DE102023100502A1

DE102023100502A1 - Verfahren zur Nachbearbeitung eines amorphen Bands

Info

Publication number: DE102023100502A1
Application number: DE102023100502.2A
Authority: DE
Inventors: Nadine Wolf-Bessler; Christian Polak
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 2023-01-11
Filing date: 2023-01-11
Publication date: 2024-07-11
Also published as: WO2024149780A1

Abstract

In einem Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zur Nachbearbeitung eines amorphen Bands bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst. Ein Band aus einer amorphen Legierung wird bereitgestellt, das eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche, die gegenüber der ersten Hauptoberfläche liegt, aufweist. Das Band weist über eine Länge des Bands von 1 m bis 10000 m eine gemittelte Anfangsdicke diauf. Die erste Hauptoberfläche und die zweite Hauptoberfläche werden verarbeitet, wobei die Dicke des Bands auf eine gemittelten Enddicke df reduziert wird, die über diese Länge des Bands gemessen ist, wobei die Dickenreduktion (di-df)/di x 100 zwischen 2% bis 91% beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nacharbeitung eines amorphen Bands, insbesondere eines amorphen metallischen Bands.
Ein amorphes metallisches Band kann mittels Rascherstarrungstechnologie hergestellt werden. Bei einer Rascherstarrungstechnologie wird eine Schmelze aus einer Legierung auf einen sich schnell bewegenden Kühlkörper, der auch Gießrad genannt wird, gegossen, wobei wegen der Wärmeleitfähigkeit des Kühlkörpers die Schmelze auf dem Kühlkörper erstarrt. Wenn die Schmelze kontinuierlich auf den sich bewegenden Kühlkörper gegossen wird, wird ein amorphes metallisches Band aus der Legierung hergestellt.
Die Druckschrift DE 10 2010 036 401 A1 offenbart eine Anlage zum Herstellen eines metallischen Bands mittels einer Rascherstarrungstechnologie, die eine Walzvorrichtung aufweist, die während des Gießverfahrens auf die Außenoberfläche des Kühlkörpers angepresst wird. Die Außenoberfläche wird mit der Walzvorrichtung rolliert und somit umgeformt, um die Außenoberfläche zu glätten. Die Rauigkeit der Oberfläche des Bands, die durch das Erstarren der Schmelze an der Außenoberfläche erzeugt wird, kann niedrig gehalten werden, sodass die Homogenität des Bands über größere Längen verbessert wird.
Für manche Anwendungen sind amorphe metallische Bänder mit einer kleinen Dicke wünschenswert.
Aufgabe besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem amorphe metallische Bänder mit homogenen Eigenschaften, einer kleinen Dicke und einer großen Länge hergestellt werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Nachbearbeitung eines amorphen metallischen Bands gelöst.
Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zur Nachbearbeitung eines amorphen Bands Folgendes: Zunächst wird ein Band aus einer amorphen Legierung bereitgestellt, das eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche, die gegenüber der ersten Hauptoberfläche liegt, aufweist. Über eine Länge des Bands von 1 m bis 10000 m weist das Band eine gemittelte Anfangsdicke d_i auf. Die erste Hauptoberfläche und die zweite Hauptoberfläche des Bands werden verarbeitet, wobei die Dicke des Bands auf eine gemittelten Enddicke df reduziert wird, die über diese Länge des Bands gemessen ist. Die Dickenreduktion (di-df)/di x 100 beträgt zwischen 2% und 91%.
Die Dickenreduktion (di-df)/di x 100 kann auch zwischen 7% und 86%, zwischen 28% und 75% oder zwischen 7,5% und 50% liegen.
Die Länge des Bands, über die diese Dickenreduktionen gehalten wird, kann zwischen 1 m und 5.000m oder zwischen 5.000 m und 10.000 m liegen.
Das amorphe Band kann mittels Rascherstarrungstechnologie hergestellt werden und mindestens 80 Vol.%, vorzugsweise mindestens 90 Vol.%, amorph sein. Die amorphe Legierung des Bands kann eine amorphe Fe-Basis-Legierung, eine amorphe Cu- Basis-Legierung oder eine amorphe Ni- Basis-Legierung sein. Die Legierung weist einen Anteil an glasbildenden Elementen wie B, P, Si und C, die auch als Metalloide bekannt sind, auf, um die Legierung in amorpher Form herstellen zu können.
Das amorphe Band kann eine Zusammensetzung Fe_{100-a-b-w-x-y-z}T_a M_b Si_w B_x P_y C_z aufweisen, wobei T eines oder mehrere der Elemente Co, Ni, Cu, Sr, Sn, Zn und/oder V bezeichnet, M eines oder mehrere der Elemente Nb, Mo und/oder Ta bezeichnet und ferner gilt 0 at. % ≤ a ≤ 80 at. %, 0 at. % ≤ b ≤ 9 at. %, 0 at. % ≤ w ≤ 18 at. %, 2 at. % ≤ x ≤ 20 at. %, 0 at. % ≤ y ≤ 16 at. % und 0 at. % ≤ z ≤ 2 at. %.
Diese Dickenreduktion kann ausschließlich durch diese Verarbeitung erreicht werden, so dass das amorphe Band im gegossenen Zustand mit der Anfangsdicke d_i bis zu der Enddicke df verarbeitet wird. Diese Verarbeitung ist eine Nachbehandlung des gegossenen amorphen Bands.
Insbesondere bei großtechnischen Anlagen ist es in der Praxis nicht einfach, ein amorphes metallisches Band mit einer vorbestimmten Dicke, insbesondere mit einer kleinen Dicke beispielweise von weniger als 20 µm, über große Längen herzustellen. Das erfindungsgemäße Nachbearbeitungsverfahren ermöglicht, dass ein amorphes metallisches Band mit einer Dicke, die größer ist, als eine vorbestimmte gewünschte Dicke, verwendet werden kann, um ein amorphes metallisches Band mit der gewünschten noch kleineren Dicke bereitzustellen. Längere Bänder mit einer homogeneren gemittelten Banddicke und auch mit einer homogeneren kleineren gemittelten Dicke können mit dem Nachbearbeitungsverfahren bereitgestellt werden, die nicht oder nur in einer kleinen Länge mit einer Rascherstarrungstechnologie direkt hergestellt werden können.
Ein amorphes metallisches Band kann mittels Rascherstarrungstechnologie hergestellt und danach verarbeitet werden, um die Dicke auf die gewünschte Dicke zu reduzieren. Gleichzeitig kann die Oberflächenqualität des Bands, beispielsweise die Oberflächenrauigkeit, verbessert werden. Im Falle, dass die amorphe Legierung weichmagnetisch ist, kann dieses verarbeitete Band verwendet werden, einen Magnetkern mit einem höheren Füllfaktor herzustellen. Im Falle, dass die amorphe Legierung aus einem Hartlot besteht, kann dieses verarbeitetes Band verwendet werden, eine dünne Lötnaht zwischen zwei oder mehreren Teilen zuverlässiger herzustellen.
Die Länge des Bands, über die die gemittelte Anfangsdicke d_i und die gemittelte Enddicke df gemessen wird, kann die gesamte Länge des Bands oder ein Teil der Gesamtlänge des Bands sein. Die gemittelte Anfangsdicke d_i und die gemittelte Enddicke d_f werden über demselben Abschnitt des Bands gemessen, um die Dickenreduktion, die durch die Verarbeitung erreicht wird, zu ermitteln.
In manchen Ausführungsbeispielen sind die gemittelte Anfangsdicke d_i und die gemittelte Enddicke d_f jeweils die CAT_local-Dicke, wobei $C A T_{l o c a l} = \frac{m_{s a m p l e}}{l_{s a m p l e} \cdot ω_{r i b b o n} \cdot ρ}$
