DE69126367T2

DE69126367T2 - Auf Fe basierende weichmagnetische Legierung, und diese Legierung enthaltendes Magnetmaterial und magnetischer Apparat, der diese Materialien verwendet

Info

Publication number: DE69126367T2
Application number: DE69126367T
Authority: DE
Inventors: Akihisa Inoue; Noriyuki Kataoka; Akihiro Makino; Tsuyoshi Masumoto; Kiyonori Suzuki
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1990-04-24
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1998-01-08
Anticipated expiration: 2011-04-24
Also published as: KR970007510B1; EP0455113A2; EP0455113B1; DE69126367D1; EP0455113A3; CA2040741A1; CA2040741C; US5741373A; US5449419A; KR910019070A

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung magnetische Materialien, die eine derartige weichmagnetische Legierung enthalten, beispielsweise Bänder, verdichtete Pulver und dergleichen, sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger magnetischer Materialien. Die vorliegende Erfindung betrifft auch magnetische Wandler wie einen Magnetkopf, einen Transformator und eine Induktionsspule. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch bei anderen Anwendungen brauchbar.

Beschreibung des Stands der Technik

Weichmagnetische Legierungen, die bei Magnetköpfen, Tranformatoren, Induktionsspulen und dergleichen verwendet werden, müssen im wesentlichen die folgenden charakteristischen Eigenschaften haben:
(1) Sie haben eine hohe magnetische Sättigungsflußdichte.
(2) Sie haben eine hohe Permeabilität
(3) Sie haben eine geringe Koerzitivkraft.
(4) Sie können zu einem dünnen Material geformt werden.
Andererseits müssen Magnetköpfe unter dem Gesichtspunkt der Abriebfestigkeit zusätzlich zu den oben genannten charakteristischen Eigenschaften (1) bis (4) die folgenden charakteristischen Eigenschaften haben:
(5) Sie haben eine hohe Härte.
Dementsprechend wurden bei der Herstellung von weichmagnetischen Legierungen oder Magnetköpfen umfangreiche Untersuchungen der physikalischen Eigenschaften verschiedener Legierungszusammensetzungen durchgeführt, wobei die oben beschriebenen Punkte beachtet wurden.
Bis jetzt wurden für die vorgenannten Zwecke kristalline Legierungen wie Sendust, Permalloy (50% Ni-Fe Permalloy, 80% Ni-Fe Permalloy, etc.) und Siliciumstahl (siehe z. B. die japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 37688/1987 und Nr. 45285/1987) verwendet. In jüngster Zeit wurden auch amorphe Legierungen auf Fe- Basis oder Co-Basis verwendet.
Im Falle von Magnetköpfen wurde jedoch gefordert, magnetische Materialien zu entwickeln, die für leistungsstarke Magnetköpfe geeignet sind, um den jüngsten Trend zu bewältigen, daß Medien für magnetische Aufzeichnung mit einer höheren Koerzitivkraft verwendet werden, um Schritt zu halten mit der Verschiebung zur Aufzeichnung mit höherer Dichte. Was Transformatoren und Induktionsspulen betrifft, werden leistungsstarke magnetische Materialien gewünscht, weil ihre weitere Miniaturisierung erforderlich ist, um der Miniaturisierung verschiedener elektronischer Vorrichtungen entgegenzukommen.
Das vorgenannte Sendust hat jedoch den Mangel, daß seine magnetische Sättigungsflußdichte nur etwa 11 kG beträgt, während es hervorragende weichmagnetische Eigenschaften hat. In ähnlicher Weise hat Permalloy den Mangel, daß es eine geringe magnetische Sättigungsflußdichte von nur etwa 8 kG hat, wenn es eine Legierungszusammensetzung besitzt, die hervorragende weichmagnetische Eigenschaften zeigt. Genauer, wenn es für Magnetkerne angewendet wird, ist der Kemverlust bei hohen Frequenzen groß, und die Temperatur des Kerns steigt bei einer Frequenz von nicht weniger als einigen 10 kHz drastisch an, was dazu führt, daß es als ein Material für Magnetkerne schwer zu verwenden ist. Siliciumstahl hat eine hohe magnetische Sättigungsflußdichte, aber er hat schlechte weichmagnetische Eigenschaften. Er ist auch insofern nachteilig, als sein Eisenverlust nicht niedrig genug ist, und daher ist er unter dem Gesichtspunkt des Energiesparens oder eines Problems der Wärmeerzeugung unbefriedigend, wenn er bei Transformatoren verwendet wird.
Was andererseits die amorphen Legierungen betrifft, wurden in steigendem Ausmaß amorphe Magnetkerne auf Co-Basis als Kerne zur Stromquellen-Schaltregelung verwendet, wobei man ihre Eigenschaften, einen niedrigen Kernverlust bei hohen Frequenzen und eine hohe Rechteckigkeit zu besitzen, möglichst gut ausnutzte.
Die amorphen Legierungen auf Co-Basis haben jedoch die Probleme, daß sie nicht nur kostspielig sind, weil ihre Rohmaterialien teuer sind, sondern daß sie auch eine geringe magnetische Sättigungsflußdichte bei einer Frequenz in einem Bereich von einigen 10 kHz bis 100 kHz haben, und daher leiden sie unter eingeschränkter magnetischer Betriebsflußdichte, was es schwierig macht, Magnetkerne ausreichend zu miniaturisieren.
Legierungen auf Fe-Basis haben im allgemeinen eine hohe magnetische Sättigungsflußdichte, und es können solche erhalten werden, die eine magnetische Sättigungsflußdichte von bis zu 15 kG oder höher haben, aber sie haben unzureichende weichmagnetische Eigenschaften. Es ist bekannt, daß amorphe Legierungen auf Fe-Basis Magnetkerne mit einem hohen Rechteckanteil einer Gleichstrom-B-H-Kurve bewirken, und es kann eine hohe maximale Permeabilität erhalten werden, wie es in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1183/1983 beschrieben ist.
Aus den oben beschrieben amorphen Legierungen auf Fe-Basis hergestellte Magnetkerne haben jedoch einen großen Eisenverlust, und es wurden Anstrengungen gemacht, den Eisenverlust durch Anpassen von Zusatzelementen zu verbessern, aber trotzdem haben amorphe Legierungen auf Fe-Basis im Vergleich mit amorphen Legierungen auf Co-Basis noch einen großen Eisenverlust. Zusätzlich haben amorphe Legierungen auf Fe-Basis eine extrem große magnetische Verformung und sind empfindlich gegen Belastung. Daher haben sie das Problem, daß ihre magnetischen Eigenschaften dazu neigen, aufgrund von Verformungen als Ergebnis mechanischer Schwingung oder durch das Gewicht der Legierungen selbst, verschlechtert zu werden.
Wendet man sich einer Vorrichtung zur Erzeugung von Magnetmaterialien zu, so zeigt Fig. 1 eine übliche Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung eines Bandes aus einer amorphen Legierung nach einem sogenannten Einzelwalzen-Verfahren. Die Vorrichtung hat einen aus Cu hergestellten Kühlzylinder 1, der mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht wird, und eine in der Nähe eines oberen Bereichs des Zylinders 1 angeordnete Düse 2, die ein geschmolzenes Metall 3 auf den Zylinder 1 spritzt, um dadurch das geschmolzene Metall 3 auf der Oberfläche des Kühlzylinders 1 schnell abzukühlen und zu verfestigen, so daß ein Band gebildet werden kann, das in eine Richtung, in der sich der Kühlzylinder 1 dreht, gezogen wird.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist die Oberfläche des Kühlzylinders 1 eine Hochglanzoberfläche, die Düse 2 ist im wesentlichen vertikal an einem obersten Bereich des Kühlzylinders 1 vorgesehen, wobei der Abstand zwischen der Spitze der Düse und der Oberfläche des Kühlzylinders 1 auf etwa 1 mm oder weniger eingestellt ist. Das aus der Düse 2 entlassene geschmolzene Metall 3 bildet eine Lache 4, die zwischen der Spitze der Düse 2 und der Oberfläche des Kühlzylinders 1 im wesentlichen stillsteht. Wenn sich der Kühlzylinder 1 dreht, wird das geschmolzene Metall 3 aus der Lache 4 herausgezogen und an der Oberfläche des Kühlzylinders 1 abgekühlt, um in der Form eines Streifens oder Bandes verfestigt zu werden, wodurch es kontinuierlich ein Band 5 bildet.
In diesem Fall ist es erforderlich, daß weichmagnetische Legierungen, die im wesentlichen als ein Material zur Herstellung von Magnetköpfen verwendet werden, eine genügend glatte Oberfläche haben, d. h., ihre Oberflächenrauhheit muß genügend klein sein. Mit der Vorrichtung der Fig. 1 erzeugte Bänder versagen jedoch dabei, immer eine Oberflächenrauhheit zu haben, die klein genug ist, um für akustische Magnetköpfe brauchbar zu sein, und dementsprechend muß eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Legierungsbandes, die glatte Oberflächen bewirken kann, verwendet werden.
Ein weiteres Problem der konventionellen Vorrichtung der Fig. 1 ist, daß damit erzeugte Bänder eine Oberflächenrauhheit haben, die zwischen den beiden Oberflächen schwankt. Genauer, im Vergleich zu der Zylinderberührungsoberfläche, die gebildet wird, während das geschmolzene Metall in Berührung mit dem Kühlzylinder verfestigt wird, hat die Freiverfestigungsoberfläche, die durch Verfestigung des geschmolzenen Metalls ohne Berührung mit dem Zylinder gebildet wird, eine relativ große Oberflächenrauhheit. Wegen dieses Mangels ist es schwierig, die Bänder als ein Material zur Herstellung von Magnetköpfen zu verwenden.
Außerdem besteht in dem Fall, in dem Bänder aus einer weichmagnetischen Legierung, die hauptsächlich aus Fe zusammengesetzt ist, erzeugt werden, die Befürchtung, daß die Bänder dazu neigen, nach dem Abschrecken oxidiert zu werden. Dementsprechend wurde auch gefordert, Bänder aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis zu erzeugen, ohne daß sie oxidiert werden.
EP-A-0 300 511 offenbart einen Magnetkopf mit mindestens einem Magnetverschluß in seinem magnetischen Weg, der eine Schicht aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis in dem magnetischen Weg aufweist, wobei mindestens 50% der Struktur der Legierungsschicht aus freinkristallinen Teilchen bestehen, die eine kübisch-raumzentrierte Struktur und eine durchschnittliche Teilchengröße von 50 nm oder weniger haben. Die weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis kann Fe, B, Co und/oder Ni enthalten, und mindestens ein Element, das ausgewählt ist aus der aus Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, W, Mn, Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt bestehenden Gruppe.
EP-A-0 036 892 offenbart amorphe Legierungen, die bestehen aus mindestens einem Element, das ausgewählt ist aus der aus Fe, Co und Ni bestehenden Gruppe, mindestens einem Element, das ausgewählt ist aus der aus Cr, Mo, W, Ti, V, Nb, Ta, Mn, Cu, Be, B, Al, Si, In, C, Ge, Sn, N, P, As, Sb und Elemenenten der Lanthanreihe bestehenden Gruppe, und aus Zr. Zr dient als ein amorphe Eigenschaft verleihendes Metall.
DE-A-93 09 747 offenbart einen Niederfrequenz-Transformator, der einen Magnetkern aufweist, der hergestellt ist aus einer aus Fe, Co und/oder Ni, Cu, Si, B, und mindestens einem Element, das ausgewählt ist aus der aus Nb, W, Ta, Mo, Zr, Hf, Ti bestehenden Gruppe, bestehenden Legierung. Die Legierung ist teilweise kristallin.
Patent Abstracts of Japan, Vol 4, Nr. 56(E-8) [538) April 52, 1980 offenbart die Erzeugung eines anisotropen dünnen Magnetbands mit guten Hochfrequenz-Eigenschaften und eine Herstellungsvorrichtung dafür. Geschmolzenes Metall wird aus einer Düse auf einen kühlenden, sich drehenden Körper ausgestoßen. Auf der Oberfläche des sich drehenden Körpers sind in gleichen Abständen in der zur Richtung der Drehung senkrechten Richtung geschützte Grate vorgesehen, die Rillen ausbilden. Das ausgestoßene geschmolzene Metall wird abgekühlt und verfestigt sich zu einem anisotropen, dünnen Magnetband.
EP-A-0 430 085, das ein unter Art. 51(3) EPC fallendes Dokument ist, offenbart eine magnetische Legierung mit ultrafeinen Kristallkörnern und einer guten magnetischen Sättigungsflußdichte, Permeabilität und Wärmebeständigkeit. Die magnetische Legierung besteht aus Fe, mindestens einem Element, das ausgewählt ist aus Ti, Zr, Hf, V, Nb, Mo, Ta, Cr, W und Mn, und B.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung soll weichmagnetische Legierungen auf Fe Basis ohne die oben beschriebenen Probleme, derartige Legierungen enthaltende magnetischen Materialien, ein Verfahren zur Herstellung der magnetischen Materialien sowie die magnetischen Materialien verwendende magnetische Wandler bereitstellen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weichmagnetische Legierung mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte und hoher Permeabilität und gleichzeitig hoher mechanischer Festigkeit und hoher thermischer Beständigkeit bereitzustellen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Wärmebehandlung einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis zur Verbesserung ihrer magnetischen Eigenschaften bereitzustellen. Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen dünnen weichmagnetischen Film mit einer hohen Sättigungsflußdichte und einer hohen Permeabilität und gleichzeitig einer hohen mechanischen Festigkeit und einer hohen thermischen Beständigkeit bereitzustellen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis mit einer hohen magnetischen Sättigungsflußdichte und einer hohen Permeabilität und gleichzeitig einer hohen mechanischen Festigkeit und einer hohen thermischen Beständigkeit, bei dem die physikalisch-chemischen Eigenschaften wie Oberflächenrauhheit oder Ausmaß der Oxidation verbessert sind, bereitzustellen.
Außerdem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, magnetische Wandler, wie einen Magnetkern, einen Magnetkopf oder einen Niederfrequenz-Transformator, für die eine weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis mit einer hohen magnetischen Sättigungsflußdichte und einer hohen Permeabilität und gleichzeitig einer hohen mechanischen Festigkeit und einer hohen thermischen Beständigkeit, die auch einen geringen Eisenverlust zeigt, angewendet wird, bereitzustellen.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte und mit einer durch nachstehende Formel (I) dargestellten Zusammensetzung bereitgestellt:
(Fe1-aQa)bBxTyT'z (1)
in der Q mindestens ein Element, das ausgewählt ist aus der aus Co und Ni bestehenden Gruppe, bedeutet; T mindestens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo und W, wobei Zr und/oder Hf immer enthalten sind, bedeutet; T' mindestens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Cu, Ag, Au, Ni, Pd und Pt, bedeutet; a, b, x, y und z reelle Zahlen sind, die nachstehende Beziehungen erfüllen;
0 ≤ a ≤ 0,05 Atom%,
0 ≤ b ≤ 93 Atom%,
0,5 ≤ x ≤ 16 Atom%,
4 ≤ y ≤ 10 Atom%
0 ≤ z ≤ 4,5 Atom%
mit der Bedingung, daß wenn T' Cu bedeutet, 5 < y ≤ 10 Atom%, wenn 0 < z ≤ 4 5 Atom%, Q Co bedeutet und 0 < b ≤ 92 Atom%; und wenn z = 0, 0,5 ≤ x ≤ 8 Atom% und 4 ≤ y ≤ 9 Atom%.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Wärmebehandlung der obengenannten Legierung mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte bereitgestellt, das folgende Schritte aufweist:
Erwärmen der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte und einer durch die Formel (I), wie sie oben definiert ist, dargestellten Zusammensetzung auf eine Temperatur, die nicht geringer ist als eine Kristallisationstemperatur, und Abkühlen der Legierung mit einer Kühlgeschwindigkeit von nicht weniger als 100ºC/Minute.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein dünner weichmagnetischer Film bereitgestellt, der zusammengesetzt ist aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte und mit einer Zusammensetzung, die durch die Formel (I), wie sie vorstehend definiert ist, dargestellt wird.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein weichmagnetischer Pulverpreßkörper auf Fe-Basis bereitgestellt, der Pulver aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit einer hohen magnetischen Sättigungsflußdichte und mit einer Zusammensetzung, die durch die Formel (I), wie sie vorstehend definiert ist, dargestellt wird, aufweist, wobei das Pulver verdichtet ist.
Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Pulvers aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis mit einer hohen magnetischen Sättigungsflußdichte bereitgestellt, das folgende Schritte aufweist:
Erwärmen einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit einer hohen magnetischen Sättigungsflußdichte und mit einer Zusammensetzung, die durch die Formel (I), wie sie vorstehend definiert ist, dargestellt wird, bei einer Temperatur, die nicht geringer ist als eine Kristallisationstemperatur, um sie spröde zu machen, und Pulverisieren der Legierung.
Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zur Erzeugung eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis durch Bereitstellen eines geschmolzenen Metalls aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe Basis mit einer durch die Formel (I) dargestellten Zusammensetzung, Ausstoßen der Legierung durch eine Düse auf eine Oberfläche eines Kühlzylinders, der in eine vorbestimmte Richtung gedreht wird, wobei die Düse mit dem Kühlzylinder so in Verbindung steht, daß eine Spitze der Düse in der Nähe der Oberfläche des Kühlzylinders in einem vorbestimmten Abstand davon angeordnet ist, und Abführen des Bandes in der gleichen Richtung, in der der Kühizylinder gedreht wird. Bevorzugt hat der Kühlzylinder einen äußeren Umfangsbereich und einen inneren Bereich, wobei mindestens einer von dem äußeren Umfangsbereich und dem inneren Bereich aus einer Legierung auf Fe Basis hergestellt ist, und die Düse ist in einem geneigten Zustand angeordnet, wobei ihre Achse bezüglich einer imaginären vertikalen Achse in der gleichen Richtung wie der Richtung, in die der Kühlzylinder gedreht wird, in einem vorbestimmten Winkel geneigt ist, so daß das geschmolzene Metall von der Spitze der Düse auf die Oberfläche des Kühlzylinders, die auf die Spitze der Düse zukommt, ausgestoßen werden kann.
Gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zur Erzeugung eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis durch Bereitstellen eines geschmolzenen Metalls aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe- Basis mit einer durch die Formel (I) dargestellten Zusammensetzung, Ausstoßen der Legierung durch eine Düse auf eine Oberfläche eines Kühlzylinders, der in eine vorbestimmte Richtung gedreht wird, wobei die Düse mit dem Kühlzylinder so in Verbindung steht, daß eine Spitze der Düse in der Nähe der Oberfläche des Kühlzylinders in einem vorbestimmten Abstand davon angordnet ist, und Abführen des Bandes in der gleichen Richtung, in der der Kühlzylinder gedreht wird, wobei der Kühlzylinder einen äußeren Umfangsbereich und einen inneren Bereich hat, wobei mindestens einer von dem äußeren Umfangsbereich und dem inneren Bereich aus einer Legierung auf Fe-Basis hergestellt ist, und wobei der äußere Umfangsbereich eine Oberflächenrauhheit hat, welche der entspricht, die erhältlich ist durch Polieren mit einem Schleifpapier mit einer Kornzahl von 100 bis 1000.
Gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erzeugung eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis bereitgestellt, folgende Schritte aufweisend:
Bereitstellen eines geschmolzenen Metalls aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit einer durch die Formel (I), wie sie vorstehend definiert ist, dargestellten Zusammensetzung, Bereitstellen eines evakuierbaren Raums, Unterbringen einer Düse zum Ausstoßen des geschmolzenen Metalls und eines Kühlzylinders in dem evakuierbaren Raum, Erzeugen eines Vakuums in dem evakuierbaren Raum, Ausstoßen der Legierung durch die Düse auf eine Oberfläche des Kühlzylinders, während der Zylinder in eine vorbestimmte Richtung gedreht wird, wobei die Düse mit dem Kühlzylinder so in Verbindung steht, daß eine Spitze der Düse in der Nähe der Oberfläche des Kühlzylinders in einem vorbestimmten Abstand davon angeordnet ist, um ein Band aus der Legierung zu bilden, und Abführen des Bandes in der gleichen Richtung, in der der Kühlzylinder gedreht wird.
Gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis hergestellter Magnetkern bereitgestellt, bei dem die weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis zusammengesetzt ist aus einer weichmagnetischen Legierung mit einer hohen magnetischen Sättigungsflußdichte und mit einer durch die Formel (I), wie sie vorstehend definiert ist, dargestellten Zusammensetzung.
Gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Niederfrequenz-Transformator mit einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis und einem Leiterdraht bereitgestellt, bei dem die weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis zusammengesetzt ist aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte und mit einer durch die Formel (I) wie sie vorstehend definiert ist, dargestellten Zusammensetzung.
Gemäß dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetkopf mit einem aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe- Basis hergestellten Kern bereitgestellt, bei dem die weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis zusammengesetzt ist aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit einer hohen magnetischen Sättigungsflußdichte und mit einer durch die Formel (I), wie sie vorstehend definiert ist, dargestellten Zusammensetzung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis bereitgestellt werden, die nicht nur weichmagnetische Eigenschaften besitzt, die denen üblicher, praktisch angewendeter Legierungen gleichwertig oder überlegen sind, sondern die auch eine höhere magnetische Sättigungsflußdichte besitzt. Zusätzlich hat die weichmagnetische Legierung der Erfindung gleichzeitig eine hohe mechanische Festigkeit und eine hohe thermische Beständigkeit.
Daraus folgt, daß die weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis der Erfindung geeignet ist für magnetische Wandler wie Transformatoren und Induktionsspulen, bei denen eine weitere Verringerung der Größe gefordert wird, und wenn sie bei diesen Anwendungen verwendet wird, kann sie die Leistung der magnetischen Wandler wirksam steigern und ihre Größe und ihr Gewicht verringern.
Außerdem können gemäß der vorliegenden Erfindung aus weichmagnetischen Legierungen auf Fe-Basis hergestellte Bänder kontinuierlich in einem Zustand erzeugt werden, in dem ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften wie Oberflächenrauhheit oder Ausmaß der Oxidation verbessert sind.
Andere Aufgaben, Ausführungen und Wirkungen der vorliegenden Erfindugn werden für den Fachmann aus der folgenden genauen Erläuterung unter Bezugnahme auf begleitende Zeichnungen deutlich werden.

