WO2023020945A1 - Alloy and method for producing a nanocrystalline metal strip - Google Patents

Alloy and method for producing a nanocrystalline metal strip Download PDF

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WO2023020945A1
WO2023020945A1 PCT/EP2022/072603 EP2022072603W WO2023020945A1 WO 2023020945 A1 WO2023020945 A1 WO 2023020945A1 EP 2022072603 W EP2022072603 W EP 2022072603W WO 2023020945 A1 WO2023020945 A1 WO 2023020945A1
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tensile stress
alloy
strip
nanocrystalline
metal strip
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PCT/EP2022/072603
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Christian Polak
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Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15316Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Co
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0213Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s)
    • H01F41/0226Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s) from amorphous ribbons

Definitions

  • the present invention relates to an alloy, in particular an amorphous Co-based alloy, and a nanocrystalline Co-based alloy and a method for producing a nanocrystalline metal band, in particular a nanocrystalline metal band from a Co-based alloy.
  • soft-magnetic, metallic materials are used in electronic components in different areas. Typical applications are, for example, in the area of current transformers, transformers and chokes.
  • Co-base amorphous alloys can be used for these applications, which are manufactured in ribbon form by rapid solidification technology. They are characterized by outstandingly good soft magnetic properties such as extremely low coercive field strength c and negligible magnetostriction ⁇ s .
  • the metal strip is continuously post-treated, for example heat-treated in the run under tensile stress.
  • a suitable method and conveyor system is disclosed in DE 102015 102765 A1 and in WO2103/156010 A1.
  • improved soft magnetic alloys that can be reliably manufactured are desirable. The object is therefore to provide a soft-magnetic alloy that enables higher operating frequencies in electronic devices and that can be produced reliably.
  • M is one or more of the group of elements Nb, Mo and Ta and T is one or more is the group of elements Mn, V, Cr and Ni and Z is one or more of the group of elements C, P and Ge
  • a, b, c, d, x, y, z are given in atomic %
  • a, b, c, d, w, y, z satisfy the following conditions: 1.5 ⁇ a ⁇ 15 0.1 ⁇ b ⁇ 1.5 1 ⁇ c ⁇ 5 0 ⁇ d ⁇ 5 12 ⁇ x ⁇ 185 ⁇ y ⁇ 80 ⁇ z ⁇ 2
  • Up to 1 at.%, preferably up to 0.5 at.% of impurities can be present in the alloy, these not being covered by the formula .
  • This alloy is a Co-based alloy that can be produced by rapid solidification technology and thus in the form of a ribbon with a small thickness.
  • the alloy in the form of a ribbon can be heat treated in-line under tension to produce a nanocrystalline ribbon with a low permeability. Since the alloy according to the invention can be produced as a strip with a small thickness and low permeability, the alloy is suitable for ensuring higher efficiency and lower energy consumption at higher operating frequencies and lower structural volume in their applications such as toroidal cores and the operating frequency in electronic devices to increase. Furthermore, the tensile stress at which the low permeability is achieved can be kept low. The risk of cracks is thus reduced, so that the tape can be reliably manufactured on an industrial scale.
  • the alloy according to the invention has a value dH k /d ⁇ (tensile stress sensitivity) of greater than 1.0 A/cm/MPa, preferably greater than 1.5 A/cm/MPa.
  • the tensile stress sensitivity dH k /d ⁇ describes the response behavior of an alloy to the development of an induced anisotropy to an applied tensile stress.
  • the term describes the change in the induced anisotropy field H k with the tensile stress ⁇ applied during the heat treatment.
  • the greater the value of the tensile stress sensitivity dH k /d ⁇ of an alloy the less tensile force or tensile stress has to be applied to achieve the desired permeability level during continuous heat treatment.
  • a tensile stress difference ⁇ of less than 200 MPa, preferably less than 100 MPa, is required due to the high value of the tensile stress sensitivity in the alloy according to the invention in order to form a permeability of ⁇ 60. Consequently, the heat treatment of the alloy according to the invention can be carried out as a continuous heat treatment under tensile stress, with the necessary tensile stress being minimized in terms of alloy technology via the high sensitivity to tensile stress dH k /d ⁇ . This minimizes breaks and tears and ensures the economy of the entire process.
  • the economical production of low-permeability strip material for example with a permeability of less than 200, with soft magnetic properties that are suitable for the production of toroidal tape cores, is created, which is used, for example, in interphase transformers, isolation transformers, fly-back transformers, storage chokes and PFC chokes are used.
  • the strong frequency dependence of the permeability of the inventive alloy is used herein to increase the frequency of operation of these applications.
  • the invention is based on the following findings. According to the eddy current theory, the intrinsic permeability ( ⁇ i ) remains constant until the eddy current limit frequency f g is reached. Within this range, there is a constant permeability for the dimensioning of a component. After that, the permeability drops drastically.
  • the achievable frequency is therefore limited to eddy current limit frequency values below 100kHz.
  • the eddy current limit frequency for the materials used must be increased. From the calculation formula (1) for the eddy current limit frequency f g it can be seen that there are several possibilities for this. (1) where ⁇ el. the specific electrical resistance, ⁇ 0 , ⁇ DC and d the thickness of the material. In principle, the specific electrical resistance ⁇ el. could be increased by appropriate alloy design. However, the use of non-metallic additives, ie metal odes such as B, Si, P and C, is limited to approx.
  • the eddy current limit frequency f g can be shifted towards higher values very efficiently (d 2 ) by reducing the thickness d of the tape used for a toroidal core.
  • the strip thickness for amorphous strips from a rapid solidification process can be varied in a range from 10 ⁇ m to 25 ⁇ m - i.e. by a good factor of 2.
  • the most efficient way to drastically increase the eddy current limit frequency f g to higher values is to change the intrinsic permeability ( ⁇ i ) of the soft-magnetic strip material used.
  • FIG. 1a shows the achievable permeability ⁇ for different methods of introducing a transverse field anisotropy, ie the anisotropy transverse to the longitudinal axis of the strip from which the toroidal strip core was wound, as a function of the saturation induction B s for different alloy systems and material states.
  • the anisotropy is introduced by a stationary heat treatment in a magnetic field perpendicular to the longitudinal axis of the strip from which the toroidal core was wound (marked with – “Core: Transverse Field Annealing”).
  • the achievable permeability can be set in a range from 200,000 to just under 1000 by varying the composition and by varying the heat treatment conditions. Extremely low permeability below 100 cannot be achieved in this system. The same applies to the group of nanocrystalline Fe-based alloys.
  • the Co-based alloys nor with The extremely low permeability range below 100 can be achieved with the nanocrystalline Fe-based alloys.
  • Another approach to introduce a high transverse anisotropy into a soft magnetic material relates to heat treatment under a tensile stress applied along the strip axis (marked with – “Strip: Stress Annealing”).
  • Strip Stress Annealing
  • the permeability can be reduced by orders of magnitude in most cases.
  • the induced anisotropy can be specifically increased with this method up to the range of the magnetocrystalline anisotropy of approx. 8 kJ/m 3 . That's what you get with these nanocrystalline Fe-based alloys in the saturation magnetization range B s approx.
  • FIG. 1a also shows another material class, the nanocrystalline Co-based alloys with a saturation magnetization in the range from 0.8T to 1.0T. The process of heat treatment under tensile stress along the strip axis leads to an enormously high tensile stress-induced anisotropy and a very low permeability far below 100 in these nanocrystalline Co-based alloys.
  • FIG. 1b shows, for example, the 60 Hz permeability ⁇ of toroidal strip cores for nanocrystalline Fe-based and nanocrystalline Co-based alloys, which were produced using the heat treatment process under tensile stress along the strip axis, as a function of the tensile stress which is necessary to achieve the desired permeability level.
  • FIG. 1b also shows an assignment to various electronic component applications.
  • DC-tolerant current transformers are used in the 60Hz permeability range of 3000 to 1000, flyback transformers in the permeability range of 400 to 100, for example, and storage chokes and PFC chokes in the lowest permeability range below 100.
  • very low permeability with moderately applied tensile stress can therefore only be achieved with nanocrystalline Co-based alloys.
  • the Curie temperature of amorphous Co-based materials is typically below 400°C and the soft magnetic properties degrade approaching and above this temperature. Starting with Fe-based nanocrystalline alloys, which already have a Curie temperature of around 600°C, the addition of cobalt increases the Curie temperature of the amorphous phase and thus extends the operating or application temperature range.
  • Optimized nanocrystalline ribbon cores open up - with high saturation magnetization and at the same time very precisely adjustable permeability - a comparatively large permeability range. This makes them usable for a wide variety of applications. For storage chokes, this also makes permeability values above and below approx. 100 accessible, which opens up new possibilities for realizing chokes with a comparatively lower number of turns in order to reduce copper losses.
  • a very low permeability of soft-magnetic toroidal tape cores can only be achieved with nanocrystalline Fe-based or Co-based alloys, whereby the tape material required for the toroidal tape core is laid in a stretched form and under applied tensile stress along the Tape axis is heat treated to convert the amorphous alloy into the nanocrystalline state.
  • a toroidal tape core has a wound metallic and soft magnetic tape with the minimum possible tape thickness.
  • the ribbon undergoes a transformation from the initially amorphous state to the nanocrystalline state during the process.
  • the nanocrystalline state differs from the amorphous state in that it is significantly more brittle.
  • the nano-crystalline strip material can only be exposed to very high tensile stresses if the force is applied precisely to the degree along the longitudinal axis of the strip.
  • Many years of tests have shown that only a bending load leads to fractures and tears in the strip material, but a pure tensile load along the strip axis is relatively uncritical.
  • deflections and bending of the material are necessary for a continuous heat treatment process under applied tensile stress.
  • production-related deviations from axis-parallel force introduction and imperfect straight running of the strip material are unavoidable. Therefore, there will always be breaks and tears in the strip material in production.
  • a continuous heat treatment under tension on metallic strips only leads to an economical process if the number of tears of the strip under tension, in the stretched state between the conveyor rollers and in the area of the conveyor rollers, can be minimized.
  • the modulus of elasticity for these alloys in the nanocrystalline state is around 200GPa.
  • the maximum tensile stresses of less than 600 MPa applied during heat treatment would only lead to minimal stretching in the elastic area of the material and can thus be ruled out as the cause of the material tearing off or breaking.
  • the surface and edge structure of the strip material produced via a rapid solidification process is regarded as the cause of breakage and tears in the nanocrystalline state.
  • a glass-forming metal alloy is melted in a crucible that typically consists essentially of oxidic ceramics and/or graphite.
  • the melting process can take place in air, under vacuum or in an inert gas such as argon.
  • the melt is transported to a casting table and sprayed through a casting nozzle, which usually has a slit-shaped outlet opening, onto a rotating copper alloy wheel.
  • the casting nozzle is brought very close to the surface of the rotating wheel, typically a copper wheel, at a distance of about 50 – 500 ⁇ m.
  • the melt which passes through the nozzle outlet and hits the moving copper surface, solidifies there at a cooling rate of around 10 6 K/s.
  • the rotating movement of the copper wheel transports the solidified melt away as a continuous strip of film, loosens it from the chill roller and wound up on a winding device as a continuous strip of film or strip.
  • Wear of the casting wheel surface during the casting process leads to an increased roughness of the wheel surface. This leads to the formation of cavities or similar structures, which on the one hand transport process gas under the melt gob or lead to larger gas bubbles in the contact area of the melt gob to the casting wheel. When the melt solidifies, these gas bubbles are frozen in the amorphous strip and can lead to hole-like defects in the strip.
  • an alloy system is thus provided in which maximum anisotropy can be induced with minimal tensile stress, but also covers a wide anisotropy range or permeability range in order to meet the requirements of different component applications.
  • the good castability of the amorphous starting material and the soft magnetic behavior of the alloy such as the lowest coercive field H c , minimum magnetostriction ⁇ s , minimum remanence ratio B r /B max and the lowest non-linearity of the hysteresis loop nlin after the heat treatment must of course be maintained as boundary conditions.
  • the non-linearity of the hysteresis loop nlin describes the linearity of the central part of the hysteresis loop that lies between the anisotropy field strength points that mark the transition to saturation.
  • a linear part of this central part of the hysteresis loop is defined herein by a non-linearity factor nlin or NL, where the non-linearity factor NL is given by the formula can be calculated and described.
  • ⁇ Bholz and ⁇ Bab denote the standard deviation of the magnetic polarization from a regression line through the ascending or descending branch of the hysteresis loop between polarization values of ⁇ 75% of the saturation polarization B s .
  • the loop is therefore the more linear the smaller NL is.
  • the alloys according to the invention have an NL value of less than 0.8%.
  • Soft-magnetic Co-base alloys are provided according to the invention, which can be produced as an amorphous strip via a rapid solidification process and can then be converted into an amorphous-nanocrystalline mixed state via a heat treatment with minimal, axially applied tensile stress and then a desired low-permeability and be in an appropriately soft magnetic state.
  • the strip-shaped material obtained from this process is then processed into toroidal tape cores and used in transformers or wire coils.
  • the composition is further defined, with the iron content a being 4.0 ⁇ a ⁇ 15.0, preferably 4.6 ⁇ a ⁇ 14.6.0 and/or the copper content being 0.1 ⁇ b ⁇ 0. 9, preferably 0.7 ⁇ b ⁇ 0.9.
  • the element M is exclusively Nb and 2 ⁇ c ⁇ 4, preferably 2 ⁇ c ⁇ 3.
  • the element T is exclusively Mn and 0 ⁇ d ⁇ 2.5.
  • the content of metalloids or glass-forming elements is further defined.
  • 14 ⁇ x ⁇ 16 applies to the silicon content and/or 5 ⁇ y ⁇ 7 to the boron content.
  • the sum of metalloids is defined more precisely, where 20 ⁇ (x+y+z) ⁇ 25.
  • the alloy can be provided in the form of a strip and has a thickness of 10 ⁇ m to 25 ⁇ m, preferably 12 ⁇ m to 20 ⁇ m and/or a width of 2 mm to 300 mm, preferably 40 mm to 300 mm, and/or a continuous length of at least 2 km, or at least 8 km, as a cast strip.
  • the alloy after heat treatment, has a nanocrystalline structure in which at least 90% by volume of the grains have an average size of less than 25 nm.
  • the alloy in the nanocrystalline state, can have a tensile stress sensitivity dH k /d ⁇ greater than 1.0 A/cm/MPa, preferably greater than 1.5 A/cm/MPa, where H k denotes the induced anisotropy field and ⁇ denotes tensile stress.
  • This tensile stress sensitivity has the advantage that a lower permeability, preferably from 20 to 130, preferably at most 100, preferably at most 60 using a small tensile stress in a continuous heat treatment in order to avoid cracks in the strip during the heat treatment process.
  • the alloy is at least 80% by volume amorphous.
  • This alloy can be in the cast condition and can serve as a starting alloy for the production of a nanocrystalline alloy.
  • a method of making a nanocrystalline metal ribbon is also provided.
  • An amorphous metal strip made from an alloy according to one of the preceding exemplary embodiments is provided and heat-treated in the run under tensile stress ⁇ from 1 MPa to 300 MPa at a temperature T a , where 450° C. ⁇ T a ⁇ 750° C. to produce a nanocrystalline metal ribbon in which at least 90% by volume of the grains have an average size of less than 25 nm.
  • the tension is varied during the on-line heat treatment.
  • the uniformity of the magnetic properties over the length of the metal strip can be improved.
  • the nanocrystalline metal strip has a tensile stress sensitivity dH k /d ⁇ greater than 1.0 A/cm/MPa, preferably greater than 1.5 A/cm/MPa. This can be achieved through appropriate compositional selection and used to achieve lower permeability at lower tensile stress.
  • the metal strip is pulled through a continuous furnace with a heating zone with a length of 30 cm to 3 m at a speed s, so that the film stays in a temperature zone of the continuous furnace with the temperature T a between 2 seconds and 10 minutes lies.
  • the metal strip is wound into a toroidal strip-wound core.
  • the metal strip can be wound directly on a take-up spool to form a toroidal tape core.
  • the amorphous metal strip can be coated with an electrical insulation layer before the heat treatment. This is advantageous if, after continuous heat treatment, the metal strip is wound directly onto a take-up spool, which is arranged downstream of the furnace in which the continuous heat treatment is carried out.
  • a desired value of the permeability ⁇ and/or the anisotropy field H k and/or a magnetic strip cross section A Fe and a permitted deviation range are measured inline during the process and in the throughput by continuously measuring the magnetic properties of the metal strip as it leaves the continuous furnace be measured while the metal strip is no longer under tension. If deviations from the permitted deviation ranges of the magnetic properties are determined, the tensile stress ⁇ on the metal strip is readjusted accordingly to the measured Bringing values of magnetic properties back within the allowed deviation ranges.
  • a predetermined active material cross-section Core-A Fe is provided for the manufactured toroidal core.
  • the magnetic strip cross-section A Fe on the metal strip is determined locally and continuously as it leaves the continuous furnace, the number of strip layers of the toroidal strip core is based on the determined values of the magnetic Strip cross-section A Fe calculated and the toroidal tape core wound with the calculated number of tape layers.
  • the amorphous metal ribbon can be made with a rapid solidification technology wherein a melt is poured onto a moving outer surface of a moving heat sink, the melt solidifies on the outer surface and the amorphous metal ribbon is formed.
  • the outer surface of the heatsink is continuously machined to smooth the outer surface of the heatsink while the melt is poured onto the moving outer surface of the heatsink.
  • the surface treatment agents can be used to treat the outer surface by removing or forming.
  • As the forming surface treatment means there may be provided a rolling device which is pressed onto the outer surface of the casting wheel while the casting wheel is rotating.
  • “reformed” and “transforming” are understood to denote the redistribution of material.
  • the removal of material from the outer surface is not the purpose of using the rolling device. arise therefore no chips, almost no abrasion and dust, which could negatively affect the manufacturing process of the metal strip.
  • a polishing device that is pressed onto the outer surface of the casting wheel while the casting wheel rotates, and/or a grinding device that is pressed onto the outer surface of the casting wheel while the casting wheel rotates, and/or one or more brushes - ten to be pressed onto the outer surface of the casting wheel while the casting wheel rotates
  • the brushes can also have a cleaning effect and neither wear away nor reshape the outer surface itself.
  • the surface treatment agent is pressed against the outer surface of the casting wheel so that it continuously smooths the outer surface of the casting wheel while the melt is poured onto the outer surface of the casting wheel. This embodiment can be used for the rolling device.
  • the alloy according to one of the preceding exemplary embodiments can be used in a DC-tolerant current converter or an interphase transformer or an isolation transformer or a fly-back transformer or a fly-back converter or a storage choke or a PFC choke for industrial and automotive automotive applications or an electronic control unit such as a DC/DC converter or a storage choke or a storage transformer or a filter choke with low-permeability core materials or an inductive energy store.
  • a high operating frequency is advantageous and can be achieved with the lower permeability alloy described herein.
  • a toroidal strip core comprising a wound strip of an alloy according to any one of having previous embodiments is also provided.
  • the toroidal core can also include an electrical insulation coating. Exemplary embodiments will now be explained with reference to the drawings.
  • FIG. 1a shows the achievable permeability ⁇ for different methods of introducing a transverse field anisotropy as a function of the saturation induction Bs for different alloy systems and material states.
  • FIG. 1b shows the 60Hz permeability ⁇ of toroidal cores for nanocrystalline Fe-based and for nanocrystalline Co-based alloys.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a device for post-treating a strip made of a Co-based alloy.
  • Figure 3 shows the value of the tensile stress sensitivity dH k /d ⁇ for different nanocrystalline Fe-based and nanocrystalline Co-based alloys.
  • FIG. 1a shows the achievable permeability ⁇ for different methods of introducing a transverse field anisotropy as a function of the saturation induction Bs for different alloy systems and material states.
  • FIG. 1b shows the 60
  • FIG. 5 shows an example of a flat hysteresis loop with high linearity properties and definitions.
  • Figure 6 shows the course of the anisotropy field H k after a continuous heat treatment under a constant tensile stress of 60 MPa as a function of the heat treatment temperature T a for alloys from Table 1.
  • FIG. 8 shows the course of the coercive field H c after heat treatment at temperatures in the range from 400° C. to 800° C. for the alloys listed in Table 1.
  • FIG. 9 shows the functional relationship between H c and the heat treatment temperature T a .
  • FIG. 10 shows the course of the remanence ratio B r /B max after the heat treatment.
  • FIG. 11 shows individual magnetostriction measured values on samples of different nanocrystalline Fe-based alloys and nanocrystalline Co-based alloys according to the invention.
  • FIG. 12 shows the changes in magnetization and magnetostriction in the amorphous state and in the nanocrystalline state when the Co content is increased from 0 to 70at%.
  • Figure 13 shows the anisotropy field H k of the flat hysteresis loop after heat treatment at the optimum heat treatment temperature T a as a function of the applied tensile stress for Fe-base and Co-base alloys from Table 1.
  • Figure 14 shows measurements of the hysteresis loop on heat-treated samples, in which different tensile stress-induced anisotropies were introduced.
  • Figure 15 shows measurements of the hysteresis loop on heat treated samples in which a different tensile stress-induced anisotropy was introduced.
  • a Co-based alloy amorphous ribbon is produced by rapid solidification technology. The Co-based alloy is melted in a crucible, which typically essentially consists of oxidic ceramics and/or graphite. Depending on the reactivity of the melt, the melting process can take place under air, in a vacuum or in an inert gas such as argon.
  • the melt is transported to a casting table and sprayed through a casting nozzle, which usually has a slit-shaped outlet opening, onto a rotating wheel made of a copper alloy.
  • a casting nozzle which usually has a slit-shaped outlet opening
  • the casting nozzle is brought very close to the surface of the rotating wheel, typically a copper wheel, at a distance of about 50 – 500 ⁇ m.
  • the melt which passes through the nozzle outlet and hits the moving copper surface, solidifies there at a cooling rate of about 10 6 K/s.
  • the rotating movement of the copper wheel transports the solidified melt away as a continuous strip of foil, loosens it from the chill roll and winds it up as a continuous strip on a winding device.
  • the Co-base alloy has a composition described by the formula Co 100-abcdxyz Fea Cub Mc Td Six By Zz , where M is one or more of the group of elements Nb, Mo and Ta and T is one or more of the group of elements Mn, V, Cr and Ni and Z is one or more of the group of elements C, P and Ge, where a, b, c, d, x, y, z in Atomic % are given and a, b, c, d, w, y, z satisfy the following conditions: 1.5 ⁇ a ⁇ 15 0.1 ⁇ b ⁇ 1.5 1 ⁇ c ⁇ 5 0 ⁇ d ⁇ 5 12 ⁇ x ⁇ 18 5 ⁇ y ⁇ 8 0 ⁇ z ⁇ 2 Up to 1 at%, preferred up to
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a device 20 for heat-treating a strip 21 made of a Co-based alloy under tensile stress.
