DE1564555A1

DE1564555A1 - Thin ferromagnetic platelets with predetermined anisotropy and process for their manufacture

Info

Publication number: DE1564555A1
Application number: DE19661564555
Authority: DE
Inventors: Jaques Le Guillerm; Chezel Pierre Georges Henri; Girard Rene Fernand Victor
Original assignee: Bull General Electric NV
Current assignee: Bull General Electric NV
Priority date: 1965-04-02
Filing date: 1966-04-01
Publication date: 1969-07-17
Also published as: BE678662A; FR1438565A; NL6604330A; GB1136491A

Description

Dr. Gertrud nauser Dipl.-Ing. Gottfried teilerDr. Gertrud nauser Dipl.-Ing. Gottfried dividers

PatentanwältePatent attorneys Telegramm»: Labyrinth MOndwnTelegram »: Labyrinth MOndwn

Telefon: 83 15 10 Postscheckkonto ι München 117078Telephone: 83 15 10 Postscheckkonto ι Munich 117078

Ernsbergarstrass· 19Ernsbergarstrass 19

SOOIEiE INDUSTRIELLE BULL-GENERAL ELEOTRIO 94 Avenue Gambetta Paris 20 / FrankreichSOOIEiE INDUSTRIAL BULL-GENERAL ELEOTRIO 94 Avenue Gambetta Paris 20 / France

Dr. Expl.Dr. Expl.

Unser Zeichen; S 2198Our sign; S 2198

Dünne ferromagnetische Plättchen mit vorherlDestimmt er Anisotropie und Verfahren zu ihrer HerstellungThin ferromagnetic platelets with pre-determined he Anisotropy and method of making it

Die Erfindung betrifft dünne ferromagnetische Plättchen, auch dünne magnetische Mime oder Folien genannt.The invention relates to thin ferromagnetic platelets, also called thin magnetic mimes or foils.

Die Erfindung "betrifft insbesondere:The invention "relates in particular to:

- einmal dünne ferromagnetische Plättchen, welche sowohl eine Magnetostriktion von etwa Null (oder einen gegebenenfalls von Null verschiedenen, jedoch vorherbestimmten Wert) als auch einen vorherbestimmten, nicht minimalen Geldwert oder Wert der Anisotropieenergie aufweisen;- once thin ferromagnetic platelets, which both a magnetostriction of about zero (or possibly non-zero but predetermined Value) as well as a predetermined one, not minimum monetary value or value of the anisotropy energy exhibit;

Dr.Ha/MaDr Ha / Ma

- zum- to the

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- zum anderen ein Verfahren zur reproduzierbaren Herstellung solcher dünner ferromagnetischer Plättchen.- On the other hand, a process for the reproducible production of such thin ferromagnetic platelets.

Gemäss einer prinzipiellen Ausführungsform besteht die Erfindung darin, dass man auf einem Träger ein dünnes Plättchen aus einer ferromagnetischen Legierung aufbringt, deren Zusammensetzung in Richtung der Dicke auf beiden Seiten von der dem Wert Null der Magnetostriktion (oder gegebenenfalls dem gewünschten, vorherbestimmten, von Null abweichenden Wert) entsprechenden besonderen Zusammensetzung abweicht; diese besondere Zusammensetzung entspricht in der Regel auch dem kleinsten Wert der Anisotropie.According to a basic embodiment, the invention consists in that a thin Applies platelets made of a ferromagnetic alloy, their composition in the direction of thickness on both Sides of the magnetostriction value zero (or optionally the desired, predetermined, of Value deviating from zero) deviates from the corresponding special composition; this particular composition usually also corresponds to the smallest value of the anisotropy.

Zweckmässig erfolgt die Aufbringung der Legierung auf elektrolytischem Wege auf einen die Kathode des Elektrolysebehälters darstellenden metallischen oder metallisierten Träger.The alloy is expediently applied electrolytically to a metallic or metallized one representing the cathode of the electrolysis tank Carrier.

Zur Herstellung dünner ferromagnetischer Plättchen aus einer Nickel-Eisen-Legierung bringt man beispielsweise auf elektrolytischem Wege auf einen als Kathode dienenden metallischen oder metallisierten Träger ein Plättchen auf, dessen Zusammensetzung in Richtung der Dicke auf beidenFor the production of thin ferromagnetic plates from a nickel-iron alloy, for example, is electrolytically applied to a cathode metallic or metallized support on a platelet, its composition in the direction of thickness on both

Seitenpages

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Seiten von der aus 82 bis 85 $> Nickel und 18 bis 17 $ Eisen bestehenden legierung mit einer Magnetostriktion von Hull und einem Anisotropiefeld von etwa 2,5 Örsted abweicht.Sides from the alloy consisting of 82 to 85 $> nickel and 18 to 17 $ iron with a magnetostriction of Hull and an anisotropy field of about 2.5 Örsted.

Die Erfindung umfasst, abgesehen von den vorstehend angegebenen Grundregeln und bevorzugten Ausführungsformen, bestimmte andere Hassnahmen, die vorzugsweise gleichzeitig zur Anwendung kommen, gegebenenfalls jedoch auch getrennt angewendet werden können und die nachstehend ausführlicher besprochen werden. Apart from the basic rules and preferred embodiments given above, the invention also includes certain other hate speeches, which are preferred can be used at the same time, but can also be used separately if necessary and are discussed in more detail below.

