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Title:
LOW-RETENTIVITY FOIL AND METHOD FOR PRODUCING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/018828
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a foil (20) with low-retentivity characteristics (coercive field strength especially below 20 A/m, saturation inductance especially over 0.4 T). The inventive foil is provided with a magnetically anisotropic composite structure (V) consisting of anisotropic particles of an amorphous and/or nanocrystalline, ferromagnetic metal powder (21) and a plastic material (22). The metal powder (21) and the plastic material (22) that is present in the powdery or liquid form thereof are mixed, heated and converted into the foil form in order to produce said foil. The metal powder can be incorporated into or mounted to a carrier foil of the plastic material.

Inventors:
VON GENTZKOW WOLFGANG (DE)
NUETZEL DIETER (DE)
RIEGER GOTTHARD (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/003037
Publication Date:
March 15, 2001
Filing Date:
September 04, 2000
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
VON GENTZKOW WOLFGANG (DE)
NUETZEL DIETER (DE)
RIEGER GOTTHARD (DE)
International Classes:
H01F1/00; H01F1/153; (IPC1-7): H01F1/00; H01F1/153
Foreign References:
EP0301561A21989-02-01
EP0959480A21999-11-24
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 382 (E - 1580) 19 July 1994 (1994-07-19)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Folie mit weichmagnetischen Eigenschaften in Form eines Verbundaufbaus aus einem Kunststoffmaterial und Metallpulver aus einem Werkstoff mit mindestens einem ferromagnetischen Element, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Erstellung des Verbundaufbaus (V) mit magnetischer Anisotropie anisotrope Pulverpartikel aus einem amorphen und/oder nanokristallinen Metallpulver (21) vorgesehen sind.
2. Folie nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Foliendicke (D) unter 2 mm, vorzugsweise unter 0,5 mm.
3. Folie nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Verbundaufbau (V) mit Metallpulvern (21) mit einer mittleren Partikelgröße (6) erstellt ist, die unter 100 pm liegt.
4. Folie nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Metallpulver (21), dessen Partikel ein Aspektverhältnis von mindestens 3, vorzugsweise mindestens 10, aufweisen.
5. Folie nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Metallpulver (21) aus einem ferromagnetischen Werkstoff mit mindestens einem der Elemente Fe oder Ni oder Co.
6. Folie nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der ferromagnetische Werkstoff zusätzlich mindestens ein nichtmagnetisches Element enthält.
7. Folie nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Metallpulver (21) aus einem metallischen Glas.
8. Folie nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Metallpulver (21) mit einem zumindest teilweise rekristallisierten Gefüge.
9. Folie nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Kunststoffmaterial (22) aus einem Thermoplast oder einem Elastomer oder einem Duroplast.
10. Folie nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Anteil des Metallpul vers (21) zwischen 50 und 85 Vol% in dem Verbundaufbau (V).
11. Folie nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Koerzitivfeldstärke von unter 20 A/m.
12. Folie nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Sättigungsinduktion von aber 0,4 T.
13. Verfahren zur Herstellung einer weichmagnetischen Folie nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Metallpulver (21) und das in pulvriger oder flüssiger Form vorliegende Kunst stoffmaterial (22) vermengt, erwärmt und in die Folienform überführt werden.
14. Verfahren zur Herstellung einer weichmagnetischen Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zunächst auf eine Träger folie aus dem Kunststoffmaterial das Metallpulver aufgebracht und anschließend in die Trägerfolie mechanisch eingearbeitet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass auf die mit einer Klebstoff schicht versehene Oberfläche der Trägerfolie das Metallpulver mittels eines Walzprozesses aufgebracht wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das auf die Oberfläche der Trägerfolie aufgebrachte Metallpulver mittels eines Walzprozesses bei erhöhter Temperatur in die Trägerfolie eingearbeitet wird.
17. Verfahren zur Herstellung einer weichmagnetischen Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zunächst auf eine Träger folie aus dem Kunststoffmaterial das Metallpulver aufgebracht und anschließend dort fixiert wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zum Fixieren des Metall pulvers auf der Trägerfolie eine Besprühung mit einem Reaktionsharz und eine anschließende Trocknung vorgesehen werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mehrere mit dem Metallpulver versehene Trägerfolien gestapelt und zu einer dickeren Gesamtfolie verarbeitet werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mittels einer Rascherstarrungstechnik Stücke aus einem Zwischen produkt des ferromagnetischen Werkstoffes hergestellt werden, die anschließend mittels einer Mahltechnik in das Metall pulver (21) überführt werden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Zwischenproduktstücke in einer Ultrazentrifugalmühle, gegebenenfalls ohne Sieb, ge mahlen werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei der Metallpulverherstellung eine Wärmebehandlung der Zwischen produktstücke oder des Metallpulvers vorgesehen wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Orien tierung der Pulverpartikel des Metallpulvers (21) in einem Magnetfeld vorgesehen wird.
Description:
Beschreibung Weichmagnetische Folie und Verfahren zu deren Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf eine Folie mit weichmagneti- schen Eigenschaften in Form eines Verbundaufbaus aus einem Kunststoffmaterial und Metallpulver aus einem Werkstoff mit mindestens einem ferromagnetischen Element sowie auf Verfah- ren zur Herstellung einer solchen Folie. Entsprechende Folien und deren Herstellung sind z. B. aus der DE 43 22 371 A1 bekannt.

