SK285131B6

SK285131B6 - Amorfné a nanokryštalické vodiče so skleneným povlakom a spôsob ich výroby

Info

Publication number: SK285131B6
Application number: SK825-98A
Authority: SK
Inventors: Horia Chiriac; Firuta Barariu; Tibor Adrian Ovari; Gheorghe Pop
Original assignee: Institutul De Fizica Tehnica
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 2006-07-07
Also published as: ES2233753T3; ES2238699T3; DE69634180D1; DE69634180T2; EP1288972A1; DE69634518D1; WO1997024734A1; EP0870308A1; DE69634518T2; CA2241220C; EP1288972B1; CZ185998A3; US20010001397A1; RO111513B1; EP0870308B1; CA2241220A1; US6270591B2; SK82598A3; CZ297367B6

Abstract

Vodiče pozostávajú z kovového amorfného alebo nanokryštalického jadra s priemerom rádovo 10exp(-6) m v zložení na báze prechodových kovov, polokovov a ďalších prídavných kovov a zo skleneného povlakus hrúbkou steny rádovou s rovnakou veľkosťou. Vodiče vykazujú vysoké alebo stredné magnetizačné nasýtenie, magnetostrikciu pozitívnu, negatívnu aleboblízku nule a hodnoty koercívneho poľa a magnetickej permeability v závislosti od požadovaného použitia. Amorfné a nanokryštalické vodiče so skleneným povlakom sú určené na použitie v elektronike a elektrotechnike v senzoroch, meničoch, indukčných cievkach, transformátoroch, magnetických štítoch.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka amorfných a nanokryštalických magnetických vodičov so skleneným povlakom s využitím v elektrotechnike a elektronike a postupu ich výroby.

Doterajší stav techniky

Sú známe amorfné magnetické materiály plochého a valcovitého tvaru získané rýchlym ochladzovaním taveniny a nanokryštalické magnetické materiály získané tepelnou úpravou amorfných magnetických materiálov s primeraným zložením (US Patenty č. 4,501 ;316/26 február 1985 a č. 4,523,626/18 jún 1985). Podľa týchto patentov sa amorfné magnetické vodiče s priemermi v rozsahu od 60 pm do 180 pm získavajú spôsobom (zvlákňovania) odstredivého liatia v rotujúcej vode a nanokryštalické magnetické vodiče sa získavajú kontrolovanými tepelnými úpravami spomenutých amorfných magnetických vodičov s primeraným zložením. Nevýhoda týchto vodičov spočíva v tom, že sa nedajú získať priamo z taveniny v amorfnom stave s polomermi menšími ako 60 pm. Amorfné magnetické vodiče, ktoré majú polomery minimálne 30 pm sa získavajú postupným ťahaním za studená uvedených amorfných magnetických vodičov s následnými tepelnými úpravami na uvoľnenie napätia. Nevýhoda týchto vodičov spočíva v tom, že opakovaním ťahacích a žíhacích etáp sa dajú získať amorfné magnetické vodiče, ktorc nemajú priemer menší ako 30 pm a tiež v tom, že ich magnetické a mechanické vlastnosti sú nepriaznivo ovplyvnené mechanickým spracovaním.

Tiež sú známe kovové vodiče v kryštalickom stave so skleneným povlakom, ako aj niektoré amorfné zliatiny so skleneným povlakom, získavané spôsobom odstredivého liatia sklenenej taveniny určenej na povliekanie (T. Goto, T. Toyama, „The preparation of ductile high strength Febase filaments using the methods of glass-coated melt spinning“, Joumal of Materials Science 20 (1985) ss. 1883 - 1888). Nevýhoda týchto vodičov spočíva v tom, že nemajú správne magnetické vlastnosti a správanie na účely použitia v elektronike a elektrotechnike na výrobu magnetických senzorov a ovládačov, ale len vlastnosti ktoré ich predurčujú na účely použitia ako metalických katalyzátorov, kompozitných materiálov, elektrické vodiče.