und m_sample das Gewicht des Bands ist, l_sample die Länge des Bands ist, w_ribbon die Breite des Bands ist und p die Dichte der Legierung ist und l_sample zwischen 10 cm bis 10 m liegt. In einem Ausführungsbeispiel ist I_sample 1 m.
In anderen Ausführungsbeispielen sind die gemittelte Anfangsdicke d_i und die gemittelte Enddicke d_f jeweils die CATcoil-Dicke, wobei $C A T_{c o i l} = \frac{m_{c o i l}}{l_{c o i l} \cdot ω_{r i b b o n} \cdot ρ}$
und m_coil das Gewicht des Bands ist, I_coil die Länge des Bands ist, w_ribbon die Breite des Bands ist und ρ die Dichte der Legierung ist und I_coil größer als 10 m ist, vorzugsweise zwischen 100 m und 10000 m, vorzugsweise zwischen 100m und 5000 m liegt.
In manchen Ausführungsbeispielen werden die erste Hauptoberfläche und die zweite Hauptoberfläche mit einem Schleifvliesverfahren verarbeitet. Ein Schleifvliesverfahren ist ein Verfahren, bei dem die erste und zweite Hauptoberfläche mit einem Schleifvlies bearbeitet werden, um Material von den Hauptoberflächen des amorphen metallischen Bands abzutragen und somit die Dicke des Bands zu reduzieren.
Ein Schleifvlies weist ein Basismaterial auf, auf das harte Schleifkörper mit Kunstharzen gebunden sind. Das Basismaterial kann ein in Bahnen hergestelltes Wirrvlies aus Kunstfasern, beispielsweise Polyester oder Nylon, sein. Nylonfasern haben den Vorteil, dass sie eine bessere mechanische und thermische Stabilität haben. Als Schleifkörper können Körner aus Aluminiumoxid oder Siliciumcarbid oder zirkon-haltige oder diamanthaltige Schleifkörper verwendet werden. Die Schleifkörper werden auf das Wirrvlies-Basismaterial gesprüht und mit speziellen Kunstharzen dort fixiert. Durch die Auswahl der Bindemittel lässt sich die Flexibilität des Vliesmaterials auf die anwendungstechnischen Bedürfnisse einstellen.
Ein Schleifvlies wird häufig Schleifvliesbürste genannt. Eine Schleifvliesbürste weist jedoch keine herausragenden Borsten auf wie eine herkömmliche Bürste, sondern eine planare oder zylindrische Form, die eine fast ebene Oberfläche aufweist.
In manchen Ausführungsbeispielen ist nach dem Schleifvliesverfahren der arithmetische Mittelwert der Oberflächenrauigkeit R_a des amorphen Bands R_a < 0.1 µm und die Oberflächenrauigkeit Rt des amorphen Bands Rt < 1 µm, wobei Rt die Gesamthöhe des Profils, d.h. der Abstand zwischen den höchsten Peak und tiefstem Tal des Profils, ist. R_a und R_t können über eine vorbestimmte Länge des Bands gemessen werden. Beispielsweise kann die vorbestimmte Länge 1 m oder weniger, beispielweise 100 mm oder weniger..
In manchen Ausführungsbeispielen ist die Anfangsdicke d_i des Bands 14 µm ≤ d_i ≤ 80 µm, vorzugsweise 22µm bis 80µm, vorzugsweise 50µm bis 70µm, vorzugsweise 55µm bis 65 µm- Ein amorphes metallisches Band kann mit einer Dicke in diesen Bereichen mittels Rascherstarrung hergestellt werden.
In manchen Ausführungsbeispielen ist die Enddicke des amorphen metallischen Bands dt 5 µm ≤ d_f ≤ 55 µm, vorzugsweise 5 µm ≤ d_f ≤ 25 µm.
In manchen Ausführungsbeispielen ist die Enddicke des amorphen metallischen Bands d_f weniger als 14 µm, vorzugsweise weniger als 10 µm. Ein amorphes metallisches Band mit dieser geringen Dicke lässt sich mittels Rascherstarrung in größeren Längen, beispielsweise mindestens 100 m, nicht zuverlässig herstellen. Folglich wird das dickere amorphe Band im gegossenen Zustand nachbearbeitet, um die Dicke des Bands auf die gewünschte Enddicke zu reduzieren.
Das Band kann eine Breite von 30 mm bis 250 mm, vorzugsweise 200 mm bis 250 mm aufweisen.
Zur Verarbeitung des Bands wird in manchen Ausführungsbeispielen das Band durch eine Anlage mit zumindest einer Verarbeitungsstation gefördert. Die jeweiligen Verarbeitungsstationen weisen eine erste Schleifvliesbürste, die die erste Hauptoberfläche des amorphen Bands bearbeitet, und eine zweite Schleifvliesbürste, die die zweite Hauptoberfläche des amorphen Bands bearbeitet, auf.
In manchen Ausführungsbeispielen weist die Anlage mehrere solche Verarbeitungsstationen und das Band wird durch eine Verarbeitungsstation nach einander befördert um auf diese Weise mehrere Verarbeitungsstationen zu durchlaufen und die Dicke schrittweise zu reduzieren. Es ist auch möglich, das Band mehrmals durch dieselbe Verarbeitungsstation zu befördern, um das Band mehrmals zu verarbeiten und die Dicke schrittweise zu reduzieren.
Eine Schleifvliesbürste weist keine herausragenden Borsten auf, sondern ein Basismaterial aus gewebten Fasern, herkömmlich Polymerfasern, und kann als Textil oder Vlies bezeichnet werden. In diesem Basismaterial werden Schleifmittel, beispielweise Schleifkörner, verteilt. Eine Schleifvliesbürste kann eine planare Gestalt oder eine zylindrische Gestalt haben.
Die erste und zweite Schleifvliesbürste weisen jeweils ein Vlies mit zumindest einem Schleifmittel auf. Dieses Schleifmittel kann ein oder mehrere Schleifpartikeltypen aufweisen.
In manchen Ausführungsbeispielen weisen die erste und zweite Schleifvliesbürste jeweils synthetische Nylonfasern und ein Schleifmittel auf. Das Schleifmittel kann ein oder mehrere Schleifpartikeltypen aufweisen.
In manchen Ausführungsbeispielen hat die erste und zweite Schleifvliesbürste jeweils eine Lamellengestalt mit mehreren Lamellen oder die Form einer gewickelten Bürste mit mehreren Wicklungen.
In manchen Ausführungsbeispielen sind die erste Schleifvliesbürste und die zweite Schleifvliesbürste jeweils zylindrisch und weisen jeweils eine Länge auf, die größer als die Breite des Bands ist. Diese Gestalt ermöglicht, dass das Band gleichmäßiger verarbeitet werden kann, damit Abweichungen in der Enddicke niedrig gehalten werden können.
In manchen Ausführungsbeispielen weist die erste Schleifvliesbürste und die zweite Schleifvliesbürste jeweils einen Durchmesser von mindestens 90 mm, vorzugsweise mindestens 350 mm auf. Diese Durchmesser helfen auch, eine gleichmäßige Verarbeitung des Bands und somit eine homogene Enddicke über größere Längen zu erreichen.
In manchen Ausführungsbeispielen wird das Band in einem kontinuierlichen Roll-zu-Roll-Verfahren durch die Anlage unter Zugspannung befördert. Beispielsweise wird das Band von einem Abwickler durch die zumindest eine Verarbeitungsstation zu einem Aufwickler befördert. Diese Anordnung kann verwendet werden, um die Verarbeitung von größeren Längen von Bändern zu erleichtern.
In manchen Ausführungsbeispielen sind die erste und zweite Schleifvliesbürste lateral versetzt. Ein Stützroller kann auf der gegenüberliegenden Seite der ersten und zweiten Schleifvliesbürste angeordnet werden, um das Band zu stützen und zu fördern. An einer Stelle vom Ende des Bands wird somit zunächst eine der Hauptoberflächen und erst dann die gegenüberliegende Hauptoberfläche verarbeitet. Das Band kann S-förmig durch die lateral zueinander versetzten erste und zweite Schleifvliesbürste befördert werden. Diese Anordnung ermöglicht es, die Kontaktfläche zwischen den jeweiligen Schleifvliesbürsten zu erhöhen, da die Schleifvliesbürsten zylindrisch sind, und ermöglicht somit eine schnellere Bearbeitung des Bands.