Die statischen und dynamischen Eigenschaften von weichmagne- tischen Massivwerkstoffen hängen neben den reinen Material- eigenschaften stark von der jeweiligen Geometrie des einge- setzten Werkstoffs und/oder auch von dessen mechanischer Beanspruchung ab. So bestimmt z. B. die Dicke eines Blechs aus diesem Werkstoff oder die einer Folie die bei höheren Fre- quenzen auftretenden Wirbelstromverluste.

Weichmagnetische Folien finden ein weiteres Anwendungsfeld in der HF-und NF-Technik. Mit entsprechenden, bekannten Folien beispielsweise aus Ferritmaterial und einer Dicke zwischen 0,2 und 0,4 mm lassen sich flache Spulen für Identifikations- systeme, elektronische Artikelsicherungssysteme, Sensoren oder kontaktlose Chipkarten realisieren. Auch an eine Ver- wendung als Störabschirmung von Spulen gegenüber Metallen, zur Strahlungsabsorption bei Frequenzen oberhalb 500 MHz unter dem Gesichtspunkt einer elektromagnetischen Verträg- lichkeit (EMV), zur Kompensation von Jochringspulen zur Bildentzerrung in Fernsehgeräten oder Monitoren oder als Abstandselemente zwischen Ferritkernen anstatt von Luft- spalten oder unmagnetischen Folien zum Zwecke einer Unter- drückung von Streufeldern oder zur Einstellung einer Vor- magnetisierungskennlinie ist gedacht.

Entsprechende Metallfolien können gemäß der Literaturstelle aus etz", Band 109 (1988), Heft 20, Seiten 958 bis 961, durch spezielle Rascherstarrungsverfahren direkt aus der Schmelze mit einer typischen Dicke von etwa 25 ym gewonnen werden. Solche Folien mit einem im allgemeinen amorphen Materialgefüge sind zwar elastisch verformbar, besitzen jedoch aufgrund der Herstellungstechnik nur sehr einge- schränkte Geometrien sowie eingeschränkte mechanische und magnetische Eigenschaften.

Entsprechendes gilt auch für weichmagnetisches Kernmaterial.

Auch hier wird die Formgebung durch den Werkstoff beschränkt, da bereits mit der mechanischen Bearbeitung eine Verschlech- terung der magnetischen Eigenschaften einhergeht.

EMV-Schirmgehäuse werden häufig aus kristallinen NiFe-Blechen hergestellt, die jedoch mechanisch kaum flexibel sind.

Aus weichmagnetischen, nanokristallinen Werkstoffen werden gegenwärtig praktisch ausschließlich sogenannte Ringbandkerne hergestellt, die aber aufgrund ihrer Sprödigkeit keiner mechanischen Belastung ausgesetzt werden dürfen. Es ist auch bekannt, entsprechende Kerne aus einem Verbundwerkstoff aus einem Kunststoffmaterial mit eingelagerten, weichmagneti- schen, flockenartigen Pulverpartikeln auszubilden (vgl.

EP 0 959 480 A2). Derartige Kerne aus dem Verbundwerkstoff haben jedoch einen verhältnismäßig massiven Aufbau und stellen folglich keine selbsttragende Folie dar.

