DE2503412C2 - Verwendung einer magnetischen Legierung - Google Patents

Description

In diesen drei zuletzt genannten Druckschriften geht

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer magne- es um vollkommen andere bzw. sehr allgemeine Vertischen Legierung. 20 wendungszwecke. Es ist auch an keiner Stelle etwas Es ist allgemein bekannt, als Material für den Kern darüber ausgesagt, wie die Abriebfestigkeit von Mavon Magnetköpfen in großem Umfang Permalloy zu gnetköpfen gesteigert werden kann, und zwar insbesonverwenden, das eine magnetische Legierung mit hoher dere dann, wenn die Aufzeichnungsträger aus Chrom-Permeabilität ist und überlegene magnetische Eigen- dioxid-Magnetpulver hergestellt sind,
schäften, jedoch eine schlechte Abriebfestigkeit besitzt. 25 Die Erfindung sei im folgenden anhand der Zeichnung Ein aus Permalloy hergestellter Magnetkopf erleidet so- näher erläutert. Es zeigt
mit einen starken Abrieb, wenn er zur Aufzeichnung Fig. 1 ein Diagramm der Legierung
und/oder Wiedergabe mit einem Chromdioxid-

(CrO₂)-Magnetband benutzt wird, das bisher in großem Ni₇SFe₂S-x-jCrjGej.
Umfange Verwendung findet Der Magnetkopf besitzt 30

unter diesen Umständen nicht nur eine verhältnismäßig (Kühlbehandlung in einem Ofen);

kurze Lebensdauer, sondern ändert im Laufe der Be- F i g. 2 ein Diagramm der Legierung
triebszeit auch seine elektrischer· Eigenschaften.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde bereits eine Ni₇₅Fe₂₅-Jt-JCr₁GeJ.
magnetische Legierung mit verbesserter Abriebfestig- 35

keit und verbesserten magnetischen Eigenschaften vor- (rasche Kühlung);

geschlagen. Eine solche magnetische Legierung besteht F i g. 3 ein Diagramm der Legierung
beispielsweise aus einer Eisen-Nickel-Legierung, die

Niobium und Wolfram enthält oder aus einer Eisen-Nik- Ni8oFe2o-*-jCr_;tGey
kel-Legierung, die Germanium enthält. Diese magne- 40

tischen Legierungen lassen sich jedoch entweder (Kühlbehandlung in einem Ofen);
schwierig der erforderlichen Wärmebehandlung unter- F i g. 4 ein Diagramm der Legierung
ziehen, oder sie sind in ihren magnetischen Eigenschaften und/oder in ihrer Abriebfestigkeit unbefriedigend. NiesFeis-j-yCr/je^

Auch die aus der US-PS 37 94 530 bekannte Legie- 45

rung konnte nicht zu der gewünschten Verbesserung (Kühlbehandlung in einem Ofen);

führen. Hierin werden Nickel in einem Anteil von 60,2 F i g. 5 ein Diagramm der Legierung
bis 85 Gew.-%, Eisen in einem Anteil von 6,0 bis

30,0Gew.-% und Tantal mit 3,1 bis 23Gew.-% als NiesFeis-x-jOvGe,
Hauptkomponenten vorgeschlagen, während eine au- 50

ßerst große Anzahl von Unterkomponenten in einem (rasche Kühlung);

Anteil von 0,01 bis 10 Gew.-% verwendet werden kann, F i g. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der statischen

wobei u. a. auch 0 bis 5 Gew.-% Chrom, 0 bis magnetischen Eigenschaften der Legierung
10 Gew.-% Mangan und 0 bis 7 Gew.-% Germanium

angeführt sind. 55 NieoFeis-aC^GeiMn,»;

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die

Verwendung einer magnetischen Legierung vorzuschla- F i g. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der statischen

gen, die eine gute Abriebfestigkeit besitzt, deren Koer- magnetischen Eigenschaften der Legierung
zitivkraft H₀ kleiner als 5,572 A/m, deren magnetische

