DE2944790A1

DE2944790A1 - Magnetische legierungen

Info

Publication number: DE2944790A1
Application number: DE19792944790
Authority: DE
Inventors: Kenji Abiko; Hiroshi Kimura; Takashi Sato; Yutaka Takei; Sadao Watanabe; Isamu Yoshi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1978-11-06
Filing date: 1979-11-06
Publication date: 1980-05-14
Also published as: US4299622A; NL7908117A; JPS62988B2; JPS5565349A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft magnetische Legierungen, und zwar insbesondere Eisen-Aluminium-Silicium-Legierungen. Solche Legierungen, die sogenannten"Sendust"-Legierungen, weisen die Besonderheit auf, daß sie eine hohe Permeabilität /u, eine große Sättigungsinduktion Bs und eine geringe Koerzitivkraft Hc besitzen, und da sie ferner durch eine hohe Vickershärte ausgezeichnet sind, eignen sie sich für eine Verwendung als Kernmaterial für Magnetköpfe.

Seit kurzem ist das Aufzeichnen mit hoher Informationsdichte technisch vorangetrieben worden, und im Falle eines magnetischen Aufzeichnungsmediums, bei dem ein magnetisches Material mit hoher Koerzitivkraft zur Anwendung gelangt, ist es erforderlich, daß solche Magnetköpfe, die ein Signal auf dem oben erwähnten magnetischen Aufzeichnungsmedium aufzeichnen und das darauf aufgezeichnete Signal löschen, aus einem

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Kernmaterial mit besonders hoher Sättigungsinduktion Bs gefertigt sind. Als Kernmaterial für den vorstehend erwähnten Magnetkopf sind die Fe-Al-Si-Legierungen in das Blickfeld des Interesses geraten. Die Fe-Al-Si-Legierungen sind jedoch sehr spröde, und es ist daher nahezu unmöglich, die genannten Legierungen Schmiede- und Walzprozessen zu unterwerfen.

Um einen laminierten bzw. lamellar geschichteten Kern herstellen zu können, der zur Fabrikation eines Magnetkopfs mit enger Abtastbreite verwendet werden soll, oder um die durch Wirbelstromverluste ausgelöste Verschlechterung der Hochfrequenz-Charakteristik eines Magnetkopfes für ein Bildsignal (HF-Signal) zu verbessern, ist es erforderlich, daß die Fe-Al-Si-Legierungen zu dünnen Platten verarbeitet werden können. Im allgemeinen wird zwecks Verarbeitung eines solchen Legierungstyps zu einer dünnen Platte ein Barren, der durch Gießen und nicht durch Schmieden oder Walzen hergestellt worden ist, zu Scheiben zerschnitten und diese werden dann poliert, um die gewünschte dünne Platte zu liefern.

Da der Barren bzw. der Gußblock aufgrund seiner Sprödigkeit leicht beschädigt wird und in ihm durch die vorstehend beschriebene Methode eine innere Spannung erzeugt wird, ist die oben angeführte Arbeitsmethode für eine Massenherstellung nicht geeignet.

"Sendust"-Legierungen sind in der unter dem Titel "Magnetic and electrical properties of new alloys "Sendust" and Fe-Al-Sialloys" im "Journal of Japan Institute of Metals", Band 1 (1937), Seiten 127 bis 135 veröffentlichten Arbeit beschrieben worden, und in den vergangenen 40 oder mehr Jahren sind zahlreiche Versuche unternommen worden, um die Eigenschaft der Sendust-Legierungen zu verbessern. Diese Versuche können in die folgenden beiden Arten unterteilt werden. Eine Versuchsart ist darauf gerichtet, die magnetischen Eigenschaften und ebenso die Verschleißfestigkeit, Verarbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit

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der Sendust-Legierungen durch Einarbeitung geeigneter Elemente zu verbessern, und die anderen Versuchsreihen betreffen die Herstellungsmethode und die Verarbeitungsmethode dieses Legierungstyps. Im Rahmen der erstgenannten Versuchsart ist eine verschleißfeste magnetische Legierung mit hoher Permeabilität vorgeschlagen worden, die als Hauptbestandteile 3,0 bis 13,0 Gew.% Si und 3,0 bis 10,0 Gew.% Al und als Rest Fe enthält, der 0,1 bis 7,0 Gew.% Y zugesetzt worden sind, worauf das Schmelzen und das Härten erfolgt, wie es in der der Öffentlichkeit zugänglichen, nicht geprüften japanischen Patentanmeldung No. 88418/76 beschrieben ist. Weiter wird in der der Öffentlichkeit zugänglichen, nicht geprüften japanischen Patentanmeldung No. 88419/76 als eine verschleißfeste magnetische Legierung mit hoher Permeabilität eine Legierung beschrieben, die als Hauptbestandteile 3,0 bis 13,0 Gew.% Si, 3,0 bis 10,0 Gew.% Al sowie eine Eisenlegierung mit 0,1 bis 7,0 Gew.% Y und 0,1 bis 3,0 Gew.% wenigstens eines der Elemente Ti, Zr und einem Element aus der Gruppe der Lanthaniden enthält. Ferner wird in der der Öffentlichkeit zugänglichen, nicht geprüften japanischen Patentanmeldung No. 115696/76 eine verschleißfeste Legierung mit hoher Permeabilität offenbart, die 3 bis 13 Gew.% Si, 3 bis 13 Gew.% Al, 0,01 bis 7 Gew.% Ce und als Rest Fe als Hauptbestandteile enthält ,und aus der der Öffentlichkeit zugänglichen, nicht geprüften japanischen Patentanmeldung No. 145421/76 ist eine verschleißfeste magnetische Legierung mit hoher Permeabilität bekanntgeworden, die 5 bis 12 Gew.% Si, 4 bis 8 Gew.% Al, 0,05 bis 6 Gew.% Ce, 0,1 bis 3 Gew.% von mehr als wenigstens einem der Elemente

