DE3021224C2

DE3021224C2 -

Info

Publication number: DE3021224C2
Application number: DE3021224A
Authority: DE
Inventors: Satoru Uedaira; Shigeyasu Ito; Koichi Yokohama Kanagawa Jp Aso; Masatoshi Chigasaki Kanagawa Jp Hayakawa
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1979-06-04
Filing date: 1980-06-04
Publication date: 1991-07-04
Also published as: JPS55161057A; DE3021224A1; JPS6132388B2; US4311539A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und die Verwendung der nach diesem Verfahren hergestellten Legierung.

Zur Herstellung von glasartigen Legierungen, die auch als weiche magnetische Materialien bekannt sind, sind das Zentrifugalabschreckverfahren, das Ein-Walzen-Abschreckverfahren und das Doppelwalzen-Abschreckverfahren bekannt. Bei diesen Verfahren wird eine Rohmaterialschmelze, die Metallelemente und sogenannte glasbildende Elemente enthält, unter Bildung eines Bandes aus der glasartigen Legierung abgeschreckt. Bei dem Verfahren werden während der Herstellung innere Spannungen σ in dem Band aus der glasartigen Legierung erzeugt, was durch die Kupplung mit einer Magnetostriktionskonstanten λ zu verschlechterten magnetischen Eigenschaften führt. Da die Permeabilität μ die Beziehung μα_λσ erfüllt, führen höhere innere Spannungen zu einer verschlechterten Permeabilität μ und zu einer erhöhten Koerzitivkraft Hc, was für weiche magnetische Materialien nicht erwünscht ist, die als Kernelemente für Magnetkreise verwendet werden sollen. Es ist bekannt, daß von den glasartigen Magnetlegierungen die glasartigen Legierungen des Eisen-Systems in ihrer Permeabilität verbessert werden können, indem man sie bei erhöhter Temperatur gegebenenfalls unter Anwendung eines Magnetfeldes wärmebehandelt oder tempert, um in dieser Weise die inneren Spannungen zu beseitigen.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die glasartigen Legierungen des eisen-Kobalt-Systems und des Eisen-Nickel-Systems im Hinblick auf ihre Permeabilität nicht verbessert werden können, indem man sie bei einer erhöhten Temperatur und gegebenenfalls unter Anwendung eines Magnetfeldes wärmebehandelt bzw. tempert.

Weiterhin werden bei der Verarbeitung der Bänder aus solchen glasartigen Legierungen, beispielsweise beim Schneiden oder chemischen Ätzen des Bandes unter Bildung eines geformten Kernes, zusätzliche Spannungen erzeugt, was zu einer weiteren Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften und insbesondere der Permeabilität führt. Wenn man Magnetwandlerköpfe unter Verwendung dieser glasartigen Magnetlegierungen als Kernmaterial herstellen will, ist es erforderlich, daß die Permeabilität innerhalb des Betriebsfrequenzbereiches hoch ist, der sich beispielsweise im Fall eines Videosignale verarbeitenden Magnetkopfes von 1 bis 10 MHz erstreckt. Bei den herkömmlichen Verfahren ist die Wärmebehandlung, wie oben angegeben, nicht zufriedenstellend und es sind keine ausreichenden Gegenmaßnahmen entwickelt worden, mit denen die Verschlechterung der Permeabilität nach der Wärmebehandlung vermieden werden kann.

Aus der US-PS 40 56 411 ist es bekannt, glasartige magnetische Legierungen nach ihrer Herstellung bei einer Temperatur zwischen dem Curiepunkt und dem Kristallisationspunkt für mindestens eine Minute einer Wärmebehandlung zu unterziehen und anschließend in eine Flüssigkeit einzutauchen, das heißt, die Legierung abzuschrecken. Eine in dieser Weise behandelte Magnetlegierung wird dann sofort entsprechend ihrer Bestimmung verarbeitet.

