DE2835389C2 - Verwendung einer glasartigen Legierung als magnetischer Werkstoff - Google Patents

Verwendung einer glasartigen Legierung als magnetischer Werkstoff

Info

Publication number
DE2835389C2
DE2835389C2 DE2835389A DE2835389A DE2835389C2 DE 2835389 C2 DE2835389 C2 DE 2835389C2 DE 2835389 A DE2835389 A DE 2835389A DE 2835389 A DE2835389 A DE 2835389A DE 2835389 C2 DE2835389 C2 DE 2835389C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
alloys
vitreous
magnetic
zero
nickel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2835389A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2835389A1 (de
Inventor
Robert Charles Morris Plains N.J. O'Handley
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Allied Corp
Original Assignee
Allied Corp Morris Township NJ
Allied Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Allied Corp Morris Township NJ, Allied Corp filed Critical Allied Corp Morris Township NJ
Publication of DE2835389A1 publication Critical patent/DE2835389A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2835389C2 publication Critical patent/DE2835389C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/04—Amorphous alloys with nickel or cobalt as the major constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N35/00—Magnetostrictive devices
    • H10N35/80—Constructional details
    • H10N35/85—Magnetostrictive active materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Description

Ferromagnetische Legierungen niedriger Sättigungsmagnelostrlktion sind aus mehreren miteinander zusammenhangenden Gründen erwünscht:
1. Welche glelchstrommagncilsche Eigenschaften (niedrige Koerzitivkraft, hohe Permeabilität) erhält man allgemein, wenn sowohl die Sältlgungsmagnetostrlkllon Λ, als auch die magnetokrislalllne Anisotropie K
-" den Wert Null erreicht. Daher zeigen bei bestimmter Anisotropie Legierungen geringerer Magnetostriktion nitirigere Glelchstromkocrzitlvkräfte und höhere Permeabilitäten. Solche Legierungen sind geeignet ff\r mti^tnnlACtif ΙρλΚλ Λ Kcchlrmii η»απ minnot Ier·Viö Ci->K.il*ö«- <vlar irnrr^Uln/lann .mrlnm Λ ·**.·*>»<-ΐ*·ηη'τ» (Ui iiiugiivtuJiutiJviiv ι n-rö^-tai i (tiviii^w· %Λ iiiu^iivtidviiv vS^i ι*Λ )ivi \SUWI τ VI JVC IVUVfI IV α I IVlVII-' ΓΛ 11 TTUltUUtlgV/ll weicher magnetischer Materialien.
2. Magnetische Eigenschaften solcher Materialien mit Magnetostriktion Null sind unempfindlich gegen 2S mechanische Belastungen. Wenn daher Λ - 0 Ist, braucht man kein Spannungsbeseitigendes Erhitzen
nach dem Aufwickeln, dem Ausstanzen oder anderen physikalischen Handhabungen, die erforderlich sind, um aus einem solchen Material eine Vorrichtung zu bekommen. Im Gegensatz dazu werden magnetische Eigenschaften spannungsempflndllchcr Materialien, wie amorpher oder kristalliner Legierungen mit begrenzter Magnetostriktion durch solche Kaltbearbeitung ernsthaft verschlechtert, so daß -"" sorgfällig erhitzt werden muß.
3. Die niedrige Gleichstromkoerzllivkrafl von Materialien mit Null-Msgneiostrlktlon leitet über zu Wechselstrom !"eirlebsbedlngungen, wo wiederum niedrige Koerzitivkraft und hohe Permeabilität realisiert werden (vorausgesetzt, daß die magnetokristalline Anisotropie nicht zu groß Ist und der spezifische Widersüand nicht zu klein ist. Da außerdem Energie nicht an mechanische Vlbration verloren geht.
•^ wenn die Säuigungsm*gnetostrlktion Null Ist, kann der Kcrnverlust der Materlallen mit Null-Magneto-
strlktion recht gering sein. So sind magnetische Legierungen mit Null-Magnetostrlktion (mit mäßiger oder niedriger magnetokristalliner Anisotropie) brauchbar, wenn ein niedriger Verlust und eine hohe Wechselstrompermeabllltät erforderlich sind. Solche Anwendungen sind beispielsweise verschiedene auf Kernen aufgewickelte Streifen und Laminate, wie Signal- und Kraftumformer, magnetische Verstärker,
ίο Induktoren, Regelfehler und Tonbandkopfe.
4. Schließlich erzeugen elektromagnetische Einrichtungen, die Materlallen mit Null-Magnetostrlktion enthalten, keine akustischen Geräusche unter Wechselstromerregung. Obwohl dies der Grund für den oben erwähnten niedrigeren Kcrnverlust lsi. Ist dies auch eine erwünschte Eigenschaft In sich selbst, da sie das vielen elektromagnetischen Einrichtungen eigene Brummen ausschaltet.