ieusqenanmen. Cfi) Ti, Zr und einem Lanthaniden-Element^enthalt, während der Rest aus Fe als Hauptkomponente besteht, und aus der der Öffentlichkeit zugänglichen, nicht geprüften japanischen Patentanmeldung No. 128618/76 ist eine verschleißfeste magnetische Legierung mit hoher Permeabilität als bekannt zu entnehmen, die 3,0 bis 13,0 Gew.% Si, 3,0 bis 13,O Gew.% Al, 0,01 bis 7,0 Gew.% La und als Rest Fe enthält. Die der Öffentlichkeit zugängliche, nicht geprüfte japanische Patentanmeldung No. 4420/77 beschreibt eine

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verschleißfeste magnetische Legierung mit hoher Permeabilität, die als Hauptbestandteile 3 bis 13 Gew.% Si, 3 bis 13 Gew.% Al, 0,01 bis 7 Gew.% La und wenigstens mehr als ein Element aus der Gruppe Ti, Zr und einem Lanthaniden-Element (ausgenommen Ce und La) enthält, während der Rest aus Fe besteht. In der der Öffentlichkeit zugänglichen, nicht geprüften japanischen Patentanmeldung No. 41622/76 wird ein Verfahren zur Herstellung einer magnetischen Legierung mit verbesserter Verschleißfestigkeit beschrieben, bei dem 6 bis 12 Gew.% Si, 3 bis 8 Gew.% Al und 80 bis 9 1 Gew.% Fe mit 0,3 bis 7 Gew.% Ti versetzt werden, worauf das entstandene Gemisch einer zweckentsprechenden Hitzebehandlung unterworfen wird. In der der Öffentlichkeit zugänglichen, -nicht geprüften japanischen Patentanmeldung No. 56397/77 wird "eine verschleißfeste magnetische Legierung mit hoher Permeabilität offenbart, die als Hauptkomponenten 2 bis 9 Gew.% Al, 4 bis 12 Gew.% Si, 2 bis 16 Gew.% Cr und als Rest Fe enthält. Aus der der Öffentlichkeit zugänglichen, nicht geprüften japanischen Patentanmeldung No. 119298/75 ist eine korrosionsbeständige magnetische Legierung mit hoher Permeabilität bekanntgeworden, die als Hauptbestandteile 2,5 bis 17 Gew.% Al, 4 bis 16 Gew.% Si, 0,2 bis 15 Gew.% Cr, 0,2 bis 10 Gew.% Ni und als Rest Fe enthält. In der der Öffentlichkeit zugänglichen, nicht geprüften japanischen Patentanmeldung No. 94822/77 ist eine nicht-spröde magnetische Legierung von hoher Permeabilität beschrieben, die dadurch gewonnen wird, daß man 0,01 bis 4,5 Gew.% Ti und 0,0o5 bis 1,5 Gew.% C zu einer Sendust-Legierung oder zu Sendust-Legierungen zusetzt, und die der Öffentlichkeit zugängliche, nicht geprüfte japanische Patentanmeldung No. 30388/76 offenbart, daß es möglich ist, eine magnetische Legierung, die aus 3 bis 8 Gew.% Si, 2 bis 5 Gew.% Al, nicht über 6 Gew.% Ni und als Rest aus Fe besteht, herzustellen, die zu einer dünnen Platte mit einer Dicke von 0,05 mm durch Warmwalzen verarbeitet werden kann. Aus der Arbeit "The magnetic characteristics of "Super Sendust(II)" of Fe-Si-Al-Ni alloys", veröffentlicht auf Seite 179 der "Proceedings of autumn conference on magnetics", 1978, kann entnommen werden, daß eine Legierung, die aus 4 bis 8 Gew.% Si,

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COPY

29U79Q

2 bis 6 Gew.% Al, O bis 7 Gew.% Ni, Rest Fe, besteht, einem Warmwalzen unterworfen werden kann, und daß sie überlegene magnetische Eigenschaften aufweist, daß jedoch ihre Vickershärte Hv, die ja zur Verschleißfestigkeit in enger Beziehung steht, 410 beträgt, ein Wert, der um etwa 100 niedriger ist als bei den bekannten Sendust-Legierungen. In der der Öffentlichkeit zugänglichen, nicht geprüften japanischen Patentanmeldung

No. 121427/76 ist eine Legierung offenbart worden, die aus

3 bis 8 Gew.% Si, 2 bis 5 Gew.% Al, weniger als 6 Gew.% Ni, Rest Fe, besteht, welche durch Warmwalzen und durch Kaltwalzen zu einer dünnen Platte mit einer Dicke von 0,2 mm ausgewalzt werden kann. Die der Öffentlichkeit zugängliche, nicht geprüfte japanische Patentanmeldung No. 138012/77 beschreibt eine magnetische Legierung, die hauptsächlich aus 3 bis 8 Gew.% Al, 3 bis 12 Gew.% Si-r_JD,01 bis 5 Gew.% Y, Rest Fe, besteht, deren Verarbeitbarkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit verbessert ist.