Aus der eingangs genannten DE-A1-Schrift ist ein Verfahren zur Herstellung von Fäden oder Folien mit magnetischen Eigen- schaften zu entnehmen, bei dem einem polymeren Kunststoff- material ein ferromagnetischer Werkstoff mit Partikelgrößen von höchsten 10 Hm und einem Gewichtsanteil von maximal 50 %, bezogen auf das Polymergewicht, zugesetzt wird. Der so er- haltene Verbundwerkstoff wird dann zu den Fäden oder Folien in einem sogenannten Schmelzspinnverfahren versponnen. Das

entsprechende Herstellungsverfahren ist jedoch verhältnis- mäßig aufwendig. Außerdem lässt sich damit nur ein Verbund- aufbau mit einer begrenzten Geometrie herstellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weichmagneti- sche Folie anzugeben, die sich auf verhältnismäßig einfache Weise mit gegenüber dem Stand der Technik erweiterter Geome- trie herstellen lässt, die gemäß den jeweiligen Anforderungen hinreichend mechanisch flexibel ist und sich auf den genann- ten Anwendungsfeldern einsetzen lässt. Außerdem sollen hier- für geeignete Verfahren angegeben werden.

Diese Aufgabe wird bezüglich der Folie erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Erstellung des Verbundaufbaus mit magnetischer Anisotropie anisotrope Pulverpartikel aus einem amorphen und/oder nanokristallinen Metallpulver vorgesehen sind. Der ferromagnetische Werkstoff der Pulverpartikel enthält dabei mindestens ein ferromagnetisches Element und gegebenenfalls weitere nicht-magnetische und/oder nicht- metallische Elemente.

Entsprechende flexible Folien mit in dem Kunststoffmaterial eingebundenem amorphen und/oder nanokristallinen Pulver, dessen Pulverpartikel vor der Verarbeitung mit dem Kunst- stoffmaterial vorzugsweise in Form von Plättchen (sogenannten "Flakes") vorliegen oder aus solchen gewonnen werden können, besitzen eine deutliche höhere Sättigungsinduktion und ge- ringere Koerzitivfeldstärke als Folien aus Ferritmaterial.

Weiterhin sind aufgrund einer vorbestimmten Partikelgröße auch im MHz-Bereich höhere Permeabilitäten möglich. Zudem lassen sich die guten magnetischen Eigenschaften von Kunst- stofffolien auf diese zunächst spröden, nanokristallinen Weichmagnetmaterialien übertragen.

Durch die erfindungsgemäße Kombination von amorphen und/oder nanokristallinen weichmagnetischen Metallpulvern auf Basis

eines ferromagnetischen Werkstoffs (mit mindestens einem der ferromagnetischen Elemente Fe, Co, Ni und gegebenenfalls weiteren Elementen) mit einem geeigneten Kunststoff (binder), der sowohl eine hinreichende mechanische Flexibilität als auch eine geforderte Temperaturstabilität garantieren kann, wird die Herstellung einer Verbundfolie mit hervorragenden weichmagnetischen Eigenschaften ermöglicht. Mit der neuen mechanischen und magnetischen Eigenschaftskombination lassen sich folglich bisherige Lösungen bzw. Anwendungsfälle er- setzen oder neue erschließen.

Diese liegen aufgrund der gegenüber Ferritfolien höheren Sättigungsinduktion, der geringeren Verluste und der Möglich- keit einer Einstellung magnetisch anisotroper Eigenschaften sowohl in den Bereichen nÜbertrager"und nFlussführung" allgemein, als auch in dem Bereich der EMV aufgrund einer Abschirmwirkung in unterschiedlichen Frequenzbereichen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Folie sowie des Verfahrens zu ihrer Herstellung gehen aus den jeweils abhängigen Ansprüchen hervor.

So ist es als vorteilhaft anzusehen, wenn der Verbundaufbau mit Metallpulvern mit einer mittleren Partikelgröße erstellt ist, die unter 100 um liegt. Solche Pulver zeichnen sich durch gute Verarbeitbarkeit mit dem Kunststoffmaterial zu dem Verbundaufbau und durch eine hohe Sättigungsinduktion bei hinreichend niedriger Koerzitivfeldstärke aus.

Vorteilhaft wird ein Metallpulver verwendet, dessen Partikel ein Aspektverhältnis (= Länge zu Breite) von mindestens 3, vorzugsweise mindestens 10, aufweisen. Solche Pulver lassen sich während des Herstellungsprozesses der Folie verhältnis- mäßig leicht ausrichten, wodurch eine ausgeprägte Anisotropie des Materials bei gleichzeitig hoher Verdichtung zu erreichen ist.

