DE2139859A1

DE2139859A1 - Verschleißfestes magnetisches Material mit hoher Permeabilität

Info

Publication number: DE2139859A1
Application number: DE19712139859
Authority: DE
Inventors: Mutsuo Kanagawa Hayakawa Wataru Hayashi Masaaki Kitagawa Yukio Odawara Makita, (Japan) P C22c 39 46
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1970-08-10
Filing date: 1971-08-09
Publication date: 1972-02-17
Also published as: GB1365160A; US3837844A; DE2139859B2; JPS5429446B1

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Material von außerordentlicher Verschleißfestigkeit und hoher Permeabilität. Das magnetische Material nach der Erfindung zeigt bemerkenswerte Wirkungen, insbesondere bei seiner Verwendung als Magnetköpfe für Elektronenrechner, VTR¹S etc. (VTR = Videobandgerät, Videorecorder).

In den vergangenen Jahren wurden in der Technik in der magnetischen Aufzeichnungsträger große Fortschritte erzielt, wobei diese Aufzeichnungsträger nicht nur auf den Gebieten der Ton- oder Bildaufzeichnung, sondern ebenso als Datenspeicher in Elektronenrechnern etc. eine ständig wachsende Verbreitung fanden. Magnetische Materialien, die für Magnetköpfe derartiger elektrisch-magnetischer Signalumformer verwendet werden, müssen nicht nur ausreichende magnetische Eigenschaften, wie hohe Permeabilität und eine geringe Koerzitivkraft aufweisen, sondern ebenso müssen sie widerstandsfähig gegen mechanisch© Beanspruchungen und

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verschleißfest sein, wenn sie in magnetischen Köpfen von VTR's und Elektronenrechnern eingesetzt und in ihnen großen Reibungskräften unterworfen werden.

Als magnetische Materialien für Magnetkopfe werden zur Zeit hauptsächlich metallische magnetische Legierungen, wie Permalloy (Fe-Ni-Legierung), Sendust (Fe-Si-Al-Legierung), Einkristalle und gesinderte Ferrite verwendet. Insbesondere Ferrite besitzen hohe Frequenzcharakteristiken und eine gute Verschleißfestigkeit. Ihre Sättigungsinduktion ist jedoch relativ gering; sie sind brüchig und daher schwierig zu bearbeiten und aus diesen Gründen zur Verwendung als magnetisches Material für Magnetköpfe ungeeignet·

Sendust-Legierungen werden in VTR-Köpfen verwendet» da sie gegenüber anderen metallischen magnetischen Materialien eine geringfügig bessere Verschleißfestigkeit besitzen. Eine hohe Permeabilität bei einer hohen Frequenz kann jedoch nicht erwartet werden, da sie außerordentlich brüchig sind und nicht als dünne Bleche hergestellt werden können. Ihre geringe Bruchfestigkeit führt zu außerordentlichen Schwierigkeiten bei ihrer Herstellung beispielsweise durch Schmieden oder Walzen und daher zu einer geringen Produktivität·

Permalloys sind die besten aller magnetisch weichen Materialien. Sie lassen sich einfach bearbeiten und sind leicht zu verwenden, weisen jedoch gegenüber den anderen Materialien eine geringfügig niedriger· Verachleiöfeati*- keit auf. Aue diesen Gründen werden sie in der R«g«l als dauerhaftes magnetisches Material für Magnetköpfe verwendet.

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Aufgabe der Erfindung ist es, zur Beseitigung der oben genannten Nachteile ein magnetisches Material zu schaffen, welches den bei seiner Verwendung in Magnetköpfen auftretenden Anforderungen voll genügt, und ferner die Verschleißfestigkeit des hochpermeablen, gut bearbeitbaren Permalloy zu erhöhen.