Sú známe amorfhc magnetické vodiče so skleneným povlakom, ktoré majú zloženie Fe_6sB₁₅Sii5C|₅, Fe₆₅B_]5Si₁5Cr_lo a Fe4oNi_4OPi4B₆ (H. Chiriac a kol., „Magnetic behavior of the amorphous wires covered by glass“, Joumal of Applied Physics 75 (10), (1994), ss. 6949 - 6951) s priemermi kovového jadra 5 až 30 pm, s koercívnym poľom medzi 239 a 462 A/m, a magnetizáciu 0,16 až 0,32 T. Je tiež uvedený spôsob ich výroby založený na Taylorovej metóde, s nasledovným postupom: zatavenie sklenenej trubice, nahriatie zataveného konca a ťahanie vlákna z nahriateho konca.

Sú tiež známe amorfné vodiče so skleneným povlakom v zložení (Fe₈oCo₂o)75Bi₅Si₁₀ a Fe₆5B₁₅Si_I5Ci5, ako sú už uvedené v stave techniky (A. P. Zhukov a kol., „The remagnetization process in thin and ultra thin Fe-rich amorphous wires“, JMMM 151 (1995), ss. 132 - 138), ktoré majú priemer kovového jadra 10, resp. 15 pm, hrúbku skleného povlaku 2,5 pm a koercívne polia 65 a resp. 140 A/m.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje technické riešenie podľa tohto vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že magnetické amorfné vodiče so skleneným povlakom, ktoré majú kontrolované rozmerové vlastnosti a vlastnosti týkajúce sa ich zloženia, sa získavajú rýchlym ochladzovaním priamo z taveniny. Ďalej podstata riešenia podľa tohto vynálezu spočíva v tom, že prostredníctvom tepelných úprav uvedených magnetických amorfných vodičov so skleneným povlakom sa získajú nanokryštalické magnetické vodiče. Pritom, vodiče podľa tohto vynálezu majú magnetické vlastnosti vhodné na rôzne kategórie použitia.

Amorfné magnetické vodiče podľa vynálezu sú charakteristické tým, že pozostávajú z amorfného kovového vnútorného jadra s priemerom 1 až 50 pm a skleného povlaku v tvare skleného obalu s hrúbkou 0,5 až 20 pm. Kovové jadro má zloženie vybrané tak, aby bolo možné získať vodiče v amorfnej fáze, pri rýchlostiach chladenia, ktorc sú technicky uskutočniteľné, s magnetickými vlastnosťami vhodnými na rôzne kategórie použitia. Amorfné magnetické vodiče pozostávajú podľa vynálezu z amorfného vnútorného jadra s kompozíciou založenou na 60 až 80 % atómových prechodových kovov (Fe, Co, a/alebo Ni), 40 až 15 % atómových metaloidov (B, Si, C, a/alebo P), ako aj 25 a menej % atómových doplnkových kovov, ako sú Cr, Ta, Nb, V, Cu, Al, Mo, Mn, W, Zr, Hf, pričom amorfné vnútorné jadro má priemer 1 až 50 pm a sklenený povlak s hrúbkou 0,5 až 20 pm. Množstvo prechodových kovov a metaloidov je vybrané tak, aby sa získali zliatiny s vysokým magnetizačným nasýtením, negatívnou magnetostrikciou, alebo magnetostrikciou blízkou nule, koercívnym poľom a magnetickou priepustnosťou s primeranými hodnotami v závislosti od požadovaného použitia. Celkové množstvo a počet doplnkových prvkov sú vybrané tak, aby podporovali schopnosť amortizácie.

Na použitie v senzoroch a meničoch, v ktorých je vyžadovaná rýchla zmena magnetizácie ako funkcie vonkajších faktorov (magnetické pole, ťahové napätie, krut), sú vhodné amorfné magnetické vodiče so skleneným povlakom, podľa vynálezu, ktoré majú vysokú pozitívnu magnetostrikciu, priemer kovového jadra 5 až 25 pm a hrúbku skleneného povlaku 1 až 15 pm, kompozíciu kovového jadra založenú na Fe, s obsahom 20 alebo menej % atómových Si, 7 až 35 % atómových B a 25 alebo menej % atómových jedného alebo viacerých kovov vybraných zo skupiny Co, Ni, Cr, Ta, Nb, V, Cu, Al, Mo, Mn, W, Zr, Hf.

