NL8300695A - Sputterproces amorf magnetisch materiaal en werkwijze voor het bereiden daarvan. - Google Patents

Description

I*v -3¾ \ \ • V.O.4606 i . '

Sputterproces amorf magnetisch materiaal en werkwijze voor het bereiden daarvan.

De uitvinding heeft betrekking op een sputterproces amorf magnetisch materiaal en een werkwijze voor het bereiden daarvan, en heeft meer in het bijzonder betrekking op een sputterproces amorf magnetisch materiaal met een grote verzadigingsmagnetische fluxdichtheid, kleine 5 coerciefkracht en magnetostrictie, en uitstekende zachtmagnetische eigenschappen, alsmede op een werkwijze voor het bereiden daarvan.

Er zijn door sputtertechnieken bereide amorfe magnetische materialen bekend. Anders dan kristallijne magnetische materialen, bezitten amorfe magnetische materialen geen regelmatige rangschikking van atomen 10 of zich over lange afstand uitstrekkende periodieke struktuur. Deze materialen hebben een willekeurige rangschikking van atomen, en bezitten derhalve niet een kristallijne magnetische anisotropie, maar bezitten goede zachtmagnetische eigenschappen.

Omdat de sputterproces amorfe magnetische materialen worden ver-15 kregen door afzetting van een gasvormig metaal, dat wil zeggen door di-rekt een vaste stof te vormen uit een gas - een soort vriesverschijnsel -zijn ze bovendien meer gewenst dan materialen die verkregen worden door een super-afschrikkingsproces. Het super-afschrikkingsproces omvat de injectie van een gesmolten magnetisch materiaal op een met hoge snel-20 heid roterende trommel waarbij afschrikking en de vorming van een strook amorf magnetisch materiaal plaatsvinden. De materialen, verkregen door een sputtertechniek, kunnen buitengewoon dun zijn vergeleken met de materialen, verkregen door het super-afschrikkingsproces. Verder worden in het bovenstaand, beschreven super-afschrikkingsproces geen amorfe 25 magnetische materialen gevormd tenzij het gesmolten magnetische materiaal verder een niet-magnetisch element zoals boor of silicium bevat, terwijl het met het sputterproces mogelijk is om zelfs zonder toevoeging van een dergelijk niet magnetisch element een amorf magnetisch materiaal te vormen. Derhalve kan worden gesteld dat met het sputterproces ver-30 kregen materialen essentieel verschillen van materialen die met het super-afschrikkingsproces worden verkregen.

Doel van de onderhavige uitvinding is om een nieuw sputterproces amorf magnetisch materiaal alsmede een werkwijze voor de bereiding 8300695 < -2- / daarvan, ter beschikking te stellen.

De onderhavige uitvinding verschaft een sputterproces amorf magnetisch materiaal dat als belangrijkste component kobalt, bij voorkeur in een veelheid van 50 atoom% of meer, alsmede tot 40 atoom%, bij voorkeur 5 ongeveer 5 tot ongeveer.40 atoom%, liefst ongeveer 7 tot ongeveer 20 atoom% niobium bevat, alsmede een werkwijze voor het bereiden van het sputterproces amorf magnetisch materiaal, waarbij een amorf magnetisch materiaal dat kobalt als belangrijkste component, bij voorkeur in een hoeveelheid van 50 atoom% of meer, alsmede tot 40 atoom% bij voorkeur 10 ongeveer 5 tot ongeveer 40 atoom%, liefst ongeveer 7 tot ongeveer 20 atoom% niobium bevat, aan een warmtebehandeling bij een temperatuur beneden de kristallisatietemperatuur van het amorfe magnetische materiaal wordt onderworpen.

Fig. 1 toont een schematisch aanzicht in doorsnede van een inrich-15 ting voor het bereiden van het sputterproces amorf materiaal volgens de onderhavige- uitvinding? fig. 2 is een grafiek waarin de corrosieweerstand van sputterproces amorfe materialen volgens de onderhavige uitvinding wordt getoond; fig. 3 is een grafiek waarin de door een warmtebehandeling van de 20 sputterproces amorfe materialen volgens de onderhavige--uitvinding uitgeoefende invloeden worden getoond.

De hier gebruikte term sputterproces amorf magnetisch materiaal duidt op een amorf magnetisch materiaal, dat door een sputterproces, zoals het hier beschreven sputterproces is bereid. Het sputterproces 25 amorf magnetische materiaal is bijvoorbeeld bruikbaar voor de produktie . van materiaal voor magnetische koppen, laagfrequente en hoogfrequente transformatoren, magnetische versterkers, en magnetische filters.

In een uitvoeringsvorm, van de onderhavige uitvinding wordt een sputterproces amorf .magnetisch materiaal verschaft, dat als belangrijk-30 ste component kobalt en tot 40 atoom% niobium, alsmede verder ten minste een additioneel element gekozen uit de groep titaan, zirkoon, hafnium, vanadium, tantaal, koper, molybdeen en wolfraam bevat.

In een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt een sputterproces amorf magnetisch materiaal verschaft, dat als belang-35 rijkste component kobalt en tot 40 atoom% niobium, alsmede verder ten -minste een additioneel element, gekozen uit de groep chroom, mangaan, 830 0 69 5 ......... ....... .......