Eine Anzahl von verschleißfesten Materialien wurde unter dem bekannten Gesichtspunkt untersucht, nach welchem härtere Materialien einem geringeren und weichere Materialien einem verstärkten Verschleiß unterworfen sind. Die Versuche der Erfinder haben jedoch gezeigt, daß der Verschleiß ein Phänomen der im Reibungsschluß miteinander stehenden Berührungsflächen von Materialien ist, und daß kein direktes Verhältnis zwischen der Härte und dem Verschleiß eines Materials besteht. Es wurde ermittelt, daß die Bruchfestigkeit eines Materials ein Faktor ist, welcher einen größeren Einfluß auf den Verschleiß als die Materialhärte hat und daß ein härteres und brüchigeres Material auch einem größeren Verschleiß ausgesetzt ist. Eine Vergrößerung der Materialhärte ist somit für eine bessere Verschleißfestigkeit des Materials nicht notwendig und sogar nachteilig, da die Formbarkeit des Materials reduziert wird.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß ein Öxydfilm einen wirksamen Schutz des Materials gegen Verschleiß dar- · stellt, wurden Versuche zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit an einem Material durch Ausbildung einer sehr dünnen, festen Oxydschicht auf der der Reibung ausgesetzten Materialfläche durchgeführt, welche letztlich zum Erfindungsgegenstand führten.

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Gemäß der Erfindung wird die Verschleißfestigkeit eines magnetischen Materials der Fe-Ni-Permalloyreihe mit 35 - 90 Gew.-^ Ni dadurch gelöst, daß die Legierung zur Verbesserung ihrer Verschleißfestigkeit einen Anteil von maximal 10 Gew.-^ mindestens eines der Elemente der durch V und Ti gebildeten Gruppe enthält.

Bemerkt sei, daß die erfindungsgemäße Steigerung der Verschleißfestigkeit der Legierung nicht durch eine Vergrößerung der Härte, sondern durch die Gleiteigenschaften eines besonderen Oxydfilms auf dem Material erreicht wird, welcher sich stets dann bildet, wenn das Material einer Reibung ausgesetzt wird.

Das Fe-Ni-Permalloy gemäß der Erfindung mit einem Ni-Anteil von 35 - 90 Gew.-^ umfaßt nicht nur eine binäre Fe-Ni-Legierung mit 35 - 90 Gew.-^ Ni und dem Rest Fe, son dern auch Legierungen, welche außer Ni weitere bekannte Legierungselemente enthalten. Es ist allgemein bekannt, daß bei der Verwendung von Fe-Ni-Legierungen als magnetische Materialien die Nickelkonzentration im Bereich von 35 - 90 Gew.-$> liegen sollte, und daß eine Fe-Ni-Legierung, deren Nickelkonzentration außerhalb dieses Bereichs liegt, keine der für eine derartige praktische Verwendung verlangten magnetischen Eigenschaften aufweist.

Es ist weiterhin bekannt, ein Fe-Ni-Serienpermalloy, bestehend aus 35 - 90 Gew.-^ Nickel, mit anderen Elementen, wie Mo, Cr, W und Co, zum Zwecke der Verbesserung der magnetischen Eigenschaften, beispielsweise der Permeabilität, zu legieren. Diese Elemente werden in der Größenordnung

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von ca. 4 Gew.-^ zugesetzt. Zum Beispiel ist eine molybdänhaltige Legierung als Mo-Permalioy bekannt. Auch Mangan wird mit einem.Gewichtsanteil von nicht höher als 1 Gew.-56 als Entschwefelungsmittel zur Verbesserung der Formbarkeit der Legierung verwendet. Die Erfindung umfaßt alle diese Legierungen, soweit sie auf Fe-Ni-Permalloy mit 35 - 90 Gew.-^ Ni basieren.

Die Konzentrationen der Legierungselement® im magnetischen Material nach der Erfindung ist aus folgenden Gründen auf die obigen Bereiche begrenzt. Die Fe-Ni-Legierung, welche das Grundmaterial der magnetischen Legierung darstellt, besitzt eine hohe Permeabilität, wenn die Nickelkonzeatration im Bereich zwischen 35 und 90 Gew_o-$ liegte Verschiedene Typen von Fe-Ni-Legierungen in diesem Bereich werdesa in Magnetköpfen verwendet. Das Zusetzen von V oder Ti au der Basis Fe-Ni-Legierung hat den gleichen Effekt wie dl© Zugabe der obigen Zusatzeleraente Mo, Or₉ W etc« in einfachen Fe-Ni-Legisrungen mit einer Vielsahl von Lsgiertsagjs=. elementen. Danes? muß die Konzentration von Mick®! und anderen hegl@vunßBQl®menten - ausgenommen die welches In der Regel als Entschwefelungen!tt©l (bei Konzentration von nicht höher als 1 G@w_e=·^) star rung der Formbarkeit des Materials sugesotafe wird den Konzentrationen von V und Ti
werden^ daß einen hohe Permeabilität

