DE2756920C2

DE2756920C2 - Verwendung einer glasartigen Legierung für Tonbandköpfe, Relaiskerne oder Transformatoren

Info

Publication number: DE2756920C2
Application number: DE2756920A
Authority: DE
Inventors: Chong-Ping Mt. Arlington N.J. Chou; Ryusuke Morristown N.J. Hasegawa
Original assignee: Allied Corp Morris Township NJ; Allied Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1976-12-29
Filing date: 1977-12-21
Publication date: 1984-09-27
Also published as: FR2376218A1; FR2376218B1; JPH031373B2; CA1195150A; GB1580498A; JPS5384802A; DE2756920A1; US4152144A

Description

Die US-PS 38 56 513 beschreibt glasartige Legierungen der Formel M₀Y₆Z,., worin M ein Metall aus der Gruppe Eisen, Nickel, Kobalt, Vanadin und Chrom bedeutet, 1 ein Element aus der Gruppe Phosphor, Bor und Kohlenstoff bedeutet und Z ein Element aus der Gruppe Aluminium, Silicium, Zinn, Germanium, Indium, Antimon und Beryllium bedeutet, α im Bereich von etwa 60 bis 90 Atom-%, b im Bereich von etwa 10 bis 30 Atom-% und c im Bereich von etwa 0,1 bis 15 Atom-96 liegt, sowie Drähte aus glasartigen Legierungen der

Formel T₁X₇, worin T wenigstens ein Übergangsmetall und X ein Element aus der Gruppe Phosphor, Bor, Kohlenstoff, Aktinium, Silicium, Zinn, Germanium, Indium, Beryllium und Antimon bedeutet, / im Bereich von etwa 70 bis 87 Atom-% und j im Bereich von etwa 13 bis 30 Atom-% liegt. Für diese Legierungen werden ungewöhnliche magnetische Eigenschaften erwähnt, ohne daß eine bestimmte Eigenschaft oder gar Eigenschaftskombination genannt wird.

In ,Elektrotechnik« 58, Heft 6, Seiten 14 bis 17 sind glasartige Legierungen aus Elsen, Nickel, Phosphor und Bor mit Ferromagnetismus beschrieben. Für die amorphe Legierung Co₇₂Fe₃P₁₆B₆As₃ ist gesagt, daß sie geringe Magnetostriktion besitze. Aus der JDE-OS 25 46 676 sind elektromagnetische Bauelemente mit einem ferromagnetischen Körper aus einer glasartigen Legierung (Co₀₇_₀₉₇Fe_n03^_)i25T_i.)₁₎j^₎,9Xo,i^.3 bekannt, worin T Ni, Cr, Mn, V, Ti, Mo, W, Nb, Zr, Pd, Pt, Cu, Ag oder Au bedeutet, X P, Si, B, C, As, Ge, Al, Ga, In, Sb, Bi oder Sn

M ist und a + b + c= 1 ist. Auch in dieser Druckschrift finden sich bezüglich der magnetischen Eigenschaften nur sehr allgemeine Angaben, wobei von niedriger Magnetostriktion die Rede Ist.

Legierungen, u.e für Tonbandköpfe, Relaiskerne oder Tranformatoren verwendbar sind, brauchen eine bestimmte Eigenschaftskorcblnatlo··, nämlich hohe Permeabilität, niedrige Magnetostriktion, niedrigen Wechselstrom-Kernverlust und hohe Wärmebeständigkeit. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand somit

darin. Legierungen zu bekommen, He diese Elgenschaftskombinatlon haben und daher für Tonbandköpfe, Relaiskerne oder Transformatoren verwendet werden können.

Erfindungsgemäß verwendet man für diesen Zweck glasartige Legierungen der folgenden Zusammensetzungen: Fe₈^_xMo_xB₂₀, Fe₄₀Nl₄₀^Mo_xB₂₀, Fe_S0__vMo_vC_I8B₂ oder Fe_7fr...N LMo₄C, ₈B₂ mit 2< χ < 6, 4 < y < 12 oder 0 < 2 < 9; Fe₈₀^Ti_xB₂₀, Fe₈₁^_xNb_xB₂₀ oder Fe₈₀..,W_xB₂₀ mit 2 < χ < 5; Fe₈₁Mo₂B₁₇, Fe₇₈Mo₂B₂₀, Fe₇₆Mo₄B₂₀,

40 Fe₄₀Nl₃₆Mo₄B₂₀, Fe₇₀Co₆Mo₄C₁₈B₂, Fe₇₂Mo₈C₁₈B₂, oder Fe₇₂Nl₆Mo₄C₁₈B₂. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Wirkung der Moiybdänkonzentration in metallischen Gläsern nach der Erfindung auf die Curie-Temperatur und die Kristallisationstemperatur und

Fig. 2 den Kernverlust als Funktion der Frequenz für glasartige Legierungen nach der Erfindung im Zustand

so, wie sie abgeschreckt wurden, im Vergleich mit einer glasartigen Legierung nach dem Stand der Technik ebenfalls so, wie es abgeschreckt wurde.