  • the device 20 has a continuous furnace 22 with a temperature zone 23, this temperature zone 23 being set in such a way that the temperature in the furnace in this zone is within +/- 5° C. of the tempering temperature Ta.
  • the apparatus 20 further includes a spool 24 at the beginning of the furnace 22 on which the amorphous state alloy ribbon 21 is wound and a take-up spool 26 at the end of the furnace 22 on which the heat treated nanocrystalline ribbon 27 is taken up .
  • the strip 21 is pulled from the spool 24 through the continuous furnace 22 to the take-up spool 26 at a speed s.
  • tape 21 is wound on take-up reel 26 into a magnetic core.
  • the tension can be applied to the belt 21 by means of a tensioning arrangement 27 with a pair of rollers 28 at the beginning of the oven 22 and a tensioning roller arrangement 29 with a pair of rollers 30 at the end of the oven 22, so that the belt 21 is continuously conveyed through the oven 22 under a predetermined tension becomes.
  • the tension roller assembly 29 has a single drive roller 31 and a freely rotating pinch roller 21 and may have a braking function.
  • the tensioning arrangement 27 has a single drive roller 33 and a freely rotating pressure roller 34 .
  • the drive roller 31 or 33 of each pair of S-rollers 28 or 30 is driven by a motor with a gear.
  • the pair of rollers 28 of the tensioning arrangement 27 at the beginning of the oven 22 exerts a braking function with a braking force F B on the strip 21 to be post-treated
  • a conveyor system 5 is thus provided with an S-roller system, in which a continuous post-treatment of strips 21 under tensile stresses is possible.
  • Co-based alloys with a significantly higher anisotropy can be induced by heat treatment under tensile stress along the strip axis.
  • the strength of the induced anisotropy K u and thus the achievable permeability on the band 21 or on a toroidal tape core made from it depends directly on the tensile stress ⁇ in the band 21 .
  • the amorphous ribbon 21 is placed under tensile stress along the ribbon axis and transitions into the nanocrystalline state as it passes through the furnace 22 .
  • the heat treatment under tensile stress leads to a high tensile stress-induced anisotropy with a magnetically easy plane transverse to the longitudinal direction of the strip and thus to low magnetic permeability behavior.
  • the now nanocrystalline strip 21 is then immediately processed further in a winding process to form a toroidal strip core.
  • the winding process to form a toroidal tape core can also take place in a separate process.
  • the production of nanocrystalline toroidal tape cores therefore consists of two process parts.
  • the first process is a heat treatment on the inserted strip of tape and determines the magnetic properties in the material.
  • an amorphous strip 21 made of a Co-based alloy which has been cut to the final width and wound into a coil and has the potential to be converted into the nanocrystalline state, is used.
  • the strip 21 is unwound from this coil 24 and drawn through a tubular heat treatment furnace 22 in a stretched form. With the help of a rocker arm that can be subjected to variable loads, the strip of tape is subjected to tensile stress along the axis of the tape.
  • annealing temperatures Ta above the crystallization temperature, the initially amorphous material in the heat treatment zone Ta of furnace 22 transitions to a nanocrystalline state.
  • a typical device is a continuous furnace 22 with a furnace temperature profile with 5 heating zones, in which temperatures of up to 800° C. are possible.
  • the length of the WB furnace can be 30 cm to 40 cm for laboratory furnaces and up to 3 m for production furnaces.
  • An anisotropy is induced in the band 21 via the applied tensile stress, so that the soft-magnetic band 21 that is running out has a pronounced, flat hysteresis loop with a defined permeability ⁇ , the permeability being measured along the band axis.
  • the achievable permeability level ⁇ and the induced anisotropy K u are proportional to the applied tensile stress in the strip.
  • the tape strip which is no longer under tensile stress, is then guided through a measuring system 35, which determines in real time all the measured variables relevant to magnetic characterization, such as magnetic saturation flux, magnetic tape cross-sectional area, anisotropy field, permeability, coercive field, remanence ratio, losses, etc.
  • the continuously running process and the permanent measurement of the magnet properties after the annealing process now allow the overall process to be controlled, ie set to the desired target variable, which is shown schematically in FIG. How As stated above, a corresponding anisotropy K u is induced in the material passing through for a given, constant tensile stress in the strip.
  • tension control i.e. a force along the strip axis that can be variably adjusted in the process .
  • the force in strip 21 must be varied in small steps around a target tensile stress value in order to compensate for local influences such as strip thickness fluctuations, contact temperature differences and slight deviations in throughput speed.
  • Another advantage is that the induced anisotropy K u can be adjusted in a very wide range.
  • permeabilities ⁇ in the range from 2000 to below 100 are achieved.
  • the combination of the two advantages, ie both approaching a desired anisotropy and then keeping it constant, is advantageous. For example, it is not sufficient to apply only a high tensile force to the strip 21 in order to achieve a low permeability—the target permeability would then only be set exactly for a short length section of the starting material.
  • the reason for this is the relatively large variation in strip thickness of amorphous strips that are produced using a rapid solidification process. This strip thickness variation can be up to 10% over the length of the casting wheel circumference.
  • the strip material with preset magnetic properties is further processed into toroidal strip cores with a defined inductance.
  • the technology described above provides soft-magnetic strip material of a specific permeability level with extremely low ⁇ -deviations over the entire strip length in a continuous process.
  • the information required for this (magnetic strip cross-section, local A Fe of the strip) is also determined by the measuring system35.
  • Knowing the local A Fe on the strip 21 passing through can thus be used to calculate the number of strip layers which are necessary in order to achieve the specified active material cross section on the core (core A Fe ).
  • a variation in the strip thickness, caused for example by the rapid solidification process itself, can thus be compensated for and the deviations in the active material cross section from core to core are thus minimized.
  • the two sub-processes are now combined, the result is an overall process that leads to toroidal cores with a very precisely adjusted permeability value ⁇ and a very precisely adjusted active material cross-section (core A Fe ).
  • the averaging process when winding the tape 21 into a toroidal core also has a very positive effect on maintaining close tolerances.
  • the positive and negative deviations from the target values compensate each other when winding up over several meters. Due to the active, continuous control process, very low sample scattering with regard to ⁇ and core A Fe is therefore expected even for large numbers of cores.
  • the response behavior of an alloy to develop an induced anisotropy to an applied tensile stress is described with the value tensile stress sensitivity dH k /d ⁇ .
  • the term tensile stress sensitivity dH k /d ⁇ describes the change in the induced anisotropy field H k with the tensile stress ⁇ applied during heat treatment.
  • Typical heat treatment conditions are a tensile stress ⁇ of 1 MPa to 300 MPa at a temperature T a , where 450° C. ⁇ T a ⁇ 750° C., in order to produce a nano-crystalline metal ribbon.
  • the continuous furnace 22 can have a heating zone have a length of 30 cm to 3 m and the metal strip 21 has a speed s when passing through the continuous furnace 22, so that the strip stays in the temperature zone of the continuous furnace with the temperature T a between 2 seconds and 10 minutes.
  • FIG. 3 shows the result of the investigations. The value of the tensile stress sensitivity dH k /d ⁇ for different nanocrystalline Fe-based and nanocrystalline Co-based alloys, but in particular for the alloy system Co x Fe 74.6-x Cu 0.8 Nb 2.6 Si 15.5 B 6.5 ( at%), where x was varied in the range 0 to 80%.
  • the interpretation of the value dH k /d ⁇ is as follows:
  • FIG. 5 shows an example of a flat hysteresis loop with high linearity properties and the terms remanence ratio B r /B max , coercive field strength H c , anisotropy field H k , and permeability ⁇ are explained.
  • nlin A measure of the linearity of the hysteresis loop is described by the non-linearity ratio nlin, which is calculated from the formula given.
  • ⁇ B up and ⁇ B down designate the standard deviation of the magnetization from a regression line through the ascending and descending branch of the hysteresis loop between magnetization values of ⁇ 75% of the saturation magnetization B s .
  • the loop is therefore the more linear the smaller the value nlin is.
  • a composition for an alloy is determined with which a lower permeability can be achieved at a tensile stress which is not too high so that cracks can be avoided and with which the economics of the process can be increased. Table 1 shows a summary of the results of all alloy variants examined.
  • the nominal composition of the alloys in at%, the density and the saturation magnetization B s in the amorphous and in the nanocrystalline state are given. All the alloys specified were produced as amorphous ribbons with a thickness of approx. 20 ⁇ m using a rapid solidification process. Table 1 also shows the crystallization temperatures (o-onset, p-peak) of the first T x1 and the second crystallization phase T x2 , determined from a DSC measurement at a heating rate of 10K/min. Table 1 also lists the alloys according to the invention. Table 2 shows the chemical analysis (GDOES method) of the amorphous ribbons produced, first in percent by weight (wt%) and then converted into atomic percent (at%).
  • GDOES method chemical analysis
  • the comparison of the analyzed at% values with the nominal composition in at% suggests that the target alloy compositions were met with an accuracy of better than 1%.
  • the Co-based alloys shown in Table 1 are subjected to continuous annealing under constant tensile stress (60 MPa) with constantly increasing heat treatment temperature in the range from 400°C to 800°C C performed.
  • the increase in the heat treatment temperature was so small that the strip passed through the furnace (length approx. 40cm) at a speed of 1.6m/min at practically every temperature in the range of 400°C to 800°C was in thermal equilibrium.
  • FIG. 6 shows the course of the anisotropy field H k after a continuous heat treatment under a constant tensile stress of 60 MPa as a function of the heat treatment temperature T a for alloys from Table 1. Both inventive alloys and other comparative examples are shown. One sequence can be seen in the response behavior to an applied tensile stress in relation to the development of anisotropy.
  • nanocrystalline Fe-based alloys such as VP800® and VP712® have very low anisotropy field strengths and when alloying 3at% to 9at% Co the anisotropy field drops even further, from 60at% Co the result is always higher Anisotropy field strengths with constant tensile stress.
  • the optimal heat treatment temperature for each alloy was determined, at which the applied tensile stress was then varied in order to finally determine the tensile stress sensitivity dH k /d ⁇ for each alloy determine. For example, an optimum heat treatment temperature T a of 590° C. was specified for alloy No.
  • FIG. 8 shows the course of the coercive field H c after the heat treatment. After the transition to the nanocrystalline state, the coercive field generally remains low; only after a temperature in the vicinity of the second crystallization peak has been exceeded and fewer soft-magnetic phases have formed does H c rise steeply.
  • the soft magnetic area of interest is marked with a rectangle. This section of the functional relationship between H c and the heat treatment temperature T a is shown in FIG. 9 as a detailed image.
  • the alloys according to the invention have a coercive field H c in the range of 1 A/cm.
  • FIG. 10 shows the course of the remanence ratio B r /B max after the heat treatment. After the transition to the nanocrystalline state, the remanence ratio B r /B max for the selected alloys decreases from the maximum value of 1 towards zero. This shows that the hysteresis loop changes from an initially “round” shape to a “flat” hysteresis loop with high induced anisotropy. The optimum heat treatment range can again be determined from FIG.
  • FIG. 11 shows individual magnetostriction measured values both on samples of different nanocrystalline Fe-based alloys and nanocrystalline Co-based alloys according to the invention, which were taken from the continuous continuous annealing process at a constant tensile stress of 60 MPa at the respective heat treatment temperatures T a .
  • the left part of FIG. 11 shows the magnetostriction values at the amorphous initial state of the alloys—for Fe-based alloys the magnetostriction ⁇ s is +20 ppm, for Co-based alloys in the range below +7 ppm.
  • FIG. 11 shows that this goal is achieved for Fe-based alloys and also for the nanocrystalline Co-based alloys according to the invention.
  • the behavior of the saturation magnetization B s and the saturation magnetostriction ⁇ s as a function of the Co content (Co x ) in the system Co x Fe 74.6-x Cu 0.8 Nb 2.6 Si 15.5 B 6.6 will now be discussed in more detail.
  • FIG. 12 shows the changes in magnetization (symbol: rectangle) and magnetostriction (symbol: circle) in the amorphous state (closed symbols: ⁇ , ⁇ ) and in the nanocrystalline state (open symbols: ⁇ , O) for samples from the Alloy system when increasing the Co content from 0 to 70 at%.
  • the highest tensile stress sensitivity dH k /d ⁇ and the smallest tensile stress difference ⁇ can be achieved, with the saturation magnetization B s in the nanocrystalline state being in the range from 0.75T to 1.05T, and a saturation magnetostriction ⁇ s in the nanocrystalline state is in the range I ⁇ s nano I ⁇ 8 ppm, preferably ⁇ 2 ppm, as can be seen from the detailed image of FIG.
  • the magnetostriction ⁇ s shows a zero crossing and has both positive and negative values. The following explains how the parameter tensile stress sensitivity dH k /d ⁇ was determined. The previously shown FIGS.
  • FIG. 13 shows the anisotropy field H k of the flat hysteresis loop after heat treatment at the optimum heat treatment temperature T a as a function of the applied tensile stress ⁇ for Fe-based and Co-based alloys from Table 1.
  • the alloy In order for the alloy to be suitable for increasing the working frequency, not only the tensile stress sensitivity dH k /d ⁇ is maximized, but also soft magnetic properties are kept within the desired limits.
  • Tables 4 to 12 show the detailed measured values of the anisotropy field H k , coercive field H c , remanence ratio B r /B max , non-linearity nlin and the achievable permeability ⁇ as a function of the heat treatment applied tensile stress ⁇ .
  • Tables 4 to 7 show results for nanocrystalline Fe-based alloys with Co additions of up to 9 at%, while Tables 8 to 12 contain the results for the alloys according to the invention.
  • Some of the examples of nanocrystalline Co-based alloys do not show the defined soft magnetic properties in the nanocrystalline state after heat treatment under tensile stress, although the tensile stress sensitivity dH k /d ⁇ is relatively high, see alloys 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 24, 25 and 26 of Table 1. This means that only certain alloy systems can fulfill the combination of maximized tensile stress sensitivity dH k /d ⁇ and specially defined soft magnetic properties.
  • An example of an alloy in which the defined soft-magnetic properties are not maintained is the alloy from Table 1 with No.
  • Figure 14 shows hysteresis loop measurements on heat treated samples of this alloy where different tensile stress induced anisotropies were determined using the above described continuous annealing process were introduced.
  • permeabilities ⁇ in the range from 110 to 10 are achieved with simultaneously optimized soft magnetic properties such as high linearity of the hysteresis loop (nlin), low coercive field Hc and low Remanence ratio B r /B max in all permeability ranges.
  • the calculation of the tensile stress sensitivity dH k /d ⁇ results in a value of 2.83A/cm/MPa and is thus far above the required limit of 1.0A/cm/MPa.
  • the Co-base alloy of the present invention has a composition described by the formula Co 100-abcdxyz Fea Cub Mc Td Six By Zz where M is one or more of the group of elements Nb, Mo and Ta and T is one or more of the group of elements Mn, V, Cr and Ni and Z is one or more of the group of elements C, P and Ge, where a, b, c, d, x, y, z are given in atomic %, and a, b, c, d, w, y, z satisfy the following conditions: 1.5 ⁇ a ⁇ 15 0.1 ⁇ b ⁇ 1.5 1 ⁇ c ⁇ 5 0 ⁇ d ⁇ 5 12 ⁇ x ⁇ 18 5 ⁇ y ⁇ 8 0 ⁇ z ⁇ 2 Up to 1 at.%, preferably up to 0.5 at.% of impurities may be present, which are not covered by the formula are.

Abstract

An alloy is provided, which is described by the formula Co100-a-b-c-d-x-y-zFeaCubMcTdSixByZz, where M is one or more of the group of elements Nb, Mo and Ta, T is one or more of the group of elements Mn, V, Cr and Ni, Z is one or more of the group of elements C, P and Ge, a, b, c, d, x, y and z are specified in at.%, and a, b, c, d, x, y and z meet the following conditions: 1.5 < a < 15; 0.1 < b < 1.5; 1 ≤ c < 5; 0 ≤ d < 5; 12 < x < 18; 5 < y < 8; 0 ≤ z < 2; there is up to 1 at.%, preferably up to 0.5 at.%, of impurities.

Description

Beschreibung Legierung und Verfahren zum Herstellen eines nanokristallinen Metallbandes Die vorliegende Erfindung betrifft eine Legierung, insbesondere eine amorphe Co- basierte Legierung, und eine nanokristalline Co-basierte Legierung sowie ein Verfah- ren zum Herstellen eines nanokristallinen Metallbandes, insbesondere eines nano- kristallinen Metallbandes aus einer Co-basierten Legierung. Weichmagnetische, metallische Materialien werden aufgrund ihrer hohen magneti- schen Flussdichte, hohen Permeabilität, geringen Kernverluste und somit damit ver- bundenem geringen Energieaufwand in elektronischen Bauelementen in unterschied- lichen Bereichen angewendet. Typische Anwendungen liegen dabei zum Beispiel im Bereich von Stromwandlern, Transformatoren und Drosseln. Amorphe Co-Basis-Legierungen können für diese Anwendungen eingesetzt werden, die durch eine Rascherstarrungstechnolgie in Form eines Bandes hergestellt werden. Sie zeichneten sich durch hervorragend gute weichmagnetische Eigenschaften wie extrem geringe KoerzitivfeldstärHkec und verschwindende Magnetostriktion λs aus. Hohe Permeabilitäten im Bereich von bis zu mehreren 100000 werden auch erreicht. Um das amorphe Band in ein nanokristallines Band umzuwandeln, wird das Metall- band kontinuierlich nachbehandelt, beispielsweise wärmebehandelt im Durchlauf un- ter Zugspannung. Ein geeignetes Verfahren und Fördersystem ist in der DE 102015 102765 A1 sowie in der WO2103/156010 A1 offenbart. Es besteht der Bedarf nach optimierten elektronischen Geräten mit höherer Effizienz bzw. niedrigerem Energieverbrauch, bei höheren Arbeitsfrequenzen und geringerem Bauvolumen. Um diese Ziele zu erreichen, sind verbesserte weichmagnetische Le- gierungen wünschenswert, die zuverlässig hergestellt werden können. Aufgabe besteht somit darin, eine weichmagnetische Legierung bereitzustellen, die höhere Arbeitsfrequenzen in elektronischen Geräten ermöglicht und die zuverlässig hergestellt werden kann. Erfindungsgemäß wird eine Legierung bereitgestellt, die durch die Formel Co100-a-b-c-d-x-y-zFeaCubMcTdSixByZz beschrieben ist, worin M eines oder mehrere der Gruppe der Elemente Nb, Mo und Ta und T eines oder mehrere der Gruppe der Elemente Mn, V, Cr und Ni ist und Z ei- nes oder mehrere der Gruppe der Elemente C, P und Ge ist, wobei a, b, c, d, x, y, z in Atom-% angegeben sind, und a, b, c, d, w, y, z die folgenden Bedingungen erfül- len: 1,5 < a < 15 0,1 < b < 1,5 1 ≤ c < 5 0 ≤ d < 5 12 < x < 18 5 < y < 8 0 ≤ z < 2 Bis zu 1 at.-%, bevorzugt bis zu 0,5 at.-% an Verunreinigungen können in der Legie- rung vorhanden sein, wobei diese nicht durch die Formel abgedeckt sind. Diese Legierung ist eine Co-Basis-Legierung, die mittels Rascherstarrungstechnolo- gie und somit in der Form eines Bandes mit einer geringen Dicke hergestellt werden kann. Die Legierung in Form eines Bandes kann im Durchlauf unter Zugspannung wärmebehandelt werden, um ein nanokristallines Band mit einer niedrigen Permeabi- lität zu erzeugen. Da die erfindungsgemäße Legierung als Band mit einer geringen Dicke und niedrigen Permeabilität hergestellt werden kann, ist die Legierung geeig- net, eine höhere Effizienz und niedrigeren Energieverbrauch bei höheren Arbeitsfre- quenzen und geringerem Bauvolumen in deren Anwendungen wie Ringbandkernen zu gewährleisten und die Arbeitsfrequenz bei elektronischen Geräten zu erhöhen. Ferner kann die Zugspannung, bei der die niedrige Permeabilität erreicht wird, nied- rig gehalten werden. Somit ist die Gefahr von Rissen reduziert, sodass das Band großtechnisch zuverlässig herstellt werden kann. Die erfindungsgemäße Legierung hat einen Wert dHk/dσ (Zugspannungssensitivität) von größer als 1.0 A/cm/MPa, vorzugsweise von größer als 1.5 A/cm/MPa. Die Zug- spannungssensitivität dHk/dσ beschriebt das Ansprechverhalten einer Legierung, auf eine angelegte Zugspannung eine induzierte Anisotropie auszuprägen. Der Begriff beschreibt die Änderung des induzierten Anisotropiefeldes Hk mit der bei der Wärme- behandlung angelegten Zugspannung σ. Umso größer der Wert der Zugspannungs- sensitivität dHk/dσ einer Legierung ist, desto weniger Zugkraft bzw. Zugspannung muss zum Erreichen des gewünschten Permeabilitätsniveaus bei der Durchlaufwär- mebehandlung angelegt werden. Es wird nur eine Zugspannungsdifferenz Δσ kleiner als 200 MPa, vorzugsweise klei- ner als 100 MPa, auf Grund des hohen Wertes der Zugspannungssensitivität bei der erfindungsgemäßen Legierung benötigt, um eine Permeabilität von µ = 60 auszubil- den. Folglich kann die Wärmebehandlung der erfindungsgemäßen Legierung als Durchlaufwärmebehandlung unter Zugspannung durchgeführt werden, wobei die not- wendige Zugspannung legierungstechnisch über die hohe Zugspannungssensitivität dHk/dσ minimiert wird. Somit werden Brüche und Abrisse minimiert und die Wirt- schaftlichkeit des gesamten Prozesses sichergestellt. Die wirtschaftliche Herstellung von niederpermeablem Bandmaterial, beispielsweise mit einer Permeabilität von unter 200, mit weichmagnetischen Eigenschaften, die für die Produktion von Ringbandkernen geeignet sind, wird geschaffen, welche bei- spielsweise in Interphase Transformatoren, Isolationstransformatoren, Fly-Back Transformatoren, Speicher-Drosseln und PFC Drosseln Anwendung finden. Die starke Frequenzabhängigkeit der Permeabilität der erfindungsgemäßen Legierung wird hierin angewendet, um die Arbeitsfrequenz dieser Anwendungen zu erhöhen. Die Erfindung basiert auf den folgenden Erkenntnissen. Der Wirbelstromtheorie fol- gend bleibt die intrinsische Permeabilität (µi) bis zum Erreichen der Wirbelstrom- grenzfrequenz fg konstant. Innerhalb dieses Bereiches zeigt sich eine konstante Per- meabilität für die Dimensionierung eines Bauelementes. Danach fällt die Permeabili- tät drastisch ab. Mit konstanten Permeabilitätseigenschaften kann also hier nicht mehr gerechnet werden. Für die hohen Permeabilitäten im Bereich von bis zu mehre- ren 100000 limitiert sich die erreichbare Frequenz daher auf Wirbelstromgrenzfre- quenzwerte unter 100kHz. Um Bauelemente durch Erhöhung der Arbeitsfrequenz zu optimieren, muss die Wir- belstromgrenzfrequenz für die verwendeten Materialien erhöht werden. Aus der Be- rechnungsformel (1) für die Wirbelstromgrenzfrequenz fg erkennt man, dass es dafür mehrere Möglichkeiten gibt.