Der Anteil des Metallpulvers, das im Falle eines amorphen Gefüges als aus einem metallischen Glas bestehend angesehen werden kann oder ein zumindest teilweise rekristallisiertes Gefüge aufweist, kann vorteilhaft innerhalb des Verbundauf- baus in weiten Grenzen liegen und insbesondere zwischen 50 und 85 Vol.-% ausmachen. Damit ist eine grole Variations- breite hinsichtlich der mechanischen und magnetischen Eigen- schaften der Folie gegeben.

Als Kunststoffmaterial wird vorteilhaft ein Thermoplast oder ein Elastomer oder ein Duroplast vorgesehen. Aus der Familie dieser Materialien lassen sich vorzugsweise solche auswählen, die eine gute Benetzung und Anbindung an den weichmagneti- schen Füllstoff gewährleisten. Eine gute Verarbeitbarkeit ist damit zu gewährleisten.

Eine erfindungsgemäße Folie lässt sich vorteilhaft gemma$ einem ersten Verfahrensweg dadurch herstellen, dass man das Metallpulver und das in pulvriger oder flüssiger Form vor- liegende Kunststoffmaterial vermengt, erwärmt und in die Folienform überführt. Dabei werden die magnetischen Eigen- schaften der Folie von einer auftretenden mechanischen Be- anspruchung vorteilhaft nur geringfügig beeinflusst. Mit diesen Verfahrensschritten lassen sich folglich Folien mit den besonderen weichmagnetischen Eigenschaften mit beliebiger Geometrie und Dicke gemäß den Forderungen des jeweiligen Anwendungsfalles leicht ausbilden.

Ein weiterer Verfahrensweg zur Herstellung der erfindungs- gemäßen Folie sieht vor, dass zunächst auf eine Trägerfolie aus dem Kunststoffmaterial das Metallpulver aufgebracht und anschlie$end in die Trägerfolie mechanisch eingearbeitet wird. Sowohl das Aufbringen des Metallpulvers als auch das Einarbeiten in die Trägerfolie soll mittels eines Walzprozes- ses erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass zunächst auf eine Trägerfolie aus dem Kunststoffmaterial das Metallpulver aufgebracht und dort insbesondere durch Besprühung mit einem

Reaktionsharz und anschließender Trocknung fixiert wird. Die für beide Verfahrenswege verwendbaren Trägerfolien können dabei sehr dünn, beispielsweise zwischen 5 und 10 Hm dick sein. Vorzugsweise können dann mehrere mit dem Metallpulver versehene Trägerfolien gestapelt und zu einer dickeren Gesamtfolie weiterverarbeitet werden.

Dabei ist es als besonders vorteilhaft anzusehen, wenn mit- tels einer Rascherstarrungstechnik Stücke aus einem Zwischen- produkt des weichmagnetischen Werkstoffes hergestellt werden, die anschließend mittels einer Mahltechnik in das Metall- pulver überführt werden. Eine Rascherstarrungstechnik ist nämlich ein besonders geeignetes Verfahren, um die gewünschte amorphe und/oder nanokristalline Mikrostruktur der Zwischen- produktstücke und damit der Metallpulver zu erhalten. Gegebe- nenfalls kann bei der Metallpulverherstellung eine Wärme- behandlung der Zwischenproduktstücke oder des Metallpulvers vorgesehen werden, mittels derer ein Auskristallisieren und/ oder eine Einstellung der Korngröße in dem Pulver zu errei- chen ist. Durch spezielle Mahlverfahren und Wärmebehandlungs- verfahren können dabei Pulver mit niedriger Koerzitivfeld- stärke hergestellt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles noch weiter erläutert. Es zeigen jeweils schematisch Figur 1 den prinzipiellen Aufbau einer Mühle zur Ausbildung des für die erfindungsgemäße Folie erforderlichen Metallpulvers, Figur 2 eine tabellarische Gegenüberstellung der Koerzitiv- feldstärken nanokristalliner Pulver, hergestellt mit verschiedenen Mühlentypen, Figur 3 die Hysteresiskurve einer erfindungsgemäßen Folie und Figur 4 eine erfindungsgemäße Folie.