Die erfindungsgemäß verwendeten glasartigen Legierungen sind durch eine Kombination hoher Permeabilität, niedriger Sättigungsmagnetostriktlon, niedrigen Wechselstrom-Kernverlustes und hoher Wärmebeständigkeit gekennzeichnet. Eine Konzentration von weniger als etwa 2 Atom-% Mo, W, Nb und/oder Ti führt nicht zu

einer ausreichenden Verbesserung der Eigenschaften der Permeabilität, Sättigungsmagnetostriktlon, des Wechselstrom-Kernverlustes und der Wärmebeständigkeit. Eine Konzentration von mehr als etwa 12 Atom-% wenigstens eines dieser Elemente führt zu einer unannehmbar niedrigen Curie-Temperatur. Elsen ergibt hohe Sättigungsmagnetisierung bei Raumtemperatur.

Durch Nickel wird die Permeabilität welter erhöht. Die Gegenwart von Nickel minimiert auch die Herabset-

^ zung der Magnetisierung mit der Temperatur, die durch die Gegenwart von Mo, W, Nb und/oder Ti verursacht wird

Überraschenderwelse steigert die Gegenwart von Molybdän (und/oder Wolfram, Niob und Titan) die Kristallisationstemperatur, während sie gleichzeitig die Curie-Temperatur der glasartigen Legierung senkt. Ein solcher Effekt Ist In Flg. 1 gezeigt, die die Kurven der Kristalllsatlonstemperatur und Curle-Temperalur als eine Funken tion der Molybdänkonzentration für glasartige Legierungen der Zusammensetzungen Fe₈₀₄Mo_xB_2n, Fe₈₀^Mo_xC₁₈B₂ und Fe_4nNi_4n^Mo_xB_2n zeigt. Als eine Folge der Steigerung der Kristalllsatlonstemperatur mit der Steigerung der Molybdänkonzentration kann eine Wärmebehandlung bei Temperaturen oberhalb der Curie-Temperatur und unterhalb der Kristalllsationslcmpcratur leicht erfolgen, was die Eigenscharten welter verbessert. Andererseits vermindert eine zu hohe Konzentration an Molybdän (und/oder Wolfram, Niob und Titan)

'■■ die Curic-Tcmpcriitur so well, daß dies für bestimmte Anwendungen unerwünscht sein kann.

Zu den Klgcnschallcn einiger der crl'lndungsgumail verwendeten glii.si-rtlgcn Legierungen Ist folgendes /u

I- Fe₈₀^MOvB₂₀₁ worin χ im Bereich von 2 bis 6 Atom-'A. liegt. Diese metallischen Gläser haben eine Kombination hoher Sättlgungsmagnetislerungen, niedriger Kernverluste. hoher Permeabilitäten und hoher spezifischer Widerstände (etwa 160 bis 190 μίϊ-cm).

2 Fe₄₀NI₄^_xMo_xB₂₀, worin χ im Bereich von 2 bis 6 Atom-* liegt. Diese metallischen Gläser haben bei Wärmebehandlung hohe Anfangspermeabilitäten (etwa 17 000) und hohe Maximalpermeabilitäten (etwa 500000). Die effektive Permeabilität μ, beispielsweise eines hitzebehandelten metallischen Glases Ρε4οΝΐ_3ίΜο₄Β₂ο Hegt bei etwa 1000 bei 1 MHz gegenüber einem μ,, von nur etwa 80 für eine wärmebehandeltes metallisches Glas Fe₄₀Ni₄₀B₂C Diese hohen Permeabilitäten, verbunden mit niedrigem Kernverlust und niedriger Magnetostriktion (etwa 8 ppm) sind besonders geeignet für Tonbandköpfe.

3. Fe₈₀. MeC₁₈B₂, worin y im Bereich vor 4 bis 12 Atom-% liegt. Diese metallischen Gläser haben etwas to höhare Sättlgungsmagnetislerungen als glasartige Legierungen ohne Kohlenstoff, etwa die gleichen Wechselstrom -Kernverlusts und niedrige Magnetostriktion.

4. Fe₇₆. Ni₁₁Mo₄C₁₈B₂, worin y Im Bereich von 0 bis 9 Alom-% liegt. Diese metallischen Gläser haben niedrige Kenwerluste bei hohen Frequenzen (Verlust proportional zu /^u) und niedrige Frequenzabhängigkeit der Koerzitivkraft (H₁. proportional zu -Z⁰-²⁵). Mit einer Remanenz von etwa 0,47 T und einer Sättigungsmagnetislerung von etwa 1,2 T für * = 9 sind diese metallischen Gläser geeignet als Tonband kopfkerne.