Das Schleifmittel der ersten und/oder der zweiten Schleifvliesbürste kann Körner aufweisen, die beispielweise SiC oder Al₂O₃ aufweisen. Die Korngröße kann abhängig von der Härte der Legierung des Bands, der gewünschten Oberflächenrauigkeit sowie der gewünschten Dickenreduktion und der gewünschten Verarbeitungsgeschwindigkeit ausgewählt werden. In manchen Ausführungsbeispielen sind die erste und zweite Schleifvliesbürste nicht-imprägniert, PU-imprägniert oder flüssig imprägniert, wobei die gewebten Fasern mittels eines Kunststoffs imprägniert werden können. Diese Imprägnation dient der Befestigung der Körner im Basismaterial.
In manchen Ausführungsbeispielen wird die Rotationsgeschwindigkeit der ersten Schleifvliesbürste und der zweiten Schleifvliesbürste eingestellt und/oder der absolute Anpressdruck der ersten Schleifvliesbürste und der zweiten Schleifvliesbürste und/oder der relative Anpressdruck der ersten Schleifvliesbürste und der zweiten Schleifvliesbürste zueinander eingestellt. In manchen Ausführungsbeispielen wird der Anpressdruck der ersten und zweiten Schleifvliesbürste relativ zueinander zwischen 10 und 70%, besonders bevorzugt 20 bis 60% eingestellt. Dieser relative Anpressdruck kann abhängig von den Eigenschaften der Schleifvliesbürste, beispielsweise der Härte und Größe der Körner des Schleifmittels, sowie des Bands, beispielweise der Härte des Bands, eingestellt werden.
In manchen Ausführungsbeispielen werden die erste Schleifvliesbürste und die zweite Schleifvliesbürste jeweils mit einer quer zur Bandrichtung verlaufenden Oszillationsbewegung bewegt. Beispielsweise kann die Oszillationsgeschwindigkeit mindestens 100 Hube pro Minute, vorzugsweise mindestens 300 Hübe pro Minute betragen, oder mindestens 400 Hübe pro Minute, oder mindestens 700 Hübe pro Minute, wobei ein Hub eine Hin- sowie Rückbewegung aufweist. Die Oszillation sowie deren Geschwindigkeit kann verwendet werden, eine gleichmäßige Oberflächenerscheinung zu erreichen. Die Oszillationsgeschwindigkeit kann abhängig von der Transportgeschwindigkeit des Bands durch die Anlage eingestellt werden.
In manchen Ausführungsbeispielen wird ferner umfassend Wasser auf die erste und zweite Hauptoberfläche des Bands an einer Position gesprüht, die sich in der Durchlaufrichtung vor und/oder nach der Verarbeitungsstation und/oder zwischen der ersten und zweiten Schleifvliesbürste der Verarbeitungsstation befindet. Ein Nassschleifvliesverfahren wird somit verwendet und kann helfen, die Materialabtragrate zu erhöhen und das abgetragene Material von den Hauptoberflächen zu entfernen.
In manchen Ausführungsbeispielen wird das Wasser zunächst gefiltert und danach auf das Band gesprüht. Die Filtration verhindert, dass fremde Partikel zwischen der Schleifvliesbürste und der Oberfläche des Bands gelangen, wo sie die Oberflächen beeinträchtigen könnten.
In manchen Ausführungsbeispielen wird, bevor das Band in die Anlage einläuft, die Anfangsdicke des Bands mit einer Genauigkeit von 1 µm vermessen. Verschiedene Messmethode können verwendet werden, die Anfangsdicke zu ermittelten. In manchen Ausführungsbeispielen wird die gemittelten Dicke des Bands mittels seines Gewichts ermittelt, beispielsweise unter der Verwendung der werten CAT_lokal oder CAT_coil, die oben beschreiben worden sind. In andere Ausführungsbeispielen kann die Anfangsdicke kontinuierlich beispielweise mit einem taktilen Sensor, der die Oberfläche berührt, oder berührungslos, beispielsweise mit einem kapazitiven Sensor oder einen konfokalen Sensor, gemessen werden. Dieses Ausführungsbeispiel kann zusammen mit einer Regelungstechnik verwendet werden, um die Verarbeitungsverfahren so anzupassen, dass das Band mit der gemessenen Anfangsdicke in einem Nachbearbeitungsverfahren zu einem Band mit einer vorbestimmten Enddicke verarbeitet wird. Dieses Verfahren ermöglicht auch, dass Abweichungen in der Anfangsdicke des Bands, die beispielweise über die Länge des Gießvorgangs entstanden sind, kompensiert werden, damit die Enddicke des Bands über die gesamte Länge des Bands homogen ist.
Die Enddicke kann auch mit verschiedenen Messmethoden ermittelt werden, beispielsweise mittels seines Gewichts, beispielsweise unter der Verwendung der werten CAT_lokal oder CAT_coil, oder mit einem taktilen Sensor, der die Oberfläche berührt, oder berührungslos, beispielsweise mit einem kapazitiven Sensor oder einen konfokalen Sensor, gemessen werden.
In manchen Ausführungsbeispielen wird die Anfangsdicke des Bands in-line oder in einem vorgelagerten Schritt gemessen, z.B. beim Umspulen des Bands, und die so gewonnenen Daten können als Regelgröße in dem Nachbearbeitungsverfahren verwendet werden.
In manchen Ausführungsbeispielen wird die Enddicke d_fsoll des Bands vorbestimmt und mithilfe einer Regelungstechnik zumindest ein Parameter der Nachbearbeitungsanlage eingestellt, um die vorbestimmte Enddicke d_fsoll zu erreichen. Die gemessene oder die bekannte Anfangsdicke d_i des Bands kann berücksichtigt werden, um die Verarbeitungsparameter einzustellen, damit die vorbestimmte Enddicke d_fsoll erreicht wird. Beispielweise können ein oder mehrere der Parameter der Gruppe bestehend aus der Gestalt, Zusammensetzung mit Schleifpartikeltyp und Anzahl der Schleifvliesbürste, dem absoluten Anpressdruck sowie dem zueinander relativen Anpressdruck der Schleifvliesbürsten, der Transportgeschwindigkeit des Bands durch die Anlage, der Rotationsgeschwindigkeit der Schleifvliesbürsten und der Zugabe von Additiven ins Wasser eingestellt werden, um die Enddicke d_fsoll zu erreichen.
In manchen Ausführungsbeispielen liegt die vorbestimmte Enddicke d_fsoll im Bereich zwischen 5 µm und 55 µm und die Enddicke df des Bands, das nach dem Verarbeitung erreicht wird, innerhalb 5% von d_fsoll, vorzugsweise innerhalb 1 % von d_fsoll liegt, so dass df = d_fsoll ± 5%, vorzugsweise df = d_fsoll ± 1 % ist.
In manchen Ausführungsbeispielen weist die Anlage ferner einen Aufwickler und einen Abwickler auf. Der Aufwickler und der Abwickler können zueinander derart abgestimmt werden, dass ein Bandzug von bis zu 1200 N auf das Band erzeugt wird. In manchen Ausführungsbeispielen werden der Aufwickler und der Abwickler zueinander derart abgestimmt, dass keine weitere Fixierung des Bands verwendet wird.
In manchen Ausführungsbeispielen wird das Band mit einer Geschwindigkeit bis 20m/min, vorzugsweise zwischen 0,1 m/min bis 20m/min, vorzugsweise zwischen 1m/min und 10 m/min, durch die Anlage und somit mit der Verarbeitungsstation verarbeitet.