Was die an zweiter Stelle genannte Methode, die Verfahren zur Herstellung der Sendust-Legierungen und die Verarbeitbarkeit derselben, anbelangt, so liegen auch hierüber eine Anzahl von Veröffentlichungen vor. So ist es z.B. gemäß dem Aufsatz "The high purity sendust and its application to a magnetic head", veröffentlicht in der Zeitschrift "Denshi-zairyo (Electronic parts and Materials)" vom August 1977, Seiten 75 bis 80, nach sorgfältiger Untersuchung des Materials der Sendust-Legierungen möglich, daß eine Sendust-Gußblockware mit gleichmäßiger Kornstruktur und ohne Mängel, Poren und Restspannung vermittels des Vakuum-Schleudergußverfahrens hergestellt werden kann. In der der Öffentlichkeit zugänglichen, nicht geprüften japanischen Patentanmeldung No. 38097/75 ist eine derartige Methode beschrieben, gemäß der ein Rohmaterial mit einer Legierungszusammensetzung von 8 bis 11 Gew.% Si, 4 bis 8 Gew.% Al und 83 bis 86 Gew.% Fe geschmolzen und gegossen und dann zu einem Pulver vermählen wird, wonach das Pulver geformt und das geformte Material bei 900 bis 1250° C unter einem Druck von über 150 kg/an

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COPY

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heiß verpreßt wird. Aus der in dem "Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy" Band 14 vom Januar 1967, Seiten 20 bis 27 veröffentlichten Arbeit "Powder rolling method of sendust alloy and electro magnetic characteristics thereof" ist zu entnehmen, daß mechanisch zerkleinerte Pulver und zerstäubungs-gekühlte Pulver dem Pulverwalzen unterworfen werden, um so eine Sendust-Platte mit einer Dicke von 0,6 bis 0,8 mm herzustellen. In der der Öffentlichkeit zugänglichen, geprüften japanischen Patentanmeldung No. 26505/77 ist beschrieben, daß ein Barren aus einer Sendust-Legierung durch einen Wärmeisolator in ein Schutzrohr eingeschlossen, auf eine Temperatur von etwa 900 bis 1100° C erhitzt und dann durch 15maliges Auswalzen von einer Dicke von 5 mm auf eine Dicke von 0,23 mm gebracht wird.

Weiter ist aus der Veröffentlichung "Mechanical and magnetic

few hot properties of* forged Fe-Al-Si alloy" in dem "Journal of the

Japan Institute of Metals", Band 37 (1973), No. 8, Seiten 922 bis 926 zu entnehmen, daß man bei einer aus 6,44 Gew.% Al, 10,32 Gew.% Si, 0,68 Gew.% Ti, Rest Fe, bestehenden Sendust-Legierung, die einem Biegetest und einem Schutzmantel-Schmiedetest durch einen dünnen Schutzmantel bei 800 bis 1000° C unterworfen wurde, eine Formänderung von 70 % vermittels einer Kompression durch Schmieden bei 1000° C erzielen kann, und eine plastische Formänderung tritt sogar bei 8OO° C ein. In der der Öffentlichkeit zugänglichen, nicht geprüften japanischen Patentanmeldung No. 123919/77 wird offenbart, daß man dann, wenn man eine geschmolzene Legierung, deren Hauptkomponente aus einer Fe-Al-Si-Legierung besteht, in einer Hartguß-Kokille gießt und den Gußblock mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von mehr als wenigstens 200° C/Min. abkühlt, einen Barren mit hochwertigen Eigenschaften erhält. In der Veröffentlichung "The manufacturing of sendust sheet by the spark sintering and the electromagnetic property thereof" in "Journal of the Japan Society of Powder and Powder metallurgy", Band 15 (1968) No. 1, Seiten 5 bis 13, wird darüber berichtet, daß man eine Sendust-Platte durch Funkensintern eines Pulvers, das aus 5,38 Gew.% Al, 9,26 Gew.% Si, Rest Fe, besteht und eine Korngröße entsprechend einer Maschen-

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Siebfeinheit von 325 Maschen aufweist, herstellen kann. Aus der der Öffentlichkeit zugänglichen, nicht geprüften japanischen Patentanmeldung No. 56313/75 ist ein Verfahren bekanntgeworden, gemäß dem man die Pulver einer Legierung, die aus 5 bis 12 Gew.% Si, 3 bis 8 Gew.% Al, Rest Fe, besteht in ein Blechgefäß (can) einschließt und sie dann einem Warmstrangpressen bei etwa 900 bis 1280° C unterwirft, wobei das Walz-Reduktionsverhältnis mehr als 3 beträgt, und man so eine Legierung erhält, deren Korngröße kleiner als 30 ,um ist. In der der Öffentlichkeit zu-: gänglichen, nicht geprüften japanischen Patentanmeldung No. 138517/76 ist ein Verfahren beschrieben, nach dem durch Schwebeschmelzen vermittels Hochfrequenzinduktionsheizung gewonnene Fe-Al-Legierungen oder Fe-Al-Si-Legierungen mit einer Stahlwalze zu einer dünnen Platte ausgewalzt werden, und in der der Öffentlichkeit zugänglichen, nicht geprüften japanischen Patentanmeldung No. 123314/77 ist ein Verfahren zur Herstellung von Sendust-Legierungen in Bandform beschrieben.

Wie oben bereits erwähnt, sind Versuche unternommen worden, um verschiedene magnetische Eigenschaften der Fe-Al-Si-Legierungen zu verbessern und auch, um deren mechanische Eigenschaften, wie Verarbeitbarkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw. zu verbessern. Ferner sind zahlreiche Versuche unternommen und Arbeiten veröffentlicht worden, in denen über die Verarbeitung der Legierungen zu einer gewünschten Form ohne Verlust ihrer überlegenen magnetischen Eigenschaften durch Entwicklung spezieller Schmelzmethoden, Bearbeitungsverfahren und Verformungsweisen berichtet wird.