Die Permeabilität ist das Verhältnis von Induktion zu angelegtem magnetischem Feld. Eine höhere Permeabilität führt zu einem Material, das bei bestimmten Anwendungen, wie als Tonbandaufzelchnungsgerätköpfe, infolge des erhöhten Ansprechens brauchbarer ist. Die Permeabilität wird gewöhnlich als Anfangspermeabilität, gewöhnlich bei einem angelegten Feld, das 5 · 1(H Tesla ergibt, und als Maximalpermeihilität definiert. Bekannte glasartige Legierungen ohne Molybdängehait haben Anfangspermeabüitäten von wen^c als etwa 2500 und Maximalpermeabllltäten von weniger ιλ etwa 70 000 in dem Zustand, wie sie abgeschreckt sind. Beispielsweise hat eine bekannte glasartige Legierung, der Zusammensetzung Fe₈₀B₂₀ eine Anfangspermeabilität von 2500 und eine Maximalpermeabilität von 60 000. Im Gegensatz dazu hat eine glasarlge Legierung nach der Erfindung mit der Zusammensetzung Fe₇₆Mo₄B₂₀ eine Anfangspermeabilität von 4600 und eine Maximalpermeabilität von

128 000.

Die Frequenzabhängigkeit der effektiven Permeabilität der erfindungsgemäß verwendeten glasartigen Legierungen Ist ähnlich derjenigen der Permalloys 4 bis 79, und bei höheren Frequenzen (etwa 50 kHz bis 1 MHz) Ist die effektive Permeabilität nahezu zweimal so groß wie die der Permalloys 4 bis 79. Besonders; bemerkt sei die Tatsache, daß eine wärmebehandelte glasartige Legierung Fe₄ONIj₆Mo₄B₂₀ eine etwa zehnmal höhere effektive Permeabilität in dem obigen Frequenzbereich hat als die wärmebehandelte glasartige Legierung Fe₄₀Nl₄₀B₂O.

Sättigungsmagnetostrlktlon ist die Veränderung der Länge unter dem Einfluß eines Sättigungsmagnetfeldes. Die Magnetostriktion wird gewöhnlich als das Verhältnis der Längenveränderung zu der ursprünglichen Länge definiert und in ppm angegeben. Bekannte glasartige Legierungen (ohne Molybdängehait) haben Sättlgungsmagnetostriktionen von 10 bis 30 ppm und höher. Beispielswelse eine glasartige Legierung mit der Zusammensetzung Fe₄₀Nl₄₀P₁₄B₆ hat eine Sättigungsmagnetostrlktlon von 11 ppm. Im Gegensatz dazu hat eine glasartige Legierung nach der Erfindung mit der Zusammensetzung Fe₄₀Nl)₄Mo₆B₂₀ eine Sättlgungsmagnetostriktlon von nur 5 ppm. Andererseits hat eine bekannte glasartige Legierung mit der Zusammensetzung Fe₈₀B₂₀ eine Sättigungsmagnetostrlktlon von 30 ppm. Im Gegensatz dazu hat eine glasartige Legierung nach der Erfindung mit 4C der Zusammensetzung Fe₇₆Mo₄B₂₀ eine Sättlgungsmagnetostriktlon von nur 16 ppm. In jedem Fall vermindert die Zugabe von Molybdän die Sättigungsmagnetostrlktion urr. etwa 50%.

Der Wechselstrom-Kernverlust Ist jener Energieverlust, der als Wärme abgegeben wird. Er ist die Hysterese in einem Wechselstromfeld und wird durch die Fläche einer B-H-Kurve für niedrige Frequenzen (weniger als etwa 1 kHz) und aus dem komplexen Eingangsstrom in der erregenden Spule für hohe Frequenzen (etwa 1 kHz bis 1 MHz) gemessen. Ein niedriger Kernverlust Ist erwünscht bei einem Material für Tonbandaüfzeichnungsköpfe und Transformatoren. Der Kernverlust wird In Einheiten von Watt/kg definiert. Bekannte glasartige Legierungen haben typischerweise Wechselstrom-Kernverluste von wenigstens etwa 0,5 bis 7 Watt/kg bei einer Induktion von 1 kGauss über den Frequenzbereich von 1 bis 5 kHz, wie Metallgläser ohne Molybdängehait Beispielsweise hat dl? bekannte glasartige Legierung mit der Zusammensetzung Fe₄₀Nl₄₀P₁₄B₆ einen Wechselstrom-Kernverlust von 0,57 W/kg bei einer Induktion von 0,1 T über den Frequenzbereich von 1 bis 5 kHz, während eine glasartige Legierung mit der Zusammensetzung Fe₈₀B₂₀ einen Wechselstrom-Kernverlust von 0,4 bis 3,5 W/kg bei einer Induktion von 0,1 T über den gleichen Frequenzbereich hat. Im Gegensatz dazu hat eine glasartige Legierung nach der Erfindung mit der Zusammensetzung Fe₄₀NIj₆Mo₄B₂₀ einen Wechselstrom-Kernverlust von 0,3 bis 2,7 W/kg bei einer Induktion von 0,1 T über den gleichen Frequenzbereich. «