Figure imgf000006_0001
(1) wobei ρel. den spezifischen elektrischen Widerstand, µ0, µDC und d die Dicke des Ma- terials bezeichnen. Grundsätzlich könnte der spezifische elektrische Widerstand ρel. durch entsprechen- des Legierungsdesign erhöht werden. Jedoch limitiert sich der Einsatz von nichtme- tallischen Zusätzen, d.h. die Metallode wie B, Si, P und C, auf ca.25 at% für den Fall, dass das Material als amorphes Band über einen Rascherstarrungsprozess herge- stellt wird. Andererseits kann die Wirbelstromgrenzfrequenz fg durch die Reduktion der Dicke d des für einen Ringbandkern verwendeten Bandes sehr effizient (d2) zu höheren Werten hin verschoben werden. Die Banddicke für amorphe Bänder aus ei- nem Rascherstarrungsprozess kann im Hinblick auf magnetische Anwendungen in einem Bereich von 10µm bis 25µm - also um gut einen Faktor 2 - variiert werden. Der effizienteste Weg, die Wirbelstromgrenzfrequenz fg drastisch auf höhere Werte zu bringen, ist jedoch, die intrinsische Permeabilität (µi) des eingesetzten weichmag- netischen Bandmaterials zu verändern. Da die Permeabilität grundsätzlich um meh- rere Größenordnungen variiert werden kann, sind Wirbelstromgrenzfrequenzwerte bis in den zweistelligen MHz-Bereich möglich. Dazu muss allerdings die Permeabili- tät des weichmagnetischen Materials auf Werte unter 100 abgesenkt werden. Für die nanokristallinen Fe-Basis- und amorphen Co-Basis-Legierungen muss somit die Per- meabilität vom aktuellen Permeabilitätsniveau um 100000 um mehrere Größenord- nungen bis auf Werte unter 100 abgesenkt werden. Figur 1a zeigt die erreichbare Permeabilität µ für unterschiedliche Methoden einer Querfeld-Anisotropie, d.h. die Anisotropie quer zur Bandlängsachse des Bandes, aus dem der Ringbandkern gewickelt wurde, einzubringen als Funktion der Sättigungsin- duktion Bs für unterschiedliche Legierungssysteme und Materialzustände. In einem ersten Ansatz wird die Anisotropie durch eine stationäre Wärmebehandlung in einem magnetischen Feld quer zur Längsachse des Bandstreifens, aus dem der Ringband- kern gewickelt wurde (gekennzeichnet mit – „Core: Transverse Field Annealing“), eingebracht. Für die Gruppe der amorphen Co-Basis-Legierungen kann die erreichbare Permeabi- lität in diesem Fall durch Variation der Zusammensetzung und durch Variation der Wärmebehandlungsbedingungen in einem Bereich von 200000 bis knapp unter 1000 eingestellt werden. Extrem geringe Permeabilität unter 100 kann in diesem System nicht erreicht werden. Ähnliches gilt für die Gruppe der nanokristallinen Fe- Basis-Legierungen. Die Standard VITROPERM® Legierung mit der Zusammenset- zung Fe-Cu1 Nb3 Si15.5 B6.5 (at%) zeigt eine Permeabilitätsvariation durch unter- schiedliche Wärmebehandlungsbedingungen im Bereich von 200000 bis 25000. An- dere VITROPERM®-ähnliche Legierungen, die allesamt bei ca.1.2T bis 1.3T Sätti- gungsinduktion liegen und bei denen die Ausbildung einer höheren Anisotropie durch Fremdelemente wie Ni und Co begünstigt wurde, zeigen Permeabilitäten im Bereich von 12000 bis 2500. Somit kann weder mit den Co-Basis-Legierungen noch mit den nanokristallinen Fe-Basis-Legierungen der extrem geringe Permeabilitätsbereich un- ter 100 erreicht werden. Ein weiterer Ansatz, eine hohe Quer-Anisotropie in ein weichmagnetisches Material einzubringen, bezieht sich auf die Wärmehandlung unter einer entlang der Ban- dachse angelegten Zugspannung (gekennzeichnet mit – „Strip: Stress Annealing). Bei diesem Verfahren, bei dem eine sogenannte zug- oder dehnungsinduzierte Anisotropie in das Band eingebracht wird, kann man die Permeabilität in den meisten Fällen um Größenordnungen senken. Für nanokristalline Fe-Basis-Legierungen kann sich die induzierte Anisotropie mit diesem Verfahren gezielt bis in den Bereich der magnetokristallinen Anisotropie von ca.8 kJ/m3 erhöhen lassen. Damit erreicht man mit diesen nanokristallinen Fe-Basis-Legierungen im Sättigungsmagnetisierungsbe- reich Bs ca.1.2T bis 1.3T Permeabilitäten von 2000 bis 200 unter Fertigungsbedin- gungen, sowie Permeabilitäten bis 100 unter Laborbedingungen. Wegen der geringe- ren Zugspannungssensitivität dieser Legierungen benötigt man dafür vergleichs- weise hohe Zugspannungen, was zu häufigen Abrissen führt, so dass man damit selbst unter größtem Aufwand und besten Bedingungen (Laborbedingungen) für rele- vante Produktionslängen nicht unter ein Permeabilitätsniveau von 100 kommen kann. In der Figur 1a ist auch eine weitere Materialklasse, die nanokristallinen Co-Basis- Legierungen mit einer Sättigungsmagnetisierung im Bereich von 0.8T bis 1.0T, auf- geführt. Über das Verfahren der Wärmbehandlung unter einer Zugspannung entlang der Bandachse gelangt man bei diesen nanokristallinen Co-Basis-Legierungen zu ei- ner enorm hohen zugspannungsinduzierten Anisotropie und zu sehr niedriger Per- meabilität weit unter 100. Diese Legierungen können großtechnisch nicht zuverlässig hergestellt werden. Figur 1b zeigt beispielsweise die 60Hz Permeabilität µ an Ringbandkernen für nano- kristalline Fe-Basis- und für nanokristalline Co-Basis-Legierungen, die über das Ver- fahren der Wärmbehandlung unter einer Zugspannung entlang der Bandachse her- gestellt wurden, als Funktion der Zugspannung die notwendig ist, um das ge- wünschte Permeabilitätsniveau zu erreichen. Im Normalfall besteht zwischen der zugspannungsinduzierten Anisotropie und der angelegten Zugspannung bei diesem Verfahren ein mehr oder weniger linearer, positiver Zusammenhang. Daher erreicht man mit höheren Zugspannungen niedrigere Permeabilität Die Figur 1b zeigt auch eine Zuordnung zu verschiedenen elektronischen Bauelementanwendungen. Im Be- reich einer 60Hz Permeabilität von 3000 bis 1000 findet sich die Anwendung DC- toleranter Stromwandler, im Permeabilitätsbereich von 400 bis 100 beispielsweise Fly-Back-Übertrager und im niedrigsten Permeabilitätsbereich unter 100 Speicher- drosseln sowie PFC Drosseln. Sehr niedrige Permeabilität bei moderater angelegter Zugspannung ist nach Figur 1b daher nur mit nanokristallinen Co-Basis Legierungen zu erreichen. Die Curie-Temperatur von amorphen Co-Basis Materialien liegt typischerweise unter 400°C und die weichmagnetischen Eigenschaften verschlechtern sich bei Annähe- rung an und über dieser Temperatur. Ausgehend von Fe-Basis nanokristallinen Le- gierungen, welche bereits eine Curie-Temperatur um 600°C aufweisen, wird durch Kobaltzugabe die Curie-Temperatur der amorphen Phase erhöht und somit der Be- reich der Betriebs- oder Anwendungstemperatur erweitert. Optimierte nanokristalline Bandkerne erschließen - bei hoher Sättigungsmagnetisie- rung und gleichzeitig sehr genau einstellbarer Permeabilität - einen vergleichsweise großen Permeabilitätsbereich. Dies macht sie für verschiedenste Anwendungen ein- setzbar. Für Speicherdrosseln werden damit insbesondere auch Permeabilitätswerte oberhalb und unterhalb von ca.100 zugänglich, was neue Möglichkeiten erschließt, Drosseln mit vergleichsweise niedrigeren Windungszahlen zu realisieren, um Kupfer- verluste zu reduzieren. Für hochlineare, DC-tolerante Stromwandler ist der Permea- bilitätsbereich von mehreren hundert bis zu wenigen 1000 interessant, da die unter Zugspannung wärmebehandelten Bänder aussteuerungsunabhängig eine nahezu konstante Permeabilität bis hin zur Sättigung aufweisen (µ(H)=konstant) und diese Eigenschaft nun auch für den kompletten Kern erhalten werden kann. Wie bereits erklärt, kann man eine sehr niedrige Permeabilität an weichmagneti- schen Ringbandkernen nur mit nanokristallinen Fe-Basis- oder Co-Basis-Legierun- gen erreichen, wobei das für den Ringbandkern notwendige Bandmaterial in ge- streckter Form und unter angelegter Zugspannung entlang der Bandachse wärme- handelt wird, um die amorphe Legierung in den nanokristallinen Zustand zu überfüh- ren. Ein Ringbandkern weist ein aufgewickeltes metallisches und weichmagnetisches Band mit minimal möglicher Banddicke auf. In beiden Fällen erfährt das Band wäh- rend des Prozesses eine Transformation vom anfänglich amorphen Zustand in den nanokristallinen Zustand. Der nanokristalline Zustand unterscheidet sich unter ande- rem durch eine wesentlich höhere Sprödigkeit vom amorphen Zustand. Um Zugspannungen in den metallischen Bändern einzustellen, verwendet man bei- spielsweise S-Rollensysteme, bzw. abgewandelte Fördersysteme, wie in der DE 10 2015102 765 A1 beschrieben. Das Einbringen einer Zugspannung führt aber zu ei- ner deutlichen Abrisshäufung bei diesem Wärmebehandlungsprozess. Nach dem Übergang in den nanokristallinen Zustand tritt im Bandmaterial eine thermische Re- laxation auf, welche zu einer Versprödung des Materials insgesamt oder zu spröden Stellen entlang des metallischen Bandes führt. Der nanokristalline Zustand ist daher im Vergleich zum amorphen Zustand ein glasartig spröder Zustand. Das Material kann nicht mehr geknickt oder geschnitten werden. Bei zu starker Biegung oder nicht achsenparalleler Zugkrafteinbringung zerbricht das Band in kleine Bruchstücke. Le- diglich bei gradgenauer Kraftführung entlang der Bandlängsachse kann das nano- kristalline Bandmaterial sehr hohen Zugspannungen ausgesetzt werden. Langjährige Versuche zeigten, dass nur eine Biegebelastung zu Brüchen und Abris- sen im Bandmaterial führt, eine reine Zugbelastung entlang der Bandachse ist jedoch relativ unkritisch. Für einen kontinuierlichen Wärmebehandlungsprozess unter ange- legter Zugspannung sind jedoch Umlenkungen und Biegungen des Materials notwen- dig. Ferner sind auch fertigungsbedingte Abweichungen von achsenparallelen Krafteinleitungen sowie nicht perfekter Geradeauslauf des Bandmaterials unvermeid- bar. Daher wird es im Fertigungsbetrieb immer wieder zu Brüchen und Abrissen im Bandmaterial kommen. Eine kontinuierliche Wärmebehandlung unter Zugspannung an metallischen Bändern führt nur dann zu einem wirtschaftlichen Prozess, wenn die Anzahl der Abrisse des unter Zugspannung stehen Bandes, im gestreckten Zustand zwischen den Förderrollen und im Bereich der Förderrollen, minimiert werden kann. Das Elastizitätsmodul liegt bei diesen Legierungen im nanokristallinen Zustand um 200GPa. Somit würden die, während einer Wärmebehandlung angelegten, maxima- len Zugspannungen von kleiner 600MPa nur zu minimalen Dehnungen im elasti- schen Bereich des Materials führen und können somit als Ursache für das Abreißen oder den Bruch des Materials ausgeschlossen werden. Als Ursache für Bruch und Abrisse im nanokristallinen Zustand wird erfindungsgemäß die Oberflächen- und Randstruktur des über einen Rascherstarrungsprozess hergestellten Bandmaterials angesehen. Bei der zur Herstellung von amorphen Folien nötigen Rascherstarrungstechnologie wird eine glasbildende Metall-Legierung in einem Tiegel, der typischerweise im We- sentlichen aus oxydischer Keramik und/oder Grafit besteht, erschmolzen. Der Schmelzvorgang kann, je nach Reaktivität der Schmelze, unter Luft, Vakuum oder einem Schutzgas wie beispielsweise Argon erfolgen. Nach dem Aufschmelzen der Legierung auf Temperaturen deutlich oberhalb des Liquidus-Punktes wird die Schmelze zu einem Gießtundisch transportiert und durch eine Gießdüse, welche in der Regel eine schlitzförmige Auslassöffnung hat, auf ein rotierendes Rad aus einer Kupferlegierung gespritzt. Die Gießdüse wird hierzu sehr nahe an die Oberfläche des rotierenden Rades, typischerweise eines Kupferrades, gebracht und hat zu diesem einen Abstand von etwa 50 – 500 µm. Die Schmelze, welche den Düsenauslass pas- siert und auf die bewegte Kupferoberfläche trifft, erstarrt dort mit Abkühlgeschwindig- keiten von etwa 106 K/s. Durch die Drehbewegung des Kupferrades wird die erstarrte Schmelze als kontinuierlicher Folienstreifen abtransportiert, von der Kühlwalze gelöst und auf einer Wickelvorrichtung als kontinuierlicher Folienstreifen bzw. Band aufge- wickelt. Verschleiß der Gießradoberfläche während des Gießprozesses führt zu einer erhöh- ten Rauigkeit der Radoberfläche. Dies führt im Anschluss wieder dazu, dass Kavitä- ten oder ähnliche Strukturen entstehen, die zum einen Prozessgas unter den Schmelztropfen transportieren oder zu größeren Gasblasen im Kontaktbereich des Schmelztropfens zum Gießrad führen. Bei der Erstarrung der Schmelze werden diese Gasblasen im amorphen Band eingefroren und können einerseits zu locharti- gen Defekten des Bandes führen. Zum anderen führt der erhöhte Verschleiß des Gießrades über einen Prägeeffekt zu Unebenheiten und erhöhter Rauigkeit auf den beiden Oberflächen des erstarrten Bandes. Somit muss man bei metallischen amor- phen Folien, welche über einen Rascherstarrungsprozess hergestellt wurden, im All- gemeinen immer mit den oben beschriebenen Oberflächen- und Randstrukturen rechnen. Im Speziellen gilt das dann auch für alle verwendeten Bänder der oben ge- nannten Wärmebehandlungsprozesse unter angelegter Zugspannung entlang der Bandachse. Die Bänder werden immer Fehlstellen aufweisen, welche dann als Ursa- che für Bruch und Abriss angesehen werden können. Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, werden für moderne, optimierte Anwendungen ext- rem niederpermeable, weichmagnetische bandförmige Materialien zur Herstellung von Ringbandkernen benötigt, welche sich mit nanokristallinen Fe-Basis- bzw. nano- kristallinen Co-Basis-Legierungen über einen Wärmebehandlungsprozess unter an- gelegter Zugspannung herstellen lassen. Das Problem dabei liegt darin, dass man für niedrige Permeabilität hohe Zugspannungen benötigt, währenddessen das Mate- rial im nanokristallinen Zustand aber sehr spröde ist und vermehrt bei hoher Zug- spannung bei Biegung und Umlenkung bricht und reißt. Dies führt unter Fertigungs- bedingungen zu einem nicht mehr wirtschaftlichen Prozess mit zu hohem Material- und Personalaufwand und letztlich zu übermäßig hohen Produktionskosten. Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch gelöst, indem eine Minimierung der notwendigen Zugspannung angestrebt wird. Umso geringer die notwendige Zug- spannung zum Erreichen des gewünschten Permeabilitätsniveaus während des kon- tinuierlichen Wärmebehandlungsprozesses gehalten werden kann, desto weniger wird das nanokristalline Band mechanisch belastet und desto weniger Brüche oder Abrisse werden erfolgen. Damit kann ein kontinuierlich ablaufender Prozess erreicht werden. Infolgedessen sollte die Wirtschaftlichkeit des Prozesses steigen bzw. der Personalaufwand und die Produktkosten minimiert werden. Ein Legierungssystem wird somit erfindungsgemäß bereitgestellt, bei dem man mit minimaler Zugspannung maximale Anisotropie induzieren kann und dabei aber auch einen breiten Anisotropiebereich bzw. Permeabilitätsbereich abdeckt, um den Anfor- derungen unterschiedlicher Bauelementanwendungen gerecht zu werden. Wobei als Randbedingung natürlich die gute Gießbarkeit des amorphen Ausgangsmaterials und das weichmagnetische Verhalten der Legierung wie geringstes Koerzitivfeld Hc, minimale Magnetostriktion λs, minimales Remanenzverhältnis Br/Bmax und geringste Nichtlinearität der Hystereseschleife nlin nach der Wärmebehandlung eingehalten werden muss. Die NichtLinearität der Hystereseschleife nlin beschreibt die Linearität des zentralen Teils der Hystereseschleife, der zwischen den Anisotropiefeldstärkepunkten liegt, die den Übergang in die Sättigung kennzeichnen. Ein linearer Teil dieses zentralen Teils der Hystereseschleife wird hierin durch einen Nichtlinearitätsfaktor nlin oder auch NL definiert, wobei der Nichtlinearitätsfaktor NL durch die Formel
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berechnet und beschrieben werden kann. Dabei bezeichnen δBauf bzw. δBab die Standardabweichung der magnetischen Polari- sation von einer Ausgleichsgeraden durch den auf- bzw. absteigenden Ast der Hys- tereseschleife zwischen Polarisationswerten von ±75% der Sättigungspolarisation Bs. Die Schleife ist also umso linearer, je kleiner NL ist. Die erfindungsgemäßen Legie- rungen weisen einen NL-Wert von weniger als 0,8% auf. Weichmagnetische Co-Basis-Legierungen werden erfindungsgemäß bereitgestellt, die als amorphes Band über einen Rascherstarrungsprozess hergestellt werden kön- nen und danach über eine Wärmebehandlung unter minimaler, axial angelegter Zug- spannung in einen amorph-nanokristallinen Mischzustand überführt werden können und danach einen gewünschten niederpermeablen und angemessen weichmagneti- schen Zustand aufweisen. Das aus diesem Vorgang erhaltene bandförmige Material wird im Anschluss zu Ringbandkernen verarbeitet und bei Transformatoren oder Drahtspulen Einsatz finden. In manchen Ausführungsbeispielen wird die Zusammensetzung weiter definiert, wo- bei der Eisengehalt a 4,0 ≤ a ≤ 15,0, vorzugsweise 4,6 ≤ a ≤ 14,6,0 und/oder der Kupfergehalt 0,1 < b < 0,9, vorzugsweise 0,7 < b < 0,9 ist. In manchen Ausführungsbeispielen ist das Element M ausschließlich Nb und 2 ≤ c ≤ 4, vorzugsweise 2 ≤ c ≤ 3. In manchen Ausführungsbeispielen ist das Element T ausschließlich Mn und 0 ≤ d < ≤ 2,5. In manchen Ausführungsbeispielen wird der Gehalt an Metalloiden oder glasbilden- den Elementen weiter definiert. In manchen Ausführungsbeispielen gilt 14 ≤ x ≤ 16 für den Siliziumgehalt und/oder 5 ≤ y ≤ 7 für den Borgehalt. In manchen Ausführungsbeispielen ist die Summe an Metalloiden näher definiert, wobei 20 ≤ (x + y + z) ≤ 25. Die Legierung kann in Form eines Bandes bereitgestellt werden und weist eine Dicke von 10 µm bis 25 µm, vorzugsweise 12 µm bis 20 µm und/oder eine Breite von 2 mm bis zu 300 mm, vorzugsweise 40 mm bis 300 mm, und/oder als gegossenes Band eine zusammenhängende Länge von mindestens 2 km, oder mindestens 8 km auf. In manchen Ausführungsbeispielen weist die Legierung nach einer Wärmebehand- lung ein nanokristallines Gefüge auf, bei der zumindest 90 Vol.-% der Körner eine mittlere Größe kleiner als 25 nm aufweisen. Im nanokristallinen Zustand kann die Legierung eine Permeabilität von 20 bis 130, vorzugsweise maximal 100, vorzugsweise maximal 60 und/oder eine Sättigungsmagnetisierung Bs nano von = 0.75 bis 1.05T und/oder eine Sättigungsmagnetostriktion Iλs nanoI von < 8ppm, bevorzugt < 2ppm und/oder ein Remanenzverhältnis Br/Bmax < 0.1, bevorzugt < 0.05 und/oder eine Koerzitivfeldstärke (f = 60Hz) Hc von < 2A/cm, bevorzugt < 1.5A/cm und/oder ein Verhältnis von Hc zu dem induzierten Anisotropiefeld Hk, Hc/Hk, < 0.05, bevorzugHtc /Hk < 0.01 und/oder eine Nicht-Linearität der Hystereseschleife von < 1%, bevorzugt < 0.5% aufweisen. Im nanokristallinen Zustand kann die Legierung eine Zugspannungssensitivität dHk/dσ von größer als 1.0 A/cm/MPa, vorzugsweise von größer als 1.5 A/cm/MPa aufweisen, wobei Hk induziertes Anisotropiefeld und σ Zugspannung bezeichnet. Diese Zugspannungssensitivität hat den Vorteil, dass eine niedrigere Permeabilität, vorzugsweise von 20 bis 130, vorzugsweise maximal 100, vorzugsweise maximal 60 unter Verwendung einer kleinen Zugspannung in einer Wärmebehandlung im Durch- lauf erzeugt werden kann, um Risse im Band während des Wärmebehandlungspro- zesses zu vermeiden. In manchen Ausführungsbeispielen ist die Legierung zumindest 80 Vol.-% amorph. Diese Legierung kann im gegossenen Zustand sein und kann als Anfangslegierung für die Herstellung einer nanokristallinen Legierung dienen. Ein Verfahren zum Herstellen eines nanokristallinen Metallbandes wird auch bereit- gestellt. Ein amorphes Metallband aus einer Legierung nach einem der vorhergehen- den Ausführungsbeispielen wird bereitgestellt und im Durchlauf unter Zugspannung σ von 1 MPa bis 300 MPa bei einer Temperatur Ta, wobei 450°C ≤ Ta ≤ 750°C be- trägt, wärmebehandelt, um ein nanokristallines Metallband zu erzeugen, bei dem zu- mindest 90 Vol.