die Perm®abilitit ©isa©?? e±@vun(% et@!st si* d®r anisotropen to©5?@äo K

n©tasten A der L®gfiasrosiG £ia der lie^t Λ srund®Mta:li©&

tion und der Wert K durch die Konzentrationen von Ni und den anderen Legierungselementen, der Abkühlgeschwindigkeit nach dem Glühen der Legierung etc. bestimmt werden. Daher soll die Zusammenstellung eines magnetischen Materials unter Berücksichtigung dieser Punkte erfolgen.

Vanadium ist ein Element von hoher Wirksamkeit zur Steigerung des elektrischen spezifischen Widerstandes und zur Verbesserung der hochfrequenten magnetischen Eigenschaften der Legierung. Sobald jedoch die Konzentration von Vanadium mehr als 10 Gew.-^ beträgt, ist die Sättigungsinduktion der Legierung zu gering, wenn das Vanadium lediglich allein in eine binäre Fe-Ni-Legierung eingeführt wird (z. B. wenn 10 Gew.-^ Vanadium in eine Ni-Fe-Legierung von hoher Permeabilität und einem Ni-Anteil von 79 Gew.-^ zugesetzt wird, beträgt die Sättigungsinduktion Bs der Legierung 1800 Gatifl)· Da Vanadium ferner ein Element mit starker SäuerstoffaffinifcMt ist, ergeben sich Schwierigkeiten beim Auswalzen der Legierung, die diese Legierung für den angegebenen Zweck unbrauchbar machen. Andererseits erleiehtsrt ein Zuaatss von V die Ausbildung des Oleit-Öxydfilmes und ermöglicht gleichseitig das Erreichen hochfrequenter magnetischer Eigenschaften. Je höher dl« Vanadium-Konzentration ist, um eo besser werden diese Werte _t wobei ein bevorzugter Bereich der V-»Koneentration nicht kleiner ale 1 öew.-# ist.

Titan ist, ähnlich wie V₆ ein Element Mit ausgeprägten @xyd£«r®sidl«s Eigenschaften, wobei »in geringer Zusatz (unter einer Konzentration von nicht höher «.la 1 <»«%?. -$), diese« Elementen als Desoxidationsmittel wirkt vmA die Reinheit der Legierung vergrößert. Di© Kitrfce. der

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steigt jedoch mit der Titan-Konzentration, wodurch das Aus walzen der Legierung relativ schwierig wird, sobald die Konzentration einen Anteil von 6 Gew.-^ überstiegen hat; sie wird aufgrund der Ausscheidungshärtung extrem schwierig, wenn der Anteil einen Wert von 10 Gew.-^ überstiegen hat. Vom Standpunkt der Bearbeitbarkeit der Legierung und der Ausbildung des Oxydfilms sollte daher der Bereich der bevorzugten Ti-Konzentration nicht kleiner als 0,2 und nicht höher als 6 Gew.-^ betragen.

Weiterhin verringert sich die magnetische Sättigungsinduktion der Legierung, wenn die Ti-Konzentration 10 Gew. übersteigt (z. B. wenn 10 Gew.-# Ti einer Ni-Fe-Legierung mit 80 Gew.-^ Ni von hoher Permeabilität zugesetzt wird, beträgt die magnetische Sättigungsinduktion Bs der Legierung 2300 Gauß). Der praktische Wert dieser Legierung ist somit geringer als der im Falle von Vanadium. Die Konzentration von V oder Td sollte 10 Gew.-^ nicht übersteigen, da sich die Formbarkeit der Legierung verringert. Aus dem gleichen Grund sollte die Gesamtkonssentration von V und Ti den Wert von 10 Gew,-$ nicht Übersteigen, wenn beide Elemente der Legierung gemeinsam zugesetzt werden.

