschlechtert werden, so sollte dessen Magnetostriktionskonstante so klein
wie möglich sein.
Gegenstand dervorliegenden Erfindung ist daher, eine amorphe
magnetische Legierung mit verbesserten Eigenschaften verfügbar zu machen, welche die oben beschriebenen Nachteile der konventionellen
magnetischen Legierungen hoher Permeabilität nicht mehr aufweist ..
Zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehört auch das Verfügbarmachen
einer amorphen magnetischen Legierung, deren Eigenschaften durch die Bearbeitungsprozesse und die Verarbeitung
mit der Kunstharzformmasse weit weniger beeinträchtigt werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht die amorphe magnetische Legierung aus 2 bis 20 At % (Atomprozent) Ru (Ruthenium)
, 10 bis 30 At % Atomen aus wenigstens einem amorphe Legierungen bildenden Element aus der Stoffgruppe P (Phosphor), C
(Kohlenstoff), Si (Silicium), B (Bor) und Ge (Germanium) und aus Fe (Eisen) als dem überwiegenden Bestandteil des Restes der Legierung.
Verschiedene andere Gegenstände, technische Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detailierten
Beschreibung zu entnehmen, und die neuen Merkmale der Erfindung insgesamt sind in den beigefügten Patentansprüchen herausgestellt.
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In der zugehörigen Fig. 1 sind die Abhängigkeiten der effektiven
Permeabilitäten ,u eines amorphen magnetischen Materials eines Vergleichsmusters von der Frequenz vor und nach der Fixierung
mit der Kunstharzformmasse graphisch dargestellt.
Die Fig. 2 bis 5 veranschaulichen kurvenmäßig die Abhängigkeiten
der effektiven Permeabilitäten ,u der amorphen magnetischen Materialien der vorliegenden Erfindung von den Frequenzen vor
und nach der Fixierung mit der Kunstharzformmasse.
Im Zuge der Entwicklung der vorliegenden Erfindung wurde gefunden,
daß der Magnetostriktionskoeffizient einer amorphen magnetischen Legierung durch Zusatz von Rutheniumatomen in Mengen
von 2 bis 20 At % zu einem amorphen Material, das wenigstens ein amorphe Legierungen bildendes Element aus der Stoffgruppe
P, C, Si, B und Ge sowie als überwiegenden Bestandteil des Restes der Legierung Fe enthält, sehr stark herabgesetzt wird.
Zunächst soll der Grund erörtert werden, warum Rutheniumatome in Mengen von 2 bis 20 At % überhaupt zugesetzt werden. Werden
Rutheniumatome in einer größeren Menge als 20 At % zugesetzt, dann zeigt die erhaltene amorphe magnetische Legierung keinen
Ferromagnetismus bei Raumtemperatur, d.h. der magnetische Curie-Punkt oder die Curie-Temperatur ist niedriger als Raumtemperatur
oder die magnetische Sättigungsflußdichte ist bei Raumtemperatur merklich herabgesetzt. Werden Rutheniumatome in geringeren Mengen
als 2 At % zugesetzt, dann wird der Magnetostriktionskoeffizient
nicht ausreichend erniedrigt.
Es ist empfehlenswert, daß die Menge des amorphe Legierungen bildenden Elementes größenordnungsmäßig zwischen 10 und 30 At %
liegt. Es ist schwierig, den amorphen Zustand außerhalb des vorgenannten Bereiches zu erhalten. Empfehlenswerter ist es, die
Menge des amorphe Legierungen bildenden Elementes zwischen etwa 15 und 28 At % zu bemessen.
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In einer erfindungsgemäßen amorphen magnetischen Legierung kann
ein Teil der Rutheniumatome durch Mo (Molybdän), Mn (Mangan), V (Vanadin) , Al (Aluminium) oder Cr (Chrom) in solcher Weise
ersetzt werden, daß der Gehalt an der Gesamtmenge der Rutheniumatome und der vorangehend beschriebenen, sie ersetzenden Atome
im Bereich von 2 bis 20 At % liegt. Solche substituierenden Atome tragen zu einer wirksamen Herabsetzung des Magnetostriktionskoeffizienten
bei. Insbesondere Aluminium bewirkt eine
Verminderung der Erhöhung des magnetischen Curie-Punktes und eineAHerabsetzung ·
der magnetischen Sättigungsflußdichte. Es ist vorteilhaft, wenn der Gehalt an Aluminiumatomen im Bereich von 0,1 bis 15 At %,
bezogen auf die gesamte amorphe magnetische Legierung, liegt. Beträgt der Gehalt an Aluminiumatomen mehr als 15 At %, dann
ist es schwer, den amorphen Zustand zu erhalten. Beträgt der Gehalt an Aluminiumatomen weniger als 0,1 At %, dann treten
die oben erwähnten Effekte nur in einem geringen Ausmaß ein. Die vorangehend erwähnten substituierenden Atome Mo, Mn, V oder
Cr können in fast der gleichen Konzentration wie die Rutheniumatome enthalten sein. Der aufgrund des Zusatzes der Rutheniumatome
eintretende Effekt wird durch eine solche Zugabe der substituierenden Atome nicht verschlechtert.