Die US-PS 41 26 287 betrifft elektromagnetische Abschirmungen, die elektromagnetische Felder verringern können. Die elektromagnetische Abschirmung umfaßt ineinander verflochtene Filamente aus mindestens einer hauptsächlich glasartigen Metallegierung. Die glasartige Metallegierung besteht hauptsächlich aus etwa 75 bis 85 Atom-% der Metalle Eisen und Kobalt, wobei ein Teil des Kobalts durch Nickel ersetzt sein kann. Zusätzlich sind glasbildende Elemente in der Legierung vorhanden. Für eine Verbesserung der magnetischen Eigenschaften wird die fertige Abschirmung einer Wärmebehandlung unterworfen, die sich oberhalb der Curie-Temperatur, jedoch unterhalb der Kristallisationstemperatur der Legierung bewegt. Die Legierung wird dann langsam etwa 1°C bis 10°C/Min. abgekühlt, jedoch nicht abgeschreckt. Hierbei ist jedoch die hohe Permeabilität, die sich infolge der Wärmebehandlung ergibt, nicht optimiert.

Aus der DE 28 08 472 A1 ist es bekannt, glasartige magnetische Legierungen bei einer Temperatur über der Curie-Temperatur aber unterhalb der Kristallisationstemperatur zu tempern und dann kontrolliert auf eine Temperatur unterhalb der Curie-Temperatur abzukühlen. Hierbei erfolgt eine einmalige Wärmebehandlung und ein Abkühlen in Luft mit einer sehr langsamen Abkühlgeschwindigkeit von etwa 200°C/Std.

Aus der DE 28 47 749 A1 ist es bekannt, eine glasartige magnetische Legierung nach ihrer Herstellung bei einer Temperatur über 150°C zur mechanischen Entspannung des Werkstoffes zu tempern, wobei sich ein Glühen und langsames Abkühlen an der Luft vorteilhaft hinsichtlich der Kennwerte erweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer glasartigen Magnetlegierung zu schaffen, bei dem nicht nur die bei den herkömmlichen Verfahren auftretenden Eigenschaften, wie hohe innere Spannung und erhöhte Koerzitivkraft, verringert, sondern auch die Alterungseigenschaften im Hinblick auf die Permeabilität stabilisiert werden. Ferner soll eine Verwendung derart hergestellter glasartiger Magnetlegierungen angegeben werden.

Diese Aufgabe wird gemäß dem im Anspruch 1 angegebenen Verfahren sowie der Verwendung gemäß Anspruch 3 gelöst.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 1, erfolgt die Wärmebehandlung bei einer Temperatur T₂ zwischen 180 und 240°C.

Die erfindungsgemäße Verwendung der gemäß Anspruch 1 oder 2 hergestellten glasartigen Legierung ist als Werkstoff für magnetische Kernelemente zu sehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Ofens;

Fig. 2 und 4 graphische Darstellungen, die die Beziehung zwischen der Permeabilität und dem Frequenzgang von glasartigen Legierungsproben wiedergeben, die verschiedenen Wärmebehandlungen unterworfen worden sind;

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Permeabilität und der Temperatur der ersten Wärmebehandlung verdeutlicht; und

Fig. 5 bis 7 graphische Darstellungen, die die Beziehung zwischen der Permeabilität und dem Frequenzgang von verschiedenen glasartigen Magnetlegierungsproben wiedergeben, die verschiedenen Wärmebehandlungen unterworfen worden sind, einschließlich derjenigen der vorliegenden Erfindung.

Zum Zwecke der näheren Erläuterung der Erfindung sei im folgenden eine Ausführungsform beschrieben, bei der zunächst ein Band aus einer glasartigen Magnetlegierung des Kobalt-Eisen-Systems hergestellt wird. Dieses Band kann man dadurch herstellen, daß man eine Schmelze, die metallische Elemente und sogenannte glasbildende Elemente enthält, in an sich bekannter Weise abschreckt, beispielsweise mit Hilfe der Zentrifugal-Abschreckmethode, der Ein-Walzen-Abschreckmethode oder der Doppelwalzen-Abschreckmethode. Die Legierung des Kobalt-Eisen-Systems, die Kobalt und Eisen als Hauptbestandteile neben den glasbildenden Elementen enthält, besitzt eine magnetische Curie-Temperatur Tc, die unterhalb der Kristallisationstemperatur Tcry liegt. Das Legierungsband wird dann der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung unterworfen.

