DE1558527A1

DE1558527A1 - Stoff mit magnetischer Permeabilitaet

Info

Publication number: DE1558527A1
Application number: DE19671558527
Authority: DE
Inventors: Hozumi Hirota
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1967-01-12
Filing date: 1967-01-12
Publication date: 1970-04-09
Also published as: DE1558527B2

Description

Stoff mit magnetischer Permeabilität Die Erfindung bezieht sich auf einen neuen ferromagnetischen Stoff und im spezielleren auf einen ferromagnetischen Stoff, der durch eine grosse mechanische Härte, hohe Permeabilität und eine eindrucksvolle Sättigungsmagnetisierung gekennzeichnet ist.

Das für sich gut bekannte weiche magnetische Material in Oxydform enthält im allgemeinen aus- Eisencxyd, zweiwertigen Metalloxyden und arideren zusätzlichen Oxyden bestehendes Ferrito Ausgezeichnete-Lisenledierungen, die als weiche ferromag-

netische Stof-e bekannt sind, sind Legierungen aus

Eisen-Nickel, Eisen-Aluminitu!: und Eisen-tiluminium-

Silicium, die im Handel als "Permallo;T", "dlperm"

und bzw. "Senaust" erhältlich sind. Die gen=ten

wei:!hen ma-netischen Stoffe sind jedoch im Einblick

auf die mechanische Härte nicht vol lständir- befrie-

diLtend. Die reue -Z:ntwicklung in der elektrinischen

Industrie erf-)rdert einen weichen magnetischen Stoff

mit grosser mechanischer 1i@#rte . Ein solcher l,-,toff

ist besonders für die Anwendung in dem KoLf:=tückchen

(head chip) eines Video-Bandrecorders wi:@nscrer.E:-, ert.

Im praktischen Gebrauch ist es fur einen solchen

weichen magnetischen Stoff auch erfor:ierl Ich, das:;

er eine hohe Curie-Temperatur rat. Eine (ui,- 'e-mei.iy e-

.

ratur unter der k;umtel?per5 tur (t:n#ef@.h--, %G bis 3ü o C;

schränkt die praktische Azl,-renAun_ sehr ein.

Es ist Gegenstand der @rf irf .;sr@g , e ine:_

ma;netischen Stoff- mii -r3F2er z@ech#--rLischer E=:rte,

hoher magnetischer @ermea@il i t=.r, eirier rohen Curie-

Temperatur una einer eindrucksvollen S.ttiEU_r@smJ@-

netisier ans zu :schaffen,

Weitere Mrizelreiten der --'rfindvn@ sir_-

aus der folgenden Be@-chreibung uni den ZeichnLUlgen ersichtlich.

In den Zeichnungen

ist Fig. 1 eine graphische @a@#:,t;=1_a.un der statichen

Hystereseschleife einer typischen vusdnL.äE:nsetzuri"; nach

der Erfindung (Kurve A) im Vergleich i!.it einer Kurve B

von Stoffen ohne Mo-Zusx;:tze, iuid

ist Fig. 2 eine graphische Darstellung von Begrenzungs-

linien für die effektiveü=mebiliz;t der neuen % u-

sarunensetzur:gen nach der Erfindung, wobei die gen-.nnte

rerlneabiliti-t bei einer Frequenz von 10U Hetz

messen worden ist.

Die vorliegende Erfindung ba-iert auf

der Irrkenntnis, dar=-- der durch :JIc. chemische Formel

Co;,p-x

,) M3Bti

definierte Stoff ein f:.rromagnetiseier- Kri--t:@li -,Tor;

Cr 23C6- Strukturtyp ist und eine hc he maLn@@tisc _e

Ferneabilltt bei a -- etwa Nach der

Eriindwig kann Co"-xFe= ul3B@ .urch ;eilwef. ~en

Bre:itz des Kobalts durch Fe ari_ .ii: güiip neue Z ur ammen-

setZ#ung

. '@a0-x-@TFe 1.I`"yA $Ei

bilden, -So- i@ zie urstir'_inlic_i-@ -_r#-

haltebi-`- D---r 'a.,o erh-_ltr-ne St02t @:o @'r i':0

-

@,=ti1L-

A1,3:6 h -I;

tilr,' _=u" e Ü :#'m3T:

ei.@ Cri 3@

Die Atomanordnung in dem Kristall des

Co 20A13B6 ist folgendermassen:

Kobaitatome besetzen die Punktstellungen "f" und "h'"

von Fm3m, Aluminiumatome besetzen die Punktstellungen

"a" und O'°c" von fm3m und Boratome besetzen die Punkt-

st-l__ung "e" von Fm3m (Stadelmaier und Mit., Metall,

1962, Vol. 16, Seiten 773 und 1229).

