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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Metallband mit niedrigem Ummagnetisierungsverlust
und biaxialer Textur und ein Herstellungsverfahren dafür. Spezieller
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
eines Metallbands mit niedrigem Ummagnetisierungsverlust und biaxialer
Textur durch Bereitstellung von Metallschichten in einer mehrschichtigen
Struktur, wie z. B. Nickelschichten und Schichten aus nichtmagnetischem
Metall, mit einem Elektroplattierungsverfahren, welches nahe bei
Raumtemperatur durchgeführt
wird. Die ferromagnetischen Eigenschaften der Nickelschicht können durch
Anwendung dieses Verfahrens effektiv vermieden werden.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Die
Effizienz von elektrischen Geräten
kann allgemein durch einen Energieverlust während des Betriebs elektrischer
Geräte
beeinflusst werden. Intensive Forschungen in Bezug auf die Verwendung
von supraleitenden Drähten
ohne elektrischen Widerstand wurden durchgeführt, um den Energieverlust
in elektrischen Geräten
zu minimieren und die Effizienz der Geräte zu erhöhen. Insbesondere aufgrund
der charakteristischen Eigenschaften eines hohen kritischen Stromes
und niedriger Produktionskosten ist zu erwarten, dass die Forschung
und Entwicklung hinsichtlich eines beschichteten Supraleiters große Beiträge zur Verbesserung
der Leistung und Effizienz elektri scher Geräte auf dem Gebiet von elektrischen
Hochleistungsgeräten
liefern wird. Der beschichtete Leiter ist ein Material in bandförmiger oder
linearer Gestalt, worin eine supraleitende Substanz eingeschlossen
ist, um einen hohen Stromfluss zu transportieren.
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1 ist
eine schematische Zeichnung eines beschichteten Supraleiters.
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Wie
in 1 gezeigt, besitzt der beschichtete Leiter eine
Struktur, die ein biaxial texturiertes Metallband, eine Pufferschicht,
eine supraleitende Schicht und eine Schutzschicht einschließt. Ein
biaxial texturiertes Metallband ist essenziell für die Herstellung eines beschichteten
Leiters mit hoher elektrischer Leistung. Insbesondere sollte der
Ummagnetisierungsverlust des biaxial texturierten Metallbandes niedrig
genug sein, um einen Verlust von Wechselstrom ("AC")
beim Einsatz von elektrischen Geräten unter Verwendung des beschichteten
Leiters zu verringern.
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Gegenwärtig wird
ein Metallband auf Nickelbasis allgemein als Substrat für einen
beschichteten Leiter verwendet. Jedoch zeigt Nickel ferromagnetische
Eigenschaften, welche einen Ummagnetisierungsverlust verursachen,
und ein Mittel zur Unterdrückung
des Charakteristikums des Ferromagnetismus ist erforderlich, um
den Ummagnetisierungsverlust zu verringern.
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Ferromagnetismus
ist eine magnetische Eigenschaft von Material mit einer makroskopischen
Magnetisierung ohne irgendeinen Einfluss eines externen magnetischen
Feldes. Der Ferromagnetismus wird induziert durch die Wechselwirkung
von magnetischen Momenten zwischen dem Spin und dem Bahndrehimpuls von
Elektronen in einem Material. Falls ein ferromagnetisches Material über eine
spezifische Temperatur erhitzt wird, die als Curie-Temperatur des
Materials bezeichnet wird, verschwindet die ferromagnetische Eigenschaft
des Materials. Einige ferromagnetische Materialien zeigen keine
magnetische Eigenschaft. Dies liegt daran, dass individuelle magnetische
Domänen,
die intern gebildet werden, ferromagnetische Eigenschaften aufweisen,
jedoch deren magnetische Momente in entgegengesetzten Richtungen
zueinander orientiert sind, wodurch als Ganzes eine Kompensation
resultiert.