Es ist vorteilhaft, wenn alle ,in den obigen Zusammensetzungsbereich fallenden Legierungen In einer nichtoxydierenden Atmosphäre oder im Vakuum erschmolzen werden. Auf dem erfindungegemäßen magnetischen Material bildet sich ein Oxydfilm, sobald ee in Reibungsschluß mit einem magnetischen Aufzeichnungsträger (einem Magnetband) gelangt, wobei dieser Oxydfilm die Verschleißfestigkeit des Materials vergrößert. Sobald dieser Oxydfilm abgetragen ist, bildet sich darunter ein neuer Oxydfilm, welcher das

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magnetische Material gegen Abrieb schützt« Der Oxydfilm bildet sich wahrscheinlich durch die Wärme, welche aufgrund des ReibungsSchlüsses zwischen dem magnetischen Material und dem Aufzeichnungsträger erzeugt wird. Die Zusammensetzung dieses Oxydfilms ebenso wie das Verhältnis zwischen der Filmdicke und der Konzentration von V und/ oder Ti sind jedoch noch nicht klar erkannt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Tabellen sowie der in der Zeichnung gezeigten graphischen Darstellung erläutert. In dieser Zeichnung ist die Verschleißfestigkeit verschiedener magnetischer Materialien dargestellt, wobei die Kurven 1 und 2 die Verschleißfestigkeit konventioneller magnetischer Materialien und die Kurven 3-7 diese der erfindungsgeraäßen magnetischen Materialien charakterisieren.

Die Tabelle 1 gibt die Zusammensetzung der verschiedenen, in den Beispielen verwendeten Legierungen gemäß der Erfindung wieder.

(Tabelle 1, Saite 9)

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Tabelle 1

Legie	Ni	Z
rung Nr.	80	Mo
1	81	4
2	81	4
3	81	4
4	80	4
5	80	4
6	36	4
7	45	-
8	74,5	-
9	76,5	-
10	82	-
11	82	-
12	82	-
13	83	-
14	83	-
15	83	-
16

Zusammensetzung (Gew.-^)

Ti V Mn Fe

Rest

1	-	0,5
2	-	0,5
3	-	0,5
4	-	0,5
0,2	-	0,5
0,5	-	0,5
1	-	0,5
-	3	0,5
-	2,5	0,5
-	3,5	0,5
-	4,5	0,5
-	5	0,5
	5,6	0,5
	6	0,5
Ml	6,5	0,5
1	6	0,5

Obwohl in allen in der Tabelle 1 wiedergegebenen Legierungsbeispielen Mangan enthaltenist, ist es doch kein wesentlicher Bestandteil. Es wird zur Erzielung einer besseren Formbarkeit der Legierungen zugesetzt und hat, wie oben dargelegt, keinerlei Einfluß auf die magnetischen Eigenschaften der Legierungen.

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Beispiel 1

Die magnetischen Legierungen 1 -4 der Zusammensetzung in Tabelle 1 wurden durch Zusatz von 1-4 Gew.-^ Ti zu einem einfachen Basis-Permalloy (bestehend aus 79 Gew.-^ Ni, 4 Gew.-^ Mo und dem Rest Bisen) erzeugt. Jede der Legierungen wurde im Vakuum in einem Hochfrequenz-Induktionsofen erschmolzen und die geschmolzene Legierung zu Luppen vergossen. Die Probe-Legierungsluppe wurde auf 1200 C erwärmt und durch Schmieden und Walzen zu einem 7 mm dicken, flachen Blech veformt. Dieses flache Legierungsblech wurde bei 800 ⁰C in Wasserstoffatomsphäre drei Stunden geglüht und danach bis auf eine Dicke von 0,5 nun kaltgewalzt. Das nunmehr eine geringe Dicke aufweisende Legierungsblech wurde nochmals zwei Stunden in Wasserstoffatmosphäre bei 800 ⁰C geglüht und darauf nochmals bis auf eine Stärke von 0,05 mm kaltgewalzt. Die Probe zur Durchführung des Verschleißtestes besaß eine Stärke von 1 mm und wurde aus dem Legierungsblech während der ersten Kaltwalzstufe gezogen.

Zur Messung der magnetischen Eigenschaften der Legierung wurde eine ringförmige Probe mit einem Außendurchmesser von 45 mm und einem Innendurchmesser von 33 nun und einer Stärke von 0,05 mm aus dem Legierungsblech ausgestanzt. Die ringförmige Probe wurde in getrocknetem Wasserstoff bei 1000 °C zwei Stunden geglüht (der Taupunkt lag bei -30 ⁰C oder darunter) und danach im Ofen gekühlt. Die Abkühlung unter 6OO ⁰C wurde in einer Rate von 500 °C/h für die Legierung Nr. 1, 1000 °C/h für die Legierung Nr. 2 und 15OO C/h. für Legierungen Nr. 3 und 4 vorgenommen.