-3- nikkel en ijzer bevat.

In een verdere, uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt een sputterproces amorf magnetisch materiaal verschaft, dat als belangrijkste component kobalt en tot 40 atoom% niobium, alsmede verder een 5 additioneel element, gekozen uit de groep boor, koolstof, silicium, fosfor, germanium, tin, indium, arseen en. anitmoon bevat.

In weer een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt e.en sputterproces amorf magnetisch materiaal verschaft, dat als belangrijkste component kobalt en tot 40 atoom% niobium, alsmede verder 10 ten minste een additioneel element, gekozen uit de groep ijzer en mangaan bevat.

In de sputterproces amorfe magnetische materialen volgens de bovengenoemde uitvoeringsvormen, hebben magnetische materialen die een grotere hoeveelheid kobalt bevatten de voorkeur zolang het magnetische materiaal 15 amorf is. De hoeveelheid kobalt bedraagt bij voorkeur 50 atoom% of meer. De niobiumcomponent van het magnetisch materiaal wordt in een zodanige t hoeveelheid toegepast, dat het magnetisch materiaal amorf is, bij voorkeur een hoeveelheid van ongeveer 5 tot ongeveer 40 atoom%, liefst ongeveer 7 tot ongeveer 20 atoom%.

20 Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de onderhavige uit vinding voor het bereiden van een sputterproces magnetisch materiaal volgens de onderhavige uitvinding wordt onderstaand aan de hand van fig.1 beschreven.

Pig. 1 toont een schematische doorsnede van een voorbeeld van een 25 inrichting voor het bereiden van een sputterproces amorf magnetisch materiaal volgens de onderhavige uitvinding. ' -2

In fig. 1 wordt een vat 1 bij ongeveer 10 Torr in een 99,99* argongas atmosfeer gehouden. Het argongas wordt in vat 1 gevoerd nadat —8 het vat vooraf tot 10 Torr is geevacueerd. Het vat 1 wordt daarna ge- -2 30 evacueerd en op een druk van 10 Torr gehouden. De verwijzingscijfers 2 en 3 geven respectievelijk een kathode, welke een wolfraamdraad omvat, en een anode, welke een roestvrij stalen plaat omvat,aan. Een elektrisch spanningsverschil van ongeveer 10 V en een elektrische stroom van ongeveer 40 ampère worden over de elektroden aangelegd met behulp van de 35 elektrische stroombron 4 teneinde in vat 1 een plasma op te wekken. De anode kan met water worden gekoeld, en daarop kan een positieve gelijk-stroomspanning van ongeveer 100 V of lager worden aangelegd. Het verwij- 8300695 λ -i -4-' - zingscijfer 6 duidt een trefelektrode aan, waarop een ten minste kobalt en niobium bevattend materiaal is af gezet en die met water wordt gekoeld. Op de tref elektrode. 6 wordt met behulp van elektrische stroombron 7 een negatieve spanning aangelegd van. ongeveer 0 tot ongeveer 1500 V.

5 Verwijzingscijfer 8 duidt op een basisplaat voor de afzetting van een amorf magnetisch materiaal volgens de onderhavige uitvinding, welke gekoeld kan worden met water en waarop met behulp van de elektrische stroombron 9 een negatieve spanning van ten hoogste ongeveer 500 V kan worden aangelegd.

10 Een amorf magnetisch, materiaal volgens de onderhavige uitvinding wordt verkregen door een spanningsverschil van ongeveer 10 V aan te leggen en door een stroom van ongeveer 40 ampère te laten stromen tussen de bovenstaand beschreven kathode 2 en anode 3 om een plasma op te wekken, in het plasma gevormde ionen te versnellen door een elektrisch veld met 15 een sterkte van 1 tot 2 kV (ten hoogste ongeveer 300'.ma) teneinde de tref elektrode 6 te sputteren, bestanddelen van het materiaalvormende atomenvrij te maken en de vrijgemaakte atomen op het substraat 8 af: te- zetten en op te hopen. Aldus kan een amorf magnetisch materiaal met een dikte van ongeveer 200 jm worden verkregen door het sputteren gedurende 20 drie dagen continu voort te zetten. ——______

Testresultaten van monster van de aldus bereide amorfe magnetische materialen volgens de onderhavige uitvinding zullen onderstaand op basis van de tabellen A en B worden beschreven, De tabellen A en B tonen de resultaten, die verkregen werden big het testen van zacht-magnetisch ei-25 genschappen, de thermische stabiliteit, de.mechanische eigenschappen, en de corrósieweerstand van. schijf achtige monsters .met een dikte van 0,2 mm en een diameter van 40 mm en ringachtige monster met een uitwendig diameter van 30 mm en een .inwendige diameter van 20 mm, bereid door een amorf magnetisch materiaal volgens het bovenstaand beschreven proces 30 op een substraat af te zetten.