Hierzu wird das hergestellte Band aus der glasartigen Legierung bei einer erhöhten Temperatur T₁ (K) gehalten, die die nachstehende Beziehung

0,95 × Tc (K) T₁ (K) Tcry (K)

erfüllt, und dann abgeschreckt (welche Maßnahme im folgenden als "erste Wärmebehandlung" bezeichnet wird. Dann wird das abgeschreckte Band bei einer Temperatur T₂ im Bereich von 100 bis 250°C ohne die Anwendung eines äußeren Magnetfeldes wärmebehandlung bzw. getempert (welche Maßnahme im folgenden als "zweite Wärmebehandlung" bezeichnet wird). Bei der ersten Wärmebehandlung werden die durch die Verarbeitung, wie das Zerschneiden zu einer für den Kern geeigneten Form oder das chemische Ätzen zur Verminderung der Dicke des Bandes, in der glasartigen Legierung erzeugten Spannungen in wirksamer Weise beseitigt, wodurch sich eine bessere Permeabilität des Kerns aus der glasartigen Legierung ergibt. Durch die erste Wärmebehandlung wird weiterhin die magnetische Anisotropie beseitigt, die sich durch die Anwesenheit des Kobalts ergibt. Demzufolge kann man der Legierung eine ausreichend hohe Permeabilität verleihen, die die Legierung als Kernmaterial für Magnetwandlerköpfe geeignet macht. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugter, die Temperatur T₁ für das Tempern der Legierung bei der ersten Wärmebehandlung derart auszuwählen, daß sie die nachfolgende Beziehung

0,97 × T_c (K) T₁ (K) 0,98 × T_cry (K)

erfüllt.

Das Abschrecken wird vorzugsweise mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 100 K/s und noch bevorzugter bei einer Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 500 K/s durchgeführt. Das Abschrecken kann dadurch erreicht werden, daß man den Kern aus der glasartigen Legierung in ein flüssiges Kühlmittel, wie Wasser, Silikonöl, Kochöl oder dergleichen, eintaucht.

Es ist erfindungsgemäß von wesentlicher Bedeutung, daß der Kern aus der glasartigen Legierung nach der ersten Wärmebehandlung der zweiten Wärmebehandlung unterworfen wird.

Bei der zweiten Wärmebehandlung wird die Permeabilität im Bereich niedriger Frequenzen etwas vermindert (wenngleich die Permeabilität für praktische Zwecke noch ausreichend hoch ist), während die Permeabilität im Bereich hoher Frequenzen beim Abschrecken aufrechterhalten wird, was einen flachen Frequenzgang bis zu mehreren hundert kHz ergibt. Weiterhin kann durch die zweite Wärmebehandlung die Instabilität der Alterungseigenschaften im Hinblick auf die Permeabilität vermieden werden. Wenn die Temperatur der zweiten Wärmebehandlung unterhalb 100°C liegt, wird die Permeabilität bei niedrigen Frequenzen nicht ausreichend stark abgesenkt, so daß kein flacher Frequenzgang erreicht werden kann, während bei einer Temperatur von mehr als 250°C die Permeabilität über den gesamten Frequenzbereich zu stark erniedrigt wird. Die zweite Wärmebehandlung muß ohne die Anwendung eines äußeren Magnetfeldes durchgeführt werden. Wenn sie unter Anwendung eines solchen Magnetfeldes durchgeführt wird, verschlechtert sich die Permeabilität durch eine induzierte magnetische Anisotropie als Folge des Vorhandenseins von Kobalt.

Im folgenden sei eine geeignete Zusammensetzung einer dem erfindungsgemäßen Verfahren unterworfenen glasartigen Legierung erläutert. Die Legierung enthält nicht weniger als 60 Atom-% Kobalt und nicht mehr als 20 Atom-% Eisen, auf insgesamt 100 Atom-% der Legierung bezogen. Wenn der Eisengehalt mehr als 20 Atom-% ausmacht, nimmt die Magnetostriktionskonstante einen großen positiven Wert an. Andererseits muß Eisen enthalten sein, da das Eisen die negative Magnetostriktionskonstante des Kobalts ausgleicht und auch die magnetische Sättigungsinduktion erhöht. Man kann einen Teil des Kobalts durch andere Elemente, wie beispielsweise Nickel, ersetzen. Die das Kobalt ersetzende Menge sollte nicht mehr als 15 Atom-% betragen, bezogen auf insgesamt 100 Atom-% der Legierung.

