Um gute weichmagnetische Eigenschaften zu erzielen, musse auch nahezu magnetostriktionsfreie, amorphe ferromagnetische Legierungen einer Warmebehandlung unterworfen werden.

Typischerweise werden diese dabei in einem Magnetfeld getempert, um gezielt eine flache B-H-Schleife einzustellen.

Letzteres geschieht nach dem Stand der Technik an fertig gewickelten Bandkernen, weil bei der Temperung in der Regel eine Versprödung des amorphen Materials eintritt und der für höchste Permeabilitäten erforderliche Abbau innerer mechanischer Spannungen, die herstellbedingt sind und auch vom Wickeln des Bandkerns herruhren, erfolgen kann.

Eine Möglichkeit, im Magnetfeld warmebehandelte, amorphe ferromagnetische Bandkernbander herzustellen, bietet die stationare Warmebehandlung der zu Liefercoils gewickelten Bandkernbander in sogenannten Querfeldöfen. Diese Methode ist jedoch hinsichtlich einer guten Reproduzierbarkeit sehr kritisch. So musse angesichts der großen Materialmengen relativ lange Anlaßzeiten von mehreren Stunden, im Extremfall bis zu Tagen, durchgefuhrt werden, um eine gleichmaßige Durchwarmung der Liefercoils zu gewahrleisten. Aufgrund der langen Anlaßzeiten muß hierbei bei relativ niedrigen Temperaturen im Bereich von ca. 200°C 5 T : 5 2500C gearbeitet werden, um eine thermische Versprödung des Materials auszuschließen. Dadurch ist aber der Variabilitatsbereich der einstellbaren magnetischen Eigenschaften sehr stark eingeschrankt, was insbesondere die erreichbaren Permeabilitäten betrifft.

Aus der DE 33 24 729 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung einer amorphen magnetischen Legierung mit hoher Permeabilität bekannt, bei dem mittels rascher Starrung ein Band aus einer amorphen magnetischen Kobalt-/Basis-Legierung, die einen Stoffmengenanteil an Eisen von 5% aufweist, hergestellt wird, und bei dem das amorphe magnetische Band in einem Magnetfeld quer zur Bandrichtung im Durchlauf einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dieses Herstellverfahren für Bandkernbander aus amorphem ferromagnetischem Material weiter zu entwickeln, so daß mit geringem Aufwand wirtschaftlich und energiesparend Bandkerne, insbesondere zu Ringbandkerne, und daraus hergestellte induktive Bauelemente hergestellt werden kõnnen, bei denen wesentlich höhere Permeabilitaten und dadurch verbesserte magnetische Eigenschaften erzielt werden können.

Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe mit einem Herstellverfahren gelöst, welches durch folgende Schritte gekennzeichnet ist : a) Es wird ein amorphes ferromagnetisches Band aus einer Kobaltlegierung, die Zusätze an Eisen und/oder Mangan in einem Stoffmengenanteil zwischen 1 und 10 % der Legierung enthalt, aus einer Schmelze mittels Rascherstarrung gegossen ; b) Das amorphe ferromagnetische Band wird in einem Magnetfeld quer zur Bandrichtung im Durchlauf einer Warmebehandlung unterzogen, wobei die Durchlaufgeschwindigkeit so gewahlt wird, daß das amorphe ferromagnetische Band für eine Wärmebehandlungszeit 0,5 sec < t < 60 sec auf eine Temperatur 250°C < T < 450°C erwärmt wird.

c) Die Bandkernbander werden von dem wärmebehandelten amorphen ferromagnetischen Band abgelängt.

Das erfindungsgemaße Herstellverfahren laßt sich mit geringstmöglicher Energie durchführen. Es lassen sich auf diese Weise duktile, amorphe Bandkernbander mit flachen B-H- Schleifen herstellen, die bis in ihren Sattigungsbereich sehr stark linear verlaufen, und einen Permeabilitatsbereich zwischen etwa 2000 und 15000 aufweisen. Aufgrund der Möglichkeit eines präzisen Abgleichs der Magnetostriktion können hieraus Bandkerne, insbesondere Ringbandkerne, hergestellt werden, die einen Wickeldurchmesser d < 10mm aufweisen, ohne daß es zu einer nennenswerten Beeintrachtigung der magnetischen Eigenschaften kommt.

Ferner erfordert die Wärmebehandlung im Durchlauf kein Schutzgas, insbesondere ist die Exposition an Luft sogar von Vorteil, da die entstehende donne Oxidationsschicht auf den Bandkernbandern die erforderliche elektrische Bandlagenisolation unterstützt.

Ganz besonders gute Bandkernbänder lassen sich bei Durchlaufgeschwindigkeiten erzielen, die so eingestellt sind, daß das amorphe ferromagnetische Band fur eine Warmebehandlungszeit t < 30 sec auf eine Temperatur 300°C < T < 400°C erwärmt wird.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird der Anteil an Eisen und/oder Mangan in der Legierung so eingestellt, daß das amorphe ferromagnetische Band nach der Warmebehandlung eine Sättigungsmagnetostriktion s 0,1 ppm, vorzugsweise Xs : 0, 05 ppm, aufweist.