Bis heute sind jedoch noch keine Fe-Al-Si-Legierungen vorgeschlagen worden, die überlegene magnetische Eigenschaften aufweisen, die in Massenproduktion und mit hohem Ausstoß hergestellt werden können, die geschmiedet und gewalzt werden können und so zu einer hinreichend dünnen Platte verarbeitbar sind.

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Die vorliegende Erfindung macht magnetische Legierungen vom Typ der Fe-Al-Si-Legierungen verfügbar, die einem Walzprozeß unterworfen werden können, ohne dadurch ihre überlegenen magnetischen Eigenschaften zu verlieren.

Nach der Lehre der vorliegenden Erfindung wird Phosphor zu den Fe-Al-Si-Legierungen zugesetzt, und der Phosphor liegt an der Korngrenze in einer Menge vor, die größer ist als eine spezifizierte Menge, um so die Sprödigkeit an der Korngrenze zu
verbessern und die Korngrenze zu verstärken und demzufolge die Verarbeitbarkeit bemerkenswert zu verbessern.

Die Erfindung wird im folgenden näher erläutert. An der Korngrenze einer Fe-Al-Si-P-Legierung, die aus 0,03 bis 5,0 Gew.% P, insgesamt 3,0 bis 36,0 Gew.% Al plus Si - wobei der Al-Gehalt allein zwischen 0,01 und 13 Gew.% und der Si-Gehalt allein zwischen 0,01 und 13 Gew.% liegt, und als Rest hauptsächlich aus Fe besteht (wobei der Restteil auch eine geringe Menge anderer Elemente als Additive enthalten kann, während die Hauptkomponente in jedem Fall aus Fe besteht), liegt der Phosphor vor,
dessen Menge 0,5 Gew.% der Atome übersteigt, welche die Korngrenze bilden, und zwar beispielsweise durch Seigerung angereichert.

Ferner kann bei der vorliegenden Erfindung anstelle des Fe in dem Restteil der magnetischen Fe-Al-Si-P-Legierung als Subkomponente wenigstens eines der nachstehend angeführten Elemente in den angegebenen Mengengrenzen vorhanden sein:

Ti nicht über 5,0 Gew.%,

V nicht über 5,0 Gew.%,

Cr nicht über 7,0 Gew.%,

Mn nicht über 5,0 Gew.%,

Co nicht über 5,0 Gew.%,

Ni nicht über 7,0 Gew.%,

Cu nicht über 6,0 Gew.%,

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Ge nicht über 5,0 Gew.%,

Y nicht über 5,0 Gew.%,

Zr nicht über 5,0 Gew.%,

Nb nicht über 6,0 Gew.%,

Mo nicht über 5,0 Gew.%,

Hf nicht über 5,0 Gew.%,

Ta nicht über 5,0 Gew.%,

W nicht über 5,0 Gew.%,

Seltenerd-

Elernente nicht über 3,0 Gew.%,

B nicht über 0,5 Gew.%,

Ca nicht über 0,5 Gew.%,

C nicht über 0,8 Gew.%,

N nicht über 0,1 Gew.%,

Sn nicht über 3,0 Gew.%,

Sb nicht über 3,0 Gew.%,

Pb nicht über 0,5 Gew.%,

Be nicht über 3,0 Gew.%,

wobei deren Gesamtmenge nicht unter 0,01 Gew.% und nicht über 10,0 Gew.% liegt. In diesem Fall ist der P an der Korngrenze
in einer Menge vorhanden, die 0,5 Gew.% übersteigt, und zwar
der Atome, welche die Korngrenze bilden. Die zugesetzten Elemente Ti, V, Ge, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Sn und Sb werden verwendet, um die Härte der Legierung zu erhöhen, die zugesetzten Elemente Mn, Ni, Cu, Y, Seltenerd-Elemente, B, Pb und Be dienen dem Zweck, die Walzbarkeit und die Bearbeitbarkeit der Legierung zu verbessern, und das zugesetzte Cr hat die Aufgabe, die Korrosionsbeständigkeit der Legierung zu erhöhen.

C bzw. N werden zugegeben, um Carbide und Nitrile zu bilden
und hierdurch die Festigkeit der Legierung zu steigern, während der Zusatz von Ca dem Zweck dient, einen guten Gußblock zu erhalten, d.h. die Entstehung von Rissen zu unterdrücken und zu verhindern, daß eine außergewöhnliche Kornstruktur in der Legierung durch die desoxydierende Wirkung des Ca erzeugt wird.

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Beträgt die zugesetzte Menge B nicht weniger als 0,001 Gew.%, dann tritt der auf diesem Zusatz beruhende Effekt in Erscheinung, und wenn die zugesetzten Mengen der anderen Elemente, d.h. von Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Ge, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Seltenerd-Elemente, Ca, C, N, Sn, Sb, Pb und Be nicht unter 0,01 Gew.% liegen, dann tritt auch der auf diesen Zusätzen beruhende Effekt auf.