Die Herstellung einer erfindungsgemäßen Folie gliedert sich in die folgenden Abschnitte unter : 1) Bereitstellung des Metallpulvers Das Metallpulver kann aus jedem ferromagnetischen Werk- stoff hergestellt werden, der je nach gefordertem Anwen- dungsfall hinreichend weichmagnetische Eigenschaften hat und dessen Partikel eine nanokristalline Struktur sowie eine Anisotropie besitzen (vgl. z. B. das Buch"Magnetwerk- stoffe und Magnetsysteme", Hrsg. H. Warlimont, DGM Infor- mationsgesellschaft-Verlag, Oberursel, 1991, Seiten 137 bis 146). Der Werkstoff besteht aus wenigstens einem der ferromagnetischen Elemente und gegebenenfalls aus weiteren metallischen Elementen und/oder Nichtmetallen (Metalloi- den). Beispiele für weitere metallische Elemente Cu und Nb ; Beispiele für feste Metalloide sind B und Si. Die Koerzitivfeldstärke des bereitzustellenden Metallpulvers sollte dabei vorteilhaft einen niedrigen Wert haben und vorzugsweise unter 20 A/m liegen. Außerdem sollte dieses Pulver eine verhältnismäßig hohe Sättigungsinduktion besitzen, die deshalb vorzugsweise über 0,4 Tesla liegt.

Entsprechende weichmagnetische, ein amorphes oder nano- kristallines Gefüge aufweisende Metallpulver werden aus Ausgangsmaterialien gewonnen, die bevorzugt durch mecha- nisches Legieren oder durch eine Rascherstarrungstechnik gewonnen werden. Bei letztgenannter Technik wird in einem ersten Verfahrensschritt aus einer erschmolzenen Vorlegie- rung aus den Ausgangskomponenten ein amorphes oder fein- kristallines Zwischenprodukt erzeugt. Hierzu wird die Vorlegierung auf einer hohen Temperatur erschmolzen und anschließend gemäß dem sogenannten melt spinning" (Schmelzspinnverfahren) auf einen rotierenden Körper gespritzt, der so zu einer hohen Abkühlrate von deutlich aber 100 K/s, insbesondere bis 106 K/s, bei einer verhält- nismäßig hohen Oberflächengeschwindigkeit an seinem Rad- umfang führt. Man erhält so bandförmige Stücke des Zwi-

schenproduktes, sogenannte"Flakes", die zwar im allge- meinen verhältnismäßig spröde sind, aber die geforderte Anisotropie haben können. Denn solche Zwischenprodukte haben üblicherweise ein hohes Aspektverhältnis (= Länge zu Breite) und lassen sich während des Herstellungsprozesses der Folie leicht ausrichten.

Die Zwischenproduktstücke können in Abhängigkeit von den Parametern der Apparatur zur Rascherstarrung ein amorphes und/oder kristallines Gefüge haben. Das amorphe Gefüge kann in bekannter Weise mittels einer Wärmebehandlung in ein nanokristallines Gefüge überführt werden. Für die nachfolgende Betrachtung sei ein solches nanokristallines Gefüge angenommen : Die Stücke des Zwischenproduktes werden anschließend mit- tels einer Mahltechnik in das Pulver mit einer gewünschten Pulverpartikelgröße mit einem gewünschten Aspektverhältnis überführt. Die Pulverpartikel sollten dabei vorzugsweise einen mittleren Durchmesser aufweisen, der unter 200 ym, insbesondere unter 100 Hm liegt. Ihr Aspektverhältnis sollte dabei mindestens 3, vorzugsweise mindestens 10 be- tragen. Zur Einstellung der Pulverpartikelgröße wird vor- teilhaft eine Ultrazentrifugalmühle verwendet (vgl. z. B. die nicht-vorveröffentlichte DE-Anmeldung 198 37 630.8).

Eine entsprechende Zentrifugalmühle zeigt Figur 1. Die dort mit 10 bezeichnete Mühle weist einen Aufnahmetrichter 9 auf, über welchen ein Mahlgut 2 aus den Stücken des Zwischenproduktes in das Mühleninnere gelangt. Dort befin- det sich ein Rotor 3 mit einer Vielzahl keilförmiger, an ihren Spitzen zueinander gerichteter Rotorzähne 4. Diese Zähne sind an einer Rotorplatte 5 gelagert, die mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Das Mahlgut 2 wird in Folge der hohen Zentrifugalkräfte nach außen geschleudert und an den inneren Kanten der Rotorzähne 4 zerkleinert. Ferner kann der Rotor 3 ein in der Figur nur teilweise ausgeführtes Ringsieb 6 enthalten, dessen Sieblochgröße in der Regel maßgeblich die Partikelgrößenverteilung des gemahlenen

Pulvers bestimmt. In einem Auffangbehälter 7 werden die durch das Ringsieb hindurchgelangten Partikel aufgefangen.