De amorfe struktuur van de .aldus bereide monsters van magnetisch materiaal.werd. bevestigd door opname van röntgendiffractiepatronen van de monsters met Fe, Ka straling als trefmateriaal. Als resultaat vertoonden de röntgendif f ractiepatronen van de bovenstaand beschreven mon-35 sters slechts twee of drie diffuse diffractieringën en vertoonden ze geen scherp diffractiepatroon van kristallen. Aangetoond werd derhalve dat de 83 0 0 69 5 ........ “ * £ -5- monsters een amorfe struktuur hadden.

Tabel A toont de verzadigingsmagnetisatie bij kamertemperatuur, de verzadigingsmagnetische fluxdichtheid, de magnetostrictie, de coer- t ciefkracht, de hardheid, de kristallisatietemperatuur, en het curie-5 punt van monsters van sputterproces amorfe magnetische materialen, verkregen door de samenstelling van kobalt en niobium te variëren. Blijkens tabel A stijgen de verzadigingsmagnetisatie en de verzadigingsfluxdicht-heid naarmate het gehalte. aan niobium, afneemt (of naarmate het gehalte aan kobalt in een binair systeem van kobalt-niabium - toeneemt). Om een 10 magnetisch materiaal met uitstekende zacht-jnagnetische eigenschappen alsmede een hoge verzadigingsmagnetische fluxdichtheid te verkrijgen, moet de magnetostrictie klein zijn. Alle monsters van het sputterproces amorfe magnetische materialen volgens de onderhavige uitvinding vertoonden een negatieve, betrekkelijk kleine magnetostrictie.

15 Een belangrijk aspect van het sputterproces magnetische materiaal volgens de onderhavige uitvinding is dat het een betrekkelijk kleine en negatieve magnetostrictie heeft. In de loop van de laatste jaren hebben amorfe magnetische materialen op basis van kobalt, die vrij zijn van semi-metaal elementen (Co-Ti, Zr, Hf, Ta, W) aandacht gekregen vanwege 20 hun uitstekende zacht-magnetische eigenschappen, en vele onderzoeken zijn daarop gericht en voorgesteld. Van deze materialen, vertonen Co-Ti type, Co-Zr type, en Co-Hf type amorfe magnetische materialen een positieve magnetostrictie. Teneinde deze magnetostrictie tot vrijwel Ö te verlagen is het derhalve nodig. om een metaal als . Ni, Mo en Cr toe te 25 voegen. De toevoeging van deze elementen leidt echter tot een verlaging van de verzadigingsmagnetische fluxdichtheid van het magnetische materiaal. Anderzijds, vertonen Co-Ta type en Co-W type amorfe magnetische materialen een negatieve magnetostrictie, . De magnetostrictie kan tot vrijwel 0 worden verminderd door derhalve bijvoorbeeld Fe of Mn toe te 30 voegen. Deze elementen verhogen .of, tenminste zeldzaam verlagen de ver-zadigingsfluxdichtheid van een magnetisch materiaal, en derhalve worden de Co-Ta type en Co-W type .amorfe magnetische materialen goede amorfe magnetische materialen genoemd.- Zelfs de Co-Ta type en Co-W type amorfe magnetische materialen vertonen echter een lagere verzadigingsmagnetische 35 fluxdichtheid dan het Co-Nb type amorfe magnetische materiaal volgens de onderhavige uitvinding. Het amorfe magnetische materiaal volgens de 83GO 695 * > -6- ohderhavige uitvinding vertoont namelijk een magnetostrictie van nagenoeg 0 zoals wordt --getoond bij monster nr.. 18 ^85,5^4,5^101 "elte in de onderstaand te bespreken tabel B wordt gegeven.

De onderhavige uitvinding maakt het.mogelijk om een materiaal te 5 bereiden dat een verzadigingsmagnetlsche fluxdichtheid vertoont van wel 12 tot 13 kilogauss > of meer.

Als maat voor de zacht-magnetische eigenschappen, die voor het sputterproces amorfe magnetische materiaal volgens de onderhavige uitvinding vereist zijn, is de· coerciefkracht van belang. Deze coerciefkracht 10 moet minimaal zijn. Het sputterproces amorfe magnetische materiaal volgens de onderhavige uitvinding vertoont een betrekkelijk goede coereief-kracht, zoals in tabel A wordt getoond. Deze coerciefkracht kan worden verlaagd door het amorfe materiaal onder geschikte omstandigheden aan warmtebehandeling te onderwerpen zoals in tabel C wordt getoond. Zoals 15 tabel C toont, liet het. niet aan een warmtebehandeling onderworpen monster no. 3 (met een samenstelling Cooe -Nb.. _) een coerciefkracht van

w*D fO 11 ψ D

180 mOe zien.. Door het materiaal aan een warmtebehandeling van 30 minuten bij een in tabel C gegeven temperatuur te onderwerpen werd de coerciefkracht verder verlaagd. Door een warmtebehandeling bij een temperatuur -2-0—van 360°C werd de coerciefkracht bijvoorbeeld tot 35 mOe verlaagd, en door een warmtebehandeling bij een temperatuur van 400 °C werd de coerciefkracht tot zelfs.30 mOe verlaagd.