Werden die Gehalte an P, C, Si, B und Ge durch den Ausdruck
P C . Si B Ge ν w χ y ζ
wiedergegeben, wobei
v + w + x + y+z=1
ist, dann ist es empfehlenswert, daß ihre Menge so gewählt wird, daß sie in den nachstehenden Bereichen
ν = 1, w = 0,7, χ = 0,7, Y = 1 und ζ = 0,7
liegen.
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Die so hergestellte amorphe magnetische Legierung weist eine Vickershärte von 850 bis 950 Hv oder mehr und einen spezifischen
elektrischen Widerstand von 130 bis 16O,u52-cm auf. Darüberhinaus
ist sie durch eine überlegene Zähigkeit und Bearbeitbarkeit ausgezeichnet.
Es ist empfehlenswert, daß nur Boratome oder Siliciumatome und Boratome als die amorphe Legierungen bildenden Elemente in der
amorphen magnetischen Legierung enthalten sind, da sie einen Anstieg der Kristallisationstemperatur bewirken. Sind Siliciumatome
und Boratome als die amorphe Legierungen bildenden Elemente enthalten, dann ist es vorteilhaft, wenn das Verhältnis
der enthaltenen Mengenanteile zwischen 75 : 25 und 5 : 95 liegt.
Es ist ferner empfehlenswert, wenn der Gehalt an den den überwiegenden
Restbestandteil der Legierung bildenden Eisenatomen in der Größenordnung von 70 bis 90 At % liegt. Ein Teil der
Fe-Atome kann jedoch durch Co- und bzw. oder Ni-Atome (ferromagnetisches 3d-übergangsmetall) ersetzt werden. In diesem Fall
werden durch den Zusatz der Cobalt- und bzw. oder Nickelatome bJs zu einem Gehalt von etwa 20 At %, bezogenaüf die gesamte
amorphe magnetische Legierung, die wertvollen Eigenschaften des amorphen Materials der vorliegenden Erfindung nicht verschlechtert.
Im folgenden werden nach der Lehre der Erfindung durchgeführte
Beispiele beschrieben und sie werden Vergleichsbeispielen gegenübergestellt.
Zur Herstellung der amorphen Materialien wird ein Abschreck-Walzen-Gerät
verwendet, das bereits in den japanischen Patentanmeldungen 22936/1977, 22937/1977 und 109747/1977 sowie der entsprechenden
US-Anmeldung, die auf die gleiche Anmelderin zurückgehen, beschrieben ist. Das Walzen-Abschreck-Gerät besteht aus
einem Paar Abschreckwalzen und einer Drehtrommel, die in der Nähe wenigstens einer der Abschreckwalzen, die in entgegengesetzten
Drehrichtungen rotieren, angeordnet ist. Ein geschmolze-
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nes Gemisch der Rohmaterialien wird in den Spalt zwischen den beiden Walzen eingeführt, um ausgewalzt und dadurch abgeschreckt
zu werden. Ein Streifen oder Film des amorphen Materials aus dem Walzenspalt wird auf die Umf angs fläche der Drehtrommel geführt
und darauf weiter abgekühlt.. Die Abküh lungs geschwindigkeit
des Wälzen-Abschreck-Gerätes ist höher. Mit Hilfe des Walzen—Äbschreck-Gerätes
kann ein starker, gerader und gleichmäßiger Film der amorphen Legierung hergestellt werden. Sind die
Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen unterschiedlich, dann neigt der Film aus dem Walzenspalt nach der Walzer die mit geringerer
Umfangsgeschwindigkeit rotiert,- und hierdurch wird die Abkühlungsgeschwindigkeit weiter verbessert. Natürlich kann auch ein starker
Film der amorphen Legierung in einer derartigen Weise hergestellt
werden.
Mit Hilfe des vorangehend beschriebenen Walzen-Äbschreck-Gerätes
können lange Streifen hergestellt werden. Der amorphe Zustand der langen Streifen wurde durch die Röntgenstrahlbeugungsmethode
bestätigt. Die charakteristischen Eigenschaften der Streifen der amorphen Legierungen wurden in der unten angegebenen Weise bestimmt.