Nach dem Prozess zum Dickenreduktion kann das Band mit seiner Enddicke weiterverarbeitet werden. Beispielweise kann das Band gereinigt und/oder entfettet, beispielweise wenn additiven Im Wasser verwendet werden. Das lange Band kann dann verarbeitet werden, um Teile für verschiedene Anwendungen aus dem Band herzustellen.
Das Band kann geformt, beispielweise geschnitten werden, um beispielsweise Blattfeder, Abziehklingen für die Druckindustrie, Feder, beispielsweise Uhrenfedern und hoch präzise Federn und Rasierklingen herzustellen.
Ausführungsbeispiele und Beispiele werden nun anhand der Zeichnungen erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage zum Herstellen eines amorphen metallischen Bands mittels Rascherstarrung.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines amorphen metallischen Bands im gegossenen Zustand.
3a zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage zur Nachbearbeitung eines Bands aus einer amorphen Legierung.
3b zeigt eine schematische Darstellung einer Schleifvliesbürste der Anlage der 3a.
4 zeigt die gemessene Dicke eines amorphen metallischen Bands im gegossenen und verarbeiteten Zustand.
5a zeigt die gemessene Oberflächenrauigkeit R_a für ein Band im gegossenen und verarbeiteten Zustand.
5b zeigt die gemessene Oberflächenrauigkeit R_a für ein Band im gegossenen und verarbeiteten Zustand.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage 10 zum Herstellen eines amorphen metallischen Bands mittels Rascherstarrungstechnologie. Die Anlage 10 weist einen Tiegel 11 auf, in dem eine glasbildende Legierung unter Luft, Vakuum oder einem Schutzgas erschmolzen wird, um eine Schmelze 13 zu erzeugen. Der Tiegel 11 kann aus oxydischer Keramik (z.B. Aluminiumoxid) und/oder Graphit bestehen. Die Anlage 10 weist ferner ein Gießrad 15 auf, das sich um eine Achse 16 dreht, wie mit dem Pfeil 17 schematisch dargestellt ist. Das Gießrad 15 dreht sich mit Geschwindigkeiten im Bereich von 10 m/s bis 30 m/s.
Das Gießrad 15 weist eine Außenoberfläche 18 auf, auf die die Schmelze 13 gegossen wird. Die Schmelze 13 aus der Legierung der gewünschten Zusammensetzung wird durch eine Gießdüse 12 auf die Außenoberfläche 18 des Gießrads 15 gegossen. Die Schmelze 13 kann eine Temperatur von 1200°C bis 1500°C aufweisen und die Gießdüse 12 kann ein Heizelement 14 aufweisen. Das drehende Gießrad 15 dient als Kühlkörper, sodass die Schmelze 13 beim Kontakt mit der Außenoberfläche 18 erstarrt. Aufgrund der schnellen Bewegung des Gießrads 15 und des kontinuierlichen Gießens der Schmelze 13 wird ein langes amorphes metallisches Band 19 aus der Legierung hergestellt. Die Abkühlrate der Schmelze 13 auf der Außenoberfläche 18 kann mindestens 10⁵K/s, beispielsweise 10⁶ K/s sein. Ein amorphes metallisches Band 19 kann mit einer Dicke von ungefähr 12 µm bis 70 µm hergestellt werden und kann zumindest 80 Vol.% oder zumindest 90 Vol.% amorph sein. Ein amorphes metallisches Band 19 kann mit dieser Art von Anlage in einer Geschwindigkeit von bis zu 100km/h hergestellt werden.
Das Band 19 und dessen Legierung kann aus einer amorphen Legierung auf Fe-Basis, Cu-Basis oder Ni-Basis bestehen, beispielweise die Legierungen, die unter den Handelsnamen VITROPERM®, VITROVAC®, VITROBRAZE®, VITROFLEXO von Vacuumschmelze GmbH & Co KG Hanau, Deutschland kommerziell erhältlich sind.
Das Band 19 weist somit herstellungsbedingt und legierungsunabhängig zwei unterschiedliche Hauptoberflächen, sogenannten Naturoberflächen, auf, nämlich eine glänzende Luftseite 20 und eine gegenüberliegenden matte Radseite 21, je nachdem, ob die Schmelze 13 während des Erstarrungsprozesses Kontakt mit Luft bzw. der Außenoberfläche 18 des Gießrads 15 hatte.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines amorphen metallischen Bands 19 im gegossenen Zustand und zeigt, dass die gegenüberliegenden Hauptoberflächen 20, 21 Höhen und Tiefen aufweisen, so dass die Hauptoberflächen 20, 21 eine Oberflächenrauigkeit haben. Die maximale Dicke, d_max, des Bands 19, die beispielweise zwischen zwei Platten 100 gemessen wird, ist größer als die gemittelte Dicke, d_av, des Bands 19. Die hierin angegebenen Dicken sind jeweils die gemittelten Dicken.
Ein Glätten der Oberfläche, beispielsweise durch Polieren, entfernt die herausragenden Spitzen der Oberfläche, die wiederum wenig Einfluss auf die gemittelte Dicke haben. Folglich führt ein Polierverfahren zu einer Reduzierung der gemittelten Dicke eines Bands von weniger als 2% der ursprünglichen Dicke und ist somit kleiner als die minimale Dickenreduktion, die mit dem erfindungsgemäßen Verarbeitungsverfahren erreicht ist.
Auch bei optimalen Gießbedingungen entstehen Abweichungen in der Dicke des Bands 19. Diese Abweichungen können beispielsweise durch die nicht zu vermeidende, minimale Unwucht des Gießrades 15 und der damit einhergehenden Änderung des Abstandes zwischen Gießrad 15 und der Düse 14 entstehen. In der Praxis ist die minimale Dicke, mit der ein amorphes Band 19 mittels solch einer Anlage 10 hergestellt werden kann, begrenzt. Bei großtechnischen Anlagen und einer Bandlänge von oberhalb 1000m ist die zuverlässig zu erreichende Dicke ungefähr 14 µm, wobei Dicken von weniger als 20 µm eine zunehmende Herausforderung darstellen.
Bei der Messung der Dicke wird ferner die Länge, über die die Dicke gemessen wird, berücksichtigt. Es ist möglich die Dicke eines Abschnitts eines Bands, beispielsweise die $C A T_{l o c a l} = \frac{m_{s a m p l e}}{l_{s a m p l e} \cdot ω_{r i b b o n} \cdot ρ}$
und m_sample das Gewicht des Bands ist, I_sample die Länge des Bands ist, w_ribbon die Breite des Bands ist und ρ die Dichte der Legierung ist und l_sample zwischen 10 cm bis 10 m liegt. In einem Ausführungsbeispiel ist I_sample 1 m.
In manchen Ausführungsbeispielen wird die Dicke eines längeren Abschnitts des Bands oder der gesamten Länge des Bands ermittelt. Beispielsweise die CAT_coil-Dicke kann über eine Länge des Bands von mindestens 100 m, beispielweise zwischen 100 m und 10.000 m, gemessen werden, wobei CAT_coil wie folgt definiert ist: $C A T_{c o i l} = \frac{m_{c o i l}}{l_{c o i l} \cdot ω_{r i b b o n} \cdot ρ}$
und m_coil das Gewicht des Bands ist, I_coil die Länge des Bands ist, w_ribbon die Breite des Bands ist und ρ die Dichte der Legierung ist und I_coil größer als 10 m ist, vorzugsweise zwischen 100 m und 10000 m, vorzugsweise zwischen 100m und 5000 m liegt. CAT_coil kann über die gesamte Länge des Bands auf einem Coil gemessen werden.
Nach dem Gießverfahren kann das Band 19 im gegossenen Zustand CAT_local Dickenschwankungen im Bereich bis zu 2 µm aufweisen. Neben diesen relativen Dickenschwankungen kann das Band 19 absolute Dickenschwankungen von CAT_coil ± 6 µm sowie lokale min/max Dickenschwankungen im Bereich von ± 6 µm aufweisen.