Der neue Stoff Co20-x-yFexMoyAl3B6 ist

eine einzige Phase des C23c6»Strukturtyps, wenn

(x + y) geringer als 10 ist. Wenn der sub- tituierte

Anteil (x + y) grösser als 10 ist, liegt der erhal-

tene Stoff in zwei Phasen, eine vom OrAC6-Typ und

eine andere Phase, vur. Die Koexistenz einer anderen

Phase vermindert die magnetische Permeabilitt der

neuen Zusammensetzung.

Die Untersuchung von Fig. 1, die eine

magnetische H7stereseschleife von Ca 15,72Fe4'20mo01OS

Al 3B6 daretel: t, zeigt, da2s die Zugabe von kleinen

Anteilen Mo die Koerzitivkraft gänzlich reduziert

und die Permeabilität anwachsen lässt. Diese Vermin-

derung der Koerzitivkraft ist wahrscheinlich der

Verminderung der Magnetost=iktion in dieser Phase

zuzuschreiben.

Die effektive Permeabilittt der Zusammen-

setzung Co20-x-y,Fexlr1oyA13B6 ist als eine Funktion

der Atomprozente von Co und Mo aufgezeichnet, während die Atomprozente von A1 und B bei konstanten Werten von 10,35 Atomprozent und bzw. 20,7 Atomprozent feststehen und die Atomprozente von Fe den Rest bilden. Yar die Messung werden rauster durch Schmelzen in

der nachfolgendo beschriebenen Weise hergestellt.

Die effektive Permeabilität wird bei einer Frequenz

von 100 Hertz nach einer für sich bekannten Methode

gemessen und wird in Fig. 2 und Tabelle 1 dargestellt.

Fig. 2 zeigt die Begrenzungslinien der effektiven

Permeabilität des verkleinerten ternären Co-Fe-Mo-

Systems nach der Erfindung® Aus Fig. 2 ist ersieht-:

lieh, dass die bevorzugten Zusammensetzungen für

hohe Permeabilität solche zwischen x = 299 bis

x = 5,2 und y = 0,005 bis y = 09,30 sind.

Die Vickershärte der neuen Zusammensetzungen wird

nach für sich üblicher Methode gemessen. Die Härte

von 1100 des neuen Stoffes ist viel grösser als die

der üblichen weichen magnetischen Stoffe, wie "Permal-

loy"la "Alperm" und '-4Senflust", mit etwa 500 oder weni-

ger. Die neue Zusammensetzung Co20-x yFegmoyA13B6

hat eine Gurie-Temperatur im Bereich von 2,60o,bis 4000C

und einen Sättigungsmagnetismus von 63 bis 86 emu/g,

wenn x = 299 bis 5,2 ist und y m 0,005 bis 0,30 ist.

Tabelle 1

Muster- Co 1-1o Fe effektive

Nr. (Atom (Atom-@@) (Atom-t=) Permeabilität

1 51.3 0.69 16.96 690

2 52.0 0.30 16.65 710

3 56.i 0.60 1e.15 650

4 58.6 0.10 10.25 7=0

5 ;3 .4 0.31 15.24 1030

6 54.5 0.48 13.97 930

7 56.6 0.35 12.00 913

8 57.0 0-04 11.91 %1;-'0

9 55.0 0.14 13e81 21t;0

10 53.b 0.38 14.77 .'34Ü

11 55.4 0.38 13.17 2270

12 56.7 0.18 12.07 1890

13 54.3' 0 .28 14.37 3200

14 54.8 0.34 13.81 r930

15 55.4 0.18 13.37 3420

Der neue Stoff Co20-x-yFel-KoyA13B6 liegt

in einem Cr 23c6-Strukturtyp vor und erleidet, selbqt

wenn die Anteile der Alüminiumatome und;3der der

. Boratome leicht von den stöchicmetrischen Verh#:ltnis-

gen abweichen, keine V rminderung der lua#jietiochen

LigenschSten. Eine grosse AbweiehiunL; von sowohl

Aluminium- ,als auch Boratomen hc.t Jedoch eine VE:r-

mind ersing der magnetischen 3ig(:nsch".ften zur Folge.

Geeignete Atomprozente sind 6,5 bi:: 1192 Atom-'- an

Aluminium und 17,0 bi:- -2-15,9 Atom-,..-. --in Bor.