Wie im rechten Teil der Figur angedeutet ist, lässt sich gegebenenfalls auf das Ringsieb in der Zentrifugalmühle verzichten. Dies kann zur Erzielung niedriger Koerzitiv- feldstärken sogar von Vorteil sein. Es zeigt sich nämlich, dass der zwischen Rotor und Ringsieb erfolgende mechani- sche Zerkleinerungsschritt insbesondere bei einem Mahlen nanokristallinen Materials zu Strukturdefekten führen kann, die in einer höheren Koerzitivfeldstärke resultie- ren.

Figur 2 zeigt in Form einer Tabelle eine Gegenüberstellung der Koerzitivfeldstärken von nanokristallinen Pulvern, wie sie mit verschiedenen Mühlentypen zu erhalten sind. Das hier zugrunde gelegte Zwischenproduktmaterial ist ein metallisches Glas auf Fe-Basis mit der Zusammensetzung Fe73,5Cu1Nb3Sil55B7. Wie der Tabelle zu entnehmen ist, zeigen die mit einer Scheibenschwingmühle gemahlenen Pulver eine verhältnismäßig hohe Koerzitivfeldstärke, die um so griser ist, je kleiner die Grundgröße (Partikel- größe) ist. Gegenüber einer derartigen Schwingscheiben- mühle wird vorteilhaft die gezeigte Zentrifugalmühle ohne Sieb verwendet, mit der Partikel mit deutlich kleinerem Durchmesser und auch mit kleinerer Koerzitivfeldstärke zu erhalten sind. Die entsprechenden Werte liegen auch unter denen einer Zentrifugalmühle mit einem Sieb, das eine Lochung von 0,25 mm aufweist. Die Tabelle belegt deutlich die Tatsache, dass sich mittels einer Variation der Par- tikelgröße die magnetischen Eigenschaften des Pulvers und damit auch die des folienförmigen Endprodukts in einem weiten Bereich einstellen lassen.

Auf alle Fälle müssen die Prüferpartikel vor ihrer Ver- arbeitung mit dem Kunststoffmaterial eine uniaxiale Aniso- tropie aufweisen, um so die gewünschte magnetische Orien- tierung bzw. Ausrichtung der Folie zu ermöglichen. Die

Ausrichtung kann entweder allein durch ein geeignetes mechanisches Verfahren wie z. B. in einem Walzstuhl oder mit Unterstützung durch ein angelegtes Magnetfeld erfol- gen. Die Ausrichtung der weichmagnetischen Partikel in einem Magnetfeld geschieht durch zwei voneinander unab- hängige Anisotropieeigenschaften der Partikel : 1. Die Partikel besitzen aufgrund eines hohen Aspektver- hältnisses eine sogenannte Formanisotropie. Aufgrund dieser rein geometrischen Eigenschaft erfahren die Prüferpartikel in einem homogenen Magnetfeld ein Dreh- moment und werden sich im Magnetfeld längs ihres läng- sten Durchmessers anordnen.

2. Die Partikel können eine inhärente Anisotropie auf- weisen, die sich durch eine entsprechende atomare Struktur ergibt. Diese kann entweder durch die Kri- stallanisotropie vorgegeben sein oder durch eine entsprechende Wärmebehandlung als Nahordnung erzeugt werden : Dazu gehören unter anderem eine Temperung in einem Magnetfeld (sogenannte magnetfeldinduzierte Anisotropie") oder eine Temperung unter mechanischer Spannung (sogenannte"spannungsinduzierte Anisotro- pie n) 2) Bereitstellung des Kunststoffmaterials Bei dem auszuwählenden Kunststoffmaterial handelt es sich vorzugsweise um ein temperaturstabiles Plastematerial, das auch als Binder bezeichnet wird. Es kann zunächst in fester Form z. B. als Pulver oder in flüssiger Form vor- liegen.

Als Kunststoffbinder können thermoplastische, elastomere und duroplastische Kunststoffe eingesetzt werden. Aus- schlaggebend ist eine gute Benetzung und Anbindung des Kunststoffes an den weichmagnetischen Füllstoff.

Bei den Thermoplasten haben sich Ethylencopolymere, wie Polyethylenvinylacetat oder Polyethylenethylacrylat be- währt. Des weiteren kommen Polycarbonate, Polyester oder Polyurethane in Frage. Bei den elastomeren Kunststoffen können alle Kautschuke, insbesondere Siliconkautschuk, verwendet werden.