45
Es gibt drei bekannte kristalline Legierungen mit Null-Magnclostrlkllon (In Atomprozenten, wenn nichts anderes ausdrücklich angegeben lsi).
1. Nickel-Eisenlegierungen mit etwa KO1V. Nickel,
5'i 2. Kobalt-Elsenleglcrungen mit etwa 90% Kobalt und
3. Eisen-Slliclumlegicrungen mit etwa 6 Gcw.-'Vi Silicium.
Die erste Gruppe dieser Legierungen wird am meisten verwendet, da sie Null-Magnetostrlktion mit niedriger Anisotropie vereinigt und die Legierungen daher extrem magnetisch welch sind. Das heißt, sie haben niedrige Koerzitivkraft H... eine hohe Permeabilität und einen niedrigen Kernverlusi. SIc sind auch mechanisch relativ welch, so daß sic leicht zu einer Bogenform aufgerollt, zu Streifen zerschnitten und zu Laminaten gestanzt werden können. Ihre mechanische Weichheit (Streckspannung oy von beispielsweise 4 bis 79% bei etwa kg/mm2) Ist jedoch auch ein Nachteil, da sie die magnetischen Eigenschaften des Materials einer Verschlechterung bei der Handhabung wegen Spannungen, die ay überschreiten, zugänglich macht. Das heißt, nur
wi relativ kleine Spannungen sind erforderlich, um kristalline Fc-Nl-Leglerungen plastisch zu verformen. Außerdem haben diese Materialien niedrige Sülllgungslnduktloncn (B1) von nur etwa 0,6 bis 0,8 Tcsla, was auf vielen Anwendungsgebieten ein Nachteil lsi. Wenn beispielsweise eine bestimmte Spannung V Im Sckundärberelch eines Signalumformers oder eines Kraftumformers erforderlich Ist. dann zeigt das Faraday'sche Gesetz, V proportional zu -ΝΛΛΒΓ, daß für dnc feststehende Frequenz »f« und Zahl von Sekundärwicklungen der Quer-
!·' schnitt A des Kernmaterials vermindert werden kann, wenn eine große Veränderung der magnetischen Kraftllnlcndichte dB durch Verwendung eines Materials von größerem B1 erreicht werden konnte Die Verwendung von weniger Kornmatcrlal vermindert natürlich die Große, das Gewicht und die Kosten der Hinrichtung und vermindert die Menge .in Draht, ilie erforderlich lsi, um N-Wlcklungen zu erhalten, und den Verlust In jenem
Draht.
Legierungen auf der Basis von CoTOl:CiU haben eine viel höhere SiUiigungsinduktUin (B, etwa 1.9 Tesla) als die erste Legierungsgruppe. Sie haben jedoch auch eine stark negative magneiokrisialllne Anisotropie, die verhindert, daß sie gute welche magnetische Malerlallen sind. Beispielsweise Lsi die Anfangspcrmeahllltal von Co«0Fe,n nur etwa 100 bis 200.
Elsen-Slllciumleglerungen mit etwa 6 Gcw.-'i, Sl zeigen such höhere Sätilgungslnduktlonen (B, elwa 1.8 b/w. 1,1 Tesla) als die erste Legierungsgruppe. Sie sind jedoch extrem brüchig und fanden daher nur begrenzte Verwendung In Pulverform.
Die oben zunächst erwähnten beiden kristallinen Legierungen (Nl10Fe20 und Co90Fe,o)bllden die Endglieder einer diskontinuierlichen Reihe von lernären kristallinen Fe-Co-Nl-Legterungen mit Null-Magnetostriktlon. Die Gliedei mit A = O nahe Co?0Fei0 leiden an hoher Anisotropie, und jene nahe Nl80Fe21) leiden an niedriger Sättigungsinduktion.
Es ist bekannt, daß inagnetokrlsialline Anisotropie In dem glasartigen Zustand wirksam eliminiert wird. Die restlichen Anlsotroplcquellen sind relativ schwach. Es ist daher erwünscht, glasartige Metallegierungen mit Null-Magnetostriktion zu bekommen. Solche Legierungen könnten nahe den oben aufgeführten Zusammensetzungen gefunden werden. Wegen der Anwesenheit von Metalloiden, die dazu neigen, die Magnetisierung durch Ladungsüberführung zu den d-Elektronenzuständen der Übergangsmeialle zu verringern, sind jedoch glasartige Metallegierungen mit 80% Nickel entweder bei Raumtemperatur nicht ferromagnetisch oder haben unannehmbar niedrige Säitigungsindukiionen. Beispielsweise hat die glasartige Legierung Fe40Ni40PnB6, für die P.S=1I χ 10~6 ist, eine Sättigungsinduktion von etwa 0,8 Tesla, während die glasartige Legierung Nl4^Fe29Pi4B6Sl2, für die Λ, = 3χ10~* Ist, eine Sättigungsinduktion von etwa 0,46 Tesla hai. und die glasartige Legierung Nl10P2O nicht ferromagnetisch ist. Über drei glasartige Metallegierungen mit Null-Magnetostriktlon und auf <;.'t Basis der oben In 2. erwähnten kristallinen Co-Fe-Legierung wird in der Literatur berichtet. Diese sind Co72Fe5Pi6B6AIj (AIP Conference Proceedings. Nr. 24, Selten 743 bis 746, 1975), Co7,Fe4Sii<B„, (Band 14, Japanese Journal of Applied Physics, Selten 1077 bis 1078, 1975) und Co74Fe6B20 (Band MAG. 12. IEEE Transactions of Magnetics. Selten 942 bis 944, 1976, siehe auch US-PS 40 38 073). Tabelle I zeigt einige der magnetischen Eigenschaften dieser bekannten glasartigen Legierungen.