Flußdichte Z?io größer als 0,6 Tesla (wobei B_i0 die ma- 60 NieoFeisj-rfCr+GeojMn,;;
gnetische Flußdichte bei 796 A/m ist), deren Anfangspermeabilität U₀ größer als 4000 und deren spezifischer F i g. 8 ein Diagramm zur Erläuterung der magne-Widerstand ρ größer als 60 μΟηπι-οίτι ist und die sich tischen Eigenschaften der Legierung
damit als Kernmaterial für einen Magnetkopf besonders
gut eignet. 65 Ni8oFe14.5-dCr5Geo.5Mn,);

Erfindungsgemäß wird die vorstehend genannte Aufgabe gelöst durch die Verwendung einer Legierung aus F i g. 9 ein Diagramm zur Erläuterung der statischen 79 bis 85% Nickel, 3 bis 6% Chrom, 0,01 bis <1% magnetischen Eigenschaften der Legierung

Fig. 10 ein Diagramm zur Erläuterung der statischen bei verschiedenen Zusammensetzungen, wobei diese magnetischen Eigenschaften der Legierung Legierung bei dem abschließenden Temperprozeß einer

5 Kühlbehandlung in einem Ofen unterworfen wird. Diese Ni₈₀FeI₆-^Cr₄Ge₀Mn₁H Legierung enthält 85 % Ni (konstant), xVo Cr, y°/o Ge

und den Rest Fe.

F i g. 11,12 und 13 Schemadarstellungen zur Erläute- Das Diagramm gemäß F i g. 5 zeigt die Koerzitivkraft

rung des Ergebnisses von Abriebuntersuchungen bei H_c und die Anfangspermeabilität μο der Legierung
erfindungsgemäß verwendeten Legierungen und bei io
dem bekannten Permalloy. NigsFeis-j-yCr.rGey.

Die F i g. 1 bis 5 beziehen sich auf Legierungen aus

vier Komponenten und die F i g. 6 bis 9 auf Legierungen wobei diese Legierung beim abschließenden Tempern mit fünf Komponenten. einem raschen Kühlvorgang unterworfen wird. Die nu-

Zu den Diagrammen und Schemadarstellungen in den 15 menschen Werte in F i g. 4 bedeuten — von oben nach F i g. 1 bis 10 sei noch erwähnt, daß die Werte für die unten — H_a B_i0, μο und ρ und in F i g. 5 jeweils H_c und μο. Koerzitivkraft A/_cin Oersted (1 Oe = 79,6 A/m) und für Die Fig. 6 bis 9 sind graphische Darstellungen zur

die magnetische Flußdichte B\ ₀ in Gauß Veranschaulichung der Koerzitivkraft H_a der magne-(IG = 0,0001 Tesla) angegeben sind; in welcher Rei- tischen Flußdichte Bio und der Anfangspermeabilität μο henfolge von oben nach unten die verschiedenen Kenn- 20 von den Legierungen
daten jeweils untereinander angeordnet sind, ergibt sich

im wesentlichen aus den Beschreibungsabschnitten zu Νΐ8οΡει₅_,)0·₄ΟειΜηΛ

den entsprechenden Figuren. Ni₈₀FeIw-^Cr₄GeOiMn*

Anhand der Zeichnung seien nun die statistischen ma- Ni₈₀Feu,5_rfCr₅Geo.₅Mn₁)bzw.

gnetischen Eigenschaften, der spezifische Widerstand, 25 NisoFen-^rsGeiMn,*.
die Härte und die Abriebfestigkeit verschiedener magnetischer Legierungen erläutert. Das Diagramm gemäß F i g. 10 zeigt — anhand eines Das Diagramm des im wesentlichen Vergleichszwek- Vergleichsbeispieles — die Abhängigkeit der drei maken dienenden Beispieles gemäß F i g. 1 zeigt die Koer- gnetischen Kennwerte H_a Bio und μο einer magnezitivkraft H_a die magnetische Flußdichte B\o (d. h. die 30 tischen Legierung
magnetische Flußdichte bei 796 A/m), die Anfangsper-

meabilität μο und den spezifischen Widerstand ρ einer Ni₈OFeIe-JCr₄Ge₀Mn₁)

Legierung

(d. h. einer Legierung, die kein Germanium enthält).