Besonders bewährt als Kunststoffbinder haben sich auch Silicon-oder Epoxidharze sowie UP-Harze.

3) Bereitstellung des Metallpulver-Kunststoffbinder-Gemisches und dessen Verarbeitung zu der Folienform Das erzeugte, anisotrope Metallpulver wird anschließend gemäß einem ersten Verfahrensweg mit dem besonderen Kunst- stoffmaterial vermengt oder vermischt. Dabei lassen sich vorteilhaft aber den Anteil bzw. Füllgrad des Metallpul- vers innerhalb des Metallpulver-Kunststoffbinder-Gemischs die magnetischen Eigenschaften des folienförmigen End- produkts in weiten Grenzen variieren. Bevorzugt kann der Metallpulveranteil zwischen 50 und 85 Vol.-% liegen. Die Verarbeitung des Gemischs zu der Folienform geschieht nach an sich bekannten Prozessen. Entsprechende Prozesse werden beispielsweise bei der Herstellung von Audio-oder Video- bändern der Unterhaltungsindustrie angewandt. Prinzipiell wird im allgemeinen bei erhöhter Temperatur von beispiels- weise 100 bis 150°C das Gemisch kompaktiert und an- schließend mittels eines Verformungsprozesses wie z. B. mittels Walzens oder Pressens in die Folienform überführt.

Es kann dabei eine Dicke der Folie zwischen 0,1 und 2 mm eingestellt werden. Eine Orientierung der Pulverpartikel kann z. B. nach einem Gießvorgang und vor einem Abziehen der Folie von einem Träger erfolgen. Die Partikel können sich dabei während der Verfestigung in einem Magnetfeld, das aus Gründen einer Energieeinsparung auch gepulst sein kann, gemma$ ihrer Vorzugsrichtung orientieren. Eine der- artige Orientierung ermöglicht auch eine hohe Verdichtung

der üblicherweise ein groles Aspektverhältnis aufweisenden Pulverpartikel. Da bekanntlich die Güte der magnetischen Eigenschaften der erzeugten weichmagnetischen Folie eng mit dem Füllgrad des Magnetmaterials zusammenhängt, lässt sich so eine hohe Güte erreichen.

Thermoplaste und Elastomere werden bevorzugt auf Walzen- stühlen mit dem weichmagnetischen Füllstoff gemischt und zu Folien verarbeitet. Während nach diesem Prozess mit Thermoplasten hergestellte Folien direkt eingesetzt werden können, müssen Folien auf Elastomerbasis nach diesem Prozess chemisch oder radikalisch noch vernetzt werden.

Im Falle einer Verwendung von Silicon-oder Epoxidharzen sowie Polyurethan und UP-Harzen als Kunststoffbinder werden diese bevorzugt mit Lösungsmitteln verdünnt und mit den Metallpulvern so gemischt, dass die Füllstoffober- fläche vollständig benetzt wird. Aus diesen Mischungen auf einer Trägerfolie hergestellte Gießfolien werden im Vakuum vom Lösungsmittel befreit. Danach werden die Folien mit Hilfe eines Kalanders auf die gewünschte Foliendicke ge- bracht und durch Erwärmen gehärtet. Nach der Härtung kann die Trägerfolie entfernt werden.

Figur 3 zeigt ein Diagramm der Hysteresiskurve, die für ein entsprechend hergestelltes Ausführungsbeispiel einer weich- magnetischen Folie sich ergibt. Diese Folie hatte folgende Parameter : Weichmagnetisches Material : Fe73, 5Cu1Nb3Sil3, 5B9 Mittlere Partikelgröße : 70 bis 90 Hm Kunststoffmaterial : Polypropylen Verarbeitungstemperatur : 150°C.

In dem Diagramm sind in Richtung der Abszisse die magnetische Feldstärke H (in A/cm) und in Ordinatenrichtung die magneti- sche Induktion B (in Tesla) aufgetragen. Die Folie wies gemma$ dem Diagramm eine Sättigungsinduktion von etwa 0,43 T bei

einer Feldstärke H von etwa 500 A/cm auf und zeigte eine Koerzitivfeldstärke von etwa 0,05 A/cm.