Na použitie v senzoroch a meničoch, kde sa vyžaduje zmena magnetizácie ako funkcie vonkajších faktorov (magnetické pole, ťahové napätie, krut), ktorých hodnota musí byť kontrolovaná s vysokou presnosťou, ako aj na použitie založené na obrovskom magneticko-impedančnom efekte, vykazujúcom vysoké hodnoty magnetickej priepustnosti a znížené hodnoty koercívneho poľa, sú vhodné amorfné magnetické vodiče so skleneným povlakom podľa vynálezu, ktoré majú negatívnu alebo takmer nulovú magnetostrikciu, priemer kovového jadra 5 až 25 pm a hrúbku skleného povlaku 1 až 15 pm, kompozíciu kovového jadra založenú na Co, s obsahom 20 a menej % atómových Si, 7 až 35 % atómových B a 25 a menej % atómových jedného alebo viacerých kovov vybraných zo skupiny Fe, Ni, Ta, Nb, V, Cu, Al, Mo, Mn, W, Zr, Hf.

Na použitie ako minitransformátory a indukčné cievky, ktoré vykazujú vysoké hodnoty magnetizačného nasýtenia a magnetickej priepustnosti, sú vhodné nanokryštalické magnetické vodiče so skleneným povlakom podľa tohto vynálezu, ktoré majú priemer kovového jadra 5 až 25 pm a hrúbku skleneného povlaku 1 až 15 pm, kompozíciu kovového jadra založenú na Fe, s obsahom 20 a menej % atómových Si, 7 až 35 % atómových B a 25 a menej % atómových jedného alebo viacerých kovov vybraných zo skupiny Cu, Nb, V, Ta, W, Zr, Hf.

Na použitie v zariadeniach, ktorých činnosť je založená na vzájomnom vzťahu medzi magnetickými vlastnosťami amorfného kovového jadra s pozitívnou magnetostrikciou alebo magnetostrikciou blízkou nule alebo nanokryštalického kovového jadra majúceho magnetostrikciu blízku nule a optickými vlastnosťami skleneného povlaku, vlastnosťami ktoré sa vzťahujú na optický prenos informácie, sú vhodné amorfné a nanokryštalické vodiče so skleneným povlakom podľa tohto vynálezu, ktoré majú priemer kovového jadra 10 až 20 pm a hrúbku skleneného povlaku 10 až 20 pm, kompozíciu kovového jadra založenú na Fe alebo Co, s obsahom 20 alebo menej % atómových Si, 7 až 35 % atómových B a 25 a menej % atómových jedného alebo viacerých kovov vybraných zo skupiny Ni, Cr, Ta, Nb, V, Cu, Al, Mo, Mn, W, Zr, Hf.

Spôsob výroby amorfných magnetických vodičov so skleneným povlakom, podľa vynálezu, umožňuje získať vodiče s uvedenými rozmerovými vlastnosťami a vlastnosťami týkajúcimi sa ich zloženia, priamo z taveniny rýchlym ochladzovaním. Podstata spôsobu spočíva v roztavovaní kovovej zliatiny ktorá je vložená v sklenenej trubici, až do zmäknutia skla, v následnom ťahaní sklenej trubice spolu s roztavenou zliatinou, ktorá je ťahaná do formy kovového vlákna so skleneným povlakom, kde toto vlákno je navíjané na navíjací bubon, pričom sa zabezpečí vysoká rýchlosť ochladzovania potrebná na získanie kovového vodiča v amorfnom stave. Spôsob je vedený za nasledujúcich podmienok:

- teplota roztaveného kovu 900 až 1500°C;

- priemer sklenej trubice 3 až 15 pm a hrúbka sklenej steny 0,1 až 2 mm;

- sklenená trubica, ktorá obsahuje roztavenú zliatinu, sa pohybuje smerom nadol konštantnou rýchlosťou podávania 5 x 10'⁶ až 170 x lO^m.s¹;

- úroveň vákua alebo inertnej atmosféry v sklenej trubici nad roztavenou zliatinou, 50 až 200 N.m’²;

- rýchlosť ťahania vodiča 0,5 až 10 nts'¹,

- prietok chladiacej kvapaliny cez ktorú vodič prechádza 10’⁵ až 2xl0'⁵ m³.s'¹.