Kurze Beschreibung der begleitenden Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt einer konventionellen Vorrichtung zur Erzeugung eines Bandes aus amorpher Legierung;
Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt einer anderen Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis;
Fig. 3 ist ein schematischer Querschnitt einer weiteren Vorrichtung zum kontinuierlichen Erzeugen eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis, der die lagemäßige Beziehung zwischen dem Kühlzylinder und der Düse veranschaulicht;
Fig. 4 ist ein schematischer fragmentarischer Querschnitt der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung, der den Neigungswinkel der Düse veranschaulicht;
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel der Düse in der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung und der Oberflächenrauhneit des erzeugten Bandes zeigt;
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Abstand der Düse von der Oberfläche des Kühlzylinders in der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung und der Oberflächenrauhheit des erzeugten Bandes zeigt;
Fig. 7 ist eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum kontinuierlichen Erzeugen eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis verwendet wird;
Fig. 8 ist ein Schemabild der konventionellen Presse, die zur Bildung eines geformten Kerns aus dem Pulver aus weichmagnetischer Legierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Die Figuren 9A, 9B und 9C sind jeweils schematische Querschnitte der Druckkapsel, die das Verfahren des Einführens des geformten Kerns in die Druckkapsel veranschaulichen;
Fig. 10 ist ein schematischer Querschnitt der hydraulischen Heißpresse, die dazu dient, die in den Figuren 9A, 9B und 9C gezeigte Druckkapsel bei einer hohen Temperatur mit Druck zu beaufschlagen;
Fig. 11 ist ein schematischer Querschnitt der hydraulischen Heißpresse, aus der die in den Figuren 9A, 9B und 9C gezeigte Druckkapsel herausgenommen wird;
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht des Magnetkerns gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht des Magnetkerns in der Form einer Trommel gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Niederfrequenz-Transformators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Magnetkerns, der in den in Fig. 14 gezeigten Niederfrequenz-Transformator eingebaut ist;
Fig. 16 ist eine perspektivische Ansicht, teilweise als Explosionsdarstellung, des Magnetkopfes mit dem aus der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis hergestellten Kern vom Schichttyp gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17A ist eine perspektivische Ansicht des aus der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis hergestellten Kerns vom Schichttyp gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17B ist eine perspektivische Ansicht eines Paars der in Fig. 17A gezeigten Kerne vom Schichttyp im zusammengebauten Zustand;
Fig. 18 ist ein Querschnitt des Magnetkopfes mit einem aus dem Pulver aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis hergestellten Kern vom formgepreßten Typ gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht des Magnetkopfes mit dem Kern vom formgepreßten Typ gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht des Magnetkopfes mit dem Kern vom formgepreßten Typ gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 21 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der effektiven Permeabilität und der Tempertemperatur der Legierung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 22 ist eine Röntgenbeugungsbilder zeigende graphische Darstellung eines Beispiels der Legierung der Erfindung, die Unterschiede in der Struktur vor und nach der Wärmebehandlung veranschaulicht;
Fig. 23 ist ein schematisches elektronenmikroskopisches Bild eines Beispiels der Legierung der vorliegenden Erfindung, das das Gefüge nach der Wärmebehandlung veranschaulicht;
Fig. 24 ist ein Dreiecks-Zusammensetzungsdiagramm eines Beispiels der Legierung der vorliegenden Erfindung, das die Veränderung der magnetischen Eigenschaften bei veränderten Mengen an Zr und an B veranschaulicht;
Fig. 25 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der veränderten Menge an Hf und der Permeabilität eines Beispiels der Legierung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 26 ist ein Dreiecks-Zusammensetzungsdiagramm eines Beispiels der Legierung der vorliegenden Erfindung, das die Veränderung der magnetischen Eigenschaften bei veränderten Mengen an B und an Zr veranschaulicht;
Fig. 27 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der veränderten Menge an Cu und der Permeabilität eines Beispiels der Legierung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 28 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der veränderten Menge an Co und der Permeabilität eines Beispiels der Legierung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 29 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der effektiven Permeabilität und der Tempertemperatur der Legierung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 30 ist ein Dreiecks-Zusammensetzungsdiagramm eines Beispiels der Legierung der vorliegenden Erfindung, das die Veränderung der magnetischen Eigenschaften nach Wärmebehandlung bei 600ºC bei unterschiedlichen Mengen an Zr. an B und an Fe veranschaulicht;
Fig. 31 ist ein Dreiecks-Zusammensetzungsdiagramm eines Beispiels der Legierung der vorliegenden Erfindung, das die Veränderung der magnetischen Eigenschaften nach Wärmebehandlung bei 650ºC bei unterschiedlichen Mengen an Zr, an B und an Fe veranschaulicht;
Fig. 32 ist ein Dreiecks-Zusammensetzungsdiagramm eines Beispiels der Legierung der vorliegenden Erfindung, das die Veränderung der magnetischen Flußdichte bei unterschiedlichen Mengen an Zr, an B und an Fe veranschaulicht;
Fig. 33 ist ein Dreiecks-Zusammensetzungsdiagramm eines Beispiels der Legierung der vorliegenden Erfindung, das den Ds-Wert veranschaulicht;
Fig. 34 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Menge an Co und der Permeabilität eines Beispiels der Legierung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 35 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Wärmebehandlungs-Geschwindigkeit und der Permeabilität eines Beispiels der Legierung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 36 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Oberflächenrauhheit des Kühlzylinders in der in Beispiel 17 verwendeten Vorrichtung und der Oberflächenrauhheit des von der Vorrichtung erzeugten Bandes zeigt;
Fig. 37 ist eine graphische Darstellung, die die Abriebfestigkeit des in Beispiel 23 erhaltenen Magnetkopfes zeigt; und
Fig. 38 ist eine Draufsicht auf den Magnetkopf vom Dünnfilm- Typ mit einer zweischichtigen Spiralwicklungsstruktur, der in Beispiel 25 erhalten wurde;
Fig. 39 ist ein Querschnitt des in Fig. 38 gezeigten Magnetkopfes vom Dünnfilm-Typ entlang der Linie A-A'.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Die durch die Formel (I) dargestellte weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet die folgenden Arten.
(i) Wenn z ≠ 0 (oder 0 < z ≤ 4,5), kann die Zusammensetzung der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis der Erfindung durch nachstehende Formel (Ia) dargestellt werden:
(Fe1-aCoa)bBxTyT'z (Ia)
in der T mindestens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo und W, wobei Zr und/oder Hf immer enthalten sind, bedeutet; T' mindestens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Cu, Ag, Au, Ni, Pd und Pt, bedeutet; a, b, x, y und z reelle Zahlen sind, die nachstehende Beziehungen erfüllen:
0 ≤ a ≤ 0,05 Atom%,
0 < b ≤ 92 Atom%,
0,5 ≤ x ≤ 16 Atom%,
4 ≤ y ≤ 10 Atom%,
0 < z ≤ 4,5 atom%
(ii) Wenn z ≠ 0 (oder 0 < z ≤ 4,5) und a = 0, kann die Zusammensetzung der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis der Erfindung durch die nachstehende Formel (Ib) dargestellt werden:
FebBxTyT'z (Ib)
in der T mindestens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo und W, wobei Zr und/oder Hf immer enthalten sind, bedeutet; T' mindestens ein Element, das ausgewahlt ist aus der Gruppe, die besteht aus Cu, Ag, Au, Ni, Pd und Pt bedeutet; b, x, y und z reelle Zahlen sind, die nachstehende Beziehungen erfüllen:
0 < b ≤ 92 Atom%,
0,5 ≤ x ≤ 16 Atom%,
4 ≤ y ≤ 10 Atom%,
0 < z ≤ 4,5 Atom%,
(iii) Wenn z = 0 und a ≠ 0 (oder 0 < a ≤ 0 05), kann die Zusammensetzung der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis der Erfindung durch nachstehende Formel (Ic) dargestellt werden:
(Fe1-aQa)bBxTy (Ic)
in der Q mindestens ein Element, das ausgewählt ist aus der aus Co und Ni bestehenden Gruppe, bedeutet; T mindestens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo und W, wobei Zr und/oder Hf immer enthalten sind, bedeutet; a, b, x und y reelle Zahlen sind, die nachstehende Beziehungen erfüllen:
0 < a ≤ 0,05 Atom%,
0 < b ≤ 93 Atom%,
0,5 ≤ x ≤ 8 Atom%, und
4 ≤ y < 9 Atom%,
(iv) Wenn z = 0 und a = 0, kann die Zusammensetzung der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis der Erfindung durch nachstehende Formel (Id) darstellt werden:
FebBxTy (Id)
in der T mindestens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo und W, wobei Zr und/oder Hf immer enthalten sind, bedeutet; b, x und y reelle Zahlen sind, die nachstehende Beziehungen erfüllen:
0 < b ≤ 93 Atom%,
0,5 ≤ x ≤ 8 Atom%, und
4 ≤ y < 9 Atom%.
Die weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte der vorliegenden Erfindung kann üblicherweise hergestellt werden nach einem Verfahren, das die Schritte des Herstellens, durch Abschrecken eines geschmolzenen Metalls oder durch ein Gasphasen-Abschrecken, einer amorphen Legierung mit der oben beschriebenen Zusammensetzung (Zusammensetzung (I) oder Zusammensetzung (Ia), (Ib), (Ic) oder (Id)) oder einer kristallinen Legierung, die eine derartige amorphe Legierungsphase enthält, und einer Wärmebehandlung der sich ergebenden Legierung zur Abscheidung feiner Kristallkörner, enthält.
Bei der vorliegenden Erfindung muß die Legierung entweder Zr oder Hf, die eine große Fähigkeit zur Ausbildung einer amorphen Phase besitzen, enthalten, um es einfach zu machen, eine amorphe Phase zu erhalten. Ein Teil der Zr oder Hf kann ersetzt werden durch eines oder mehrere von Ti, V, Nb, Ta, Mo und W, die ausgewählt sind unter Elementen, die zu den Gruppen 4A bis 6A des Periodensystems gehören. Diese Elemente werden hierin manchmal als die ersten Zusatzelemente bezeichnet. Der Grund, warum Cr nicht unter den ersten Zusatzelementen enthalten ist, ist der, daß Cr eine schlechtere Fähigkeit zur Ausbildung einer amorphen Phase hat als die anderen obengenannten Elemente. Wenn jedoch eine geeignete Menge an Zr und/oder Hf in der Legierung vorhanden ist, kann auch Cr hinzugefügt werden.
Vermutlich hat B (Bor) die Wirkung, die Fähigkeit der Legierung der vorliegenden Erfindung, eine amorphe Phase auszubilden, zu erhöhen, und die Wirkung, die Bildung einer Phase einer Verbindung, die sich in dem oben beschriebenen Schritt der Wärmebehandlung ungünstig auf die magnetischen Eigenschaften auswirkt, zu hemmen. Aus diesem Grund ist die Hinzufügung von B wesentlich. Andere Elemente wie Al, Si, C und P werden gewöhnlich zusammen mit B als Elemente, die eine amorphe Phase bilden, verwendet. Die Legierung der vorliegenden Erfindung kann derartige Elemente, die eine amorphe Phase bilden, enthalten. Bei der vorliegenden Erfindung muß die Legierung, wenn der Gehalt an B und an einem oder mehreren der ersten Zusatzelement relativ hoch ist (d. h. x mehr als 8 Atom% und y mehr als 9 Atom% ist), mindestens ein Element, das ausgewählt ist unter Cu, Ni und denjenigen Elementen, die in der gleichen Familie wie Cu und Ni sind, als das zweite Zusatzelement in einer Menge von 4,5 Atom% oder weniger, bevorzugt nicht weniger als 0,2 Atom% und nicht mehr als 4,5 Atom%, enthalten. Wenn der Gehalt des zweiten Zusatzelements oder Elements weniger als 0,2 Atom% beträgt, können während der oben beschriebenen Wärmebehandlung keine hervorragenden weichmagnetischen Eigenschaften erhalten werden. Dies ist jedoch nicht ein verhängnisvoller Mangel, weil in diesem Fall die wünschenswerten weichmagnetischen Eigenschaften durch Steigern der Kühlgeschwindigkeit in einem gewissen Ausmaß erhalten werden können. Unter den zweiten Zusatzelementen ist Cu besonders bevorzugt.
Während der Mechanismus der Verbesserung der weichmagnetischen Eigenschaften durch Hinzufügen von Cu, Ni oder dergleichen Elementen noch unklar ist, wurde als ein Ergebnis der Messung der Kristallisationstemperatur der Legierung nach dem Differentialthermoanalyse-Verfahren bestätigt, daß die Kristallisationstemperatur der Cu, Ni oder dergleichen Elemente enthaltenden Legierung geringfügig niedriger ist als die der kein derartiges Element enthaltenden Legierung. Dies wäre dem Verlust an Homogenität in der amorphen Phase durch die Hinzufügung des zweiten Zusatzelements oder der zweiten Zusatzelemente, der zu einer Verringerung der Stabilität der amorphen Phase führt, zuzuschreiben. Es wird auch angenommen, daß bei Kristallisation von nicht einheitlicher amorpher Phase eine Anzahl örtlicher Bereich gebildet wird, in denen unter Erzeugung nicht einheitlicher Kristallisationskerne leicht Kristallisation auftritt, was ein feines Kristallkorngefüge ergibt.
Im Falle der Hinzufügung von Cu, dessen Gehalt als eine feste Lösung mit Fe sehr klein ist, gibt es eine Neigung zum Auftreten von Phasentrennung und daher eine Neigung zum Auftreten mikroskopischer Schwankungen in der Zusammensetzung, was die Tendez, die amorphe Phase mehr uneinheitlich zu machen, merklich erhöht. Man wurde meinen, daß dies dazu beiträgt, das Gefüge feiner zu machen.
Angesichts der obengenannten Punkte erwartet man natürlich von anderen Elementen als Cu und seiner Familie und Ni, Pd und Pt, die die Kristallisationstemperatur der Legierung verringern können, daß sie eine ähnliche Wirkung zeigen. Eine ähnliche Wirkung wird auch für diejenigen Elemente erwartet, die einen niedrigen Gehalt an fester Lösung mit Fe, wie im Falle von Cu, haben.
Das vorstehende erklärt den Grund, warum die Mengen der in der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis der vorliegenden Erfindung enthaltenen Elemente auf bestimmte Bereiche beschränkt sind. Unvermeidbare Verunreinigungen wie H, N, O und S können in der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis der vorliegenden Erfindung in solchen Mengen enthalten sein, daß die gewünschten Eigenschaften der Legierung nicht verschlechtert werden. Unnötig zu sagen, daß die Legierungszusammensetzung, die die unvermeidbaren Verunreinigungen in derartigen Mengen enthält, als der Zusammensetzung der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte der Erfindung gleich oder äquivalent betrachtet werden kann.
Was den Gehalt an B in der Legierung der Erfindung betrifft, liegt er innerhalb des Bereichs von 0,5 ≤ x ≤ 16 Atom% in dem Fall, in dem das zweite Zusatzelement oder die zweiten Zusatzelemente anwesend sind, oder innerhalb des Bereichs von 0 5 ≤ x ≤ 8 Atom% in dem Fall, in dem kein zweites Zusatzelement anwesend ist, daß es leicht wird, eine effektive Permeabilität von 10000 oder höher zu erhalten.
Was den Gehalt des ersten Zusatzelements oder der ersten Zusatzelemente in der Legierung der Erfindung betrifft, wird in dem Fall, in dem das zweite Zusatzelement oder die zweiten Zusatzelemente in der Legierung enthalten sind, die effektive Permeabilität von nicht weniger als 10000 mit weniger als 4 Atom% des ersten Zusatzelements nicht erhalten, während mit über 10 Atom% des ersten Zusatzelements nicht nur die Permeabilität drastisch sinkt, sondern auch die magnetische Sättigungsflußdichte beträchtlich sinkt. Daher ist der Gehalt des ersten Zusatzelements beschränkt auf den Bereich von 4 ≤ y ≤ 10 Atom%. In dem Fall, in dem das zweite Zusatzelement abwesend ist, ist der Gehalt des ersten Zusatzelements oder der ersten Zusatzelemente in ähnlicher Weise beschränkt auf den Bereich von 4 ≤ y ≤ 9 Atom%.
Der Gehalt b an Fe + Co und/oder Ni als Hauptbestandteile der Legierung der vorliegenden Erfindung beträgt nicht mehr als 92 Atom% in dem Fall, in dem eines oder mehrere der zweiten Elemente anwesend sind, oder nicht mehr als 93 Atom% in dem Fall, in dem das zweite Element abwesend ist.
Das liegt daran, daß, wenn er in Anwesenheit des zweiten Zusatzelements (der zweiten Zusatzelemente) 92 Atom% überschreitet oder in Abwesentheit des zweiten Zusatzelements 93 Atom% überschreitet, keine hohe Permeabilität erhalten wird. Um jedoch eine magnetische Sättigungsflußdichte von 10 kG oder höher zu erhalten, ist es bevorzugt, daß b nicht weniger als 75 Atom% beträgt.
Bei der oben beschriebenen Wärmebehandlung wird die weichmagnetische Legierungszusammensetzung bei einer Temperatur, die höher ist als ihre Kristallisationstemperatur, bevorzugt bei einer Temperatur von 550 bis 650ºC, erwärmt und nachfolgend mit einer Kühlgeschwindigkeit von 100ºC/Minute oder höher abgekühlt. Die Kühlgeschwindigkeit von geringer als 100ºC/Minute ist nicht wünschenswert, weil die sich ergebende weichmagnetische Legierung eine verringerte Permeabilität hat.
Die magnetischen Eigenschaften der Legierung der vorliegenden Erfindung können gesteuert werden durch passende Auswahl der optimalen Wärmebehandlungs-Bedingungen. Es ist auch möglich, die magnetischen Eigenschaften durch Tempern der Legierung in einem Magnetfeld zu verbessern.
Die weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis der vorliegenden Erfindung kann, wie die konventionellen amorphen Legierungen, nach einem Abschreckverfahren üblicherweise in der Form eines Bandes erhalten werden, und das Band wird zur Erzeugung eines Magnetkerns für Magnetköpfe verwendet, nachdem es ausgestanzt und laminiert ist. Es ist jedoch manchmal der Fall, daß unter den Magnetköpfen und Induktionsspulen diejenigen, die komplizierte Formen haben, nicht aus Bändern der amorphen Legierung hergestellt werden können. In diesem Fall wird Pulver der amorphen Legierung hergestellt und mit einem Bindemittel verdichtet, um einen Pulverpreßkörper zu bilden, der als ein Magnetkopf oder eine Induktionsspule mit einer gewünschten Form dient.
Weil die Legierung der vorliegenden Erfindung hervorragende magnetische Eigenschaften hat, selbst wenn sie in der Form eines dünnen Films ist, ist sie als ein dünner, weichmagnetischer Film, der als ein Kern für Magnetköpfe verwendet werden kann, brauchbar.