Flg. 2 zeigt die Frequenzabhängigkeit des Kernverlustes für einige glasartige Legierungen nach de/ Erfindung (Fc₄₀NiJ₆Mo₄B₂₀, Fe₇₁)Nl₆Mo₄C₁HB₂, Fc₇₆Mo₄B₂₀ und Fe₇₈Mo₃B₂₀) Im Vergleich mit einer btkann;en glasartigen Legierung (Fe₄₀NI₄₀Pi₄B₆). Die kohlenstoffhaltigen Legierungen nach der Erfindung haben etwas bessere Wechselstromelgcnschaftcn bei höheren Frequenzen als glasartiges Fc_4ONI_4UPi4K_H, während die borhaltlgen Legierungen nach der Erfindung einen Kernverlusi von etwa V₁₀ desjenigen der bekannten glasartigen Legierung haben. «· Glühen vermindert den Kernverlust welter,

Die Krlstalllsationstemperalur, wie sie hler diskutiert wird, wird durch Thermomagnetlsierungsmethoden gemessen und ergibt etwas genauere Ergebnisse als Kristallisationstemperaturen, die mit Dlfferentia'abtastkalorimetern gemessen werden. Bekannte glasartige Legierungen besitzen Krlstalllsatlonstemperaturen von etwa 660° K. Beispielsweise hat eine glasartige Legierung mit der Zusammensetzung Fe₄₀Ni₄₀Pi₄B₆ eine Kristallisa- M tlonstemperatur von 665° K, während eine solche mit der Zusammensetzung Te₁₀B₃O eine Kristallisationstemperatur von 658° K hat Im Gegensatz dazu zeigt eine glasartige Legierung nach der Erfindung Fe₈₀^Mo_xB₂₀ (2 < χ < 6) eine Steigerung der Kristallisationstemperatur von etwa 15° je Atom-% vorhandenen Molybdäns, siehe

auch Flg. I.

Die erfindungügemüß verwendeten glasartigen Legierungen werden In der Welse hergestellt, daß man eine Schmelze der erwünschten Zusammensetzung mli einer Geschwindigkeit von wenigstens etwa 10^5oC/Sek. abkühlt, Indem man Abschreckmethoden verwendet, die auf dem Gebiet der Mctallglüser bekannt sind, siehe US-PS 38 56 513 Die Metallgläser sind Im wesentlichen vollständig, d.h. zu wenigstens 90% glasartig, und besitzen folglich niedrigere Koerzltlvkräfte und sind duktiler als weniger glasartige Legierungen.

Beispiel I Fe-Mo-B-System

Bänder der Zusammensetzung Fe,m__tMo_TBj₀ mit Abmessungen von etwa 1 bis 2 mm Breite und etwa 30 bis 50 μίτι Dicke wurden hergestellt, indem eine Schmelze der betreffenden Zusammensetzung durch Überdruck von Argon auf ein sich schnell drehendes Kupferkühlrad (Oberflächengeschwindigkeit etwa 914 bis 1829 m/Min.) aufgedüst wurde.

Der Molybdängehalt wurde von 2 bis 6 Atom-% variiert. Es wurden Im wesentlichen glasartige Bänder für einen Molybdängehalt bis zu 6 Atom-% erhalten.

Permeabilität, Magnetostriktion, Kernverlust, Magnetisierung und Koerzitivkraft wurden nach herkömmlichen Methoden unter Verwendung der B-H-Kurven. von Halbleiterverformungsmeßgeräten und eines Magnetometers für eine vibrierende Probe gemessen. Die Curie-Temperatur und die Krlstalllsatlonstempcralur wurden nach einer Thermomaijnetlslerungsmethode gemessen. Die Werte sind In der nachfolgenden Tabelle I zusammengestellt. Zu Verglelchszwecken sind auch die Werte einer glasartigen Legierung ohne Molybdängchall (Fc,oB_JO) enthalten. Die magnetischen Eigenschaften dieser glasarlgcn Legierungen nach dem Glühen sind in Tabelle Il aufgeführt.

Das Vorhandensein von Molybdän steigert ersichtlich die Wechsclslrompcrmcabllltüt und den spezifischen Widerstand und vermindert den Wechselstrom-Kcrnvcrlusl, die Koerzitivkraft und die Magnetostriktion in dem abgeschreckten wie auch Im wärmcbehandelten Zustund. Außerdem waren die wirksamen Wechselstrompermeabilitäten bei 500 kHz etwa 1200 bei warmcbcham'-iltcn Fe7jMojB_!0- und Fe7(,Mo₄B2o-Metallgläsern. Die Kombination dieser Eigenschaften macht diese Zusammensetzung geeignet für Hochfrequenztransformatoren und Tonbandköpfe.