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Es
ist möglich,
das Material zu magnetisieren, indem ein äußeres Magnetfeld angelegt wird,
um die individuellen magnetischen Domänen zu reorientieren. In diesem
Fall kehren die individuellen magnetischen Domänen nicht in ihren Anfangszustand
zurück,
selbst wenn das äußere Magnetfeld
vollständig
entfernt wird. Das Phänomen,
dass eine magnetische Eigenschaft durch eine Strukturänderung
einer magnetischen Domäne
gemäß der Anlegung
oder Ausschaltung des äußeren Magnetfeldes
verändert
wird, wird magnetische Hysterese genannt.
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Gegenwärtig wird
allgemein ein Verfahren zur Herstellung von biaxial texturierten
metallischen Substraten für
beschichtete Leiter verwendet, das als "Rolling-assisted Biaxially Textured
Substrate (RaBiTS)"-Verfahren
bezeichnet wird. Das RaBiTS-Verfahren beinhaltete die Schritte von
Herstellung eines Grundmaterials, Walzen und Wärmebehandlung. Zur Beschränkung des
Ummagnetisierungsverlusts von biaxial texturierten metallischen
Substraten für
beschichtete Leiter werden nichtmagnetische Metalle wie Chrom, Wolfram
etc. bei der Herstellung der Grundmaterialien legiert.
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Jedoch
werden in dem Fall, in dem eine große Menge des nichtmagnetischen
Materials einer Nickellegierung zugesetzt wird, um die ferromagnetischen
Eigenschaften zu unterdrücken,
die mechanischen Eigenschaften des Metallsubstrats verschlech tert.
Dementsprechend können
häufig
Risse oder irreguläre
Oberflächencharakteristiken
bei der mechanischen Verarbeitung, wie z. B. einem Walzprozess,
verursacht werden. Deshalb wird empfohlen, die Zugabe eines nichtmagnetischen
Metalls auf den niedrigen Bereich einiger Prozente zu begrenzen.
Im Fall eines typischen Metallbandes mit einer Ni-W-Zusammensetzung bei
Nickellegierungssubstraten, welche mit dem RaBiTS-Verfahren hergestellt
wurden, kann es erforderlich sein, Nickel mit einer Dicke von etwa
1 μm abzuscheiden,
um eine Pufferschicht zu bilden. Dementsprechend besteht ein Problem,
dass eine präzise
mechanische Verarbeitung und zusätzliche
Verfahren in vielen Fällen
erforderlich sind, um ein nichtmagnetisches Legierungssubstrat herzustellen.
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Kürzlich wurde
berichtet, dass eine biaxiale Textur durch Verwendung einer Metallkathode
mit einer monokristallinen oder ähnlich
hohen Orientierung in einem Elektroplattierungsverfahren, ohne Anlegung
irgendeiner äußeren Kraft,
induziert werden kann (koreanische Patentanmeldung Veröffentl.-Nr.
KR20040086911 (Anmeldungs-Nr.
10-2003-0021091) und US-Anmeldung
Veröffentl.-Nr.
US20040195105 (Anmeldungs-Nr. 10-608,678)).
In diesem Verfahren wird die hohe Orientierung der Kathode auf eine
plattierte Metallschicht übertragen
und dadurch kann eine elektroplattierte Metallschicht mit biaxialer
Textur erhalten werden. Eine kontinuierliche Elektroplattierung
mit einer nichtmagnetischen Metalllegierung ist erforderlich, um ein
Metallband mit niedrigem Ummagnetisierungsverlust herzustellen.
Jedoch ist es nicht leicht, die Zusammensetzung und die Orientierung
der elektroplattierten Metallschicht in einem Legierungs-Plattierungsverfahren
zu steuern. Darüber
hinaus können
die mechanischen Eigenschaften der Metallschicht durch Defekte wie einen
Hohlraum und Risse, welche bei dem Legierungs-Plattierungsverfahren
gebildet werden können,
verschlechtert werden.
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WO 01/83855 A1 offenbart
ein Metallband mit biaxialer Textur, bei dem sich eine abgeschiedene Schicht
aus einen nichtmagnetischen Metall wie Silber auf einem Band aus
massivem Nickel befindet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird offenbart, um die vorgenannten verschiedenen
Probleme im Stand der Technik zu lösen. Eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist die Bereitstellung eines Metallbandes mit niedrigem
Ummagnetisierungsverlust und biaxialer Textur und eines Herstellungsverfahrens
dafür durch
Herstellung eines mehrschichtigen Metallbandes mit Nickel/nichtmagnetisches-Metall-Schichten
in einem Elektroplattierungsverfahren unter Verwendung eines geeigneten
Plattierungsbades, um den Hystereseverlust zu beschränken und
die biaxiale Textur zu verbessern.