De warmtebehandeling volgens de onderhavige uitvinding moet worden uitgevoerd bij een temperatuur,.die gelegen is beneden de kristallisatie-25 temperatuur van het amorfe magnetische materiaal dat aan de warmtebehandeling/ moet worden onderworpen. Bij amorfe magnetische materialen die niobium in een hoog gehalte bevatten, kan de warmtebehandeling worden uitgevoerd om bij een betrekkelijk lage temperatuur goede resultaten te verkrijgen. Amorfe magnetische materialen die niobium in een laag gehalte 30 bevatten, moeten echter bij een betrekkelijk.hoge temperatuur aan de warmtebehandeling worden onderworpen. Een warmtebehandeling bij 150°C tot een temperatuur, beneden de kristallisatietemperatuur gedurende ongeveer verscheidene uren tot ongeveer 1 minuut is ..voldoende voor materialen die niobium in een. hoog.gehalte bevatten, en een warmtebehandeling bij 25Q°C 35 tot de kristallisatietemperatuur gedurende ongeveer verscheidene uren tot ongeveer i minuut is voldoende voor materialen die niobium in een 83 0 069 5 r : ' -7- laag gehalte bevatten. Bovendien heeft het de voorkeur, dat het materiaal in een periode van ongeveer 2 tot ongeveer 3 uur langzaam wordt afgekoeld door bijvoorbeeld koelen van de oven .na de warmtebehandeling- Gedurende het afkoelen is het bijzonder gewenst dat een magnetisch veld van ver-5 scheidene Oe tot verscheidene honderden Oe, nodig voor het realiseren van de verzadigiagsmagnetisatie, wordt aangelegd.

Het sputterproces amorfe magnetische materiaal.volgens de onderhavige uitvinding -heeft uitstekende zacht-magnetische eigenschappen zoals hierboven.is beschreven. Bovendien heeft het goede mechanische eigen-10 schappen en een hoge corrosieweerstand vanuit het oogpunt van materiaal-- kennis. Tabel C toont de hardheid van Co-Nb binaire amorfe magnetische materialen als een voorbeeld. Zoals daar getoond, beliep de hardheid van de monsters van amorf .magnetisch materiaal volgens de onderhavige uitvinding, gemeten door een methode voor het testen van de Vickers hardheid, 15 wel 520 tot 1023 kg/mm, dat wil dus zeggen dat zij een buitengewoon hoge mechanische sterkte vertoonden, welke sterkte met een stijging van het niobiumgehalte toenam.

De corrosieweerstand van een amorf magnetisch materiaal volgens de onderhavige uitvinding zal onderstaand aan de hand van fig. 2 worden be-20 schreven. Fig.2 is een grafiek die de resultaten vertoont, die verkregen werden door onderdompeling van elk van 0,3 tot 0,4 mm dikke Co-Nb amorfe magnetische materialen, die met de bovenstaand beschreven werkwijze waren gevormd en van het substraat waren verwgderd,alseen elektrode en Sg^Cl^ als een andere elektrode in IN zoutzuur, aanleggen van een elektrisch 25 spanningsverschil over de twee elektroden, en meten van het elektrische spanningsverschil waarbij een niet uniforme elektrische stroom tussen de twee elektroden loopt.

De resultaten laten zien dat het amorfe magnetische materiaal volgens de onderhavige uitvinding opmerkelijk bestand is tegen putvormings-30 corrosie, dat een typerend verschijnsel van lokale corrosie is die gewoonlijk in tegenwoordigheid van chlorideionen wordt veroorzaakt, hetwelk derhalve een buitengewoon goede corrosieweerstand van het materiaal aantoont.

Verder is het bekend dat amorfe materialen in het algemeen bij een

V

35 bepaalde temperatuur kristalliseren omdat ze in een soort ingevroren, metastabiele toestand verkeren. Hoe hoger de kristallisatietemperatuur is, ~ 8"3 0 G 6~97 ' «V , ' -8- ' des te feogerisde-stabiliteit van het amorfe materiaal. Amorfe materialen met een hoge curiepunt geven meer stabiele magnetische eigenschappen.

Zoals tabel A toont, hebben de amorfe magnetische materialen volgens de onderhavige uitvinding een dermate hoge kristallisatietemperatuur en 5 hoog curiepunt dat goede magnetische eigenschappen stabiel kunnen worden verkregen.

De bovenstaand gegeven beschrijvingen hadden voornamelijk betrekking op Co-Nb binair., type amorfe magnetische materialen. Amorfe magnetische materialen volgens de onderhavige uitvinding kunnen echter een. of 10 meerdere additionele elementen of derde elementen bevatten. Voorbeelden van het derde element zijn elementen, die hoofdzakelijk de magnetostrictie beïnvloeden zoals Ti, Zr, Hf, V, Ta, Cu, Mo, en W, elementen die voornamelijk de verzadigingsmagnetisatie beïnvloeden zoals Cr, Mn, Ni en Fe, en elementen die voornamelijk de vorming van een amorfe struktuur ver-15 gemakkelijkên zoals B,. C, Si, P, Ge, Sn, In, As en Sb. Deze worden alleen ' of in combinatie toegepast. Omdat amorf e. magnetische materialen volgens de onderhavige uitvinding een negatieve, betrekkelijk kleine magnetostrictie vertonen, heeft- de opname van ten minste een van de elementen Fe en Mn, die de magnetostrictie in een positieve richting veranderen zonder 20 tegelijkertijd de verzadigingsmagnetische fluxdichtheid te verlagen, de meeste voorkeur. Verder heeft ook een amorf magnetisch materiaal dat ten minste een van de elementen zirkoon of hafnium bevat, dat in staat is om de magnetostrictie in een positieve richting te veranderen, de meeste voorkeur. Co-Nb type materialen.volgens de onderhavige uitvinding kunnen 25 een amorfe struktuur aannemen, zelfs in afwezigheid van een element dat . de vorming van een amorfe struktuur vergemakkelijkt, zoals B en daarom bevatten ze bij voorkeur dergelijke elementen niet.

