DE3247286A1

DE3247286A1 - Verfahren zur herstellung einer amorphen magnetlegierung

Info

Publication number: DE3247286A1
Application number: DE19823247286
Authority: DE
Inventors: Koichi Aso; Masatoshi Chigasaki Kanagawa Hayakawa; Kazuhide Yokohama Kanagawa Hotai; Yoshimi Makino; Yoshitaka Ochiai; Satoru Yokohama Kanagawa Uedaira
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1982-12-21
Publication date: 1983-06-30
Also published as: JPS58107607A; US4473415A

Description

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eschreibung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer amorphen Magnetlegierung mit hoher Permeabilität.

Amorphe Magnetlegierungen,, die durch schnelles Abschrecken oder durch galvanische oder stromlose Abscheidung gebildet worden sind, besitzen eine niedrige Permeabilität (μ), so daß es nicht möglich ist, sie in der erhaltenen Form als weiche Magnetmaterialien zu verwenden» Im folgenden werden die in dieser Weise hergestellten amorphen Magnetlegierungen, die keiner zusätzlichen Behandlung unterworfen worden sind ρ als nichtmodifizierte Magnetlegierung bezeichnet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zur Herstellung einer amorphen Magnetlegierung mit hoher Permeabilität anzugeben, die größer ist als die der nxchtmodifizierten amorphen Magnetlegierung-

Es hat sich nunmehr gezeigt, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man ein Band aus einer amorphen Magnetlegierung bei einer Temperatur unterhalb der Kristallisationstemperatur der Legierung in einem Magnetfeld wärmebehandelt oder glüht, um in dieser Weise die induzierte magnetische Anisotropie zu beseitigen.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung einer amorphen Magnetlegierung mit hoher Permeabilitätf welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Hauptflächen aufweisendes Band aus einer amorphen Magnetlegierung bildet?

das Band aus der Magnetlegierung bei einer unterhalb der Kristallisationstemperatur der Legierung liegenden Temperatur unter Anlegen eines ersten Magnetfelds in einer er-

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sten Richtung quer zu der Hauptfläche während einer Zeitdauer wärmebehandelt oder glüht, die dazu ausreicht, eine magnetische Anisotropie in dieser ersten Richtung zu induzieren; und

das Band aus der Magnetlegierung bei einer unterhalb der Kristallisationstemperatur der Legierung liegenden Temperatur unter Anlegen eines zweiten Magnetfelds in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung und längs zu der Hauptfläche wärmebehandelt oder glüht, bis die induzierten magnetischen Anisotropien in der ersten und der zweiten Richtung einander gleich sind.

Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen

zeigen:

FIG. 1 anhand einer Kurvendarstellung die temperaturabhängige Änderung der magnetischen Anisotropie in der x- und y-Richtung einer amorphen Magnetlegierung; und

FIG. 2 anhand einer Kurvendarstellung die Abhängigkeit der Permeabilität von der Frequenz (μ-f-Kurve) von Legierungsproben, die in verschiedenen Stufen der Behandlung des Beispiels er

halten wurden.

Die Permeabilität einer weichen Magnetlegierung wird durch die magnetische Anisotropie (K) bestimmt. Insbesondere im Fall einer amorphen Magnetlegierung ist einer der* Hauptfaktoren, der die Permeabilität bestimmt, die Anisotropie K, die während der Herstellung der Legierung verursacht wird und die durch die Gleichung

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wiedergegeben werden kann, in der A. für die Magnetostriktion und σ für die während der Herstellung verursachten inneren Spannungen stehen. Aus diesem Grund müssen Magnetlegierungen, die als weiche Magnetkemiraterialien für beispielsweise Magnetköpfe verwendet werden sollen, eine solche Zusammensetzung besitzen, daß sie eine Magnetostriktion von Null aufweisen (λ = O). Jedoch ist es mit einer nichtmodifizierten amorphen Magnetlegierung , die eine solche Zusammensetzung besitzt, daß sie eine Magnetostriktion von Null aufweist, unmöglich, hohe Permeabilitäten zu erzielen. Der mögliche Grund ist in der Anisotropie zu sehen, die während der Herstellung der Legierung induziert worden ist, d. h. die induzierte magnetische Anisotropie.