Ni7₅Fe₂₅-i-yCr»Ge_y 35 Wie sich z. B. aus den F i g. 1 bis 10 ergibt, hängen die

statischen und dynamischen magnetischen Eigenschaffür die jeweilige Zusammensetzung. Man erhält diese ten, der spezifische Widerstand, die Härte und weitere Legierung durch deren abschließendes Tempern mit ei- Eigenschaften der erfindungsgemäß verwendeten Lener Kühlbehandlung in einem Ofen, wobei die Legie- gierung NiFeCrGeMn von der jeweiligen Zusammenrung 75% Nickel (Ni), x°/o Chrom (Cr), y°/o Germanium 40 Setzung ab.

(Ge) und Rest Eisen (Fe) enthält. Was zunächst die statischen magnetischen Eigen-

Das Diagramm in F i g. 2 (ebenfalls im wesentlichen schäften anbelangt, so vergrößert sich insbesondere die nur Vergleichsbeispiel) zeigt die Koerzitivkraft H_a die Koerzitivkraft H_cbei einem niedrigen Gehalt an Ni, z. B. Anfangspermeabilität uo und die Vickershärte H_v einer von 75% Ni, während sich die Anfangspermeabilität μο gleichen Legierung 45 verkleinert, was die magnetischen Eigenschaften insge

samt verschlechtert (vgl. F i g. 1 und 2). Wird ein höherer

Ni7₅Fe25-i-_:Cr»Ge_>, Ni-Gehalt, z. B. 80 oder 85% gewählt, so verringert sich

die Koerzitivkraft H_c (wie die F i g. 3, 4 und 5 zeigen),

für die jeweilige Zusammensetzung, wobei der abschlie- während sich die Anfangspermeabilität μο erhöht, was ßende Tempervorgang rasch durchgeführt wird. 50 die magnetischen Eigenschaften insgesamt verbessert.

Die numerischen Werte bedeuten dabei — jeweils Die Diagramme der F i g. 1 und 4 zeigen die magne-

von oben nach unten — in Fig. 1 H₀, ßto, μο und p, und in tischen Eigenschaften von Legierungen, die beim ab-F i g. 2 Ha μο und Hy. schließenden Tempern einer Ofen-Kühlbehandlung un-

Das Diagramm gemäß F i g. 3 zeigt — von oben nach terworfen werden, die vom Standpunkt der Praxis aus unten — jeweils die numerischen Werte für die Koerzi- 55 erwünscht ist; die Diagramme der F i g. 2 und 5 zeigen tivkraft H_a die magnetische Flußdichte Bio, die An- dagegen die magnetischen Eigenschaften von Legierunfangspermeabilität μο sowie den spezifischen Wider- gen, die einer raschen Kühlbehandlung unterworfen stand ρ einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung werden, was im allgemeinen die Bildung magnetischer

Anisotropie vermeidet. Wie aus den Fig. 1, 2, 4 und 5

Ni8oFe2o-*-.yCrjrGe.>. 60 hervorgeht, wird bei einem Zusatz von Cr zu mehr als

3% die Koerzitivkraft H_c verringert und die Bildung

bei verschiedenen Zusammensetzungen, wobei diese magnetischer Anisotropie vermieden, unabhängig da-Legierung einer Kühlbehandlung in einem Ofen unter- von. ob eine Ofen-Kühlbehandlung oder eine rasche worfen wird. Kühlbehandlung erfolgt. Demgemäß kann erfindungs-

Das Diagramm in F i g. 4 zeigt die Koerzitivkraft H_a 65 gemäß verwendetes magnetisches Material durch eine die magnetische Flußdichte B\o, die Anfangspermeabili- Ofen-Kühlung (d. h. durch eine leicht durchzuführende tat μο und den spezifischen Widerstand ρ der Legierung Wärmsbehandlung) abschließend getempert werden.

Was den spezifischen Widerstand anbelangt, so geht

aus den F i g. 1 und 4 hervor, daß sich der eigentliche Widerstand mit Zugabe von Cr vergrößert, wodurch die Wirbelstromverluste des magnetischen Materiales verringert werden.