Sie Erfindung findet insbesondere Anwendung auf einen Bestandteil gekoppelter ferromagnetischer Schichten bildende dünne ferromagnetische Plättchen, wie sie in der deutschen Patentschrift ...... (amtliohes Aktenzeichen der Anmeldung ........) betreffend "gekoppelte, dünne ferromagnetische Schichten" beschrieben sind; die Erfindung umfasst insbesondere auch die die dünnen Plättchen enthaltenden neuen technischen Gebilde (insbesondere die gekoppelten ferromagnetischen Schichten) sowie solche Plättchen enthaltende Vorrichtungen (insbesondere Magnetspeicher) und die zur Herstellung solcher dünner ferromagnetischer Plättchen verwendeten Einrichtungen (insbesondere Elektrolyseeinriohtungen).The invention has particular application to one Part of coupled ferromagnetic layers forming thin ferromagnetic platelets, as they are in the German patent specification ...... (official file number of the registration ........) concerning "coupled, thin ferromagnetic layers "are described; the invention also includes in particular that new technical structures containing thin platelets (especially the coupled ferromagnetic layers) as well as devices containing such platelets (in particular Magnetic memory) and the equipment used to manufacture such thin ferromagnetic plates (especially electrolysis devices).

Diethe

909829/0967 ~909829/0967 ~

Die Erfindung wird an Hand der folgenden beispielsweisen Beschreibung näher erläutert.The invention will be exemplified by the following Description explained in more detail.

Vor einer detaillierten Beschreibung der Erfindung seien einige zu ihrem Verständnis erforderliche grundlegende Bemerkungen vorausgeschickt, betreffend sowohl die Magnetostriktion als auch die Anisotropie ferromagnetischer Stoffe, insbesondere in Form von dünnen Plättchen oder Filmen.Before describing the invention in detail, there are some basic elements necessary for its understanding That said, comments regarding both magnetostriction and anisotropy of ferromagnetic Substances, especially in the form of thin plates or films.

Die ferromagnetischen Stoffe bestehen bei einer Temperatur unterhalb des Curiepunkts aus Domänen genannten Bereichen mit kleinen Abmessungen (getrennt durch Blochwände); in jeder dieser Domänen existiert eine selbständige Magnetisierung mit bestimmter Richtung. Jede Domäne enthält entsprechend einem Kristallgitter regelmässig angeordnete Atome. Da die Kristallstruktur auf elektronischen Bindungen beruht, werden die Bahnmomente der Elektronenwolken durch diese Bindungen stark beeinträchtigt, woraus sich eine beträchtliche Verringerung der Bahnbewegung und eine Einstellung der Bahnebenen in festliegenden Richtungen ergibt. Die zwischen Bahnmoment und Spinmoment bestehende Kopplung verursacht Magnetisierungen, welche dazu neigen, sich nach bevorzugten, sogenannten "leichten MagnetIsierungsrichtungen" auszurichten und sich von anderen, sogenannten "schwierigen Magnetisierungsrichtungen" zu entfernen.The ferromagnetic substances exist at one temperature below the Curie point of domains called areas with small dimensions (separated by Bloch walls); in each of these domains has an independent magnetization with a specific direction. Each domain contains accordingly atoms arranged regularly in a crystal lattice. Because the crystal structure is based on electronic bonds is based, the orbital moments of the electron clouds are greatly impaired by these bonds, which results results in a considerable reduction in the path movement and an adjustment of the path planes in fixed directions. The coupling between the orbital moment and the spin moment causes magnetizations, which tend to according to preferred, so-called "easy magnetization directions" align and move away from other, so-called "difficult magnetization directions".

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Diethe

Die Anisotropieenergie, auch magnetokristalline Energie genannt, stellt die Energie dar, welche zur Ausrichtung der Magnetisierung in einer schwierigen Richtung erforderlich ist. Pur die kubischen Kristalle wird die Anisotropieenergie etwa durch eine Formel der ArtThe anisotropy energy, also called magnetocrystalline energy called, represents the energy required to align the magnetization in a difficult direction is. For the cubic crystals, the anisotropy energy is given by a formula of the kind

U m K₀ + K₁ (a²b² +Zb²O² + c²a²) + K₂ a²b²o² U m K ₀ + K ₁ (a ² b ² + Zb ² O ² + c ² a ² ) + K ₂ a ² b ² o ²

wiedergegeben, in welcher a, b und c die Richtcosini in bezug auf die drei Kanten des Würfels und K_Q, K.. und K^ die Anisotropiekonstanten darstellen, welche für das Material des kubischen Kristalls charakteristische Funktionen der Temperatur sind, wobei in der Regel gilt; Ι^κιΙ>Ι^κ ₂Ι· reproduced, in which a, b and c represent the directional cosini with respect to the three edges of the cube and K _Q , K .. and K ^ the anisotropy constants, which are characteristic functions of temperature for the material of the cubic crystal, whereby as a rule is applicable; Ι ^κ ιΙ> Ι ^κ ₂ Ι ·

Betrachtet man insbesondere das Eisen und das Nickel, Metalle mit kubischem Kristallgitter, welche sowohl allein als auch in gegenseitiger Legierung ferromagnetische Eigenschaften besitzen, so neigt ein Eisenkristall (für welchen K.. > O ist) dazu, sich entlang der Würfelkanten zu magnetisieren, welche die leichte Magnetisierungsrichtung darstellen (während die Diagonalen die schwierigen Magnetisierurtgsrichtungen bilden)j hingegen magnetisiert sich ein Nickelkristall (für welchen K₁ < O ist) entlang der Würfeldiagonalen, welche die leichte Magnetisierungsrichtung bilden (während die schwierigen Richtungen"ent- If one considers in particular iron and nickel, metals with a cubic crystal lattice, which both alone and in mutual alloy have ferromagnetic properties, an iron crystal (for which K ..> O is) tends to magnetize itself along the edges of the cube, which represent the easy direction of magnetization (while the diagonals form the difficult directions of magnetization) j, on the other hand, a nickel crystal (for which K ₁ <O) is magnetized along the cube diagonals, which form the easy direction of magnetization (while the difficult directions "develop"

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lang der Würfelkanten verlaufen). Daraus folgt, dass in einem Einkristall aus einer Eisen-JTickel-Legierung die magnetokristalline Anisotropieenergie in d-er Hegel nicht Null ist, weil die leichten Magnetisierungsrichtungen für das Nickel und für das Eisen in dem kubischen Kristallgitter der Legierung nicht die gleichen sind, mit Ausnahme bei einer aus etwa 70 Ji Nickel und 30 # Eisen bestehenden Legierung.along the edges of the cube). It follows that in a single crystal made of an iron-nickel alloy the magnetocrystalline anisotropy energy in the Hegel is not zero because the easy directions of magnetization for the nickel and for the iron are in the cubic Crystal lattices of the alloy are not the same, except for one made of about 70 Ji nickel and 30 # Existing iron alloy.