Die Permeabilität (μ) steht im allgemeinen in Abhängigkeit von dem Magnetisierungsprozeß wie folgt mit der magnetischen Anisotropie in Beziehung:

μ cc l/K oder μ oCl/ΐΓκ.

Somit kann bei einer Legierung mit einer Magnetostriktion von Null eine hohe Permeabilität dann erreicht werden, wenn die induzierte magnetische Anisotropie möglichst klein ist. Da die induzierte magnetische Anisotropie Ki eines skalare Größe ist, ist es, wie die Anmelderin gefunden hat, möglich, durch Glühen oder Wärmebehandeln in einem Magnetfeld in der Legierung eine zweite induzierte magnetische Anisotropie Ki zu erzeugen, die bezüglich der ersten induzierten magnetischen Anisotropie Ki der nichtmodifizierten amorphen Magnetlegierung die gleiche Größe besitzt, jedoch senkrecht zu ihr verläuft, so daß die erste induzierte magnetische Anisotropie vermindert wird und gleichzeitig die zweite induzierte magnetische Anisotropie senkrecht zu der Richtung der ersten induzierten magnetischen Anisotropie und parallel zu dem angelegten

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Magnetfeld verläuft, bis schließlich der Punkt erreicht ist, da scheinbar keine induzierte magnetische Anisotropie in der Legierung vorliegt. Die Fig. 1 verdeutlicht diesen Sachverhalt, daß nämlich, wenn die Richtung der ersten induzierten magnetischen Anisotropie der Legierung in der x-Richtung verläuft und ihre Größe Ki beträgt und die Größe der zweiten induzierten magnetischen Anisotropie in der y-Richtung senkrecht zu der x-Richtung Ki beträgt, dann, wenn ein Magnetfeld in der y-Richtung angelegt wird, der Wert von Ki abnimmt und der Wert von Ki zunimmt, bis schließlich die Werte von Ki und Ki gleich sind. Zu diesem Zeitpunkt t = t (kritische Zeit) gilt die Beziehung Ki = Ki , so daß die Legierung physikalisch sich so verhält, als ob sie keine induzierte magnetische Anisotropie aufweist, so daß es möglich' wird, eine hohe Permeabilität zu erreichen.

Weiterhin werden, selbst wenn die Legierung die Anisotropie K = 3/2 λ· cf aufweist, die von der Magnetostriktion (X) abhängt, die Spannungen durch die Wärmebehandlung oder den Glühvorgang aus der Legierung beseitigt, was zu einer Verminderung der Anisotropie führt. Mit anderen Worten ist die kritische Zeit t temperaturabhängig und kann dadurch bestimmt werden, daß man die Änderung der induzierten magnetischen Anisotropie mißt. So kann man die kritischen Zeiten t bei unterschiedlichen Temperaturen bestimmen, beispielsweise mit Hilfe einer Magnetisierungskurve, eines Drehmomentmeßgeräts und der magnetischen Resonanz.

Es genügt, daß die Temperatur, bei der die amorphe Magnetlegierung wärmebehandelt oder geglüht wird, unterhalb der Kristallisationstemperatur der Legierung und oberhalb der Temperatur liegt, bei der die induzierte magnetische Anisotropie erzeugt werden kann. Genauer kann die Wärmebehand-1ungstemperatur, die von der Zusammensetzung der zu behan-

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delnden nichtmodifizierten amorphen Magnetlegierung abhängt,-oberhalb 10O⁰C liegen, während die Wärmebehandlungszeit aus Gründen der industriellen Anwendung vorzugsweise möglichst kurz sein sollte. Die Temperatur und die Zeit werden in Abhängigkeit von Messungen der kritischen Zeit t bei den betreffenden Temperaturen, bei denen die gewünschte Permeabilität erhalten wird, ausgewählt.

Die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhältliche amorphe Magnetlegierung besitzt eine bemerkenswert hohe Permeabilität.

Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel

Mit Hilfe des Ein-Walzen-Verfahrens, bei dem man ein geschmolzenes Muttermetall schnell auf einer sich drehenden Walze abschreckt, bildet man ein Band aus einer amorphen Legierung der Zusammensetzung Fe₅Co₇₅Si₄B₁₆ (Atomverhältnisse) mit einer Dicke von 23 bis 24 μΐη und überprüft den amorphen Zustand der Legierung durch eine Röntgenbeugungsuntersuchung. Es hat sich gezeigt, daß die Kristallisationstemperatur bzw. die Curie-Temperatur 420⁰C bzw. 590⁰C betragen.