Na to, aby bola zaručená spojitosť procesu a tiež na získanie vodiča so spojitým skleneným povlakom dobrej kvality a požadovaných rozmerov je potrebné, aby materiály, zúčastňujúce sa procesu a parametre procesu, spĺňali nasledovné podmienky:

- zliatina vysokej čistoty pripravená v oblúkovej peci alebo indukčnej peci s použitím čistých komponentov (aspoň 99 % čistota) v sypkom stave alebo prášku, ktoré sú spájané spolu tlakom a následným zahrievaním vo vákuu alebo inertnej atmosfére (v závislosti od reaktivity zúčastnených komponentov);

- počas procesu zvlákňovania taveniny na vytvorenie skleneného povlaku je do sklenej trubice zavádzaný inertný plyn, aby sa zabránilo oxidácii zliatiny,

- použité sklo musí byť kompatibilné s kovom alebo zliatinou pri teplote ťahania, aby sa predišlo difúznemu procesu sklo-kov;

- koeficient teplotnej rozťažnosti skla musí byť rovnajúci sa alebo mierne nižší ako koeficient teplotnej rozťažnosti použitého kovu alebo zliatiny, aby sa predišlo rozdrobeniu zliatiny počas procesu tuhnutia spôsobovaného vnútornými napätiami.

Uskutočňovaním špeciálnych tepelných úprav amorfných magnetických vodičov so skleneným povlakom, ktoré majú kompozície vhodné na to, aby sa získala nanokryštalická fáza sa získajú nanokryštalické magnetické vodiče so skleneným povlakom. Tepelné úpravy sa uskutočňujú v elektrickej peci, vo vákuu alebo inertnej atmosfére, pri žíhacích teplotách menších ako teplota kryštalizácie amorfnej zliatiny, s hodnotami 480 až 550 °C, v danom časovom intervale 10 až 105 sekúnd. Takto sa získajú magnetické vodiče so skleneným povlakom, ktoré majú nanokryštalickú štruktúru, magnetostrikciu blízku nule a vysoké hodnoty magnetizačného nasýtenia a magnetickej priepustnosti.

Výhody vodičov podľa tohto vynálezu, sú nasledovné:

- môžu byť využité v širokom spektre aplikácií založených na ich magnetických vlastnostiach a správaní,

- majú premagnetizovávanie (veľký Barkhausenov efekt) na veľmi krátkych dĺžkach, pod 1 mm, v porovnaní s magnetickými vodičmi získanými zvlákňovacou metódou v rotujúcej vode, ktoré vykazujú premagnetizovávanie minimálne na dĺžkach 5 až 7 cm alebo v porovnaní s vodičmi ťahanými za studená, ktoré vykazujú tento efekt na dĺžkach minimálne 3 cm; týmto umožňujú miniaturizáciu zariadení, v ktorých sú tieto vodiče použité,

- môžu byť použité v zariadeniach založených na vzájomnom vzťahu medzi magnetickými vlastnosťami kovového jadra a optickými vlastnosťami skleneného povlaku, toto použitie vyplýva z blízkeho styku medzi kovovým jadrom a skleným povlakom,

- môžu byť použité v zariadeniach, ktoré využívajú výhodné magnetické vlastnosti kovového jadra spolu s odolnosťou proti korózii a elektrickou izoláciou, ktorú poskytuje sklenený povlak.