(1) Dünner Film

Was das Verfahren zur Herstellung eines dünnen Films aus der oben beschriebenen weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis der Erfindung betrifft, können verschiedene Verfahren verwendet werden, die eine Vorrichtung zur Ausbildung eines dünnen Films wie eine Zerstäubungsvorrichtung und eine Dampfabscheidungsvorrichtung benutzen.
Was die Zerstäubungsvorrichtung betrifft, können alle bekannten verwendet werden, beispielsweise HF-Doppelschichtsputter, Gleichstrom-Sputter, Magnetron-Sputter, 3-Elektroden-Sputter, Ionenstrahl-Sputter, Sputter vom Typ mit gegenüberliegendem Ziel und dergleichen.
Dann wird der so hergestellte dünne Film der Wärmebehandlung unterzogen, bei der der Film zur Ausbildung feiner Kristallkörner erwärmt wird. Dieser Wärmebehandlungsschritt ist der gleiche, wie er für die oben beschriebene weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis selbst verwendet wird.

(2) Band

Als eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung von Band aus einer amorphen Legierung ist eine Vorrichtung vom Einzelwalzen-Typ, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, bekannt. Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung arbeitet wie folgt. Das heißt, während der aus Cu hergestellte Kühlzylinder 1 mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, wird das geschmolzene Metall 3 aus der in der Nähe des oberen Endes des Zylinders angeordneten Düse 2 ausgestoßen. Auf diese Weise wird das geschmolzene Metall 3 an der Oberfläche des Kühlzylinders 1 abgeschreckt, um sich zu verfestigen und zu einem Band geformt zu werden, das dann in der gleichen Richtung wie der Richtung, in die sich der Kühlzylinder 1 dreht, abgeführt wird.
Im Falle der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist die Oberfläche des Kühlzylinders 1 eine Hochglanzoberfläche, und die Düse 2 ist im wesentlichen senkrecht am oberen Ende des Zylinders vorgesehen, wobei der Abstand zwischen der Spitze der Düse und der Oberfläche des Kühlzylinders an seinem oberen Ende auf etwa 1 mm oder weniger festgesetzt ist.
Das aus der Düse 2 entlassene geschmolzene Metall 3 bildet eine Lache 4, die sich zwischen der Spitze der Düse 2 und der Oberfläche des Kühlzylinders 1 im wesentlichen im Stillstand und in Ruhe befindet. Wenn sich der Kühlzylinder 1 dreht, wird das geschmolzene Metall aus der Lache 4 abgeführt und an der Oberfläche des Zylinders in der Form eines Bandes 5 abgekühlt, wodurch kontinuierlich das Band 5 erzeugt wird.
Es können auch andere Arten von Vorrichtungen zum kontinuierlichen Erzeugen eines Bandes aus der Legierung der Erfindung verwendet werden.
Es ist zwar möglich, die in Fig. 1 gezeigte übliche Vorrichtung zu verwenden zur kontinuierlichen Erzeugung eines Bandes, wie es beschrieben ist bei der Erzeugung des Bandes aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis der vorliegenden Erfindung, aber es ist wünschenswert, eine verbesserte Vorrichtung zu verwenden, wenn das Produkt dazu gedacht ist, als Rohmaterial zur Herstellung von Magnetköpfen und dergleichen verwendet zu werden, um Bänder bereitzustellen, die eine ausreichend kleine Oberflächenrauhheit haben, einheitliche Oberflächenrauhheits-Werte an ihren beiden Seiten haben und deren Oxidation während ihrer Herstellung verhindert wird. Bei der Betrachtung von Bändern, die mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung mit einem Kühlzylinder, dessen Oberfläche hochglanzpoliert ist, hergestellt wurden, werden wellenförmige Senken und Rauhigkeitsspitzen an frei verfestigten Oberflächen der Bänder entlang ihrer Länge beobachtet. Es wird angenommen, daß die Unebenheit erzeugt wird wegen eines winzigen Schlupfes, der auf dem Zylinder auftreten würde, während das Band aus der Lache abgezogen wird. Andererseits wird die gleiche Art von Unebenheit wie bei der frei verfestigten Oberfläche in einem gewissen Ausmaß an der den Zylinder berührenden Oberfläche des Bandes, die dadurch gebildet wurde, daß die Verfestigung der Legierung auftrat, während sie in Berührung mit dem Zylinder war, beobachtet, aber im wesentlichen wird die Unebenheit an der Oberfläche des Kühlzylinders wie sie ist auf die den Zylinder berührende Oberfläche des Bandes übertragen, was dazu führt, daß die den Zylinder berührende Oberfläche des Bandes eine kleinere Oberflächenraubheit hat als die frei verfestigte Oberfläche.
Daher wird bei einer verbesserten Vorrichtung zum kontinuierlichen Erzeugen eines Bandes die Oberfläche des Kühlzylinders rauher gemacht als die Hochglanzoberfläche, um die Reibung zwischen dem Band und der Oberfläche des Zylinders mehr als jemals zu erhöhen, wodurch ein Gleiten des Bandes auf dem Kühlzylinder und daher das Auftreten von Unebenheit an der frei verfestigten Oberfläche verhindert wird. Dies verbessert den Oberflächenrauhheits-Zustand der frei verfestigten Oberfläche. Zusätzlich können, weil die Oberflächenraunheit der den Kühlzylinder berührenden Oberfläche von der Oberflächenraubheit der Oberfläche des Kühlzyliders abhängt, die Oberflächenrauhigkeitswerte der beiden Oberflächen des Bandes durch optimales Einstellen der Oberflächenraunheit der Oberfläche des Kühlzylinders im wesentlichen gleich gemacht werden. Als ein Ergebnis können weichmagnetische Bänder auf Fe-Basis, die für Magnetköpfe und dergleichen geeignet sind, erhalten werden.
Außerdem führt die Verwendung eines geschmolzenen Metalls der weichmagnetischen Legierung mit der angegebenen Zusammensetzung zu Bändern aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis, die eine hohe magnetische Sättigungsflußdichte und eine hohe Permeabilität sowie eine hohe Härte und eine hervorragende thermische Beständigkeit haben, und die für Magnetköpfe und dergleichen geeignet sind.
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung eines Bandes gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform. Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung und arbeitet ähnlich. Das heißt, der Kühlzylinder 10 wird mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht, und während er gedreht wird, wird ein geschmolzenes Metall 30 aus einer Düse 20, die in der Nähe des oberen Endes des Kühlzylinders 10 angeordnet ist, auf den Zylinder ausgestoßen, um dadurch das geschmolzene Metall 30 abzuschrecken und zu verfestigen zur Bildung eines Bandes 50, das dann in der gleichen Richtung wie der Richtung, in der der Kühlzylinder 10 gedreht wird, abgeführt wird.
Der Hauptunterschied zwischen der Vorrichtung gemäß Fig. 2 und der Vorrichtung gemäß Fig. 1 liegt darin, daß der Kühlzylinder 10 aus einer Legierung auf Fe-Basis hergestellt ist. Das heißt, der Kühlzylinder 10 ist aus einer Legierung auf Fe-Basis wie rostfreiem Stahl aufgebaut. Man sollte erkennen, daß es möglich ist, nur den Oberflächenbereich am äußeren Umfang des Kühlzylinders aus der Legierung auf Fe-Basis herzustellen.
Der äußere Umfangsoberflächenbereich des Kühlzylinders 10 wird bearbeitet, daß er eine größere Oberflächenrauhigkeit hat als ein hochglanzpolierter Oberflächenbereich, indem man ihn mit einem Schleifpapier mit einer Kornzahl von 600 bis 1000, bevorzugt 800, poliert. Dadurch werden die Oberflächenrauhigkeits-Werte an den beiden Seiten des Bandes 50 untereinander im wesentlichen einheitlich gemacht.
Wie oben beschrieben, können die Oberflächenrauhigkeits-Werte der beiden Seiten des Bandes untereinander genügend klein und einheitlich gemacht werden, indem man dafür sorgt, daß die Oberfläche des Kühlzylinders 10, oder zumindest der äußere Umfangsoberflächenbereich des Kühlzylinders 10, eine Oberflächenrauhigkeit hat, die derjenigen entspricht, die durch Polieren mit einem Schleifpapier mit einer Kornzahl von 600 bis 1000, bevorzugt 800, erhältlich ist. Daher ist die Vorrichtung gemäß Fig. 2 als eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Erzeugen eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung, das als ein Material für Magnetköpfe, insbesondere aküstische Magnetköpfe, brauchbar ist, geeignet.
Das geschmolzene Metall 30 ist ein geschmolzenes Metall der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit einer Zusammensetzung, die durch die Formel (I), wie sie vorstehend definiert ist, dargestellt wird.
Als nächstes wird im folgenden die Erzeugung eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis unter Verwendung der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung beschrieben werden.
Wenn ein geschmolzenes Metall aus der Legierung mit der oben beschriebenen Zusammensetzung aus der Düse 20 auf das obere Ende des Kühlzylinders 10 ausgestoßen wird, während der Zylinder gedreht wird, bildet das geschmolzene Metall der Legierung auf dem oberen Ende des Kühlzylinders 10 die Lache 40 und wird entlang der Oberfläche des Kühlzylinders unter Erzeugung des Bandes 50 daraus herausgezogen. Das Band so ist hauptsächlich aus einer amorphen Phase zusammengesetzt.
Hier ist der äußere Umfangsoberflächenbereich des Kühlzylinders 10 aus einer Legierung auf Fe-Basis hergestellt, die hinsichtlich ihrer Benetzbarkeit mit der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis hervorragend ist, wodurch das Ablösen des Bandes 50 von dem Kühlzylinder 10 erleichtert wird, so daß das erhaltene Band 50 eine gleichmäßige Dicke hat. Im Gegensatz dazu ist es nicht wünschenswert, einen aus einem anderen Metall als der Legierung auf Fe-Basis hergestellten Kühlzylinder 10, z. B. einen aus Cu oder dergleichen hergestellten Zylinder, zu verwenden, weil in diesem Fall das geschmolzene Metall verteilt wird, wenn es aus der Düse 20 ausgestoßen wird, so daß es mißlingt, Bänder einer guten Form zu erzeugen.
Außerdem wird das Band 50, weil die Oberfläche des Kühlzylinders 10 so ausgebildet ist, daß sie eine geeignete Rauhigkeit hat, am Gleiten auf dem Kühlzylinder 10 gehindert, was dazu führt, daß das Band 50 an den beiden Seiten eine ausreichend kleine Oberflächenrauhigkeit hat.
Tempern des so erhaltenen Bandes 50 durch Erwärmen bei einer Temperatur von 500 bis 620ºC, gefolgt von allmählichem Abkühlen, führt zur Kristallisation von nicht einheitlicher amorpher Phase in dem Band 50, und als ein Ergebnis wird eine Anzahl von Bereichen gebildet, in denen bereitwillig lokale Kristallisation auftritt, wodurch nicht einheitliche Kristallisationskerne gebildet werden. Das macht das sich ergebende Gefüge feiner und führt folglich zu einem feinkristallinen Gefüge, das Kristallkörner einer Größe von etwa 100 bis 200 Å enthält. Als Ergebnis kann ein Band aus weichmagnetischer Legierung auf Fe- Basis, das eine hohe magnetische Sättigungsflußdichte und eine hohe Permeabilität hat sowie hervorragende weichmagnetische Eigenschaften zeigt und sehr hart und hervorragend hinsichtlich thermischer Beständigkeit ist, erhalten werden.
Wie oben erklärt, können die Oberflächenrauhigkeits-Werte der beiden Seiten des Bandes ausreichend klein und untereinander einheitlich gemacht werden, indem man der Oberfläche des Kühlzylinders 10, oder zumindest dem äußeren Umfangsoberflächenbereich des Kühlzylinders 10, eine Oberflächenrauhigkeit gibt, die derjenigen entspricht, die durch Polieren mit einem Schleifpapier mit einer Kornzahl von 600 bis 1000, bevorzugt 800, erhältlich ist. Daher ist die Vorrichtung gemäß Fig. 2 als eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Erzeugen eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung, das als ein Material für Magnetköpfe, insbesondere akustische Magnetköpfe, brauchbar ist, geeignet.
Bei der Vorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Spitze der Düse so angeordnet, daß sie der Oberfläche des Zylinders in geneigtem Zustand gegenübersteht, dergestalt, daß die Spitze bezüglich der Drehrichtung des Kühlzylinders zur rückwärtigen Seite gerichtet ist. Verglichen mit der Vorrichtung von Fig. 1, bei der die Düse so angeordnet ist, daß sie der Oberfläche des Kühlzylinders senkrecht gegenübersteht, ist die Größe oder das Volumen der zwischen der Spitze der Düse und dem Kühlzylinder gebildeten Lache größer als die bzw. das bei der Vorrichtung von Fig. 1 gebildete. Durch die Drehung des Kühlzylinders wird das geschmolzene Metall unter Bildung eines Bandes aus der Lache abgeführt. Je größer das Volumen der Lache bei dieser Gelegenheit ist, desto kleiner ist die materielle Veränderung im Volumen, was dazu führt, daß das geschmolzene Metall beständiger abgeführt wird als in dem Fall, in dem eine kleine Lache gebildet wird, was die Schwahkung in der Oberflächenrauhigkeit des sich ergebenden Bandes verringert. Als ein Ergebnis kann ein weichmagnetisches Band auf Fe-Basis, das für Magnetköpfe geeignet ist, erhalten werden.
Die Verwendung eines geschmolzenen Metalls der weichmagnetischen Legierung mit der angegebenen Zusammensetzung führt zu einem weichmagnetischen Band auf Fe-Basis, das eine hohe magnetische Sättigungsflußdichte und eine hohe Permeabilität hat, sowie sehr hart ist und hervorragend hinsichtlich thermischer Beständigkeit, und daher für Magnetköpfe geeignet ist.
Die Figuren 3 und 4 zeigen den Aufbau noch einer weiteren Vorrichtung zur Erzeugung eines Bandes. Die Vorrichtung gemäß den Figuren 3 und 4 kann mit den gleichen oder ähnlichen Teilen, wie sie bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung verwendet werden, aufgebaut werden, ist aber von der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung hinsichtlich der Richtung der Düse und der Drehrichtung des Kühlzylinders verschieden. Aufrauhen des Kühlzylinders ist nicht wesentlich, aber es ist bevorzugt, das Aufrauhen durchzuführen.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung ist die Drehrichtung des Kühlzylinders 10 entgegengesetzt zu derjenigen des Kühlzylinders bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung, und das sich ergebende Band 50 wird nach links abgeführt, wie es in Fig. 3 durch einen Pfeil angedeutet wird. Genauer ausgedrückt, bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung wird das geschmolzene Metall 30 senkrecht nach unten zugeführt aus der Düse 20, die senkrecht angeordnet ist, so daß die Spitze der Düse in einer Richtung ausgerichtet ist, die durch den Mittelpunkt im senkrechten Querschnitt des Kühlzylinders 10 geht, und daher gibt es keinen Unterschied ungeachtet der Drehrichtung des Kühlzylinders 10. Im Gegensatz dazu ist bei der Vorrichtung von Fig. 3 die Drehrichtung des Kühlzylinders entsprechend der Neigungsrichtung der Düse festgesetzt (im folgenden erläutert).
Die Düse 20 ist in der Nähe des oberen Endes des Kühlzylinders 10 angeordnet, wobei die Spitze der Düse bezüglich der Drehrichtung des Kühlzylinders in einem vorbestimmten Winkel bezüglich einer imaginären senkrechten Achse zur Rückseite hin (rechts in Fig. 3) ausgerichtet ist. Der Neigungswinkel θ der Düse bezüglich der imaginären senkrechten Achse (s. Fig. 4) ist auf einen Wert innerhalb des Bereichs, der 40º nicht überschreitet, festgesetzt. Die Größe eines jeden Teils der Düse 20 und der Abstand der Spitze der Düse 20 von dem Kühlzylinder 10 können passend eingestellt werden, aber bevorzugt wird die Größe t&sub1; des Schlitzes der Düse 20 auf 0,5 mm, die Größe oder Dicke t&sub2; auf 1,0 mm und der Abstand 1&sub1; zwischen der tangentialen Linie, 02.09.97 09:49 die am obersten Teil des Kühlzylinders entlanggeht, und dem untersten Ende der Düse 20 auf etwa 0,5 mm eingestellt. Außerdem ist der Abstand I&sub2; zwischen dem unteren Teil des Schlitzes und der oben beschriebenen tangentialen Linie gleich 1&sub2; = 1&sub1; + t&sub2; x sinθ.
Andererseits ist der Abstand 1&sub3; zwischen dem oberen Teil des Schlitzes und der oben beschriebenen tangentialen Linie gleich 1&sub3; = 1&sub1; + (t&sub2; + t&sub3;. sinθ; wenn t&sub1; = 0,5 mm, t&sub2; = 1,0 mm und 1&sub1; = 0,5 mm und θ = 40º, dann ist 1&sub2; = etwa 1,14 mm und 1&sub3; = etwa 1,46 mm.
Als das geschmolzene Metall 30, das auf den Kühlzylinder 10 gespritzt werden soll, kann ein geschmolzenes Metall der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit einer durch die Formel (I), wie sie vorstehend definiert ist, dargestellten Zusammensetzung verwendet werden.
Als nächstes wird die Erzeugung eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis unter Verwendung der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung beschrieben werden.
