DE3426116C2

DE3426116C2 - Glasartige, weichmagnetische Kobaltbasislegierung

Info

Publication number: DE3426116C2
Application number: DE3426116A
Authority: DE
Inventors: Takashi Hatanai; Koichi Niigata Mukasa; Keishi Nakashima; Yutaka Sendai Miyagi Shimada
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1983-07-16
Filing date: 1984-07-16
Publication date: 1986-03-27
Also published as: KR850000744A; KR890002230B1; US4557769A; JPH0517681B2; DE3426116A1; JPS6021504A

Abstract

Weichmagnetisches Material mit einer niedrigen Koerzitivkraft und einer hohen Permeabilität ohne Verringerung der Sättigungsmagnetflußdichte besteht aus einer amorphen Co-Hf-Ta-Legierung auf Co-Basis, die 1 bis 5 Atom% Hf und 4 bis 10 Atom% Ta enthält. Die amorphe Legierung kann durch Aufstäuben usw. hergestellt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine glasartige (= amorphe), weichmagnetische Kobaltbasislegierung, die Hafnium und Tantal enthält.

Eine bekannte Legierung dieser Art (DE-OS 30 49 906) enthäi? neben Hafnium entweder mindestens ein weiteres Element aus der Gruppe B, C, Si, Al, Ge, Bi, S, P oder sowohl mindestens ein Element aus dieser Gruppe als auch mindestens ein Element aus einer weiteren Gruppe M, zu der neben vielen anderen Elementen auch Tantal gehört.

Außerdem kennt man neben viefen anderen weichmagnetischen Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften beispielsweise binäres Permalloy aus einer Eisen-Nickel-Legierung und ternäres oder andersartiges Permalloy aus der Eisen-Nickel-Legierung mit einem dritten Element, wie Chrom, Molybdän, Kupfer usw. Es ist jedoch bei Permalloy sehwier'%; die Permeabilität und die SättigungsmagnetfluCdidite genügend zu vergrößern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße neue Legierung mit insgesamt besonders guten weichmagnetischen Eigenschaften verfügbar zu machen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung eine glasartige, weichmagnetische ternäre Kobalt-Hafnium-Tantal-Legierung mit Kobalt als Hauptbestandteil, wobei der Hafnium-Gehalt im Bereich von 1 Atom-% bis 5 Atom-%, vorzugsweise von 1,5 Atom-% bis 3 Atom-%, und der Tantal-Gehalt im Bereich von 4 Atom-% bis 10 Atom-%, vorzugsweise von 6 Atom-% bis 8 Atom-%, liegt.

Diese Legierung, die als Ergebnis zahlreicher Untersuchungen an durch Aufdampfen. Aufstäuben oder dgl. gewonnenen Dünnschichten aus amorphen Legierungen aufgefunden worden ist, weist ausgezeichnete Eigenschaften als weichmagnetisches Material auf, insbesondere hohe Permeabilität, niedrige Koerzitivkraft und ausreichend hohe Sättigungsmagnetflußdichte.

In der DE-OS 30 49 906 findet sich zwar auch Tantal unter den Elementen der obenerwähnten Gruppe M. Tantal wäre jedoch aus den insgesamt 28 Elementen der Gruppe M auszuwählen und ist in keinem Beispiel zusammen mit Hafnium vorhanden. Außerdem ist, wie erwähnt, mindestens ein Element aus der Gruppe B, C, Si, Al, Ge, Bi, S, P weitere Mußkomponente.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Herstellungsbeispiels und graphischer Darstellungen näher erläutert. In den Figuren zeigt

Fig. I eine Kcnnliniendarstellung der Beziehung zwischen dem Hf-Gchalt in der erfindungsgemäßen glasartigen (amorphen) Co-Hf-Ta-Legierung und verschiedenen magnetischen Eigenschaften,

F i g. 2 eine Kennliniendarstellung der Beziehung zwischen dem Ta-Gehalt dieser Legierung und verschiedenen magnetischen Eigenschaften und

F i g. 3 magnetische Kennlinien dieser Legierung und einer Vergleichslegierung in einem größeren Frequenzbereich.

Ein Kristallglas wird als Basisplatte verwendet und Hafnium-Pellets und Tantal-Pellets (jedes Pellet weist eine Fläche von 10 mm χ 10 mm und eine Dicke von 5 mm auf) werden auf einer Kobaltscheibe (101,6 mm Durchmesser und 5 mm Dicke) von der Mitte der Scheibe aus in Radialrichtung abwechselnd angeordnet, wodurch die Zusammensetzung der auf der Basisplatte durch Zerstäuben gebildeten Legierung durch Steuern der Anzahl der Pellets auf dem Target geändert werden kann. Dann wird eine das vorausgehend beschriebene System enthaltende Kammer auf ein Hochvakuum von weniger als 133 χ 10-⁴Pa evakuiert, und das Zerstäuben wird in einer Argongas-Atmosphäre bei einer hochfrequenten elektrischen Energie von 2,0 W/cm² durchgeführt, um auf der Basisplatte eine ternäre amorphe Co-Hf-Ta-Legierung mit Kobalt als Grundstoff zu erzeugen. Die auf die zuvor beschriebene Weise erzeugten glasartigen (amorphen) Legierungen mit verschiedenen Zusammensetzungen werden für verschiedene Eigenschaftstests verwendet, wie dies nachfolgend beschrieben ist

F i g. 1 zeigt magnetische Kennlinien für den Fall, daß der Hafnium-Gehalt X in der Legierung in der unten gezeigten Legierungszusammensetzungs-Tabelle geändert wird, während der Ta-Gehalt Y in der Legierung immerauf 4,5 Atom-% gehalten wird.