Wenn der aufgebrachte Film polykristallin ist, heben sich die Beiträge der verschiedaBn Kristalle zur Anisotropieenergie gegenseitig auf, wenn die Verteilung der kristallographischen Achsen isotrop ist.If the applied film is polycrystalline, the contributions of the various crystals to the anisotropy energy are canceled out mutually when the distribution of the crystallographic axes is isotropic.

Im Fall von polykristallinen, dünnen ferroiaagnetischen Plättchen, welche in Anwesenheit eines parallel zur Ebene des Trägers ausgerichteten magnetischen Gleiehfelds auf den Träger aufgebracht wurden, richtet sich die Magnetisierung des Plättohens bevorzugt nach der Richtung dieses magnetischen Gleichfelds unter Bildung einer einzigen in dieser Richtung ausgerichteten Domäne, wobei diese Richtung eine "leichte¹¹ magnetische Achse oder eine bevorzugte Richtung darstellt. Die in einem dünnen magnetischen Plättchen in Richtung einer Achse beobachtete magnetischeIn the case of polycrystalline, thin ferromagnetic platelets, which were applied to the carrier in the presence of an equidistant magnetic field aligned parallel to the plane of the carrier, the magnetization of the platelet is preferably based on the direction of this constant magnetic field with the formation of a single domain aligned in this direction, this direction is a "light ¹¹ magnetic axis or a preferred direction. The observed in a thin magnetic plate in the direction of a magnetic axis

AnisotropieAnisotropy 909829/0967909829/0967

Λ BΛ B

Anisotropie kann durch die Formel TJ « Ksin d wiedergegeben werden, in welcher U die Anisotropieenergie, E die Anisotropiekonstante und d den Winkel zwischen der Magnetisierungsrichtung I und der leichten Achse bedeutet· Betrachtet man die statische Hysteresissohleife In der Richtung senkrecht (in der Trägerebene) zu der bevorzugten Richtung, so ergibt sich die Sättigung für einen Wert des magnetischen Querfelds (in dieser senkrechten Richtung) zu 2 K/ja. _Q I₁ welcher Wert Anisotropiefeld genannt wird (η _Q ist gleich der Permeabilität im Vakuum und I ist die Magnetisierung)·Anisotropy can be represented by the formula TJ «Ksin d, in which U is the anisotropy energy, E is the anisotropy constant and d is the angle between the direction of magnetization I and the easy axis the preferred direction, the saturation for a value of the magnetic transverse field (in this perpendicular direction) is 2 K / yes. _Q I ₁ which value is called anisotropy field ( η _Q is equal to the permeability in vacuum and I is the magnetization)

Andererseits wird bei Einwirkung einer starken mechanischen Kraft, insbesondere bei Einwirkung von Zug oder Druck, auf einen ferromagnetischen Stoff das Kristallgitter deformiert und dadurch wird die Anisotropieenergie verändert· Sie Gesamtenergie eines ferromagnetischen Stoffe hängt somit von dem Spannungszustand und der Magnetisierungsrichtung ab. Nach dem Prinzip von der Erhaltung fter Energie mies eine iüiderung der Magnetisierungsrichtung selbst in Abwesenheit aller Spannungen eine Magnetostriktion genannte elastisohe Deformation bewirken. Daraue folgt, dass ein Kristallgitter sich bei Magnetisierung verformt, ausser wenn die AnisotropieenagMWll ist. Für die Rickel-Etsen-Legierungen ist die Magnetostriktion für die vorstehend genannte Legierung ausOn the other hand, when exposed to a strong mechanical Force, especially when the action of tension or pressure, on a ferromagnetic material, the crystal lattice deformed and thereby the anisotropy energy is changed · You total energy of a ferromagnetic Substances thus depends on the state of stress and the direction of magnetization away. According to the principle of the conservation of more energy, a change in the direction of magnetization is poor even in the absence of all voltages Cause magnetostriction called elastic deformation. It follows that a crystal lattice deforms when magnetized, except when the anisotropy agMWll is. For the Rickel-Etsen alloys, magnetostriction is for the aforementioned alloy

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bisuntil

bis 83 io Nickel und 18 bis 17 $> Eisen im wesentlichen Null, für welche legierung die Anisotropie minimal ist. Es sei noch darauf hingewiesen, dass die Magnetostriktion als isotrop bezeichnet wird, wenn die Deformation allein von dem Winkel zwischen der Deformierungsrichtung und der Magnetisierungsrichtung abhängt, ohne dass dabei die Richtungen der Achsen des Kristallgitters eine Rolle spielen.up to 83 io nickel and 18 to 17 $> iron essentially zero, for which alloy the anisotropy is minimal. It should also be pointed out that the magnetostriction is referred to as isotropic if the deformation depends solely on the angle between the direction of deformation and the direction of magnetization, without the directions of the axes of the crystal lattice playing a role.

Was das Koerzitivfeld der dünnen ferromagnetischen Filme anbelangt, sei bemerkt, dass die vorstehend angegebenen Verfahren, welche eine Änderung der Anisotropie ermöglichen, bei sonst gleichen Bedingungen auch eine Änderung des Koerzitivfelds in der gleichen Richtung ergeben.As for the coercive field of the thin ferromagnetic films is concerned, it should be noted that the methods given above, which allow a change in anisotropy, all other things being equal, the coercive field also changes in the same direction.