Die magnetischen und physikalischen Eigenschaften der Legierungen sind in Tabelle 2 zusammengestellt im Ver-

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gleich mit einem einfachen 4-#-Mo-Permalloy, dessen Basis-Material in gleicher Weise wie bei den erfindungsgemäßen Legierungen behandelt wurde.

Tabelle 2

Leg	. Effektive Perr	10 KHZ	neabilität	Magn.	Koerzi	spez.	Vickers
Nr.	1 KHZ	13.600	100 KHZ	Sätti gung s- induk- tion (G]	tivkraft	elekt. Wider stand (/Κα-cm)	Härte
1	31.000	14.200	2.100	7.800	0,031	62	145
2	31.400	13.6OO	2.200	6.900	0,030	65	16O
3	29.800	IO.6OO	2.3OO	6. 100	0,02o	68	190
4	14.000	12.700	2.5OO	5.3ΟΟ	o,o4o	72	240
4 # ϊ°" 25.500 Per- malloy	2.000	8.400	0,031	55	130

Der Tabelle 2 läßt sich eindeutig entnehmen, daß die erfindungsgemäßen Legierungen mit Titanzusatz höhere Permeabilitäten aufweisen als das einfache Mo-Permalloy, und daß die Legierung mit hoher Titankonzentration (Legierung Nr. 4) einen großen spezifischen elektrischen Widerstand und somit geringe Wirbelstromverluste und eine gute Permeabilität bei hoher Frequenz (beispielsweise bei einer Frequenz von 100 kHz in Tabelle 2) aufweist.

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In der Zeichnung ist die Verschleißfestigkeitscharakteristik, d. h. das Verhältnis zwischen der Länge des abgelaufenen Bandes und der Größe des Abriebes, der verschiedenen magnetischen Legierungen aufgetragen. Für die Messungen wurde ein Prüfgerät verwendet, welches speziell zum Messen von durch Reibungskontakt mit einem Magnetband verursachten Verschleiß an magnetischen Legierungen entwickelt wurde.

Die für diesen Test eingesetzten Legierungsproben wurden bei einer Temperatur von 1100 C geglüht. Die Versuchsbedingungen waren derart, daß die Berührungsfläche der Probe

1 mm χ 10 mm, der Kontaktdruck 1 kg/cm , die Bandgeschwindigkeit 3 ^m/s betrug und als magnetisches Aufzeichnungsband ein v^l-Fe₂0_-Computerband verwendet wurde.

In der graphischen Darstellung geben die Kurven 1 und

2 die Verschleißwerte eines einfachen Mo-Permalloy wieder, welches das Ausgangsmaterial der erfindungsgemäßen magnetischen Legierungen darstellt. Die Kurven 3» ^» 5 und 6 zeigen die Verschleißwerte der Legierungen Nr. 1, 2, 3 und 4 der Tabelle 1. Diese Kurven besagen, daß die Verschleißwerte der magnetischen Materialien nach der Erfindung (Kurven 3-6) nur 1/2 - 1/5 so groß wie die des Mo-Permalloys (Kurve 1 und 2) sind und daß die Verschleißfestigkeit der erfindungsgemäßen Legierungen durch einen Zusatz von Ti stark verbessert werden kann. Bei der Legierung Nr. 5, welche nur einen relativ geringen Ti-Gehalt besitzt, ist der Oxydfilm dünn. Daher beträgt der Verschieißwert bei einer Länge abgespulten Bandes von 97 km 50 ,um, wobei dieser Wert immer noch geringfügig über der Hälfte des Mo-Permalloys liegt. Diese auf die Gleiteigenschaften des

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an der Reibfläche des Materials gebildeten Oxydfilms zurückzuführende, verbesserte Verschleißfestigkeit ist der charakteristische Vorteil des magnetischen Materials nach der Erfindung. Somit wird durch die Erfindung ein überragendes magnetisches Material mit guter Permeabilität und ausgezeichneter Verschleißfestigkeit geschaffen, das für eine Verwendung als Magnetkopfa besonders gut geeignet ist.