Wenn ein geschmolzenes Metall der Legierung mit der oben beschriebenen Zusammensetzung aus der Düse 20 auf das obere Ende des Kühlzylinders 10 ausgestoßen wird, während der Zylinder in der in Fig. 3 durch einen Pfeil A angegebenen Richtung gedreht wird, bildet das geschmolzene Metall der Legierung auf dem oberen Ende des Kühlzylinders 10 die Lache 40 und wird daraus entlang der Oberfläche des Kühlzylinders unter Bildung des Bandes 50 extrudiert. Das Band 50 ist hauptsächlich aus einer amorphen Phase zusammengesetzt.
Hier ist der äußere Umfangsoberflächenbereich des Kühlzylinders 10 aus einer Legierung auf Fe-Basis hergestellt, die hinsichtlich ihrer Benetzbarkeit mit der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis hervorragend ist, so daß das Band 50 glatt aus dem Kühlzylinder 10 befördert werden kann. Im Gegensatz dazu ist es nicht wünschenswert, einen aus einem anderen Metall als der Legierung auf Fe-Basis hergestellten Kühlzylinder 10, d. h. einen aus Cu oder dergleichen hergestellten Zylinder, zu verwenden, weil in diesem Fall das geschmolzene Metall verteilt wird, wenn es aus der Düse 20 ausgestoßen wird, wobei es mißlingt, Bänder einer guten Gestalt zu erzeugen.
Weil die auf dem Kühilzylinder 10 ausgebildete Lache 40 hinsichtlich Größe oder Volumen groß genug ist, wird das Band 50 aus dieser großen Lache beständig abgeführt. Je größer die Lache 40 ist, desto kleiner ist die Veränderung in der Größe der Lache 40, was dazu führt, daß das Band 50 eine gleichmäßige Dicke hat.
Tempern des so erhaltenen Bandes 50 durch Erwärmen bei einer Temperatur von 500 bis 620ºC, gefolgt von allmählichem Abkühlen, führt zu Kristallisierung einer nicht gleichförmigen amorphen Phase in dem Band 50, und als Ergebnis wird eine Anzahl von Bereichen gebildet, in denen leicht lokale Kristallisierung auftritt, wodurch nicht einheitliche Kristallisationskerne gebildet werden. Das macht das sich ergebende Gefüge feiner und führt folglich zu einem feinkristallinen Gefüge, das Kristallkörner einer Größe von etwa 100 bis 200 Å enthält. Als ein Ergebnis kann ein Band aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis erhalten werden, das eine hohe magnetische Sättigungsflußdichte und eine hohe Permeabilität hat sowie hervorragende weichmagnetische Eigenschaften zeigt und sehr hart und hervorragend hinsichtlich thermischer Beständigkeit ist.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die Ergebnisse einer realen Messung darstellt, die die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel θ der Düse 20 und der Oberflächenraunheit Rz des Kühlzylinders zeigen. Die horizontale Achse gibt den Neigungswinkel θ der Düse 20 an, während die vertikale Achse das Verhältnis Rz/Rz&sup0; angibt, wobei Rz&sup0; die Oberflächenrauhheit bei einer Winkel θ von Null Grad ist und Rz die Oberflächenrauhheit bei der geneigten Düse 20, die in einem größeren Winkel als Null Grad geneigt ist, ist. Wie aus Fig. 5 deutlich wird, wird die Oberflächenraunheit Rz kleiner, d. h., die Oberfläche des sich ergebenden Bandes wird glatter, mit Erhöhung des Neigungswinkels θ der Düse 20. Man beachte, die Oberflächenrauhigkeitswerte Rz&sup0; und Rz werden, wie vorgeschrieben in JIS-B-0601, erhalten durch Berechnung der Durchschnittsrauhigkeit aus zehn Punkten, die unter Verwendung eines Oberflächenrauhigkeits-Meßgeräts vom Nadeltyp gemessen wurden.
Der Grund, warum sich die Oberflächenrauhneit Rz durch Neigen der Düse 20 verringert, ist wahrscheinlich dem Anwachsen der Größe der Lache 40, die zwischen der Spitze der Düse 20 und dem Kühlzylinder 10 ausgebildet wird, wenn die Düse geneigt ist im Vergleich zu dem Fall, in dem die Düse 20 nicht geneigt ist, zuzuschreiben, was im wesentlichen die feine Veränderung des Volumens der Lache 40, wenn das geschmolzene Metall 30 aus der Lache 40 abgeführt wird, verringert, wodurch sichergestellt wird, daß das geschmolzene Metall gleichmäßig aus der Lache abgeführt wird.
Wenn der Abstand 1&sub1; zwischen dem untesten Ende der Düse 20 und dem Kühlzylinder 10 auf einen konstanten Wert eingestellt ist, wird die Lache 40 größer entsprechend dem Anwachsen des Neigungswinkels q der Düse 20 auf eine bestimmte Höhe. Wenn der Winkel θ jedoch 40º überschreitet, fließt das geschmolzene Metall 30 aufgrund seines eigenen Gewichts auf der Rückseite bezüglich der Drehrichtung des Kühlzylinders 10 nach unten, wodurch es mißlingt, die Lache 40 auszubilden. Daher darf der Winkel θ 40º nicht überschreiten.
Andererseits wird, wenn die Düse so geneigt ist, daß ihre Spitze bezüglich der Drehrichtung des Kühlzylinders 10 zur vorderen Seite hin ausgerichtet ist, keine große Lache 40 ausgebildet, und daher kann keine Verbesserung bei der Oberflächenraubheit des sich ergebenden Bandes erhalten werden.
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die Ergebnisse der Untersuchung des Einflusses des Abstands zwischen der Spitze der Düse 20 und der Oberfläche des Kühlzylinders 10, wenn der Neigungswinkel θ der Düse 20 festgelegt ist, darstellt. In Fig. 6 gibt die horizontale Achse den Spalt oder Abstand zwischen der Spitze der Düse 20 und der Oberfläche des Kühlzylinders 10 (Größe 1&sub1; vorstehend beschrieben) an, während die vertikale Achse die Oberflächenrauhheit Rz und Rmax des gebildeten Bandes 50 angibt. Rmax ist die maximale Oberflächenraunheit, die unter Verwendung eines Oberflächenrauhheit-Meßgeräts vom Nadeltyp gemessen wurde. Aus der in Fig. 6 gezeigten graphischen Darstellung kann man sehen, daß Rz und Rmax am kleinsten sind, wenn die Größe 1&sub1; auf einen Wert innerhalb des Bereichs von 0,3 bis 0,5 mm eingestellt ist. Dementsprechend ist es bevorzugt, den Wert von 1&sub1; innerhalb dieses Bereichs einzustellen. Übrigens sind, wenn der Neigungswinkel der Düse 20 auf θ = 40º eingestellt ist, die anderen Größen 1&sub2; = 0,94 bis 1,14 mm und 1&sub3; = etwa 1,26 bis etwa 1,46 mm, was dazu führt, daß der Abstand zwischen dem Spalt in der Düse 20 und dem Kühlzylinder 10 groß ist.
Bei dem Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung eines Bandes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Düse und der Kühlzylinder in einer Kammer untergebracht, die bis zum Vakuum evakuiert ist, und in diesem Zustand wird das geschmolzene Metall zur Ausbildung eines Bandes auf den Kühlzylinder gespritzt. Daher ergibt sich ein Band aus einer nicht oxidierten Legierung, die weniger Verunreinigungen enthält.
Fig. 7 zeigt ein Beispiel der bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung verwendeten Vorrichtung. Die in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung wird grundlegend aufgebaut durch eine Kammer 60, in der der Kühlzylinder 10 und ein Tiegel 11 untergebracht sind.
Die Kammer 60 hat ein kastenartiges Gehäuse 12, in dem der Kühlzylinder 10 und der Tiegel 11 untergebracht sind, und ein mit dem Gehäuse 12 verbundenes kastenartiges Außenteil 13. Das Gehäuse 12 und das Außenteil 13 sind durch Flanschbereiche 12a bzw. 13a miteinander verschraubt, so daß der verbundene Bereich einen luftdichten Aufbau hat. Ein Abgasrohr 14, das mit einer Evakuierungsvorrichtung verbunden ist, ist mit dem Gehäuse 12 der Kammer 60 verbunden.
Der Kühlzylinder 10 wird von einer drehbaren Achse 10a, die die Seitenwandungen der Kammer 60 durchdringt, gehalten. Der Kühlzylinder 10 wird über die drehbare Achse 10a von einem außerhalb der Kammer 60 vorgesehenen Motor (nicht gezeigt) zum Drehen angetrieben. Die Bereiche der Seitenwandungen, an denen die drehbare Achse 10a hindurchdringt, sind mit einem Magnetverschluß ausgestattet und luftdicht gemacht.
Am unteren Ende des Tiegels 11 ist die Düse 20 vorgesehen. Am unteren Teil des Tiegels 11 ist eine Heizspirale 17 vorgesehen. Im Inneren des Tiegels 11 befindet sich das geschmolzene Metall 30 aus einer weichmagnetischen Fe-Legierung.
Der obere Teil des Tiegels 11 ist verbunden mit einer Gasquelle 18 zum Zuführen eines Gases wie Ar-Gas durch ein Zuführ-Rohrleitungssystem oder ein Verbindungsrohr 15, in dem sich ein Druckregelventil 19 und ein Magnetventil 21 befinden. Mittig an der Zuführleitung 15 zwischen dem Druckregelventil und dem Magnetventil 21 ist ein Druckmeßgerät 22 vorgesehen. Eine Hilfsleitung 23 ist mit der Leitung 15 parallel verbunden. In der Hilfsleitung 23 befinden sich ein Druckregelventil 24, ein Strömungsgeschwindigkeits-Regelventil 25 und ein Strömungsmeßgerät 26. Das heißt, ein Gas wie Ar kann von der Gasquelle 18 ins Innere des Tiegels 11 zugeführt werden, so daß das geschmolzene Metall aus der Düse 20 auf den Kühlzylinder 10 gespritzt werden kann.
Mit dem Deckenbereich der Kannner 60 ist eine Gasquelle 31 zur Zuführung eines Gases wie Ar-Gas durch eine Verbindungsleitung 32, in der sich ein Druckregelventil 33 befindet, verbunden, so daß Ar-Gas oder dergleichen in das Innere der Kammer 60 geschickt werden kann.
Der Kühlzylinder 10 und die Düse 20 in der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung sind im wesentlichen vom selben Aufbau wie diejenigen in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung. Das heißt, der Kühlzylinder 10 wird mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht, und während er gedreht wird, wird das geschmolzene Metall 30 aus einer Düse 20, die in der Nähe des oberen Endes des Kühlzylinders 10 angeordnet ist, auf den Zylinder geblasen, um dadurch das geschmolzene Metall 30 abzuschrecken und in der Form eines Bandes, das dann in der gleichen Richtung wie der Richtung, in der der Kühlzylinder 10 gedreht wird, abgeführt wird, zu verfestigen.
Der Hauptunterschied zwischen dem Kühlzylinder 10 und dem Kühlzylinder 1 liegt darin, daß der Kühlzylinder 10 aus einer Legierung auf Fe-Basis hergestellt ist. Das heißt, der Kühlzylinder 10 ist aus einer Legierung auf Fe-Basis wie rostfreier Stahl hergestellt. Es sollte erwähnt werden, daß nur der äußere Umfangsoberflächenbereich des Kühlzylinders 10 aus der Legierung auf Fe-Basis hergestellt sein kann.
Wünschenswerterweise ist der äußere Umfangsoberflächenbereich des Kühlzylinders 10 bearbeitet, daß er eine größere Oberflächenrauhheit hat als einer mit Hochglanzoberfläche, indem er mit einem Schleifpapier mit einer Kornzahl von 600 bis 1000, bevorzugt 800, poliert wird. Indem man so verfährt, werden die Oberflächenrauhigkeitswerte an den beiden Seiten des Bandes 50 untereinander im wesentlichen gleichmäßig gemacht.
Wie oben beschrieben, können die Oberflächenrauhigkeits-Werte der beiden Seiten des Bandes ausreichend klein und untereinander einheitlich gemacht werden, indem man dafür sorgt, daß die Oberfläche des Kühlzylinders 10 oder zumindest der äußere Umfangsoberflächenbereich des Kühlzylinders 10 eine Oberflächenrauhigkeit hat, die derjenigen entspricht, die erhältlich ist durch Polieren mit einem Schleifpapier mit einer Kornzahl von 600 bis 1000, bevorzugt 800. Daher ist die Vorrichtung gemäß Fig. 7 geeignet als eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Erzeugen eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung, das als ein Material für Magnetköpfe, insbesondere akustische Magnetköpfe, brauchbar ist.
Was das geschmolzene Metall 30 betrifft, wird ein geschmolzenes Metall der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit einer Zusammensetzung, die durch die Formel (I), wie sie vorstehend definiert ist, dargestellt wird, verwendet.
Als nächstes wird die Herstellung eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis unter Verwendung der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung im folgenden beschrieben werden.
Bei der Herstellung eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung wird das Innere der Kammer 60 evakuiert und dann wird ein nicht oxidierendes Gas wie Ar-Gas aus der Gasquelle 31 in die so evakuierte Kammer 60 geschickt. Andererseits wird Ar-Gas in das Innere des Tiegels 11 gepreßt, um dadurch das geschmolzene Metall 30 aus der Düse 20 auszustoßen, und zur gleichen Zeit wird der Kühlzylinder 10 mit einer hohen Geschwindigkeit in der Richtung gedreht, die in Fig. 7 durch einen Pfeil A bezeigt ist. Daher wird das geschmolzene Metall 30 entlang der Oberfläche des Kühlzylinders 10, während es am oberen Ende des Kühlzylinders 10 die Lache 40 ausbildet, unter Bildung des Bandes 50 extrudiert. Das Band so ist hauptsächlich aus einer amorphen Phase zusammengesetzt. Hier ist der äußere Umfangsoberflächenbereich des Kühlzylinders 10 aus einer Legierung auf Fe-Basis hergestellt, die hervorragend ist hinsichtlich ihrer Benetzbarkeit mit der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis, wodurch sie die Ablösung des Bandes 50 von dem Kühlzylinder 10 erleichtert, so daß das erhaltene Band 50 eine gleichmäßige Dicke hat. Im Gegensatz dazu ist es nicht wünschenswert, einen Kühlzylinder 10 zu verwenden, der aus einem anderen Metall als der Legierung auf Fe-Basis hergestellt ist, z. B. einen aus Cu oder dergleichen hergestellten Zylinder, weil in diesem Fall das geschmolzene Metall verteilt wird, wenn es aus der Düse 20 ausgestoßen wird, wodurch es mißlingt, Bänder einer guten Gestalt zu erzeugen.
Außerdem wird das Band 50, weil die Oberfläche des Kühlzylinders 10 so gestaltet ist, daß sie eine geeignete Rauhheit hat, daran gehindert, auf dem Kühlzylinder 10 zu rutschen, was dazu führt, daß das Band 50 an den beiden Seiten eine ausreichend kleine Oberflächenrauhheit hat.
Außerdem wird, weil der Tiegel 11 und der Kühlzylinder 10 und ihre Umgebung mit nicht oxidierendem Gas bedeckt sind, weder das geschmolzene Metall 30, das abgeschreckt wird, noch das Band 50, das nach dem Abschrecken von dem Kühlzylinder 10 abgeführt wird, oxidiert.
Beim kontinuierlichen Erzeugen des Bandes 50 durch kontinuierliches Ausstoßen des geschmolzenen Metalls 30 aus dem Tiegel 11 auf den Kühlzylinder 10 wird das von dem Kühlzylinder 10 abgeführte Band 50 in dem Außenteil 13 in der Kammer 60 gelagert. Weil sich das Band 50 in einem vorgewärmten Zustand und noch bei einer hohen Temperatur befindet, neigt es sonst dazu, wenn es Luft ausgesetzt wird, oxidiert zu werden, aber das Innere der Kammer 60 ist mit Ar-Gas gefüllt, was das Auftreten von Oxidation in der Kammer 60 verhindert.
Wenn die kontinuierliche Erzeugung des Bandes 50 vorbei ist und die Temperatur des in dem Außenteil 13 gelagerten Bandes auf Raumtemperatur absinkt, werden das Gehäuse 12 und das Außenteil 13 der Kammer 60 getrennt, um das Band 50 herauszunehmen.
Tempern des so erhaltenen Bandes 50 durch Erwärmen bei einer Temperatur von 500 bis 620ºC, gefolgt von allmählichem Abkühlen, führt zu Kristallisation von nicht einheitlicher amorpher Phase in dem Band 50, und als Ergebnis wird eine Anzahl von Bereichen gebildet, in denen leicht lokale Kristallisation auftritt, wodurch nicht einheitliche Kristallisationskerne gebildet werden. Dies macht das sich ergebende Gefüge feiner und führt folglich zu einem feinkristallinen Gefüge, das Kristallkörner einer Größe von etwa 100 bis 200Å enthält. Als ein Ergebnis kann ein Band aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis erhalten werden, das eine hohe magnetische Sättigungsflußdichte und eine hohe Permeabilität hat, sowie hervorragende weichmagnetische Eigenschaften zeigt und sehr hart und hervorragend hinsichtlich thermischer Beständigkeit ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung eines Bandes kann die verwendete Vorrichtung die in Fig. 7 gezeigte sein, aber sie verwendet die gleiche geneigte Düse, wie sie in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist. In diesem Fall ist die Düse 20 zu der Seite geneigt, die kein Hindernis beim Abführen des sich ergebenden Bandes 50 verursacht.
Wie vorstehend erläutert, können die Oberflächenrauhheits-Werte der beiden Seiten des Bandes ausreichend klein und untereinander gleichförmig gemacht werden, indem man dafür sorgt, daß die Oberfläche des Kühlzylinders 10 oder zumindest der äußere Umfangsoberflächenbereich des Kühlzylinders 10 eine Oberflächenrauhheit hat, die derjenigen entspricht, die durch Polieren mit einem Schleifpapier mit einer Kornzahl von 600 bis 1000, bevorzugt 800, erhältlich ist. Daher ist die obengenannte Vorrichtung geeignet als Vorrichtung zum kontinuierlichen Erzeugen eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung, das als Material für Magnetköpfe, insbesondere aküstische Magnetköpfe, brauchbar ist.