Nach der Lehre der vorliegenden Erfindung wird das Rohmaterial der magnetischen Legierung geschmolzen und danach gegossen und erforderlichenfalls langsam mit geregelter Geschwindigkeit heruntergekühlt oder bei einer Temperatur von 500 bis 1100° C geglüht bzw. angelassen, um die magnetische Legierung zu bilden. Soll aus der so hergestellten magnetischen Legierung eine dünne Platte gefertigt werden, dann wird der durch das Gießen erhaltene Barren zu einer Platte zerschnitten, und die so zubereitete Platte wird dann einer Warmwalzbehandlung bei 800 bis 1100° C - erforderlichenfalls mehrmals - unterworfen, um eine dünne Platte zu erhalten, deren Dicke kleiner als 300 ,um ist, beispielsweise etwa 200 ,um beträgt, und die so erhaltene dünne Platte wird dann kalt gewalzt. Durch Wiederholung der Kaltwalzvorgänge in dem gewünschten Ausmaß kann die Platte auf eine Dicke von etwa einigen Millionstel Metern (micro-meters) gebracht werden. Die so hergestellte dünne Platte wird dann einer Hitzebehandlung in einer H_-Atmosphäre bei 500 bis 1200° C unterworfen, um deren magnetische Eigenschaften zu verbessern.

Die vorliegende Erfindung soll nun anhand eines Beispiels näher erläutert werden.

Beispiel

Eine Gesamtmenge von 500 g eines Materials, das 99,9 %iges Elektrolyt-Fe, 99,99 %iges Al, 99,999 %iges Si und Fe-25 % P (d.i. eine Ferro-Phosphor-Mutterlegierung mit einem P-Gehalt von 25 Gew.%) sowie verschiedene zugesetzte Elemente enthält,

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wurde dem Induktionsschmelzen in einem Aluminiumoxidtiegel unterworfen, der in einen Vakuumofen gestellt wurde, welcher unter

—4
einem Druck von weniger als 1x10 mm Hg-Säule stand , und die so gewonnene Schmelze wurde in eine Form gefüllt und dann in dem Vakuumofen gegossen. Dieses Gießen wurde gemäß der nachstehend angeführten ersten oder zweiten Methode vorgenommen. Bei der ersten Methode handelte es sich um ein gewöhnliches Gießverfahren, bei dem das Gießen in einer Metallform durchgeführt wurde. Die zweite Methode bestand darin, daß ein Heizband um die Außenwand einer Form gewickelt, die Form dann auf etwa 5OO° C gehalten, die geschmolzene Legierung alsdann in die Gießform gegossen und danach auf Temperaturen zwischen etwa 800° C und 500° C mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 2,5° C/Min. heruntergekühlt wurde. Hatte die Temperatur 5OO° C erreicht, dann wurde die Stromzufuhr zum Heizband abgestellt, um den Inhalt der Form auf Zimmertemperatur abkühlen zu lassen. Aus den Gußblöcken, die sowohl nach der ersten als auch nach der zweiten Methode erhalten worden waren, wurden dünne Platten vom Format 5 mm χ 30 mm χ 20 mm herausgeschnitten. Die so erhaltenen dünnen Platten wurden dann dem Warmwalzen bei 600 bis 1100 C und danach dem Kaltwalzen unterworfen.

Die gemessenen mechanischen Eigenschaften, d.h. die Walzbarkeit und die Härte, und die magnetischen Eigenschaften von Proben mit verschiedenen Komponentenverhältnissen sind in der nachstehenden Tabelle I zusammengestellt.

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Tabelle I

ο ο

OO

Probe

Hauptkampcnenten (Gew.%)

Si

Al I P

7,9 0,04

0,57

Subkonponen-
ten (Gew. %)

Walzbar-

Vickers-

χ ;
Δ" -¹

1

-ί

642

magnetisciie Kennzahlen

/UdKHT)

Hc(Oe)

i

0,04

1a

Fe

6,5 8,0

8,1 ί Ω.IO

0,89

keit

härte

χ

Δ ;
A "^Ί

ι
^B10 _C^^SauBa)

2800

0,03

1b

Restan
teil

9,1 4,7

1,02

Λ

Δ

11300

2500

0,05

2a

M

6,7

8,2

4,62
ί

_x

O

11500

2b

11

6,5

8,2

X
X

497

O

3a
3b

Il

6,4

8,0

O

4a

Il

6,5

8,5

O

4b

Il

6,3

O

2900

5a

Il

6,1

10480

5b

Il

6a
6b

7a

7b

8a

8b

.to.

Tabelle I (Fortsetzung)

	Ercbe	Hauptkcnponenten	Si	Al	(Gew.%)	Subkaiponen-	Mo 1,0	Walzbar-	Vickers-	magnetische Kennzahlen	,UdKHz)	Hc(Oe)
	9a	Fe	7,1	7,3	P	ten (Gew.%)	Ni 1,0	keit	härte	B₁₀ ^Gauss)	3300	0,05
	9b	Restan teil	7,8	7,1	0,91	Cr 2,0	Mn 0,5	Δ	651	10200	3700	0,04
	10a	H	6,8	7,1	1,05	Cr 3,2		O	601	11300	3450	0,05
	10b	η			1,01	Cr 1,8	Cr 3,2	Δ	623	10800
	11a		6,7	7,7		Mo 1,0	O			2900	0,05
0020	11b	Il	6,5	7,9	0,96	Mn 3,1	O	635	10200	3700	0,04
/0857		η	6,4	7,8	1,03	Ni 2,1	O	608	10850	2800	0,05
	12a	η	6,5	7,9	1,10	Ti 1,5		609	10500	3200	0,05
	12b	η	6,3	7,8	0,98	Δ	572	10800
	13a	η	1,03	O
	13b	O
	14a	O
	14b	Δ
	15a	O
	15b	Δ
	16a	O
16b	Δ
O