Tabelle I
(T, Co^IVB,./ U. 0,,1-0,5,,.B1,, Cv4FcX.,
B., (im abgeschreckten Zustand)
(A/m)		 0.60 0.64 1.18
H, (im abgeschreckten ZusLind)
(T)		 1.83 0.80 2.39
Br (im Feld gcglühl) (T) 0,28 0.22 0.98
Hc (im Feld geglüht) (T) 1.03*) 1,19 **) -
Br (K) 0,45 *) 0,525 **» -
650 688 760 bis 810
') Bei 270° C 45 Minuten in einem in I iingsriehtung ungelegten I;ekl von 2 3SX Λ/πι geblüht. ■*) Dei .15(1° C in einem in l-iing-snehiunpungcleglcn Feld von .11 X4U Λ/πι geglüht und mil 44.X K/h gekühlt.
Diese glasartigen Legierungen besitzen niedrige Kocrzltlvkräfte und sollten hohe Permeabilitäten und niedrigen Kernverlust haben, da die Sättlgungsmugnctostrlktlon etwa Null Ist und im allgemeinen In einem glasartigen Zustand die ma?netokrlstalline Anlsoirople sehr klein und der spezifische Widersland hoch Ist. Die Süttlgungsindukllonen der ersten beiden glasartigen Legierungen liegen jedoch ar; der unteren Grenze des Bereiches, den verschiedene kristalline Legierungen mit hohem Nickelgehall haben. So ergeben sie nur geringe Verbesserung gegenüber den Eigenschaften der oben erwähnten kristallinen Nickel-Eisenlegierungen. Die dritte In Tabelle I aufgeführte nlchtmagnctostrlkllvc glasartige Legierung zeigt hohe Sättigungslnduklion und hohe Remanenz (B, 2twa 0,10 Tesla) zusätzlich zu der niedrigen Koerzitivkraft (etwa 2,39 A/m).
Das Magnetostrlkllonsverhalten glasartiger Legierungen, die Elsen. Kobalt und Nickel rr.thalten, ist In der oben zitierten Literaturstelle AIP Conference Proceedings für (Fe. Co, ND075(P, B, Al\,25 beschrieben. Diese Legierungen besitzen jedoch niedrige Sättlgungslnduktlonen (etwa 0,8 Tcsla und weniger) In dem hohen Kobaltbereich.
Die DE-OS 2605 615 beschreibt MagnelkOplc aus einer amorphen Legierung M11Y,,. worin M Elsen, Nickel oder Kobali und Y Phosphor, Bor, Kohlenstoff oder Silicium bedcutel. Die DE-OS 25 46 676 betrifft elektromagnetische Bauelemente aus einer amorphen Legierung (CouFc,,T, ),X/ ,. worin T Nl, Cr, Mn, V. Ti, Mo, W, Nb, Zr, Pd, Pt, Cu, Ag oder An und X P, Si, B, C, As, Ge, Al, Ga, In, Sb, Bl oder Sn bedeutet. Keiner dieser Druckschriften läßt sich entnehmen, daß bestimmte dieser Legierungen eine Saltlgungsmagnctosirlktlon nahe Null und hohe Sättigungslnduklion besitzen und daher für spezielle Zwecke l/isonders gut verwendbar sind.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bes'and nun darin, einen magnetischen Werkstoff mil einer Sältlgungsmagneioä'riktlon sowie gleichzeitig hoher Sültlgungslndukiion für die Herstellung von Sitnal- und
Kraftumförmern, magnetischen Verstarkern. Induktoren und Regelfehlern zu bekommen.
Erfindungsgemäß verwendet man eine überwiegend glasartige Legierung aus etwa 20'*, Bor, 13 bis 73% Kobalt. 5 bis 50% Nickel und 2 bis !7'O Elsen (alle Angaben In Alomprozcnien). wobei die Summe von Kobalt, Nickel und Elsen 80% betrügt und die einzelnen Gehalle In dem Diagramm gemäß FIg 1 Innerhalb des Vieleckes a-b- c-d-e-f-a liegen, als magnetischen Werkstoff mil gleichzeitig niedriger Sättlgungsmagnetosirlktlon Im Bereich von +3 χ ΙΟ"6 bis -3 χ 10 6 sowie hoher Sattlgungslnduktlon von wenigstens 0.8 Tesla für die Herstellung von Signal- und Kraftumformern, magnetischen Verstärkern, Induktoren und Regelfehlern.
Zweckmäßig verwendet man eine Legierung, In der die Anteile der Legierungspartner in dem Diagramm gemäß Flg. 1 aul der Linie je-Λ-ι liegen.
Gemäß der Erfindung verwende! man magnetische Legierungen, die Im wesentlichen glasartig sind und eine Magnetostriktion nahe Null und hohe Sätilgungslnduktlon haben.
Die Reinheit der crflndungsgemäß verwendeten Legierungen 1st jene, die man In der üblichen gewerblichen Praxis findet.