(3) Pulverpreßkörper

Die Verwendung eines Pulvers aus weichmagnetischer Legierung mit der angegebenen Zusammensetzung bei der Herstellung eines Pulverpreßkörpers ermöglicht es, einen Pulverpreßkörper zu erhalten, der aus einem Pulver aus weichmagnetischer Legierung, das verdichtet ist, hergestellt ist und eine hohe magnetische Sättigungsflußdichte und eine hohe Permeabilität sowie eine hohe mechanische Festigkeit und eine hohe thermische Beständigkeit hat.
Eine von den Erfindern durchgeführte Untersuchung hat enthüllt, daß die oben beschriebene weichmagnetische Legierung mit der angegebenen Zusammensetzung beim Erhitzen spröde wird, und daher kann die Legierung leicht in Pulverform gebracht werden, indem sie in diesem Zustand pulverisiert wird.
Pulver der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte gemäß der vorliegenden Erfindung kann üblicherweise nach einem Verfahren hergestellt werden, das einen Schritt des Abschreckens eines geschmolzenen Metalls einer weichmagnetischen Legierung mit einer durch die Formel (I), wie sie vorstehend definiert ist, dargestellten Zusammensetzung durch ein Zerstäube-Verfahren oder dergleichen enthält, um es in Pulver umzuwandeln, und einen Schritt des Erhitzens des in dem vorangehenden Schritt erhaltenen Pulvers, um feine Kristallkörner abzuscheiden, enthält. Bei der Herstellung des vorstehend beschriebenen Pulvers der weichmagnetischen Legierung kann das Pulver auch hergestellt werden durch Herstellen einer Legierung mit einer durch die Formel (I), wie sie vorstehend definiert ist, dargestellten Zusammensetzung, Erwärmen der Legierung bei einer Temperatur von nicht weniger als ihrer Kristallisationstemperatur, um sie spröde zu machen, und dann Pulverisieren der Legierung.
Um das Pulver einer magnetischen Legierung durch Zerstäuben zu erhalten, wird das Legierungsmaterial mit der oben beschriebenen Zusammensetzung in einem Tiegel unter Verwendung einer Hochfrequenz-Anlage geschmolzen, und das geschmolzene Metall wird durch eine Düse zum Ausstoßen des geschmolzenen Metalls, die am Boden des Tiegeis vorgesehen ist, strömenlassen, wobei Stickstoffgas bei einem vorbestimmten Druck durch eine Multiloch-Zerstäuberdüse geblasen wird, die beispielsweise in einem Kreis bezüglich des Flusses aus geschmolzenem Metall, der aus der Düse zum Ausstoßen des geschmolzenen Metalls tropft, angeordnet ist.
Eine durch die Erfinder durchgeführte Untersuchung hat enthüllt, daß die vorstehend beschriebene weichmagnetische Legierung mit der angegebenen Zusammensetzung beim Erwärmen spröde wird, und daher kann die Legierung unter Verwendung dieser Eigenschaft pulverisiert werden. Alternativ kann Pulver erhalten werden durch Erwärmen der Legierung mit der vorgenannten Zusammensetzung bei einer Temperatur von nicht weniger als ihrer Kristallisationstemperatur, bevorzugt 550 bis 650ºC, um sie spröde zu machen, und Pulverisieren der Legierung in diesem Zustand, um ihren Teilchendurchmesser einzustellen.
Als nächstes wird das Pulverisieren der Legierung, die wie vorstehend beschrieben erhalten wurde, erklärt werden.
Die vorstehend beschriebene Legierung wird im abgeschreckten Zustand in ein amorphes Phasengefüge umgewandelt und ist daher reich an Duktilität, so daß sie, so wie sie ist, schwierig zu pulverisieren ist, um ihr Pulver zu erhalten. Dementsprechend wird die wie vorstehend erhaltene Legierung bei einer Temperatur von 500ºC oder höher erwärmt, um sie zu verspröden, und in diesem Zustand unter Verwendung einer Mühle wie einer Walzenmühle oder einer Reibmühle pulverisiert. Als ein Ergebnis dieser Behandlung kann ein Pulver aus weichmagnetischer Legierung mit einem Teilchendurchmesser von etwa 1 bis etwa 100 µm erhalten werden.
Dann wird eine Erklärung gegeben werden zur Herstellung eines Pulverpreßkörpers, z. B. eines Magnetkopfkerns.
Zuerst wird, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, ein Pulver A aus weichmagnetischer Legierung unter Verwendung eines oberen Formteils PU und eines unteren Werkzeugs PL einer Presse P zu einem Kern B mit einer vorbestimmten Form geformt. Der geformte Kern B wird dann zusammen mit einem Druckmedium-Pulver C in eine in den Figuren 9A, 9B und 9C gezeigte Druckkapsel 70 eingeführt und darin verschlossen. In den Figuren 9A bis 9C ist nur ein geformter Kern B gezeigt, aber in der Praxis wird eine Mehrzahl geformter Kerne B in die Druckkapsel 70 eingeführt und abgeschlossen.
Die Druckkapsel 70 hat einen zylindrischen Körper 71 mit einem Boden und einer abnehmbaren Abdeckung oder Klappe 72 auf dem Körper 71. Ein Entlüftungsrohr 73 hat eine Öffnung in der Abdeckung 72. Der geformte Kern B und das Druckmedium-Pulver C werden in die Druckkapsel 70 eingeführt in einem Zustand, in dem die Abdeckung abgenommen ist. Dann wird eine Siebplatte 74, die keinen Durchgang des geformten Kerns B und des Druckmedium-Pulvers C durch sie hindurch erlaubt, auf der inneren Oberfläche des Körpers 71 an seinem oberen Teil angeordnet, gefolgt von Verschweißen des Körpers 71 und der Abdeckung 72, um Lücken dazwischen zu verschließen. Dann wird das Entlüftungsrohr 73 eingeknickt, um die Verbindung nach außen zu unterbrechen, wodurch ein verschlossenes Werkstück 90 (Druckkapsel 70), in dem der geformte Kern B und das Druckmedium-Pulver C enthalten sind, vollendet wird.
Beim Entziehen von Luft wird die Druckkapsel 70 in einen Heizofen F eingesetzt und bei einer Temperatur von etwa 500 bis 900ºC erhitzt. Diese Wärmebehandlung ist dazu gedacht, eine vollständigere Entgasung zu bewirken, als sie üblicherweise für diese Art von Luftentzug ausgeführt wird.
Das Druckmedium-Pulver C ist ausgewählt unter Materialien, die keine chemische Reaktion mit dem Pulver A aus weichmagnetischer Legierung (geformter Kern B) eingehen. Hier, wo der geformte Kern B aus dem Pulver aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis mit der vorgenannten Zusammensetzung hergestellt ist, werden günstige Ergebnisse erhalten, wenn ZrO&sub2;-Pulver als das Druckmedium-Pulver C verwendet wird. Zusätzlich dazu kann auch MgO-Pulver verwendet werden.
Fig. 10 ist ein schematischer Querschnitt einer hydraulischen Heißpresse 80, bei der ein Hochdruckzylinder 81 sowohl am oberen als auch am unteren Ende mit einem oberen Deckel 82 bzw. einem unteren Deckel 83 verschließbar ist. Eine Hochdruck-Gasleitung 84 hat eine Öffnung in dem oberen Deckel 82. In dem Hochdruck-Zylinder 81 sind ein Ständer 85 zum Tragen des Werkstücks 90 und ein Heizer 86 angeordnet, und zwischen dem Hochdruckzylinder 81 und dem Heizer 86 ist eine Isolationsschicht 87 vorgesehen.
Das Werkstück 90 wird auf dem Ständer 85 befestigt und mittels des Heizers 86 auf eine hohe Temperatur erhitzt, und gleichzeitig wird mittels eines Hochdruckgases als ein Druckmedium, das durch die Leitung 84 hineingelassen wird, ein isotroper Druck ausgeübt. Als Ergebnis wird das Werkstück 90 (Kapsel 70) durch Zusammendrücken vollständig verformt. Während der Verformung durch Zusammendrücken ist der geformte Kern B in der Kapsel 70 durch das Durckmedium-Pulver C isotropem Druck ausgesetzt. Durch das Druckmedium-Pulver C empfängt er auch die Wärme von dem Heizer 86. Daraus folgt, daß kein abruptes Erwärmen des geformten Kerns B auftritt, und daher treten in dem geformten Kern B weder Springen noch Verformung aufgrund von abrupter Erwärmung auf. Das heißt, der geformte Kern B wird gleichförmig und isotrop verdichtet, wobei Blasen im Inneren entfernt werden, und dann zur Fertigstellung eines Magnetkopfkerns D schließlich gesintert. Der so erhaltene Magnetkopfkern D schrumpft mehr als der geformte Kern B, und daher wird die Form des geformten Kerns B unter Berücksichtigung des Ausmaßes derartigen Schrumpfens bestimmt.
Das wie vorstehend beschrieben druckverformte Werkstück 90 wird aus der hydraulischen Heißpresse herausgenommen, und danach werden der Körper 71 und der Deckel 72 gebrochen, wie in Fig. 11 gezeigt, um den fertigen Magnetkopfkern D im Inneren des Werkstücks 90 herauszunehmen. Weil der Magnetkopfkern D im voraus so bearbeitet worden ist, daß er eine vorbestimmte Form hat, kann er so wie er ist ohne weitere Bearbeitung als ein Magnetkopfkern verwendet werden.
In der hydraulischen Heißpresse ist der geformte Kern B vollstädig bedeckt mit dem Druckmedium-Pulver C, das mit dem Kern B keine chemische Reaktion eingeht, und daher ist nicht zu befürchten, daß der fertiggestellte Magnetkopfkern D unter einer Veränderung der Eigenschaften leidet.
In der vorstehenden Beschreibung wurde zwar die Herstellung des Magnetkopfkerns D erläutert, aber die Anwendung des Verfahrens ist nicht beschränkt auf die Herstellung von Magnetkoptkernen, sondern das Verfahren kann in breitem Umfang verwendet werden als ein Herstellungsverfahren zur Herstellung von Magnetkernen zur Verwendung in Transformatoren, Elektromotoren, Induktionsspulen und dergleichen, indem man die Form des oberen Formteils und des unteren Werkzeugs der Presse geeignet verändert.
Es ist auch einfach, einen ringförmigen Magnetkern D, wie in Fig. 12 gezeigt, und einen Magnetkern D&sub1; vom Walzen-Typ, wie in Fig. 13 gezeigt, herzustellen durch Pulverisieren der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit einer durch die Formel (I), wie sie vorstehend definiert ist, dargestellten Zusammensetzung in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben, und Formen und Preßverdichten unter Verwendung der in den Figuren 8, 9A bis 9C, 10 und 11 gezeigten Vorrichtung durch geeignetes Verändern der Gestalt der Form der Presse P. Unnötig zu sagen, daß das Verfahren der Erfindung angewendet werden kann für die Herstellung verschiedener Arten von Magnetkernen, wie Magnetkernen für Antennen in der Form eines Stabes oder einer Scheibe, Magnetkernen vom Multiloch-Typ, Magnetkernen vom Schrauben-Typ, Magnetkernen vom Schalen-Typ, Magnetkernen vom Topf-Typ oder Magnetkernen anderer Formen.
Unter Verwendung eines Bandes der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis gemäß der vorliegenden Erfindung können Transformatoren hergestellt werden.
Fig. 14 zeigt den Transformator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Transformator T enthält ein Paar von Magnetkernen 100 und 100 und eine um die Hauptelement-Magnetkerne 100 und 100 gewickelte Verdrahtung 101. Der Magnetkern 100 ist hergestellt durch mehrmaliges Aufwickeln eines Bandes aus der Legierung, um ein Laminat zu bilden. Das Band ist gebildet aus einem Band aus weichmagnetischer Legierung und einer isolierenden Schicht aus MgO oder dergleichen, die an einer Oberfläche des Bandes ausgebildet ist. Als ein Beispiel der weichmagnetischen Legierung, die das vorstehend beschriebene Band ausmacht, kann eine weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte, die eine durch die Formel (I), wie sie vorstehend definiert ist, dargestellte Zusammensetzung hat, verwendet werden. Die Legierung hat meist eine magnetische Sättigungsflußdichte von üblicherweise 10 kG oder höher. Für Niederfrequenz-Transformatoren ist es jedoch im Hinblick auf die Verringerung der Größe des Transformators bevorzugt, diejenige mit einer magnetischen Sättigungsflußdichte von 13 kG oder höher zu verwenden. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann ein Band mit einer Breite von etwa mehreren zehn Millimetern (mm) und einer Dicke von 20 bis 40 µm erhalten werden. Bei der Herstellung des Bandes wird auf dem Band eine isolierende Schicht aus MgO oder dergleichen nach einem üblichen Verfahren wie Elektrophorese, Metallisieren, Aufstäuben oder Dampfabscheidung ausgebildet. Durch Aufwickeln des Bandes mit der isolierenden Schicht im Inneren kann der Magnetkem 100, wie in Fig. 15 gezeigt, erhalten werden.
Dann wird der Magnetkern 100 eine Stunde lang bei einer Temperatur von 500 bis 700ºC gehalten und abgeschreckt durch Wasserabschrecken oder eine ähnliche Technik, um ihn abzuschrecken, gefolgt von Tempern, um die weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis, die den Magnetkern 100 ausmacht, zu kristallisieren. Diese Kristallisation verbessert die magnetischen Eigenschaften und die thermische Beständigkeit des Magnetkerns, wodurch sie den Ziel-Magnetkern 100 ergibt.
Der so erhaltene Niederfrequenz-Transformator, der aufgebaut ist aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit einer hohen magnetischen Sättigungsflußdichte und einer hohen Permeabilität, zeigt hervorragende magnetische Eigenschaften, und gleichzeitig hat er, da die Legierung selbst bei einer Temperatur von nicht weniger als 500ºC wärmebehandelt worden ist, natürlich eine hervorragende thermische Beständigkeit.
Daher können gemäß der vorliegenden Erfindung Transformatoren erhalten werden, die geeignet sind als bei industriellen Frequenzen verwendete Transformatoren für Leistungsverteilung oder als bei niedrigen Frequenzen verwendete Wechselrichter-Transformatoren.
Außerdem kann ein Magnetkopf hergestellt werden, der einen Kern vom Laminat-Typ hat, für den ein aus der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis gemäß der vorliegenden Erfindung hergestelltes Band angewendet wird.
Wie in Fig. 16 gezeigt, hat der Magnetkopf 100 mit einem Kern vom Laminat-Typ gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Paar symmetrisch aufgeteilter Halte-Gehäuse 111 und 111 zum Befestigen verschiedener Elemente an jeweils vorbestimmten Stellen. Jedes der Halte-Gehäuse 111 und 111 hat eine gleitfähige Kontaktoberfläche 111a, die an einer ihrer Seiten gebogen ist, so daß sie eine sanfte Gleitwirkung gegenüber einem Magnetband erzielen kann. An gegenüberliegenden Enden der gleitfähigen Kontaktoberflächen 111a bzw. 111a sind symmetrisch Kerne 112 bzw. 112 vom Laminat-Typ vorgesehen, die jeweils hergestellt sind durch Laminieren einer Mehrzahl von Folienstücken, die aus einem dünnen magnetischen Material hergestellt sind, eines auf das andere.
Wie in Fig. 17A gezeigt, ist der Kern 112 vom Laminat-Typ hergestellt aus einer Mehrzahl von Folienstücken aus einem magnetischen Material in der Form eines im wesentlichen U-förmigen Kernblatts 113, die eines auf das andere laminiert sind. Ein Paar derartiger Kerne 112 und 112 vom Laminat-Typ wird aneinandergefügt, und die Anstoß-Oberfläche ist als ein Magnetspalt 114 definiert.
Außerdem wird um den Kern 112 vom Laminat-Typ eine Spule 115 gewickelt, und eine Spaltscheibe 116 wird als den Magnetspalt 114 unterbrechend, indem sie in diesen eingefügt wird, angeordnet, wie es in Fig. 16 gezeigt ist, um den Magnetkopf 110 grundlegend aufzubauen.
Der Kern 112 vom Laminat-Typ enthält eine Mehrzahl von Kernblättern 113, die aus dem Legierungsband ausgestanzt und eines auf das andere laminiert wurden.
Blätter aus der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis der vorliegenden Erfindung mit einer geeigneten Dicke, z. B. 30 mm, werden zur Herstellung von Kernblättern 113 dem Pressen und Trommelpolieren unterzogen.
Als nächstes werden die Blätter selbst in dem Temperschritt getempert (600ºC). Die getemperten Kernblätter 113 werden in dem Schritt des Ausrichtens der Kernblätter 113 in eine Schablone eingesetzt und in der gleichen Richtung in einer Reihe angeordnet, damit sie veranlaßt werden, eng aneinander anzuhaften, und gleichzeitig wird für jede vorbestimmte Anzahl der Kernblätter 113 ein Trenneinsatz eingefügt. Dann werden die Kernblätter 113 und die Trenneinsätze in der Laminierungsrichtung durch Laserschweißen in einem Zustand, in dem die Kernblätter 113 und die Trenneinsätze veranlaßt sind, nahe aneinander anzuhaften, verschweißt. So werden die Kernblätter in dem nachfolgenden Kern-Trennschritt durch einen einfachen Trennvorgang in dem Bereich, wo Trenneinsätze eingefügt waren, getrennt, weil an jedem Bereich, wo der Trenneinsatz eingefügt war, kein Verschweißen auftritt oder sich nur schwaches Verschweißen ergibt, und auf diese Weise werden die Kernblätter als ein Laminat mit einer vorbestimmten Anzahl von Kernblättern laminiert. Die so erhaltenen Laminate werden dann in einem Harz-Imprägnierungsschritt in eine Harzlösung eingetaucht, um einen isolierenden Harzfilm zwischen den jeweiligen Kernblättern 113 auszubilden, wodurch sie den Kern 112 vom Laminat- Typ, wie er in Fig. 17A gezeigt ist, ergeben.
Magnetköpfe mit komplizierteren Formen können konstruiert werden als Magnetköpfe mit einem Kern vom Pulverpreßkörper-Typ, der hergestellt wird durch Verdichten von Pulver der weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 18 zeigt einen Magnetkopf 120 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Magnetkopf 120 wird hauptsächlich für Band-Aufzeichnungsgeräte verwendet, und ist aus einem Magnetkopfkern D, um den eine Spule 121 herumgewickelt ist, und einer Haltevorrichtung 122, die den Magnetkopfkern D hält, aufgebaut. An jedem Ende der Spule 121 ist ein Spulenkörper 123 vorgesehen. Der Magnetkopfkern ist mit einem Spalt 124 ausgebildet. Der Magnetkopfkern wird hergestellt durch Verdichten des Pulvers aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis mit einer durch die Formel (I), wie sie vorstehend definiert ist, dargestellten Zusammensetzung, auf die gleiche Weise wie in dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens des Pulverpreßkörpers.
Fig. 19 zeigt den Magnetkopf gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Magnetkopf 130 wird ebenfalls hauptsächlich für Band-Aufzeichnungsgeräte verwendet. Das Pulver aus weichmagnetischer Legierung der vorliegenden Erfindung wird auf die gleiche Weise verdichtet wie der vorstehend beschriebene Pulverpreßkörper, um einen Magnetkopfkern D zu bilden, um den herum eine Haltevorrichtung 131 vorgesehen ist, um den grundlegenden Aufbau des Magnetkopfes 130 zu vollenden. In der Oberfläche des Magnetkopfkerns D, die dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gegenüberliegt, sind zwei Spalten 132 ausgebildet.
Fig. 20 zeigt einen Magnetkopf gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Magnetkopf 140 wird hauptsächlich für Videobandrekorder (VTR) verwendet. Zuerst wird das Pulver aus weichmagnetischer Legierung der vorliegenden Erfindung auf die gleiche Weise verdichtet wie bei dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren des Pulverpreßkörpers, um eine Kernhälfte D&sub1; U- förmigen Aufbaus und eine plattenähnliche Kernhälfte D&sub2; herzustellen. Diese Kernhälften werden an einer Verbindungsoberfläche 141 zusammengefügt, um einen Magnetkopfkern D und einen Spalt 142 sowie eine Aussparung 143 zum Verdrahten auszubilden. Der Magnetkopf 140 wird grundlegend aufgebaut durch Aufwickeln einer Spule 144 um die Aussparung 143 in dem Magnetkopfkern D.