-% der Körner eine mittlere Größe kleiner als 25 nm aufweisen. In manchen Durchführungsformen wird die Zugspannung während des Wärmebe- handelns im Durchlauf variiert. Somit kann die Gleichmäßigkeit der magnetischen Ei- genschaften über die Länge des Metallbandes verbessert werden. In manchen Ausführungsformen weist das nanokristalline Metallband eine Zugspan- nungssensitivität dHk/dσ von größer als 1.0 A/cm/MPa, vorzugsweise von größer als 1.5 A/cm/MPa auf. Dies kann durch eine entsprechende Auswahl der Zusammenset- zung erreicht und dazu verwendet werden, eine niedrigere Permeabilität bei einer niedrigeren Zugspannung zu erreichen. In manchen Ausführungsbeispielen weist das nanokristalline Metallband nach der Wärmebehandlung eine Permeabilität von 20 bis 130, vorzugsweise maximal 100, vorzugsweise maximal 60 und/oder eine Sättigungsmagnetisierung Bs nano von = 0.75 bis 1.05T und/oder eine Sättigungsmagnetostriktion Iλs nanoI von < 8ppm, bevorzugt < 2ppm und/oder ein Remanenzverhältnis Br/Bmax < 0.1, bevorzugt < 0.05 und/oder eine Koerzitivfeldstärke (f = 60Hz) Hc von < 2A/cm, bevorzugt < 1.5A/cm und/oder ein Verhältnis vonHc zu dem induzierten Anisotropiefeld Hk, Hc/Hk, Hc/Hk < 0.05, bevorzugt Hc /Hk < 0.01 und/oder eine nicht-Linearität der Hystereseschleife von < 1%, bevorzugt < 0.5% auf. In manchen Durchführungsformen wird das Metallband mit einer Geschwindigkeit s im Durchlauf durch einen Durchlaufofen mit einer Heizzone mit einer Länge von 30 cm bis 3 m gezogen, sodass eine Verweildauer der Folie in einer Temperaturzone des Durchlaufofens mit der Temperatur Ta zwischen 2 Sekunden und 10 Minuten liegt. In manchen Durchführungsformen wird nach dem Wärmebehandeln im Durchlauf das Metallband zu einem Ringbandkern gewickelt. Das Metallband kann nach dem Wärmebehandeln im Durchlauf direkt an einer Aufnahmespule zu einem Ringband- kern gewickelt werden. Das amorphe Metallband kann vor der Wärmebehandlung mit einer elektrischen Iso- lationsschicht beschichtet werden. Dies ist von Vorteil, wenn das Metallband nach dem Wärmebehandeln im Durchlauf direkt an einer Aufnahmespule, die stromab- wärts des Ofens, in dem die Durchlaufwärmebehandlung durchgeführt wird, angeord- net ist, zu einem Ringbandkern gewickelt wird. In manchen Durchführungsformen wird während des Verfahrens und im Durchlauf ein gewünschter Wert der Permeabilität µ und/oder des Anisotropiefeldes Hk und/oder ein magnetischer Bandquerschnitt AFe sowie ein erlaubter Abweichungsbe- reich inline gemessen, indem magnetische Eigenschaften des Metallbandes beim Verlassen des Durchlaufofens laufend gemessen werden, während das Metallband nicht mehr unter Zugspannung steht. Wenn Abweichungen von den erlaubten Abwei- chungsbereichen der magnetischen Eigenschaften festgestellt werden, wird die Zug- spannung σ an dem Metallband entsprechend nachgeregelt, um die gemessenen Werte der magnetischen Eigenschaften in den Bereich innerhalb der erlaubten Ab- weichungsbereiche zurückzubringen. In manchen Durchführungsformen wird ein vorbestimmter aktiver Materialquerschnitt Kern-AFe für den hergestellten Ringbandkern bereitgestellt. In manchen Durchführungsformen werden, um einen vorbestimmten aktiven Materi- alquerschnitt eines Ringbandkerns Kern-AFe bereitzustellen, beim Verlassen des Durchlaufofens der magnetische Bandquerschnitt AFe am Metallband lokal und lau- fend ermittelt, die Anzahl der Bandlagen des Ringbandkerns aufgrund der ermittelten Werten des magnetischen Bandquerschnitts AFe berechnet und der Ringbandkern mit der berechneten Anzahl von Bandlagen gewickelt. Das amorphe Metallband kann mit einer Rascherstarrungstechnologie hergestellt werden, wobei eine Schmelze auf eine sich bewegende Außenoberfläche eines sich bewegenden Kühlkörpers gegossen wird, wobei die Schmelze auf der Außenoberflä- che erstarrt und das amorphe Metallband geformt wird. In manchen Durchführungsformen wird die Außenoberfläche des Kühlkörpers konti- nuierlich bearbeitet, um die Außenoberfläche des Kühlkörpers zu glätten, während die Schmelze auf die sich bewegende Außenoberfläche des Kühlkörpers gegossen wird. Die Oberflächenbearbeitungsmittel können verwendet werden, um die Außenoberflä- che abtragend oder umformend zu bearbeiten. Als umformendes Oberflächenbearbeitungsmittel kann eine Walzvorrichtung vorge- sehen werden, die auf die Außenoberfläche des Gießrades angepresst wird, wäh- rend sich das Gießrad dreht. In diesem Zusammenhang wird ”umgeformt” und „um- formende“ so verstanden, dass es die Umverteilung von Material bezeichnet. Das Entfernen von Material von der Außenoberfläche, wie dies mit einer Bürste durchge- führt werden kann, ist nicht Ziel der Verwendung der Walzvorrichtung. Es entstehen somit keine Späne, nahezu kein Abrieb und Staub, welche den Herstellprozess des Metallbandes negativ beeinflussen könnten. Als abtragende Oberflächenbearbeitungsmittel kann eine Poliervorrichtung, die auf die Außenoberfläche des Gießrades angepresst wird, während sich das Gießrad dreht, und/oder eine Schleifvorrichtung, die auf die Außenoberfläche des Gießrades angepresst wird, während sich das Gießrad dreht, und/oder eine oder mehrere Bürs- ten auf die Außenoberfläche des Gießrades angepresst werden, während sich das Gießrad dreht, vorgesehen werden. Die Bürsten können auch einen reinigenden Effekt haben und die Außenoberfläche selbst weder abtragen, noch umformen. In einem Ausführungsbeispiel wird das Oberflächenbearbeitungsmittel so an die Au- ßenoberfläche des Gießrades angepresst, dass es kontinuierlich die Außenoberflä- che des Gießrades glättet, während die Schmelze auf die Außenoberfläche des Gießrades gegossen wird. Dieses Ausführungsbeispiel kann für die Walzvorrichtung verwendet werden. Die Legierung nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele kann bei ei- nem DC-toleranten Stromwandler oder einem Interphasen Transformator oder einem Isolationstransformator oder einem Fly-Back Transformator oder einem Fly-Back Wandler oder einer Speicher-Drossel oder einer PFC Drosseln für Industrie- und Au- tomobilanwendungen oder einem elektronischen Steuergerät wie einem DC/DC- Wandler oder einer Speicherdrossel oder einem Speicherüberträger oder einer Filter- drossel mit niederpermeablen Kernmaterialien oder einem induktiven Energiespei- cher verwendet werden. Bei diesen Anwendungen ist eine hohe Arbeitsfrequenz von Vorteil und kann durch die hierin beschriebene Legierung mit einer niedrigeren Permeabilität erreicht wer- den. Ein Ringbandkern, der ein gewickeltes Band aus einer Legierung nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele aufweist, wird auch bereitgestellt. Der Ring- bandkern kann ferner eine elektrische Isolationsbeschichtung umfassen. Ausführungsbeispiele werden nun anhand der Zeichnungen erläutert. Figur 1a zeigt die erreichbare Permeabilität µ für unterschiedliche Methoden ei- ner Querfeld-Anisotropie, einzubringen als Funktion der Sättigungsin- duktion Bs für unterschiedliche Legierungssysteme und Materialzu- stände. Figur 1b zeigt die 60Hz Permeabilität µ an Ringbandkernen für nanokristalline Fe-Basis- und für nanokristalline Co-Basis-Legierungen. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Nachbehan- deln eines Bandes aus einer Co-Basis-Legierung. Figur 3 zeigt den Wert der Zugspannungssensitivität dHk/dσ für unterschiedli- che nanokristalline Fe-Basis- und nanokristalline Co-Basis-Legierun- gen. Figur 4 zeigt die notwendige Zugspannung zum Erreichen des Permeabilitätsni- veaus µ = 60 für unterschiedliche nanokristalline Fe-Basis- und nano- kristalline Co-Basis-Legierungen. Figur 5 zeigt ein Beispiel einer flachen Hystereseschleife mit hohen Linearitäts- eigenschaften und Definitionen. Figur 6 zeigt den Verlauf das Anisotropiefeld Hk nach einer Durchlaufwärmebe- handlung unter einer konstanten Zugspannung von 60MPa als Funktion der Wärmebehandlungstemperatur Ta für Legierungen aus der Tabelle 1. Figur 7 zeigt das XRD Spektrum (Cu-Ka) an einer Probe nach einer Wärmebe- handlung bei Ta = 590°C für die Legierung Nr.21 (Co65 Fe9.6 Cu0.8 Nb2.6 Si15.5 B6.6). Figur 8 zeigt den Verlauf des Koerzitivfeldes Hc nach der Wärmebehandlung bei Temperaturen im Bereich 400°C bis 800°C für die in Tabelle 1 auf- geführten Legierungen. Figur 9 zeigt den funktionellen Zusammenhang zwischen Hc und der Wärmebe- handlungstemperatur Ta. Figur 10 zeigt den Verlauf des Remanenzverhältnises Br/Bmax nach der Wärme- behandlung. Figur 11 zeigt Einzelmagnetostriktionsmesswerte an Proben verschiedener na- nokristalliner Fe-Basis- und erfindungsgemäßer nanokristalliner Co-Ba- sis-Legierungen. Figur 12 zeigt die Veränderungen von Magnetisierung und Magnetostriktion im amorphen Zustand sowie im nanokristallinen Zustand bei der Erhöhung des Co-Gehaltes von 0 auf 70at%. Figur 13 zeigt das Anisotropiefeld Hk der flachen Hystereseschleife nach einer Wärmebehandlung bei optimaler Wärmebehandlungstemperatur Ta als Funktion der angelegten Zugspannung für Fe-Basis- und Co-Basis-Le- gierungen aus Tabelle 1. Figur 14 zeigt Messungen der Hystereseschleife an wärmebehandelten Proben, bei denen unterschiedliche zugspannungsinduzierte Anisotropien ein- gebracht wurden. Figur 15 zeigt Messungen der Hystereseschleife an wärmebehandelten Proben, bei denen eine unterschiedliche zugspannungsinduzierte Anisotropie eingebracht wurde. Ein amorphes Band aus einer Co-Basis-Legierung wird mittels Rascherstarrungs- technologie hergestellt. Die Co-Basis-Legierung wird in einem Tiegel, der typischer- weise im Wesentlichen aus oxydischer Keramik und/oder Grafit besteht, erschmol- zen. Der Schmelzvorgang kann, je nach Reaktivität der Schmelze, unter Luft, Va- kuum oder einem Schutzgas wie beispielsweise Argon erfolgen. Nach dem Auf- schmelzen der Legierung auf Temperaturen deutlich oberhalb des Liquidus-Punktes wird die Schmelze zu einem Gießtundisch transportiert und durch eine Gießdüse, welche in der Regel eine schlitzförmige Auslassöffnung hat, auf ein rotierendes Rad aus einer Kupferlegierung gespritzt. Die Gießdüse wird hierzu sehr nahe an die Oberfläche des rotierenden Rades, typischerweise eines Kupferrades, gebracht und hat zu dieser einen Abstand von etwa 50 – 500 µm. Die Schmelze, welche den Dü- senauslass passiert und auf die bewegte Kupferoberfläche trifft, erstarrt dort mit Ab- kühlgeschwindigkeiten von etwa 106 K/s. Durch die Drehbewegung des Kupferrades wird die erstarrte Schmelze als kontinuierlicher Folienstreifen abtransportiert, von der Kühlwalze gelöst und auf einer Wickelvorrichtung als kontinuierliches Band aufgewi- ckelt. Die Oberfläche des Gießrads wird während des Gießverfahrens geglättet, um den Verschleiß der Gießradoberfläche während des Gießprozesses, welcher zu einer er- höhten Rauigkeit der Radoberfläche führen würde, zu reduzieren. Erfindungsgemäß hat die Co-Basis-Legierung eine Zusammensetzung, die durch die Formel Co100-a-b-c-d-x-y-zFeaCubMcTdSixByZz beschrieben ist, worin M eines oder mehrere der Gruppe der Elemente Nb, Mo und Ta und T eines oder mehrere der Gruppe der Elemente Mn, V, Cr und Ni ist und Z ei- nes oder mehrere der Gruppe der Elemente C, P und Ge ist, wobei a, b, c, d, x, y, z in Atom-% angegeben sind, und a, b, c, d, w, y, z die folgenden Bedingungen erfül- len: 1,5 < a < 15 0,1 < b < 1,5 1 ≤ c < 5 0 ≤ d < 5 12 < x < 18 5 < y < 8 0 ≤ z < 2 Bis zu 1 at.-%, bevorzugt bis zu 0,5 at.-% an Verunreinigungen können vorhanden sein, wobei diese nicht durch die Formel abgedeckt sind. Das Band wird in einem amorphen Zustand auf Grund der hohen Abkühlrate herge- stellt und kann zumindest 90 Vol.-% amorph sein. Das amorphe Band wird dann wär- mebehandelt, um einen nanokristallinen Zustand zu erzeugen, bei dem zumindest 90 Vol.-% der Körner eine mittlere Größe kleiner als 25 nm aufweisen. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 20 zum Wärmebehan- deln eines Bandes 21 aus einer Co-Basis-Legierung unter Zugspannung. Die Vor- richtung 20 weist einen Durchlaufofen 22 mit einer Temperaturzone 23 auf, wobei diese Temperaturzone 23 so eingestellt ist, dass die Temperatur im Ofen in dieser Zone innerhalb +/- 5°C von der Anlasstemperatur Ta ist. Die Vorrichtung 20 weist fer- ner eine Spule 24 am Anfang des Ofens 22, auf der das Band 21 aus der Legierung im amorphen Zustand aufgewickelt ist, und eine Aufnahmespule 26 am Ende des Ofens 22 auf, auf der das wärmebehandelte nanokristalline Band 27 aufgenommen wird. Das Band 21 wird mit einer Geschwindigkeit s von der Spule 24 durch den Durchlaufofen 22 bis zur Aufnahmespule 26 gezogen. In manchen Ausführungsbei- spielen wird das Band 21 auf der Aufnahmespule 26 zu einem Magnetkern gewickelt. Die Zugspannung kann mithilfe einer Spannanordnung 27 mit einem Rollenpaar 28 am Anfang des Ofens 22 und einer Spannrollenanordnung 29 mit einem Rollenpaar 30 am Ende des Ofens 22 auf das Band 21 ausgeübt werden, so dass das Band 21 unter vorgegebener Zugspannung kontinuierlich durch den Ofen 22 gefördert wird. Die Spannrollenanordnung 29 weist eine einzelne Antriebsrolle 31 und eine frei dre- hende Andruckrolle 21 auf und kann eine Bremsfunktion aufweisen. Die Spannano- rdnung 27 weist eine einzelne Antriebsrolle 33 und eine frei drehende Andruckrolle 34 auf. Die Antriebsrolle 31 bzw.33 jedes S-Rollenpaares 28 bzw.30 wird über ei- nen Motor mit Getriebe angetrieben. Während das Rollenpaar 28 der Spannanordnung 27 am Anfang des Ofens 22 eine Bremsfunktion mit einer Bremskraft FB auf das nachzubehandelnde Band 21 ausübt, erzeugt das Rollenpaar 30 der Spannrollenanordnung 29 am Ende des Ofens 22 eine Antriebskraft FD, die in einer Anfahr- bzw. Beschleunigungsphase zu Beginn der Förderung größer ist als während der Nachbehandlungsphase, bei der mit konstanter Geschwindigkeit in Durchlaufrichtung das Band 21 die Rollenpaare 28 und 30 unter einer Zugkraft FZ = FD = FB passiert. In einem Bereich zwischen den beiden Rollenpaaren 28 und 30 wird somit das Me- tallband 21 einer einstellbaren Zugspannung σ entlang der Bandachse ausgesetzt. In den Bereichen außerhalb der S-Rollenpaare 28 und 28 herrscht in dem Band 21 na- hezu keine oder eine signifikant geringe Zugspannung vor. Somit wird mit einem S- Rollensystem ein Fördersystem 5 bereitgestellt, bei dem eine kontinuierliche Nach- behandlung von Bändern 21 unter Zugspannungen möglich ist. Durch eine Wärmebehandlung unter Zugspannung entlang der Bandachse lassen sich Legierungen auf Co-Basis mit einer deutlich höheren Anisotropie induzieren. Die Stärke der induzierten Anisotropie Ku und somit die erreichbare Permeabilität am Band 21 bzw. an einem daraus gefertigten Ringbandkern hängt direkt von der Zug- spannung σ im Band 21 ab. Das amorphe Band 21 wird entlang der Bandachse un- ter Zugspannung gesetzt und geht beim Durchgang durch den Ofen 22 in den nano- kristallinen Zustand über. Die Wärmebehandlung unter Zugspannung führt zu einer hohen zugspannungsinduzierten Anisotropie mit einer magnetisch leichten Ebene quer zur Bandlängsrichtung und somit zu magnetisch niederpermeablem Verhalten. Das nun nanokristalline Band 21 wird unmittelbar danach in einem Wickelprozess zu einem Ringbandkern weiterverarbeitet. Der Wickelprozess zu einem Ringbandkern kann aber auch in einem separaten Prozess erfolgen. Die Herstellung von nanokristallinen Ringbandkernen besteht daher aus zwei Pro- zessteilen. Der erste Prozess stellt eine Wärmebehandlung am gesteckten Band- streifen dar und legt die magnetischen Eigenschaften im Material fest. Eingangsseitig wird ein auf Endbreite geschnittenes, amorphes und zu einem Coil aufgewickeltes Band 21 aus einer Co-Basis-Legierung, welche das Potential hat, in den nanokristal- linen Zustand überführt werden zu können, verwendet. Das Band 21 wird von diesem Coil 24 abgewickelt und in gestreckter Form durch einen röhrenförmigen Wärmebe- handlungsofen 22 gezogen. Mit Hilfe einer variabel belastbaren Schwinge wird der Bandstreifen unter eine Zugspannung entlang der Bandachse gesetzt. Bei Glühtem- peraturen Ta, über der Kristallisationstemperatur geht das anfänglich amorphe Mate- rial in der Wärmebehandlungszone Ta des Ofens 22 in einen nanokristallinen Zu- stand über. Typische Vorrichtung ist ein Durchlaufofen 22 mit einem Ofentemperatur- profil mit 5 Heizzonen, bei dem Temperaturen bis 800°C möglich sind. Die Länge des WB-Ofens kann 30 cm bis 40 cm bei Laboröfen und bis zu 3 m bei Fertigungsöfen sein. Über die anliegende Zugspannung wird eine Anisotropie im Band 21 induziert, so dass das auslaufende weichmagnetische Band 21 eine ausgeprägte, flache Hystere- seschleife mit definierter Permeabilität µ aufweist, wobei die Permeabilität entlang der Bandachse gemessen ist. Dabei sind das erreichbare Permeabilitätsniveau µ bzw. die induzierte Anisotropie Ku der angelegten Zugspannung im Band proportio- nal. Im Anschluss wird der nun nicht mehr unter Zugspannung stehende Bandstreifen durch ein Messsystem 35 geführt, welches in Echtzeit alle für die magnetische Cha- rakterisierung relevanten Messgrößen ermittelt, wie magnetischen Sättigungsfluss, magnetische Bandquerschnittsfläche, Anisotropiefeld, Permeabilität, Koerzitivfeld, Remanenzverhältnis, Verluste usw. Der kontinuierlich ablaufende Prozess und die permanente Messung der Magneteigenschaften nach dem Glühvorgang erlauben nun eine Regelung des Gesamtvorganges, d.h. eine Einstellung auf die gewünschte Zielgröße, die in Figur 2 mit den Pfeilen 36, 37, 38 schematisch dargestellt ist. Wie oben ausgeführt, wird in dem durchlaufenden Material für eine vorgegebene, kon- stante Zugspannung im Band eine entsprechende Anisotropie Ku induziert. Mit Hilfe einer Zugregelung, also einer im Prozess variabel einstellbaren Kraft ent- lang der Bandachse, lässt sich die induzierte Anisotropie Ku und somit die Permeabi- lität µ= Bs 2/(2 µ0 Ku) über die gesamte Bandlänge konstant halten. Dies stellt den ers- ten großen Vorteil der Methode dar. Zur Realisierung muss die Kraft im Band 21 in kleinen Schritten um einen Sollzugspannungswert variiert werden, um lokale Ein- flüsse wie Banddickenfluktuationen, Kontakttemperaturunterschiede und geringfü- gige Abweichungen der Durchlaufgeschwindigkeit auszugleichen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die induzierte Anisotropie Ku in einem sehr weiten Bereich gezielt eingestellt werden kann. In Anhängigkeit von der gewählten Legierung und unter der Annahme, dass die Zugkraft im Band 21 entsprechend weiträumig veränderbar ist, werden Permeabilitäten µ im Bereich von 2000 bis unter 100 erreicht. Die Kombina- tion der beiden Vorteile, also sowohl eine gewünschte Anisotropie anzufahren als auch diese dann konstant zu halten, ist vorteilhaft. So reicht es beispielsweise nicht aus, nur eine hohe Zugkraft in das Band 21 einzubringen, um eine niedrige Permea- bilität zu erreichen – die Zielpermeabilität wäre danach nur für einen kurzen Längen- abschnitt des Ausgangsmaterials exakt eingestellt. Der Grund dafür ist die relativ starke Banddickenvariation amorpher Bänder, die über einen Rascherstarrungspro- zess hergestellt werden. Diese Banddickenvariation kann bis zu 10% über die Länge des Gießradumfanges sein. Daher müssen zusätzliche, extrem feine und nicht ruck- artige Zugkraftanpassungen ausgeführt werden können. Die Informationen über die notwendigen Zugkraftvariationen werden vom Messsystem 35 zur Verfügung gestellt. Im zweiten Prozessschritt wird das Bandmaterial mit bereits voreingestellten Mag- neteigenschaften zu Ringbandkernen mit definierter Induktivität weiterverarbeitet. Die oben beschriebene Technologie stellt im kontinuierlichen Verfahren weichmagneti- sches Bandmaterial eines bestimmten Permeabilitätsniveaus mit extrem geringen µ- Abweichungen über die gesamte Bandlänge zur Verfügung. Zur Herstellung von Ringbandkernen mit definierter Induktivität ist es vorteilhaft, ne- ben der Permeabilität auch den aktiven Materialquerschnitt (Kern-AFe) am Kern kon- stant zu halten. Die dafür notwendige Information (magnetischer Bandquerschnitt, lo- kales AFe des Bandes) wird ebenfalls vom Messsystem35 ermittelt. Mit der Kenntnis des lokalen AFe am durchlaufenden Band 21 kann somit die Anzahl der Bandlagen berechnet werden, welche notwendig sind, um den vorgegebenen aktiven Material- querschnitt am Kern zu erreichen (Kern-AFe). Eine Variation der Banddicke, verur- sacht beispielsweise durch den Rascherstarrungsprozess an sich, kann somit ausge- glichen werden und die Abweichungen des aktiven Materialquerschnitts von Kern zu Kern werden somit minimiert. Kombiniert man nun die beiden Teilprozesse, so ergibt sich ein Gesamtprozess, der zu Ringbandkernen mit sehr genau eingestelltem Per- meabilitätswert µ und sehr genau eingestelltem aktivem Materialquerschnitt (Kern- AFe) führt. Der Mittelungsprozess beim Aufwickeln des Bandes 21 zu einem Ring- bandkern wirkt sich ebenfalls sehr positiv auf das Einhalten enger Toleranzen aus. Dabei kompensieren sich beim Aufwickeln