Uilt-r Berücksicältigung der Resultate von

Fig. ?_ und der Wirkunken der AbweichullL von A tom-

prcZenten bei Bor uil'T Aluminium S@r-

51 Atom-,1' Kobalt,

0,0"' - 6,e.- Atom-v: I#Icl,-bdän,

o95 - 1192 Atom-c` Aluminium,.,

17,U - .`.5,y Atom-1, Bor

und als re::tlic'_ier Anteil Licen

brauchbare Zu:iac:i-,.-@

-3evorzuCte sind

53,0 - 57,; Atc:ra=

0,1 - 0,5 Atom -#, Mol baän,

b' - 11,2 At or.: :

17'0 - :5,9 Ator--5# L4 er

-nd als resi,lic=_:_- Aalteil Eisen.

.und iax : äui diz? mugrietische

Ferm;eabilit -t noch bevorzugtere t:usa=.lirenset`:anger.bestehen aus

54,0 - 56,0 Atom-% Kobalt,

0 9 ? - 0, ¢ Atom-,lä Mol; "bdän,

6,5 - 11,2 Atom-yö Aluminium,

17,0 - 25,9 Atom-;, Bor

und restlichem Anteil -'-lisen.

Der neue Stoff nach der Erfindung kann

nach f«r :,ich beki-innter metallurgischer Technik

unter Anwendung entweder der Sinterun,#smethode oder

der Schmelzmethode hergetellt werden. Ausgangsstoffe

sind hochreines Kobalt, Aluminium, Bor, Eisen und

M3l;jbdän, alle in Kornform. Im Handel erhältliche

Körnchen können verwendet werden. Stückchen von

Best:ndteil, arnähernd in einer Grösse von 1/¢

`edeir

@-nti@@cter, werben in einem gevrünschten Verhiiltnis

i;z-mischt, in einen Aluminiumox`-d-Scl.rrelztiegel ge-

bracht und in einer Arbonatmosphätre in einem Induk-

tionsofen auf annähernd 160001 erhitzt. Dexm läs .t

man die Schmelze auf Raum;,em,#eratur abkühlen. Der

Gz,=_tltene Block ist eine in einer einzigen Phase der

oben @--.ufgezeigten Kristallstruktur vorliegenden

fünfgliedrige Verbindung. Der Schmelzpunkt der Ver-

bindung liegt annc.hernd bei 1q.00-150000. Ein beson-

derer abkühlungsverfahren zur Hers" telluxle be$iedigen-

der magnetischer Eigenschaften ist nicht erforderlich:

Dieses ist ebenfalls ein grosser Vorteil des neuen

Stoffes, wenn er mit einem üblichen magnetischen

Stoff g lrie a"gendust " oder 'Permalloy;", verglichen

wirdf die ein spezielles AbkUhlungsverfahren er-

fordern. Sowohl eine hohe als auch eine geringe

Abkühlungsgeschwindigkeit erbringen kemäss der Er-

findung in. gleicher Weise befriedigende magnetische

Eigenschaften.

Das Sin%rungsverfahren kann folgender-

massen ausgeführt werden:.

Innige Pulvermischung der Bestandteile werden in die gewünschte Form bei einem Druck von mehr als 500 kg/cm2 gepregst:'Dex höhere Druck ist zur Erzielung grösserer Härte des gepressten Produktes vorteilhaft. Dass gepresste Produkt wird dann bei ö000 bis 10000C 1 bis 200 Stunden lang in einer Atmtsphäre (Duft) unter vermindertem Druck von 10-2 bis 10-6 mmHg oder in einer nichtoxydierenden Atmosphäre, wie Argon.. gesintert. Die Porösität des gesinterten Stoffes kann durch Einstellen des Pressdruckes, der Sinterungstemperatur' der Sinterungszeit oder Kombinationen davon in einer Weise reguliert werden! wie es ähnlich für sich in der Technik der Pulvermetallurgie bekannt ist. Das Messen der magnetischen Permeabilität wird mit einem Ring ausgeführt, der von einer gewünschten Zusammensetzung aus dem nach dem vorhergehend beschriebenen Verfahren hergestellten Block herausgeschnitten worden ist. Der Ring mit einem äusseren Durchmesser von 14,5 mm, einem inneren Durchmesser von 5,63 mm und einer Dicke von ungefähr 2 mm ist mit litzendraht mit 50 Windungen zum Messen der magnetischen Fermeabilität in für sich üblicher Weise ausgestattet.
Die neuen Zusammensetzungen nach der Erfindung sind unter anderem sehr gut für die Anwendung in dem Kopfstückchen eines Video-Bandrecorders geeignet.