Die Meßergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen zusammengestellt, die später näher erläutert werden.
Zur Messung des Magnetostriktionskoeffizienten wurde aus dem Streifen ein Probestück herausgeschnitten. Die Oberfläche des
Probestücks wurde geschliffen. Danach wurden aus dem Musterstück Scheiben mit einem Durchmesser von 5 mm ausgestanzt. Die Scheiben
wurden mit einem organischen Lösungsmittel gereinigt. An der gereinigten Scheibe wurde mittels eines <x -Cyanacrylatklebers,
z.B. mit dem unter der Handelsbezeichnung "Aloncx " vertriebenen
Kleber, ein Dehnungs- bzw. Spannungsmesser vom Folientyp befestigt. Die Expansion oder Kontraktion der Probescheibe
wurde im statischen Magnetfeld von etwa 10 KOe gemessen. Die Magnetostriktionskonstante
Λ wurde aus der folgenden Gleichung ermittelt:
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283.9628
wobei (A^/ t) der Grad der Expansion oder Kontraktion der Probescheibe
ist, wenn das Magnetfeld an die Probescheibe in der Richtung des Spannungsmessers angelegt wird, und {&£/ C)±
der Grad der Expansion oder Kontraktion der Probescheibe ist, wenn das Magnetfeld an die Probescheibe in der zur Spannungsmesserrichtung
senkrechten Richtung angelegt wird.
Zur Messung der Permeabilitäts/Frequenz-Charakteristik wurde ein Probestück aus dem Streifen geschnitten. Die Oberfläche des
Probestücks wurde geschliffen. Dann wurden mehrere Ringe von 2 mm Innendurchmesser und 5 mm Außendurchmesser aus dem Probestück
herausgestanzt. Die Proben-Ringe wurden in einem Ring-Behälter aus Pyrophylit' isoliert voneinander aufgestapelt. Um
den Ring-Behälter wurden Wicklungen angebracht. Die Permeabilitäten für den Niederfrequenzbereich wurden mit einer Maxwell-Brücke
gemessen und die Permeabilitäten für den Hochfrequenzbereich wurden mit einem Vector-Impedanzmesser bestimmt. Als
nächstes wurden die Probe-Ringe in einer Atmosphäre aus Wasserstoffgas getempert. Danach wurden die Permeabilitäten in der
oben angegebenen Weise gemessen. Die Proben-Ringe in dem Ring-Behälter wurden dann mit der Kunstharzformmasse verpreßt. Für
die Behandlung mit der Kunstharzmasse wurde ein Gemisch aus "Pelnox ΜΕ-1Ό5" und "Pelcure HY-309™ (Handelsbezeichnungen von
Epoxy-Harzen), Hersteller Japanese Pelnox Co. r im Verhältnis
von 100 : 32 verwendet, und es wurde bei einer Temperatur von
400C in 16 Stunden oder bei einer Temperatur von 700C in fünf
Stunden gehärtet. Nach dem Einformen in die Kunstharzformmasse wurde die Permeabilität erneut gemessen.
Zur Messung des Magnetismus (Größe &g der spaafcanen Magnetisierung
und magnetischer Curie-Punkt T) wurde die magnetische Abgleichung (balance) benutzt, bei der ein ETickelstab von hoher
Reinheit als Bezugsmuster diente. Der magnetische Curie-Punkt
SQS812/0982
wurde bei einer Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs von etwa 5 /Min. gemessen. Der Wert des magnetischen Curie-Punktes wui
aus seiner Abhängigkeit vom Magnetfeld erhalten.
Die Kristallisationstemperatur T wurde mit einem DTA-Gerät (das nach dem Prinzip der thermischen Differentialanalyse arbeitet)
bestimmt. Die Vickershärte wurde mit einem Vickers-Härtetester unter einer Belastung von 200 g χ 15 Sek. eines Vickers-Härtepreßelements
gemessen.. Der spezifische elektrische Widerstand J wurde mit einer klein-dimensionierten Wheatstone—Brücke
bestimmt.
Eine Fe-P-Legierung, eine Fe-C-Legierung und Fe wurden so ausgewogen,
daß man die Zusammensetzung 8O At % Fe, 13 AT % P und 7 At % C erhielt und diese Mischung wurde dann in einem Hochfrequenzofen
geschmolzen, um ein geschmolzenes Gemisch der Rohmaterialien zu erhalten. Das geschmolzene Gemisch wurde dann
dem Walzen-Abschreck-Gerät zugeführt. Auf diese Weise wurde ein .amorphes Material in Form eines Bandes hergestellt.