Tabelle I

Magnetische und thermische Eigenschaften von Feeo-xMo^o im abgeschreckten Zustand

Wert von .v	Gleichstrompermeabilität	Maximal	Sättigungs-	Wechselstrom	Sättigungs-	Remanenz,	Koerzitiv	Curie-	Kristalli	Spezifischer
	Anfang		magneto- striktion,	kernverlust *), W/kg	magneti sierung,	T	kraft, Nm	Temperatur	sations- temperatur,	Widerstand bei Raum
	(50)		ppm		-τ-				⁰K	temperatur,
		60 000								μΩ-cm
0	2 500		30	3,5	Ι,6	0,75	7,96	647	658	140
(Vergleich)		72 000
2	2 180	63 500	20	2.5	1.34	0,55	6,05	595	680	160
	2 470	128 000		0.9		0,50	6,21
4	4 600	128 000	16	3,5	1.09	0,49	3,02	520	⁷-20	166
	4 600					0,49	3.02
f,		10		0.89	_	_	456	750	165

·) Bei einer Induktion von 0.1 T und einer Frequenz von 5 kHz.

ON VO

Tabelle II

Magnetische Eigenschaften von Femi__vMo._vB2₍i, wärmebehandek

Wen von ν	Gleichstrompermeabilität Anfang (50) Maximal	320 000	Wechselstrom- Kernverlust *), W/kg	Remanenz, T	Koerzitivkraft. Λ/m
0 (Vergleich)	a) 6 500	375 000	1,1	1,2	3,18
2	b) 14 300	347 000	0,8	0,75	1,59
	c) 11 200	280 000		0,76	1,75
4	d) 10 700	221 000	0,7	0,475	1,35
	e) 9 500		0,375	1,35

*) Itci einer Induktion von II. I T und einer lrei|ucn/ von 5 kll/.

a) 1 Stunde auf 600° K erhitzt und mit 50°/Std. auf 300° K gekühlt.

b) Auf 673° K erhitzt, auf 620° K gekühlt, auf 298° K mit 50°/Std. In 796 A/m gekühlt.

c) Auf 700° K erhitzt, auf 620° K gekühlt, auf 298° K mit 50°/Std. In 796 A/m gekühlt.

d) Auf 663° K erhitzt, auf 550° K gekühlt, mit 13°/Std. In 796 A/m auf 530° K gekühlt, auf 298° K gekühlt.

e) Aur 660° K erhitzt, mit 150°/Std. In 796 A/m auf 298° K gekühlt.

Beispiel 2 Fe-Nl-Mo-B-System

Bänder der Zusammensetzung Fe_4nNi₄₀__vMo_vB_2n und mit Abmessungen von etwa 1 bis 2 mm Breite und etwa 25 bis 50 μιη Dicke wurden wie In Beispiel 1 hergestellt.

Der Molbydängehalt wurde von 2 bis 6 Atom-* variiert. Es wurden im wesentlichen glasartige Bänder für einen Molybdängehalt bis zu 6 Atom-¹*, erhalten.

.15 Die magnetischen und thermischen Werte sind in Tabelle III nachfolgend zusammengestellt. Zu Vergleichszwecken sind auch die Werte einer glasartigen Legierung ohne Molybdän clnbezogen (Fe_4ONl_4OB₂o). Die magnetischen Eigenschaften dieser glasartigen Legierungen nach dem Glühen sind In Tabelle IV gezeigt.

Die magnetischen Eigenschaften der glasartigen Legierungen Im abgeschreckten Zustand bei niedrigem Magnetfeld mit und ohne Molybdän waren vergleichbar mit Ausnahme der Verminderung der Magnetostriktion,