In der Zeichnung zeigt
Flg. I auf einem Koordlnatlonssystem In Atomprozcnicn ein pscudotcrmlrcs Diagramm des Fe-Co-Nl-B-Systems und den Zusammenselzungsbcrelch von (Fc, Co, Nl)«uBjo-Lcglcrungen, für welche die Magnetostriktion Im Bereich von +3 χ 10 6 bis -3 χ 10 A liegt, und
Flg. 2 auf einem Koordinatensystem In Tcsla und Ampere/Meter die B-H-Kurven für zwei Rlngspulen Im aufgewickelten und gegossenen Zustand mit einer Zusammensetzung nach der Erfindung mn einer Magnetostriktion nahe Null.
Die Zusammensetzung der crflndungsgemilß verwendeten glasartigen Legierungen liegt In dem Vieleck a-b-c- d-e-f-a. dessen Eckpunkte folgendermaßen definiert sind:
Aiimipro/cnle Ni IV I! (icwichlsprozeiite Ni Ic I!
Cn 50 17 20 Cl M) 20 4
a) 13 50 4 20 It. 60 S 4
b) 2(i 35 6 20 31 42 7 4
C) 3') 5 2 20 47 (l 2.2 4,4
d) 73 5 11 20 X 7.4 6 13 4
e) 64 30 Ui 20 77 36.1 18.4 4.4
η 34 41.1
Die Zugabe von wenigstens 5 Atom-".. Nickel zu den glasartigen Kobalt-Eiscn-Bor-Leglerungen führt zu drei Effekten:
1. Die Null-Magneiostrlktlonsllnle bewegt sich zu der FemUjo-Ecke. So enthalten diese Zusammensetzungen mit Null-Magnctostrlktlon mehr Elsen als Co75Fe(Bjn und haben entsprechend höhere Sättigungsinduktionen, größer als etwa 0,8 T.
2. Die glasartigen Legierungen werden leichter herstellbar.
3. Die glasartigen Legierungen werden empfänglicher für ein Erhitzen im Feld.
Außerdem senken weitere Zugaben von Nickel die Sättigungsinduktion, die Curietemperatur und die Kristallisationstemperatur. Oberhalb 50 Atom-'Λ. Nickel haben die metallischen Gläser niedrige Sattlgungsinduktlonen, niedrige Curleiemperaturen, niedrige Kristallisationstemperaturen und sind schwierig herzustellen. Beispielsweise hat die glasartige Legierung CoioNl.uFeioBjo eine Sättigungsinduktion von 0,3 Tesla, eine Curletemperaiur von 430"1K und eine Krlstalllsailonstemperaiur von 635° K. Da die höchsten Sättigungsinduktionen für diese Legierungen In dem Bereich von etwa 10 bis 40 Atom-% Nickel erhallen werden, sind solche Zusammensetzungen bevorzugt.
Bevorzugte Beispiele glasartiger Legierungen, die nach der Erfindung verwendet werden, mit einer Magnetostriktion von Im wesentlichen Null sind Cos»Nli,FeiB30, Co44NlJiFeIjB2O, Coi4Ni!4FeuB2o und CojsNii«Fei,,Bjn. Diese besitzen niedrige magnetische Anisotropie wegen Ihrer glasartigen Struktur, aber eine hohe Sättigungsinduktion und ausgezeichnete Duktllltät. Die Werte für einige magnetische Eigenschaften der erfindungsgemäß verwendeten glasartigen Legierungen sind In der Tabelle Il aufgelistet. Zu Vergleichszwecken sind auch die magnetischen Werte von zwei glasartigen Legierungen außerhalb des Erfindungsgedankens, für CoT4Fe6BjO und CoioNuFcioBjo. einbezogen. Diese Werte können mit den In Tabelle I aufgelisteten Eigenschaften für bereits bekannte glasartige Legierungen von Null-Magnctostrfktlon verglichen werden. T, und T1- bedeuten die Curletemperaiur bzw. die Krlstaltlsalionstcmncrnlur.
Tabelle 11
Λ, (10 ") Zusammensetzung (Aloni-'Vn)
II, I I)
Γ, (Kl 11 (kl Im /iKl.iml wie ;ιιιΓ-
gewickclt/wie ^cpns.sen
II, (Λ/m) Kr (T)
I.IH > 75(1 695 2.31» 0.98
0.30 430 635 5.01 0,04
0,98 > 750 685 1 .W 0.89
1.01 660 675 2.87 0.625
0,81 - 630 660 2,23 0.455
0,78 630 670 2.39·) 0.725 *]
Außerhalb des Irlimhingsgedankens:
+ 0,4 Co74I1Cf1H..,)
+ 1,0 Coi„Ni wil;c »ι H2Ii
Innerhalb des Erfindungsgcdankens:
+ 1,0 CojjNi2^|-C|jlJ2ii
- 1,2 CouNi,.,I'ei..l$2ii
+ 3,0 CoiNNi,„l;ei„B2ii
") Durch Hrhil/cn auf .'25° C- im Vakuum und l.ir^s.imcs Kühlen nut Il (mischendι "'"< ιΛ/mi im IcUI cihii/i.
Die erfindungsgemäß verwendeten glasartigen Legierungen mil Null-Magnjtosirlktion sind mechanisch hart, was beispielsweise durch Ihre hohen Streckspannungen gekennzeichnet Ist (σ, liegt im Bereich von etwa 3500 N/mm2 für die kobaltrclchen Gläser, bis etwa 3000 N/mm2 für die nlckclrelchcn Gläser).