Výhody spôsobu podľa vynálezu, sú nasledovné:

- umožňuje získať nanokryštalické magnetické materiály vo forme vodičov so skleneným povlakom s veľmi malými priemermi,

- umožňuje pri nízkych nákladoch získať amorfné a nanokryštalické magnetické vodiče so skleneným povlakom, ktoré majú veľmi malé priemery magnetického jadra.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na účely bližšieho vysvetlenie vynálezu, je uvedených nasledujúcich 6 príkladov:

Príklad 1

OOg zliatiny Fe₇₇Bi₅Si₈ je pripravenej indukčným tavením vo vákuu. Čisté komponenty v práškovom stave sú spojené tlakom a zohriatím vo vákuu. Približne lOg takto pripravenej zliatiny sa vloží do PyrexR trubice, uzavretej na spodnom konci, s vonkajším priemerom 12 mm, hrúbkou sklenenej steny 0,8 mm a dĺžkou 60 cm. Horný koniec trubice sa pripojí na vákuové zariadenie ktoré vytvára vákuum s hodnotou 104 N.m‘² a umožňuje zaviesť inertný plyn pri úrovni tlaku 100 N.m'². Spodný koniec trubice, ktorý obsahuje zliatinu, sa vloží do indukčnej cievky tvaru jednoduchej špirály daného profilu, ktorá je napájaná zdrojom so strednou frekvenciou. Kov je indukciou zahriaty na teplotu tavenia a prehriaty na teplotu 1200 ± 500 °C. Pri tejto teplote, pri ktorej mäkne sklená trubica, je sklenená kapilára, v ktorej je uzavreté kovové jadro, ťahaná a navíjaná na navíjací bubon. Udržiavaním konštantných hodnôt parametrov procesu: rýchlosť podávania sklenenej trubice 70 x 10'⁶ m.s'¹, obvodová rýchlosť navíjacieho bubna 1,2 m.s'¹ a prietok chladiacej kvapaliny 15 x 10'⁶ m³.s^-1 sa získa amorfný vodič so skleneným povlakom a s vysoko pozitívnou magnetostrikciou v zložení Fe₇₇B₁₃Si₈ s priemerom kovového jadra 15 mm, hrúbkou skleneného povlaku 7 mm, ktorý má nasledovné magnetické vlastnosti:

- veľký Barkhausenov skok (M/M_s = 0,96);

- vysoké indukčné nasýtenie (B_s = 1,6 T);

- vysoko pozitívne magnetostrikčné nasýtenie (\ = +35 x x 10'⁶);

- premenlivé (skokové pole) pole (H* = 67 A/m).

Tieto vodiče sa používajú na senzory merajúce krut, magnetické pole, prúd, silu, posuv, atd’.

Príklad 2

Vodič so skleneným povlakom bol vyrobený rovnakým spôsobom ako v príklade 1, s použitím zliatiny so zložením Co₄oFe4oB|₂Si₈, ktorá bola pripravená vo vákuu zo sypkých čistých komponentov. Sklenená trubica má vonkajší priemer 10 mm, hrúbku steny 1 mm a dĺžku 50 cm. V sklenej trubici je vložených a roztavených 5 g uvedenej zliatiny, s teplotou 1250 ± 50 °C. Parametre procesu sú udržiavané na konštantných hodnotách: rýchlosť dávkovania sklenej trubice 5 x 10'⁶ m.s¹, obvodová rýchlosť navíjacieho bubna 0,5 m.s'¹, a prietok chladiacej kvapaliny 20 x 10’⁶ m³.s^-1. Výsledkom je amorfný magnetický vodič so skleneným povlakom v zložení Co₄₀Fe₄₀B|₂Si₈, s pozitívnou magnetostrikciou, s priemerom kovového jadra 25 pm a hrúbkou skleneného povlaku 1 pm, vykazujúci nasledovné magnetické vlastnosti:

- veľký Barkhausenov skok (M_r/M_s = 0,70);

- vysoké indukčné nasýtenie (B_s = 1,4 T);

- vysoko pozitívne magnetostrikčné nasýtenie (\ = +23x ICr⁶);

- premenlivé (skokové pole) pole (H* = 1500 A/m).

Tieto vodiče sa používajú na magnetické senzory, meniče a snímače merajúce mechanické veličiny.