Dann zerschneidet man das Band zur Bildung von Proben mit den Abmessungen von etwa 1 cm χ 1 cm. In der Fig. 2 ist die Frequenzabhängigkeit der Permeabilität der in dieser Weise hergestellten Legierung durch die Kurve A (μ-f-Kurve) dargestellt.

Zur Beseitigung von Spannungen und ungleichmäßigen Aniso—

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tropien, die während der Herstellung in den Legierungsproben verursacht worden sind, legt man ein Magnetfeld (H =

2,4 kOe) in einer Richtung (nachfolgend als x-Richtung bezeichnet) an und bewirkt in dem Magnetfeld eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von T_a = 37O⁰C während einer Zeitdauer t = 10 Minuten, um in dieser Weise eine

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induzierte magnetische Anisotropie in der x-Richtung zu verursachen. Die μ-f-Kurve der in dieser Weise erhaltenen Probe ist in der Fig. 2 als Kurve B dargestellt. 10

Die in dieser Weise mit einer induzierten magnetischen Anisotropie in der x-Richtung versehenen Proben werden dann einer Wärmebehandlung mit gekreuztem Feld unterworfen, indem man ein Magnetfeld (H =2,4 kOe) in einer Richtung

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senkrecht zu der x-Richtung (nachfolgend als y-Richtung bezeichnet) bei einer Temperatur T = 280⁰C während einer

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Zeitdauer t = 30 Minuten, d. h. unter solchen Bedingungen

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anlegt, daß schließlich die Beziehung Κί_χ = Ki zum Zeitpunkt t = t (kritische Zeit) erreicht ist. Dann stapelt man acht in dieser Weise wärmebehandelte Proben (mit einer Dicke von jeweils 23 bis 24 μΐη) aufeinander und bildet unter Anwendung einer Ultraschallschneideeinrichtung Ringe mit einem Außendurchmesser von 10 mm und einem Innendurchmesser von 6 mm. Die μ-f-Kurve der in dieser Weise erhaltenen ringförmigen Probe ist in der Fig. 2 als Kurve C dargestellt.

Aus den in der Fig. 2 dargestellten Ergebnissen ist erkennbar, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Wärmebehandeln im Magnetfeld erhaltene amorphe Magnetlegierung eine in bemerkenswerter Weise verbesserte Permeabilität (μ) aufweist. Beispielsweise zeigt bei dem in der Fig. 2 dargestellten Fall die erfindungsgemäß wärmebehandelte amorphe Magnetlegierung eine Permeabilität (μ), die bei einer Frequenz von 1 kHz um einen Faktor von

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etwa 12 und selbst bei einer Frequenz von 1 MHz um einen Faktor von etwa 2 größer ist als die der amorphen Magnetlegierung vor der Wärmebehandlung.

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Claims

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Beim EuropSlochan Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office Mandatalras agreSs pres !'Office suropeen des brevets

DipL-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-lng. H. Steinmeister

SKäSeei^{1 Μ0ΗβΓ} Artur-Ladebeck-Strasse 51

D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1

Case S82P277 '" 21. Dezember 1982

SONY CORPORATION

7-35 Kitashinagawa 6-chome

Shinagawa-ku, Tokyo 141, Japan

Verfahren zur Herstellung einer amorphen Magnetlegierung

Priorität: 21. Dezember 1981„ Japan, Nr. 206347/81

Patentanspruch

Verfahren zur Herstellung einer amorphen Magnetlegierung mit hoher Permeabilität,, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Hauptflächen aufweisendes Band aus einer amorphen Magnetlegierung bildet; das Band aus der Magnetlegierung bei einer unterhalb der Kristallisationstemperatur der Legierung liegenden Temperatur unter Anlegen eines ersten Magnetfelds in einer ersten Richtung quer zu der Hauptfläche während einer Zeitdauer wärmebehandelt, die dazu ausreicht, eine magnetische Anisotropie in der ersten Richtung zu induzieren; und

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