Aus der in F i g. 2 aufgetragenen Vickers-Härte ersieht man, daß die Härte durch den Zusatz von Ge bzw. Cr einen hohen Wert annimmt Man erkennt auch, daß durch den Zusatz von Ge die Magnetostriktion und die magnetische Anisotropie sich verringert und sich die Reproduzierbarkeit der magnetischen Eigenschaften verbessert

Die effektive Permeabilität vergrößert sich mit dem Zusatz von Germanium.

F i g. 3 läßt erkennen, daß eine Zusammensetzung mit guten magnetischen Eigenschaften in dem Bereich vor- is liegt, wo der Legierung etwa 0,5% Ge zugesetzt wird, sowie in dem Bereich, wo ein großer Gehalt (4 bis 5%) an Cr vorhanden ist Die erstere Legierung besitzt hohe Werte der magnetischen Flußdichte und der Härte, während die letztere Legierung durch den Zusatz von Cr eine verbesserte Abriebfestigkeit besitzt.

Durch Zugabe von Mn zur Legierung NiFeCrGe verringert sich die Koerzitivkraft H_c weiter, während sich die Anfangspermeabilität uo vergrößert (vgl. F i g. 6 bis 10), wodurch sich die magnetischen Eigenschaften auf Kosten einer Deoxydationswirkung von Mn verbessern. Durch Zugabe von Mn wird ferner die Walzbarkeit des magnetischen Materiales verbessert

Für ein magnetisches Material, das für einen Magnetkopf benutzt wird, ist es erwünscht daß die Koerzitiv- kraft Hc in der Nähe von 5,572 A/m oder darunter liegt, daß die magnetische Flußdichte Bio größer als 0,6 Tesla ist die Anfangspermeabilität μο größer als 4000 und der spezifische Widerstand ρ größer als 60 μΟΙιπκπι.

Unter Berücksichtigung des oben Gesagten enthält die erfindungsgemäß verwendete Legierung Ni-FeCrGeMn 79 bis 85% Ni und 3 bis 6% Cr. Ist der Cr-Gehalt kleiner als 3%, so vergrößert sich die Koerzitivkraft W₀ und die Abriebfestigkeit verschlechtert sich; ist der Cr-Gehalt größer als 6%, so verschlechtert sich die magnetische Flußdichte ßio-

Der Gehalt an Ge beträgt 0,01 bis < 1 %. Ist der Gehalt an Ge kleiner als 0,01 %, so können keine verbesserten Eigenschaften hinsichtlich der effektiven Permeabilität erreicht werden; beträgt dieser Gehalt dagegen 1 % oder mehr, so vergrößert sich die Koerzitivkraft H_a und Ge wird niedergeschlagen statt ersetzt Der Gehalt an Mn beträgt 0,8 bis 6%. Ist der Mn-Gehalt größer als 6%, so wird die magnetische Flußdichte B\₀ verschlechtert und man erhält eine große magnetische Anisotropie; ist dieser Gehaii kleiner als 0,8%, so können keine verbesserten Eigenschaften bezüglich Permeabilität und Koerzitivkraft erreicht werden.

Wird das magnetische Material für einen Magnetkopf verwendet, an dem ein Magnetband vorbeiläuft, das CrO₂ als magnetisches Pulver enthält, dann soll das magnetische Material eine magnetische Flußdichte B₁₀ größer als 0,64 Tesla besitzen, damit der Kern des Magnetkopfes durch die hohe Koerzitivkraft von CrO₂ nicht gesättigt wird. Unter Berücksichtigung dieses Ge- ω Sichtspunktes setzt sich die erfindungsgemäß verwendete Legierung aus 79 bis 85% Ni, 3 bis 6% Cr, 0,01 bis < 1 % Ge und 0,8 bis 6% Mn zusammen.