Príklad 3

Vodič so skleneným povlakom bol vyrobený rovnakým spôsobom ako v príklade 1, s použitím zliatiny so zložením Co₇₅B₁₃Si₁₀. Sklená trubica má vonkajší priemer 10 mm, hrúbku sklenej steny 0,9 mm a dĺžku 55 cm. Do sklenej trubice je vložených a roztavených 5 g uvedenej zliatiny, s teplotou tavenia 1225 ± 50 °C. Parametre procesu sú udržiavané na konštantných hodnotách: rýchlosť podávania sklenej trubice 100 x 10'⁶ m.s’¹, obvodová rýchlosť navíjacieho bubna 8 m.s'¹, a prietok chladiacej kvapaliny 12 x x 10‘⁶ m³.s'’. Výsledkom je amorfný magnetický vodič so skleneným povlakom so zložením Co₇5B₁₃Si₁₀, s negatívnou magnetostrikciou, s priemerom kovového jadra 5 pm a hrúbkou skleneného povlaku 6,5 pm, majúci nasledovné magnetické vlastnosti:

- nemá veľký Barkhausenov skok,

- malé indukčné nasýtenie (B_s = 0,72 T);

- malé negatívne magnetostrikčné nasýtenie (\ = -3 x x 10’⁶).

Tieto vodiče sú používané na magncticko-indukčné senzory merajúce magnetické polia s malými hodnotami.

Príklad 4

Vodič so skleneným povlakom bol vyrobený rovnakým spôsobom ako v príklade 1, s použitím zliatiny so zložením Co₇₀Fe₃B₁₃Si_]0. Sklená trubica má vonkajší priemer 11 mm, hrúbku sklenej steny 0,8 mm a dĺžku 45 cm. Do sklenej trubice je vložených 12 g uvedenej zliatiny, s tep lotou tavenia 1200 ± 50 °C. Parametre procesu sú udržiavané na konštantných hodnotách: rýchlosť podávania sklenej trubice 50 x 10'⁶ m.s'¹, obvodová rýchlosť navíjacieho bubna 2 m.s'¹ a prietok chladiacej kvapaliny 17 x 10^-6 m’.s’¹. Výsledkom je amorfný magnetický vodič so skleneným povlakom so zložením Co₇₀Fe₅B₁₃Si₁₀, s magnetostrikciou blízkou nule, priemerom kovového jadra 16 pm a hrúbkou skleného povlaku 5 pm, majúci nasledovné magnetické vlastnosti:

- nemá veľký Barkhausenov skok,

- malé indukčné nasýtenie (B_s = 0,81 T);

- takmer nulové magnetostrikčné nasýtenie (\ = -0,1 x x 10“⁶),

- vysokú relatívnu magnetickú permeabilitu (& = 10 000).

Tieto vodiče sa používajú na senzory magnetických polí, meniče, magnetické štíty a zariadenia pracujúce na základe obrovského magneticko-impedančného efektu.

Príklad 5

Vodič so skleneným povlakom bol vyrobený rovnakým spôsobom ako v príklade 1, s použitím zliatiny so zložením Fe-^^CujNbiBjSiu s, pripravenej v argónovej atmosfére z čistých komponentov vo forme prášku spájaného tlakom a zahrievaním vo vákuu. Sklená trubica má vonkajší priemer 10 mm, hrúbku sklenej steny 0,6 mm a dĺžku 50 cm. Do sklenej trubice je vložených a roztavených ÍOg uvedenej zliatiny, s teplotou tavenia 1200 ± 50 °C. Parametre procesu sú udržiavané na konštantných hodnotách: rýchlosť podávania sklenenej trubice 6,5 x 10'⁶ m.s¹, obvodová rýchlosť navíjacieho bubna 0,8 m.s ¹ a prietok chladiacej kvapaliny 18 x 10'⁶ m³.s'¹. Výsledkom je amorfný magnetický vodič so skleneným povlakom a zložením Fe_{73 5}Cu|Nb₃B₉Si_13i3, s pozitívnou magnetostrikciou, s priemerom kovového jadra 22 pm a hrúbkou skleneného povlaku 4 pm, majúci nasledovné magnetické vlastnosti:

- veľký Barkhausenov skok (M/M_s = 0,80);

- indukčné nasýtenie (B_s = 1,11 T),

- pozitívne magnetostrikčné nasýtenie (\ - +4 x 10 ⁶);

- premenlivé (skokové pole) pole (H* = 137 A/m).