Beispiel 2

Die magnetische Legierung Nr. 5 (bestehend aus 80 .-$ Ni, 4 G©w_a-?£ Mo, 0,2 Gew. »# Ti und Rest Fe) und die magnetische Legierung Nr. 6 (bestehend aus 80 Ge'fj.-^ Ni, 4 Gew.-ia Mo₁ 0,5 Gew.-^ Ti und Rest Eisen) nach der Tabelle 1 wurden in der Atmosphäre gegen Oxydation geschützt, geschmolzen und in der gleichen Weise wie das Beispiel 1 in ein 1 mm starkes Legierungsblech verformt. Von jedem Legierungsblech wurde eine Verschleißprobe genommen· Mit den in Wasserstoff bei einer Temperatur von 1100 ⁰C geglUhten Proben wurden die Verschleißversuche durchgeführt. Das Verfahren und die Bedingungen der Ver schleißtest· waren genau die gleichen wie beim Beispiel 1 Die Vereucheauewertung ergab einen Verschleiß von 49 /um bei der Legierung 5 und einen von 13 /um bei der Legie rung 6, wobei die Länge dee abgelaufenen Bandes jeweils 97 km betrug. Diese Werte liegen 1/2 - 1/7 unter denen (1OO /um) des einfachen Mo-Permalloys,

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Beispiel 3

Die magnetische Legierung Nr. 7 (bestehend aus 36 Gew.-# Ni, 1 Gew.-^ Ti und Rest Eisen) nach Tabelle 1 wurde durch Zusetzen von Ti oder V in eine binäre Fe-Ni-Legierung, bestehend aus 35 - 50 Gew.-% Ni (bezeichnet mit 45-Permalloy) hergestellt und in der genau gleichen Weise wie Beispiel 1 bis zu einem 0,2 mm dicken Legierungsblech weiter bearbeitet. Eine ringförmige Probe (mit einem Außendurchmesser von 45 mm und einem Innendurchmesser von 33 mm) zum Messen der magnetischen Eigenschaften der Legierung und eine längliche, streifenförmige Probe zum Messen des spezifischen elektrischen Widerstandes der Legierung wurde aus diesem dünnen Legierungsblech gezogen. Diese Proben wurden in trockenem Wasserstoff (mit einem Taupunkt von¹*" -30 °C oder darunter) bei einer Temperatur von 1100 ⁰C zwei Stunden geglüht und danach im Ofen auf Normaltemperatur abgekühlt, wobei die Abkühlungsgeschwindigkeit unter 600 C 120 C/h betrug. Die gemessenen Eigenschaften der Legierung waren:

Legierung Nr. 7:

Anfangspermeabilität /U i 3500

magnetische Sattigung«induktion Bs 11500 Gauß

Koerzitivkraft Hc 0,18 Oersted

spezifischer elektrischer Widerstand ρ 80 /uCl-cra

Legierung Nr. 8:

Anfangspermeabilität /u i 4000

magnetische Sättigungsinduktion Bs 12000 Gauß

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Koerzitivkraft Hc 0,08 Oersted

spessifischer elektrischer Widerstand O "76 /uil-cm

Ferner wurden ein Verschleißtest mit den Legierungen des Beispiels durchgeführt, wozu von jedem eine 1 mm dicke Probe genommen und diese in Wasserstoff bei einer Temperatur von 1100 ⁰C geglüht wurde. Das Untersuchungsverfahren und die Versuchsbedingungen waren genau die gleichen wie in Beispiel 1. Die Auswertung der Versuche zeigte, daß der. Verschleiß bei der Legierung Nr. 7 35 /um und der der Legierung Nr. 8 11 /um betrug, wobei jeweils 97 km Band durchliefen. Diese Werte sind 1/5 der Werte (i6o /um) des einfachen binären Permalloys oder geringer. Daraus folgt, daß die Verschleißfestigkeit der Legierungen durch Zusätze von Ti oder V verbessert werden können. Die auf dem Zusatz von * V ebenso wie auf den Zusatz von Ti beruhende verbesserte Verschleißfestigkeit stellt einen charakteristischen Vorteil des magnetischen Materials nach der Erfindung dar. Sie ist zurückzuführen auf die Gleitwirkung des Oxydfilms, welcher sich an der -Reibfläche des Materials ausbildet.