Die minimale Dicke des amorphen metallischen Bands, das mit Rascherstarrung hergestellt werden kann, hängt von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise der Zusammensetzung der Legierung und der Anlage, ist aber typischerweise im Bereich von 14 µm bis 20 µm. Für manche Anwendungen sind jedoch kleinere Dicken, d.h. kleiner als 14 µm, beispielweise 5 µm oder 10 µm, gewünscht.
Erfindungsgemäß wird somit das mit einem Rascherstarrungsprozess hergestellte amorphe metallische Band 19 nachbearbeitet, um dessen Dicke zu reduzieren.
Insbesondere wird das gegossene Band mittels Schleifvliesbürsten verarbeitet, um Material von beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen 20, 21 abzutragen und somit die gemittelte Dicke von einer Anfangsdicke d_i zu einer Enddicke df zu reduzieren, wobei die Dickenreduktion (d_i-d_f)/d_i × 100 zwischen 2% und 91%, vorzugsweise zwischen 7,5% und 50% liegt. d_i und df sind entweder die CAT_local Dicke oder die CAT_coil Dicken. Diese Dickenreduktion ist somit größer als die Dickenreduktion, die mit einem Glätten, beispielsweise Polieren, der Hauptoberflächen 20, 21 zum Verringern der Oberflächenrauigkeit erreicht wird.
3a zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage 30 zur Verarbeitung von Bändern 19 aus einer amorphen Legierung. Die Legierung kann mindestens 80 Vol% oder mindestens 90 Vol.% amorph sein. Das Band 19 kann aus einer amorphen Legierung auf Fe-Basis, Cu-Basis oder Ni-Basis bestehen und mittels Rascherstarrungstechnologie hergestellt werden.
Die Anlage 30 weist einen Abwickler 31, auf dem eine Spule 32 des gegossenen amorphen metallischen Bands 19 montiert ist, zumindest eine Verarbeitungsstation 33, die zwei Schleifvliesbürsten 34, 35 aufweist, und einen Aufwickler 36 auf. Das Band 19 wird vom Abwickler 31 durch die zumindest eine Verarbeitungsstation 33 zum Aufwickler 36 gefördert. Die Schleifvliesbürsten 34, 35 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Bands 19 angeordnet, damit die erste Schleifvliesbürste 34 mit der ersten Hauptoberfläche 20 und die zweite Schleifvliesbürste 35 mit der zweiten Hauptoberfläche 21 des Bands 19 in Kontakt kommt und Material von dieser Oberfläche abträgt, um die Dicke des Bands 19 von der Anfangsdicke d_i auf eine Enddicke d_f zu reduzieren. Beispielsweise wird die Dickenreduktion (d_i-d_f)/d_i × 100 zwischen 2% und 91%, vorzugsweise zwischen 7,5% und 50% erreicht, wobei d_i und df entweder die CAT_local Dicke oder die CAT_coil Dicken sein können.
In manchen Ausführungsbeispielen weist die Anlage 30 zwei oder mehrere Verarbeitungsstationen 33 die jeweils zwei Schleifvliesbürsten 34, 35 aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten des Bands 19 angeordnet, damit die erste Schleifvliesbürste 34 mit der ersten Hauptoberfläche 20 und die zweite Schleifvliesbürste 35 mit der zweiten Hauptoberfläche 21 des Bands 19 in Kontakt kommt und Material von den beiden Oberflächen 20, 21 abträgt. Die Verarbeitungsstationen 33 sind nach einander in der Förderrichtung 42 angeordnet.
Die Anlage 30 weist ferner eine erste Messeinheit 37, die die Dicke des Bands 19 vor der Verarbeitung misst, und eine zweite Messeinheit 38, die die Dicke des Bands 19 nach der Verarbeitung misst, auf. Diese Messeinheiten 37, 38 sind mit einer Kontrolleinheit 39 verbunden, mit deren Hilfe eine Regelung der Anlage 30 und die Dickenreduktion durchgeführt werden kann. Beispielweise können der Anpressdruck der Schleifvliesbürsten 34, 35 und/oder die Transportgeschwindigkeit des Bands 19 und/oder die Oszillationsgeschwindigkeit der Schleifvliesbürsten 34, 35 durch die Kontrolleinheit 39 eingestellt werden, um die relativen Dickenschwankung auszugleichen und eine vorbestimmte Zieldicke zu erreichen.
Ferner weist die Anlage 30 ein System 40 zum Besprühen des Bands 19 mit Wasser auf, das mehrere Düsen 41 aufweist, die an verschiedenen Stellen angeordnet sind. Die Düsen 41 können in der Förderrichtung 42 gesehen vor und nach den Schleifvliesbürsten 34, 35 angeordnet sein. In manchen Ausführungsbeispielen sind die Schleifvliesbürsten 34, 35 zueinander lateral versetzt. In dieser Anordnung kann eine Düse 41 zwischen den Schleifvliesbürsten 34, 35 angeordnet werden. Ferner können eine oder beide der Schleifvliesbürsten 34, 35 direkt mit Wasser besprüht werden. Da das Band 19 nass verarbeitet wird, kann in der Förderrichtung 42 gesehen nach der letzten Verarbeitungsstation 33 eine Trockeneinheit 43 angeordnet werden, um das verarbeitete Band 19 zu trocknen. Das Band kann bei einer Temperatur von bis zu 120°C für bis zu einer Stunde getrocknet werden.
Die Gestalt der Schleifvliesbürsten 34, 35 ist in der 3b gezeigt. Die Schleifvliesbürsten 34, 35 weisen eine zylindrische Form auf und sind aus einem Rohr oder einer gewickelten Rolle aus einem Verbund von gewebten Kunststofffasern wie zum Beispiel Nylonfasern, gebildet und weisen ein Schleifmittel in Form von keramischen Körnern, beispielweise SiC oder Al₂O₃, auf. Die Korngröße kann abhängig von der Härte der Legierung des Bands, der gewünschten Oberflächenrauigkeit sowie der gewünschten Dickenreduktion und der gewünschten Verarbeitungsgeschwindigkeit ausgewählt werden. Die gewebten Fasern können mittels eines Kunststoffs imprägniert werden, um die Körner in gewebten Fasern zu befestigen.
Die Schleifvliesbürsten 34, 35 drehen sich um ihre Längsachse, die mit dem Pfeil 44 gezeigt ist, um die Hauptoberflächen 20, 21 zu schleifen und damit Material von dieser abzutragen. Die Bürsten 34, 35 können auch in ihrer Längsrichtung oszillierend über die Breite des Bands 19 bewegt werden, was mit dem Pfeil 45 gezeigt ist.
In manchen Ausführungsbeispielen wird das Band zwischen einer Schleifvliesbürste 34, die mit einer Hauptoberfläche 20 in Kontakt steht und Material von der ersten Hauptoberflächen 20 abträgt, und einer Stützrolle 46, die mit der gegenüberliegende Hauptoberfläche 21 des Bands 19 in Kontakt steht, aber kein Material abträgt, befördert. Die Anordnung für die lateral versetzte zweite Schleifvliesbürste 35 kann umgekehrt sein, d.h. die zweite Schleifvliesbürste 34 steht mit einer zweiten Hauptoberfläche 21 in Kontakt und trägt von dieser Material ab, und eine Stützrolle 46 steht mit der gegenüberliegenden Hauptoberfläche 21 des Bands 19 in Kontakt und trägt kein Material von dieser ab.
Tabelle 1 zeigt Versuchsergebnisse der Verarbeitung eines amorphen metallischen Bands mit einer Verarbeitungsstation mit einem Paar von Schleifvliesbürsten A nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Anfangsdicke d_i und die Dicke df nach der Verarbeitung sind jeweils die gemittelte Anfangsdicke di und die gemittelte Enddicke df, die mit der CAT_coil Formel ermittelt werden. Zudem ist der Abtrag aus der Differenz Δd=d_f - d_i bezogen auf die anfängliche Dicke und bezogen auf den aktuellen Durchgang berechnet.
Die Schleifvliesbürsten A weisen eine Laminatgestalt mit einer ersten Anzahl von Lagen und einer ersten Härte auf.