Aus diesen Bemerkungen über Anisotropie und Magnetostriktion ergibt sich das Interesse an der Herstellung von dünnen ferromagnetischen Plättchen mit einer Magnetostriktion von Null oder von etwa Null, damit diese Plättchen gegen mechanische Spannungen unempfindlich sind. Wie bereits vorstehend gesagt, besitzt die Nickel-Eisen-Legierung mit einer Magnetostriktion von Null auch eine Mindestanisotropieenergie. Bei der Herstellung, beispielsweise auf elektrochemischem Wege unter der Einwirkung eines magnetischen Gleiohfelds, von dünnen, homogenen Plättchen aus Eisen-Nickel-Legierung erhält man sowohlFrom these remarks about anisotropy and magnetostriction, the interest in the manufacture arises of thin ferromagnetic plates with a magnetostriction of zero or about zero, so that these platelets are insensitive to mechanical stresses. As stated above, the nickel-iron alloy with zero magnetostriction also has one Minimum anisotropy energy. During production, for example by electrochemical means under the action of a magnetic sliding field, of thin, homogeneous ones Iron-nickel alloy platelets are obtained both

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einena

einen Mindestwert des Anisotropiefelds von etwa 2,5 Örsted als auch eine Magnetostriktion von etwa Null für eine legierung aus 82 bis 83 $> Nickel und 18 bis 17 $> Eisen. Pur bestimmte Anwendungszwecke dünner magnetischer Plättchen, z.B. bei den in der genannten deutschen Patentschrift beschriebenen gekoppelten Schichten, oder zur Erhöhung der Aufzeichnungsdichte in einem Magnetspeicher (was natürlich auf Kosten des das Ummagnetisieren der Speicherelemente steuernden „Stroms geht) sollten Plättchen mit einem vorausbestimmten Wert des Anisotropiefelds von über 2,5 Örsted zur Verfügung stehen.a minimum value of the anisotropy field of about 2.5 Örsted and a magnetostriction of about zero for an alloy of $ 82 to $ 83> nickel and $ 18 to $ 17> iron. For specific applications of thin magnetic platelets, e.g. in the coupled layers described in the above-mentioned German patent specification, or to increase the recording density in a magnetic memory (which, of course, is at the expense of the "current controlling the magnetic reversal of the storage elements), platelets with a predetermined value of the anisotropy field should be used of over 2.5 Örsted are available.

Es scheint jedoch a priori für dünne magnetische Plättchen aus einer binären Legierung, z.B. der Nickel-Eisen-Legierung, unmöglich, das Anisotropiefeld zu vergrössern und dabei gleichzeitig die Magnetostriktion auf einem Wert von etwa Null zu halten. Die vorliegende Erfindung betrifft nun gerade die Verwirklichung dieser Vergrösserung des Anisotropiefelds ohne Änderung der Magnetostriktion. However, it seems a priori for thin magnetic plates made of a binary alloy, e.g. the nickel-iron alloy, impossible to increase the anisotropy field and at the same time the magnetostriction on one Keep value around zero. The present invention now relates precisely to the implementation of this enlargement of the anisotropy field without changing the magnetostriction.

G-emäss der Erfindung und insbesondere gemäss ihren bevorzugten Ausführungsformen, welche sich zur Herstellung dünner ferromagnetischer Plättchen mit sowohl einer MagAccording to the invention and in particular according to its preferred Embodiments which are suitable for the production of thin ferromagnetic platelets with both a Mag

netostriktionnetostriction

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·- ίο -· - ίο -

netostriktion von etwa Null (oder gegebenenfalls einer von Null verschiedenen Magnetostriktion mit vorherbestimmtem Wert) als auch einer Anisotropie mit vorherbestimmtem, von dem Mindestwert abweichendem Wert, welcher von dem der Magnetostriktion Null (oder von dem vorherbestimmten anderen Wert der Magnetostriktion als Null) entsprechenden Anisotropiewert verschieden ist, eignen, geht man wie folgt oder in analoger Weise vor.netostriction of about zero (or possibly a non-zero magnetostriction with a predetermined Value) as well as an anisotropy with a predetermined value deviating from the minimum value, which from that corresponding to magnetostriction zero (or from the predetermined value of magnetostriction other than zero) If the anisotropy value is different, proceed as follows or in an analogous manner.

Man bringt auf einen Träger ein dünnes Plättchen aus einer ferromagnetischen Legierung auf, deren Zusammensetzung in Richtung der Dicke auf beiden Seiten von der besonderen Zusammensetzung, welche dem Wert Null (oder gegebenenfalls dem gewünschten, vorherbestimmten anderen Wert) der Magnetostriktion entspricht, abweicht; diese besondere Zusammensetzung entspricht in der Regel auch dem Mindeatwert der Anisotropie.A thin plate made of a ferromagnetic alloy is applied to a support, the composition of which in the direction of the thickness on either side of the particular composition, which is equal to zero (or optionally the desired, predetermined other value) corresponds to the magnetostriction, deviates; these the special composition usually also corresponds to the minimum value of the anisotropy.

Bei den bevorzugten Ausführungsformen kommen ein oder mehrere der folgenden Merkmale zur Anwendung:In the preferred embodiments, one or more of the following features apply:

- die Aufbringung erfolgt auf elektrolytischem Wege auf einen als Kathode dienenden metallischen oder metallisierten Träger;- The application takes place electrolytically on a metallic or metallized serving as a cathode Carrier;

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- die ferromagnetische Legierung ist eine Nickel-Eisen-Legierung, deren Zusammensetzung in Richtung der Dicke auf beiden Seiten von der Legierungszusammensetzung (82· bis 83 & Wickel und 18 bis 17 $> Eisen) abweicht, welche eine Magnetostriktion von etwa Null und ein · Anisotropiefeld von etwa 2,5 Örsted ergibt;- The ferromagnetic alloy is a nickel-iron alloy, the composition of which differs in the direction of the thickness on both sides from the alloy composition (82 to 83 & winding and 18 to 17 $> iron), which has a magnetostriction of approximately zero and one Anisotropy field of about 2.5 Örsted results;

- das dünne Plättchen besteht aus mindestens zwei Schichten mit jeweils etwa konstanter Zusammensetzung, wobei die Zusammensetzungen der Schichten so gewählt werden, dass sie diesseits und jenseits der besonderen Zusammensetzung liegen.- the thin plate consists of at least two layers each with an approximately constant composition, the compositions of the layers being chosen so that they lie on this side and on the other side of the particular composition.