Beispiele

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung mittels Beispielen detaillierter beschrieben werden. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht als darauf beschränkt ausgelegt werden.

Beispiele 1 bis 8

Herstellung der Legierung der Formel (Ia) und (Ib).

Legierungen der nachfolgenden Beispiele 1 bis 8 wurden nach einem Einzelwalzen-Flüssigabschreckverfahren hergestellt. Das heißt, ein geschmolzenes Metall wurde aus einer Düse, die oberhalb einer sich in einer vorbestimmten Richtung drehenden einzelnen Stahlwalze angeordnet war, unter mittels Argongas angewendetem Druck auf die Oberfläche des Kühlzylinders ausgestoßen, um es abzuschrecken, um ein Band zu erhalten. Das so erzeugte Band war etwa 15 mm breit und etwa 20 bis 40 µm.
Die Permeabilität wurde nach einem Induktionsverfahren gemessen, das unter Verwendung einer Magnetspule ausgeführt wurde, welche hergestellt worden war, indem man das Band zu einem Ring mit einem Außendurchmesser von 10 mm und einem Innendurchmesser von 5 mm formte, eine Mehrzahl derartiger Ringe übereinander legte zur Ausbildung eines Laminats, um das eine Spule gewickelt wurde. Die Messung der effektiven Permeabilität (µe) wurde durchgeführt unter den Bedingungen von 10 mOe und 1 kHz. Die Koerzitivkraft (Hc) wurde gemessen unter Verwendung eines Gleichstrom-B-H-Schleifenschreibers. Die magnetische Sättigungsflußdichte (Bs) wurde berechnet aus der Magnetisierung, die unter Verwendung eines VSM bei 10 kOe gemessen wurde. Wenn nicht speziell etwas anderes angegeben ist, beziehen sich die in den nachfolgenden Beispielen 1 bis 8 angegebenen magnetischen Eigenschaften auf das in Wasser abgeschreckte Material, nachdem es eine Stunde lang bei einer Temperatur von 500 bis 700ºC gehalten worden war.

Beispiel 1

Die Auswirkungen der Wärmebehandlung auf die magnetischen Eigenschaften und die Struktur der Legierung der vorliegenden Erfindung wurden unter Verwendung einer Fe&sub8;&sub6;Zr&sub7;B&sub6;Cu&sub1;-Legierung als ein Beispiel untersucht. Die Kristallisationsanfangstemperatur der Fe&sub8;&sub6;Zr&sub7;B&sub6;Cu&sub1;-Legierung, gemessen mittels Differentialthermoanalyse, die bei einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 10ºC/Min durchgeführt wurde, war 503ºC.
Fig. 21 ist eine graphische Darstellung, die die Auswirkungen des Temperns (Abschrecken in Wasser nach einstündigem Halten bei einer vorbestimmten Temperatur) auf die effektive Permeabilität der Fe&sub8;&sub6;Zr&sub7;B&sub6;Cu&sub1;-Legierung zeigt.
Aus Fig. 21 kann man sehen, daß die effektive Permeabilität der Legierung der Erfindung in einem abgeschreckten Zustand (RQ) auf einem niedrigen Niveau liegt, so niedrig wie das einer amorphen Legierung auf Fe-Basis, aber einen hohen Wert erreicht, etwa zehn Mal so hoch wie der im abgeschreckten Zustand erhaltene Wert, durch Ausführen des Temperns bei 500 bis 620ºC. Hier wurde bei der Untersuchung der Abhängigkeit der Permeabilität von der Frequenz unter Verwendung einer Probe mit einer Dicke von etwa 20 µm, die der Wärmebehandlung bei 600ºC unterzogen worden war, gefunden, daß die Permeabilität bei 1 kHz 32000, bei 10 kHz 25600 und bei 100 kHz 8330 war, was anzeigt, daß selbst bei hohen Testfrequenzen hervorragende weichmagnetische Eigenschaften erhalten wurden. Außerdem enthüllte die Untersuchung der Auswirkung der Kühlgeschwindigkeit auf die Permeabilität, daß die Legierung der Erfindung durch Abschrecken in Wasser nach einstündigem Halten bei 600ºC eine effektive Permeabilität von 32000 hatte, aber nach Abkühlen in Luft hatte sie eine effektive Permeabilität von 18000, was anzeigt, daß die Abkühlgeschwindigkeit nach der Wärmebehandlung wichtig war.
Daher können die magnetischen Eigenschaften der Legierung der vorliegenden Erfindung gesteuert werden durch passendes Auswählen der Bedingungen der Wärmebehandlung, so daß sie optimiert werden können, und die magnetischen Eigenschaften können auch verbessert werden durch Tempern in einem Magnetfeld.
Als nächstes wurden die Veränderungen der Struktur der Fe&sub8;&sub6;Zr&sub7;B&sub6;Cu&sub1;- Legierung durch Wärmebehandlung mittels Röntgendiffraktionsverfahren untersucht, und das Gefüge der Legierung nach der Wärmebehandlung wurde unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops betrachtet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Figuren 22 und 23 gezeigt.
Wie aus Fig. 22 deutlich wird, wurde in einem abgeschreckten Zustand ein Halo-Diffraktionsmuster, das für amorphe Strukturen charakteristisch ist, erhalten, und nach der Wärmebehandlung wurde ein für kubisch- raumzentrierte Kristalle charakteristisches Diffraktionsmuster beobachtet. Dies zeigt an, daß die Struktur der Legierung der Erfindung sich vom amorphen Zustand zu kubisch-raumzentrierten Kristallen verändert. Fig. 23 zeigt an, daß das Gefüge nach der Wärmebehandlung zusammengesetzt ist aus feinen Kristallkörnern mit einem Teilchendurchmesser von etwa 100 Å. Außerdem offenbarte die Untersuchung der Veränderungen der Härte der Fe&sub8;&sub6;Zr&sub7;B&sub6;Cu&sub1;-Legierung durch Wärmebehandlung, daß sich die Vickers-Härte der Legierung von 740 DPN in einem abgeschreckten Zustand auf 1390 DPN erhöhte, was viel höher war, als mit dem konventionellen Material nach einstündiger Wärmebehandlung bei 650ºC erzielt wurde. Dies zeigt an, daß die Legierung der Erfindung geeignet ist als ein Material für Magnetköpfe.
Dann werden Beispiele gezeigt, in denen die Mengen an Zr und an B in der oben beschriebenen Legierung verändert wurden. Nachfolgende Tabelle 1 und Fig. 24 zeigen magnetische Eigenschaften nach dem Tempern. Tabelle 1
Fig. 24 zeigt an, daß eine hohe Permeabilität leicht erhalten werden kann, wenn die Menge an Zr innerhalb des Bereichs von mehr als 5 bis 10 Atom% in Gegenwart von Cu als das zweite Zusatzelement ist. Mit der Zr-Menge von 4 Atom% oder weniger wird keine effektive Permeabilität von 10000 oder höher erhalten. Es ist nicht wünschenswert, daß die Menge an Zr 10 Atom% überschreitet, weil nicht nur die Permeabilität abrupt abnimmt, sondern auch die magnetische Sättigungsflußdichte abnimmt.
In ähnlicher Weise kann eine hohe effektive Permeabilität von nicht weniger als 10000 leicht erhalten werden bei einer Menge an B innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 16 Atom%. Selbst wenn die Mengen an Zr und an B innerhalb des obigen Bereichs sind, wird keine hohe Permeabilität erhalten, wenn die Menge an Fe 92 Atom% überschreitet.

Beispiel 2

Als nächstes werden nachstehend Legierungen vom Fe-Hf-B-Cu-Typ, die erhältlich sind durch Ersetzen von Zr in der in Beispiel 1 verwendeten Legierung durch Hf, erläutert.
Tabelle 2 zeigt magnetische Eigenschaften verschiedener Legierungen vom Fe-Hf-B-Cu-Typ, bei denen die Mengen an B und an Cu auf 6 Atom% bzw. 1 Atom% festgesetzt waren. Tabelle 2
Fig. 25 zeigt die Permeabilität, wenn die Menge an Hf innerhalb des Bereichs von 4 bis 10 Atom% variiert wurde. Fig. 25 zeigt auch die effektive Permeabilität jeder Legierung vom Fe-Zr-B&sub6;-Cu&sub1;-Typ zum Vergleich.
Aus Fig. 25 kann man ersehen, daß die effektive Permeabilität der Legierungen vom Fe-Hf-B-Cu-Typ gleich derjenigen der Legierungen vom Fe-Zr-B-Cu-Typ ist, wenn die Menge an Hf innerhalb des Bereichs von mehr als 5 bis 10 Atom% liegt. Die magnetischen Eigenschaften von Fe&sub8;&sub6;Zr&sub4;Hf&sub3;B&sub6;Cu&sub1; entsprechen denjenigen der Legierungen vom Fe- Zr-B-Cu-Typ in Beispiel 1. Daher kann Zr in den Legierungen vom Fe- Zr-B-Cu-Typ in Beispiel 1 über den gesamten abgegrenzten Zusammensetzungsbereich von mehr als 5 bis 10 Atom% teilweise oder vollständig durch Hf ersetzt werden.

Beispiel 3

Es werden Erläuterungen gegeben werden hinsichtlich des Ersetzens eines Teils von Zr und/oder Hf in den Legierungen vom Fe-(Zr,Hf)-B- Cu-Typ in den Beispielen 1 und 2 durch Nb.
Tabelle 3 zeigt Ergebnisse des Ersetzens eines Teils von Zr in den Legierungen vom Fe-Zr-B-Cu-Typ durch 2 bis 5 Atom% Nb. Fig. 26 zeigt magnetische Eigenschaften der Legierungen vom Fe-Zr-Nb-B-Cu- Typ, die 3 Atom% Nb enthalten. Tabelle 3
Aus Fig. 26 ist ersichtlich, daß die Menge an Zr + Nb, die eine hohe Permeabilität ergibt, innerhalb des Bereichs von mehr als 5 bis 10 Atom% liegt wie im Fall der Menge an Nb in den Legierungen vom Fe- Zr-B-Cu-Typ. In diesem Bereich werden hohe effektive Permeabilitäten, die so hoch sind wie bei den Legierungen vom Fe-Zr-B-Cu-Typ, erhalten. Daher kann ein Teil des Zr und/oder Hf in den Fe-(Zr,Hf)-B- Cu-Legierungen durch Nb ersetzt werden.

Beisipiel 4

Als nächstes wird eine Erklärung gegeben werden hinsichtlich des Ersetzens von Nb in den Legierungen vom Fe-(Zr,Hf)-Nb-B-Cu-Typ im Beispiel 3 durch Ti, V, Ta, Mo oder W. Tabelle 4 zeigt magnetische Eigenschaften von Legierungen vom Fe-Zr-T-B-Cu&sub1; (T = Ti, V, Ta, Mo, W)-Typ. Tabelle 4
Jeder Versuch in Tabelle 4 zeigte magnetische Eigenschaften, die der effektiven Permeabilität von 5000, die üblicherweise bei amorphen Legierungen auf Fe-Basis erhalten wurde, überlegen sind. Daher kann Nb in den Legierungen vom Fe-(Zr,Hf)-Nb-B-Cu-Typ durch Ti, V, Ta, Mo oder W ersetzt werden.

Beispiel 5

Dann wird eine Erklärung gegeben werden zu dem Grund, warum der Gehalt an Cu in der Legierung der vorliegenden Erfindung auf den angegebenen Bereich beschränkt ist. Fig. 27 zeigt die Beziehung zwischen dem Cu-Gehalt (z) in Fe&sub8;&sub7;Zr&sub4;Nb&sub3;B&sub6;Cuz-Legierungen und ihre Permeabilität.
Aus Fig. 27 ist ersichtlich, daß innerhalb des Bereichs von z = 0,2 bis 4,5 Atom% leicht hervorragende magnetische Eigenschaften oder eine effektive Permeabilität von 10000 oder höher erhalten werden. Wenn z 0,1 Atom% oder weniger beträgt, wird die Wirküng der Hinzufügung von Cu nicht wirküngsvoll erhalten, aber die Verwendung einer höheren Abkühlgeschwindigkeit führt auch in diesem Fall zu einer Verbesserung der magnetischen Eigenschaften. Andererseits ist es nicht wünschenswert, daß z 4,5 Atom% überschreitet, weil in diesem Fall eine Verschlechterung der Permeabilität auftritt.

Beispiel 6

Als nächstes wird eine Erklärung gegeben werden hinsichtlich des Ersetzens von Cu in jeder Legierung der Beispiele 1 bis 5 durch Ag, Ni, Pd oder Pt. Tabelle 5 zeigt magnetische Eigenschaften von Legierungen vom Fe&sub8;&sub6;Zr&sub4;Nb&sub3;8&sub6;T'&sub1; (T'= Ag, Au, Ni, Pd, Pt)-Typ. Tabelle 5
Tabelle 5 zeigt, daß jede Legierung eine effektive Permeabilität von 10000 oder höher und ebenso hervorragende magnetische Eigenschaften wie Cu enthaltende Legierungen aufwies. Daher ist es klar, daß Cu in den Legierungen der Erfindung durch Ag, Ni, Pd oder Pt ersetzt werden kann.

Beispiel 7

Es wird eine Erklärung gegeben werden zu dem Grund, warum der Gehalt an Co in der Legierung der vorliegenden Erfindung auf den angegebenen Bereich beschränkt ist. Fig. 28 zeigt die Beziehung zwischen dem Co-Gehalt (a) in (Fe1-aCoa)&sub8;&sub6;Zr&sub4;Nb&sub3;B&sub6;Cu&sub1;-Legierungen und ihre Permeabilität.
Aus Fig. 28 ist ersichtlich, daß es, während die effektive Permeabilität bis zu 10000 oder höher beträgt, wenn a innerhalb des Bereichs von bis zu 0,05 liegt, in der Praxis nicht wünschenswert ist, daß a 0,05 überschreitet, weil die effektive Permeabilität abrupt absinkt.

Beispiel 8

Es wird eine Erklärung gegeben werden zur Erzeugung der Legierung der vorliegenden Erfindung durch Aufstäuben.
Mittels eines Hochfrequenz-Aufstäubeverfahrens in Ar-Atmosphäre wurde ein dünner Film hergestellt. Die Dicke des sich ergebenden Films war 1 bis 2 µm. Nachdem der Film bei 500 bis 700ºC wärmehandelt worden war, wurden seine magnetische Eigenschaften gemessen. Tabelle 6 zeigt die erhaltenen Ergebnisse. Tabelle 6
Aus Tabelle 6 ist ersichtlich, daß alle Legierungsfilme hervorragende weichmagnetische Eigenschaften zeigen, und daß die Legierung der vorliegenden Erfindung auch nach einem Aufstäubeverfahren hergestellt werden kann.

Beipiele 9 bis 13

Herstellung von Legierungen der Formel (Ic) und (Id).

Die Legierungen der nachfolgenden Beispiele 9 bis 13 wurden nach einem Einzelwalzen-Flüssigabschreckverfahren hergestellt. Das heißt, ein geschmolzenes Metall wurde unter Druck, der mittels Argongas ausgeübt wurde, aus einer über einem einzelnen Stahlzylinder, der sich in eine vorbestimmte Richtung drehte, angeordneten Düse auf die Oberfläche des Kühlzylinders augestoßen, um es abzuschrecken, um ein Band zu erhalten. Das so erzeugte Band hatte etwa 15 mm in der Breite und etwa 20 bis 40 µm.
Die Permeabilität wurde nach einem Induktionsverfahren gemessen, das durchgeführt wurde unter Verwendung einer Magnetspule, die hergestellt wurde durch Formen des Bandes zu einem Ring mit einem Außendurchmesser von 10 mm und einem Innendurchmesser von 6 mm, Übereinanderstapeln einer Mehrzahl derartiger Ringe zur Ausbildung eines Laminats, um das eine Spule gewickelt wurde. Die Messung der effektiven Permeabilität (µe) wurde durchgeführt unter den Bedingungen von 10 mOe und 1 kHz. Die magnetische Sättigungsflußdichte (Bs) wurde berechnet aus der Magnetisierung, die unter Verwendung eines VSM bei 10 kOe gemessen wurde. Wenn nicht speziell etwas anderes angegeben ist, beziehen sich die in den nachstehenden Beispielen 9 bis 13 angegebenen magnetischen Eigenschaften auf das Material, das in Wasser abgeschreckt wurde, nachdem es eine Stunde lang bei einer Temperatur von 600ºC oder 650ºC gehalten worden war.