Die Gleichslromhysteresekurven für Ringspulen Im aufgewickelten und abgeschreckten Zustand aus zwei dieser metallischen Gläser. COs4NIuFe,B20 und Co44Nl24Fe,2B20, sind in Flg. 2 gezeigt. Die hohe Sättigungsinduktion dieser Legierungen Im Vergleich mit den ersten zwei glasartigen Legierungen, die In Tabelle I gezeigt sind, resultiert teilweise aus der Verwendung von Bor als einzigem Metalloid. Im allgemeinen haben die erfindungsgemäß verwendeten glasartigen Legierungen wesentlich höhere Silltigungslnduktloncn und Curletemperaluren als andere glasartige Legierungen des gleichen Übergangsmetallgchalies, die primär andere Metalloide als Bor enthalten. Ohne Irgendeine spezielle Theorie vorzuschreiben, wird angenommen, daß diese überraschenden verbesserten Eigenschaften Infolge der Anwesenheit von Bor erhalten werden, welches weniger Ladung zu den Übergangsmetall-d-Bilndern überträgt als andere Metalloldelemenie.
Besonders kleine Werte der Sättlgungsmagnciostrlktlon erhüll man in einem engen Band von etwa * 2 Atom-^. um die Linie n-h-i In Flg. I. Solche Zusammensetzungen haben eine Silitlgungsmagnctostrlkiion im Bereich von etwa +1 χ 10"6 bis -I χ H)"6 und sind demnach bevorzugt. Zusammensetzungen mit einer Magnetostriktion von praktisch Nuii email man entlang den Linien x-h-i. und diese sind demnach am stärksten bevorzugt. Die Koordinaten der Linie g-h-i sind folgende:
Alompro/cnle Ni Ie Ii (iewidilspro/enle Ni Ie Ii
Cd 50 Il 20 Co 60 13 4
g) 29 35 13 20 23 42 15 4
h) 32 5 6 20 39 7 4
i) 69 83
Wenn niedrigere Curicicmpcraturen erwünscht sind, sind die glasartigen legierungen mit größeren Nickelmengen zweckmäßig. Rundere B-H-Kurvcn bekommt man oftmals für solche Materialien, wie In Flg. 2 gezeigt ist.
Wenn der Nickelgehalt In diesen Legierungen jedoch erhöht wird, nimmt die Krlstalllsationslemperatur Tx ab, wie in Tabelle IH gezeigt Ist, und die Leglerungsverarbeltbarkelt wird zunehmend schwierig.
Die erfindungsgemäß verwendeten glasartigen Legierungen werden nach bekannten Methoden hergestellt (siehe die US-PS 38 45 805 und 38 56 513). im allgemeinen werden die glasartigen Legierungen In der Form fortlaufender Bänder, Drähte usw. aus einer Schmelze der erwünschten Zusammensetzung mit einer Geschwindigkeit von wenigstens IO5 K/s rasch abgeschreckt.
Borhaltlge glasartige Legierungen haben die höchsten SäUlgungslnduktionen und Curietemperaturen im ■Vergleich mit anderen Metalloidelementen. Der Effekt der Metalloide auf die Sätilgungsmagnetostrlktlon ist jedoch für die erfindungsgemäß verwendeten glasartigen Legierungen mit niedrigem Nickelgehalt gering. NuIl-Magnetostriktlon bekommt man für ein Verhältnis von Co : Fe von etwa 11,5 : 1 In den kristallinen Legierungen (Co»jFee) sowie In glasartigen Legierungen, wie Co716Fe64B20 und Co7J6Fe64BuC,,. In den bekannten glasartigen Legierungen, die die Metalloide Silicium, Phosphor, Aluminium und Bor enthalten, steigt das Verhältnis von Co: Fe bei /I5 = O etwa auf 14 : 1, wie durch die Zusammensetzung Co-IiFc5M15 erkennbar Ist. Es ist nicht klar, ob diese Veränderung auf dem niedrigeren Verhältnis von Übergangsmctall zu Metalloid In diesen Gläsern oder
auf dem Vorhandensein der anderen Metalloide beruht, Es Ist jedoch klar, dall dieser Wechsel In der Zusammensetzung mit Null-Magnctoslrlkilon nicht so wichtig wie die Mctalloldeffektc auf die Sättlgungslnduktion und die Curietemperatur Ist. Andererseits haben verschiedene Metalloide offenbar eine stärkere Wirkung auf die Zusammensetzungen mit hohem Nlckclgchalt und mit Im wesentlichen Null-Magnetostrlktlon. In solchen Fällen Ist die Linie Ii-κ In Flg. I empfindlicher gegenüber dem Mctalloldgehalt als die Linie i-h.
Es wird envarlel, daß die Entwicklung geeigneter Glüh- oder Erhitzungsverfahren die Koerzitivkraft und die Permeabilliät welter verbessern.
Die Tabelle HI bringt einen Vergleich relevanter magnetischer [Eigenschaften von Legierungen mit NuII-Magnelosttlktlon nach der Erfindung mit Legierungen nach dem Stand der Technik. Ungefähre Werte oder Bereiche sind für die Sattlgungslnduktlon B1, die magneiokrlstalllnc Anisotropie K und die Koerzitivkraft H1. für verschiedene Legierungen mit Null-Magneiostrlkilon einschließlich der hler beschriebenen neuen glasartigen Legierungen angegeben. Niedrige Koerzitivkraft erhalt man nur, wenn sowohl A, als auch K sich Null nähern. Die große negative Anisotropie der kristallinen Co-Fc-Leglerung Ist In dieser Beziehung ein Nachteil. Diese große Anisotropie kann überwunden werden. Indem man eine glasartige Metallzusammensetzung mit etwa dem gleichen Co: Fe-Verhilltnis wie bei den kristallinen Legierungen, die In Tabelle 111 gezeigt sind, macht.