■in der Erhöhung des spezifischen Widerstandes und der Erhöhung der Kristalllsallonstcmpcratur bei den Metallglasern mit einem Molybdängehalt. Infolge der Abnahme der Curlc-Temperatur, die in Flg. 1 gezeigt Ist, sind die Metallgläser, welche für ?.ln wirksames Felderhitzen geeignet sind, auf die Legierungen beschränkt, die bis zu etwa 6 Atom-% Molybdän enthalten. Obwohl die Wechselstrompermeabilität In der molybdänhaltigen wärmebehandelten glasartigen Legierung etwas niedriger als jene der molybdänfreien erhitzten Legierung Fe₄₀ Ni₄₀ B₂₀ (Tabelle IV) waren, waren die effektiven Wechselstrompermeabilitäten der wärmebehandelten glasartigen Legierungen Fe₄₀NI₄₀__t Mo₁B₂₀ U > 2) bei etwa 60 Hz mit jenen von wärmebehandeltem Fe₄₀ Nl₄₀ B₂₀ vergleichbar. Im Gegensatz zu der drastischen Verminderung der Wechselstrompermeabllttät der wärmebehandelten glasartigen Legierung Fe₄₀ Nl₄₀ B₂₀ oberhalb 60 Hz litten die molybdänhaltlgen glasartigen Legierungen nach der Erfindung nicht an einer solch drastischen Verminderung. Beispielsweise die Wechselstrompermeabllltät von wärmebehandelter glasartiger Legierung Fe₄₀Ni)₆Mo₄B₂₀ lag bei etwa 8500, 5500 bzw. 1800 bei Frequenzen von 50 kHz, 100 kHz bzw. 500 kHz. Entsprechende Werte waren 600, 350 bzw. 110 für die wärmebehandelte glasartige Legierung Fe₄₀Ni₄₀B₂₀.

Außerdem wurde eine merkliche Verminderung des Wechselstrom-Kernverlustes in den wärmebehandelten molybdänhaltigen Legierungen nach der Erfindung erreicht (siehe Tabelle IV). Der Kernverlust lag im Bereich von etwa V₁₀ bis V₂₀ desjenigen von wärmebehandelten molybdänfreien glasartigen Legierungen.

Die obige verbesserte Eigenschaftskombination der Legierungen nach der Erfindung macht diese Zusammensetzungen geeignet für Tonbandaufzeichnungsköpfe.

Tabelle III

Magnetische und thermische Eigenschaften von Fe40Ni40-.iMo.vB20 im abgeschreckten Zustand

Wert von .v	Gleichstrompermeabilität Anfang Maximal (50)	60 000	Sättigungs- magneto- striktion, ppm	Wechselstrom- kernverlusi ·). W/kg	Sättigungs- magneti sierung, T	Remanenz, T	Koerzi'.'.·- kraft. A/m	Curie- Temperaiur	Kristalli- sations- temperatur, ⁰K	Spezifischer Widerstand bei Raum temperatur. μΩ-cm
O	3 600		13,5	3,5	1,0	0,50	4,78	662	662	140
(Vergleich)		47 600
2	2 470	72 000	10	2,7	0,91	0,30	5,01	625	680	170
	3 000	61000				0,41	4,54
4	3 260	74 000	8	2,7	0,82	0,34	4.46	576	700	160
	3 600	30 700				0,39	4.22
ή	2 060	5	4,2	0,67	0,23	5,97	514	720	150

·) Bei einer Induktion von 0.1 T und einer Frequenz von 5 kHz.

Tabelle IV Magnetische Eigenschaften von Fe4oNi4o__AMo._vB2o, wärmebehandelt

Wert von χ Gleichstrompermeabilität Wechselstrom- Remanenz, Koerzitivkraft, Anfang (50) Maxima! ^™^erius<t)< ^T

0 (Vergleich)	a) 30 000	800 000	9,5	0,85	1,19
2	b) 14 130 c) 8 330	485 000 406 300	1,4	0,82 0,81	1,35 1,59
4	d) 17 000 e) 12 300	300 000 500 000	0,7	0,60 0,75	1,59 1,19
6	Π 14 250	174 000	0,45	0.38	1.59

*) Bei einer Induktion von u.i ι und einer Frequenz von 5 κίϊ/.

a) Auf 660° K erhitzt, mit 50°/Std. In 796 A/m auf 300° K gekühlt.

b) Auf 670° K erhitzt, auf 600° K gekühlt, 20 Minuten bei 600° K gehalten, mit 50°/Std. In 796 A/m auf 298° K gekühlt.

c) Auf 670° K erhitzt, mit lOOVStd. in 796 A/m auf 298° K gekühlt.

d) Auf 680° K erhitzt, auf 625° K gekühlt, mit 50°/Std. in 796 A/m auf 298° K gekühlt.

e) Auf 680° K erhitzt, mit lOOVStd. In 796 A/m auf 298° K gekühlt.

0 Auf 515° K erhitzt, mit 10°/Std. auf 500° K gekühlt, mit 50°/Std. In 796 A/m auf 300^c K gekühlt.

Beispiel 3 Fe-Mo-C-B-System

Bänder der Zusammensetzung FeJcMo₁₁CuB₂ und mit Abmessungen von etwa 1 bis 2 mm Breite und etwa 25 bis 50 μπι Dicke wurden wie In Beispiel 1 hergestellt. Der Molybdängehalt wurde von 2 bis 15 Atom-% variiert. Es wurden im wesentlichen glasartige Bänder mit einem Molybdängehalt von 4 bis 12 Ato n-% erhalten.