Beispiel 9

Die Auswirkungen der Wärmebehandlung auf die magnetischen Eigenschaften und die Struktur der Legierung der vorliegenden Erfindung wurden untersucht unter Verwendung einer Fe&sub9;&sub1;Zr&sub7;B&sub2;- Legierung als ein Beispiel. Die Kristallisationsanfangstemperatur der Fe&sub9;&sub1;Zr&sub7;B&sub2;-Legierung, gemessen mittels Differentialthermoanalyse, die bei einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 10ºC/Min durchgeführt wurde, war 480ºC.
Fig. 29 ist eine graphische Darstellung, die die Auswirkungen des Temperns (Abschrecken in Wasser nach einstündigem Halten bei einer vorbestimmten Temperatur) auf die effektive Permeabilität der Fe&sub9;&sub1;Zr&sub7;B&sub2;- Legierung zeigt.
Aus Fig. 29 ist ersichtlich, daß die effektive Permeabilität der Legierung der Erfindung in einem abgeschreckten Zustand (RQ) auf einem niedrigen Niveau liegt, so niedrig wie das einer amorphen Legierung auf Fe-Basis, aber durch Durchführen des Temperns bei 500 bis 650ºC einen hohen Wert erreicht, der etwa 10 Mal so hoch ist wie der in dem abgeschreckten Zustand erhaltene Wert. Hier wurde bei der Untersuchung der Abhängigkeit der Permeabilität von der Frequenz unter Verwendung einer Probe mit einer Dicke von etwa 20 µm, die der Wärmebehandlung bei 650ºC unterzogen worden war, gefünden, daß die Permeabilität bei 1 kHz 26500, bei 10 kHz 19800 und bei 100 kHz 7800 war, was anzeigt, daß selbst bei hohen Testfrequenzen hervorragende weichmagnetische Eigenschaften erhalten wurden. Außerdem zeigte die Untersuchung der Auswirkung der Abkühlgeschwindigkeit auf die Permeabilität, daß die Legierung der Erfindung durch Abschrecken in Wasser nach einstündigem Halten bei 650ºC eine effektive Permeabilität von 26500 hatte, aber nach Abkühlen an der Luft hatte sie eine effektive Permeabilität von 18000, was anzeigt, daß die Abkühlgeschwindigkeit nach der Wärmebehandlung wichtig war.
Als nächstes wurden Veränderungen der Struktur der Fe&sub9;&sub1;Zr&sub7;B&sub2;- Legierung durch Wärmebehandlung mittels Röntgendiffraktionsverfahren untersucht, und das Gefüge der Legierung nach der Wärmebehandlung wurde unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops betrachtet, und es wurden ähnliche Ergebnisse erhalten wie die in den Figuren 22 und 23 gezeigten. Daher wurde offenbart, daß sich als ein Ergebnis der Wärmebehandlung die Struktur der Legierung der Erfindung vom amorphen Zustand zum kubisch-raumzentrierten Kristallzustand verändert, daß das Gefüge nach der Wärmebehandlung aus feinen Kristallkörnern mit einem Teilchendurchmesser von etwa 100 Å zusammengesetzt ist. Außerdem offenbarte die Untersuchung der Veränderungen der Härte der Fe&sub9;&sub1;Zr&sub7;B&sub2;-Legierung durch Wärmebehandlung, daß sich die Vickers-Härte der Legierung von 750 DPN in einem abgeschreckten Zustand auf 1400 DPN erhöhte, was anzeigt, daß die Legierung der Erfindung als ein Material für Magnetköpfe geeignet ist.
Dann werden Beispiele gezeigt, in denen die Mengen an Zr und an B in der vorstehend beschriebenen Legierung verändert wurden. Nachfolgende Tabelle 7 und die Figuren 30 bis 33 zeigen magnetische Eigenschaften nach dem Tempern. Tabelle 7
Die Figuren 30, 31 und 32 zeigen an, daß in Abwesenheit des zweiten Zusatzelements leicht eine hohe Permeabilität erhalten werden kann, wenn die Menge an Zr innerhalb des Bereichs von 4 bis weniger als 9 Atom% liegt. Mit der Menge an Zr von 4 Atom% oder weniger wird keine effektive Permeabilität von 10000 oder höher erhalten. Die Menge an Zr von 9 Atom% oder höher ist nicht wünschenswert, weil nicht nur die Permeabilität abrupt abnimmt, sondern auch die magnetische Sättigungsflußdichte abnimmt.
In ähnlicher Weise kann eine hohe effektive Permeabilität bis zu nicht weniger als 10000 leicht erhalten werden, wenn die Menge an B innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 8 Atom% liegt. Selbst wenn die Mengen an Zr und an B innerhalb des obengenannten Bereichs sind, wird keine hohe Permeabilität erhalten, wenn die Menge an Fe 93 Atom% überschreitet.

Beispiel 10

Als nächstes werden nachstehend Legierungen vom Fe-Hf-B-Typ erläutert, die erhältlich sind durch Ersetzen von Zr in der in Beispiel 9 verwendeten Legierung durch Hf.
Tabelle 8 zeigt magnetische Eigenschaften verschiedener Legierungen vom Fe-Hf-B-Typ, bei denen die Menge an Hf innerhalb des Bereichs von 4 bis weniger als 9 Atom% variiert wurde. Tabelle 8
Aus Tabelle 8 ist ersichtlich, daß bei der Menge an Hf innerhalb des Bereichs von 4 bis weniger als 9 Atom% die effektive Permeabilität der Legierungen vom Fe-Hf-B-Typ derjenigen der Legierungen vom Fe-Zr- B-Typ entspricht. Außerdem entsprechen die magnetischen Eigenschaften der Fe&sub9;&sub1;Zr&sub4;Hf&sub3;B&sub2;-Legierung in Tabelle 8 denjenigen der Legierungen vom Fe-Zr-B-Typ in Beispiel 9. Daher kann in den Legierungen vom Fe-Zr-B-Typ in Beispiel 9 über den gesamten abgegrenzten Zusammensetzungsbereich von 4 bis weniger als 9 Atom% Zr teilweise oder vollständig durch Hf ersetzt werden.

Beispiel 11

Es werden Erläuterungen gegeben werden zum Ersetzen eines Teils von Zr und/oder Hf in den Legierungen vom Fe-(Zr,Hf)-B-Cu-Typ der Beispiele 1 und 2 durch Nb.
Tabelle 9 zeigt Ergebnisse des Ersetzens eines Teils des Zr in den Legierungen vom Fe-Zr-B-Cu-Typ durch 1 bis 5 Atom% Nb. Tabelle 9
Aus Tabelle 9 ist ersichtlich, daß die Menge an Zr + Nb, die eine hohe Permeabilität ergibt, innerhalb des Bereichs von 4 bis weniger als 9 Atom% liegt, wie in dem Fall der Menge an Nb in den Legierungen vom Fe-Zr-B-Typ. In diesem Bereich werden hohe effektive Permeabilitäten, so hoch wie bei den Legierungen vom Fe-Zr-B-Typ, erhalten. Daher kann ein Teil des Zr und/oder Hf in den Fe-(Zr,Hf)-B- Legierungen durch Nb ersetzt werden.

Beispiel 12

Als nächstes wird eine Erklärung gegeben werden zum Ersetzen von Nb in den Legierungen vom Fe-(Zr,Hf)-Nb-B-Typ durch Ti, V, Ta, Mo oder W. Tabelle 10 zeigt magnetische Eigenschaften von Legierungen vom Fe-Zr-T-B (T = Ti, V, Ta, Mo, W)-Typ. Tabelle 10
Jeder Versuch in Tabelle 10 zeigte magnetische Eigenschaften, die der effektiven Permeabilität von 5000, die üblicherweise bei amorphen Legierungen auf Fe-Basis erhalten wird, überlegen waren. Daher kann Nb in den Legierungen vom Fe-(Zr,Hf)-Nb-B-Typ durch Ti, V, Ta, Mo oder W ersetzt werden.

Beispiel 13

Dann wird eine Erklärung gegeben werden zum Grund, warum der Gehalt an Co und Ni in der Legierung der vorliegenden Erfindung auf den angegebenen Bereich beschränkt ist. Fig. 34 zeigt die Beziehung zwischen dem Co + Ni-Gehalt (a) in (Fe1-aQa)&sub9;&sub1;Zr&sub7;B&sub2;-Legierungen und ihre Permeabilität.
Aus Fig. 34 ist ersichtlich, daß es, während die effektive Permeabilität bis zu 10000 oder höher ist, wenn a innerhalb des Bereichs von bis zu 0,05 oder weniger ist, in der Praxis nicht wünschenswert ist, daß a 0,05 überschreitet, weil sich in diesem Bereich die effektive Permeabilität abrupt verringert.

Beispiel 14

Eine Probe einer weichmagnetischen Legierung mit der Zusammensetzung Fe&sub8;&sub8;Cu&sub1;B&sub3;Zr&sub8; und diejenige mit der Zusammensetzung Fe&sub9;&sub1;Zr&sub7;B&sub2; wurde nach einstündigem Erhitzen bei 650ºC und danach Abkuhlen bei verschiedenen Abkühlgeschwindigkeiten hinsichtlich ihrer Permeabilität gemessen. Fig. 35 zeigt die erhaltenen Ergebnisse.
Wie aus den in Fig. 35 gezeigten Ergebnissesn offenkundig sein wird, wird bei Abkühlgeschwindigkeiten von 100ºC/Min oder höher eine gute Permeabilität erhalten, aber bei 100ºC/Min oder geringer verringert sich die Permeabilität stark.

Beispiel 15

Unter Verwendung einer Legierung mit der Zusammensetzung Fe&sub8;&sub6;Zr&sub7;B&sub6;Cu&sub1; als ein Beispiel unter den Legierungen der Erfindung wurde ein dünner weichmagnetischer Film hergestellt, und seine magnetischen Eigenschaften und die Auswirkungen der Wärmebehandlungen wurden untersucht.
Zuerst wurde ein dünner weichmagnetischer Film mit der Zusammensetzung Fe&sub8;&sub6;Zr&sub7;B&sub6;Cu&sub1; unter Verwendung einer HF- Doppelfokus-Aufstäubevorrichtung hergestellt. Das Aufstäuben wurde durchgeführt in Ar-Gas-Atmosphäre oder Ar + N&sub2;-Gas-Atmosphäre unter Verwendung eines zusammengesetzten Targets, das ein Fe-Target und auf dem Fe-Target passend angeordnete, jeweilige Pellets aus Zr, B und Cu enthielt, um einen dünnen, weichmagnetischen Film mit einer Dicke von 2 µm auszubilden.
Bei dem so erhaltenen dünnen, weichmagnetischen Film wurde seine magnetische Sättigungsflußdichte (Bs), Anfangspermeabilität (µ, 10 mOe, 1 MHz) und Koerzitivkraft (Hc) nach dem Tempern gemessen.
Die Messung der Permeabilität und der Koerzitivkraft wurde in einer Richtung der Achse leichter Magnetisierung durchgeführt. Die Kristallisationsanfangstemperatur der Fe&sub8;&sub6;Zr&sub7;B&sub6;Cu&sub1;-Legierung, gemessen mittels Differentialthermoanalyse, die bei einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 10ºC/Min ausgeführt wurde, war 503ºC.
Die Untersuchung der Auswirkungen der Wärmebehandlung (600ºC) auf die magnetischen Eigenschaften des dünnen weichmagnetischen Films offenbarte, daß die Legierung vor der Wärmebehandlung eine magnetische Sättigungsflußdichte (Bs) von 7 kG, eine Permeabilität (µ) von 150 und eine Koerzitivkraft (Hc) von 80 Oe hatte, und nach der Wärmebehandlung hatte sie eine magnetische Sättigungsflußdichte (Bs) von 15 kG, eine Permeabilität (µ) von 1900 und eine Koerzitivkraft (Hc) von 0,31 Oe. So wurden die magnetischen Eigenschaften der Legierung durch die Wärmebehandlung beträchtlich verbessert.
Ähnliche Auswirkungen wurden erhalten durch Wärmebehandlung bei 500 bis 620ºC.
Außerdem offenbarte die Untersuchung der Auswirkung der Abkühlgeschwindigkeit auf die Permeabilität, daß die Legierung der Erfindung durch Abschrecken in Wasser nach einstündigem Halten bei 600ºC eine effektive Permeabilität von 19000 hatte, aber nach Abkühlen an der Luft hatte sie eine effektive Permeabilität von 1050, was anzeigte, daß die Kühlgeschwindigkeit nach der Wärmebehandlung wichtig war und daß es zu bevorzugen ist, bei einer Abkühlgeschwindigkeit von 100ºC/Min oder höher abzuschrecken.
Als nächstes werden Veränderungen der Struktur des dünnen weichmagnetischen Films durch Wärmebehandlung mittels Röntgendiffraktionsverfahren untersucht, und das Gefüge der Legierung nach der Wärmebehandlung wurde unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops betrachtet. Es wurden ähnliche Ergebnisse erhalten, wie sie in den Figuren 22 bzw. 23 gezeigt sind. Daher wurde offenbart, daß die Struktur der Legierung der Erfindung sich von einer amorphen Struktur zu kubisch-raumzentrierten Kristallen veränderte, und daß das Gefüge nach der Wärmebehandlung zusammengesetzt ist aus feinen Kristallkörnern mit einer Teilchengröße von etwa 100 Å.

Beispiel 16

Ein Magnetkopfkern wurde nach dem vorher hinsichtlich der Herstellung des Pulver-Preßkörpers beschriebenen Verfahren, das auf die Figuren 8 bis 11 verweist, hergestellt, und das magnetische Verhalten des erhaltenen Magnetkopfkerns wurde gemessen.
Was das Pulver aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis betrifft, wurde ein Pulver verwendet, das erhalten worden war durch Erhitzen einer Legierung mit der Zusammensetzung Fe&sub9;&sub0;Zr&sub7;B&sub2;Cu&sub1; bei der Kristallisationstemperatur oder höher, und Pulverisieren der Legierung.
Das Pulver aus weichmagnetischer Legierung wurde mittels einer Presse zu einem Preßkörper mit einer Gestalt eines Magnetkopfkerns geformt. Dann wurde der Formkörper vorgesintert bei einer Temperatur von 500 bis 600ºC in einer Inertgas-Atmosphäre einschließlich Vakuum. Nachfolgend wurde der Formkörper dem hydraulischen Heißpressen unter den Bedingungen einer Temperatur von 600ºC, eines Drucks von 5000 atm und einer Sinterzeit von einer Stunde unterzogen.
Es wurde bestätigt, daß der so erhaltene Magnetkopfkern eine Permeabilität e (1 kHz) von 18000, eine Koerzitivkraft von 0,03 Oe und eine magnetische Sättigungsflußdichte von 16,7 kG hatte und hervorragende magnetische Eigenschaften zeigte.

Beispiel 17

Auf der Basis der in Fig. 36 gezeigten experimentellen Ergebnisse wird eine Erklärung gegeben werden zur Wirksamkeit der Vorrichtung zum kontinuierlichen Erzeugen eines Bandes gemäß der vorliegenden Erfindung, die unter Bezugnahme auf Fig. 2 erklärt worden ist.
Fig. 36 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Oberflächenrauhheit des Kühlzylinders 10 und der jeweiligen Oberflächenrauhheit des Bandes 50 an jeder Seite zeigt. In Fig. 36 gibt die horizontale Achse die Kornzahl des Schleifpapiers an, das beim Polieren des Kühlzylinders verwendet wurde, und die vertikale Achse gibt die maximale Oberflächenrauhheit, Rmax, die unter Verwendung eines Oberflächenrauhigkeits-Meßgeräts vom Nadeltyp gemessen wurde, und die 10-Punkt-Durchschnittsoberflächenrauhigkeit, Rz, an, wie vorgeschrieben durch JIS-B-0601. In diesem Experiment wurde ein geschmolzenes Metall einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit der Zusammensetzung Fe&sub9;&sub1;Zr&sub7;B&sub2; verwendet.
Aus Fig. 36 wird eine Tendenz beobachtet, daß die Oberflächenrauhheit der sich frei verfestigenden Oberfläche besser war, je größer die Oberflächenrauhheit des Kühlzylinders war (je kleiner die Kornzahl des Schleifpapiers), aber verschlechtert wird, wenn die Oberflächenrauhheit des Kühlzylinders einer Hochglanzoberfläche näher kommt (je größer die Kornzahl des Schleifpapiers).
Andererseits variiert die Oberflächenrauhheit der den Kühlzylinder berührenden Oberfläche des Bandes nicht so weitgehend, aber, grob gesagt, wurde eine Tendenz beobachtet, daß die Oberflächenrauhheit der den Kühlzylinder berührenden Oberfläche des Bandes umso besser ist, je kleiner die Oberflächenrauhheit des Kühlzylinders (je größer die Kornzahl des Schleifpapiers) ist.
Wenn die Oberfläche des Kühlzylinders mit einem Schleifpapier mit einer Kornzahl 800 poliert worden war, waren die Oberflächenrauhigkeitswerte an den beiden Seiten des Bandes einander im wesentlichen gleich, und in diesem Fall ist die Oberflächenrauhheit des Bandes im wesentlichen die gleiche wie die der den Kühlzylinder berührenden Oberfläche, wenn die Oberfläche des Kühlzylinders hochglanzpoliert war. Wenn Schleifpapiere mit einer Kornzahl von 600 bis 1000 verwendet wurden, wurden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie vorstehend erhalten. Außerhalb dieses Bereichs jedoch wird die Oberflächenrauhheit der sich frei verfestigenden Oberfläche zu groß, um die Schwankung der Oberflächenrauhheit auf annehmbare Bereiche einzuschränken.
Tempern des Bandes, das wie vorstehend beschrieben hergestellt war, durch einstündiges Halten bei 650ºC und dann allmähliches Abkühlen ergab ein Band aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis.
Es zeigte sich, daß das so erhaltene Band aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis eine magnetische Sättigungsflußdichte von 1,7 kG und eine Permeabilität bei 1 kHz von 14000 hatte und hervorragend hinsichtlich weichmagnetischer Eigenschaften war. Das Band aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis zeigte ein Vickers-Härte von 1300 DPN, was anzeigte, daß das Band eine ausreichende Härte hatte, um für Magnetköpfe brauchbar zu sein.

Beispiel 18

Unter Verwendung der Vorrichtung zum kontinuierlichen Erzeugen eines Bandes, die bereits unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 erläutert wurde, wurde ein Band aus Fe&sub9;&sub1;Hf&sub7;B&sub2; hergestellt. In diesem Fall wurde die Größe 1&sub1; in Fig. 4 auf einen Wert innerhalb des Bereichs von 0,3 bis 0,5 mm und der Neigungswinkel θ der Düse 20 auf θ = 40º festgesetzt. Das so erhaltene Fe&sub9;&sub1;Hf&sub7;B&sub2;-Band wurde durch einstündiges Halten bei 550ºC getempert und dann allmählich abgekühlt. Als ein Ergebnis wurde ein Band aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis erhalten.
Es zeigte sich, daß das so erhaltene Band aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis eine magnetische Sättigungsflußdichte von 1,6 kG und eine Permeabilität bei 1 kHz von 18000 hatte und hervorragend hinsichtlich der weichmagnetischen Eigenschaften war und auch eine Vickers-Härte von 1300 DPN hatte, was anzeigte, daß das Band eine ausreichende Härte hatte, um für Magnetköpfe brauchbar zu sein. So wurde ein Band mit an den beiden Seiten ausreichend kleinen Oberflächenrauhigkeitswerten und mit hervorragenden weichmagnetischen Eigenschaften erhalten.