Der Magnetostriktionskoeffizient wurde in der oben angegebenen
Weise gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle I angegeben. Auch die Permeabilität wurde in der oben angegebenen Weise bestimmt.
Danach wurde das Probestück eine Stunde bei 36O°C getempert,
und es wurde die effektive Permeabilität ,u vor und nach dem
Einformen in die Kunstharzformmasse bestimmt. Die Änderung der effektiven Permeabilität ,u durch das Einformen in die Harzformmasse
ist aus Fig. 1 zu entnehmen.
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Es wurden eine Fe-P-Legierung, eine Fe-C-Legierung, Fe und Ru so eingewogen, daß man die Zusammensetzung 78 At % Fe, 2 At % Ru,
13 At % P und 7 At % C erhielt. Ein Testmuster des amorphen Materials
in Form eines Materialstreifens wurde in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Die Kennzahlen,
wie der Magnetostriktionskoeffizient,wurden in der oben beschriebenen
Weise bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt.
Ein Testmuster eines amorphen Materials, das eine Zusammensetzung
von 76 At % Fe, 4 At % Ru, 13 At % P und 7 At % C aufwies, wurde in der im Vergleichsbeispiel beschriebenen Weise hergestellt.
Es wurden die Kennzahlen, wie der Magnetostriktionskoeffizient, gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt. Der
Proben-Ring wurde eine Stunde bei einer Temperatur von 34O°C getempert.
Seine effektive Permeabilität ,u wurde vor und nach dem
Einformen in die Harzformmasse bestimmt. Die Änderung der effektiven
Permeabilität ,u durch das Fixieren in der Kunstharzmasse
ist aus Fig. 2 zu entnehmen.
EinTestmuster eines amorphen Materials, das eine Zusammensetzung
von 74 At % Fe, 6 At % Ru, 13 At % P und 7 At % C aufwies, wurde in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Es wurden die Kennzahlen, wie der Magnetostriktionskoeffizient, gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt.
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, Tabelle I
| Zusammensetzung (At %) |
>x106 | k | T gry (°C) |
erg (emu/g) |
Bs (Gauß) |
HV | 9 (,u5? cm) |
|
| Vergleichs beispiel 1 |
Fe8OP13C7 | 33 | 315 | 410 | 154 | 14200 | 850 | ' 151 |
| Beispiel 1 | Fe78Ru2P13C7 | 26 | 288 | 416 | 137 | 12600 | 850 | 140 |
| Beispiel 2 | Fe76Ru4P13C7 | 21 | 253 | 420 | 130 | 12000 | 860 | 145 |
| Beispiel 3 | Fe74Ra6P13C7 | 16 | 217 | 430 | 118 | 11000 | 870 | 144 |
| Beispiel 4 | Fe72Ra8P13C7 | 12 | 180 | 435 | 104 | 9700 | 870 | 140 |
cry 's
: Magnetostrikticnskoeffizient : 'Kristallisationstemperatur
: magnetische Sättigungs flußdichte : spezifischer elektrischer Widerstand
T : magnetische Curie-Temperatur : spontane Magnetisierung : Vickershärte
amorphen
Ein Testmuster eines^Materials, das die Zusammensetzung 72 At % Fe, 8 At % Ru, 13 At % P und 7 At % C aufwies, wurde in der
gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Es wurden die Keimzahlen, wie der MagnetostriktianskaeffizientA gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle I angeführt. Der Proben-Ring wurde eine Stunde bei einer Temperatur von 34O°C getempert.
Seine effektive Permeabilität ,u wurde vor und nach dem Fixieren in der Kunstharzmasse gemessen. Die Änderung der effektiven Permeabilität ,u aufgrund d<
aus Fig. 3 zu entnehmen.
Ein Testmuster eines^Materials, das die Zusammensetzung 72 At % Fe, 8 At % Ru, 13 At % P und 7 At % C aufwies, wurde in der
gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Es wurden die Keimzahlen, wie der MagnetostriktianskaeffizientA gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle I angeführt. Der Proben-Ring wurde eine Stunde bei einer Temperatur von 34O°C getempert.