über mehrere Meter hinweg die jeweils positiven und negativen Abweichungen von den Zielwerten. Aufgrund des aktiven, kontinuierlichen Regelprozesses erwartet man daher auch für hohe Kernstückzahlen sehr geringe Exemplar-Streuungen bezüglich µ und Kern-AFe. Das Ansprechverhalten einer Legierung, auf eine angelegte Zugspannung eine indu- zierte Anisotropie auszuprägen, wird mit dem Wert Zugspannungssensitivität dHk/dσ beschrieben. Der Begriff Zugspannungssensitivität dHk/dσ beschreibt die Änderung des induzierten Anisotropiefeldes Hk mit der bei der Wärmebehandlung angelegten Zugspannung σ. Je größer der Wert der Zugspannungssensitivität dHk/dσ einer Le- gierung ist, umso weniger Zugkraft bzw. Zugspannung muss zum Erreichen des ge- wünschten Permeabilitätsniveaus bei der Durchlaufwärmebehandlung angelegt wer- den. Daher wurde die Zugspannungssensitivität dHk/dσ für unterschiedlichen Legie- rungen und Legierungssysteme gemessen. Typische Wärmebehandlungsbedingungen sind eine Zugspannung σ von 1 MPa bis 300 MPa bei einer Temperatur Ta, wobei 450°C ≤ Ta ≤ 750°C beträgt, um ein nano- kristallines Metallband zu erzeugen. Der Durchlaufofen 22 kann eine Heizzone mit einer Länge von 30 cm bis 3 m aufweisen und das Metallband 21 eine Geschwindig- keit s im Durchlauf durch den Durchlaufofen 22, sodass eine Verweildauer des Ban- des in der Temperaturzone des Durchlaufofens mit der Temperatur Ta zwischen 2 Sekunden und 10 Minuten liegt. Figur 3 zeigt das Ergebnis der Untersuchungen. Es wird der Wert der Zugspan- nungssensitivität dHk/dσ für unterschiedliche nanokristalline Fe-Basis- und nanokris- talline Co-Basis-Legierungen, im Speziellen aber für das Legierungssystem Cox Fe74.6-x Cu0.8 Nb2.6 Si15.5 B6.5 (at%), wobei x im Bereich 0 bis 80% variiert wurde, ge- zeigt. Die Interpretation des Wertes dHk/dσ ist die Folgende: Beispielsweise beträgt der Wert dHk/dσ für eine reine nanokristalline Fe-Basis-Legierung, also mit x = 0%, ca.0.2 A/cm/MPa. Das heißt, man benötig eine Zugspannungsdifferenz von ∆σ = 5MPa, um eine Anisotropiefeldstärke von (einem) 1A/cm zu induzieren. Wünschens- wert ist es jedoch, so wenig wie möglich Zugspannungsdifferenz aufbringen zu müs- sen, um eine Anisotropiefeldstärke von (einem) 1A/cm zu induzieren. Betrachtet man allerdings nanokristalline Co-Basis-Legierungen aus dem erfindungsgemäßen Be- reich, wie beispielsweise die Legierung mit x = 67.5%, so ergibt sich eine Zugspan- nungssensitivität dHk/dσ von ca.2.3 bis 2.4 A/cm/MPa, und damit benötigt man nur ca.0.4MPa, um eine Anisotropiefeldstärke von (einem) 1A/cm zu induzieren. Dies entspricht einer Verbesserung um den Faktor 12. In Figur 4 wird für unterschiedliche nanokristalline Fe-Basis- und nanokristalline Co- Basis-Legierungen, aber im Speziellen für das Legierungssystem Cox Fe74.6-x Cu0.8 Nb2.6 Si15.5 B6.5 (at%), wobei x im Bereich 0 bis 80% variiert wurde, die notwendige Zugspannung zum Erreichen des Permeabilitätsniveaus µ = 60 dargestellt. Während für nanokristalline Fe-Basis-Legierungen Zugspannungen von 1000MPa oder mehr notwendig sind, um eine Permeabilität von µ = 60 zu erreichen, reichen für erfin- dungsgemäße Legierungen auf Co-Basis Zugspannungen unter 50MPa völlig aus. Somit grenzen sich die erfindungsgemäßen Legierungen nicht nur durch die chemi- sche Zusammensetzung und das Einhalten bestimmter weichmagnetischer Eigen- schaften, sondern auch durch Eigenschaft, eine Zugspannungssensitivität dHk/dσ über einem bestimmten Mindestmaß zu haben, ab. Nur diese Legierungen bleiben dann unter bestimmten Grenzzugspannung, um beispielsweise µ = 60 zu erreichen. Figur 5 zeigt ein Beispiel einer flachen Hystereseschleife mit hohen Linearitätseigen- schaften und es werden die Begriffe Remanenzverhältnis Br/Bmax, Koerzitivfeldstärke Hc, Anisotropiefeld Hk, sowie die Permeabilität µ erklärt. Ein Maß für die Linearität der Hystereseschleife ist durch das Nichtlinearitätsverhältnis nlin beschrieben, welches aus der angegebenen Formel errechnet wird. Dabei bezeichnen δBauf bzw. δBab die Standardabweichung der Magnetisierung von einer Ausgleichsgeraden durch den auf- bzw. absteigenden Ast der Hystereseschleife zwischen Magnetisierungswerten von ±75% der Sättigungsmagnetisierung Bs. Die Schleife ist also umso linearer, je kleiner der Wert nlin ist. Im Folgenden wird eine Zusammensetzung für eine Legierung festgestellt, mit der eine niedrigere Permeabilität bei einer Zugspannung, die nicht zu hoch ist, damit Risse vermieden werden können, erreicht werden kann und mit der die Wirtschaft- lichkeit des Verfahrens erhöht werden kann. Die Tabelle 1 zeigt eine Zusammenfassung der Ergebnisse aller untersuchten Legie- rungsvarianten. Angegeben sind dabei die Nominalzusammensetzung der Legierun- gen in at%, die Dichte und die Sättigungsmagnetisierung Bs im amorphen sowie im nanokristallinen Zustand. Alle angegebenen Legierungen wurden über ein Ra- scherstarrungsverfahren als amorphe Bänder der Dicke von ca.20µm hergestellt. Die Tabelle 1 zeigt auch die Kristallisationstemperaturen (o–onset, p–peak) der ers- ten Tx1 und der zweiten Kristallisationsphase Tx2, bestimmt aus einer DSC-Messung bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 10K/min. In der Tabelle 1 sind auch die erfin- dungsgemäßen Legierungen bezeichnet. Die Tabelle 2 zeigt die chemische Analyse (GDOES Methode) der hergestellten amorphen Bänder, zuerst in Gewichtsprozent (wt%) und darunter umgerechnet in Atomprozent (at%). Der Vergleich der analysierten at%-Werte mit der Nominalzu- sammensetzung in at% legt nahe, dass die angestrebten Legierungszusammenset- zungen mit einer Genauigkeit von besser als 1% getroffen wurden. Um die Zugspannungssensitivität (dHk/dσ) der Legierungen zu ermitteln, wird mit den in Tabelle 1 gezeigten Co-Basis-Legierungen eine kontinuierliche Durchlaufglühung unter konstanter Zugspannung (60MPa) mit konstant ansteigender Wärmebehand- lungstemperatur im Bereich von 400°C bis 800°C durchgeführt. Der Anstieg der Wär- mebehandlungstemperatur (ca.1°C bis 2°C pro Minute) war allerdings so gering, dass das Band während der Ofenpassage (Länge ca.40cm) mit einer Geschwindig- keit von 1,6m/min praktisch bei jeder Temperatur im Bereich von 400°C bis 800°C im thermischen Gleichgewicht war. Die magnetischen Eigenschaften, Sättigungsfluss Fs, Anisotropiefeld Hk, Koerzitivfeld Hc, Remanenzverhältnis Br/Bmax und die Nichtlinearität nlin werden im Rahmen der kontinuierlichen Durchlaufglühung nach dem Verlassen des Rohrofens am Band in einem Messsystem gemessen. Figur 6 zeigt den Verlauf der Anisotropiefeldes Hk nach einer Durchlaufwärmebehandlung unter einer konstanten Zugspannung von 60MPa als Funktion der Wärmebehandlungstemperatur Ta für Legierungen aus der Tabelle 1. Es werden sowohl erfindungsgemäße Legierungen als auch andere Ver- gleichsbeispiele gezeigt. Eine Reihenfolge ist im Ansprechverhalten auf eine ange- legte Zugspannung in Bezug auf die Ausbildung einer Anisotropie ersichtlich. Wäh- rend die nanokristallinen Fe-Basis-Legierungen wie VP800® und VP712® bei sehr geringen Anisotropiefeldstärken liegen und bei Zulegieren von 3at% bis 9at% Co noch weiter bezüglich des Anisotropiefeldes abfallen, ergeben sich ab 60at% Co-An- teil immer höhere Anisotropiefeldstärken bei gleichbleibender Zugspannung. Aus der Kenntnis des Verlaufes der Anisotropiefeldstärke als Funktion der Wärmebe- handlungstemperatur wurde die optimale Wärmebehandlungstemperatur für jede Le- gierung festgelegt, bei der dann eine Variation der angelegten Zugspannung durch- geführt wurde, um daraus schlussendlich die Zugspannungssensitivität dHk/dσ für jede Legierung zu bestimmen. Beispielsweise wurde für die Legierung Nr.21 (Co65 Fe9.6 Cu0.8 Nb2.6 Si15.5 B6.6) eine optimale Wärmebehandlungstemperatur Ta von 590°C festgelegt. An Bandproben wurde der nanokristalline Zustand der Co-Basis-Legierung bei unter- schiedlichen Wärmebehandlungstemperaturen Ta untersucht. Figur 7 zeigt das XRD Spektrum (Cu-Ka) an einer Probe nach einer Wärmebehandlung bei Ta = 590°C für die Legierung Nr.21 (Co65 Fe9.6 Cu0.8 Nb2.6 Si15.5 B6.6). Das Spektrum zeigt eindeu- tige kristalline (bcc) Strukturen auf, woraus eindeutig auf einen nanokristallinen Zu- stand geschlossen werden kann. Die Auswertung der „Peak“-Breiten ergab eine na- nokristalline Korngröße von ca.14nm bis 18nm. In den Figuren 8, 9 und 10 wird das Schaubild magnetischer Parameter für die Wär- mebehandlungen bei Temperaturen im Bereich 400°C bis 800°C für die in Tabelle 1 aufgeführten Legierungen vervollständigt. Die Figur 8 zeigt den Verlauf des Koerzitiv- feldes Hc nach der Wärmebehandlung. Nach dem Übergang in den nanokristallinen Zustand bleibt das Koerzitivfeld generell noch niedrig, erst nach Überschreiten einer Temperatur in der Nähe des zweiten Kristallisations-Peaks und Ausbildung von weni- ger weichmagnetischen Phasen steigt Hc steil an. In der Figur 8 ist der weichmagne- tische Bereich von Interesse mit einem Rechteck markiert. Dieser Ausschnitt des funktionellen Zusammenhanges zwischen Hc und der Wärmebehandlungstemperatur Ta ist in Figur 9 als Detailbild dargestellt. Die erfindungsgemäßen Legierungen wei- sen bei diesen Wärmebehandlungstemperaturen ein Koerzitivfeld Hc im Bereich von 1A/cm auf. Figur 10 zeigt den Verlauf des Remanenzverhältnises Br/Bmax nach der Wärmebe- handlung. Nach dem Übergang in den nanokristallinen Zustand sinkt das Remanenz- verhältnis Br/Bmax für die gewählten Legierungen vom Maximalwert 1 aus kommend Richtung Null ab. Dies zeigt, dass die Hystereseschleife von anfänglich „runder“ Form in eine „flache“ Hystereseschleife mit hoher induzierter Anisotropie überwech- selt. Aus der Figur 10 kann wieder der optimale Wärmebehandlungsbereich ermittelt werden. Im optimalen Wärmebehandlungsbereich liegen immer „flache“ Hysterese- schleifen mit sehr geringem Remanenzverhältnis Br/Bmax vor. Ein weiterer und wichti- ger, die Hysterese beschreibender, Parameter, die Nichtlinearität nlin, kann ebenfalls im Rahmen der kontinuierlichen Durchlaufglühung nach dem Verlassen des Rohro- fens am Band gemessen und in ähnlich Weise wie Hc und Br/Bmax als Funktion der Wärmebehandlungstemperatur Ta dargestellt werden. Der letzte, für einen optimalen weichmagnetischen Zustand relevante, Parameter ist die Sättigungsmagnetostriktion λs im nanokristallinen Zustand der jeweiligen Legie- rungen. Die Magnetostriktion λs kann nicht „online“ während des Durchlaufglühver- fahrens bestimmt werden, daher gibt es für diese Größe keine kontinuierlichen Mess- daten über den gesamten Wärmebehandlungsbereich. Figur 11 zeigt jedoch Einzel- magnetostriktionsmesswerte sowohl an Proben verschiedener nanokristalliner Fe- Basis als auch erfindungsgemäßer nanokristalliner Co-Basis-Legierungen, die dem kontinuierlichen Durchlaufglühprozess bei konstanter Zugspannung von 60MPa bei den jeweiligen Wärmebehandlungstemperaturen Ta entnommen wurden. Im linken Teil der Figur 11 sind die Magnetostriktionswerte am amorphen Ausgangszustand der Legierungen ersichtlich – für Fe-Basis-Legierungen liegt die Magnetostriktion λs bei +20ppm, für Co-Basis-Legierungen im Bereich unter +7ppm. Um einen brauchba- ren weichmagnetischen Zustand für optimierte Anwendungen zu erreichen, muss die Magnetostriktion nach der Wärmebehandlung so gering wie möglich sein. Figur 11 zeigt, dass dieses Ziel für Fe-Basis-Legierungen und eben auch für die erfindungsge- mäßen nanokristallinen Co-Basis-Legierungen erreicht wird. Um aus allen möglichen Legierungsbereichen solche nanokristallinen Co-Basis-Le- gierung herauszuarbeiten, welche die höchste Zugspannungssensitivität dHk/dσ bzw. welche die kleinste Zugspannungsdifferenz ∆σ benötigt, um eine Permeabilität von µ = 60 auszubilden und gleichzeitig alle Bedingungen für optimales weichmagneti- sches Verhalten einhalten, wird nun näher auf das Verhalten der Sättigungsmagneti- sierung Bs und der Sättigungsmagnetostriktion λs als Funktion des Co-Gehalts (Cox) im System Cox Fe74.6-x Cu0.8 Nb2.6 Si15.5 B6.6 eingegangen. Die Figur 12 zeigt dazu die Veränderungen von Magnetisierung (Symbol: Rechteck) und Magnetostriktion (Symbol: Kreis) im amorphen Zustand (geschlossene Symbole: ■, ●) sowie im nano- kristallinen Zustand (offene Symbole: □, O) für Proben aus dem Legierungssystem bei Erhöhung des Co-Gehaltes von 0 auf 70 Atom-%. Das Detailbild in der Figur 12 zeigt die Werte für Magnetisierung und Magnetostriktion für den erfindungsgemäßen Legierungsbereich von x = 60 Atom-% bis x = 70 Atom-%. Für Legierungen aus die- sem Bereich konnte gezeigt werden, dass höchste Zugspannungssensitivität dHk/dσ bzw. kleinste Zugspannungsdifferenz Δσ erreicht werden können, wobei die Sätti- gungsmagnetisierung Bs im nanokristallinen Zustand im Bereich von 0.75T bis 1.05T, und eine Sättigungsmagnetostriktion λs im nanokristallinen Zustand im Bereich Iλs na- noI < 8ppm, bevorzugt < 2ppm liegt, wie aus dem Detailbild von Figur 12 ersichtlich ist. Die Magnetostriktion λs zeigt legierungsabhängig einen Nulldurchgang und hat sowohl positive als auch negative Werte. Im Folgenden wird erklärt, wie der Parameter Zugspannungssensitivität dHk/dσ be- stimmt wurde. Die bisher gezeigten Figuren 6, 8, 9, 10 und 11 geben einen Über- blick, wie sich die magnetischen Materialeigenschaften mit der Wärmebehandlungs- temperatur Ta entwickeln. Man kann daher eine optimale Wärmebehandlungstempe- ratur Ta für jede Legierung festlegen, bei der dann eine weitere gezielte Durchlauf- wärmebehandlung bei konstanter Temperatur Ta durchgeführt wird. Bei dieser Durchlaufwärmebehandlung wird aber die angelegte Zugspannung σ diskret erhöht, wobei der Prozess nach jeder Erhöhung der Zugspannung dann wieder lange genug bei konstanter Zugspannung läuft, bis sich ein Gleichgewichtszustand einstellt. In diesem Zustand bzw. an diesen Proben werden danach alle magnetischen Kenngrö- ßen wie Sättigungsfluss Φs, Sättigungsmagnetisierung Bs, Sättigungsmagnetostrik- tion λs, Anisotropiefeld Hk, Koerzitivfeld Hc, Remanenzverhältnis Br/Bmax und die Nichtlinearität nlin bestimmt. Figur 13 zeigt das Anisotropiefeld Hk der flachen Hystereseschleife nach einer Wär- mebehandlung bei optimaler Wärmebehandlungstemperatur Ta als Funktion der an- gelegten Zugspannung σ für Fe-Basis- und Co-Basis-Legierungen aus Tabelle 1. Aus der Linearisierung der aufgenommenen Messwerte für das Anisotropiefeld Hk und für die Zugspannung σ der einzelnen Legierungen wurde die Zugspannungssen- sitivität dHk/dσ bestimmt. Für Fe-Basis-Legierungen mit geringen Co-Zusätzen bis 9at% ergeben sich sehr geringe Steigungen dHk/dσ, im erfindungsgemäßen Legie- rungsbereich mit 60 Atom-% bis 70 Atom-% Co beobachtet man dagegen sehr hohe Steigungen dHk/dσ. Tabelle 3 zeigt eine Zusammenfassung aller relevanten magnetischen Eigenschaften für die erfindungsgemäßen Legierungen sowie zu Vergleichszwecken die magneti- schen Eigenschaften, im amorphen sowie für den nanokristallinen Zustand für aus- gesuchte Fe-Basis-Legierungen. Aus der Tabelle 3 ist ersichtlich, dass mit den erfin- dungsgemäßen Legierungen im besten Fall eine Zugspannungssensitivität dHk/dσ über 3 A/cm/MPa erreicht werden kann bzw. dass nur mehr ca.30 MPa Zugspan- nungsdifferenz zur Einstellung eines Permeabilitätsniveaus von µ = 60 benötigt wird. Damit die Legierung geeignet ist, die Arbeitsfrequenz zu erhöhen, werden nicht nur die Zugspannungssensitivität dHk/dσ maximiert, sondern auch weichmagnetische Ei- genschaften innerhalb der gewünschten Grenzen gehalten. Die gewünschten Einge- nschaften sind ein Remanenzverhältnis Br/Bmax < 0.1, bevorzugt < 0.05, eine Koerzi- tivfeldstärke (f = 60Hz) Hc < 2A/cm, bevorzugt < 1.5A/cm und ein Verhältnis Hc/Hk < 0.05, bevorzugt Hc/Hk < 0.01. Dazu zeigen die Tabellen 4 bis 12 in Ergänzung zur Tabelle 3 die detaillierten Mess- werte von Anisotropiefeld Hk, Koerzitivfeld Hc, Remanenzverhältnis Br/Bmax, Nichtline- arität nlin und die erreichbare Permeabilität µ in Abhängigkeit der bei der Wärmebe- handlung angelegten Zugspannung σ. Die Tabellen 4 bis 7 zeigen zu Vergleichszwe- cken Ergebnisse zu nanokristallinen Fe-Basis-Legierungen mit Co-Zusätzen bis 9 at%, während die Tabellen 8 bis 12 die Ergebnisse der erfindungsgemäßen Legie- rungen enthalten. Einige der Beispiele von nanokristallinen Co-Basis-Legierungen weisen die definier- ten weichmagnetischen Eigenschaften im nanokristallinen Zustand nach der Wärme- behandlung unter Zugspannung nicht auf, obwohl die Zugspannungssensitivität dHk/dσ relativ hoch liegt, siehe die Legierungen 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 24, 25 und 26 der Tabelle 1. Das heißt, dass nur bestimmte Legierungssysteme die Kombi- nation von maximierter Zugspannungssensitivität dHk/dσ und speziell definierten weichmagnetischen Eigenschaften erfüllen können. Ein Legierungsbeispiel, bei dem die definierten weichmagnetischen Eigenschaften nicht eingehalten werden, ist die Legierung aus der Tabelle 1 mit der Nr.1 mit der chemischen Zusammensetzung Co75.9 Fe2.3 Mn2.3 Nb4 Si2 B13.5. Die Figur 14 zeigt Messungen der Hystereseschleife an wärmebehandelten Proben dieser Legierung, bei denen unterschiedliche zugspannungsinduzierte Anisotropien mithilfe des oben beschriebenen Durchlaufglühprozesses eingebracht wurden. Wie bei den erfindungs- gemäßen Legierungen werden auch bei dieser Legierung sehr niedrige Permeabilitä- ten im Bereich von µ = 130 bis µ = 22 mit Erhöhung der Zugspannung σ während der Wärmebehandlung erreicht, was auf eine hohe Zugspannungssensitivität schließen lässt. Jedoch ergibt die Berechnung der Zugspannungssensitivität dHk/dσ einen Wert von 0.97 bis 1.08A/cm/MPa und ist somit unter bzw. an der Grenze des geforderten Limits von 1.0A/cm/MPa. Des Weiteren muss man die weichmagnetischen Eigen- schaften wie Hc und Br/Bmax dieser Proben bewerten. Das Detailbild in der Figur 14 zeigt einen Ausschnitt um den Ursprung der Hysterese. Man erkennt deutlich das er- höhte Koerzitivfeld Hc und die Vergrößerung des Remanenzverhältnisses Br/Bmax, im Speziellen bei niedriger zugspannungsinduzierter Anisotropie. Die genauen Messun- gen ergaben ein Remanenzverhältnis Br/Bmax= 0.05, ein Koerzitivfeld Hc = 4.9A/cm und ein Verhältnis von Hc/Hk= 0.07. Diese Werte entsprechen aber nicht den oben definierten weichmagnetischen Eigenschaften. Dagegen kann als erfindungsgemäßes Beispiel die Legierung Nr.2 aus der Tabelle 1 mit der chemischen Zusammensetzung Co66 Fe8.3 Cu0.6 Nb2.6 Si16 B6.5 herangezogen werden. Die Figur 15 zeigt Messungen der Hystereseschleife an wärmebehandelten Proben dieser Legierung, bei denen eine unterschiedliche zugspannungsinduzierte Anisotropie mit Hilfe des oben beschriebenen Durchlaufglühprozesses eingebracht wurde. Durch die Variation der beim Wärmebehandlungsvorgang angelegten Zug- spannung im Bereich von 20MPa bis 300MPa erreicht man Permeabilitäten µ im Be- reich von 110 bis 10 bei geleichzeitig optimierten weichmagnetischen Eigenschaften wie hohe Linearität der Hystereseschleife (nlin), geringes Koerzitivfeld Hc sowie ge- ringes Remanenzverhältnis Br/Bmax in allen Permeabilitätsbereichen. Die Berechnung der Zugspannungssensitivität dHk/dσ ergibt einen Wert von 2.83A/cm/MPa und ist somit weit über dem geforderten Limit von 1.0A/cm/MPa. Man erkennt deutlich das geringe Koerzitivfeld Hc sowie das geringe Remanenzverhältnis Br/Bmax im gesamten Bereich der zugspannungsinduzierten Anisotropie. Die genauen Messungen ergaben ein Remanenzverhältnis Br/Bmax< 0.01, ein Koerzitivfeld Hc < 1.5A/cm und ein Ver- hältnis von Hc/Hk < 0.01, wie es bei den oben definierten weichmagnetischen Eigen- schaften gefordert ist. Folglich hat die erfindungsgemäße Legierung auf Co-Basis eine Zusammensetzung, die durch die Formel Co100-a-b-c-d-x-y-zFeaCubMcTdSixByZz beschrieben ist, worin M eines oder mehrere der Gruppe der Elemente Nb, Mo und Ta und T eines oder mehrere der Gruppe der Elemente Mn, V, Cr und Ni ist und Z eines oder meh- rere der Gruppe der Elemente C, P und Ge ist, wobei a, b, c, d, x, y, z in Atom-% an- gegeben sind, und a, b, c, d, w, y, z die folgenden Bedingungen erfüllen: 1,5 < a < 15 0,1 < b < 1,5 1 ≤ c < 5 0 ≤ d < 5 12 < x < 18 5 < y < 8 0 ≤ z < 2 Bis zu 1 at.-%, bevorzugt bis zu 0,5 at.-% an Verunreinigungen können vorhanden sein, wobei diese nicht durch die Formel abgedeckt sind.