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Das
Metallband mit niedrigem Ummagnetisierungsverlust und biaxialer
Textur gemäß der vorliegenden
Erfindung wird in der Form bereitgestellt, dass eine Schicht eines
nichtmagnetischen Metalls auf eine Nickelschicht abgeschieden wird.
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Die
Schicht aus nichtmagnetischem Metall, die auf der Nickelschicht
abgeschieden wird, kann aus Kupfer (Cu), Zink (Zn), Zinn (Sn), Silber
(Ag), Gold (Au), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Vanadium (V), Aluminium (Al),
Tantal (Ta), Wolfram (W) oder einer Metalllegierung davon gebildet
werden.
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Die
Schicht aus nichtmagnetischem Metall kann in Form einer Einzelschicht
oder einer Mehrfachschicht auf der Nickelschicht abgeschieden werden.
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Die
Nickelschicht und die Schicht aus nichtmagnetischem Metall können mit
einem Elektroplattierungsverfahren abgeschieden werden.
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Das
Verfahren zur Herstellung eines Metallbands mit niedrigem Ummagnetisierungsverlust
und biaxialer Textur gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die Schritte: (A) Bilden einer Nickelschicht mit
biaxialer Textur auf einer Oberfläche einer Kathode, die in einem
Elektroplattierungsbad rotiert, das eine Kathode mit einer monokristallinen
oder ähnlich
hohen Orientierung und eine Anode aus Nickel hoher Reinheit umfasst;
(B) Waschen der auf der Kathode gebildeten Nickelschicht in einem
Wasserbad; (C) Bilden einer Schicht aus nichtmagnetischem Metall
auf der gewaschenen Nickelschicht in einem Plattierungsbad mit einer
Lösung
eines nichtmagnetischen Metalls; (D) Aufwickeln eines Metallbandes
durch Abschälen
der Schichten von Nickel/nichtmagnetischem Metall.
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Konkreter
umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Metallbands mit niedrigem
Ummagnetisierungsverlust und biaxialer Textur gemäß Anspruch
1 die Schritte: (A) elektrolytische Abscheidung einer Nickelschicht
mit biaxialer Textur auf einer Oberfläche einer Kathode, die in einem
Elektroplattierungsbad rotiert, das eine Kathode mit einer monokristallinen
oder ähnlich
hohen Orientierung und eine Anode aus Nickel hoher Reinheit umfasst;
(B) Waschen der auf der Kathode gebildeten Nickelschicht in einem
Wasserbad; (C) elektrolytische Abscheidung einer Schicht aus nichtmagnetischem
Metall auf der gewaschenen Nickelschicht auf der Kathode, die in
einem Plattierungsbad mit einer Lösung eines nichtmagnetischen
Metalls rotiert; (D) Aufwickeln eines Metallbandes durch Abschälen der
Schichten von Nickel/-nichtmagnetischem Metall von der Kathode.
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Die
Kathode kann in Form eines Zylinders oder Bandes vorliegen und die
Anode kann in gekrümmter Form
oder in Form einer Platte vorliegen.
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Die
Schicht aus nichtmagnetischem Metall kann Kupfer (Cu), Zink (Zn),
Zinn (Sn), Silber (Ag), Gold (Au), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Vanadium
(V), Aluminium (Al), Tantal (Ta), Wolfram (W) oder eine daraus zusammengesetzte
Metalllegierung einschließen.
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Zusätzlich kann
vor dem Schritt (A) der Bildung der Nickelschicht die Kathode mittels
elektrolytischem Polieren behandelt werden, um die Oberfläche der
Kathode zu glätten.