Wenn man Kobalt durch Nickel ersetzt, erniedrigt sich die magnetische Curie-Temperatur der Legierung, was im Hinblick auf die erste Wärmebehandlung bevorzugt ist, wenngleich die magnetische Sättigungsinduktion reduziert wird. Als glasbildende Elemente verwendet man vorzugsweise Silicium und/oder Bor, wenngleich man auch Phosphor, Kohlenstoff und Germanium verwenden kann. Die glasbildenden Elemente müssen in einer Menge von nicht weniger als 22 Atom-%, bezogen auf 100 Atom-% der Legierung, enthalten sein. Wenn die Menge dieser glasbildenden Elemente weniger als 22 Atom-% beträgt, wird die Wärmebehandlung sehr stark erschwert, selbst wenn sich die glasartigen Legierung noch herstellen läßt.

Eine besonders bevorzugte Zusammensetzung der glasartigen Legierung kann durch die folgende Summenformel wiedergegeben werden:

(Fe_1-xCo_x)_100-z(Si_1-yB_y)_z

in der die folgenden Beziehungen gelten:

0,90 x 0,98, 0,30 y 0,80, 22 z 30.

In diesem Fall kann man einen Teil des Kobalts durch Nickel und einen Teil von Silicium und/oder Bor durch Phosphor, Kohlenstoff oder Germanium ersetzen. Wenn der Wert von x 0,98 übersteigt, besitzt die Legierung eine große negative Magnetostriktionskonstante, während die Legierung bei einem Wert von x von weniger als 0,90 eine große positive Magnetostriktionskonstante besitzt, was jeweils unerwünscht ist. Durch die Auswahl des Wertes von x gemäß der oben angegebenen Beziehung kann man eine Legierung erhalten, die eine Magnetostriktionskonstante von annähernd 0 besitzt. Wenn man den Wert von y innerhalb des oben angegebenen Bereiches auswählt, kann man eine glasartige Legierung mit den besten Eigenschaften erhalten. Wenn der Wert von z weniger als 22 beträgt, ist es schwierig, die glasartige Legierung zu bilden und die Wärmebehandlung durchzuführen, während bei einem Wert von z von mehr als 30 sich eine verminderte magnetische Sättigungsinduktion ergibt.

Im folgenden sei das erfindungsgemäße Verfahren näher unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 erläutert.

Die Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Ofens, mit dem die glasartige Legierung bei der erhöhten Temperatur gehalten und abgeschreckt werden kann. Dieser Ofen umfaßt einen Probenhalter 3 aus rostfreiem Stahl mit einer Probenhalterplatte 3a, die schwenkbar an einem Ende des Halters befestigt ist, auf die ein geformter Kern aus der glasartigen Legierungsprobe 2 aufgelegt und in der gewünschten Weise fallengelassen werden kann. Der Probenhalter 3 ist durch die obere Wandung eines Quarzrohres 1 hindurchgeführt und auf- und abwärts bewegbar. Die Probe 2 steht mit dem unteren Ende eines Thermoelements 5 in Kontakt, das sich durch den Probenhalter 3 erstreckt und dazu dient, die Temperatur der Probe zu messen. Um den Ofen ist eine Heizeinrichtung 4 angeordnet, die das Innere des Ofens auf einer vorbestimmten Temperatur hält. Die Temperatur wird durch Messen der Temperaturen mit Hilfe der Thermoelemente 6 und 7 gesteuert, von denen eines in dem Rohr 1 und das andere in der Heizeinrichtung 4 angeordnet sind, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist. Am unteren Ende des Rohres 1 befindet sich ein Behälter 9 aus Quarz, der abgenommen werden kann und ein flüssiges Kühlmittel 8 enthält.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die zu behandelnde Legierungsprobe auf die Probenhalterplatte 3a aufgelegt und der Probenhalter wird im oberen Bereich des Ofens gehalten, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist. Dann wird gasförmiger Wasserstoff in das Rohr 1 eingeführt, der die innere Atmosphäre verdrängt und eine Oxidation der Probe verhindert. Das Innere des Ofens wird dann mit Hilfe der Heizeinrichtung 4 auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt, worauf der Halter 3 nach unten in den Bereich einer vorbestimmten Temperatur des Ofens bewegt wird, um die Probe 2 innerhalb einer kurzen Zeitdauer auf die vorbestimmte Temperatur zu erhitzen, auf der die Probe während einer gewissen Zeit gehalten wird.