Tabelle 111
Legicrungs/utamnicnsct/unp 1 11.
(T)		 K
(.Um')		 H.
(A/m)
Bekannte kristalline Legierungen
79- 80% Ni ·)
88 - 94% Co*)
9% Si. 6% Al *) (Gewichts-"/»)		 0.6 bis 0.8
1,9
1.1		 - 100
0		 0,80
3,98
Bekannte glasartige Legierungen
Cü:>1:c;P„.B„AI.
Cc^Fe11HjI,		 0,7
1.18		 + 100
+ 100
+ 100		 1,03
1,03
2.*
Glasartige Legierungen nach der Erfindung
0.98
i.Oi		 + 100
+ 100		 2,0
2,87
•1 Resi Ic
Beispiele
. Probenherstcllung
Die glasartigen Legierungen wurden aus der Schmelze nach der Methode In der US-PS 38 56 513 rasch abgeschreckt (etwa IQ^ vis Die resultierenden Bänder, typischerweise mit einem Querschnitt von 50 μΐη χ 1 mm, waren frei von wesentlicher Krlsiallinltiit, wie man durch Rönigcnstrahlenbeugung (unter Verwendung von CuKar-Strahlung und Abtlasikalorimctrlc) fand. Die Bänder der glasartigen Metallegierungen waren fest, glänzend, hart und duktil.
2. Magnetische Messungen
Fortlaufende Bänder der glasartigen Metallegierungen mit einer Länge von 6 bis 10 m wurden auf Spulen (3,8 cm Außendurchmesser) unter Gewinnung von Wickelspulen mit einem geschlossenen magnetischen Weg aufgewickelt. Jede Spule enthielt 1 bis 3 g Band. Isolierte primäre und sekundäre Wicklungen (jeweils wenigstens 100 an der Zahl) wurden auf die Wickelspulen aufgebracht. Diese Proben wurden verwendet, um Hysteresekurven (Koerzitivkraft und Remanenz) und Anfangspermeabilltäl mit einem handelsüblichen Kurvenaufzelchner sowie Kernverlust (IEEE-Standard 106-1972) zu erhalten.
Die Sättigungsinduktion wurde mit einem handelsüblichen Vlbrationsprobcnmagnetometer (Princeton Applied Research) gemessen. In diesem Fall wurde das Band In mehrere kleine Quadrate (etwa 1 mm χ 1 mm) zerschnitten. Diese wurden willkürlich um ihre Normalrichtung orientiert, wobei Ihre Ebene parallel zu dem angelegten Feld (ObIs 716(X)O A/m) lag.
Die Magnetisierung gegen die Temperatur wurde von 4,2 bis 1000 K In einem angelegten Feld von 637 000 Λ/in gemessen, um das Sätilgungsmomen; je Mcia"aiom nH und die Curlctcmpcratur T,- zu erhalten.
Für die glasartige Legierung Co5«Nii,.l:c,U.a war die Curtciempcraiur größer ais die KristaiiisaUonsiernperatur (siehe Tabelle II). So wurde T, durch Extrapolation der Magnetisierung In dem glasartigen Zustand auf Null ermittelt.
Für die Magnctoslrikiionsmessungen wurden Halbleilerdehnungsmeßgeräie : und in
einigen Fällen MelaMolienmeßgeräle verwendet, die zwischen den beiden kurzen Bandlängen befestigt waren.
Dir Bandachse und die Meßachse waren parallel. Die Magnetostriktion wurde
als eine Funktion des angelegten Feldes aus der Langsdehnung parallel <dl//|) und senkrecht (41/Ix) in der Feldebene gemäß der Formel A= 2/3 (dl/2i - 41/I1) bestimmt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. i> * PatcnlansprOche:
    [ί 1. Verwendung einer überwiegend glasartigen Legierung aus etwa 20% Bor, 13 bis 739b Kobalt, 5 bis 50%
    Nickel und 2 bis 17% Elsen (alle Angaben In Alom-%), wobei die Summe von Kobalt, Nickel und Elsen 80%
    g -c beträgt und die einzelnen Gehalte In dem Diagramm gemäß Flg. 1 Innerhalb des Vieleckes a-b-c-d-e-f-a
    Il liegen, als magnetischer Werkstoff mit gleichzeitig niedriger Sättlgungsmagnetostrlktion Im Bereich von
    H +3x10"' bis -3XlO6 sowie hoher Sattlgungslnduktlon von wenigstens 0,8 Tesla für die Herstellung von
    |j Signal- und Kraftumformern, magnetischen Verstärkern, Induktoren und Regelrlchtern.
    '■■ 2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Anteile der Legierungspartner in dem Diagramm gemäß "» Fl g. 1 auf der Linie g-h-i liegen, für den Zweck nach Anspruch 1.
DE2835389A 1977-08-15 1978-08-12 Verwendung einer glasartigen Legierung als magnetischer Werkstoff Expired DE2835389C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/824,590 US4150981A (en) 1977-08-15 1977-08-15 Glassy alloys containing cobalt, nickel and iron having near-zero magnetostriction and high saturation induction