Ein Molybdängehalt geringer als 4 Atom-% ergab Im wesentlichen kristalline Bänder, die ziemlich brüchig waren. Ein Molybdängehalt von mehr als etwa 12 Atom-% verminderte die Curie-Temperatur auf einen unan-

* nehmbar niedrigen Wert.

Die magnetischen und thermischen Werte sind In der nachfolgenden Tabelle V zusammengestellt. Die magnetischen Eigenschaften nach der Wärmebehandlung sind in Tabelle VI aufgeführt. Die entsprechende Legierung ohne Molybdän konnte nicht zu einem wesentlichen glasartigen Zustand abgeschreckt werden. Wie aus Tabelle V ersichtlich lsi, hatte die glasartige Legierung Fe₇₂MOjCuB₂ Im abgeschreckten Zustand

•>5 eine Anfangspermeabilität y._!0 von etwa 5500. Dies Ist der bislang höchste beobachtete Wert bei glasartigen Legierungen Im abgeschreckten Zustand und sehr günstig Im Vergleich mit der glasartigen Legierung Fe₄ONi₁₀PuB₆ Im abgeschreckten Zustand, für die μ so= 1600 ist und die etwa die gleiche Sättigungsinduktion bei Raumtemperatur wie die oben erwähnte glasartige Legierung hat. Außerdem war der Kcrnverlust bei 5 kHz der molybdänhaltlgen Legierung Cx = 8) etwa '/_s desjenigen der Legierung F&toNUoPuBs.

5n Die glasartigen Legierungen nach der Erfindung ergeben so nickelfreie Materialien mit Eigenschaften, die mit jenen solcher vergleichbar sind, die hohe Nickelmengen enthalten, wie Fe<oNl₄oPnB₆.

Tabelle V Magnetische und thermische Eigenschaften von

; im abgeschreckten Zustand

Wert von ι	G leichstrompermeabilität Anfang (50) Maximal	58 000	Sättigungs- magneto- striktion. ppm	5 kHz.	Wechselstrom *kernverlust ), W/kg**	Sättigungs- magneti sierung, T	Remanenz. T	Koerzitiv kraft, A/m	Curie- Temperatur	Kristalli sations- temperatur, ⁰K	27 56 920
4	1 100	50 000	18	4,0	1,25	0,44	6,37	539	740
6	1550	71000	14	2.4	1,05	0.385	5.57	485	758
8	5 500	-	8	1,5	0,89	0,33	3,18	416	790
10	-	-	5	-	0,65	0.27	2,79	396	830
12	-	Induktion von 0.1 T und einer Frequenz von	2	-	0,41	0.10	1.59	335	906
"ι Be. einer

	Eigenschaften	27	114 000	56 920	Remanenz, T	Koerzitivkraft, A/m
Tabelle VI		129 000		0,525	3,66
Magnetische	von Fe₈O.?!	90 000		0,425	2,63
Wert von y	Gleichstrom permeabilität Anfang (50) Maximal	96 000 120 000		030 0,325	3,34 2,87
4	a) 3 140	-	VlOyB₂, wärmebehandelt	0,268 0,348	2,23 2,31
6	b) 3 010	_	Wechselstrom- *Kernverlust ), W/kg**	-	-
8	c) 3 200 5 000	12,5	_	_
	d) 4 750 e) 3 800	10,5
10	-	8,9
Yl	_
	6,5
	4,1

·) Bei einer Induktion von 0,1 T und einer Frequenz von 5 kHz.

25 a) Auf 623° K erhitzt, 2 Std. dort gehalten, auf 298° K gekühlt.

b) Auf 598° K erhitzt, 3 Std. dori gehalten, auf 298° K gekühlt.

c) Auf 500° K erhitzt, mit 1 VMIn. in 796 A/m auf 298° K gekühlt.

d) Auf 630° K erhitzt, mit IVMIn. in 796 A/m auf 298° K gekühlt.

e) Auf 630° K erhitzt, mit 7VMIn. in 796 A/m auf 298° K gekühlt.

Beispiel 4 Fe-Nl-Mo-C-B-System

Bänder mit der Zusammensetzung FeTi^-NLMo₄CuB₂ und mit Abmessungen von etwa 1 bis 2 mm Breite und etwa 25 bis 50 μηι Dicke wurden wie in Beispiel 1 hergestellt. Der Nickelgehalt wurde von 0 (FeTeMo₄CuB₂) bis 9 Atom-% variiert. Die magnetischen und thermischen Werte sind In der nachfolgenden Tabelle VI! zusammengestellt. Die magnetischen Eigenschaften nach der Würmebehandlung sind in der Tabelle VIII angegeben.