Wie bereits erwähnt, liegt diese Temperatur oberhalb der Curie-Temperatur und unterhalb der Kristallisationstemperatur der Legierungsprobe. Dann wird die Probe 2 durch Abschwenken der Probenhalterplatte 3a in das flüssige Kühlmittel fallengelassen und abgeschreckt. Abschließend wird die Probe aus der Flüssigkeit entnommen und erneut auf eine Temperatur zwischen 100 und 250°C erhitzt, ohne daß ein äußeres Magnetfeld angelegt wird. Diese Wärmebehandlung kann unter Anwendung des in der Fig. 1 dargestellten Ofens oder mit Hilfe eines beliebigen anderen Ofens durchgeführt werden.

Die Fig. 2 zeigt die Frequenz/Permeabilitäts-Kennlinien von glasartigen Legierungsproben, die verschiedenen Behandlungen unterworfen worden sind. Die Probe wurde derart ausgeschnitten, daß sich ein geformter Kern aus neun übereinanderliegenden Bändern aus einer glasartigen Legierung der Zusammensetzung

Fe_4,7Co_70,3Si₁₅B₁₀

ergibt, der eine Gesamtdicke von 336 µm aufweist. Die in der Fig. 2 dargestellte Kurve 2A verdeutlicht die Kennlinie der unbehandelten Probe, während die Kurve 2B die Kennlinie der während 20 Minuten bei 210°C unter der Anwendung eines Magnetfeldes von 800 A/m² wärmebehandelten Probe und die Kurve 2C die Kennlinie einer Probe wiedergeben, die bei 430°C, das heißt einer Temperatur, die die nachfolgende Beziehung

0,95 × T_c T T_cry

erfüllt, da die Curie-Temperatur der Legierungsprobe 659 K (386°C) und ihre Kristallisationstemperatur 783 K (510°C) betragen, wärmebehandelt und dann auf Raumtemperatur abgeschreckt wurde. Dies bedeutet, daß die Kurve 2C die Kennlinie einer Probe wiedergibt, die der ersten Wärmebehandlung unterworfen worden ist. Die Kennlinien enthalten den bei einem Magnetfeld von 0,8 A/m 2 Minuten nach der Demagnetisierung gemessenen Wert der Permeabilität.

Aus der Fig. 2 ist zu erkennen, daß sich die Permeabilität der Legierung, die unter Anwendung eines Magnetfeldes wärmebehandelt bzw. getempert worden ist, im Vergleich zu der unbehandelten Probe verschlechtert. Es wird angenommen, daß diese Verschlechterung der Permeabilität eine Folge der induzierten magnetischen Anisotropie ist, die durch die in der glasartigen Legierung vorhandenen Kobaltionen verursacht wird. Es ist weiterhin festzuhalten, daß die Permeabilität der Probe, die bei 430°C wärmebehandelt worden ist, das heißt einer Temperatur, die oberhalb der Curie-Temperatur (386°C) und unterhalb der Kristallisationstemperatur (510°C) liegt, wesentlich verbessert ist und die Werte der unbehandelten Probe über den gesamten Frequenzbereich übersteigt. Damit erhält das Material wünschenswerte Eigenschaften im Hinblick auf die Verwendung der Legierung als Kernmaterial für Magnetwandlerköpfe zur Verarbeitung von Videosignalen, da die Kurve 2C eine hohe Permeabilität im Bereich hoher Frequenzen (1 bis 10 MHz) zeigt, wenn man berücksichtigt, daß die glasartige Legierung eine magnetische Sättigungsinduktion (beispielsweise 0,82 T) besitzt, die wesentlich größer ist als die von magnetischem Ferrit (der eine magnetische Sättigungsinduktion von beispielsweise 0,5 T besitzt). Jedoch ist der Frequenzgang der Permeabilität über einen weiten Frequenzbereich nicht flach bzw. glatt, so daß es erforderlich ist, diese Eigenschaften der Legierung noch weiter zu verbessern.

Die Fig. 3 verdeutlicht die Beziehung zwischen der Permeabilität und der Temperatur während der ersten Wärmebehandlung bei verschiedenen Frequenzen. Die angegebenen Daten wurden unter Verwendung der Proben erhalten, die der ersten Wärmebehandlung unterworfen worden sind. Die Permeabilität wurde bei Frequenzen von 1 kHz, 10 kHz, 100 kHz, 1 MHz und 10 MHz gemessen. Es ist zu erkennen, daß die Wärmebehandlungstemperatur T₁ bei der ersten Wärmebehandlung die nachfolgende Beziehung

0,95 T_c (K) T₁ T_cry (J)

in der Tc für die Curie-Temperatur der Legierung und Tcry für die Kristallisationstemperatur der Legierung stehen, erfüllen muß, um die Permeabilität der Legierung zu verbessern. Die hier verwendete Legierungsprobe besitzt eine Curie-Temperatur von 659 K (386°C) und eine Kristallisationstemperatur von 783 K (510°C). Es ist weiterhin aus der Fig. 3 abzulesen, daß die Wärmebehandlungstemperatur bevorzugter die folgende Beziehung

0,97 × T_c (K) T₁ (K) 0,98 × T_cry (K)

erfüllt, um eine noch höhere Permeabilität zu erreichen.