Beispiel k

Die magnetischen Legierungen 9 - 16 nach Tabelle 1 wurden durch Zusätze von 2,5 - 6,5 Gew.-# V (und ferner 1 Gew.-^ Ti im F-IIe der Legierung Nr. 16) in binäre Fe-Ni-Legierungen erhalten, deren Nickelanteil zwischen 75 und 85 Gew.-^ (gekennzeichnet durch den Namen 78-^-Permalloy) lag. Die weitere Bearbeitung erfolgte in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 und führte je zu einem 0,05 nun dünnen und einem 0,025 nun dünnen Legierungsblech. Eine ringförmige Probe (mit einem Außendurchmesser von k5 mm

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und einem Innendurchmesser von 33 nun) wurde zum Messen der magnetischen Eigenschaften der jeweiligen Legierung aus jedem der dünnen Bleche gestanzt. Daran schloß sich ein eine Stunde dauernder Glühvorgang bei einer Temperatur von 1100 C in getrocknetem Wasserstoff (der Taupunkt betrug -30 C oder darunter) sowie eine Abkühlung auf Normaltemperatur an. Gewöhnlich wird die Kühlung unter einer Temperatur von όΟΟ C bei konstanter Abkühlungsgeschwindigkeit oder durch Aufrecht erhaltung einer vorbestimmten Temperatur während einer bestimmten Zeit durchgeführt, was die angestrebte Permeabilität ergibt. Auch bei diesem Beispiel erfolgte die Kühlung jeder Legierung mittels eines herkömmlichen Verfahrens. Die magnetischen und physikalischen Eigenschaften der O_tO5 mm dicken Probe der jeweiligen Legierung (Legierungen Nr. 9 - 16) sind in Tabelle 3 zusammengestellt. Tabelle k zeigt die effektiven Permeabilitäten der 0,05 nwn dicken Proben der Legierungen 9 - 1^· sowie die der 0,025 mm dicken Proben der entsprechenden Legierungen 11 - 15» Die Ergebnisse der Verschleißversuche der Legierungen dieses Beispiels (Legierungen 9 - 16) sind in der Tabelle 3 zusammengstelIt und durch die Kurve 7 in der Zeichnung gekennzeichnet. Die Versuche wurden nach dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Bedingungen wie bei den Beispielen 1 und 2 vorgenommen. Die in der Tabelle 3 zusammengestellten Verschleißwerte wurden nach einer durchlaufenen Bandlänge von 97 gemessen.

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Tabelle 3

Leg. Abkühlungs- Anfangs- magnet. Koerzitiv- spez. el. Vickers- Verschleiß Nr. verfahren permeabi- Sättigungs- kraft Widerstand Härte (

lität induktion ( -cm)

	9	Abkühlungs-	15.	000
		ge a chwindig-
		keit
		400 °CA
	10	Abkühlungs-	20.	000
		ge s chwindlg-
ro		keit 50°C/hr
O
«Q	11	Abkühlungs-	55.	000
Oö		geschwindig
€3		keit
		100 °C/hr
	12	Abkühlungs-	40.	000
		ge schwindig-
«»ft		keit 50°C/hr
	13	Abkühluners -	30.	000

geschwind. 2O °C/hr

1k Abkühlungs- 85.000 geschwind. 10 °C/hr

50 h auf- 60.000 rechterhalt.

kkO ⁰C

Abkühlungs- 61.000 geschwind.

30 °C/hr

10.200 0,040

8.900

6.600

6.OOO

0,030

7.500 0,016

0,015

0,019

5.300 O₉007 4.800 0,013 4.200 0,009

53

67

70

74

77

80

134

127 135

136 126

129 130 i4o

10

11

CD 00 Ol

Tabelle

Dicke (mm)	Leg.-Nr.	1 kHz	effektive 3 kHz	Permeabilität 10 kHz	30 kHz	100 kHz	—I GO	ro V
	9	10.000	9.3ΟΟ .	6.9ΟΟ	4.6ΟΟ	2.000		I39859
	10	15.000	I3.8OO	9.100	4.9ΟΟ	2. 100
	11	50.300	3^.000	14.300	5.300 ·	2.200
Q.05	12	37.000	30.200	16.100	6.200	2.5ΟΟ
	13	29.200	25.800	16.400	6.5ΟΟ	2.5ΟΟ
	i4	67.800	42.300	19«300	8. 100	3.100
	11	59.800	49.400	29.9ΟΟ	14.100	5.400
	12	61.400	51.400	32.6ΟΟ	I3.9OO	4.800
0,025	13	38.8QO	36.600.	27.5ΟΟ	13.ΟΟΟ	5.000
	14	78.200	59.000	35.900	16.8ΟΟ	6.200
	15	63.3ΟΟ	46.000	29.5ΟΟ	16.9ΟΟ	7.000