Die Erfindung beruht auf der Tatsache, dass in der Regel bei den ferromagnetischen Legierungen die Magnetostriktion unter Vorzeichenänderung für eine bestimmte Zusammensetzung G (insbesondere für 82 bis 83 # Nickel und 18 bis 17 i° Eisen im Falle von Nickel-Eisen-Legierungen) Null wird, während für die gleiche Zusammensetzung 0 das Anisotropiefeld und die Anisotropieenergie ein Minimum aufweisen; unter diesen Bedingungen besitzt ein Plättchen oder eine Folie, deren Zusammensetzung in Richtung der Dicke nicht konstant ist, sondern zu beiden Seiten von der Zusammensetzung G mit einer Magnetostriktion von Null abweicht, jedoch so, dass der Mittelwert der Magnetostriktion in dem Plättchen Null ist, ein mittleres Aniso-The invention is based on the fact that in the ferromagnetic alloys the magnetostriction becomes zero with a change in sign for a certain composition G (in particular for 82 to 83 # nickel and 18 to 17 ° iron in the case of nickel-iron alloys) , while for the same composition 0 the anisotropy field and the anisotropy energy have a minimum; Under these conditions, a plate or a film whose composition is not constant in the direction of thickness but deviates on both sides from the composition G with a magnetostriction of zero, but in such a way that the mean value of the magnetostriction in the plate is zero, has a medium aniso-

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tropiefeldtropical field

tropiefeld oder eine mittlere Anieotropieenergie, die höher sind als das kleinste Anisotropiefeld oder die geringste Anisotropieenergie der Zusammensetzung G₀*drop field or a mean anieotropy energy that is higher than the smallest anisotropy field or the lowest anisotropy energy of the composition G ₀ *

Man nimmt beispielsweise an, 0 » c(z) sei das Änderungsgesetz (in Riohtung der Dicke) der Konzentration C eines der Bestandteile einer binären ferromagnetischen Legierung in Abhängigkeit von dem Abstand z, ausgehend von dem Träger, und M «« m(0) sei das Änderungsgesetz des Magnetostriktionskoeffizienten M in Abhängigkeit von der Konzentration 0.One assumes, for example, that 0 »c (z) is the law of change (in relation to the thickness) of the concentration C of a the components of a binary ferromagnetic alloy as a function of the distance z, starting from the carrier, and M «« m (0) is the law of change of the magnetostriction coefficient M as a function of the concentration 0.

Damit die mittlere Magnetostriktion des aufgebrachten Plättchens NuIl ist, muss sein:So that the mean magnetostriction of the applied platelet is null, it must be:

H ■ \) m /c(z)J7 dz « 0 (1) .H ■ \) m / c (z) J7 dz «0 (1).

In dieser Gleichung ist e die Gesamtdicke des aufgebrachten Plattchens, ζ variiert von 0 bis e und "R bedeutet den Mittelwert der Magnetostriktionskonstante.In this equation, e is the total thickness of the applied plate, ζ varies from 0 to e, and "R means the mean value of the magnetostriction constant.

Wenn andererseits das .Änderungsgesetz der Anisotropieenergie U als Funktion der Konzentration <3 U ■ u(ö) ist, sp beträgt der Mittelwert tf der Anisotropieenergie des aufgebrachten Plättohens einen vorherbestimmten Wert -k, wennIf, on the other hand, the law of change of the anisotropy energy U as a function of concentration <3 U ■ u (ö), sp, the mean value tf of the anisotropy energy of the applied platelet is a predetermined value -k, if

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IT 5 IJ VL /p{z)JlZ m k (2) .IT 5 IJ VL / p {z) JlZ m k (2).

Die Erfindung kann wie folgt durchgeführt werdeniThe invention can be practiced as follows

- entweder indem man das dünne Plättchen aus mindestens einer Schicht herstellt, in welcher die Zusammensetzung sich kontinuierlich und in gleioher Richtung ändert, wobei sie die besondere Zusammensetzung durchläuft}- either by making the thin plate from at least one layer in which the composition changes continuously and in the same direction, going through the special composition}

- oder vorzugsweise indem man das dünne Plattohen aus mindestens zwei Sohiohten herstellt, wovon jede eine etwa konstante Zusammensetzung aufweist und die Zusammensetzungen der Schichten so gewählt sind, dass sie sioh diesseits und jenseits der besonderen Zusammensetzung mit der Magnetostriktion Null (oder gegebenenfalls einem vorherbestimmten anderen Wert als Null) befinden, .- or preferably by removing the thin sheet from it making at least two soles, each of which has an approximately constant composition, and the compositions the layers are chosen so that it is on this side and on the other side of the special composition with magnetostriction zero (or possibly a predetermined value other than zero),.

Im ersteren Fall (kontinuierliche Änderung der Zusammensetzung) muss die Schicht oder müssen die Schichten des Plättohens die Gleichungen (1) und (2) erfüllen, damit man sowohl eine Magnetostriktion von Null als auch eine ' Anisotropieenergiekonstante von k erhält·In the former case (continuous change in composition) the layer or layers of the Plättohens satisfy equations (1) and (2) in order to have both a magnetostriction of zero and a ' Anisotropy energy constant of k is given