Het meest geprefereerde amorfe magnetische materiaal volgens de onderhavige uitvinding is derhalve een .materiaal dat kobalt in een hoe-30 veelheid van 50 atoom% of meer, ongeveer 5 atoom% tot ongeveer 40 atoom% niobium, en ten minste een additioneel element, gekozen uit ijzer of mangaan, bevat. Wat het gehalte van het additionele element in een amorf magnetisch materiaal met een samenstelling van bijvoorbeeld ' (COj_^Mnx)ggNb.|^ betreft,, ligt X bij voorkeur in het gebied van 0,02 tot 35 0,06 en in een amorf magnetisch materiaal met een samenstelling van (CO ) -Nb., - ligt X bij voorkeur in het gebied van 0,01 tot 0,03.

v 1-X 83,5 16,5 8Γ3 0 0 (Γ9Ί5 -9- .

Wanneer men de verlaging van de verzadigingsmagnetische fluxdicht-heid en de verandering van de magnetostrictie in aanmerking neemt, die veroorzaakt wordt door de toevoeging van een element dat de vorming van een amorfe struktuur vergemakkelijkt, zoals boor, heeft het de voorkeur 5 dat dergelijke elemental niet aan het amorfe magnetische materiaal volgens de onderhavige, uitvinding worden toegevoegd.

Tabel B toont de resultaten, verkregen door toevoeging van het bovenstaand beschreven derde element aan amorfe magnetische materialen volgens de onderhavige uitvinding. De resultaten .laten zien dat de 10 temaire amorfe magnetische materialen, volgens de onderhavige uitvinding, die een derde element bevatten, gewijzigde magnetische eigenschappen en een verbeterde verzadigingsmagnetisatie en magnetische fluxdichtheid bezitten in vergelijking tot de bovenstaand beschreven binaire amorfe magnetische materialen.

15 Tabel D toont de resultaten in wijzigingen van de verzadigingsmag netisatie en magnetostrictie, die beïnvloed zijn door veranderingen van de waarde van X in een amorfe magnetisch materiaal met een samenstelling (Co^^M^)g^Nb^g waarin de M component ijzer respectievelijk mangaan is. Verder toont tabel D ook de resultaten, die verkregen werden door amorfe 20 magnetisch materialen te gebruiken met dezelfde samenstelling als boven, waarin M nikkel en titaan voor stelt.

Zoals uit de resultaten van tabel D duidelijk is, wordt de verzadigingsmagnetisatie en magnetostrictie van het amorfe magnetische materiaal sterk verbeterd door .de introductie van ijzer en mangaan als r M cornpo-25 nent in de bovengenoemde samenstelling van het amorfe magnetische materiaal. 2Mdüs-.vertonen, de monsters nrs. 26 en 32 een verbetering, namelijk een hogeze verzadigingsmagnetisatiewaarde bij vergelijking van de monsters 26, 32, 37 en 38, die respectievelijk aanzienlijk lagere magnetostricties vertonen.

30 Door de warmtebehandeling wordt de coerciefkracht in het temair type amorfe magnetische materiaal op dezelfde wijze effectief verlaagd . als in het binaire amorfe magnetische materiaal. De amorfe magnetische materialen worden op dezelfde wijze gevormd als eerder beschreven is tot ringachtige monsters met een uitwendige diameter van 25 mm, inwendige 35 diameter van 15 mm en een dikte van 0,3 mm. De verzadigingsmagnetische &3Θ0&95--------------;---------------------------------- * -10- fluxdichtheid en de coerciefkracht wenden aan de bovenstaand verkregen monsters gemeten en de resultaten staan in tabel E.

Wat. de meting van de coerciefkracht betreft, werden voor de meting monsters gebruikt voor en· na de warmtebehandeling bij 400°C in een met 5 350 omwentelingen per minuut roterend magnetisch veld van 100 Oe, ge volgd door langdurig afkoelen. Zoals uit tabel E blijkt werd de coerciefkracht van het amorfe magnetische materiaal door ' * warmtebehandeling aanzienlijk verbeterd.

In de warmtebehandeling verbetert de coerciefkracht met een toename ‘ 10 van de temperatuur van de warmtebehandeling zoals in fig. 3 wordt getoond, en vindt een verdere verbetering plaats door de warmtebehandeling in het magnetisch veld bij vergelijking met een warmtebehandeling zonder magnetisch veld.