In der Fig. 4 sind die Frequenz/Permeabilitäts-Kennlinien der glasartigen Legierung dargestellt. In diesem Fall wurden die Proben durch Ausschneiden von 10 übereinandergelegten Bändern aus einer glasartigen Legierung der Zusammensetzung

Fe_4,7Co_70,3Si₁₅B₁₀

mit einer Gesamtdicke von 315 µm zu der Form des Kerns hergestellt. Die Kurve 4A der Fig. 4 zeigt die Kennlinie der hergestellten Probe, während die Kurve 4B die Kennlinie der Probe zeigt, die während 20 Minuten bei 220°C ohne die Anwendung eines äußeren Magnetfeldes nach dem Zerschneiden wärmebehandelt bzw. getempert wurde. In diesem Fall erniedrigt sich die Permeabilität bei niedrigen Frequenzen im Vergleich zu der unbehandelten Probe, was zu einem flachen Frequenzgang führt, wenngleich die Permeabilität im gesamten Frequenzbereich im allgemeinen niedriger liegt.

Die Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Frequenz und der Permeabilität von glasartigen Legierungsproben, die verschiedenen Behandlungen unterworfen worden sind. Die Proben wurden in ähnlicher Weise hergestellt wie die Proben, die für die Ermittlung der in der Fig. 4 dargestellten Werte verwendet wurden. Die Proben besaßen eine Gesamtdicke von 315 µm und waren aus 10 aufeinanderliegenden Blättern von Bändern aus einer glasartigen Legierung der Zusammensetzung

Fe_4,7Co_70,3Si₁₅B₁₀

herausgeschnitten worden. In der Fig. 5 zeigt die Kurve 5A die Kennlinie der Probe, die während 3 Minuten bei 430°C gehalten und dann abgeschreckt wurde. Die Kurven 5B bis 5G verdeutlichen die Kennlinien von Proben, die der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung unterworfen worden sind, das heißt, die während 3 Minuten bei 430°C gehalten, dann abgeschreckt und dann der zweiten Wärmebehandlung bei erhöhter Temperatur ohne Anwendung eines äußeren Magnetfeldes unterworfen wurden. Die Kurven 5B bis 5G zeigen die Kennlinien der Proben, die bei der zweiten Wärmebehandlung während 20 Minuten bei 150°C, 180°C, 200°C, 220°C, 240°C bzw. 300°C behandelt wurden. Es ist festzuhalten, daß mit zunehmender Temperatur der zweiten Wärmebehandlung die Permeabilität bei niedrigen Frequenzen abnimmt, während die Permeabilität bei hohen Frequenzen hoch bleibt, so daß der Bereich mit einem glatten oder flachen Frequenzgang groß wird. Es ist somit ersichtlich, daß es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt, einen flachen Frequenzgang der Permeabilität durch die zweite Wärmebehandlung nach dem Abschrecken zu erreichen, während man ohne die Anwendung der weiteren Wärmebehandlung eine hohe Permeabilität erzielen kann, wenngleich bei einem weniger flachen Frequenzgang. Vergleicht man die Fig. 4 und 5, so ist erkennbar, daß es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verfahrensweise möglich ist, eine glasartige Legierung mit einer hohen Permeabilität über einen breiten Frequenzbereich und mit einem wesentlich glatteren Verlauf der Permeabilität über einen breiten Frequenzbereich herzustellen.