Probe

Hauptkanponenten

Si

Al

(Gew.%)

Tabelle I

,Fortsetzung)

ι
Vickers-

magnetische Kennzahlen

,U(IKHz)

Hc(Oe)

j

I
!
ί
j

17a

Fe

6,8

7,7

P

Subkarponen-

Walzbar-

härte

^B10.oL^Gama)

[ ;
I
ι ί

17b

Restan-
teil

6,8

7,7

1,20

ten (Gew.%)

keit

; f

18a

Il

6,5

7,8

1,08

V 1,0

Δ

¹

j
j
I

18b

Il

6,6

7,6

0,97

Co 2,8

O

j ;
I
; ι
ι ;

19a

M

6,4

7,5

0,92

Cu 1,9

Δ

!
ί

O
Ca»

19b

Il

6,7

7,9

1,01

Ge 1,4

O

0020

20a

·■

6,3

7,4

0,96

Y 0,8

Δ

/085

2Cb

Il

6,5

7,2

0,99

Zr 1,1

O

21a

■1

6,6

7,3

1,12

Nb 1,4

Δ

21b

Il

1,20

Mo 1,5

O

22a

Hf 1,4

Δ

22b

O

23a

Δ

23b

O

24a

Δ

24b

O

25a

Δ

25b

O

Δ

O

Tabelle I (Fortsetzung)

Probe

Hauptkanpcnenten

Si

Al

(Gew.%)

Subkatiponen-

Walzbar- Vickers-

härte

magnetische Kennza]

^(1KHZ)

ilen

I

26a

Fe

6,2

7,8

P

ten (Gew.%)

keit

^B1O og*³^^

Hc(Oe)

26b

Restan-
teil

6,4

7,5

1,11

Ta 1,0

Δ

27a

Il

6,2

7,4

0,95

W 0,8

O

•

27b

Il

6,8

7,1

0,98

B 0,006

Δ

O

28a

π

6,5

7,7

1,00

Ca 0,02

O

ο
ο
»ο·
O

28b

n

6,8

7,9

0,89

C 0,05

O

/08S

"29a

Il

6,5

7,5

0,92

N 0,03

O

29b

•I

6,4

7,4

1,12

La 1,2

Δ

30a

π

1,08

Sn 1,5

O

30b

Δ

31a

O

31b

A

32a

Δ

32b

O

33a

O

33b

O

Tabelle I (Fortsetzung)

ο co «η

	Probe	Hauptkanponenten	Si	Al	(Gew. %)	Subkonponen-	Walzbar-	Vickers-	magnetische Kennzahlen	Hc(Oe)	I
	34a ■ 1 Il i^M^»^— 34b	Fe	6,6	7,2	P	ten (Gew.%)	keit	härte	^βιλ ~(Gauss) /U(IKHz) ίο Oe /
	35a	Restan- teil	6,7	7,9	0,94	Sb 1,1	Ü
	35b	fl	6,6	7,1	0,99	Be 0,8	O		j
	36a	11	1,05	Pb 0,05	A
O	36b	^h" O" "
0020	Δ
Ο'	I ■
I ι

In der vorstehenden Tabelle I stellen die Proben, deren Nummer mit dem Buchstaben a versehen sind, die Proben dar, die nach der ersten Gießmethode hergestellt worden sind, und diejenigen Proben, deren Nummer mit dem Buchstaben b versehen sind, stellen die Proben dar, die nach der zweiten Gießmethode hergestellt worden sind. Ferner stellen die in Tabelle I mit den Nummern 4 bis 36 bezeichneten Proben - mit Ausnahme der Probe 4a - die nach der Lehre der Erfindung aufgebauten magnetischen Legierungen dar, und bei den mit den Nummern 1 bis 3 und 4a bezeichneten Proben handelt es sich um magnetische Legierungen, die von den erfindungsgemäßen Legierungen verschieden sind und nach

Gießmethoden, die den erfindungsgemäßen Methoden ähneln, zu Vergleichszwecken hergestellt wurden.

Bei den in der Tabelle I zusammengestellten Proben wurden die Messungen der Vickershärte und die magnetischen Kennzahlen an Platten vorgenommen, die aus den jeweiligen Gußblöcken vor dem Walzen herausgeschnitten worden sind. So wurden die Ringe zur Bestimmung der magnetischen Kennzahlen aus den Platten mit einem Außendurchmesser von 10 mm, einem Innendurchmesser von 6 mm und einer Dicke von 1,0 mm herausgeschnitten (spark cutting) Die Ringe wurden einer Hitzebehandlung bei 500 bis 1200° C in einer H₂-Atmosphäre unterworfen,und danach wurden die oben genannten Messungen durchgeführt. Es wurden die magnetische Flußdichte B₁₀ Q^ unter dem angelegten Magnetfeld von 10 Oe und die magnetische Permeabilität ,u 1KHz sowie die Koerzitivkraft Hc für das alternative Magnetfeld von 1 KHz gemessen. Das Zeichen "O" ^{in der} Spalte mit der Kopfbezeichnung "Walzbarkeit" in Tabelle I zeigt stets einen solchen Fall an, bei dem die Platte mit der Dicke von 5 mm einem 10 maligem und noch öfterem Warmwalzen bis auf eine Dicke von weniger als 1 mm unterworfen wurde und keine Risse auftraten, während das Zeichen "Δ" die Fälle anzeigt, in denen zwar einige Risse auftraten, aber doch eine gute Walzbarkeit zu beobachten war, und das Zeichen "X" bezeichnet die Fälle, in denen bei mehrmaligem Warmwalzen eine

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Anzahl von Rissen auftrat und das Walzen sich als nicht möglich erwies.