The present invention relates to an alloy, in particular an amorphous Co-based alloy, and a nanocrystalline Co-based alloy and a method for producing a nanocrystalline metal band, in particular a nanocrystalline metal band from a Co-based alloy. Due to their high magnetic flux density, high permeability, low core losses and the associated low energy consumption, soft-magnetic, metallic materials are used in electronic components in different areas. Typical applications are, for example, in the area of current transformers, transformers and chokes. Co-base amorphous alloys can be used for these applications, which are manufactured in ribbon form by rapid solidification technology. They are characterized by outstandingly good soft magnetic properties such as extremely low coercive field strength c and negligible magnetostriction λ s . High permeabilities in the range of up to several 100,000 are also achieved. In order to convert the amorphous strip into a nanocrystalline strip, the metal strip is continuously post-treated, for example heat-treated in the run under tensile stress. A suitable method and conveyor system is disclosed in DE 102015 102765 A1 and in WO2103/156010 A1. There is a need for optimized electronic devices with higher efficiency or lower energy consumption, with higher operating frequencies and smaller construction volumes. To achieve these goals, improved soft magnetic alloys that can be reliably manufactured are desirable. The object is therefore to provide a soft-magnetic alloy that enables higher operating frequencies in electronic devices and that can be produced reliably. According to the invention there is provided an alloy described by the formula Co 100-abcdxyz Fe a Cu b M c T d Si x B y Z z where M is one or more of the group of elements Nb, Mo and Ta and T is one or more is the group of elements Mn, V, Cr and Ni and Z is one or more of the group of elements C, P and Ge, where a, b, c, d, x, y, z are given in atomic % , and a, b, c, d, w, y, z satisfy the following conditions: 1.5 < a < 15 0.1 < b < 1.5 1 ≤ c < 5 0 ≤ d < 5 12 <x<185<y<80≦z<2 Up to 1 at.%, preferably up to 0.5 at.% of impurities can be present in the alloy, these not being covered by the formula . This alloy is a Co-based alloy that can be produced by rapid solidification technology and thus in the form of a ribbon with a small thickness. The alloy in the form of a ribbon can be heat treated in-line under tension to produce a nanocrystalline ribbon with a low permeability. Since the alloy according to the invention can be produced as a strip with a small thickness and low permeability, the alloy is suitable for ensuring higher efficiency and lower energy consumption at higher operating frequencies and lower structural volume in their applications such as toroidal cores and the operating frequency in electronic devices to increase. Furthermore, the tensile stress at which the low permeability is achieved can be kept low. The risk of cracks is thus reduced, so that the tape can be reliably manufactured on an industrial scale. The alloy according to the invention has a value dH k /dσ (tensile stress sensitivity) of greater than 1.0 A/cm/MPa, preferably greater than 1.5 A/cm/MPa. The tensile stress sensitivity dH k /dσ describes the response behavior of an alloy to the development of an induced anisotropy to an applied tensile stress. The term describes the change in the induced anisotropy field H k with the tensile stress σ applied during the heat treatment. The greater the value of the tensile stress sensitivity dH k /dσ of an alloy, the less tensile force or tensile stress has to be applied to achieve the desired permeability level during continuous heat treatment. Only a tensile stress difference Δσ of less than 200 MPa, preferably less than 100 MPa, is required due to the high value of the tensile stress sensitivity in the alloy according to the invention in order to form a permeability of μ=60. Consequently, the heat treatment of the alloy according to the invention can be carried out as a continuous heat treatment under tensile stress, with the necessary tensile stress being minimized in terms of alloy technology via the high sensitivity to tensile stress dH k /dσ. This minimizes breaks and tears and ensures the economy of the entire process. The economical production of low-permeability strip material, for example with a permeability of less than 200, with soft magnetic properties that are suitable for the production of toroidal tape cores, is created, which is used, for example, in interphase transformers, isolation transformers, fly-back transformers, storage chokes and PFC chokes are used. The strong frequency dependence of the permeability of the inventive alloy is used herein to increase the frequency of operation of these applications. The invention is based on the following findings. According to the eddy current theory, the intrinsic permeability (µ i ) remains constant until the eddy current limit frequency f g is reached. Within this range, there is a constant permeability for the dimensioning of a component. After that, the permeability drops drastically. So with constant permeability properties can not here more to be expected. For the high permeabilities in the range of up to several 100,000, the achievable frequency is therefore limited to eddy current limit frequency values below 100kHz. In order to optimize components by increasing the working frequency, the eddy current limit frequency for the materials used must be increased. From the calculation formula (1) for the eddy current limit frequency f g it can be seen that there are several possibilities for this.
Figure imgf000006_0001
(1) where ρel. the specific electrical resistance, µ 0 , µ DC and d the thickness of the material. In principle, the specific electrical resistance ρ el. could be increased by appropriate alloy design. However, the use of non-metallic additives, ie metal odes such as B, Si, P and C, is limited to approx. 25 at% if the material is produced as an amorphous ribbon using a rapid solidification process. On the other hand, the eddy current limit frequency f g can be shifted towards higher values very efficiently (d 2 ) by reducing the thickness d of the tape used for a toroidal core. With regard to magnetic applications, the strip thickness for amorphous strips from a rapid solidification process can be varied in a range from 10 µm to 25 µm - i.e. by a good factor of 2. However, the most efficient way to drastically increase the eddy current limit frequency f g to higher values is to change the intrinsic permeability (µ i ) of the soft-magnetic strip material used. Since the permeability can in principle be varied by several orders of magnitude, eddy current cutoff frequency values in the two-digit MHz range are possible. To do this, however, the permeability of the soft magnetic material must be reduced to values below 100. For the nanocrystalline Fe-based and amorphous Co-based alloys, the permeability must therefore be reduced by several orders of magnitude from the current permeability level of around 100,000 to values below 100. FIG. 1a shows the achievable permeability μ for different methods of introducing a transverse field anisotropy, ie the anisotropy transverse to the longitudinal axis of the strip from which the toroidal strip core was wound, as a function of the saturation induction B s for different alloy systems and material states. In a first approach, the anisotropy is introduced by a stationary heat treatment in a magnetic field perpendicular to the longitudinal axis of the strip from which the toroidal core was wound (marked with – “Core: Transverse Field Annealing”). In this case, for the group of amorphous Co-based alloys, the achievable permeability can be set in a range from 200,000 to just under 1000 by varying the composition and by varying the heat treatment conditions. Extremely low permeability below 100 cannot be achieved in this system. The same applies to the group of nanocrystalline Fe-based alloys. The standard VITROPERM® alloy with the composition Fe-Cu 1 Nb 3 Si 15.5 B 6.5 (at%) shows a permeability variation due to different heat treatment conditions in the range from 200000 to 25000. Other VITROPERM®-like alloys, all of them 1.2T to 1.3T saturation induction and in which the development of a higher anisotropy was favored by foreign elements such as Ni and Co, show permeabilities in the range of 12000 to 2500. Thus, neither with the Co-based alloys nor with The extremely low permeability range below 100 can be achieved with the nanocrystalline Fe-based alloys. Another approach to introduce a high transverse anisotropy into a soft magnetic material relates to heat treatment under a tensile stress applied along the strip axis (marked with – “Strip: Stress Annealing”). With this method, in which a so-called tensile or strain-induced anisotropy is introduced into the tape, the permeability can be reduced by orders of magnitude in most cases. For nanocrystalline Fe-based alloys, the induced anisotropy can be specifically increased with this method up to the range of the magnetocrystalline anisotropy of approx. 8 kJ/m 3 . That's what you get with these nanocrystalline Fe-based alloys in the saturation magnetization range B s approx. 1.2T to 1.3T permeabilities of 2000 to 200 under production conditions, as well as permeabilities of up to 100 under laboratory conditions. Due to the lower tensile stress sensitivity of these alloys, comparatively high tensile stresses are required, which leads to frequent tears, so that even with the greatest effort and the best conditions (laboratory conditions) for relevant production lengths, a permeability level of 100 cannot be achieved . FIG. 1a also shows another material class, the nanocrystalline Co-based alloys with a saturation magnetization in the range from 0.8T to 1.0T. The process of heat treatment under tensile stress along the strip axis leads to an enormously high tensile stress-induced anisotropy and a very low permeability far below 100 in these nanocrystalline Co-based alloys. These alloys cannot be reliably produced on an industrial scale. FIG. 1b shows, for example, the 60 Hz permeability μ of toroidal strip cores for nanocrystalline Fe-based and nanocrystalline Co-based alloys, which were produced using the heat treatment process under tensile stress along the strip axis, as a function of the tensile stress which is necessary to achieve the desired permeability level. Normally, there is a more or less linear, positive relationship between the tensile stress-induced anisotropy and the applied tensile stress in this method. Therefore, lower permeability is achieved with higher tensile stresses. FIG. 1b also shows an assignment to various electronic component applications. DC-tolerant current transformers are used in the 60Hz permeability range of 3000 to 1000, flyback transformers in the permeability range of 400 to 100, for example, and storage chokes and PFC chokes in the lowest permeability range below 100. According to FIG. 1b, very low permeability with moderately applied tensile stress can therefore only be achieved with nanocrystalline Co-based alloys. The Curie temperature of amorphous Co-based materials is typically below 400°C and the soft magnetic properties degrade approaching and above this temperature. Starting with Fe-based nanocrystalline alloys, which already have a Curie temperature of around 600°C, the addition of cobalt increases the Curie temperature of the amorphous phase and thus extends the operating or application temperature range. Optimized nanocrystalline ribbon cores open up - with high saturation magnetization and at the same time very precisely adjustable permeability - a comparatively large permeability range. This makes them usable for a wide variety of applications. For storage chokes, this also makes permeability values above and below approx. 100 accessible, which opens up new possibilities for realizing chokes with a comparatively lower number of turns in order to reduce copper losses. The permeability range from several hundred to a few 1000 is interesting for highly linear, DC-tolerant current transformers, since the strips heat-treated under tensile stress have an almost constant permeability up to saturation (µ(H)=constant) and this property now, independent of the modulation can be obtained for the entire core. As already explained, a very low permeability of soft-magnetic toroidal tape cores can only be achieved with nanocrystalline Fe-based or Co-based alloys, whereby the tape material required for the toroidal tape core is laid in a stretched form and under applied tensile stress along the Tape axis is heat treated to convert the amorphous alloy into the nanocrystalline state. A toroidal tape core has a wound metallic and soft magnetic tape with the minimum possible tape thickness. In both cases, the ribbon undergoes a transformation from the initially amorphous state to the nanocrystalline state during the process. Among other things, the nanocrystalline state differs from the amorphous state in that it is significantly more brittle. In order to set tensile stresses in the metallic strips, S-roller systems or modified conveyor systems, as in DE 10, are used, for example 2015102 765 A1. However, the introduction of tensile stress leads to a significant increase in tears during this heat treatment process. After the transition to the nanocrystalline state, thermal relaxation occurs in the strip material, which leads to embrittlement of the material as a whole or to brittle spots along the metallic strip. The nanocrystalline state is therefore a glassy, brittle state compared to the amorphous state. The material can no longer be folded or cut. If the bending is too great or if the tensile force is not applied parallel to the axis, the belt breaks into small fragments. The nano-crystalline strip material can only be exposed to very high tensile stresses if the force is applied precisely to the degree along the longitudinal axis of the strip. Many years of tests have shown that only a bending load leads to fractures and tears in the strip material, but a pure tensile load along the strip axis is relatively uncritical. However, deflections and bending of the material are necessary for a continuous heat treatment process under applied tensile stress. Furthermore, production-related deviations from axis-parallel force introduction and imperfect straight running of the strip material are unavoidable. Therefore, there will always be breaks and tears in the strip material in production. A continuous heat treatment under tension on metallic strips only leads to an economical process if the number of tears of the strip under tension, in the stretched state between the conveyor rollers and in the area of the conveyor rollers, can be minimized. The modulus of elasticity for these alloys in the nanocrystalline state is around 200GPa. Thus, the maximum tensile stresses of less than 600 MPa applied during heat treatment would only lead to minimal stretching in the elastic area of the material and can thus be ruled out as the cause of the material tearing off or breaking. According to the invention, the surface and edge structure of the strip material produced via a rapid solidification process is regarded as the cause of breakage and tears in the nanocrystalline state. In the rapid solidification technology required to produce amorphous foils, a glass-forming metal alloy is melted in a crucible that typically consists essentially of oxidic ceramics and/or graphite. Depending on the reactivity of the melt, the melting process can take place in air, under vacuum or in an inert gas such as argon. After the alloy has been melted to temperatures well above the liquidus point, the melt is transported to a casting table and sprayed through a casting nozzle, which usually has a slit-shaped outlet opening, onto a rotating copper alloy wheel. For this purpose, the casting nozzle is brought very close to the surface of the rotating wheel, typically a copper wheel, at a distance of about 50 – 500 µm. The melt, which passes through the nozzle outlet and hits the moving copper surface, solidifies there at a cooling rate of around 10 6 K/s. The rotating movement of the copper wheel transports the solidified melt away as a continuous strip of film, loosens it from the chill roller and wound up on a winding device as a continuous strip of film or strip. Wear of the casting wheel surface during the casting process leads to an increased roughness of the wheel surface. This leads to the formation of cavities or similar structures, which on the one hand transport process gas under the melt gob or lead to larger gas bubbles in the contact area of the melt gob to the casting wheel. When the melt solidifies, these gas bubbles are frozen in the amorphous strip and can lead to hole-like defects in the strip. On the other hand, the increased wear of the casting wheel leads to unevenness and increased roughness on both surfaces of the solidified strip via an embossing effect. Thus, in the case of metallic amorphous foils, which were produced via a rapid solidification process, one must generally always reckon with the surface and edge structures described above. In particular, this also applies to all strips used in the above-mentioned heat treatment processes under applied tensile stress along the strip axis. The tapes will always have imperfections, which can then be regarded as the cause of breakage and tearing. As shown in FIGS. 1 and 2, modern, optimized applications require extremely low-permeability, soft-magnetic tape-shaped materials for the production of toroidal cores, which are combined with nanocrystalline Fe-based or nanocrystalline Co-based alloys via a heat treatment process applied tensile stress. The problem here is that high tensile stresses are required for low permeability, while the material in the nanocrystalline state is very brittle and increasingly breaks and tears at high tensile stresses during bending and deflection. Under production conditions, this leads to a process that is no longer economical with excessive material and personnel costs and ultimately to excessively high production costs. According to the invention, this problem is solved by striving to minimize the necessary tensile stress. The lower the necessary tensile stress to achieve the desired permeability level can be kept during the continuous heat treatment process, the less the nanocrystalline tape is mechanically stressed and the fewer breaks or tears will occur. A continuously running process can thus be achieved. As a result, the profitability of the process should increase or the personnel expenses and product costs should be minimized. According to the invention, an alloy system is thus provided in which maximum anisotropy can be induced with minimal tensile stress, but also covers a wide anisotropy range or permeability range in order to meet the requirements of different component applications. Of course, the good castability of the amorphous starting material and the soft magnetic behavior of the alloy such as the lowest coercive field H c , minimum magnetostriction λ s , minimum remanence ratio B r /B max and the lowest non-linearity of the hysteresis loop nlin after the heat treatment must of course be maintained as boundary conditions. The non-linearity of the hysteresis loop nlin describes the linearity of the central part of the hysteresis loop that lies between the anisotropy field strength points that mark the transition to saturation. A linear part of this central part of the hysteresis loop is defined herein by a non-linearity factor nlin or NL, where the non-linearity factor NL is given by the formula
Figure imgf000013_0001
can be calculated and described. Here, δBauf and δBab denote the standard deviation of the magnetic polarization from a regression line through the ascending or descending branch of the hysteresis loop between polarization values of ±75% of the saturation polarization B s . The loop is therefore the more linear the smaller NL is. The alloys according to the invention have an NL value of less than 0.8%. Soft-magnetic Co-base alloys are provided according to the invention, which can be produced as an amorphous strip via a rapid solidification process and can then be converted into an amorphous-nanocrystalline mixed state via a heat treatment with minimal, axially applied tensile stress and then a desired low-permeability and be in an appropriately soft magnetic state. The strip-shaped material obtained from this process is then processed into toroidal tape cores and used in transformers or wire coils. In some exemplary embodiments, the composition is further defined, with the iron content a being 4.0≦a≦15.0, preferably 4.6≦a≦14.6.0 and/or the copper content being 0.1<b<0. 9, preferably 0.7 < b < 0.9. In some embodiments, the element M is exclusively Nb and 2≦c≦4, preferably 2≦c≦3. In some embodiments, the element T is exclusively Mn and 0≦d<≦2.5. In some exemplary embodiments, the content of metalloids or glass-forming elements is further defined. In some exemplary embodiments, 14≦x≦16 applies to the silicon content and/or 5≦y≦7 to the boron content. In some exemplary embodiments, the sum of metalloids is defined more precisely, where 20≦(x+y+z)≦25. The alloy can be provided in the form of a strip and has a thickness of 10 μm to 25 μm, preferably 12 μm to 20 μm and/or a width of 2 mm to 300 mm, preferably 40 mm to 300 mm, and/or a continuous length of at least 2 km, or at least 8 km, as a cast strip. In some exemplary embodiments, after heat treatment, the alloy has a nanocrystalline structure in which at least 90% by volume of the grains have an average size of less than 25 nm. In the nanocrystalline state, the alloy can have a permeability of 20 to 130, preferably a maximum of 100, preferably a maximum of 60 and/or a saturation magnetization B s nano of =0.75 to 1.05T and/or a saturation magnetostriction Iλ s nano I of <8 ppm, preferably <2 ppm and/or a remanence ratio Br/B max <0.1, preferably <0.05 and/or a coercivity (f=60Hz) H c of <2A/cm, preferably <1.5A/cm and/or a ratio of H c to the induced one Anisotropy field H k , H c /H k <0.05, preferably Ht c /H k <0.01 and/or a non-linearity of the hysteresis loop of <1%, preferably <0.5%. In the nanocrystalline state, the alloy can have a tensile stress sensitivity dH k /dσ greater than 1.0 A/cm/MPa, preferably greater than 1.5 A/cm/MPa, where H k denotes the induced anisotropy field and σ denotes tensile stress. This tensile stress sensitivity has the advantage that a lower permeability, preferably from 20 to 130, preferably at most 100, preferably at most 60 using a small tensile stress in a continuous heat treatment in order to avoid cracks in the strip during the heat treatment process. In some embodiments, the alloy is at least 80% by volume amorphous. This alloy can be in the cast condition and can serve as a starting alloy for the production of a nanocrystalline alloy. A method of making a nanocrystalline metal ribbon is also provided. An amorphous metal strip made from an alloy according to one of the preceding exemplary embodiments is provided and heat-treated in the run under tensile stress σ from 1 MPa to 300 MPa at a temperature T a , where 450° C.