Das Band wird fünf Durchgängen durch die Verarbeitungsstation unterzogen und die Dicke nach jedem Durchgang gemessen. Tabelle 1 zeigt, dass das gegossene Band eine Anfangsdicke d_i von 59,7 µm hat, die nach einer Verarbeitung mit den Schleifvliesbürsten auf 57,4 µm reduziert worden ist. Nach fünf Durchgängen ist die Dicke des Bands auf 50,2 µm reduziert worden. Tabelle 1

Versuch	Durchgang	Breite	Länge	Gewicht	berechnete Dicke	Abtrag insges.	Abtrag pro Durchgang
		in mm	in mm	in g	in µm	in µm	in µm
B389	0	216	711	71.68	59.7
B390	1	216	605	58.62	57.4	2.3	2.3
B391	2	216	575	54.12	55.7	4.0	1.7
B393	3	216	641	57.55	53.2	6.5	2.5
B394	4	216	802	71.53	52.8	6.9	0.4
B395	5	216	791	67.07	50.2	9.5	2.6

Tabelle 2 zeigt Versuchsergebnisse der Verarbeitung eines Bands mit einer Schleifvliesbürste B nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Schleifvliesbürsten B weist eine Laminatgestalt mit einer größeren Anzahl von Lagen als die Schleifbürsten A und somit einer höheren Härte auf.

Die Anfangsdicke d₁ und die Dicke nach bis zu fünf Durchgängen durch die Verarbeitungsstation sind gezeigt. Das gegossene Band hat eine Anfangsdicke von 59,8 µm, die nach einer Verarbeitung mit den Schleifvliesbürsten auf 56,1 µm reduziert worden ist. Nach fünf Durchgängen ist die Dicke auf 46,6 µm reduziert worden. Tabelle 2

Versuch	Durchgang	Breite	Länge	Gewicht	berechnete Dicke	Abtrag insges.	Abtrag pro Durchgang
		in mm	in mm	in g	in µm	in µm	in µm
B411	0	216	628	63.45	59.8
B412	1	216	630	59.74	56.1	3.7	3.7
B413	2	216	699	64.19	54.4	5.4	1.7
B414	3	216	668	58.26	51.6	8.2	2.8
B415	4	216	651	54.23	49.3	10.5	2.3
B416	5	216	664	52.22	46.6	13.3	2.7

Ein Vergleich der Tabellen 1 und 2 zeigt, dass der Dickenabtrag unter anderen von der Auswahl der verwendeten Bürsten abhängig ist, da der Abtrag mit Bürste B größer ist als mit Bürste A.
4 zeigt die gemessene Dicke über die Breite des Bands, die in diesem Beispiel ungefähr 210 mm ist, für das Band im gegossenen Zustand sowie nach einem Durchgang durch eine Verarbeitungsstation mit zwei gegenüberliegenden Schleifvliesbürsten. Die Dicke wurde mit einem kapazitiven Sensor und mit einem taktilen Sensor gemessen. Gemäß dem kapazitiven Sensor ist die Dicke von 21,9 µm ± 0,5 µm auf 21,0 µm ± 0,4 µm und somit um ungefähr 0,9 µm reduziert. Gemäß dem taktilen Sensor ist die Dicke von 22,2 µm ± 0,7 µm auf 21,3 µm ± 0,6 µm und um ungefähr 0,9 µm reduziert. Nach der Schleifvliesbehandlung ist die Oberflächenrauigkeit des Bands reduziert, da es weniger Höhen gibt.
In großtechnischen Anlagen ist es nicht einfach, amorphe metallische Bänder mit Rascherstarrungstechnologie zu gießen, die eine Dicke von weniger als ca. 12 µm aufweisen. Anhand der Nachbearbeitung mit Schleifvliesbürsten können dünnere amorphe Bänder, beispielweise mit einer Dicke von ca. 5 µm, hergestellt werden. In Tabelle 3 ist ein Beispiel mit der Legierung VITROPERM 500 zu sehen. VITROPERM 500 ist von der Vacuumschmelze GmbH & Co KG, Hanau, Deutschland kommerziell erhältlich und hat eine nominelle Zusammensetzung von Fe_73,5Cu₁Nb₃Si_13,5B₉,
Bei diesem Beispiel wurde das Band beim ersten Durchlauf mit einer 60 % Zustellung der Schleifvliesbürsten verarbeitet. Beim zweiten Durchlauf wurde die erste Hälfte 2a des bisher einmalig gebürsteten Bandes mit 30 % Zustellung gebürstet und die weitere Hälfte 2b mit 60 % Zustellung der Schleifvliesbürsten verarbeitet. Es kam bei dieser Versuchsreihe jeweils die Schleifvliesbürste A mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,2 m/min zu Einsatz. Tabelle 3

Anzahl Durchgänge Zustellung [%] CAT_local Dicke [µm] Abtrag insges. [µm] Bemerkung