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2835389A1 DE2835389A1 (de) 1979-03-01
DE2835389C2 true DE2835389C2 (de) 1984-09-27

Family

ID=25241785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2835389A Expired DE2835389C2 (de) 1977-08-15 1978-08-12 Verwendung einer glasartigen Legierung als magnetischer Werkstoff

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4150981A (de)
JP (1) JPS5432127A (de)
CA (1) CA1073705A (de)
DE (1) DE2835389C2 (de)
FR (1) FR2400566A1 (de)
GB (1) GB1596909A (de)
NL (1) NL180153C (de)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4234360A (en) * 1978-04-21 1980-11-18 General Electric Company Method of making hysteresis motor rotor using amorphous magnetic alloy ribbons
DE2832731A1 (de) * 1978-07-26 1980-02-07 Vacuumschmelze Gmbh Magnetkern aus einer weichmagnetischen amorphen legierung
US4259109A (en) * 1979-05-03 1981-03-31 Allied Chemical Corporation Beryllium-containing iron-boron glassy magnetic alloys
DE2924280A1 (de) * 1979-06-15 1981-01-08 Vacuumschmelze Gmbh Amorphe weichmagnetische legierung
EP0022556A1 (de) * 1979-07-13 1981-01-21 Gerhard J. Prof. Dr. Müller Implantierbarer elektrischer Leiter, insbesondere Stimulationselektrodenleitung und/oder -elektrode
DE3049906A1 (en) * 1979-09-21 1982-03-18 Hitachi Ltd Amorphous alloys
JPS5644752A (en) * 1979-09-21 1981-04-24 Hitachi Ltd Ferromagnetic amorphous alloy
GB2075786B (en) * 1980-03-21 1984-07-11 Electrotech Instr Ltd Switch mode converters
US6296948B1 (en) 1981-02-17 2001-10-02 Ati Properties, Inc. Amorphous metal alloy strip and method of making such strip
EP0160166A1 (de) * 1981-11-26 1985-11-06 Allied Corporation Amorphe Legierungen von Metallen mit niedriger Magnetostriktion
DE3275492D1 (en) * 1982-01-18 1987-04-02 Allied Corp Near-zero magnetostrictive glassy metal alloys with high magnetic and thermal stability
JPS59150414A (ja) * 1982-12-23 1984-08-28 Toshiba Corp 半導体回路用リアクトル
US4553136A (en) * 1983-02-04 1985-11-12 Allied Corporation Amorphous antipilferage marker
USRE35042E (en) * 1983-02-04 1995-09-26 Allied Corporation Amorphous antipilferage marker
JPS6176642A (ja) * 1984-09-25 1986-04-19 Hitachi Ltd Ｃｏ―Ｎｉ―Ｆｅ合金の電気めっき浴及び電気めっき方法
JPS61202195U (de) * 1985-06-07 1986-12-18
DE69019416T2 (de) * 1989-05-01 1996-02-29 Quantum Corp Magnetische Vorrichtungen mit verbesserten Polen.
US5015993A (en) * 1989-06-29 1991-05-14 Pitney Bowes Inc. Ferromagnetic alloys with high nickel content and high permeability
US5260128A (en) * 1989-12-11 1993-11-09 Kabushiki Kaisha Riken Electromagnetic shielding sheet
US5423116A (en) * 1993-07-21 1995-06-13 Storage Technology Corporation Method of manufacturing a multi-track longitudinal, metal-in-gap head
US5394285A (en) * 1993-07-21 1995-02-28 Storage Technology Corporation Multi-track longitudinal, metal-in-gap head
CA2126136C (en) 1994-06-17 2007-06-05 Steven J. Thorpe Amorphous metal/metallic glass electrodes for electrochemical processes
US5594608A (en) * 1994-06-22 1997-01-14 Storage Technology Corporation Magnetic tape head with a high saturation flux density magnetic pole interposed between a nonmagnetic closure section and a magnetic ferrite substrate
WO1999066107A1 (en) 1998-06-15 1999-12-23 The Boeing Company Making particulates of controlled dimensions
US6063445A (en) * 1998-08-17 2000-05-16 Mcdonnell Douglas Corporation Method of preparation of polymer substrates for metal plating
US6060181A (en) * 1998-08-17 2000-05-09 Mcdonnell Douglas Corporation Low loss magnetic alloy
US6475303B1 (en) * 1999-04-12 2002-11-05 Honeywell International Inc. Magnetic glassy alloys for electronic article surveillance
US6432226B2 (en) * 1999-04-12 2002-08-13 Alliedsignal Inc. Magnetic glassy alloys for high frequency applications
CA2287648C (en) * 1999-10-26 2007-06-19 Donald W. Kirk Amorphous metal/metallic glass electrodes for electrochemical processes
DE10302646B4 (de) * 2003-01-23 2010-05-20 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Antennenkern und Verfahren zum Herstellen eines Antennenkerns
WO2004066438A1 (de) * 2003-01-23 2004-08-05 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Antennenkern