Nickel wurde den Fe-Mo-C-B-Legierungen In einem Versuch zugegeben, die Abnahme der Curie-Temperatur infolge der Anwesenheit von Molybdän zu kompensieren. Es wurden jedoch die folgenden überraschenden Ergebnisse erhalten: Die Frequenzabhängigkeit der Koerzitivkraft und die Wechselstrom-Kernverluste glasartiger Legierungen dieses Systems waren wesentlich geringer als jene anderer Systeme. Die meisten Legierungen zeigten H₁. proportional zu /°·⁴ und Verluste proportional zu /'·* bei hohen Frequenzen, während die glasartigen Legierungen nach der Erfindung ein H₁. proportional zu /°·²⁵ und Verluste proportional zu f'¹ bei hohen Frequenzen (siehe Flg. 2) zeigten. Bis zu etwa 100 Hz war die Koerzitivkraft glasartiger Legierungen dieses Systems entweder konstant oder hatte eine kleine Frequenzabhängigkeit (H_c proportional zu./⁰·¹). Im Gegensatz dazu beginnt die Koerzivltkraft anderer glasartiger Legierungen bei/= I bis 10 Y\t zu steigen und gehorcht dem /°·⁴-Gesetz. So haben die glasartigen Zusammensetzunger.· dieses Systems eine bessere Hochfrequenzleistung und sind somit geeignet für magnetische Einrichtungen für hohe Frequenz.

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Tabelle VII

Magnetische und thermische Eigenschaften von

im abgeschreckten Zustand

Wert von ; Gleichstrompcrmeabilität

Anfang (50) Maximal

Sättigungsmagnetostriktion, ppm

V.'ichselstromkernverlust ·), W/kg

Sättigungsmagneti sierung. T

Remanenz, T

Koerzitivkraft. A/m

Curie-Temperatur

Kristallisationstemperatur. ⁰K

100

240

790

000 000 000

18

*) Bei einer Induktion von 0.! T und einer Frequenz \on 5 kHz.

4,0 4.0 4,5

1,25 1.24 1.21

0,44 0,56 0,47

6,37

7,16

10,35

539
565
592

740 692 730

Tabelle VIII

Magnetische Eigenschaften von Fe?<,-_:Ni_:MoiCixB₂, wärmebehandeli *)

Wert von - Gleiohstrompermeabilital Wechselstrom- Remanenz, Koerzitivkraft,

Anfang (5(1) Maximal Kernverlus. »). T A/m

W/kg

0	3 140	114 000	_	0,53	3.98
3	I 850	92 000	-	0,56	4,78
9	I 730	82 000	0,7	0,50	4.78

*) 2 Slunden in 796 A/m .ml i>l)0° K erhil/l.
•*l Bei einer Induktion von 0.1 T und einer l'rcqucn/ von > kll/.

B ρ I s η I f! 1 S
:o Fe-M-B-Systcm

Bänder mit Zusammensetzung Fe_{80 ξ}Μ,Β₂₀, worin M ein Element aus der Gruppe Titan, Niob und Wolfram

war, wurden hergestellt. Die Bänder mit Abmessungen von etwa I bis 2 mm Breite und etwa 25 bis 50 μιπ Dicke wurden wie in Beispiel 1 hergestellt. Der Gehalt von Titan. Niob und Wolfram wurde von 0 (Fe,_oBjo) bis

2> 5 Atom-"*, variiert. Es wurden Im wesentlichen glasartige Bänder erhalten. Die magnetischen und thermischen Werte sind in der Tabelle IX nachfolgend zusammengestellt.

Magnetische und thermische Eigenschaften von F^:e«„. _vM,B2i> 1» im abgeschreckten Zustand

Wen von < M Siitligungs- Curie- Krislallisations-

magneiisierung, T Temperatur, ° K temperatur, ° K

1,60 647 658

5	Ti	1,30
5	Nb	1,03
5	W	0,94

546	745
482	795
497	810

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1 Verwendung einer glasartigen Legierung mit der Zusammensetzung Fejo-.rMo.vB20, Fe₈₀₇MOyC₁₈B₂ oder Fe₇₆-ZNL-Mo₄C₁₈B₂ mit 2 < χ < 6, 4 < y < 12 oder 0 < ζ < 9 für Tonbandköpfe, Relaiskerne oder Transformatoren.
2. Verwendung einer glasartigen Legierung mit der Zusammensetzung Fe₈₀^Ti_xB₂₀, Fe₈₀^Nb_xB₂₀ oder Fe₈₁^_xW_xB₂₀ mit 2 < χ < 5 für Tonbandköpfe, Relaiskerne oder Transformatoren.
3. Verwendung einer glasartigen Legierung mit der Zusammensetzung Fe₅₁Mo₂Bi₇, Fe₇JMo₂B₂₀, Fe₇₆Mo₄B₂₀, Fe₄₀Ni₁₆Mo₄B₂₀, Fe₇₀Co₆Mo₄CB₂, Fe₇₂Mo„CB₂ oder Fe₇₂Ni₆Mo₄CB₂ für Tonbandköpfe, Relaiskerne oder Transformatoren.