In der nachstehenden Tabelle II sind die mittels der Auger-Elektronenspektroskopie an der Bruchfläche einiger Proben erhaltenen Meßergebnisse zusammengestellt und es ist die Beziehung zwischen der Menge an geseigertem P an der Korngrenze und der Walzbarkeit veranschaulicht.

Tabelle II

Probe	Menge an P (Gew.%)	P-Menge an der Korn grenze (Gew.%)	Walzbarkeit
1b	0,00	0,0	X
4a 4b	0,30	0,3 0,5	X Δ
5a 5b	0,57	0,5 0,7	Δ O
7a	1 ,02	1 ,0	O
11a	1 ,01	1,0	O

Aus Tabelle I kann entnommen werden, daß die Proben 1 bis 3, in denen die zugesetzte P-Menge klein ist, eine geringe Walzbarkeit aufweisen, doch sind die Proben, denen P in einer Menge von mehr als 0,30 Gew.% zugesetzt worden ist, durch eine verbesserte Walzbarkeit ausgezeichnet. Die Tabelle II veranschaulicht ferner, daß in den Fällen, in denen die gesamte Menge an P die gleiche ist, wie z.B. bei den Proben 4a und 4b, die Probe 4b, bei welcher die Menge des geseigerten P an der Korngrenze

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größer als bei der Probe 4a ist, eine bessere Walzbarkeit als die letztgenannte Probe aufweist. Das bedeutet, daß in dem Fall, in dem die zugesetzte Menge P klein ist, der P durch die thermische Behandlung, wie dem Erhitzen und dem allmählichen Abkühlen gemäß der oben angeführten zweiten Methode an der Korngrenze durch Seigerung angereichert ist und als Folge hiervon die Walzbarkeit verbessert wird. Anders ausgedrückt, beträgt die zugesetzte Menge P 0,03 bis 0,5 Gew.%, so wird der P nach einer zweckentsprechenden thermischen Behandlung durch den Seigerungsvorgang an der Korngrenze auf eine Menge von mehr als 0,5 Gew.% im Korngrenzenbereich gebracht, wohingegen dann, wenn die zugesetzte Menge P 0,5 Gew.% übersteigt, der P in

an der Korngrenze einer Menge von mehr als 0,5 Gew.%^vorhanden ist und zwar ohne die spezielle thermische Behandlung. Wie festgestellt wurde, tritt immer dann, wenn der P an der Korngrenze in einer Menge von mehr als 0,5 Gew.% vorhanden ist, die überlegene Walzbarkeit in Erscheinung.

Wie oben erwähnt, ist die nach der Lehre der vorliegenden Erfindung aufgebaute magnetische Legierung durch eine überlegene Walzbarkeit ausgezeichnet. Diese Tatsache hängt von dem Vorhandensein von P an der Korngrenze und nicht von irgendwelchen Subkomponenten ab, wie man aus den in Tabelle I angeführten Proben 4b und 5 bis 8 vermuten könnte. Um das Vorhandensein von mehr als 0,5 Gew.% P an der Korngrenze sicherzustellen, ist zumindest eine Gesamtmenge von 0,03 Gew.% erforderlich. Ist indessen die zugesetzte Menge P größer als 5,0 GeW. %, dann wird kein gutes Gußmaterial mehr erzeugt, und es werden die magnetischen Kennzahlen des Gußmaterialsverschlechtert. Die zugesetzte Menge P soll daher zwischen 0,03 und 5,0 Gew.% liegen. Um ferner eine magnetische Legierung zu erzeugen, welche die überlegene Walzbarkeit - und zwar unabhängig von der Herstellungsmethode - aufweist, soll die zugesetzte P-Menge empfehlenswerterweise mehr als 0,5 Gew.%, aber weniger als 5 Gew.% betragen.

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Der Grund dafür, daß die Mengen von Al und Si - als Gesamtmengen derselben ausgedrückt - 3,0 bis 26,0 Gew.% betragen sollen und daß die relativen Al- und Si-Mengen zwischen 0,01 und 13,0 Gew.% liegen, liegt darin, daß in den Fällen, in denen jedes der Elemente Al und Si nicht mehr als 0,01 Gew.% ausmacht oder die Gesamtmenge von Al und Si nicht mehr als 3,0 Gew.% beträgt, die Legierung zwar eine überlegene Verarbeitbarkeit, aber nicht befriedigende magnetische Kennzahlen und eine nicht befriedigende Verschleißfestigkeit aufweist, wohingegen dann, wenn jedes der Elemente Al und Si mehr als 13,0 Gew.% ausmacht, die Legierung eine schlechte Verarbeitbarkeit und auch unbefriedigende magnetische Kennzahlen besitzt. Wenn schließlich jede der Subkomponenten, d.h. Ti, V, Mn, Co, Ge, Y, Zr, Mo, Hf, Ta und W mehr als 5,0 Gew.% ausmacht, Cr und Ni mehr als 7,0 Gew.% ausmachen, Cu und Nb mehr als 6,0 Gew.% ausmachen, die Seltenerd-Elemente, Sn, Sb und Be mehr als 3,0 Gew.% ausmachen, B, Ca und Pb mehr als 0,5 Gew.% ausmachen, C den Wert von 0,8 Gew.% übersteigt, N den Wert von 0,1 Gew.% übersteigt und die Gesamtmenge der eben genannten Subkomponenten 10,0 Gew.% übersteigt, dann entstehen Legierungen, die eine schlechte Walzbarkeit (Bearbeitbarkeit) und unbefriedigende magnetische Eigenschaften aufweisen.