Legierungszusammensetzungstabelle

Co
Hf
Ta

100-A'-yAtom-%

XAtom-%

VAtom-%

Außerdem zeigen in der graphischen Darstellung nach Fig. 1 die Kurve Bs eine Sättigungsmagnetflußdichte, die Kurven eine Permeabilität in der Richtung der Achse schwerer Magnetisierbarkeit bei einer Frequenz von 1 MHz und die Kurve HC eine Koerzitivkraft in Richtung der Achse schwerer Magnetisierbarkeit.

Wie der graphischen Darstellung leicht entnehmbar ist, hat die kein Hf enthaltende binäre Co-Ta-Legierung ein hohes 5s, liegt a&er hinsichtlich Hc zu hoch und hinsichtlich μ_ΐ niedrig. Wenn die Legierung jedoch eine geringe Menge Hf aufweist, nimmt Hc stark ab, während /ic im Gegensatz dazu zunimmt. Liegt der Hf-Gehalt über einem bestimmten Wert, wird f/cgroß, und /t_c wird klein. Andererseits hat Bs die Tendenz, mit zunehmendem Hf-Gehalt kleiner zu werden, obwohl das Ausmaß der Verkleinerung nicht se stark ist.

Um Hc zu verringern und //<■ zu vergrößern, ohne Bs zu stark zu reduzieren, ist es erforderlich, daß der Hf-Gehalt X im Bereich von 1 Atom-% bis 5 Atom-%, vorzugsweise im Bereich von 1,5 Atom-% bis 3 Atom-% liegt. Dies gilt auch, wenn der Ta-Gehalt bis zu einem bestimmten Ausmaß geändert wird.

Fig.2 zeigt eine Darstellung magnetischer Eigenschaften für den Fall, daß der Ta-Gehalt »V« in der Legierung, die in der vorausgehenden Lcgierungs/u-

b5 sammensetzungstabelie gezeigt ist, geändert wird, während der Hf-Gehalt X in dieser Legierung immer auf 2.2 Atom-% gehalten wird.
Wie der graphischen Darstellung deutlich zu entnch-

men ist, ist in einer binären Co-Hf-Legierung, die kein Ta enthält, Bs hoch. Allerdings ist wie im vorausgehenden Fall Hc zu hoch und,»,, niedrig. Wenn in der Legierung jedoch eine kleine Menge Ta vorhanden ist wird Hc sehr niedrig und im Gegensatz dazu p_e hoch. Wenn dann der Ta-Geha!t über einem bestimmten Wert liegt, wird Hc hoch und p_c niedrig. Andererseits hat Bs die Tendenz, mit zunehmendem Ta-Gehalt abzunehmen, obwohl das Ausmaß dieser Abnahme nicht so stark ist.

Um bei einer solchen Tendenz der magnetischen Ei- ι ο genschaften Hc zu verringern und μ_ε zu erhöhen, ohne Bs zu stark zu verringern, ist es erforderlich, daß der Ta-Gehalt yim Bereich von 4 Atom-% bis 10 Atom-%, vorzugsweise im Bereich von 6 Atom-% bis 8 Atom-%, liegt. Dies gilt auch, wenn der Hf-Gehalt λ bis zu einem bestimmten Ausmaß geändert wird.

Fig.3 zeigt das/z_c einer aus Co (93,3 Atom-%), Hf (2,2 Atom-%) und Ta (4,5 Atom-%) zusammengesetzten ternären amorphen Legierung (Kurve A) und das //_e einer aus Co (97,8 Atom-%) und Hf {22- Atorn-%) zusammersgesetzten binären amorphen Legierung (Kurve B)\n einem gleichen Frequenzbereich.

Wie der Darstellung deutlich entnehmbar ist, weist das erfindungsgemäße weich magnetische Material bei jeder Frequenz immer eine hohe Permeabilität auf und zeigt stabile Eigenschaften in einem weiten Frequenzbereich.

Somit kann man dadurch, daß man in einer ternären amorphen Co-Hf-Ta-Legierung auf Co-Basis den Hf-Gehalt im Bereich von I Atom-% bis 5 Atom-% und den Ta-Gehalt im Bereich von 4 Atom-% bis 10 Atom-% festlegt, ein weichmagnetisches Material verfügbar machen, das eine niedrige Koerzitivkraft und eine hohe Permeabilität aufweist, ohne daß die Sättigungsmagnetflußdichte zu stark abnimmt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

40

45

50

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Glasartige, weichmagnetische Kobaltbasislegierung, die Hafnium und Tantal enthält, gekennzeichnet durch Ibis5 Atom-% Hafnium, 4 bis 10 Atom-% Tantal und Kobalt als Rest

2. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 1,5 bis 3 Atom-% Hafnium.

3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch 6 bis 8 Atom-% TantaL