Tieto vodiče sa používajú na magnetické senzory merajúce mechanické veličiny a tiež ako východiskový materiál pre nanokryštalické vodiče so skleneným povlakom.

Príklad 6

Na amorfný magnetický vodič so zložením Fe₇₃ 5CU|Nb₃B₉Si_13i5, získaný rovnakým spôsobom ako v príklade 5 sa aplikuje špeciálna tepelná úprava. Špeciálny charakter tepelnej úpravy sa vzťahuje na presný vzájomný vzťah medzi teplotou a trvaním tepelnej úpravy. Magnetický amorfný vodič so skleneným povlakom a uvedeným zložením je vložený do elektrickej pece, v argónovej atmosfére a je tepelne upravovaný pri 550 °C počas 1 hodiny. Týmto spôsobom sa získa magnetický vodič so skleneným povlakom, ktorý má nanokryštalickú štruktúru a má nasledovné magnetické vlastnosti:

- nemá veľký Barkhausenov skok (M_r/M_s = 0,2);

- indukčné nasýtenie (B_s = 1,25 T);

- magnetostrikčné nasýtenie blízke nule (\ = -0,1 x 10’⁶).

Tieto vodiče sa používajú v indukčných cievkach, minitransformátoroch a magnetických štítoch.

Magnetické merania boli uskutočňované s použitím fluxmetrickej metódy a amorfná fáza bola kontrolovaná pomocou ohybu rôntgenových lúčov.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Amorfné a nanokryštalické magnetické vodiče so skleneným povlakom majúce kovové jadro, vyznačujúce sa tým, že kovové jadro má priemer 1 až 50 pm, pričom obsahuje 60 až 80 % atómových prechodových kovov, menovite Fe, Co a/alebo Ni, 40 až 15 % atómových polokovov, menovite B, Si, C a/alebo P, 25% atómových alebo menej prídavných kovov, ako sú Cr, Ta, Nb,

V, Cu, Al, Mo, Mn, W, Zr a/alebo Hf, sklenený povlak má hrúbku 0,5 až 20 pm, pričom vodiče majú indukčné nasýtenie 0,4 až. 1,6 T, magnetostrikciu +40 x 10'⁶ až -6 x ÍO^-6, koercívne pole 20 až 6000 A/m a relatívnu magnetickú priepustnosť 100 až 12 000.
2. Amorfné magnetické vodiče so skleneným povlakom podľa nároku 1, majúce kovové amorfné jadrom, vyznačujúce sa tým, že kovové amorfné jadro má priemer v 5 až 25 pm, kompozíciu na báze Fe, ktorá obsahuje 20 % atómových alebo menej Si, 7 až 35 % atómových B a 25 % atómových alebo menej jedného alebo viacerých kovov vybraných zo skupiny Co, Ni, Cr, Ta, Nb, V, Cu, Al, Mo, Mn, W, Zr, Hf, sklenený povlak má hrúbku v 1 až 15 pm, pričom vodiče majú indukčné nasýtenie 0,7 až 1,6 T, pozitívnu magnetostrikciu +40 x 10'⁶ až +5 x 10'⁶, koercívne pole 40 až 4500 A/m a vykazujú veľký Barkhausenov skok.
3. Amorfné magnetické vodiče so skleneným povlakom podľa nároku 1, majúce kovové amorfné jadro, vyznačujúce sa tým, že kovové amorfné jadro má priemer 5 až 25 pm, kompozíciu na báze Co, ktorá obsahuje 20 % atómových alebo menej Si, 7 až 35 % atómových B a 25 % atómových alebo menej jedného alebo viacerých kovov vybraných zo skupiny Fe, Ni, Cr, Ta, Nb, V, Cu, Al, Mo, Mn, W, Zr, Hf, sklenený povlak má hrúbku 1 až 15 pm, pričom vodiče majú magnetické nasýtenie 0,6 až 0,85 T, magnetostrikciu negatívnu alebo blízku nule -6 x x 10'⁶ až -0,1 x 10'⁶, koercitívne pole 20 až 500 A/m a relatívnu magnetickú priepustnosť 100 až 12 000.
4. Amorfné magnetické vodiče so skleneným povlakom podľa nároku 1, majúce kovové amorfné jadro, ktoré môžu byt použité na výrobu zariadení pracujúcich na základe vzájomného vzťahu medzi magnetickými vlastnosťami amorfného vnútorného magnetického jadra a optickými vlastnosťami skleneného povlaku, vyznačujúce sa t ý m , že kovové amorfné jadro má priemer 10 až 22 pm, kompozíciu na báze Fe a Co, ktorá obsahuje 20 % atómových alebo menej Si, 7 až 35 % atómových B a 25 % atómových alebo menej jedného alebo viacerých kovov vybraných zo skupiny Ni, Cr, Ta, Nb, V, Cu, Al, Mo, Mn,