≦T a ≦750° C. to produce a nanocrystalline metal ribbon in which at least 90% by volume of the grains have an average size of less than 25 nm. In some implementations, the tension is varied during the on-line heat treatment. Thus, the uniformity of the magnetic properties over the length of the metal strip can be improved. In some embodiments, the nanocrystalline metal strip has a tensile stress sensitivity dH k /dσ greater than 1.0 A/cm/MPa, preferably greater than 1.5 A/cm/MPa. This can be achieved through appropriate compositional selection and used to achieve lower permeability at lower tensile stress. In some exemplary embodiments, the nanocrystalline metal strip has a permeability of 20 to 130, preferably a maximum of 100, preferably a maximum of 60 and/or a saturation magnetization B s nano of =0.75 to 1.05T and/or a saturation magnetostriction Iλ s nano I of <8 ppm after the heat treatment , preferably <2ppm and/or a remanence ratio Br/B max <0.1, preferably <0.05 and/or a coercivity (f=60Hz) H c of <2A/cm, preferably <1.5A/cm and/or a ratio of H c to the induced anisotropy field H k , H c /H k , Hc/H k <0.05, preferably H c /H k <0.01 and/or a non-linearity of the hysteresis loop of <1%, preferably <0.5%. In some implementations, the metal strip is pulled through a continuous furnace with a heating zone with a length of 30 cm to 3 m at a speed s, so that the film stays in a temperature zone of the continuous furnace with the temperature T a between 2 seconds and 10 minutes lies. In some implementation forms, after the continuous heat treatment, the metal strip is wound into a toroidal strip-wound core. After the heat treatment, the metal strip can be wound directly on a take-up spool to form a toroidal tape core. The amorphous metal strip can be coated with an electrical insulation layer before the heat treatment. This is advantageous if, after continuous heat treatment, the metal strip is wound directly onto a take-up spool, which is arranged downstream of the furnace in which the continuous heat treatment is carried out. In some implementations, a desired value of the permeability μ and/or the anisotropy field H k and/or a magnetic strip cross section A Fe and a permitted deviation range are measured inline during the process and in the throughput by continuously measuring the magnetic properties of the metal strip as it leaves the continuous furnace be measured while the metal strip is no longer under tension. If deviations from the permitted deviation ranges of the magnetic properties are determined, the tensile stress σ on the metal strip is readjusted accordingly to the measured Bringing values of magnetic properties back within the allowed deviation ranges. In some implementations, a predetermined active material cross-section Core-A Fe is provided for the manufactured toroidal core. In some embodiments, in order to provide a predetermined active material cross-section of a toroidal strip core Core-A Fe , the magnetic strip cross-section A Fe on the metal strip is determined locally and continuously as it leaves the continuous furnace, the number of strip layers of the toroidal strip core is based on the determined values of the magnetic Strip cross-section A Fe calculated and the toroidal tape core wound with the calculated number of tape layers. The amorphous metal ribbon can be made with a rapid solidification technology wherein a melt is poured onto a moving outer surface of a moving heat sink, the melt solidifies on the outer surface and the amorphous metal ribbon is formed. In some implementations, the outer surface of the heatsink is continuously machined to smooth the outer surface of the heatsink while the melt is poured onto the moving outer surface of the heatsink. The surface treatment agents can be used to treat the outer surface by removing or forming. As the forming surface treatment means, there may be provided a rolling device which is pressed onto the outer surface of the casting wheel while the casting wheel is rotating. In this context, “reformed” and “transforming” are understood to denote the redistribution of material. The removal of material from the outer surface, as can be done with a brush, is not the purpose of using the rolling device. arise therefore no chips, almost no abrasion and dust, which could negatively affect the manufacturing process of the metal strip. As the abrasive surface treatment means, a polishing device that is pressed onto the outer surface of the casting wheel while the casting wheel rotates, and/or a grinding device that is pressed onto the outer surface of the casting wheel while the casting wheel rotates, and/or one or more brushes - ten to be pressed onto the outer surface of the casting wheel while the casting wheel rotates can be provided. The brushes can also have a cleaning effect and neither wear away nor reshape the outer surface itself. In one embodiment, the surface treatment agent is pressed against the outer surface of the casting wheel so that it continuously smooths the outer surface of the casting wheel while the melt is poured onto the outer surface of the casting wheel. This embodiment can be used for the rolling device. The alloy according to one of the preceding exemplary embodiments can be used in a DC-tolerant current converter or an interphase transformer or an isolation transformer or a fly-back transformer or a fly-back converter or a storage choke or a PFC choke for industrial and automotive automotive applications or an electronic control unit such as a DC/DC converter or a storage choke or a storage transformer or a filter choke with low-permeability core materials or an inductive energy store. In these applications, a high operating frequency is advantageous and can be achieved with the lower permeability alloy described herein. A toroidal strip core comprising a wound strip of an alloy according to any one of having previous embodiments is also provided. The toroidal core can also include an electrical insulation coating. Exemplary embodiments will now be explained with reference to the drawings. FIG. 1a shows the achievable permeability μ for different methods of introducing a transverse field anisotropy as a function of the saturation induction Bs for different alloy systems and material states. FIG. 1b shows the 60Hz permeability μ of toroidal cores for nanocrystalline Fe-based and for nanocrystalline Co-based alloys. FIG. 2 shows a schematic representation of a device for post-treating a strip made of a Co-based alloy. Figure 3 shows the value of the tensile stress sensitivity dH k /dσ for different nanocrystalline Fe-based and nanocrystalline Co-based alloys. Figure 4 shows the necessary tensile stress to reach the permeability level µ = 60 for different nanocrystalline Fe- Base and nano-crystalline Co-base alloys. FIG. 5 shows an example of a flat hysteresis loop with high linearity properties and definitions. Figure 6 shows the course of the anisotropy field H k after a continuous heat treatment under a constant tensile stress of 60 MPa as a function of the heat treatment temperature T a for alloys from Table 1. FIG. 7 shows the XRD spectrum (Cu-K a ) on a sample after heat treatment at T a =590° C. for alloy no. 21 (Co 65 Fe 9.6 Cu 0.8 Nb 2.6 Si 15.5 B 6.6 ). FIG. 8 shows the course of the coercive field H c after heat treatment at temperatures in the range from 400° C. to 800° C. for the alloys listed in Table 1. FIG. 9 shows the functional relationship between H c and the heat treatment temperature T a . FIG. 10 shows the course of the remanence ratio B r /B max after the heat treatment. FIG. 11 shows individual magnetostriction measured values on samples of different nanocrystalline Fe-based alloys and nanocrystalline Co-based alloys according to the invention. FIG. 12 shows the changes in magnetization and magnetostriction in the amorphous state and in the nanocrystalline state when the Co content is increased from 0 to 70at%. Figure 13 shows the anisotropy field H k of the flat hysteresis loop after heat treatment at the optimum heat treatment temperature T a as a function of the applied tensile stress for Fe-base and Co-base alloys from Table 1. Figure 14 shows measurements of the hysteresis loop on heat-treated samples, in which different tensile stress-induced anisotropies were introduced. Figure 15 shows measurements of the hysteresis loop on heat treated samples in which a different tensile stress-induced anisotropy was introduced. A Co-based alloy amorphous ribbon is produced by rapid solidification technology. The Co-based alloy is melted in a crucible, which typically essentially consists of oxidic ceramics and/or graphite. Depending on the reactivity of the melt, the melting process can take place under air, in a vacuum or in an inert gas such as argon. After the alloy has been melted to temperatures well above the liquidus point, the melt is transported to a casting table and sprayed through a casting nozzle, which usually has a slit-shaped outlet opening, onto a rotating wheel made of a copper alloy. For this purpose, the casting nozzle is brought very close to the surface of the rotating wheel, typically a copper wheel, at a distance of about 50 – 500 µm. The melt, which passes through the nozzle outlet and hits the moving copper surface, solidifies there at a cooling rate of about 10 6 K/s. The rotating movement of the copper wheel transports the solidified melt away as a continuous strip of foil, loosens it from the chill roll and winds it up as a continuous strip on a winding device. The surface of the casting wheel is smoothed during the casting process to reduce wear of the casting wheel surface during the casting process, which would lead to increased roughness of the wheel surface. According to the invention, the Co-base alloy has a composition described by the formula Co 100-abcdxyz Fea Cub Mc Td Six By Zz , where M is one or more of the group of elements Nb, Mo and Ta and T is one or more of the group of elements Mn, V, Cr and Ni and Z is one or more of the group of elements C, P and Ge, where a, b, c, d, x, y, z in Atomic % are given and a, b, c, d, w, y, z satisfy the following conditions: 1.5 < a < 15 0.1 < b < 1.5 1 ≤ c < 5 0 ≤ d < 5 12 < x < 18 5 < y < 8 0 ≤ z < 2 Up to 1 at%, preferred up to 0.5 at% of impurities may be present, which are not covered by the formula. The strip is produced in an amorphous state due to the high cooling rate and can be at least 90% by volume amorphous. The amorphous ribbon is then heat treated to produce a nanocrystalline state in which at least 90% by volume of the grains have an average size less than 25 nm. FIG. 2 shows a schematic representation of a device 20 for heat-treating a strip 21 made of a Co-based alloy under tensile stress. The device 20 has a continuous furnace 22 with a temperature zone 23, this temperature zone 23 being set in such a way that the temperature in the furnace in this zone is within +/- 5° C. of the tempering temperature Ta. The apparatus 20 further includes a spool 24 at the beginning of the furnace 22 on which the amorphous state alloy ribbon 21 is wound and a take-up spool 26 at the end of the furnace 22 on which the heat treated nanocrystalline ribbon 27 is taken up . The strip 21 is pulled from the spool 24 through the continuous furnace 22 to the take-up spool 26 at a speed s. In some embodiments, tape 21 is wound on take-up reel 26 into a magnetic core. The tension can be applied to the belt 21 by means of a tensioning arrangement 27 with a pair of rollers 28 at the beginning of the oven 22 and a tensioning roller arrangement 29 with a pair of rollers 30 at the end of the oven 22, so that the belt 21 is continuously conveyed through the oven 22 under a predetermined tension becomes. The tension roller assembly 29 has a single drive roller 31 and a freely rotating pinch roller 21 and may have a braking function. The tensioning arrangement 27 has a single drive roller 33 and a freely rotating pressure roller 34 . The drive roller 31 or 33 of each pair of S-rollers 28 or 30 is driven by a motor with a gear. While the pair of rollers 28 of the tensioning arrangement 27 at the beginning of the oven 22 exerts a braking function with a braking force F B on the strip 21 to be post-treated, the pair of rollers 30 of the tensioning roller arrangement 29 at the end of the oven 22 generates a driving force FD which occurs in a start-up or acceleration phase at the beginning of the promotion is greater than during the after-treatment phase, in which the belt 21 passes the pairs of rollers 28 and 30 at a constant speed in the direction of passage under a tensile force F Z =F D =F B . In an area between the two pairs of rollers 28 and 30, the metal strip 21 is thus exposed to an adjustable tensile stress σ along the strip axis. In the areas outside of the S-roller pairs 28 and 28 there is almost no or a significantly low tensile stress in the band 21 . A conveyor system 5 is thus provided with an S-roller system, in which a continuous post-treatment of strips 21 under tensile stresses is possible. Co-based alloys with a significantly higher anisotropy can be induced by heat treatment under tensile stress along the strip axis. The strength of the induced anisotropy K u and thus the achievable permeability on the band 21 or on a toroidal tape core made from it depends directly on the tensile stress σ in the band 21 . The amorphous ribbon 21 is placed under tensile stress along the ribbon axis and transitions into the nanocrystalline state as it passes through the furnace 22 . The heat treatment under tensile stress leads to a high tensile stress-induced anisotropy with a magnetically easy plane transverse to the longitudinal direction of the strip and thus to low magnetic permeability behavior. The now nanocrystalline strip 21 is then immediately processed further in a winding process to form a toroidal strip core. However, the winding process to form a toroidal tape core can also take place in a separate process. The production of nanocrystalline toroidal tape cores therefore consists of two process parts. The first process is a heat treatment on the inserted strip of tape and determines the magnetic properties in the material. On the input side, an amorphous strip 21 made of a Co-based alloy, which has been cut to the final width and wound into a coil and has the potential to be converted into the nanocrystalline state, is used. The strip 21 is unwound from this coil 24 and drawn through a tubular heat treatment furnace 22 in a stretched form. With the help of a rocker arm that can be subjected to variable loads, the strip of tape is subjected to tensile stress along the axis of the tape. At annealing temperatures Ta , above the crystallization temperature, the initially amorphous material in the heat treatment zone Ta of furnace 22 transitions to a nanocrystalline state. A typical device is a continuous furnace 22 with a furnace temperature profile with 5 heating zones, in which temperatures of up to 800° C. are possible. The length of the WB furnace can be 30 cm to 40 cm for laboratory furnaces and up to 3 m for production furnaces. An anisotropy is induced in the band 21 via the applied tensile stress, so that the soft-magnetic band 21 that is running out has a pronounced, flat hysteresis loop with a defined permeability μ, the permeability being measured along the band axis. The achievable permeability level µ and the induced anisotropy K u are proportional to the applied tensile stress in the strip. The tape strip, which is no longer under tensile stress, is then guided through a measuring system 35, which determines in real time all the measured variables relevant to magnetic characterization, such as magnetic saturation flux, magnetic tape cross-sectional area, anisotropy field, permeability, coercive field, remanence ratio, losses, etc The continuously running process and the permanent measurement of the magnet properties after the annealing process now allow the overall process to be controlled, ie set to the desired target variable, which is shown schematically in FIG. How As stated above, a corresponding anisotropy K u is induced in the material passing through for a given, constant tensile stress in the strip. The induced anisotropy K u and thus the permeability µ= B s 2 /(2 µ 0 K u ) can be kept constant over the entire strip length with the help of tension control, i.e. a force along the strip axis that can be variably adjusted in the process . This represents the first major advantage of the method. To implement this, the force in strip 21 must be varied in small steps around a target tensile stress value in order to compensate for local influences such as strip thickness fluctuations, contact temperature differences and slight deviations in throughput speed. Another advantage is that the induced anisotropy K u can be adjusted in a very wide range. Depending on the selected alloy and assuming that the tensile force in the band 21 can be changed over a wide area, permeabilities μ in the range from 2000 to below 100 are achieved. The combination of the two advantages, ie both approaching a desired anisotropy and then keeping it constant, is advantageous. For example, it is not sufficient to apply only a high tensile force to the strip 21 in order to achieve a low permeability—the target permeability would then only be set exactly for a short length section of the starting material. The reason for this is the relatively large variation in strip thickness of amorphous strips that are produced using a rapid solidification process. This strip thickness variation can be up to 10% over the length of the casting wheel circumference. It must therefore be possible to carry out additional, extremely fine and non-jerky traction force adjustments. The information about the necessary traction force variations are made available by the measuring system 35. In the second process step, the strip material with preset magnetic properties is further processed into toroidal strip cores with a defined inductance. The technology described above provides soft-magnetic strip material of a specific permeability level with extremely low µ-deviations over the entire strip length in a continuous process. In order to produce toroidal cores with a defined inductance, it is advantageous to keep the active material cross-section (core A Fe ) on the core constant in addition to the permeability. The information required for this (magnetic strip cross-section, local A Fe of the strip) is also determined by the measuring system35. Knowing the local A Fe on the strip 21 passing through can thus be used to calculate the number of strip layers which are necessary in order to achieve the specified active material cross section on the core (core A Fe ). A variation in the strip thickness, caused for example by the rapid solidification process itself, can thus be compensated for and the deviations in the active material cross section from core to core are thus minimized. If the two sub-processes are now combined, the result is an overall process that leads to toroidal cores with a very precisely adjusted permeability value µ and a very precisely adjusted active material cross-section (core A Fe ). The averaging process when winding the tape 21 into a toroidal core also has a very positive effect on maintaining close tolerances. The positive and negative deviations from the target values compensate each other when winding up over several meters. Due to the active, continuous control process, very low sample scattering with regard to μ and core A Fe is therefore expected even for large numbers of cores. The response behavior of an alloy to develop an induced anisotropy to an applied tensile stress is described with the value tensile stress sensitivity dH k /dσ. The term tensile stress sensitivity dH k /dσ describes the change in the induced anisotropy field H k with the tensile stress σ applied during heat treatment. The greater the value of the tensile stress sensitivity dH k /dσ of an alloy, the less tensile force or tensile stress has to be applied to achieve the desired permeability level during continuous heat treatment. Therefore, the tensile stress sensitivity dH k /dσ was measured for different alloys and alloy systems. Typical heat treatment conditions are a tensile stress σ of 1 MPa to 300 MPa at a temperature T a , where 450° C.≦T a ≦750° C., in order to produce a nano-crystalline metal ribbon. The continuous furnace 22 can have a heating zone have a length of 30 cm to 3 m and the metal strip 21 has a speed s when passing through the continuous furnace 22, so that the strip stays in the temperature zone of the continuous furnace with the temperature T a between 2 seconds and 10 minutes. FIG. 3 shows the result of the investigations. The value of the tensile stress sensitivity dH k /dσ for different nanocrystalline Fe-based and nanocrystalline Co-based alloys, but in particular for the alloy system Co x Fe 74.6-x Cu 0.8 Nb 2.6 Si 15.5 B 6.5 ( at%), where x was varied in the range 0 to 80%. The interpretation of the value dH k /dσ is as follows: For example, the value dH k /dσ for a pure nanocrystalline Fe-based alloy, i.e. with x = 0%, is approx. 0.2 A/cm/MPa. This means that a tensile stress difference of ∆σ = 5MPa is required to induce an anisotropy field strength of (a) 1A/cm. However, it is desirable to have to apply as little tensile stress difference as possible in order to induce an anisotropy field strength of (a) 1A/cm. However, if one considers nanocrystalline Co-based alloys from the range according to the invention, such as the alloy with x=67.5%, then a tensile stress sensitivity dH k /dσ of approximately 2.3 to 2.4 A/cm/MPa results so you only need about 0.4MPa to induce an anisotropy field strength of (a) 1A/cm. This corresponds to an improvement by a factor of 12. In Figure 4, for different nanocrystalline Fe-based and nanocrystalline Co-based alloys, but in particular for the alloy system Co x Fe 74.6-x Cu 0.8 Nb 2.6 Si 15.5 B 6.5 (at %), where x was varied in the range 0 to 80%, the necessary tensile stress to reach the permeability level µ = 60 is shown. While tensile stresses of 1000 MPa or more are necessary for nanocrystalline Fe-based alloys in order to achieve a permeability of μ=60, tensile stresses below 50 MPa are entirely sufficient for Co-based alloys according to the invention. Thus, the alloys according to the invention are distinguished not only by their chemical composition and compliance with certain soft-magnetic properties, but also by the property of having a tensile stress sensitivity dH k /dσ above a certain minimum level. Only these alloys then remain below a certain limit tensile stress, in order to achieve µ=60, for example. FIG. 5 shows an example of a flat hysteresis loop with high linearity properties and the terms remanence ratio B r /B max , coercive field strength H c , anisotropy field H k , and permeability μ are explained. A measure of the linearity of the hysteresis loop is described by the non-linearity ratio nlin, which is calculated from the formula given. δB up and δB down designate the standard deviation of the magnetization from a regression line through the ascending and descending branch of the hysteresis loop between magnetization values of ±75% of the saturation magnetization B s . The loop is therefore the more linear the smaller the value nlin is. In the following, a composition for an alloy is determined with which a lower permeability can be achieved at a tensile stress which is not too high so that cracks can be avoided and with which the economics of the process can be increased. Table 1 shows a summary of the results of all alloy variants examined. The nominal composition of the alloys in at%, the density and the saturation magnetization B s in the amorphous and in the nanocrystalline state are given. All the alloys specified were produced as amorphous ribbons with a thickness of approx. 20 μm using a rapid solidification process. Table 1 also shows the crystallization temperatures (o-onset, p-peak) of the first T x1 and the second crystallization phase T x2 , determined from a DSC measurement at a heating rate of 10K/min. Table 1 also lists the alloys according to the invention. Table 2 shows the chemical analysis (GDOES method) of the amorphous ribbons produced, first in percent by weight (wt%) and then converted into atomic percent (at%). The comparison of the analyzed at% values with the nominal composition in at% suggests that the target alloy compositions were met with an accuracy of better than 1%. In order to determine the tensile stress sensitivity (dH k /dσ) of the alloys, the Co-based alloys shown in Table 1 are subjected to continuous annealing under constant tensile stress (60 MPa) with constantly increasing heat treatment temperature in the range from 400°C to 800°C C performed. However, the increase in the heat treatment temperature (approx. 1°C to 2°C per minute) was so small that the strip passed through the furnace (length approx. 40cm) at a speed of 1.6m/min at practically every temperature in the range of 400°C to 800°C was in thermal equilibrium. The magnetic properties, saturation flux F s , anisotropy field H k , coercive field H c , remanence ratio B r /B max and non-linearity nlin are measured in a measuring system as part of continuous annealing after leaving the tube furnace on the strip. FIG. 6 shows the course of the anisotropy field H k after a continuous heat treatment under a constant tensile stress of 60 MPa as a function of the heat treatment temperature T a for alloys from Table 1. Both inventive alloys and other comparative examples are shown. One sequence can be seen in the response behavior to an applied tensile stress in relation to the development of anisotropy. While the nanocrystalline Fe-based alloys such as VP800® and VP712® have very low anisotropy field strengths and when alloying 3at% to 9at% Co the anisotropy field drops even further, from 60at% Co the result is always higher Anisotropy field strengths with constant tensile stress. From the knowledge of the course of the anisotropy field strength as a function of the heat treatment temperature, the optimal heat treatment temperature for each alloy was determined, at which the applied tensile stress was then varied in order to finally determine the tensile stress sensitivity dH k /dσ for each alloy determine. For example, an optimum heat treatment temperature T a of 590° C. was specified for alloy No. 21 (Co 65 Fe 9.6 Cu 0.8 Nb 2.6 Si 15.5 B 6.6 ). The nanocrystalline state of the Co-based alloy was examined on strip samples at different heat treatment temperatures T a . Figure 7 shows the XRD Spectrum (Cu-K a ) on a sample after heat treatment at T a = 590°C for alloy no. 21 (Co 65 Fe 9.6 Cu 0.8 Nb 2.6 Si 15.5 B 6.6 ). The spectrum shows clear crystalline (bcc) structures, which clearly indicate a nanocrystalline state. The evaluation of the "peak" widths resulted in a nanocrystalline grain size of approx. 