Die Kathode wird dann in Intervallen von mehreren Sekunden bis mehreren
zehn Minuten in eine Lösung
eingetaucht, die eines von 0–10
Mol Salzsäure,
0–10 Mol
Salpetersäure,
0–10 Mol
Schwefelsäure,
0–10 Mol
Essigsäure,
0–10 Mol
Chromsäure,
0–10 Mol
Kaliumdichromat, 0–10
Mol Flusssäure,
0–10 Mol
Lithiumhydroxid, 0-10 Mol Natriumhydroxid, 0-10 Mol Kaliumhydroxid,
0–10 Mol
Ammoniakwasser, 0–10
Mol Wasserstoffperoxid oder eine Kombination von zwei oder mehr
Komponenten enthält.
Anschließend
kann die Kathode gewaschen und getrocknet werden. Durch die obige
Vorbehandlung ist die Metallschicht leicht abzuschälen.
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Zusätzlich kann
in dem Schritt (A) der Bildung einer Nickelschicht eine Plattierungslösung mit
etwas oder allem von 0-600
g/l Nickelsulfat, 0–600
g/l Nickelsulfamat, 10–70
g/l Nickelchlorid, 20–80
g/l Borsäure, 0–10 g/l
Natriumwolframat (NaWO3), 0–10 g/l
Kobaltchlorid hergestellt werden. Die Plattierungslösung kann einen
pH-Bereich von 1,5–6
aufweisen. Der Grund, warum die Konzentrationen auf die obigen Bereiche
beschränkt
sind, besteht darin, dass die Metallschicht unter diesen Bedingungen
gut gebildet wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Zeichnung eines beschichteten Supraleiters.
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2 ist
eine Planzeichnung von einem Metallplattierungsbad und Hilfsvorrichtungen
zur Elektroplattierung gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
ein Fließdiagramm
gemäß der beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
eine Planzeichnung eines kontinuierlichen Metallplattierungsverfahrens
zur Herstellung eines langen Metallbandes von einem Metallsubstrat
mit biaxialer Textur gemäß der beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
eine Fotografie des von einer Kathode abgeschälten Metallbandes.
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6 ist
eine mit einem Rastermikroskop aufgenommene Fotografie, welche einen
Querschnitt der Metallplattierungsschicht gemäß der beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist
ein Diagramm, welches das Versuchsergebnis des Röntgenbeugungsmusters zeigt,
das für das
Metallband gemäß der beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gemessen wurde.
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8 ist
ein Diagramm, welches eine Hystereseschleife in Beziehung zur Dicke
von Nickel- und Kupferschichten gemäß der beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein
mehrschichtiges Metallband mit niedrigem Ummagnetisierungsverlust
und biaxialer Textur und ein Herstellungsverfahren dafür gemäß der vorliegenden
Erfindung werden im Folgenden detaillierter beschrieben werden.
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2 ist
eine Planzeichnung von einem Plattierungsbad und Hilfsvorrichtungen
zur Elektroplattierung und 3 ist ein
Fließdiagramm
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in den Zeichnungen gezeigt, wird ein Metallplattierungsverfahren,
bei dem eine Metallschicht auf einer Kathode mit einer monokristallinen
oder ähnlich
hohen Orientierung wachsen gelassen wird, durch Eintauchen einer
Anode 4 und einer Kathode 1 in eine Plattierungslösung 2 und
Verwendung einer geeigneten Stromversorgungseinheit 3 bereitgestellt.
Für das
leichtere Abschälen
der auf der Kathode 1 gebildeten Metallschicht nach dem
Plattierungsverfahren wird die Kathode 1 gewaschen und
vor dem Plattierungsverfahren mehrere Sekunden bis mehrere 10 Minuten
lang in eine Lösung,
enthaltend eines oder mehrere von 0–10 Mol Salzsäure, 0–10 Mol
Salpetersäure,
0–10 Mol
Schwefelsäure,
0–10 Mol
Essigsäure,
0–10 Mol
Chromsäure, 0–10 Mol
Kaliumdichromat, 0–10
Mol Flusssäure,
0–10 Mol
Lithiumhydroxid, 0–10
Mol Natriumhydroxid, 0–10 Mol
Kaliumhydroxid, 0–10
Mol Ammoniakwasser, 0–10
Mol Wasserstoffperoxid, eingetaucht, gefolgt von Waschen und Trocknen
(ST1, ST3). Ein Verfahren zur Glättung
der Oberfläche
der Kathode durch Elektropolieren kann unmittelbar vor der Vorbehandlung
der Kathode in der obigen Lösung
eingefügt
werden (ST2).