G+mäasG + mäas

■: · " : ORfGJWAL ψ^ ■: · ": ORfGJWAL ψ ^

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Gemäss einem ersten Beispiel stellte man durch Elektrolyse unter Verwendung eines Elektrolyts, dessen relative Konzentration an Metallionen von derjenigen des aufgebrachten Niederschlags verschieden ist, ein dünnes Plättchen mit einer Dicke von 900 % her, das aus drei Schichten mit sich fortschreitend ändernden Zusammensetzungen bestand; diese drei Schichten erhielt man durch aufeinanderfolgende Einwirkung von drei Stromimpulsen, wobei man das Elektrolytbad zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stromimpulsen sich jeweils homogenisieren liessf das erhaltene Plättchen bestand dann aus dreihundert X dicken Elementarschiohten mit jeweils einem Konzentrationsgefälle von etwa 80 ?6 bis etwa 15 H Eisen. Der Elektrolyt besass die folgende Zusammensetzung (in Gramm pro Liter);According to a first example, electrolysis using an electrolyte with a relative concentration of metal ions different from that of the deposited deposit produced a thin plate 900% thick, consisting of three layers with progressively changing compositions; These three layers were obtained by successive action of three current pulses, whereby the electrolyte bath was allowed to homogenize between two consecutive current pulses.The resulting platelet then consisted of three hundred X thick elementary layers, each with a concentration gradient of about 80-6 to about 15 H iron. The electrolyte had the following composition (in grams per liter);

Hatriumlaurinsulfat (Netzmittel) 0,420Sodium laurine sulphate (wetting agent) 0.420

PeSO₄, 7H₂O : 9 NiSO₄, 7 H₂O ' 220PeSO ₄ , 7H ₂ O: 9 NiSO ₄ , 7 H ₂ O '220

Cinchonin (Regulator) 0,100Cinchonine (regulator) 0.100

Borsäure (Puffer) 30Boric acid (buffer) 30

pH-Wert 2,5pH value 2.5

Die Verfahrensbedingungen waren die folgenden»The process conditions were the following »

Temperatur 28^P0 Temperature 28 ^P 0

Stromdichte 40 mA/cm ,Current density 40 mA / cm,

909829/0967 _wobei 909829/0967 _where

wobei die Temperatur und die Stromdichte eine Funktion der Gesamtkonzentration an Sulfaten sind, welche innerhalb weiter Grenzen variieren kann·where the temperature and the current density are a function the total concentration of sulphates which are within can vary further limits

Man erhielt, auf diese Weise ein dünnes Plättchen mit einem Anisotropiefeld von 5,5 örsted und einer Magnetostriktion von Null.In this way, a thin plate was obtained an anisotropy field of 5.5 örsted and a magnetostriction from zero.

Man kann auch ein in anderer Weise variierendes Konzentrationsgefälle und infolgedessen ein Anisotropiefeld mit einem anderen Wert als 5»5 Örsted erhalten, wenn man einen anderen Zusatz als das Cinchonin verwendet, welcher nicht zu Niederschlägen mit einem geringen Anisotropiefeld und einem niedrigen Koerzitivfeld führt j ein solcher Zusatz ist beispielsweise das Sacharin.One can also use a concentration gradient that varies in other ways and consequently an anisotropy field with a value other than 5 »5 Örsted is obtained if one uses an additive other than cinchonine, which does not lead to precipitates with a low anisotropy field and j leads to a low coercive field Addition is, for example, the saccharine.

Im zweiten Fall besteht das dünne Plättchen aus mindestens zwei Elementarschichten mit jeweils bestimmter Zusammensetzung, wobei die Zusammensetzungen der Schichten sich jedoch voneinander unterscheiden. Der einfachste Fall ist derjenige, bei welchem das Plättchen aus zwei Schichten aus einer binären Legierung mit genau bestimmter Konzentration C| und Ο« einer der Bestandteile besteht; e- und e₂ bedeuten die Dicke der Schichten mit der Konzentration Cj bzw. Cg. Bezeichnet man die Magnetostriktions-In the second case, the thin platelet consists of at least two elementary layers, each with a specific composition, but the compositions of the layers differ from one another. The simplest case is that in which the platelet consists of two layers of a binary alloy with a precisely defined concentration C | and Ο «consists of one of the components; e and e ₂ denote the thickness of the layers with the concentration Cj and Cg, respectively. If the magnetostriction

909829/0967 koeffizienten 909829/0967 coefficients

koeffizienten mit K. und Mp ¹^¹* die Anisotropieenergien der Schichten mit der Konzentration C. bzw. ö„ mit ü- bzw. Up, so will man erhalten:coefficients with K. and Mp ¹ ^ ¹ * the anisotropy energies of the layers with the concentration C. or ö " with ü- or Up, we want to get:

Man kann sich auch anstatt auf die Anisotropieenergien TJ- und IT« auf die Anisotropiefelder EL und H« der Schichten mit der Konzentration C. und 0„ beziehen. In diesem Fall wird die Formel (2bis) durch die folgende Formel ersetzt?Instead of the anisotropy energies TJ- and IT ", one can also refer to the anisotropy fields EL and H" of the layers with the concentration C. and 0 “. In this Case is the formula (2bis) replaced by the following formula?

^e2^H2> ^e 2 ^H 2>

wobei man bei dieser letzteren angenäherten Formel annimmt, dass die Sättigungsmagnetisierung etwas in Abhängigkeit von der Konzentration variiert (dabei vernachlässigt man die Wechselwirkungen zwischen den Schichten).with this latter approximate formula assuming that the saturation magnetization is somewhat dependent on varies from the concentration (one neglects the interactions between the layers).

Beispiel 2, betreffend die zweite Ausführungsform der Erfindung. Example 2 relating to the second embodiment of the invention.