Die folgenden Beispiele für die besonderen neuen Zusammensetzungen dienen der Erläuterung und sollen nicht als Begrenzung aufgefasst werden. Beispiel 1 Eine aus 54,48 Atom-% Kobalt, 14,58 Atom- % Eisen, 0,28 Atom-;4 Moljbdän, 9,33 Atc m-% Aluminium und 2(3:83 Atom-;; Bor bestehende Mischung wird nach dem oben beschriebenen Verfahren geschmolzene Röntgenbeugungslinien von dem

Pulver der Probe zeigen genau an, dass sie ein

,-hsches Gitter vom Cr23C6-Typ

is.r _

besitzt. Die Probe weist ein Atomverhältnis aus,

das durch die Formel wiedergegeben werden kann:

C°15 @72F'e49201@to0,906'?B6

Die Zusammensetzung besitzt eine effektive Fermeabi-

ltät von 3200 bei 100 Hertz,- eine Vickershärte von

1100, eine Gurie-Temperatur von 352°C und eine Sätti-

gungsmagnetisierung von 87 emu/g.

Beispiel 2

Als weiteres Beispiel wird eine Probe mit dem Atom-

verhiiltnis von

4o1 722e .920Ne090 A7_3B697

durch Schmelzen ei;-,er aus

522993 Atom -%

14,' Atom-ei Eisen, -

0,27 Atom-c=4 X olrbdän,

10910 Atom-""',' Aluminium und

.22956 Atom-5 Bor

bestehenden Mischung in genau der gleichen Weise,

wie es oben beschrieben wird, erhalten. Diese Probe

liegt klar in einer einzzz#;en Phase des Ur 23C6-Typs

vor, und die effektive Permeabilität beträgt 3480

bei 100 Hertz. -

Beispiel 3

Für weitere Beispiele werden Muster von

Co1597@,fe4,20Mo0,08A13,2B6,4 in genau der gleichen

Weise, wie es oben beschrieben wird, herge-tellt.

Es wird auf diese Weise festegestellt, dass Co15972-

Fe49?OMo0,08A13,2"6,4 im wesentlichen die gleichen

magnetischen Eigenschaften zeigt wie das Co 15972-

Fe 4920Mo0,08A13B6.

Irnerr@ a--_ b des Umfanges und des Inhaltes

der Ans;rüche können Änderun`en vorgenommen werden,

und einige der Verbesserungen können ohne die anderen

angewenaet werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Ferromagnetischer Stoff mit einer Kristallstruktur vom Or23C6-Typ, dadurch gekennzeich- net, dass er im wesentlichen 51,0 - 59,0 Atom-% Kobalt, 0,02- 0.,.8 Atom-; Kolybdän, 6,5 - 11,2 Atom-% Aluminium, 1790 - 25t9 Atom-%2 Bor und als restlichen Anteil Eisen enthält, die genannte Kristallstruktur eine solche Atomanordnung hat, dass die Punktlagen "f" und "h" von Fm3m durch Kobalt-, Eisen- und Molybdänatome, die Punktlagen ua't und 2'c`' von Fm3m durch Aluminium- atome und die Punktlage °e" von Fm3m durch Boratome besetzt sind.

2. Ferromagnetische Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus 53,0 -- 57,5 Atom=- Kobalt, o,1 - 0,5 Atom-g) rzJ-Lybdän, 691: - 11,2 Atom-,z" Aluminium, 17'0 - 25,9 xtom-@; Bor und aus Eisen als restlichem .Anteil besteht. 3. Fer_cimagnetische Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus 5490 - 56,0 Atom-r," Kobalt, 0,2 - 0,4 Atom-, rIol@rb@.n, 6,5 - 11,2 Atom -c nlvi-riirLium, 1790 #° '599 @it o t11- j J Bor und aus Eisen als restlichem Anteil besteht.

4. Ferromagnetische Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichrLet, dass die genar_n.- te Zusammensetzung der Formel Co15972Fe4v2u-Io0'O8A121,8@6 entspricht. . 5. Ferromagnetische Zusar:wiensetzun- r-,.ch

Anspruch 3., dadurch gekerinzeichne t, dass die Zusam- mensetzung der Formel Co 15"2Fe492O"o0 ,08A'3B6 ,? ent s-pricht 6,. Per-omagnetische Zusammensetzung n- _ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das:- die genannte Zsammensetzung der Formel a 0e15 97.,ge49 <d1110,08 A1 3.9 2B694 entspricht.