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird eine Metallschicht mit niedrigem
Ummagnetisierungsverlust hergestellt durch Anwendung eines Mehrschichten-Plattierungsverfahrens
zur Bildung von Nickelschichten und nichtmagnetischen Schichten.
Zur Vereinfachung des Verfahrens ist eine Zweischichten-Plattierung
mit Nickel/nichtmagnetischem Metall bevorzugt. Jedoch kann eine
Mehrschichten-Plattierung mit mehr als zwei Schichten je nach den
Anforderungen ebenfalls möglich
sein (ST4, ST5). Insbesondere muss zur Verringerung eines Ummagnetisierungsverlustes
des Metallbandes die Dicke der Nickelschicht im Vergleich zu derjenigen der
Schicht aus nichtmagnetischem Metall verringert werden. Eine Plattierungslösung, umfassend
etwas oder alles von 0–600
g/l Nickelsulfat, 0–600
g/l Nickelsulfamat, 10–70
g/l Nickelchlorid, 20–80
g/l Borsäure,
0–10 g/l Natriumwolframat
(NaWO3) oder 0–10 g/l Kobaltchlorid, wird
zur Plattierung von Nickel und Nickellegierungen verwendet. Der
pH-Bereich 1,5–6
der Plattierungslösung
ist bevorzugt und der pH-Bereich 2–5 ergibt die beste Orientierung.
Metalle wie Kupfer (Cu), Zink (Zn), Zinn (Sn), Silber (Ag), Gold
(Au), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Vanadium (V), Aluminium (Al), Tantal
(Ta), Wolfram (W) und eine daraus zusammengesetzte Metalllegierung sind
für die
Schicht aus nichtmagnetischem Metall einsetzbar. Die Verfahrensbedingungen
können
sich je nach den Plattierungsverfahren leicht unterscheiden. Verfahren,
die Gleichstrom(DC)-Verfahren, Impulsstrom-Verfahren und periodische
Umkehrstrom(PR)-Verfahren umfassen, sind für die Metallplattierung einsetzbar.
Eine mittlere Stromdichte von 1–20
A/dm2 ist für alle obigen drei Verfahren
anwendbar. Im Falle des Plattierungsverfahrens mit einem Impulsstrom
beträgt
die Kathodenstromzeit 1–100
msec und die Anodenzeit 1–100 msec.
Im Falle des PR-Plattierungsverfahrens beträgt die Kathodenstromzeit 1–100 msec
und die Anodenstromzeit beträgt
1–100
msec.
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Das
von der vorliegenden Erfindung offenbarte Verfahren kann zur Herstellung
einer biaxial texturierten Metallschicht in Form eines langen Metallbands
angewandt werden.
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4 ist
eine Planzeichnung eines kontinuierlichen Plattierungsverfahrens
zur Herstellung eines langen Metallbands aus einem Metallsubstrat
mit einer biaxialen Textur gemäß der beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 4 gezeigt, umfasst das gesamte Plattierungsverfahren
die Plattierung einer ersten Schicht, Waschen und Mehrschichten-Plattierung.
Eine Anode 20 und eine zylindrische Kathode 30 mit
einer biaxial texturierten Oberfläche werden in eine erste Plattierungslösung 10 eingebracht.
In dem Plattierungsverfahren wird eine Metallschicht mit biaxialer
Textur auf der rotierenden Kathode 30 gebildet (ST4) und
die Kathode wird dann in einem Wasserbad 40 gewaschen.