14nm to 18nm. Figures 8, 9 and 10 complete the graph of magnetic parameters for the heat treatments at temperatures ranging from 400°C to 800°C for the alloys listed in Table 1. FIG. 8 shows the course of the coercive field H c after the heat treatment. After the transition to the nanocrystalline state, the coercive field generally remains low; only after a temperature in the vicinity of the second crystallization peak has been exceeded and fewer soft-magnetic phases have formed does H c rise steeply. In FIG. 8, the soft magnetic area of interest is marked with a rectangle. This section of the functional relationship between H c and the heat treatment temperature T a is shown in FIG. 9 as a detailed image. At these heat treatment temperatures, the alloys according to the invention have a coercive field H c in the range of 1 A/cm. FIG. 10 shows the course of the remanence ratio B r /B max after the heat treatment. After the transition to the nanocrystalline state, the remanence ratio B r /B max for the selected alloys decreases from the maximum value of 1 towards zero. This shows that the hysteresis loop changes from an initially “round” shape to a “flat” hysteresis loop with high induced anisotropy. The optimum heat treatment range can again be determined from FIG. In the optimum heat treatment range, there are always “flat” hysteresis loops with a very low remanence ratio B r /B max . Another important parameter that describes the hysteresis, the non-linearity nlin, can also be measured on the strip as part of the continuous annealing after leaving the tube furnace and in a similar way to H c and B r /B max as a function of the Heat treatment temperature T a are shown. The last parameter relevant for an optimal soft magnetic state is the saturation magnetostriction λ s in the nanocrystalline state of the respective alloys. The magnetostriction λ s cannot be determined "online" during the continuous annealing process, which is why there is no continuous measurement data for this variable over the entire heat treatment range. However, FIG. 11 shows individual magnetostriction measured values both on samples of different nanocrystalline Fe-based alloys and nanocrystalline Co-based alloys according to the invention, which were taken from the continuous continuous annealing process at a constant tensile stress of 60 MPa at the respective heat treatment temperatures T a . The left part of FIG. 11 shows the magnetostriction values at the amorphous initial state of the alloys—for Fe-based alloys the magnetostriction λ s is +20 ppm, for Co-based alloys in the range below +7 ppm. In order to achieve a usable soft magnetic state for optimized applications, the magnetostriction after heat treatment must be as low as possible. FIG. 11 shows that this goal is achieved for Fe-based alloys and also for the nanocrystalline Co-based alloys according to the invention. In order to work out such nanocrystalline Co-based alloys from all possible alloy ranges, which require the highest tensile stress sensitivity dH k /dσ or which require the smallest tensile stress difference ∆σ in order to develop a permeability of µ = 60 and at the same time to meet all the conditions for optimal soft-magnetic cal behavior, the behavior of the saturation magnetization B s and the saturation magnetostriction λ s as a function of the Co content (Co x ) in the system Co x Fe 74.6-x Cu 0.8 Nb 2.6 Si 15.5 B 6.6 will now be discussed in more detail. FIG. 12 shows the changes in magnetization (symbol: rectangle) and magnetostriction (symbol: circle) in the amorphous state (closed symbols: ■, ●) and in the nanocrystalline state (open symbols: □, O) for samples from the Alloy system when increasing the Co content from 0 to 70 at%. The detailed image in FIG. 12 shows the values for magnetization and magnetostriction for the alloy range according to the invention from x=60 atom % to x=70 atom %. For alloys from this range, it could be shown that the highest tensile stress sensitivity dH k /dσ and the smallest tensile stress difference Δσ can be achieved, with the saturation magnetization B s in the nanocrystalline state being in the range from 0.75T to 1.05T, and a saturation magnetostriction λ s in the nanocrystalline state is in the range Iλ s nano I <8 ppm, preferably <2 ppm, as can be seen from the detailed image of FIG. Depending on the alloy, the magnetostriction λ s shows a zero crossing and has both positive and negative values. The following explains how the parameter tensile stress sensitivity dH k /dσ was determined. The previously shown FIGS. 6, 8, 9, 10 and 11 give an overview of how the magnetic material properties develop with the heat treatment temperature T a . It is therefore possible to define an optimum heat treatment temperature T a for each alloy, at which further targeted continuous heat treatment is carried out at a constant temperature T a . With this continuous heat treatment, however, the applied tensile stress σ is increased discretely, with the process then running again long enough at constant tensile stress after each increase in the tensile stress until a state of equilibrium is established. In this state or on these samples, all magnetic parameters such as saturation flux Φ s , saturation magnetization B s , saturation magnetostriction λ s , anisotropy field H k , coercive field H c , remanence ratio B r /B max and non-linearity nlin are then determined. Figure 13 shows the anisotropy field H k of the flat hysteresis loop after heat treatment at the optimum heat treatment temperature T a as a function of the applied tensile stress σ for Fe-based and Co-based alloys from Table 1. From the linearization of the measured values recorded for the anisotropy field H k and for the tensile stress σ of the individual alloys the tensile stress sensitivity dH k /dσ was determined. Very low gradients dH k /dσ result for Fe-based alloys with small Co additions of up to 9at%, whereas very high gradients dHk /dσ are observed in the alloy range according to the invention with 60 atom% to 70 atom% Co . Table 3 shows a summary of all relevant magnetic properties for the alloys according to the invention and, for comparison purposes, the magnetic properties in the amorphous and for the nanocrystalline state for sought-after Fe-based alloys. Table 3 shows that with the alloys according to the invention, a tensile stress sensitivity dH k /dσ of over 3 A/cm/MPa can be achieved in the best case, or that only about 30 MPa tensile stress difference is needed to set a permeability level of µ = 60 is required. In order for the alloy to be suitable for increasing the working frequency, not only the tensile stress sensitivity dH k /dσ is maximized, but also soft magnetic properties are kept within the desired limits. The desired properties are a remanence ratio B r /B max <0.1, preferably <0.05, a coercive field strength (f=60 Hz) H c <2 A/cm, preferably <1.5 A/cm and a ratio H c /H k < 0.05, preferably H c /H k < 0.01. In addition to Table 3, Tables 4 to 12 show the detailed measured values of the anisotropy field H k , coercive field H c , remanence ratio B r /B max , non-linearity nlin and the achievable permeability µ as a function of the heat treatment applied tensile stress σ. For comparison purposes, Tables 4 to 7 show results for nanocrystalline Fe-based alloys with Co additions of up to 9 at%, while Tables 8 to 12 contain the results for the alloys according to the invention. Some of the examples of nanocrystalline Co-based alloys do not show the defined soft magnetic properties in the nanocrystalline state after heat treatment under tensile stress, although the tensile stress sensitivity dH k /dσ is relatively high, see alloys 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 24, 25 and 26 of Table 1. This means that only certain alloy systems can fulfill the combination of maximized tensile stress sensitivity dH k /dσ and specially defined soft magnetic properties. An example of an alloy in which the defined soft-magnetic properties are not maintained is the alloy from Table 1 with No. 1 with the chemical composition Co 75.9 Fe 2.3 Mn 2.3 Nb 4 Si 2 B 13.5 . Figure 14 shows hysteresis loop measurements on heat treated samples of this alloy where different tensile stress induced anisotropies were determined using the above described continuous annealing process were introduced. As with the alloys according to the invention, very low permeabilities in the range from .mu.=130 to .mu.=22 are also achieved with this alloy with an increase in the tensile stress .sigma. during the heat treatment, which suggests a high sensitivity to tensile stress. However, the calculation of the tensile stress sensitivity dH k /dσ results in a value of 0.97 to 1.08A/cm/MPa and is therefore below or at the limit of the required limit of 1.0A/cm/MPa. Furthermore, the soft magnetic properties such as H c and B r /B max of these samples have to be evaluated. The detailed image in FIG. 14 shows a section around the origin of the hysteresis. One can clearly see the increased coercive field H c and the increase in the remanence ratio B r /B max , especially with low tensile stress-induced anisotropy. The precise measurements revealed a remanence ratio Br / Bmax = 0.05, a coercive field Hc = 4.9A/cm and a ratio Hc / Hk = 0.07. However, these values do not correspond to the soft magnetic properties defined above. In contrast, alloy No. 2 from Table 1 with the chemical composition Co 66 Fe 8.3 Cu 0.6 Nb 2.6 Si 16 B 6.5 can be used as an example according to the invention. Figure 15 shows hysteresis loop measurements on heat treated samples of this alloy in which a different tensile stress-induced anisotropy was introduced using the continuous annealing process described above. By varying the tensile stress applied during the heat treatment process in the range from 20MPa to 300MPa, permeabilities µ in the range from 110 to 10 are achieved with simultaneously optimized soft magnetic properties such as high linearity of the hysteresis loop (nlin), low coercive field Hc and low Remanence ratio B r /B max in all permeability ranges. The calculation of the tensile stress sensitivity dH k /dσ results in a value of 2.83A/cm/MPa and is thus far above the required limit of 1.0A/cm/MPa. One can clearly see the low coercive field H c and the low remanence ratio B r /B max in the entire range of tensile stress-induced anisotropy. The precise measurements revealed a remanence ratio B r /B max < 0.01, a coercive field H c < 1.5A/cm and a ratio H c /H k < 0.01, as required for the soft magnetic properties defined above. Accordingly, the Co-base alloy of the present invention has a composition described by the formula Co 100-abcdxyz Fea Cub Mc Td Six By Zz where M is one or more of the group of elements Nb, Mo and Ta and T is one or more of the group of elements Mn, V, Cr and Ni and Z is one or more of the group of elements C, P and Ge, where a, b, c, d, x, y, z are given in atomic %, and a, b, c, d, w, y, z satisfy the following conditions: 1.5 < a < 15 0.1 < b < 1.5 1 ≤ c < 5 0 ≤ d < 5 12 < x < 18 5 < y < 8 0 ≤ z < 2 Up to 1 at.%, preferably up to 0.5 at.% of impurities may be present, which are not covered by the formula are.
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Claims

Patentansprüche 1. Legierung, die durch die Formel Co100-a-b-c-d-x-y-zFeaCubMcTdSixByZz beschrieben ist, worin M eines oder mehrere der Gruppe der Elemente Nb, Mo und Ta und T eines oder mehrere der Gruppe der Elemente Mn, V, Cr und Ni ist und Z eines oder mehrere der Gruppe der Elemente C, P und Ge ist, wobei a, b, c, d, x, y, z in Atom-% angegeben sind, und a, b, c, d, w, y, z die folgen- den Bedingungen erfüllen: 1,5 < a < 15 0,1 < b < 1,5 1 ≤ c < 5 0 ≤ d < 5 12 < x < 18 5 < y < 8 0 ≤ z < 2 und bis zu 1 at.-%, bevorzugt bis zu 0,5 at.-% an Verunreinigungen aufweist. Claims 1. Alloy described by the formula Co 100-abcdxyz Fe a Cu b M c T d Si x B y Z z where M is one or more of the group of elements Nb, Mo and Ta and T is one or more of Group of elements Mn, V, Cr and Ni and Z is one or more of the group of elements C, P and Ge, where a, b, c, d, x, y, z are given in atomic %, and a , b, c, d, w, y, z satisfy the following conditions: 1.5 < a < 15 0.1 < b < 1.5 1 ≤ c < 5 0 ≤ d < 5 12 < x < 18 5<y<8 0≦z<2 and up to 1 at.%, preferably up to 0.5 at.%, of impurities.
2. Legierung nach Anspruch 1, wobei 4,0 ≤ a ≤ 15,0, vorzugsweise 4,6 ≤ a ≤ 14,6 gilt. 2. The alloy of claim 1, wherein 4.0≦a≦15.0, preferably 4.6≦a≦14.6.
3. Legierung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei 0,1 < b < 0,9, vorzugs- weise 0,7 < b < 0,9 gilt. 3. An alloy according to claim 1 or claim 2, wherein 0.1<b<0.9, preferably 0.7<b<0.9.
4. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei M Nb ist und 2 ≤ c ≤ 4, vorzugsweise 2 ≤ c ≤ 3 gilt. 5. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei T Mn ist und 0 ≤ d < ≤ 2,4. Alloy according to any one of the preceding claims, wherein M is Nb and 2≦c≦4, preferably 2≦c≦3. 5. Alloy according to any one of the preceding claims, wherein T is Mn and 0 ≤ d < ≤ 2,
5 gilt. 5 applies.
6. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 14 ≤ x ≤ 16 und/oder 5 ≤ y ≤ 7 gilt. 6. Alloy according to one of the preceding claims, where 14≦x≦16 and/or 5≦y≦7 applies.
7. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 20 ≤ (x + y + z) ≤ 25. 7. Alloy according to any one of the preceding claims, wherein 20 ≤ (x + y + z) ≤ 25.
8. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Dicke von 10 µm bis 25 µm, vorzugsweise 12 µm bis 20 µm und/oder eine Breite von 2 mm bis zu 300 mm, vorzugsweise 40 mm bis 300 mm und/oder im gegossenen Zustand eine zusammenhängende Länge von mindestens 2 km oder mindes- tens 8 km aufweist. 8. Alloy according to one of the preceding claims, which has a thickness of 10 μm to 25 μm, preferably 12 μm to 20 μm and/or a width of 2 mm to 300 mm, preferably 40 mm to 300 mm and/or in the cast state has a continuous length of at least 2 km or at least 8 km.
9. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die nach Wärmebehandlung ein nanokristallines Gefüge aufweist, bei der zumindest 90 Vol.-% der Körner eine mittlere Größe kleiner als 25 nm aufweisen. 9. The alloy as claimed in any of claims 1 to 8, which, after heat treatment, has a nanocrystalline structure in which at least 90% by volume of the grains have an average size of less than 25 nm.
10. Legierung nach Anspruch 9, die im nanokristallinen Zustand eine Permeabilität von 20 bis 130, vorzugsweise maximal 100, vorzugs- weise maximal 60 und/oder eine Sättigungsmagnetisierung Bs nano von = 0.75 bis 1.05T und/oder eine Sättigungsmagnetostriktion Iλs nanoI von < 8ppm, bevorzugt < 2ppm und/oder ein Remanenzverhältnis Br/Bmax < 0.1, bevorzugt < 0.05 und/oder eine Koerzitivfeldstärke (f = 60Hz) Hc von < 2A/cm, bevorzugt < 1.5A/cm und/oder ein Verhältnis von Hc zu dem induzierten Anisotropiefeld Hk, Hc/Hk, < 0.05, bevorzugt Hc/Hk < 0.01 und/oder eine Nicht-Linearität der Hystereseschleife von < 1%, bevorzugt < 0.5% aufweist. 10. Alloy according to claim 9, which in the nanocrystalline state has a permeability of 20 to 130, preferably a maximum of 100, preferably a maximum of 60 and/or a saturation magnetization B s nano of = 0.75 to 1.05T and/or a saturation magnetostriction Iλ s nano I of <8ppm, preferably <2ppm and/or a remanence ratio B r /B max <0.1, preferably <0.05 and/or a coercivity (f=60Hz) H c of <2A/cm, preferably <1.5A/cm and/or a ratio of H c to the induced anisotropy field H k , H c /H k , <0.05, preferably H c /H k <0.01 and/or a non-linearity of the hysteresis loop of <1%, preferably <0.5%.
11. Legierung nach Anspruche 9 oder Anspruch 10, die im nanokristallinen Zu- stand eine Zugspannungssensitivität dHk/dσ von größer als 1.0 A/cm/MPa, vorzugsweise von größer als 1.5 A/cm/MPa aufweist, wobei Hk induziertes Anisotropiefeld und σ Zugspannung bezeichnet. 11. Alloy according to claim 9 or claim 10, which in the nanocrystalline state has a tensile stress sensitivity dH k /dσ of greater than 1.0 A/cm/MPa, preferably greater than 1.5 A/cm/MPa, where H k is the induced anisotropy field and σ denotes tensile stress.
12. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die zumindest 80 Vol.-% amorph ist. 12. An alloy according to any one of claims 1 to 8 which is at least 80% by volume amorphous.
13. Verfahren zum Herstellen eines nanokristallinen Metallbandes, Bereitstellen eines amorphen Metallbandes aus einer Legierung nach Anspruch 12, Wärmebehandeln des amorphen Metallbandes im Durchlauf unter Zug- spannung σ von 1 MPa bis 300 MPa bei einer Temperatur Ta, wobei 450°C ≤ Ta ≤ 750°C beträgt, um ein nanokristallines Metallband zu erzeugen, bei dem zumindest 90 Vol.-% der Körner eine mittlere Größe kleiner als 25 nm aufwei- sen. 13. A method for producing a nanocrystalline metal strip, providing an amorphous metal strip from an alloy according to claim 12, heat treatment of the amorphous metal strip in the run under tensile stress σ from 1 MPa to 300 MPa at a temperature T a , where 450 ° C ≤ T a ≦750° C. in order to produce a nanocrystalline metal strip in which at least 90% by volume of the grains have an average size of less than 25 nm.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Zugspannung während des Wärme- behandelns im Durchlauf variiert wird. 14. The method of claim 13, wherein the tension is varied during the on-line heat treatment.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei das nanokristalline Me- tallband eine Zugspannungssensitivität dHk/dσ von größer als 1.0 A/cm/MPa, vorzugsweise von größer als 1.5 A/cm/MPa aufweist. 15. The method according to claim 13 or claim 14, wherein the nanocrystalline metal strip has a tensile stress sensitivity dH k /dσ of greater than 1.0 A/cm/MPa, preferably greater than 1.5 A/cm/MPa.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das nanokristalline Me- tallband eine Permeabilität von 20 bis 130, vorzugsweise maximal 100, vorzugs- weise maximal 60 und/oder eine Sättigungsmagnetisierung Bs nano von = 0.75 bis 1.05T und/oder eine Sättigungsmagnetostriktion IλsnanoI von < 8ppm, bevorzugt < 2ppm und/oder ein Remanenzverhältnis Br/Bmax < 0.1, bevorzugt < 0.05 und/oder eine Koerzitivfeldstärke (f = 60Hz) Hc von < 2A/cm, bevorzugt < 1.5A/cm und/oder ein Verhältnis von Hc zu dem induzierten Anisotropiefeld Hk, Hc/Hk, Hc/Hk < 0.05, bevorzugt Hc/Hk < 0.01 und/oder eine nicht-Linearität der Hystereseschleife von < 1%, bevorzugt < 0.5% aufweist. 16. The method according to any one of claims 13 to 15, wherein the nanocrystalline metal strip has a permeability of 20 to 130, preferably at most 100, preferably at most 60 and/or a saturation magnetization B s nano of = 0.75 to 1.05T and/or a saturation magnetostriction Iλs nano I of <8ppm, preferably <2ppm and/or a remanence ratio Br/B max <0.1, preferably <0.05 and/or a coercive field strength (f=60Hz) Hc of <2A/cm, preferably <1.5A/ cm and/or a ratio of H c to the induced anisotropy field H k , H c /H k , H c /H k <0.05, preferably H c /H k <0.01 and/or a non-linearity of the hysteresis loop of <1 %, preferably <0.5%.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei das Metallband mit ei- ner Geschwindigkeit s im Durchlauf durch einen Durchlaufofen mit einer Heiz- zone mit einer Länge von 30 cm bis 3 m gezogen wird, sodass eine Verweil- dauer des Metallbandes in einer Temperaturzone des Durchlaufofens mit der Temperatur Ta zwischen 2 Sekunden und 10 Minuten liegt. 17. The method according to any one of claims 13 to 18, wherein the metal strip is drawn at a speed s in the run through a continuous furnace with a heating zone with a length of 30 cm to 3 m, so that the metal strip stays in a temperature zone of the continuous furnace with the temperature T a is between 2 seconds and 10 minutes.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei nach dem Wärmebe- handeln im Durchlauf das Metallband zu einem Ringbandkern gewickelt wird. 18. The method according to any one of claims 13 to 17, wherein after the heat treatment in the run, the metal strip is wound into a toroidal core.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein gewünschter Wert der Permeabilität µ und/oder des Anisotropiefel- des Hk und/oder ein magnetischer Bandquerschnitt AFe sowie ein erlaubter Ab- weichungsbereich jedes dieser Werte vorbestimmt werden, indem magnetische Eigenschaften des Metallbandes beim Verlassen des Durchlaufofens laufend gemessen werden, während das Metallband nicht mehr unter Zugspannung steht, und wenn Abweichungen von den erlaubten Abweichungsbereichen der magnetischen Eigenschaften festgestellt werden, die Zugspannung σ an dem Metallband entsprechend nachgeregelt wird, um die gemessenen Werte der magnetischen Eigenschaften in den Bereich innerhalb der erlaubten Abwei- chungsbereiche zurückzubringen. 19. The method according to any one of claims 13 to 18, characterized in that a desired value of the permeability µ and/or the anisotropy field H k and/or a magnetic strip cross section A Fe and a permitted deviation range of each of these values are predetermined, by continuously measuring the magnetic properties of the metal strip as it leaves the continuous furnace while the metal strip is no longer under tensile stress, and if deviations from the permitted deviation ranges of the magnetic properties are detected, the tensile stress σ on the metal strip is readjusted accordingly in order to obtain the measured values of the bring magnetic properties back within the allowed deviation ranges.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei, um einen vorbestimm- ten aktiven Materialquerschnitt eines Ringbandkerns Kern-AFe bereitzustellen, beim Verlassen des Durchlaufofens der magnetische Bandquerschnitt AFe am Metallband lokal und laufend ermittelt wird, die Anzahl der Bandlagen des Ringbandkerns auf Grund der ermittelten Werten des magnetischen Band- querschnitts AFe berechnet wird und der Ringbandkern mit der berechneten Anzahl von Bandlagen gewickelt wird. 20. The method according to any one of claims 13 to 19, wherein, in order to provide a predetermined active material cross section of a toroidal strip core Core-A Fe , when leaving the continuous furnace the magnetic strip cross section A Fe on the metal strip is determined locally and continuously, the number of strip layers of the The toroidal tape core is calculated on the basis of the determined values of the magnetic tape cross section A Fe and the toroidal tape core is wound with the calculated number of tape layers.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, ferner aufweisend: Herstellen des amorphen Metallbandes mit einer Rascherstarrungs- technologie, wobei eine Schmelze auf eine sich bewegende Außenoberfläche eines sich bewegenden Kühlkörpers gegossen wird, wobei die Schmelze auf der Außenoberfläche erstarrt und das amorphe Metallband geformt wird. 21. The method according to any one of claims 13 to 20, further comprising: Manufacture of the amorphous metal ribbon with a rapid solidification technology wherein a melt is poured onto a moving outer surface of a moving heat sink, the melt solidifies on the outer surface and the amorphous metal ribbon is formed.
22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Außenoberfläche des Kühlkörpers kontinuierlich bearbeitet wird, um die Außenoberfläche des Kühlkörpers zu glätten, während die Schmelze auf die sich bewegende Außenoberfläche des Kühlkörpers gegossen wird. 22. The method of claim 21, wherein the outer surface of the heat sink is continuously machined to smooth the outer surface of the heat sink while the melt is poured onto the moving outer surface of the heat sink.
23. Verwendung der Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 bei einem DC- toleranten Stromwandler oder einem Interphasen Transformator oder einem Isolationstransformator oder einem Fly-Back Transformator oder einem Fly- Back Wandler oder einer Speicher-Drossel oder einer PFC-Drossel für Indust- rie- und Automobilanwendungen oder einem elektronischen Steuergerät wie einem DC/DC-Wandler oder einer Speicherdrossel oder einem Speicherüber- träger oder einer Filterdrossel mit niederpermeablen Kernmaterialien oder ei- nem induktiven Energiespeicher. 23. Use of the alloy according to one of claims 1 to 11 in a DC-tolerant current transformer or an interphase transformer or an isolation transformer or a fly-back transformer or a fly-back converter or a storage choke or a PFC choke for industrial Industrial and automotive applications or an electronic control unit such as a DC/DC converter or a storage choke or a storage transformer or a filter choke with low-permeability core materials or an inductive energy store.
24. Ringbandkern, der ein gewickeltes Band aus einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist. 24. A toroidal tape core comprising a wound tape of an alloy according to any one of claims 1 to 11.
25. Ringbandkern nach Anspruch 24, ferner umfassend eine elektrische Isolati- onsbeschichtung. 25. The toroidal core of claim 24, further comprising an electrical insulation coating.
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