Seine effektive Permeabilität ,u wurde vor und nach dem Fixieren in der Kunstharzmasse gemessen. Die Änderung der effektiven Permeabilität ,u aufgrund d<
aus Fig. 3 zu entnehmen.
meabilität,u aufgrund des Einbringens in die Kunstharzmasse ist
Aus den vorstehenden Beispielen sind folgende Tatsachen zu entnehmen:
Die MagnetostriktionskoeffizientenA der amorphen Materialien
der Beispiele 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung sind bemerkenswert herabgesetzt im Vergleich zu dem Magnetostriktionskoeffizienten Λ des Materials des Vergleichsbeispiels:1. Insbesondere der Magnetostriktionskoeffizient λ des Materials des
Beispiels 4 der vorliegenden Erfindung beträgt weniger als die
Hälfte des Magnetostriktionskoeffizienten λ des Materials des Vergleichsbeispiels 1. Wie aus Tabelle I zu ersehen ist, nimmt
der Magnetostriktionskoeffizient λ mit zunehmender Rutheniummenge ab, und die Kristallisationstemperatur steigt mdt zunehmender Rutheniummenge an. Andererseits nehmen der magnetische
Curie-Punkt T und die magnetische Sättigungsflußdichte B mit
der zugesetzten Menge Ruthenium ab. Allerdings sind die Abnahmen des magnetischen Curie-Punktes und der magnetischen Sättigungsflußdichte nicht sehr wesentlich im Hinblick auf die erwünschten charakteristischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen amorphen magnetischen Materialien.
der Beispiele 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung sind bemerkenswert herabgesetzt im Vergleich zu dem Magnetostriktionskoeffizienten Λ des Materials des Vergleichsbeispiels:1. Insbesondere der Magnetostriktionskoeffizient λ des Materials des
Beispiels 4 der vorliegenden Erfindung beträgt weniger als die
Hälfte des Magnetostriktionskoeffizienten λ des Materials des Vergleichsbeispiels 1. Wie aus Tabelle I zu ersehen ist, nimmt
der Magnetostriktionskoeffizient λ mit zunehmender Rutheniummenge ab, und die Kristallisationstemperatur steigt mdt zunehmender Rutheniummenge an. Andererseits nehmen der magnetische
Curie-Punkt T und die magnetische Sättigungsflußdichte B mit
der zugesetzten Menge Ruthenium ab. Allerdings sind die Abnahmen des magnetischen Curie-Punktes und der magnetischen Sättigungsflußdichte nicht sehr wesentlich im Hinblick auf die erwünschten charakteristischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen amorphen magnetischen Materialien.
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Ferner wird - wie aus den Kurven der Fig. 1 bis 3 zu ersehen ist - die Änderung der effektiven Permeabilität ,u dank des
Einformens in die Kunstharzmasse durch den Rutheniumzusatz bemerkenswert reduziert, wenn man vergleichsweise das Vergleichsbeispiel 1 betrachtet. Wie Fig. 1 veranschaulicht, wird die beim
Material des Vergleichsbeispiels 1 vor dem Einformen in die Kunstharzmasse gemessene effektive Permeabilität,u nach dem
Einformen in die Harzmasse auf etwa 1/3 im niederen Frequenzbereich reduziert, und sie wird im höheren Frequenzbereich auf
etwa 3/5 reduziert. Wie andererseits die Kurven der Fig. 2 und 3 veranschaulichen, wird die bei den erfindungsgemäßen Materialien
der Beispiele 2 und 3 vor dem Einformen in die Harzmasse gemessene effektive Permeabilität ,u nach dem Einformen in die Harz-
/ e
masse auf etwa 2/5 im niederen Frequenzbereich reduziert, und sie wird im höheren Frequenzbereich nach dem Einformen der Materialien
in die Kunstharzmasse auf etwa 5/6 reduziert. Die effektiven Permeabilitäten ,u der erfindungsgemäßen Materialien der
Beispiele 2 und 3 sind größer als die effektive Permeabilität ,u des Materials des Vergleichsbeispiels 1 und zwar sowohl vor
als auch nach dem Einformen des Materials in die Harzmasse. Der
Grund hierfür liegt, wie m?.n annehmen kann, in der Abnahme des MagnetostriktionskoeffizientenΛ
Eine Fe-B-Legierung, Fe und Si wurden so miteinander vermischt,
daß ein amorphes Material erhalten wurde, dessen Zusammensetzung 78,1 At % Fe, 5,9 At % Si und 16 At % B betrug. Es wurde
ein Testmuster in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Dann wurden die Kennzahlen, wie der Magnetostriktionskoeffizient
Λ , gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.
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Es wurde ein Testmuster eines amorphen Materials der Zusammensetzung
76,1 At % Fe, 2 At % Ru, 5,9 At % Si und 16 At % B in
der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Es wurden die Kennzahlen, wie der MagnetostriktionskoeffizientX,
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt. Der Proben-Ring wurde eine Stunde bei 4100C getempert. Ferner
wurde die Änderung der effektiven Permeabilität fmfgrund des
Einformens in die Kunstharzmasse gemessen. Die Ergebnisse sind aus Fig. 4 zu entnehmen.