Anschließend
wird eine zylindrische Kathode 60 weiter in einer Mehrschichten-Plattierungslösung 50 nach
demselben Verfahren wie bei der Plattierung der ersten Schicht plattiert
(ST5). Schließlich
wird das mehrschichtige Metall abgeschält und in Form eines Metallbandes
aufgewickelt (ST6, ST7). Bei dem Verfahren der Plattierung der ersten
Schicht sollte eine biaxial orientierte Kathode verwendet werden,
jedoch ist die Oberflächenorientierung
der Kathode bei der Plattierung einer zweiten Schicht oder weiteren
Schicht nicht von Bedeutung. Darüber
hinaus kann, wie in 4(B) gezeigt,
ein biaxial orientiertes Metallband 30a anstelle einer
zylindrischen Kathode als Kathode verwendet werden. Eine Anode 20 in
einer gekrümmten
Form oder Plattenform wird zur Ausbildung eines gleichmäßigen elektrischen
Feldes zwischen den beiden Elektroden verwendet.
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Zwischenzeitlich
kann die Dicke und Kristallinität
der Plattierungsschicht durch Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit
der Kathode und der Stromintensität kontrolliert werden.
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Dieses
kontinuierliche Plattierungsverfahren kann zu verschiedenen Alternativen
modifiziert werden.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird detaillierter wie folgt beschrieben werden.
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BEISPIEL
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Eine
Mehrschichten-Plattierung für
eine Ni/Cu-Struktur wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt.
| Anode: | hochreine
Nickelplatte und
hochreine Kupferplatte |
| Kathode: | biaxial
texturierte Nickelplatte ({100}<l00> Orientierung) |
| Bildung
einer Nickelplattierungslösung: | 250
g/l Nickelsulfamat,
15 g/l Nickelchlorid, und
15 g/l Borsäure |
| Formulierung
einer Kupferplattierungslösung: | 100
g/l Schwefelsäure,
und
300 g/l Kupfersulfat |
| Plattierungstemperatur: | 50°C |
| Plattierungszeit: | Nickel:
5–20 min |
| | Kupfer:
20 min |
| Plattierungsverfahren: | PR |
| Mittlere
Stromdichte: | 5
A/dm2. |
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5 zeigt
eine Plattierungsschicht, die von der unter den obigen Bedingungen
gebildeten Kathode abgeschält
wurde. Es ist gut gezeigt, dass die Plattierungsschicht in zwei
Schichten von Nickel und Kupfer gebildet wird.
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6 ist
eine von einem Rasterelektronenmikroskop aufgenommene Fotografie,
welche einen Querschnitt der Plattierungsschicht zeigt. Wie in der
Fotografie gezeigt, sind eine Nickelschicht B und eine Kupferschicht
A eindeutig unterscheidbar und die Zusammensetzung einer jeden Schicht
kann mit dem beiliegenden EDS-Resultat identifiziert werden. Gemäß dem Resultat
der Analyse beträgt
die Dicke der Nickelschicht 8 μm und
die Dicke der Kupferschicht 28 μm,
was eine Gesamtdicke von 38 μm
ergibt.
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7(A) ist eine grafische Darstellung des
Röntgenbeugungsmusters,
das für
die Analyse der biaxialen Orientierung der Plattierungsschicht gemessen
wurde. Unter Bezug auf die grafische Darstellung ist ersichtlich,
dass die (001)-Peaks von Nickel und Kupfer klar entwickelt sind
und dass die nickelplattierte Oberfläche senkrecht zur plattierten
Oberfläche
eine sehr exzellente Texturfraktur (TF) von etwa 0,97 zeigt. 7(B) zeigt eine O-Schwingungskurve, gemessen
zur Identifizierung der C-Achsen-Orientierung der Ebene (001), wobei
der FWHM("Full Width
at Half Maximum")-Wert
des Peaks 6,2° zeigt.
Zusätzlich
wird eine Nickel(111)-Polfigur gemessen, um eine biaxiale Textur
zu identifizieren. 7(C) zeigt das
Ergebnis der Polfigur, die an dem (111)-Pol der Plattierungsschicht
gemessen wurde. Starke Konturlinien sind an der Position des ψ-Winkels
von 54,7° gezeigt
und sind in Intervallen des ϕ-Winkels von 90° wiederholt.