Man kann ein dünnes ferromagnetisches Plättchen aus zwei Schichten mit jeweils konstanter Zusammensetzung her-You can make a thin ferromagnetic plate out of two Layers each with a constant composition

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stellen»place"

stellen, indem man einen Elektrolyt der in der deutschenpose by taking an electrolyte in the German

Patentschrift Nr (amtliches Aktenzeichen derPatent specification no (official file number of

Anmeldung ·..·..........) genannten Art verwendet _i d.h. einen Elektrolyt mit einem Konzentrationsverhältnis an Metallionen, das etwa gleich dem Konzentrationsverhältnis an Metallatomen des aufgebrachten Niederschlags ist, wobei dieser Elektrolyt noch einen Zusatz, z.B. Tnioharnstpff, enthält, welcher gerade diese Gleichheit der Konzentrationsverhältnisse ermöglicht. Insbesondere verwendete man das Elektrolytbad geraäss dem Beispiel der genannten Patentschrift bei zwei Stromdichten, welche sich von der speziellen Stromdichte unterschieden, bei der man bei der Elektrolysetemperatur (28 C) einen Niederschlag mit einer relativen Metallatomkonzentration gleich der relativen Konzentration an Metallionen des Elektrolytbads erhalten kann, d.h. man wendete zur Herstellung einer der Schichten eine höhere Stromdichte als diese spezielle Dichte und für die Herstellung der anderen Schicht eine niedrigere Stromdichte als die genannte spezielle Dichte an.Application · .. · ..........) mentioned type _i ie an electrolyte with a concentration ratio of metal ions which is approximately equal to the concentration ratio of metal atoms of the deposited precipitate, this electrolyte also having an additive, eg Tnioharnstpff , which precisely enables this equality of concentration ratios. In particular, the electrolyte bath was used according to the example of the cited patent specification with two current densities, which differ from the specific current density at which a precipitate with a relative metal atom concentration equal to the relative concentration of metal ions in the electrolyte bath can be obtained at the electrolysis temperature (28 C), that is, a current density higher than this specific density was used to produce one of the layers and a lower current density than the specific density mentioned was used to produce the other layer.

Man erhielt so zwei Schichten mit den folgenden Eigenschaften: This gave two layers with the following properties:

⁰I ⁰ I.

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10 ^ G₂ = 2410 ^ G ₂ = 24

M₁ Π -1 (willkürlich ge- M₀ *2 +2 (gleiche Einheit ¹ wählte Einheit) ^ά wie bei M₁)M ₁ Π -1 (arbitrary M ₀ * 2 +2 (same unit ¹ selected unit) ^ά as with M ₁ )

H₁^ 5 (Jr st ed H₂^ 6,5 Ör st edH ₁ ^ 5 (Jr st ed H ₂ ^ 6,5 Ör st ed

Man erhält eine G-esaratmagnetostriktion von Null, wenn Q₀ ₁ A device magnetostriction of zero is obtained when Q ₀ ₁

-^w. Dann ist E ~ 6 Örsted.- ^ w. Then E ~ 6 is Örsted.

^e1 ^d ^e 1 ^d

Ganz allgemein kann man ein dünnes Plättchen aus zwei homogenen Schichten mit einem Gesamtanisotropiefeld mit einem gewünschten Wert herstellen; in der Tat hängt das G-esamtanisotropiefeld oder der Mittelwert Ή von den Magnetostriktionskoeffizienten M₁ und M₂ und den Teilanisotropiefeldern H₁ und H₂ für die beiden Schichten gemäss der folgenden Gleichung ab:In general, a thin plate can be made from two homogeneous layers with a total anisotropy field of a desired value; In fact, the total anisotropy field or the mean value Ή depends on the magnetostriction coefficients M ₁ and M ₂ and the partial anisotropy fields H ₁ and H ₂ for the two layers according to the following equation:

«2— «1«2—« 1

Man kann auch dünne Plättchen mit einer vorherbestimmten Anisotropie, die sich von der einer Magnetostriktion mit einem gewünschten Wert für eine bestimmte Legierung entsprechenden unterscheidet, wobei der gewünschte Wert für die Magnetostriktion in der Regel Null ist, auf anderem Wege als durch Elektrolyse herstellen. Insbesondere kannOne can also use thin platelets with a predetermined anisotropy that differs from that of a magnetostriction corresponding to a desired value for a particular alloy, the desired value for the magnetostriction is usually zero, produced by means other than electrolysis. In particular, can

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man aus zwei Schichten bestehende Plättchen mit jeweils konstanter Zusammensetzung der Schichten (erste Ausführungsform} durch aufeinanderfolgendes Aufdampfen herstellen? man geht dabei von zwei Blöcken aus binären Legierungen-mit Zusammensetzungen aus, welche diesseits und jenseits der spezifischen Zusammensetzung mit dem gewünschten Wert der Magnetostriktion liegen. Maskierungen ermöglichen eine aufeinanderfolgende Aufbringung der beiden Legierungszusammensetzungen. Man kann auch aus mindestens einer Schicht mit veränderlicher Zusammensetzung bestehende Plättchen (zweite Ausführungsform) durch Aufdampfung herstellen, indem man von einem einzigen Legierungsblock mit bestimmter Zusammensetzung ausgeht, jedoch die temperatur dieses Blocks während der Aufdampfung variiert.platelets consisting of two layers, each with a constant composition of the layers (first embodiment) produced by successive vapor deposition? one assumes two blocks of binary alloys with compositions that are on this side and beyond the specific composition with that desired value of the magnetostriction. Maskings allow sequential application of the two alloy compositions. One can also platelets consisting of at least one layer of variable composition (second embodiment) produced by vapor deposition starting from a single block of alloy with a certain composition, however, the temperature of this block during vapor deposition varies.