Es wurde ein Testmuster eines amorphen Materials der Zusammensetzung
74,1 At % Fe, 4 At % Ru, 5,9 At % Si und 16 At % B in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Es wurden die Kennzahlen, wie der MagnetostriktionskoeffizientJc,
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.
Es wurde ein Testmuster eines amorphen Materials der Zusammensetzung
72,1 At % Fe, 6 At % Ru, 5,9 At % Si und 16 At % B in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Es wurden die Kennzahlen, wie der MagnetostriktionskoeffizientX,
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.
Es wurde ein Testmuster eines amorphen Materials der Zusammensetzung
70;1 At % Fe, 8 At % Ru, 5,9 At % Si und 16 At % B in
der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Es wurden die Kennzahlen, wie der Magnetostriktionskoeff izient.A ,
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.
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Es wurde ein Testmuster eines amorphen Materials der Zusammensetzung
80 At % Fe, 15 At % P und 5 At % Ge in der gleichen
Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Es wurden die Kennzahlen, wie der Magnetostriktionskoeffizient X , gemessen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.
Es wurde ein Testmuster eines amorphen Materials der Zusammensetzung
76 At % Fe, 4 At % Ru, 15 At % P und 5 At % Ge in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Es wurden
die Kennzahlen, wie der Magnetostriktionskoeffizient Λ. , gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.
Wie aus Tabelle II zu entnehmen ist, werden die Magnetostriktionskoeffizienten
X der erfindungsgemäßen Materialien der Beispiele
5 bis 9 mit zunehmender Menge Ruthenium merklich herabgesetzt, wenn man sie den bei den Materialien der Vergleichsbeispiele 2
und 3 gemessenen Werten vergleichend gegenüberstellt. Auch die magnetische Curie-Temperatur und die magnetische SättigungsflußdxGhte
der Materialien der Beispiele 5 bis 9 ändern sich mit
dem Zusatz von Ruthenium in ähnlicher Weise wie die entsprechenden
Werte der Materialien der Beispiele 1 bis 4. Jedoch sind die Werte der magnetischen Curie-Temperatur und der magnetischen
Sättxgungsflußdichten der Materialien der Beispiele 5 bis 9 um ein weniges größer als die entsprechenden Werte der Materialien
der Beispiele 1 bis 4.
Wie die Fig. 4 und 5 veranschaulichen, werden die Änderungen der effektiven Permeabilitäten ,u der Materialien der erfindungsgemäßen
Beispiele stark reduziert, verglichen mit denen des Vergleichsbeispiels 1.
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co ο co
| Zusarrmsnsetzung (At %) |
λχ106 | (°C) | T gry (5C) |
(emu/g) | (Gaul) | Hv | S (,nSl cm) |
|
| Vergleichs beispiel 2 |
Fe78,1Si5,9B16 | 35 | 428 | '507 | 174 | 15800 | 980 | 133 |
| Beispiel 5 | Ρ676,1^2δ15,9Β16 | 28 | 395 | 520 | 162 | 14800 | 980 | 131 |
| Beispiel 6 | Fe74/1Ru4Si5/9B16 | 21 | 345 | 520 | 141 | 12900 | 980 | 130 |
| Beispiel 7 | Fe72,1Ru6Si5,9B16 | 17 | 305 | 527 | 135 | 12400 | 980 | 130 |
| Beispiel 8 | Fe7O,1Ru8Si5,9B16 | 12 | 258 | 529 | 124 | 11500 | 990 | 130 |
| Vergleichs beispiel 3 |
36 | 315 | 435 | 152 | 14100 | 710 | 150 | |
| Beispiel 9 | Fe76Ru4P15Ge5 | 22 | 255 | 445 | 129 | 12000 | 720 | 145 |
B.
cry
s: S
Magnetostrikticnskoeffizient Kristallisatianstemperatur
nagnetische Sättigimgsflußdichte spezifischer elektrischer Widerstand
HV
magnetische Curie-Temperatur
spontane Magnetisierung
Vickershärte
spontane Magnetisierung
Vickershärte
OO
CO CD
ro
CD
Es wurde ein Testmuster eines amorphen Materials der Zusammensetzung
63 At % Fe, 15 At % Co, 10 At % Si und 12 At % B in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Es wurden die Kennzahlen, wie der MagnetostriktionskoeffizientΆ r
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt.
Es wurde ein Testmuster eines amorphen Materials der Zusammensetzung
59 At % Fe, 15 At % Co, 4 At % Ru, 10 At % Si und 12 At % B in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Es wurden die Kennzahlen, wie der Magnetostriktionskoeffizient X,
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt.