Figur 4 zeigt in stark schematisierter Darstellung eine ent- sprechende erfindungsgemäße Folie 20 in Schrägansicht. Die Folie hat eine Dicke D von insbesondere unter 2 mm, vorzugs- weise unter 0,5 mm, und eine an sich in weiten Grenzen wähl- bare Breite B, beispielsweise von 2 cm. Sie weist einen Verbundaufbau V aus Metallpulverpartikeln 21 und Kunststoff- material 22 auf. Die Partikel haben eine mittlere Grole 5 (= jeweils maximale Ausdehnung eines Partikels in einer Richtung) von vorzugsweise unter 100 um. Die Folie zeigt ausgeprägte weichmagnetische Eigenschaften, wobei ihre Koer- zitivfeldstärke vorzugsweise einen Wert von unter 20 A/m hat.

Der Wert ihrer Sättigungsinduktion liegt insbesondere aber 0,4 T. Das vorstehende Ausführungsbeispiel liegt im Rahmen dieser Werte. Entsprechende Folien kommen insbesondere für Anwendungen in Frage, die beispielsweise für amorphe weich- magnetische Legierungen bekannt sind (vgl. das vorstehend genannte Buch"Magnetwerkstoffe und Magnetsysteme", Seiten 153 bis 168).

Nachfolgend werden als Ausführungsbeispiele zur Herstellung zwei weitere Verfahrenswege aufgezeigt, die die Formaniso- tropie von flockenartigen Magnetpulverpartikeln nutzen : 1. Auf eine Thermoplastfolie von 5 bis 10 Hm Dicke, die eine sehr dünne, z. B. durch Aufsprühen erzeugte, Klebstoff- schicht enthält, wird das weichmagnetische Metallpulver in einer Monoschicht aufgebracht, indem die Folie aber eine Gummiwalze auf das zu einer dünnen Schicht ausge- breitete Metallpulver gepresst wird. In dieser Schicht befinden sich die flockenartigen Pulverpartikel vorwie- gend auf ihrer größten Fläche liegend. Bei dem Walzvor- gang bleiben die weichmagnetischen Metallpulverpartikel flächig auf der Folie haften. Durch die Klebstoff- beschichtung wird sichergestellt, dass tatsächlich nur eine Monoschicht der Metallpulver auf der Folie angeord-

net wird. Um eine möglichst gute Flächenbelegung zu er- reichen, wird dieser Vorgang mehrmals wiederholt. Nach diesem Prozess wird die Folie durch einen Walzenstuhl mit geheizten Walzen gezogen. Dabei wird das Magnetpulver in das erweichende Folienmaterial mechanisch eingedrückt.

Auf diese Art und Weise lassen sich selbsttragende Filme von ca. 20 bis 30 ym Schichtdicke und einem Füllgrad von > 80 Vol.-% erzeugen. In derartigen Schichten ist sicher- gestellt, dass sich alle Partikel mit ihrer größten Fläche absolut parallel zur Folienoberfläche befinden und damit der Gesamtfolie ein anisotropes Verhalten verlei- hen. Aus diesen Primärfolien lassen sich dickere Folien mit anisotropem Verhalten durch Verpressen von Stapeln mehrerer Primärfolien herstellen.

2. Das flockenartige Metallpulver wird in einem Spalt, der z. B. durch die Anordnung von zwei Glasplatten, die durch Metallbedampfung oberflächlich leitfähig ausgerüstet wur- den, so orientiert, dass es quasi eine Monolage bildet.

Diese Monolage kann durch Anordnung der Glasplatten in einem Winkel > 45° durch Rütteln so kompaktiert werden, dass der Volumenfüllgrad auf aber 80 Vol.-% steigt. Nach dieser Verdichtung kann die obere Glasplatte entfernt und die Monoschicht durch Besprühen mit einer Lösung eines Reaktionsharzes und nachfolgendes Abdampfen des Lösungs- mittels zu einer Metall/Kunststoff-Folie gebunden werden.

Dieser Prozess lässt sich auch kontinuierlich gestalten, indem man die aus dem Spalt austretende Metallpulver- monolage auf eine Trägerfolie aufbringt, danach mit der Reaktionsharzlösung besprüht und das Lösungsmittel in einer Trockenstrecke entfernt. Als Reaktionsharze sind insbesondere flexibilisierte Epoxidharze, Polyurethan- harze oder Silikonharze geeignet. Die derartig herge- stellten Folien enthalten noch reaktives Harz, so dass diese Monoschichten zu Multischichten verpresst und ge- härtet werden können. In derartigen Schichten ist sicher- gestellt, dass sich alle Partikel mit ihrer größten Flä- che absolut parallel zur Folienoberfläche befinden und damit der Gesamtfolie ein anisotropes Verhalten ver- leihen.