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3856513A (en) * 1972-12-26 1974-12-24 Allied Chem Novel amorphous metals and amorphous metal articles
SE7511398L (sv) * 1974-10-21 1976-04-22 Western Electric Co Magnetisk anordning
JPS5194211A (de) * 1975-02-15 1976-08-18
US4067732A (en) * 1975-06-26 1978-01-10 Allied Chemical Corporation Amorphous alloys which include iron group elements and boron
US4036638A (en) * 1975-11-13 1977-07-19 Allied Chemical Corporation Binary amorphous alloys of iron or cobalt and boron
SE431101B (sv) * 1975-06-26 1984-01-16 Allied Corp Amorf metallegering
US4052201A (en) * 1975-06-26 1977-10-04 Allied Chemical Corporation Amorphous alloys with improved resistance to embrittlement upon heat treatment
US4056411A (en) * 1976-05-14 1977-11-01 Ho Sou Chen Method of making magnetic devices including amorphous alloys
US4038073A (en) * 1976-03-01 1977-07-26 Allied Chemical Corporation Near-zero magnetostrictive glassy metal alloys with high saturation induction

Also Published As

Publication number Publication date
FR2400566A1 (fr) 1979-03-16
JPS5432127A (en) 1979-03-09
CA1073705A (en) 1980-03-18
GB1596909A (en) 1981-09-03
DE2835389A1 (de) 1979-03-01
FR2400566B1 (de) 1984-09-28
JPS6225741B2 (de) 1987-06-04
US4150981A (en) 1979-04-24
NL7807836A (nl) 1979-02-19
NL180153C (nl) 1987-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2835389C2 (de) Verwendung einer glasartigen Legierung als magnetischer Werkstoff
DE2708151C2 (de) Verwendung glasartiger Legierungen für Netztransformatoren oder Signalwandler
DE2553003C2 (de) Magnetkern für einen Transformator, Motor oder Generator
DE3001889C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer magnetischen glasartigen Legierungsfolie
EP0021101B1 (de) Amorphe weichmagnetische Legierung
DE2756920C2 (de) Verwendung einer glasartigen Legierung für Tonbandköpfe, Relaiskerne oder Transformatoren
EP1131830B1 (de) Magnetkern, der zum einsatz in einem stromwandler geeignet ist, verfahren zur herstellung eines magnetkerns und stromwandler mit einem magnetkern
DE3884491T2 (de) Magnetkern und Verfahren zur Herstellung.
DE69422862T2 (de) Nanokristalline Legierung mit Dämpfungskarakteristiken, Herstellungsverfahren desselben, Drosselspule, und Störfilter
DE69210017T2 (de) VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON WEICHMAGNETISCHEN LEGIERUNGEN AUF Fe-Ni BASIS MIT NANOKRISTALLINER STRUKTUR
DE2165052C3 (de) Verwendung einer Legierung auf Eisen-Chrom-Kobalt-Basis zur Herstellung von Dauermagneten
DE112010000836T5 (de) Band aus einer weichmagnetischen Legierung und Herstellungsverfahren dafür sowie magnetische Vorrichtung mit dem Band aus einer weichmagnetischen Legierung
DE10045705A1 (de) Magnetkern für einen Transduktorregler und Verwendung von Transduktorreglern sowie Verfahren zur Herstellung von Magnetkernen für Transduktorregler
DE102007004835A1 (de) Amorphe weichmagnetische Legierung und diese verwendendes Induktions-Bauteil
DE3887429T2 (de) Korrosionswiderstandsfähiger Seltenerdmetallmagnet.
DE69408916T2 (de) Magnetkern für Impulsübertrager und Impulsübertrager
EP0392204B1 (de) Verwendung einer feinkristallinen Eisen-Basis-Legierung als Magnetwerkstoff für Fehlerstrom-Schutzschalter
DE69013227T2 (de) Magnetkern.
DE69813093T2 (de) Amorphes Magnetmaterial und Magnetkern davon
DE68921856T2 (de) Weichmagnetische auf Fe-basierende Legierung.
DE69013642T2 (de) Magnetlegierung mit ultrakleinen Kristallkörnern und Herstellungsverfahren.
DE60011426T2 (de) Magnetische glasartige legierungen für hochfrequenzanwendungen
DE69503957T3 (de) SE-Fe-B Magneten und ihrer Herstellungsverfahren
DE19739959C2 (de) Hartmagnetisches Material
DE68908768T2 (de) Weichmagnetische Legierung auf Eisenbasis.

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: ALLIED CORP., MORRIS TOWNSHIP, N.J., US

D2 Grant after examination
8363 Opposition against the patent
8325 Change of the main classification

Ipc: C22C 32/00

8365 Fully valid after opposition proceedings
8380 Miscellaneous part iii

Free format text: SEITE 6, ZEILE 33 "0,013" AENDERN IN "1,03" SEITE 6, ZEILE 34 "0,23" AENDERN IN "2,4" SEITE 6, ZEILE 47 "ETWA 10 K/S" AENDERN IN "ETWA 10(PFEIL HOCH)6(PFEIL HOCH) K/S"