W, Zr, Hf, sklenený povlak má hrúbku 10 až 20 pm, pričom vodiče majú indukčné nasýtenie 0,7 až 1,6 T, pozitívnu magnetostrikciu +40 x 10^-6 až +6 x 10‘^č, koercívne pole 20 až 1000 A/m a relatívnu magnetickú priepustnosť v rozsahu medzi 100 a 12 000.
5. Nanokryštalické magnetické vodiče so skleneným povlakom podľa nároku 1, vyznačujúce sa t ý m , že obsahujú kovové jadro v nanokryštalickej fáze, ktoré má priemer 3 až 25 pm, kompozíciu na báze Fe, ktorá obsahuje 20 % atómových alebo menej Si, 7 až 35 % atómových B a 25 % atómových a menej jedného alebo viacerých kovov vybraných zo skupiny Co, Ta, Nb, V, Cu, W, Zr, Hf, sklenený povlak má hrúbku 1 až 15 pm, pričom vodiče majú indukčné nasýtenie 0,7 až 1,25 T, magnetostrikciu blízku nule, koercívne pole 20 až 2500 A/m a relatívnu magentickú priepustnosť 100 až 12 000.
6. Spôsob výroby amorfných magnetických vodičov so skleneným povlakom, podľa nárokov 1 až 4, pri ktorom sa zataví jeden koniec sklenenej trubice, do ktorej bola zavedená primárna zliatina, pričom tento koniec trubice sa zahreje a po zahriatí sa z tohto konca trubice ťahá vlákno, vyznačujúci sa tým, že kovová zliatina, ktorá má jedno zo zložení podľa nárokov 1 až 4 sa taví v sklenenej trubici, pokiaľ sklo nezmäkne, z čoho sa následne ťahá kovový vodič spolu so skleneným povlakom, pričom sa aplikuje rýchle ochladzovanie potrebné na získanie kovu v amorfnej fáze, kde proces je vedený pri teplote 900 až 1500 °C roztavenej zliatiny, pri použití sklenenej trubice s vonkajším priemerom 3 až 15 mm a hrúbkou steny 0,1 až 2 mm, rýchlosti podávania sklenenej trubice obsahujúcej roztavenú zliatinu 5 x 10‘⁶ až 170 x 10'⁶ ms'¹, úrovni vákua alebo tlaku inertného plynu v sklenenej trubici nad taveninou 50 až 200 N.rri², obvodovej rýchlosti navíjacieho valca 0,5 až 10 m.s’¹ a prietoku chladiacej kvapaliny, cez ktorú je vodič ťahaný 10‘⁵ až 2 x 10’⁵ m³.s‘’.
7. Spôsob výroby nanokryštalických magnetických vodičov so skleneným povlakom, podľa nároku 1 a 5, vyzná č u j ú c i sa tým, že magnetické amorfné vodiče so skleneným povlakom podľa nárokov 1 až 4 a vyrábané spôsobom podľa nároku 6, sú tepelne upravované vo vákuu alebo inertnej atmosfére, v elektrickej peci pri teplotách menších ako teplota kryštalizácie amorfnej zliatiny v rozsahu 480 až 550 °C počas 10 až 105 sekúnd.