Obwohl die erfindungsgemäßen magnetischen Legierungen die überlegenen magnetischen Eigenschaften aufweisen und die Walzbarkeit derselben stark verbessert wird, ist hiermit jedoch keine Abnahme der Härte verbunden, sondern es wird deren Vickershärte sogar gesteigert auf Werte von 550 bis 650. Der Umstand, daß nach der Lehre der vorliegenden Erfindung die Härte der Legierungen bei Zimmertemperatur bemerkenswert erhöht wird und die Legierungen ohne Schwierigkeiten gewalzt werden können, belegt, wie sehr die einschlägige Technik durch die Erfindung bereichert wird.

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29U79Q

Wird eine erfindungsgeiifSevÄlg^rung als Kernmaterial eines Magnetkopfes verwendet, dann kann der Magnetkopf, selbst wenn seine Abtastbreite eng ist oder wenn er zum Typ der lameliierten Kerne gehört, als Massenartikel in Walzwerken in hohem Durchsatz fabriziert werden, und die so hergestellten^Magnetköpfe weisen dank ihrer verbesserten Härte eine überlegene Verschleißfestigkeit auf. Da ferner nach der Lehre der vorliegenden Erfindung die magnetischen Legierungen sich hinreichend dünn herstellen lassen, können sowohl Tonmagnetköpfe als auch Bildmagnetköpfe durch Laminieren der dünnen magnetischen Platten gefertigt werden. Das bedeutet, daß durch Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten laminierten Kerne die Frequenzeigenschaften des Magnetkopfes im Hochfrequenzgebiet im Größenordnungsbereich von Kilohertz und auch Megahertz verbessert werden können. So wird beispielsweise die Ausgangsleistung eines nach dem Stand der Technik aus einer Sendust-Legierung gefertigten, jedoch nicht laminierten Kerns im 10 KHz-Bereich erniedrigt, wohingegen ein aus einem laminierten Kern gefertigter Kopf, der durch Laminieren von Platten einer erfindungsgemäßen Legierung hergestellt ist, von denen jede 0,1 mm dick ist, eine flache Frequenz gegen die Ausgangsleistung über 15 KHz aufweist.

Die nach der Lehre der Erfindung aufgebauten Legierungen können nicht nur für das Kernmaterial eines Magnetkopfes verwendet werden, sondern sie sind auch zum Aufbau der laminierten Kerne von Hochfrequenztransformatoren u.dgl. mit ausgezeichnetem Erfolg technisch brauchbar.

Der Patentanwalt

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Claims

7-35, Kitashinagawa 6-chome, Shinagawa-ku / Japan Patentansprüche

1. Magnetische Legierung mit einem P-Gehalt von nicht unter 0,03 Gew.% und nicht über 5,0 Gew.% und einem Al- und Si-Gesamtgehalt von nicht unter 3,O Gew.% und nicht über 26,0 Gew.%, wobei der Al-Gehalt allein nicht unter 0,01 Gew.% und nicht über 13,0 Gew.% und der Si-Gehalt allein nicht unter 0,01 Gew.% und nicht über 13,0 Gew.% liegt, während der Rest der Legierung hauptsächlich aus Fe besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß der

P an der Korngrenze der genannten Legierung in einer Menge von mehr als 0,5 Gew.% der Atome, welche die genannte Korngrenze bilden, vorliegt.

2. Magnetische Legierung mit einem P-Gehalt von nicht unter 0,03 Gew.% und nicht über 5,0 Gew.% und einem Al- und Si-Gesamtgehalt von nicht unter 3,0 Gew.% und nicht über 26,0 Gew.%, wobei der Al-Gehalt allein nicht unter 0,01 Gew.% und nicht über 13,0 Gew.% und der Si-Gehalt allein nicht unter 0,01 Gew.% und nicht über 13,O Gew.% liegt und wenig-

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ORIGINAL INSPECTED

stens eines der nachstehend angeführten Elemente in den angegebenen Mengengrenzen enthalten ist,

Ti nicht über 5,0 Gew.%,

V nicht über 5,0 Gew.%, Cr nicht über 7,0 Gew.%, Mn nicht über 5,0 Gew.%, Co nicht über 5,0 Gew.%, Ni nicht über 7,0 Gew.%, Cu nicht über 6,0 Gew.%, Ge nicht über 5,0 Gew.%,

Y nicht über 5,0 Gew.%, Zr nicht über 5,0 Gew.%, Nb nicht über 6,0 Gew.%, Mo nicht über 5,0 Gew.%, Hf nicht über 5,0 Gew.%, Ta nicht über 5,0 Gew.%, W nicht über 5,0 Gew.%,

Selten-

erd-Ele-

mente nicht über 3,0 Gew.%,

B nicht über 0,5 Gew.%,

Ca nicht über 0,5 Gew.%,

C nicht über 0,8 Gew.%,

N nicht über 0,1 Gew.%,

Sn nicht über 3,0 Gew.%,

Sb nicht über 3,0 Gew.%,

Pb nicht über 0,5 Gew.%,

Be nicht über 3,0 Gew.%,

wobei deren Gesamtmenge nicht unter 0,01 Gew.% und nicht über 10,0 Gew.% liegt, während der Rest der Legierung hauptsächlich aus Fe besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der P an der Korngrenze der genannten Legierung in einer Menge von mehr als 0,5 Gew.% der Atome, welche die genannte Korngrenze bilden, vorliegt.

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