Es wurde ein Testmuster eines amorphen Materials der Zusammensetzung
63 At % Fe, 15 At % Ni, 10 At % Si und 12 At % B in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Es wurden
die Kennzahlen, wie der Magnetostrxktionskoeffizient Λ /
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt.
Es wurde ein Testmuster eines amorphen Materials der Zusammensetzung
59 At % Fe, 15 At % Ni, 4 At % Ru, 10 At % Si und 12 At % B in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Es wurden die Kennzahlen, wie der MagnetostriktionskoeffizientX
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt.
In den Materialien der.Beispiele 10 und 11 ist ein Teil der Eisenatome
.durch Cobalt- und Nickelatome ersetzt. Wie aus Tabelle
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III ersichtlich ist, tritt der Effekt, der durch den Zusatz von
Ruthenium erreicht wird, nämlich die Herabsetzung des Magnetostriktionskoeffizienten
X , in den Materialien der erfindungsgemäßen Beispiele ein, zum unterschied gegenüber den Ergebnissen
bei den Materialien der Vergleichsbeispiele 4 und 5.
Es wurde ein Testmuster eines amorphen Materials der Zusammensetzung
74 At % Fe7 3 At % Ru, 3 At % Cr1. 13 At % P und 7 At %
C in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Es wurden die Kennzahlen, wie der MagnetostriktionskoeffizientJt,
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV zusammengestellt.
Es wurde ein Testmuster eines amorphen Materials der Zusammensetzung
74 At % Pe, 3 At % Ru, 3 At % Mo, 13 At % P und 7 At % C in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Es wurden die Kennzahlen, wie der MagnetostriktionskoeffizientX,
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV zusammengestellt.
Es wurde ein Testmuster eines amorphen Materials der Zusammensetzung
76 At % Fe, 2 At % Ru, 2 At % V, 13 At % P und 7 At % C in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Es wurden die Kennzahlen, wie der MagnetostriktionskoeffizientiX ,
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV zusammengestellt.
Es wurde ein Testmuster eines amorphen Materials der Zusammensetzung
72,1 At % Fe, 3 At % Ru, 3 At % Cr, 5,9 At % Si und 16 At % B in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
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| Zusammensetzung (At %) |
Λχίο6 | Tc (°C) |
T CQ) |
(emu/g) | V (Sauß) |
Hv |
9
(/«S? em) |
|
| Vergleichs beispiel 4 |
Fe63Co15Si10B12 | 35 | 520 | 510 | 177 | 16700 | §40 | 140 |
| Beispiel 10 | Fe59CO15Ra4Si10B12 | 22 | 420 | 520 | 140 | 13200 | PSO | 143 |
| Vergleichs beispiel 5 |
^1I5 81IO5I2 | 20 | 460 | ' 500 | 140 | 13200 | 930 | 145 |
| Beispiel 11 | Fe59Ni15Ru4Si10B12 | 11 | 360 | 515 | 110 | 10400 | 930 | 143 ' |
cry
Magnetostriktionskoeffizient Kristallisationstemperatur
magnetische Sättigungsflußdichte spezifischer elektrischer Widerstand
: spontane M&gnetisi§runf
Hv : Vickershärt©
Hv : Vickershärt©
co
σ*
Es wurden die Keimzahlen, wie der Magnetostriktionskoeffizient.X,
gemessen, nie Ergebnisse sind in Tabelle TV zusammengestellt.
Es WOmäe eim Testmoster eines amorphen Materials dar ZusaHEnensetzung'72,1
Afc % Fe, 3 Afc % Ru, 3 Afc % Mo, 5,9 Afc % Si und 16
At % B im der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Es wraardeni die Kennzahlen, wie der Magnetostriktionskoeffizienfc
«λ. „ gemessen- Die Ergebnisse sind in Tabelle IV zusammengestellt:.
Es wurde eirt !Eestmasfeer eines amorphen Materials der ZusaHURen— >
|
Setzung 72,1 Afc % Fer 3 afc % Ru, 3 Afc % Mn, 5,9 At % Si und 16 »
At % B im der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Es wurden die Keimzahlen, wie der Magnetos tr ikfcionsko—
effizient X r gemessen. Die Eirgebnisse sind in Tabelle IV zusammengestellt.
Wie aus Tabelle IV hervorgeht, ist in den Beispielen 12 bis 17 - *
ein Teil der Rutheniumafcome im Mengenbereich von 2 bis 2O Afc %
gemäß der vorliegenden Erfindung durch Cr, Mo, V oder Mn ersetzt j
worden. Die Magnetosfcriktionskoeffizienten X der Materialien Γ
der Beispiele 12 bis 17 sind weiter kleiner als diejenigen der (·
Materialien der Vergleichsbeispiele 1 und 2. Es ist zu erkennen, ''
daß bei den Beispielen, bei denen ein Teil der RutheniustatOBie »
im Mengenbereich von 2 bis 2O At % gemäß der Lehre der Erfindung
durch Cr, Mo, V oder Mn ersetzt worden ist, im wesentlichen der gleiche Effekt erzielt wird, wie bei den Beispielen, in denen
nur Rutheniumatome in dem erfindungsgemäß vorgeschriebenen Men—
genbereich von 2 bis 2O At % enthalten sind.