Wie Fig. 5 zeigt, kann dann, wenn die Temperatur der zweiten Wärmebehandlung niedrig ist, kein flacher Verlauf der Permeabilität über einen breiten Frequenzbereich erreicht werden, während bei einer hohen Temperatur der zweiten Wärmebehandlung ein flacher oder glatter Frequenzgang erhältlich ist, wobei jedoch die Permeabilität wesentlich unter den praktischen Permeabilitätswert über den gesamten Frequenzbereich absinkt. Wenn man einen flachen Verlauf der Permeabilität innerhalb eines weiten Frequenzbereiches und eine hohe Permeabilität anstrebt, ist es erwünscht, die Temperatur der zweiten Wärmebehandlung aus einem Bereich von 100 bis 250°C bevorzugt von 180 bis 240°C auszuwählen.

Fig. 6 verdeutlicht die Abhängigkeit der Anfangspermeabilität von der Frequenz der Proben, die der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung unterworfen worden sind. In der Fig. 6 zeigen die Kurven 6A bis 6F die Kennlinien von Proben, die der gleichen Wärmebehandlung unterworfen worden sind wie die Proben, deren Kennlinien in der Fig. 5 durch die Kurven 5A bis 5F wiedergegeben sind. Aus der Fig. 6 ist zu ersehen, daß die der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung unterworfenen glasartigen Magnetlegierungsproben in bezug auf die Flachheit der Anfangspermeabilität bei niedrigen Frequenzen im Vergleich zu der Probe wesentlich verbessert sind, die nicht der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung unterworfen worden ist. Diese Flachheit der Anfangspermeabilität ist von Vorteil dann, wenn die glasartige Magnetlegierung für Wiedergabe-Magnetköpfe verwendet wird, während die in der Fig. 5 dargestellte Flachheit der Permeabilität (µ′₁₀) dann von Vorteil ist, wenn die Legierung für Aufzeichnungs-Magnetköpfe eingesetzt wird.

In der Fig. 7 sind die Permeabilitäts/Frequenz-Kennlinie von glasartigen Legierungsproben der Zusammensetzung

Fe_4,79Co_71,71Si_13,5B₁₀

(die eine magnetische Sättigungsinduktion Bs von 0,91 T aufweist) dargestellt. Die Permeabilität wurde bei einem Magnetfeld von 0,8 A/m gemessen, wie auch im Fall der in der Fig. 5 dargestellten Werte. In der Fig. 7 zeigen die Kurve 7A die Kennlinie der unbehandelten Probe und die Linie 7B die Kennlinie der Probe, die während 3 Minuten einer Wärmebehandlung bei 450°C unterworfen und dann abgeschreckt wurde. Die Kurve 7C verdeutlicht die Kennlinie der Probe, die der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung unterworfen worden ist, das heißt, daß die Probe im Anschluß an die Wärmebehandlung, der die Probe unterworfen worden ist, deren Kennlinie in der Kurve 7B dargestellt ist, einer weiteren Wärmebehandlung während 20 Minuten bei 200°C ohne die Anwendung eines äußeren Magnetfeldes unterzogen worden ist.

Aus der Fig. 7 ist zu ersehen, daß die der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung unterworfene glasartige Legierungsprobe einen wesentlich flacheren Verlauf der Permeabilität und eine höhere Permeabilität als die unbehandelte Probe besitzt.

Die Bearbeitung der Magnetlegierungen kann durch Ultraschallschneiden, Prägen oder chemisches Ätzen erfolgen. Es ist weiterhin ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur auf Kerne für Magnetwandlerköpfe, sondern auf beliebige Magnetkernelemente angewandt werden kann, die beliebig geformt sein können.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer glasartigen magnetischen Co-Fe-Legierung mit hoher Permeabilität und einer unterhalb der Kristallisationstemperatur T_cry (K) liegenden Curietemperatur T_c (K), mit den Maßnahmen:

- Tempern der glasartigen Legierung, die 70 bis 78 Atom-% Co, Fe und/oder Ni sowie 22 bis 30 Atom-% Si, B, C und/oder Ge enthält, in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur T₁ (K), die die Beziehung 0,95*T_c<=T₁<t_cry erfüllt,
- Abschrecken der glasartigen Legierung von der Temperatur T₁ mit einer Abkühlgeschwindigkeit von nicht weniger als 100 K/s und
- Wärmebehandeln der glasartigen Legierung in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur T₂ zwischen 100 und 250°C ohne Anwendung eines äußeren Magnetfeldes.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur T₂ zwischen 180 und 240°C erfolgt.

3. Verwendung der nach den Ansprüchen 1 oder 2 hergestellten glasartigen Legierung als Werkstoff für magnetische Kernelemente.