Die Erfindung ermöglicht somit unabhängig von der gewählten Ausführungsform die Herstellung von dünnen ferromagnetischen Plättchen oder Folien mit vorherbestimmter Anisotropie und einer Magnetostriktion von in der Regel Null, wobei diese Plättchen oder Folien gegenüber den bekannten ferromagnetischen Folien dieser Art zahlreiche Vorteile aufweisen, und zwar insbesondere die folgenden:The invention thus enables the production of thin ferromagnetic ones, regardless of the selected embodiment Platelets or foils with a predetermined anisotropy and a magnetostriction of usually zero, these platelets or foils compared to the known Ferromagnetic foils of this type have numerous advantages, in particular the following:

- die- the 9098297096790982970967

- die Magnetostriktion kann Null oder einen vorherbestimmten anderen Wert als Null betragen,- the magnetostriction can be zero or a predetermined value other than zero,

- das Anisotropiefeld oder die Anisotropieenergie kann einen vom Mindestwert verschiedenen, vorherbestimmten Wert besitzen, welcher von dem der gewählten Magnetostriktion entsprechenden Wert verschieden ist, was für bestimmte Anwendungszwecke von Bedeutung ist,the anisotropy field or the anisotropy energy can have a predetermined value different from the minimum value Have a value which is different from the value corresponding to the selected magnetostriction, what for certain application purposes are important,

- man kann Plättchen aus einer binären Legierung mit ein und derselben Magnetostriktion (im allgemeinen von etwa Null), jecbch mit verschiedenen Anisotropien erhalten, was besonders vorteilhaft zur Herstellung von Paaren gekoppelter dünner Plättchen der in der eingangs genannten Patentschrift beschriebenen Art ist.- it is possible to produce plates made of a binary alloy with one and the same magnetostriction (generally of about zero), obtained with different anisotropies, which is particularly advantageous for the production of pairs of coupled thin platelets in the aforementioned Patent is described type.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann weitgehende Abänderungen erfahren, ohne dass dadurch ihr Rahmen verlassen wird.The invention is of course not limited to the embodiments described, but can go far-reaching Experience changes without leaving their scope.

Insbesondere könnte man, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, das Verfahren auch auf andere ferromagnetische Legierungen als Niekel-Eisen-Legierungen mit einem Bereich der Magnetostriktionswerte in der Nähe von NullIn particular, without departing from the scope of the invention, the method could also be applied to other ferromagnetic ones Alloys as Niekel-Eisen alloys with a Range of magnetostriction values near zero

» ~ - anwenden, 909829/0967 ^L »~ - apply, 909829/0967 ^L

anwenden, z.B. auf eine Nickel-Eisen-Kobalt-Legierung oder auf eine Nickel-Kobalt-Legierung oder eine Eisen-Nickel -Molybdän-Legierung. Es genügt in diesen Fällen, die Elektrolysebäder durch Austausch der Metallionen in den Sulfaten zu verändern.apply, e.g. on a nickel-iron-cobalt alloy or a nickel-cobalt alloy or an iron-nickel -Molybdenum alloy. In these cases it is sufficient to change the electrolysis baths by exchanging the metal ions change in the sulfates.

Man kann auch ein zusammengesetztes Plättchen herstellen, welches durch Aneinanderfügung mehrerer einfacher, nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltener Plättchen gebildet wird.You can also make a composite plate, which can be made by joining several simple, obtained by the process according to the invention Platelet is formed.

Patent claims

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Claims

• - 22 - Claims

1) Thin ferromagnetic plates made of a ferromagnetic alloy, whose magnetostriction is at a certain ratio of its components is zero, characterized by a magnetostriction of negligible value, optionally to zero, and differs from the minimum value, specific anisotropy that of the s the determined value of the Magnetοstriktionskoeffizient corresponding is different.

2) Dünnes ferromagnetisohes Plättonen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Legierungsbestandteile in dem dünnen Plättchen in vorherbestimmter Weise in Richtung seiner Dicke in beiden Richtungen von dem besonderen, einen Magnetostriktionswert von Null ergebenden Verhältnis abweicht.2) thin ferromagnetic platinum according to claim 1, characterized in that the ratio of the alloy components in the thin plate is predetermined in the direction of its thickness in both Directions deviates from the particular ratio resulting in a zero magnetostriction value.

3) Dünnes ferromagnetieohee Plättchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus mindestens zwei Schichten mit jeweils etwa konstantem, vorherbestimmtem Verhältnis der Legierungsbestandteilβ besteht, und dass die Verhältnisse der Legierungebestandteile in den Schichten diesseits und jenseits des besonderen Verhältnisses für die Magnetostriktion Null liegen.3) thin ferromagnetic plate according to claim 1, characterized in that it consists of at least two layers, each with an approximately constant, predetermined ratio of the alloy constituents, and that the proportions of the alloy components in the layers on this side and on the other side of the particular Ratio for magnetostriction are zero.

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4) thin ferr (magnetic plate according to claim 1, characterized in that it consists of at least one layer in which the ratio of the alloy components changes continuously in a certain way in the direction of the thickness of the layer.

5) Thin ferromagnetic plate according to one of the preceding claims, characterized in that the alloy is an iron-nickel alloy, and that the special ratio of the alloy components between 82 to 83. $> Nickel and 18 to 17 $ iron, in which Ratio the alloy has a magnetostriction coefficient of zero and an anisotropy field of about 2.5 Örsted.

6) Method of making a thin ferromagnetic Plate according to one of the preceding claims, characterized in that one metallic or metallized supports serving as cathode electrolytically deposit a deposit brings up.

7) Method according to claim 6 for electrolytic production a thin ferromagnetic plate according to claim 3 »characterized in that one

909 8 29/0967 a

one of a solution of sulfates and an additive,

Thioz.B / urea, existing electrolyte used, whereby the addition enables a precipitate to be obtained in which the ratio of the alloy constituents is constant if the temperature and the current density are kept constant during the precipitation.

8) Method according to claim 6 for the electrolytic application of a thin ferromagnetic plate according to claim 4, characterized in that one of a solution of sulfates in which the relative metal ion concentration different from the relative metal atom concentration in the precipitate and an additive, e.g. cinchonine or saccharin, existing electrolyte to achieve a precipitate is used in which the ratio of the alloy components is variable and ' which has a relatively high coercive field.

9) Method according to claim 8, characterized in that one has an electrolyte with approximately the following Composition used:

IaIIaI

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(a) Sodium Laurine Sulphate (fc) IeSO ₄ , 7H ₂ O

(c) NiSO ₄ , 7H ₂ O

(d) cinchonine

(e) boric acid

0.42 g

9 g

G

0.1 g

G

and complies with the following conditions

(f) pH

(g) temperature (h) current density 2.5
28 ⁰ O
mA / cm

909829/0 96909829/0 96