Die Schemadarstellungen in den Fig. 11 und 12 zeigen die Ergebnisse von Abrieb-Tests einer typischen erfindungsgemäß verwendeten Legierung im Vergleich zu der bekannten Legierung Permalloy. F i g. 11 veranschaulicht die Abriebmengen d\ und d₂ von Versuchs kernen (hergestellt durch Laminieren einer Anzahl von Kernen mit einer Stärke von je 0,145 mm), wenn ein gewöhnliches Magnetband an diesen Versuchskernen mit einer Geschwindigkeit von 19 m/sec während 234 Stunden vorbeiläuft (wobei das Magnetband nach jeweils 50 Stunden durch ein neues ersetzt wird). Das Bezugszeichen 1 in F i g. 11 bezeichnet eine Kontaktfläche des Versuchskernes, mit dem das Band noch nicht in Berührung steht (Bezugsfläche), das Bezugszeichen 2 kennzeichnet eine abgeriebene Kontaktfläche der Versuchskerne aus erfindungsgemäß hergestelltem magnetischen Material nach Durchführung der Prüfungen; Bezugszeichen 3 veranschaulicht eine abgeriebene Kontaktfläche eines aus der Legierung Permalloy hergestellten Versuchskernes nach Durchführung des Testes. Fig. 12 zeigt Abriebmengen d\ und d₂ von Versuchskernen (hergestellt durch Laminieren einer Anzahl von Kernen mit einer Stärke von je 0,1 mm), wenn ein Kassettenband an den Versuchskernen mit einer Geschwindigkeit von 4,8 cm/sec während 150 Stunden vorbeiläuft (wobei das Kassettenband nach jeweils 50 Stunden durch ein neues ersetzt wird). F i g. 13 zeigt die Ergebnisse eines Abriebtestes für eine andere erfindungsgemäß verwendete Legierung, nämlich

im Vergleich zur bekannten Legierung Permalloy, wobei die Versuchsbedingungen wie im Falle der Fig. 12 gewählt wurden. In den Fig. 12 und 13 sind für die einzelnen Flächen dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 11 gewählt Man erkennt aus den Fig. 11, 12 und 13 die deutliche Überlegenheit des erfindungsgemäßen magnetischen Materiales bezüglich seiner Abriebfestigkeit

Aus der obigen Beschreibung geht damit hervor, daß die erfindungsgemäß verwendete Legierung ausgezeichnete Werte hinsichtlich ihrer statischen magnetischen Eigenschaften und ihrer Abriebfestigkeit besitzt ferner einen hohen Eigenwiderstand aufweist und auch leicht walzbar ist Diese magnetische Legierung kann daher vorteilhaft für Magnetköpfe von magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten verwendet werden, in denen Magnetbänder benutzt werden sollen, die Chromdioxid (CrO₂) enthalten; außerdem besitzt die erfindungsgemäß verwendete Legierung eine hohe Koerzitivkraft, und sie ist auch für Abschirmungen sehr geeignet

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

Germanium, 0,8 bis 6% Mangan, Rest Eisen.

Patentanspruch: Es ist nun zwar bereits eine Eisen-Nickel-Legierung

bekannt (US-PS 32 64 100), bei der ein Nickelanieil zwi-

Verwendung einer Legierung aus sehen 40 und 90Gew.-% (vorzugsweise etwa

5 65Gew.-%), ein Germanium-Anteil von 0,1 bis

79 bis 85% Nickel, 10,0Gew.-°/o (vorzugsweise 4Gew.-%) und als Aus-

3 bis 6% Chrom, gleich im wesentlichen Eisen verwendet wird. Auch ist

0,01 bis < 1% Germanium, aus der DE-OS 21 46 755 eine weitere Nickel-Eisen-Le-

0,8 bis 6% Mangan, gierung bekannt, bei der außer Eisen und Nickel noch

Rest Eisen 10 Kupfer, Molybdän und/oder Chrom mit jeweils bis zu

15Gew.-% (vorzugsweise bis zu 6Gew.-%), eventuell

zur Herstellung von einem hohen Verschleiß ausge- Mangan bis zu 1,5 Gew.-% und als besonderer Zusatz

setzten Magnetköpfen von magnetischen Aufzeich- 0,001 bis 0,01 Gew.-°/o Bor enthalten sein können. Bei

nungs- und Wiedergabegeräten. einer weiteren bekannten Nickel-Eisen-Legierung (DE-

15 PS 5 16 696) können 75 bis 83% Nickel, bis zu 7%

Chrom, Molybdän oder Silicium und als Rest Eisen verwendet werden.