Beispiel 19

Nach Evakuieren des Innenraums der Kammer, die so aufgebaut war, wie in Fig. 7 gezeigt, auf einen Druck von etwa 10&supmin;&sup5; Torr, wurde Ar- Gas in die Kammer eingelassen, um einen Ar-Gas-Druck von 0,5 kg/cm² herzustellen. Dann wurde ein geschmolzenes Metall einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit der Zusammensetzung Fe&sub9;&sub1;Zr&sub7;B&sub2; der Vorrichtung zugeführt, um ein Band aus weichmagnetischer Legierung zu erzeugen. Das Band wurde aus der Kammer herausgenommen und eine Stunde lang bei 650ºC gehalten, gefolgt von allmählichem Abkühlen, um es dadurch zu tempern. Als ein Ergebnis wurde ein Band aus weichmagnetischer Legierung auf Fe- Basis erhalten.
Es hat sich gezeigt, daß das so erhaltene Band aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis eine magnetische Sättigungsflußdichte von 1,7 kG und eine Permeabilität bei 1 kHz von 14000 hatte und hervorragend hinsichtlich seiner weichmagnetischen Eigenschaften war, und auch eine Vickers-Härte von 1300 DPN hatte, was anzeigte, daß das Band eine ausreichende Härte hatte, um für Magnetköpfe brauchbar zu sein. So wurde ein Band mit auf den beiden Seiten ausreichend kleinen Oberflächenrauhigkeitswerten und mit hervorragenden weichmagnetischen Eigenschaften erhalten.

Beispiel 20

Nach dem vorstehend im Hinblick auf die Herstellung des Pulverpreßkörpers unter Bezugnahme auf die Figuren 8 bis 11 beschriebenen Verfahren wurde ein ringförmiger Magnetkern hergestellt, und die magnetische Leistungsfähigkeit des erhaltenen Magnetkerns wurde gemessen.
Wie bei dem Pulver aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis wurde ein Pulver verwendet, das erhalten wurde durch Erwärmen einer Legierung mit der Zusammensetzung Fe&sub8;&sub9;Zr&sub8;B&sub2;Cu&sub1; bei der Kristallisationstemperatur oder darüber und Pulverisieren der Legierung.
Das Pulver aus weichmagnetischer Legierung wurde mittels einer Presse zu einem ringförmigen Preßkörper geformt. Dann wurde der geformte Gegenstand bei einer Temperatur von 500 bis 600ºC in einer Inertgas- Atmosphäre, wozu Vakuum zählt, vorgesintert. Nachfolgend wurde der geformte Gegenstand dem hydraulischen Heißpressen unter den Bedingungen einer Temperatur von 600ºC, eines Drucks von 5000 atm und einer Sinterdauer von 24 Stunden unterzogen.
Es wurde betätigt, daß der so erhaltene Magnetkern eine Permeabilität µe (1 kHz) von 8000, eine Koerzitivkraft von 0,2 Oe und eine magnetische Sättigungsflußdichte von 16 kG hatte und daher hervorragende magnetische Eigenschaften zeigte.
Eine Mehrzahl von in der gleichen Weise wie vorstehend hergestellten Magnetkernen wurde unter Verwendung eines U-Funktionsmeßgeräts hinsichtlich des Eisenverlustes W&sub2;/100 K bis zu einem Spitzenwert Bm der magnetischen Flußdichte von 2 kG und bei einer Frequenz f von 100 kHz gemessen. Tabelle 11 zeigt die erhaltenen Ergebnisse. Die Zusammensetzung der weichmagnetischen Legierung, die jeden Magnetkern ausmacht, ist wie in Tabelle 11 gezeigt. Tabelle 11
Wie aus Tabelle 11 deutlich sein wird, hatte der aus der Legierung mit der bei der vorliegenden Erfindung verwendeten, angegebenen Zusammensetzung hergestellte Magnetkern einen geringeren Eisenverlust.
Aus dem vorstehenden wurde offenbar, daß der Magnetkern der vorliegenden Erfindung geeignet ist für Hochfrequenzspulen, sättigbare Drosselspulen und dergleichen.

Beispiel 21

Ein dünnes, weichmagnetisches Band, das aus Fe&sub9;&sub0;Zr&sub7;B&sub2;Cu&sub1; zusammengesetzt war und eine Dicke von 20 µm und eine Breite von 50 mm hatte, wurde zur Herstellung eines Bandes mit einer Isolierschicht, die aus MgO zusammengesetzt war und eine Dicke von 1 µm hatte, bedeckt. Das Band wurde rundgewickelt, um einen Magnetkern in der Form eines Ringes von 200 mm Höhe und 100 mm Weite herzustellen. Der Magnetkern wurde bei 600ºC eine Stunde lang in einer N&sub2;-Gas- Atmosphäre erwärmt und dann mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 100ºC/Min auf Raumtemperatur abgekühlt.
Zwei der auf diese Weise wärmebehandelten Magnetkerne wurden Seite an Seite angeordnet, und ein Draht wurde um sie herumgewickelt, wie es in Fig. 14 gezeigt ist, um einen Transformator mit einer Struktur, wie sie in Fig. 14 gezeigt ist, herzustellen. Der Transformator hatte eine magnetische Sättigungsflußdichte von 16,7 kG, ein Rechteckigkeitsverhältnis Br/Bs von 80%, eine Koerzitivkraft von 30 mOe, eine magnetische Sättigungsspannungskonstante von 5 x 10&supmin;&sup6;, was niedriger ist als der Wert 5 x 10&supmin;&sup5;, den die konventionelle amorphe Legierung auf Fe-Basis für Verteilungstransformatoren ergibt. Der gegenwärtige Transformator hatte einen Eisenverlust von 0,10 W/kg bei 50 Hz und eine Bm von 12 kG. Daher wurde bestätigt, daß der Transformator der vorliegenden Erfindung eine hervorragende Leistungsfähigkeit zeigte.

Beispiel 22

Ein geschmolzenes Metall mit einer in Tabelle 12 gezeigten Zusammensetzung wurde mittels eines Einzelwalzen-Verfahrens abgeschreckt, um ein Legierungsband mit einer Breite von 25 mm und einer Dicke von 18 µm herzustellen.
Dann wurde das Legierungsband rundgewickelt, um einen Ringkern mit einem Außendurchmesser von 40 mm und einem Innendurchmesser von 35 mm zu formen. Der Ringkern wurde der gleichen Wärmebehandlung wie in Beispiel 21 unterzogen. Die Legierung nach der Wärmebehandlung hatte ein Gefüge, das hauptsächlich zusammengesetzt war aus ultrafeinen Kristallkörnern mit einer Teilchengröße von 100 bis 200 Å oder kleiner.
Der Kern wurde in einem Kerngehäuse angeordnet, und sowohl an der Primärkreisseite als auch an der Sekündärkreisseite wurde eine Verdrahtung mit 250 Windungen ausgebildet, und der Eisenverlust des sich ergebenden Transformators wurde bei 50 Hz und 12 kG gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 12 gezeigt. Tabelle 12
Wie aus Tabelle 12 offenkundig sein wird, hat der Transformator der vorliegenden Erfindung einen kleineren Eisenverlust als der konventionelle Siliciumstahl-Transformator und ist daher geeignet für Poltransformatoren, Niederfrequenz-Wechselrichtertransformatoren und dergleichen.

Beispiel 23

Ein Band, das hergestellt war aus einer der Legierungen der vorliegenden Erfindung mit der Zusammensetzung Fe&sub8;&sub7;Zr&sub3;Nb&sub3;B&sub8;Cu&sub1;, wurde nach dem Verfahren zur Herstellung eines Kerns vom Laminat- Typ, das unter Bezugnahme auf Fig. 17 vorstehend beschrieben worden ist, zur Herstellung eines Kerns 112 vom Laminat-Typ bearbeitet, und unter Verwendung des Kerns 112 wurde ein Magnetkopf 110 hergestellt.
Zwei Kerne 112 und 112 vom Laminat-Typ, von denen jeder mit einer Spule 115 umwickelt war, wurden in Haltegehäusen 111 und 111 angeordnet, so daß aneinandergrenzende Oberflächen einen Magnetspalt 115 dazwischen bilden. In den Magnetspalt 114 wurde eine Spaltscheibe 116 eingefügt.
Das so erhaltene Magnetkopf-Material wurde hinsichtlich seiner magnetischen Eigenschaften gemessen. Das Magnetkopf-Material hatte eine Permeabilität (1 kHz) von 33800, eine Koerzitivkraft von 0,05 Oe und eine magnetische Sättigungsflußdichte von 16 kG. So wurde bestätigt, daß das Magnetkopf-Material hervorragende magnetische Eigenschaften hatte, die hervorragend genug sind als elektromagnetische Konvertereigenschaften für Magnetköpfe.
Außerdem zeigte der Magnetkopfkern bei der Messung der Härte eine Vickers-Härte von 1300 DPN und wurde daher als sehr hart befünden. Daher war es erfolgreich, einen Magnetkopf mit hervorragender Abriebfestigkeit, wie in Fig. 37 gezeigt, zu erhalten.

Beispiel 24

Ein Magnetkopfkern D, wie er in Fig. 18 gezeigt ist, wurde nach dem vorstehend im Hinblick auf die Herstellung des Pulverpreßkörpers unter Bezugnahme auf die Figuren 8 bis 11 beschriebenen Verfahren hergestellt, und die magnetische Leistungsfähigkeit eines Magnetkopfs mit dem erhaltenen Magnetkopfkern D wurde gemessen.
Was das Pulver aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis betrifft, wurde ein Pulver verwendet, das erhalten worden war durch Erwärmen einer Legierung mit der Zusammensetzung Fe&sub8;&sub8;Zr&sub8;B&sub3;Cu&sub1; bei der Kristallisationstemperatur oder höher, und Pulverisieren der Legierung.
Das Pulver aus weichmagnetischer Legierung wurde mittels einer Presse zu einem Preßkörper mit einer Gestalt eines Magnetkopfkerns geformt. Dann wurde der geformte Gegenstand bei einer Temperatur von 500 bis 600ºC in einer Inertgas-Atmosphäre, wozu Vaküum zählt, vorgesintert. Nachfolgend wurde der geformte Gegenstand dem Hydraulischen Heißpressen unter den Bedingungen einer Temperatur von 700ºC, eines Drucks von 5000 atm und einer Sinterdauer von 24 Stunden unterzogen.
Der so erhaltene Magnetkopfkern hatte eine Permeabilität µe (1 kHz) von 8000, eine Koerzitivkraft von 0,20 Oe und eine magnetische Sättigungsflußdichte von 16,5 kG, und so wurde bestätigt, daß der Magnetkopfkern hervorragende magnetische Eigenschaften zeigte.

Beispiel 25

Ein Dünnfilm-Magnetkopf 150, wie er in den Figuren 38 und 39 gezeigt ist, wurde unter Verwendung des dünnen weichmagnetischen Films der vorliegenden Erfindung hergestellt, und die magnetischen Eigenschaften des Magnetkopfs 150 wurden gemessen.
Was das Pulver aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis betrifft, wurde eine Legierung mit der Zusammensetzung Fe&sub8;&sub6;Zr&sub7;B&sub6;Cu&sub1; verwendet.
Der Dünnfilm-Magnetkopf 150 wurde wie folgt hergestellt. Zuerst wurde auf einem nicht magnetischen Substrat 151 eine untere Magnetschicht 152, die aus dem dünnen weichmagnetischen Film der Erfindung bestand, ausgebildet, und dann wurde eine erste Isolierschicht 153, die aus SiO&sub2; oder dergleichen bestand, durch Aufstäuben oder Dampfabscheidung auf der Schicht 152 ausgebildet.
Als nächstes wurde eine erste Leiterspule 154, die aus Cu oder dergleichen bestand, auf der Schicht 153 ausgebildet, und darauf wurde eine zweite Isolierschicht 155, die aus SiO&sub2; oder dergleichen bestand, ausgebildet.
Außerdem wurde eine zweite Leiterspule 156 zwischen den Teilbereichen der ersten Leiterspule 154 ausgebildet.
Auf der ersten und zweiten Leiterspule wurde eine dritte Isolierschicht 157, die aus SiO&sub2; oder dergleichen bestand, ausgebildet, gefolgt von Konusätzen zur Bildung eines Fensters, um einen oberen Pol 158 mit dem unteren Pol 152 magnetisch zu verbinden. Danach wurde eine aus SiO&sub2; oder dergleichen hergestellte Spaltschicht 159 ausgebildet, und dann wurde nur ein Teil der Spaltschicht 159, der sich in einem hinteren Spaltbereich befand, geätzt.
Auf dem geätzten Bereich wurde die obere Magnetschicht 158 ausgebildet.
So wurde der Dünnfilm-Magnetkopf 150 mit einer 2-Schicht- Spiralstruktur hergestellt.
Der so erhaltene Dünnfilm-Magnetkopf 150 hatte eine Permeabilität (µ) (1 MHz) von 1900, eine Koerzitivkraft von 0,31 Oe, eine magnetische Sättigungsflußdichte von 15 kG, und so wurde bestätigt, daß der Dünnfilm-Magnetkopf mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften erhalten werden kann.
Die vorstehenden Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht als erläuternd und nicht als beschränkend zu betrachten, wobei der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche statt durch die vorangehende Beschreibung angegeben wird.

Claims

1. Weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte und mit einer durch nachstehende Formel (I) dargestellten Zusammensetzung:

(Fe1-aQa)bBxTyT'z (1)

in der Q mindestens ein Element, das ausgewählt ist aus der aus Co und Ni bestehenden Gruppe, bedeutet; T mindestens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo und W, wobei Zr und/oder Hf immer enthalten sind, bedeutet; T' mindestens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Cu, Ag, Au, Ni, Pd und Pt, bedeutet; a, b, x, y und z reelle Zahlen sind, die nachstehende Beziehungen erfüllen;

0 ≤ a ≤ 0,05 Atom%,

0 < b ≤ 93 Atom%,

0,5 ≤ x ≤ 16 Atom%,

4 ≤ y ≤ 10 Atom%,

0 ≤ z ≤ 4,5 Atom%

mit der Bedingung, daß

wenn T' Cu bedeutet, 5 < y ≤ 10 Atom%,

wenn 0 < z ≤ 4,5 Atom%, Q Co bedeutet und 0 < b ≤ 92 Atom%; und

wenn z = 0, 0,5 ≤ x ≤ 8 Atom% und 4 ≤ y ≤ 9 Atom%.

2. Weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis nach Anspruch 1, bei der Q Co bedeutet.

3. Weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis nach Anspruch 1, bei der a = 0.

4. Weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis nach Anspruch 1, bei der z = 0.

5. Weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis nach Anspruch 1, bei der a = 0 und z = 0.

6. Verfahren zur Wärmebehandlung einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte und mit einer Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, folgende Schritte aufweisend:

Erwärmen der Legierung auf eine Temperatur, die nicht geringer ist als eine Kristallisationstemperatur, und

Abkühlen der Legierung mit einer Kühlgeschwindigkeit von nicht weniger als 100ºC/Minute.

7. Verfahren zur Herstellung eines Pulvers aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte, folgende Schritte aufweisend:

Erwärmen einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte und mit einer Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 bei einer Temperatur, die nicht geringer ist als eine Kristallisationstemperatur, um sie spröde zu machen, und

Pulverisieren der Legierung.

8. Verfahren zur Erzeugung eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis durch Bereitstellen eines geschmolzenen Metalls aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis, wobei die Legierung die Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 hat, Ausstoßen der Legierung durch eine Düse auf eine Oberfläche eines Kühlzylinders, der in eine vorbestimmte Richtung gedreht wird, wobei die Düse mit dem Kühlzylinder so in Verbindung steht, daß eine Spitze der Düse in der Nähe der Oberfläche des Kühlzylinders in einem vorbestimmten Abstand davon angeordnet ist, und Abführen des Bandes in der gleichen Richtung, in der der Kühlzylinder gedreht wird.

9. Verfahren zur Erzeugung eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis nach Anspruch 8, bei dem der Kühlzylinder einen äußeren Umfangsbereich und einen inneren Bereich hat, wobei mindestens einer von dem äußeren Umfangsbereich und dem inneren Bereich aus einer Legierung auf Fe-Basis hergestellt ist, und bei dem die Düse in einem geneigten Zustand angeordnet ist, wobei ihre Achse bezüglich einer imaginären vertikalen Achse in der gleichen Richtung wie der Richtung, in die der Kühlzylinder gedreht wird, in einem vorbestimmten Winkel geneigt ist, so daß das geschmolzene Metall von der Spitze der Düse auf die Oberfläche des Kühlzylinders, die auf die Spitze der Düse zukommt, ausgestoßen werden kann.

10. Verfahren zur Erzeugung eines Bands aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis nach Anspruch 8, bei dem der Kühlzylinder einen äußeren Umfangsbereich und einen inneren Bereich hat, wobei mindestens einer von dem äußeren Umfangsbereich und dem inneren Bereich aus einer Legierung auf Fe-Basis hergestellt ist, und bei dem der äußere Umfangsoberflächenbereich eine Oberflächenrauhheit hat, welche der entspricht, die erhältlich ist durch Polieren mit einem Schleifpapier mit einer Kornzahl von 100 bis 1000.

11. Verfahren zur Erzeugung eines Bandes aus weichmagnetischer Legierung auf Fe-Basis nach Anspruch 8, bei dem die Düse zum Ausstoßen des geschmolzenen Metalls und der Kühlzylinder in einem evakuierbaren Raum untergebracht sind, und bei dem vor dem Ausstoßen der Legierung durch die Düse auf eine Oberfläche des Kühlzylinders in dem evakuierbaren Raum Vakuum erzeugt wird.

12. Dünner weichmagnetischer Film aufweisend eine weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis mit einer hohen magnetischen Sättigungsflußdichte und mit einer Zusammensetzung gemäß Anspruch 1.

13. Weichmagnetischer Pulverpreßkörper auf Fe-Basis aufweisend Pulver aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit einer hohen magnetischen Sättigungsflußdichte und mit einer Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das Pulver verdichtet ist.

14. Aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis hergestellter Magnetkern, bei dem die weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis zusammengesetzt ist aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe- Basis mit einer hohen magnetischen Sättigungsflußdichte und mit einer Zusammensetzung gemäß Anspruch 1.

15. Niederfrequenz-Transformator mit einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis und einem Leiterdraht, bei dem die weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis zusammengesetzt ist aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte, die eine Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 hat.

16. Magnetkopf mit einem aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis hergestellten Kern, bei dem die weichmagnetische Legierung auf Fe-Basis zusammengesetzt ist aus einer weichmagnetischen Legierung auf Fe-Basis mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte, die eine Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 hat.