Wenn auch die Beispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
die vorliegende Erfindung in allen Einzelheiten beschrei-
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| Zusammensetzung (At %) |
Λχ106, | 205 | T gry (°C) |
&<3 (emu/g) |
Bs (Gauß) |
Hv | (yuS2 cm) | |
| Beispiel 12 | 16 | 192 | 425 | 112 | 10400 | 860 | 135 | |
| Beispiel 13 | Pe74Ru3Mo3P13C7 | 15 | 263 | 430 | 108 | 10000 | 850 | 138 |
| Beispiel 14 | Fe76RU2V2P13C7 | 21 | 285 | 420 | 135 | 12500 | 860 | 142 |
| Beispiel 15 | Fe72,1Ru3Cr3Si5,9B16 | 15 | 280 | 525 | 130 | 11800 | 970 | 130 |
| Beispiel 1.6 | Fe72JRu3M03Si5/9B16 | 14 | 295 | 530 | 125 | 11400 | 960 | 135 |
| Beispiel 17 | Fe72,1Ra3Mn3Si5,9B16 | 16 | 530 | 135 | 12200 | 960 | 140 | |
Magnetostriktionskoeffizient Kristallisationstemperatur magnetische Sättigungsflußdichte
spezifischer elektrischer Widerstand
T : magnetische Curie-Temperatur
spontane Magnetisierung
Vickershärte
spontane Magnetisierung
Vickershärte
CO CD N)
ben, so versteht es sich doch von selbst, daß die Erfindung nicht auf die in den Beispielen dargestellten Ausführungsformen
beschränkt ist, sondern daß sich für den Fachmann verschiedene Abänderungen und Modifikationen von selbst ergeben,
die er vornehmen kann, ohne dadurch vom Prinzip und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den Patentansprüchen festgelegt
ist.
Patentanwalt
909812/0982
Claims (5)
1. Amorphe magnetische Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß
sie besteht aus
(a) 2 bis 20 At % (Atomprozent) Rutheniumatomen r
(b) 10 bis 30 At % Atomen aus wenigstens einem amorphe Legierungen
bildenden Element aus der Stoffgruppe Phosphor, Kohlenstoff, Silicium, Bor und Germanium und aus
(c) Eisenatomen als dem überwiegenden Bestandteil des Restes der Legierung.
2. Amorphe magnetische Legierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Atome des besagten, wenigstens einen amorphe Legierungen bildenden Elements in einer Menge von
15 bis 28 At % enthalten sind.
3. Amorphe magnetische Legierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß dann,,wenn die Gehalte an Phosphor (P), Kohlenstoff (C), Silicium (Si), Bor (B) und Germanium (Ge)
als den besagten, amorphe Legierungen bildenden Elementen durch den Ausdruck
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ORIGINAL INSPECTED
Pv Cw Six B y Gez
wiedergegeben werden, wobei
sie so gewählt werden, daß sie innerhalb der Mengenbereiche
ν *= 1 , w = 0,7, X^ 0,7, y = 1
und ζ = 0,7
liegen.
4. Amorphe magnetische Legierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der genannte Rest der Legierung Nickel und bzw. oder Cobalt in einer Menge bis zu 20 At % enthält.
5. Amorphe magnetische Legierung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß als die besagten, amorphe Legierungen bildenden Elemente nur Silicium und Bor im Verhältnis 75 : 25
bis 5 : 95 enthalten sind.
909812/098
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52109746A JPS5949299B2 (ja) | 1977-09-12 | 1977-09-12 | 非晶質磁性合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2839626A1 true DE2839626A1 (de) | 1979-03-22 |
| DE2839626C2 DE2839626C2 (de) | 1988-07-28 |
Family
ID=14518188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19782839626 Granted DE2839626A1 (de) | 1977-09-12 | 1978-09-12 | Amorphe magnetische legierung |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4190438A (de) |
| JP (1) | JPS5949299B2 (de) |
| CA (1) | CA1086986A (de) |
| DE (1) | DE2839626A1 (de) |
| FR (1) | FR2402713B1 (de) |
| GB (1) | GB2005303B (de) |
| NL (1) | NL7809284A (de) |
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