Anhand dieser grafischen Darstellung kann festgestellt werden, dass
die Plattierungsschicht eine {100}<100>-orientierte kubische
Textur aufweist. 7(D) zeigt einen ϕ-Scan,
gemessen bei einem ψ-Winkel
von 54,7°,
und zeigt an, dass der FWHM-Wert der Nickel-Plattierungsschicht 7,8° beträgt.
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Zur
Analyse der magnetischen Eigenschaften einer Mehrschichten-Plattierung
wird die Hystereseschleife mit einem Schwin gungsproben-Magnetometer
("vibrational sample
magnetometer", VSM)
gemessen. Die Hystereseschleife wird in der Richtung parallel zur
Oberfläche
der Plattierungsschicht bei der Temperatur von 77°K gemessen.
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8 ist
eine grafische Darstellung, welche eine Hystereseschleife in Beziehung
zur Dicke von Nickel- und Kupferschichten zeigt.
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Wie
in
8 gezeigt, ist wohl bekannt, dass die Sättigungsmagnetisierung
einer Mehrschichten-Plattierung mit Nickel/Kupfer weit geringer
ist als diejenige einer Einzelschicht-Plattierung mit reinem Nickel. Insbesondere
in dem Fall, dass die Dicke der Nickelschicht im Vergleich zu derjenigen
der Kupferschicht abnimmt, zeigt die Sättigungsmagnetisierung der
Mehrschichten-Plattierung mit Nickel/Kupfer eine abnehmende Tendenz.
Die Sättigungsmagnetisierung
und der Ummagnetisierungsverlust sind in der folgenden Tabelle 1
gezeigt. Tabelle 1
| | Sättigungs-magnetisierung (emu/cm3) | Ummagnetisierungsverlust
(Energieverlust/ Zyklus, ergs/cm3) | Anmerkungen |
| Ni (30 μm) | 443,2 | 165,8 | Einzelschicht
(Ni) |
| Ni
(7 μm) | Cu
(25 μm) | 43,8 | 20,4 | Mehrfachschicht (Ni/Cu) |
| Ni
(11 μm) | | 89,1 | 42,1 | Mehrfachschicht (Ni/Cu) |
| Ni
(20 μm) | | 176 | 75,0 | Mehrfachschicht (Ni/Cu) |
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Wie
in Tabelle 1 gezeigt, nehmen die Sättigungsmagnetisierung und
der Ummagnetisierungsverlust ebenfalls ab, wenn die Dicke der Nickelschicht
im Vergleich zu derjenigen der Kupferschicht abnimmt. Insbesondere
in dem Fall, in dem die Zeit der Nickelplattierung kurz ist, zeigt
die Nickel/Kupfer- Mehrfachschicht
eine(n) weit niedrigere(n) Sättigungsmagnetisierung
und Ummagnetisierungsverlust als das reine Nickel.
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Wie
oben beschrieben, wird das Metallband mit niedrigem Ummagnetisierungsverlust
und biaxialer Textur gemäß der vorliegenden
Erfindung durch ein Elektroplattierungsverfahren hergestellt, das
nahe bei Raumtemperatur durchgeführt
wird. Das mehrschichtige Metallband mit biaxialer Textur kann bereitgestellt werden
als Substrat zur Herstellung eines beschichteten Leiters oder als
ein Dünnfilm-Magnetmaterial
und kann für
verschiedene magnetische Vorrichtungen eingesetzt werden, da die
magnetischen Eigenschaften durch Einstellung der Dicke der Plattierungsschicht
steuerbar sind. Es gibt auch insofern Vorteile, als die Installierungs-
und Verarbeitungskosten eingespart werden und die Produktionsgeschwindigkeit
hoch ist, da wiederholte Kaltwalz- und Hochtemperaturwärmebehandlungen
nicht erforderlich sind.
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Obwohl
beispielhafte, nicht beschränkende
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung hier vorstehend detailliert beschrieben
wurden, versteht sich, dass viele Variationen und/oder Modifizierungen
der hier entwickelten grundlegenden erfinderischen Konzepte, welche
für Fachleute
auf dem Gebiet ersichtlich sein werden, immer noch von dem Geist
und Umfang der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung wie in den beigefügten
Ansprüchen
definiert umfasst werden.