De magnetische eigenschappen werden bij een magnetisch meetveld 15 (Hm) van 10 Oe en 50 Hz gemeten aan twee monsters nrs. 45 en 46, die verkregen werden door een laag te vormen van een amorf magnetisch materiaal met een samenstelling. Co_, _Fe„ _Nb4r _ en Co__ _Fe. _Nb. Λ en met 81,5 2,0 16,5 85,5 4,5 10 diktes respectievelijk van 570 nm en 1150 nm op een substraat van een saf-fierééhkristal (R-vlak). De resultaten daarvan worden in tabel F ge-20 toond. Uit tabel F is. duidelijk dat de magnetische eigenschappen enorm variëren met variatie van de samenstellingsverhouding en dat het amorfe magnetische materiaal van monster ;45 meer geprefereerde magnetische eigenschappen heeft bij vergelijking met.die van monster nr. 46.

Verder wordt de coerciefkracht van het amorfe magnetische materiaal 25 volgens de onderhavige uitvinding verbeterddoor een warmtebehandeling • bij een temperatuur beneden de kristallisatietemperatuur zoals bovenstaand is beschreven, en verder.wordt een verbetering in het anisotrope : magneetveld (Hk) gerealiseerd. De resultaten die door de warmtebehandeling van het amorfe magnetische materiaal worden verkregen (monster 30 nr. 45) bij verscheidene temperaturen worden in tabel G getoond. De resultaten laten duidelijk zien dat de warmtebehandeling het anisotrope magnetische veld van het amorfe magnetische materiaal volgens de onderhavige uitvinding verbetert.

Uit de in de tabellen £ tot.G en de figuren 2 en 3 getoonde resul-35 taten blijkt dat Co-Nb type amorfe magnetische materialen volgens de onderhavige uitvinding goede zacht-magnetische eigenschappen vertonen zo- 83 0 0 6 9-5-------------------------------- * ·? -11- lang ze kobalt bevatten in een hoeveelheid van 50 atoom% of neer en niobium bevatten in een hoeveelheid van ongeveer 5 atoom% tot ongeveer 40 atoom%. Het het oog op het feit dat Sendust, dat momenteel het beste prakt!jkmateriaal voor magnetische koppen is, een verzadigingsmagneti-5 sche fluxdichtheid van 0,9 kilogauss heeft, kunnen de bovenstaand beschreven binaire amorfe magnetische materialen die kobalt bevatten in een hoeveelheid van 50 atoom% of meer en niobium bevatten in een hoeveelheid van ongeveer 5 atoam% tot ongeveer 40 atoom%, in het bijzonder bij voorkeur ongeveer 7 tot ongeveer 20 atoam%, in de praktijk worden toegepast.

10 Tabel B toont dat de . toevoeging van een derde element aan het binaire amorfe materiaal dient om de verzadigingsmagnetische fluxdichtheid zodanig te verbeteren dat de bovenstaand beschreven amorfe magnetische ma- : terialen die kobalt in een hoeveelheid van 50 atoom% of meer en niobium in een gehalte van ongeveer 5 atoom% tot ongeveer 40 atoom%, in het 15 bijzonder bij voorkeur ongeveer 7 tot. ongeveer 20 atoom% bevatten, met gemak een buitengewoon hoge fluxdichtheid kunnen bereiken.

Zoals bovenstaand in detail is beschreven, bezitten amorfe magnetische materialen volgens de onderhavige uitvinding goede zacht-magne-tische eigenschappen en goede mechanische en chemische eigenschappen, 20 en zijn derhalve veelbelovend voor bijvoorbeeld materiaal van magnetische koppen, laagfrequente en hoogfrequente transformatoren, magnetische versterkers, en magnetische filters. Bovendien kunnen ze worden gebruikt als warmtesensor, gebruikmakend van het feit dat hun curiepunt van hun samenstelling afhangt.

% '8300695 -12- i m ο ο ο ο ο x Τ rC cn Γ" ιη η ρί σ ^ ^ §0* ¢3 οο ffl eo οο in •«β' υ a — Μ s

13 3 X

J2 2 I o m in in ο o "jS o^mvocvo 3 & r-t-t-eew 3 S -» x 0) «

01 +10 Ή 11-U -H W X

Ns ο X 03 m ο x *n g cm mt in co <h cm cm ig iq <; m tn X X r» οο o

H +1 Oi M

m in m B X —

X O

® >- _ w+i o cm o ot in' o n £ <H f-Ί r-f Ο <“Ί ^ U O N _*\ J“»

0) ιβ O O O O O O

0 U V , .

ϋ M

** 30 vO X

1 <0 III _ o *h ο o .or» r- .t*»

X +1+1 1 1-1 *4 1-1 I t I

dl o o o o o

H 3-1 —I X K X 1—Ί r-l iH

CO 3+1 x o m m XXX

S ffl »N *V -V

f£ cv ή >—1 in m I—i I Ό 1111111 &h co ·η

οι οι αι C X X •W Ο +j O' 03 X M

-η —1 o 03 m cm cd o in r» m Ό X x 3 -s -v -s <s *v **\ 3(1)¾ 2 n cm' ο σι «τ η o