0 17,9 gegossenen Zustand

1 60 13,0 3,9

2a 30 10,9 7,0

2b 60 6,7 11,2
Mit einer Zustellung der Schleifvliesbürsten von 30% ist die Dicke von 13,0 µm auf 10,9 µm und mit einer Zustellung der Schleifvliesbürsten von 60% von 13,0 µm auf 6,7 µm reduziert. Tabelle 3 zeigt, dass die erzielte Enddicke von der Anzahl der Durchgänge sowie von der gewählten Zustellung des Anpressdrucks abhängig ist und somit durch eine geeignete Auswahl der Verarbeitungsparameter von der gemessenen Anfangsdicke d_i auf eine vorbestimmte Enddicke df reduziert werden kann.
Um amorphe Bänder herzustellen, die über ihre gesamte Lauflänge über bis zu mehreren Kilometern eine CAT_local Dicke aufweisen, die einheitlich so konstant wie möglich ist, wird ein Nachbearbeitungsprozess verwendet. Die Bänder werden zunächst mit einer höheren absoluten Dicke als die gewünschte Enddicke und mit möglichst kleinen relativen Dickenschwankungen gegossen. Anschließend wird das amorphe metallische Band in einer Schleifvliesbürstanlage nachbearbeitet, d.h. je nach lokaler CAT_local Dicke wird unterschiedlich viel Material vom Band abgetragen. Bevor das Band in die Schleifvliesbürstanlage einläuft, kann die Dicke des Bands online zu 100% mit einer Genauigkeit von kleiner 2 µm, deutlich besser jedoch kleiner 1 µm vermessen werden. Je nach gemessener lokaler Dicke und mit Hilfe einer entsprechenden Regelungstechnik kann im Anschluss über die Auswahl der Bürsten, des Anpressdruckes der Bürsten, der Transportgeschwindigkeit des Bands und der Rotationsgeschwindigkeit der Bürsten sowie der Zugaben von Additiven ins Bürstwasser jede relative Dickenschwankung ausgeglichen und dabei jedwede beliebige Zieldicke exakt eingestellt werden. Mit dieser Methode können somit auch Bänder mit Ziel-Gesamtdicken von 5 µm hergestellt werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Tabelle 4 zu sehen. In diesem Ausführungsbeispiel hat das amorphe Material eine Zusammensetzung Fe Cu_1,0Nb_3,0Si_15,1B_6,9, das auch unter dem Namen VITROPERM 500 von der Firma Vacuumschmelze GmbH & Co KG, Hanau Deutschland hergestellt wird. Das Band wird vor bzw. nach der Verarbeitung mit Schleifvliesbürsten des Typs C oder des Typs D einer weiteren Glühung unterzogen, um ein nanokristallines Gefüge einzustellen, das vorteilhafte weichmagnetische Eigenschaften aufweist. Dabei kann durch den erfindungsgemäßen Prozess eine deutliche Reduktion der Banddicke erzielt werden, was insbesondere für Anwendungen mit hohen Frequenzen von Vorteil ist. Tabelle 4

Versuch	Bürste	Vorschub	Zustellung	Bemerkung	berechnete Dicke	Abtrag insgesamt	Bemerkung 2
		in m/s	in %		in µm	in µm
A1	-	-	-	geglüht	20.02		gegossenen Zustand
A2	Typ C	0.2	10	geglüht	19.42	0.60
A3	Typ C	0.2	20	geglüht	18.86	1.16
A4	Typ C	0.2	30	geglüht	18.85	1.17
A5	Typ C	1.25	10	geglüht	19.72	0.30
A6	Typ C	1.25	20	geglüht	19.41	0.61
A7	Typ C	1.25	30	geglüht	18.98	1.04
A8	Typ C	2.5	10	geglüht	19.90	0.12
A9	Typ C	2.5	20	geglüht	19.68	0.34
A10	Typ C	2.5	30	geglüht	19.56	0.46
A11	Typ D	0.2	10	geglüht	18.30	1.72
A12	Typ D	0.2	20	geglüht	16.51	3.51
A13	Typ D	0.2	30	geglüht	15.72	4.30

B1	-	-	-	ungeglüht	20.01	-	Gegossenen Zustand
B2	Typ C	0.2	10	ungeglüht	19.80	0.21
B3	Typ C	0.2	20	ungeglüht	19.58	0.43
B4	Typ C	0.2	30	ungeglüht	19.13	0.88
B5	Typ C	1.25	10	ungeglüht	19.95	0.06
B6	Typ C	1.25	20	ungeglüht	19.55	0.46
B7	Typ C	1.25	30	ungeglüht	19.49	0.52
B8	Typ C	2.5	10	ungeglüht	20.00	0.01
B9	Typ C	2.5	20	ungeglüht	19.87	0.14
B10	Typ C	2.5	30	ungeglüht	19.65	0.36
B11	Typ D	0.2	10	ungeglüht	18.20	1.81
B12	Typ D	0.2	20	ungeglüht	16.77	3.24
B13	Typ D	0.2	30	ungeglüht	16.00	4.01