Der Tabelle 3 und der Kurve 7 läßt sich zweifelsfrei entnahmen, daß die magnetischen Legierungen gemäß der Erfindung, denen V zugesetzt wurde, ausgezeichnete magnetische Eigenschaften aufweisen und weiter, daß die mit hoher V-Konzentration (Legierungen 1^ und 15) magnetische Eigenschaften aufweisen, welche weit besser sind als die konventioneller Permalloys von hoher Permeabilität bei hohen Frequenzen. Es ist weiterhin ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen magnetischen Legierungen außerordnetlich verschleißfest sind, und zwar ungeachtet ihrer geringen Härte, wobei die Verschleißwerte nur 1/10 der Werte konventioneller Permalloys bet ragen. Dies ist auf die Gleitwirkung des Oxydfilmes zurückzuführen, welcher sich durch den Reibungskontakt in ähnlicher Weise wie bei Legierungen mit Titanzusätzen ausgebildet hat.

Es kann somit festgestellt werden, daß die erfindungsgemäß mit V versetzten Legierungen ideale magnetische Materialien für Magnetköpfe darstellen, und zwar hinsichtlich ihrer Verschleißfestigkeit ebenso wie ihrer hohen Permeabilität. Es wird allgemein darauf hingewiesen, daß die Eigenschaften der magnetischen Materialien sich weiter verbessern lassen, wenn V zugesetzt wird anstatt Ti.

Wie in den einzelnen Beispielen herausgestellt, weisen die magnetischen Legierungen nach der Efindung nicht nur eine sehr hohe Permeabilität und eine gute Bearbeitbarkeit auf, sondern sie sind außerordentlich verschleißfest und für eine Verwendung in hochwirksamen und widerstandsfähigen Magnetköpfen besonders geeignet«

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Da die hohe Verschleißfestigkeit der erfindungsgemäßen Legierungen nicht durch Vergrößerung ihrer Härte erreicht werden, können die Legierungen ohne Schwierigkeiten bearbeitet werden. Sie ermöglichen somit eine Massenproduktion von Magnetköpfen mit allen sich daraus ergebenden wirtschaftlichen Vorteilen,

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Claims

Patentansprüche

1. Verschleißfestes, magnetisches Material der Fe-Ni-Permalloy-Reihe mit 35 - 90 Gew. -fo Ni, dadurch gekennzeichnet , daß die Legierung zur Verbesserung ihrer Versclileißf estigkeit einen Anteil von maximal 10 Gew.-fo mindesbens eines der Elemente der durch V und/ oder Ti gebildeten Gruppe enthält»

2. Verschleißfestes, magnetisches Material nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Fe-Ni-Serienpermalloy mindestens eines der weiteren Legierungselemente Mo, Cu, Cr, Wo etc. enthält.

3. Verschleißfestes, magnetisches Material nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an zugegebenem Ti in der Größenordnung von 0,2 - 6 Gew.-^ liegt,

4» Verschleißfestes, magnetisches Material nach Anspruch I oder 2, dadrch gekennzeichnet, daß der Anteil des zugesetzten V im Bereich zwischen 1-10 Gew.-^ liegt,

5* Verschleißfestes, magnetisches Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seine eine Fläche in Reibungskontakt mit einem magnetischen Aufzaichnungsfcrägar steht und an diessr Fläche ein die Verschleißfestigkeit erhöhender Oxydfilm ausgebildet ist,

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welcher sich nach Abrieb durch den magnetischen Aufzeichnungsträger ständig erneuert,

6. Verwendung einer Legierung als verschleißfestes magnetisches Material nach Anspruch 1-4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Legierung eine hohe Permeabxlxtat besitzt.

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