N i I (7 X -1 H

(ü (Ö H 1a > ΕΉ- i ffl 0) 0> -H C +1

•H 3 OCM03CM*-4f»3CM

003 <N X 03 CD »T «η £ rj -z x x Ό U O' 3 <D \

N 3 3 H O' S (U 3 <U

> H —

in in vO

Λ ·> Ί I —I ιβ 03 x ~ r-i x cm <“<* in ο x x »3· X o x _ x x s z cm z ^

«δχχιηιηχΜΡΧ C O 2 2 Λ . Z

i e S m ο ω <n X Ο O

SC-jJ <J1 03 co co t»*i** x

Szlw o 0 0 0 0 0 0 1,1 X u u CJ o o u υ u i—( cm m "T in X r» 03 is 8 3 0 0 6 9 5 —13— * ,m

T A B E L B

—· Monster Samenstelling Verzadigings- Verzadigings- Magneto- nr. (atoom %) ’ magnetisatie magnetische strictie (emu/g) 1 fluxdichtheid (k gauss} 8 CogQNb7Ti3 113 12*5 5 Co Nb.Zr, 110 -11,9

Su i j ^ 10 Co9(JNb7Hf3 105 11,5 11 e° sbyV loo io58 12 Cog0Sb7Ta3 115 12,5

13 "co90Nb7Cr3 98 10 jP

14 Cog0Nb7Mo3 90 9,8 15 ^go103?^ 104 11 ?8 16 =90¾¾ 120 13,0 17 ^70^20^=10 125 13’5 IS COg^jTe Nbls 130 14,0 -1 * lo"7 IS Co70Fe20lIbx0 US 12,0 +1^5 sc 10-6 20 0ossCu.Hb10 88 9,5 21 =90^783 115 22 CogQNb7Cr3 114 12y4 ' 23 ^ Co90Nb?Si3 117 13 >° 24 Cog0Nb7P3 105 11j5 25 Co9Q«b7Ge3 117 12,6 k 83 0 0 69 5 -14- * * « j ή <-* in ο © (ücovcooonn

735 O rHr-lr-iO OO

^ U 1 ^ ^ —s Λ ^ α) (ö 000000 0 u U X ’ u · I · ' 73 0)- 54 J 4J ©

5) S 0> ' P

H § § ® - δ o o 0 0 0

m 4J J r) ^ Oi in o m VC O

rö © 0 · -p in n m n -¾1

< · n (B *0 -W -H

© Ό C 3

Eh O4 Λ

~ & C Λ . 4J

© © © · .. ©

+> > Λ ' -H

S

54 © ' n m m n m m 3 3 - 8300695 -15-

T A--S'È' £. D

/

Monster „ ... ___ . Samenstel- Verzadigings- Magneto- nr‘ ling magnetisatie strictie (atoom %) (emu7g) . -6 vergelding COg^Nb^ 88,5 -1,57x10 ..

26 Co83*e2Nfa15 9°^8 -1, 4x10 7 27 Co81Fe4Nb15 92,6 +I,4xl0~6 28 Co79FegNb15 94,5 +2,6χ1θ“β 29 Co?3Fe12Nb15 99,8 +8^9χ1θ“β 30 Cog3Mn2Nb15 93 -8xlOr7 31 COg^Mn^Nb^ 96,8 -3xlo“7 32 Co79Mn6Nb15 85,5 0 33 Co77MngNb15 84,4 +452xl0~7 34 Co73'Mn2QNb23 +8,6x10 35 Co?3Jto12Nb15 +8,6xl.o“7 36 Co65Mn2QNb15 +2,9x10‘6 37 Co7gNi12Nb15 77,3 -7/3χ1θ”β 38 Co?9Ti12Nb15 32,3 0 \ 8300695 -16- I U3 03 CM M3 QJ0> CN CM i-i O Ή m ïi o o o o o o o

U Η «\ ^ Λ JN JV

(0 CU — o o o o o o o +> s Ό 0 A C O O P <3 ^

<3 O A

U 0 0 X > Λ ip (I)

•H

O

U

CU

8 i „ (0 vo ,£ VO CO <N V£ Cï

® CM CM CM O rH f! iH

·§ ^

4J OOOOt—lOO

5 ü.' β

<8 β O

* 3 ~ ι3 Φ Η β ·ΰ * 1 * ’ H tn ft CO fl-cil r- co tn es cm c-> ιο

-Η ü -P Ifl **\ *\ *N ^ *S

< θ' o) Λ w cncFkfft^'esi-iO

Tl Ή O β Η I—i E-ι Ό +) -rl (ö (3 Φ Ό O' N β g p tr> 3 x 0 (C rP -«-c > a i-ι in in

m in in i—I I—I

-i—i »—1 «—i ^ J2 -Q m

Λ A Δ S S

2 2 2 m cm Ρ» n* r~- I—i a, n fr» >3 «\ λ λ. »n ο Λ 2 «Η · I—I m t— iH 2 *n —. <D C- C C -H m *s O' * fc, S 2 S S H r-

, R -.mmor-coeo-iP

g <N A Λ Λ E-l cun ofn f'i σι σι μ* co in S-0 iJcocof'-iof'-oco ro-p iöq η o o o o 0

«“^UUUUUOU

1 ' p 0 •p 0) β * t-v <3Ί O »H CM en T3· jjj Μ' η^Μ.^.τϊ'·^· 83 0 0 6 9 5 * -17- *♦ V 1 Ή •φ fi ¢..