Es wurde geglühtes, sowie ungeglühtes VITROPERM 500 Band mit zwei verschiedenen Schleifvliesbürsten, unterschiedlichen Vorschüben und unterschiedlichen Zustellungen jeweils mit einem Durchgang durch ein Schleifvliesbürstenpaar gebürstet.
Aus Tabelle 4 erkennt man, dass bei gleichbleibenden Vorschub und unterschiedlichen Anpressdrücken der Dickenabtrag größer wird. Bei gleichbleibenden Anpressdrücken, wird umso weniger Dicke abgetragen, je langsamer die Vorschubgeschwindigkeiten sind. Die Schleifvliesbürste D, die eine größere Härte und eine andere Schleifpartikelgröße aufweist als Schleifvliesbürste C, führt zu wesentlich höheren Dickenabträgen. Ungeglühtes VITROPERM 500 hat generell einen etwas kleinerer Dickenabtrag als geglühtes VITROPERM 500.
Die Verarbeitung der Hauptoberflächen des gegossenen Bandes mit Schleifvliesbürsten hat den weiteren technischen Effekt, dass die Oberflächenrauigkeit reduziert wird und das Band planarer wird. Zum Beispiel können Dachrinnenformen, die im gegossenen Band derart entstehen, dass die Luftseite eine konkave Krümmung aufweist, entfernt werden, sodass nach der Verarbeitung das Band plan ist, beispielsweise wenn das Band eben auf einer Unterlage liegt und keine Krümmungen mehr aufweist. Herstellungsbedingt aufgetretene Oberflächenkristallisationen und andere Oberflächendefekte wie Kratzer können entfernt werden.
5a zeigt die gemessene Oberflächenrauigkeit R_a für ein Band im gegossenen Zustand sowie nach einer Schleifvliesbürstbehandlung mit zwei unterschiedlichen Anpressdrucken. Die gemessenen Werte für die Radseite sowie Luftseite des Bands sind angegeben. Für beide Verfahren ist die Oberflächenrauigkeit der Radseite von oberhalb 0,2 µm zu deutlich unterhalb 0,2 µm reduziert und für die Luftseite etwas reduziert.
5b zeigt die gemessene Oberflächenrauigkeit R_a für ein Band im gegossenen Zustand sowie nach einer Schleifvliesbürstbehandlung nach einem, zwei und drei Durchgängen durch ein Schleifvliesbürstenpaar. Die Oberflächenrauigkeit der Radseite ist von oberhalb 0,2 µm zu deutlich unterhalb 0,2 µm nach einem Durchgang und für die Luftseite etwas reduziert worden. Nach einem zweiten und dritten Durchgang ist die Oberflächenrauigkeit beider Seiten noch weiter reduziert.
Zylindrische Schleifvliesbürsten werden in einem Nassverfahren bei amorphen, rascherstarrten dünnen Metallbändern mit Naturoberflächen eingesetzt. Das Metallband wird zweiseitig im kontinuierlichen und schnellen „Rolle zu Rolle“ Durchlauf einheitlich, gleichmäßig und großflächig über die gesamte Breite bearbeitet, um Dicken gezielt einzustellen, wobei lokale Dickenschwankungen ausgeglichen werden auf Werte von < 1 µm. Die Bänder werden ohne jedwede Rückstände und ohne, dass das Band durch Falten, Knitter o.ä. zerstört wird oder dass weitere optische Fehler in das Band eingebracht werden, bearbeitet. Dazu kann ein mehrstufiger geregelter Bürstprozess verwendet werden, bei dem die lokale Dicke vor dem Bürsten online vermessen wird, sodass bei der Bandnachbearbeitung gezielt lokal unterschiedlich viel Material abgetragen wird. Bei dieser Einstellung der neuen Materialdicke werden auch sämtliche bei der gießtechnischen Herstellung eingebrachten Oberflächendefekte, wie ungleichmäßige visuelle Erscheinungen, Veränderung der Reflexion und Glanzgradmesswerte, Kratzer, Riefen, Rillen, weitere topologische Erscheinungen vom ungleichmäßigem Gießrad, Verschleißhaken, Lufttaschen sowie unzureichende Planarität durch eine Dachrinnenform des Bands und Oberflächenkristallisation entweder ganz entfernt oder zumindest signifikant verringert. Darüber hinaus wird die Rauigkeit der amorphen Bänder auf Werte von R_a < 0,1 µm und Rt < 1 µm verringert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010036401 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Nachbearbeitung eines amorphen Bands, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Bands aus einer amorphen Legierung, das eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche, die gegenüber der ersten Hauptoberfläche liegt und über eine Länge des Bands von 1 m bis 10000 m eine gemittelte Anfangsdicke d_i aufweist, Verarbeiten der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche, wobei die Dicke des Bands auf eine gemittelte Enddicke df reduziert wird, die über diese Länge des Bands gemessen ist, wobei die Dickenreduktion (d_i-d_f)/d_i × 100 zwischen 2% bis 91%, vorzugsweise zwischen 7,5% und 50% liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gemittelte Anfangsdicke d_i und die gemittelte Enddicke d_f jeweils die CAT_local-Dicke ist, wobei $C A T_{l o c a l} = \frac{m_{s a m p l e}}{l_{s a m p l e} \cdot ω_{r i b b o n} \cdot ρ}$
und m_sample das Gewicht des Bands ist, I_sample die Länge des Bands ist, w_ribbon die Breite des Bands ist und p die Dichte der Legierung ist und I_sample zwischen 10 cm und10 m ist, oder die gemittelte Anfangsdicke di und die gemittelte Enddicke d_f jeweils die CAT_coil-Dicke ist, wobei $C A T_{i} = \frac{m_{c o i l}}{l_{c o i l} \cdot ω_{r i b b o n} \cdot ρ}$
und m_coil das Gewicht des Bands ist, I_coil die Länge des Bands ist, w_ribbon die Breite des Bands ist und ρ die Dichte der Legierung ist und I_coil mindestens 100 m ist, vorzugsweise zwischen 100 m und 10000 m liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die erste Hauptoberfläche und die zweite Hauptoberfläche mit einem Schleifvliesverfahren verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei nach dem Schleifvliesverfahren die Oberflächenrauigkeit R_a des amorphen Bands R_a < 0.1 µm und die Oberflächenrauigkeit Rt des amorphen Bands Rt < 1 µm ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 14 µm ≤ d_i ≤ 80 µm, vorzugsweise 22µm bis 80µm, vorzugsweise 50 µm ≤ d_i ≤ 70 µm, vorzugsweise 55 µm ≤ d_i ≤ 65 µm ist und/oder 5 µm ≤ d_f ≤ 55 µm, vorzugsweise 5 µm ≤ d_f ≤ 25 µm, vorzugsweise df weniger als 14 µm, vorzugsweise weniger als 10 µm ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Band eine Breite von 30 mm bis 250 mm, vorzugsweise 200 mm bis 250 mm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Band durch eine Anlage mit zumindest einer Verarbeitungsstation gefördert wird, wobei die jeweiligen Verarbeitungsstationen eine erste Schleifvliesbürste, die die erste Hauptoberfläche bearbeitet, und eine zweite Schleifvliesbürste, die die zweite Hauptoberfläche bearbeitet, aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die erste Schleifvliesbürste und die zweite Schleifvliesbürste zylindrisch sind und eine Länge aufweisen, die größer als die Breite des Bands ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die erste Schleifvliesbürste und die zweite Schleifvliesbürste jeweils einen Durchmesser von mindestens 90 mm, vorzugsweise mindestens 350 mm aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Band in einem kontinuierlichen Roll-zu-Roll-Verfahren durch die Anlage-unter Zugspannung befördert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die erste und zweite Schleifvliesbürste lateral versetzt sind und das Band S-förmig durch die erste und zweite Schleifvliesbürste befördert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die erste und zweite Schleifvliesbürste jeweils als dreidimensionales Schleifmittel ein Vlies mit zumindest einem Schleifmittel aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste und zweite Schleifvliesbürste jeweils synthetische Nylonfasern und ein Schleifmittel aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die erste und zweite Schleifvliesbürste jeweils eine Lamellengestalt mit mehreren Lamellen oder die Form einer gewickelten Bürste mit mehreren Wicklungen aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die erste und zweite Schleifvliesbürste nicht-imprägniert, PU-imprägniert oder flüssig imprägniert sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Schleifmittel Körner aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Körner SiC oder Al₂O₃ aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 17, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der ersten Schleifvliesbürste und der zweiten Schleifvliesbürste eingestellt wird und/oder die relativen Anpressdrücke der ersten Schleifvliesbürste und der zweiten Schleifvliesbürste zwischen 10 und 70%, besonders bevorzugt 20 - 60% eingestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 18, wobei die erste Schleifvliesbürste und die zweite Schleifvliesbürste jeweils mit einer quer zur Bandrichtung verlaufenden Oszillationsbewegung bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Oszillationsgeschwindigkeit mindestens 300 Hübe pro Minute betragen, besser 400 Hübe pro Minute, idealerweise 700 Hübe pro Minute, wobei ein Hub eine Hin- sowie Rückbewegung aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 20, ferner umfassend: Sprühen von Wasser auf die erste und zweite Hauptoberfläche des Bands an einer Position, die sich in der Durchlaufrichtung vor und/oder nach der Verarbeitungsstation und/oder zwischen der ersten und zweiten Schleifvliesbürste der Verarbeitungsstation befindet.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Wasser zunächst gefiltert und danach gesprüht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 22, wobei, bevor das Band in die Anlage einläuft, die Dicke des Bands kontinuierlich mit einer Genauigkeit von 1µm vermessen wird.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei eine Enddicke d_fsoll vorbestimmt wird und mithilfe einer Regelungstechnik der Anpressdruck der Bürsten und/oder die Transportgeschwindigkeit des Bands und/oder die Rotationsgeschwindigkeit der Bürsten und/oder die Zugabe von Additiven ins Wasser und/oder die Gestalt und Anzahl der Schleifvliesbürste eingestellt wird, um die Enddicke d_fsoll zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Enddicke d_fsoll im Bereich zwischen 5 µm und 55 µm liegt und die Enddicke df des Bands d_fsoll ± 5%, vorzugsweise d_fsoll ± 1 % ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 25, wobei die Anlage ferner einen Aufwickler und einen Abwickler aufweist, die zueinander derart abgestimmt sind, dass ein Bandzug von bis zu 1200 N auf das Band erzeugt wird und keine weitere Fixierung verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 26, wobei das Band mit einer Bearbeitungsgeschwindigkeit bis 40m/min, vorzugsweise zwischen 0,1 m/min bis 20m/min, vorzugsweise zwischen 1 m/min und 10 m/min in der Verarbeitungsstation verarbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 27, wobei das Band durch die Anlage mit einer Transportgeschwindigkeit von 0,1 m/min bis 40 m/min, bevorzugt 0,1 m/min bis 20 m/min, besonders bevorzugt 0,1 m/min bis 10 m/min befördert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Band ein amorphes metallisches Band ist, das eine Fe-Basis-Legierung, eine Cu-Basis-Legierung oder eine Ni- Basis-Legierung aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: Herstellen des amorphen Bands mittels Rascherstarrungstechnologie.