S.5; ο . II' s-Λ 1 βΛ 11 ο ® ο “ ij w • “IS ' . a .SI? Λ .

«W

3 a ' 0} ο ο « ο . ε m .μ ® 0 ο u ϋ Αί ω Π3 γ— ^ "S m 1η

Vi 1\ 1 1Ν 6. ® ,. Ο ο .

J ". · ' Η φ ~ β Μ 1 ® - w 4> 03 ,β; <0 3 0 Ο β J-l !Ö C0 «Ν β 3 ® tr» ** Τ» * I © ^ 1"1 *i C Ai * α & w Φ «

Η S

*σ ι -) ma) m tn Φ jo ® s ί ί). · ® X Ο Χί 3 -0· &» m ο tn 0 m ή iV. ασ -Α s § ι — φ 0 »Η > S ««- • Λ .

ιη ο —Ν 1\ VO Ο Γ-1 ^ r-i Λ J3 <η Λ νο ζ ^ ζ ^ Ο . «> .

-1 -H ** U

u tv c ^ Λ φ . 2 0) 0)

Jj &, . H Sm y “ ιη· jS J2 § . -» ο 2

s «η · c . «η S

ο § co g 0 J Ο ’ «Ε Ο - Ο \ » · 1 8300695 -

Vn f ·», ( · r -18- v * t * T A.B E I . G , .

i

Monster- •temperatuur van de. Anisotrope nr.' warmtebehandeling magneetveld ' ~ - ~ - _(HK) : (°K) . (0&) 45 niet uitgevoerd 3^8 45 €53 8.,0 45 723 - 7,0 45 773 6,0 45. . 823 6j 0 / v 8 3 0 0 6 9 5 - * -19-

Hoewel de uitvinding in detail onder verwijzing naar specifieke uitvoeringsvormen daarvan is beschreven, zal het de deskundige duidelijk zijn dat verscheidene wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder dat daarmede de uitvindingsidee wordt verlaten en de beschermingsom-5 vang wordt overschreven.

\ * % t "83 0 0 69 5

Claims (10)

1r -20- / CONCLUSIES.

1. Sputterproces amorf magnetisch materiaal, met het kenmerk, dat het kobalt in een hoeveelheid van 50 atoom % of meer, en niobium in een hoeveelheid in .het gebied, van ongeveer .5 atoom % tot ongeveer 40 atoom % omvat*

2. Sputterproces amorf magnetisch materiaal volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het verder een element omvat, gekozen uit de groep titaan, zirkoon, hafnium, vanadium, tantaal, koper, molybdeen, en wolfraam.

3. Sputterproces amorf magnetisch materiaal volgens conclusie 1, met 10 het kenmerk, dat het verder een element omvat, gekozen uit de groep chroom, mangaan, nikkel en ijzer.

4. Sputterproces amorf magnetisch materiaal volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het verder een element omvat, gekozen uit de groep boor, koolstof, silicium, fosfor, germanium, tin, indium, arseen en 15 antimoon. -

5. Sputterproces amorf magnetisch materiaal volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het element gekozen wordt uit de groep ijzer en mangaan.

6. Werkwijze voor het bereiden van een sputterproces amorf magnetisch materiaal, met het kenmerk, dat voorzien wordt, in een sputterproces 20 amorf magnetisch materiaal, welk-50 atoom % of meer kobalt en ongeveer 5 atoom % tot ongeveer 40 atoom % niobium omvat; het materiaal aan een warmtebehandeling bij een temperatuur in het gebied van ongeveer 150 °C , tot een temperatuur beneden de kristallisatietemperatuur van het materiaal wordt onderworpen; en het materiaal wordt af gekoeld.

7. Werkwijze voor het bereiden van een sputterproces amorf magnetisch : materiaal volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat-het afkoelen langzaam wordt uitgevoerd in een periode van 2 uur of meer. g. Werkwijze voor het bereiden van een sputterproces amorf magnetisch materiaal volgens conclusie 7, met.het kenmerk, dat de warmtebehandeling 30 wordt uitgevoerd in een·’·zodanige tijdsperiode en bij een zodanige temperatuur, dat de coereiefkracht van het materiaal 35 mOe of minder wordt. ~ΊΓ3"0~(Γ51Γ5 A -21-

9. Sputterproces amorf magnetisch materiaal volgens conclusie 1, met het kenmerk/ dat het materiaal een varzadigingsmagnetische flux-dichtheid van 12 kilogauss of meer heeft.

10. Inrichtingen en onderdelen van inrichtingen/ geheel of gedeeltelijk 5 bestaande uit een sputterprocês amorf magnetisch materiaal volgens een of meer van de conclusies 1-5 en· 9. i 83-0-0 69 5 _______________