Bei dem erfindungsgemaßen induktiven Bauelement ist der Bandkern demnach aus einem duktilen, warmebehandelten Bandkernband aus einer amorphen ferromagnetischen Legierung gewickelt, wobei die amorphe ferromagnetische Legierung eine

Sattigungsmagnetostriktion Rs S 0, 1 ppm sowie eine flache s- H-Schleife aufweist, die bis in den Bereich der Sättigung möglichst linear verläuft. Die amorphe ferromagnetische Legierung ist dabei eine Kobaltbasislegierung, die Stoffmengenanteile an Eisen und/oder Mangan zwischen 1 und 10 Atom% der Legierung enthalt. Das Bandkernband wird also vor der Wicklung wärmebehandelt und aufgrund der erzielten Duktilität können die Bandkerne problemlos gewickelt werden.

In Abhängigkeit von der angestrebten Qualität und der gewünschten Einsatzmöglichkeit des induktiven Bauelements können die Bandkerne einen mittleren Durchmesser d : 5 ; 50mm, ja sogar einen mittleren Durchmesser d 10mm aufweisen.

Insbesondere sind induktive Bauelemente herstellbar, die Ringbandkerne aufweisen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und nachstehend im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen : Figur 1 das typische Temperaturprofil eines zur Herstellung verwendeten Durchlaufofens mit der Solltemperatur von 350°C, Figur 2 die relative Bruchdehnung EF nach der Durchlaufwärmebehandlung als Funktion der Wärmebehandlungstemperatur, Figur 3 Anisotropiefeldstärke HA, mittleres Permeabilitatsniveau R und Sättigungsmagnetostriktion ks eines erfindungsgemaßen Bandkernbandes nach Durchlaufwärmebehandlung im Querfeld als Funktion der Warmebehandlungstemperatur Ta,

Figur 4 Anisotropiefeldstarke HA, mittleres Permeabilitätsniveau R und Sättigungsmagnetostriktion ks eines weiteren erfindungsgemäßen Bandkernbandes nach Warmebehandlung im Querfeld als Funktion der Warmebehandlungstemperatur Ta, Figur 5 quasistatische B-H-Schleifen gemessen an Ringbandkernen der Abmessungen 22xl6x6mm und 12x8x6mm aus im Durchlauf querfeldbehandelten Bandkernbändern, Figur 6 Amplitudenpermeabilitäten bei 50 Hz, gemessen an Ringbandkernen der Abmessungen 22xl6x6mm und 12x8x6mm aus im Durchlauf querfeldbehandelten Bandkernbändern und Figur 7 die Anderungen der Sattigungsmagnetostriktion kg zweier erfindungsgemaßer Bandkernbänder nach Durchlaufwärmebehandlung im Querfeld als Funktion der WärmebehandlungstemperaturTa.

Untersucht wurden je zwei Chargen der Legierungen VC6030 und VC6150B60 mit einer Bandbreite von 6mm und einer Banddicke von ca. 20um. Die Zusammensetzung der Legierungen und ihre magnetischen Kenngrößen im Herstellzustand sind der Tabelle 1 zu entnehmen.

Tabelle 1 Nominelle Zusammensetzung, Banddicke, Sattigungsinduktion Bs und Sattigungsmagnetostriktion As (im Herstellzustand) der untersuchten Chargen.

Legierung (Stoffmengen-Dicke B. X, Bezefchnung Zusammensetzung antell in%) Charge (Nm) (104)

VC 6030 D30 Co7l. aFel2Mn4Molsil3B9 E 4405 17.0 0.807-17.3 201-1559 17.6 0.821-10.8 VC 6150 B60 C072. 5Fel. 5Mn., Si5Bi7 201-481 20.2 0.987-15.2 E 4286 18.2 0.975 +8.8 Die amorphen ferromagnetischen Bander wurden aus einer Schmelze mittels Rascherstarrung gegossen und danach in einem ca. 40cm langen Querfeldofen im Durchlauf mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 1, 6m/Minute bei verschiedenen Temperaturen warmebehandelt. Das während der Wärmebehandlung senkrecht zur Bandrichtung und in Bandebene anliegende Magnetfeld von ca. 159-200 A/m wurde durch ein Dauermagnetjoch von ca. 40cm Lange erzeugt, welches sich in dem Durchlaufofen befindet.

Die Figur 1 zeigt das typische Temperaturprofil des Durchlaufofens. Die Lange der homogenen Temperaturzone betrug ca. 15 bis 20cm, womit die obige Durchlaufgeschwindigkeit einer effektiven Wärmebehandlungszeit von ca. 7 Sekunden entspricht. Durch Verkürzung der AnlaSzeit und Verwendung eines ähnlich konstruierten 2m langen Ofens konnte die Durchlaufgeschwindigkeit auf ca. 10 bis 20m/Minute erhöht werden.

An dem querfeldbehandelten Band wurde die Sattigungsmagnetostriktion Bs und die B-H-Schleife im gestreckten Zustand gemessen. Ausgewertet wurde die Anisotropiefeldstarke HA und entsprechend der Gleichung Il = Bs/ (go HA) die mittlere Permeabilitat.

Aus dem bei 350°C wärmebehandelten Band wurden nach Ablängen der Bandkernbänder Ringbandkerne mit den Abmessungen 22xl6x6mm und 12x8x6mm gewickelt, um zu überprüfen, inwieweit die Wickelspannungen die Eigenschaften des Materials beeinflussen.

Ferner wurde die Duktilität des wärmebehandelten Materials durch Knick-und Reißtests ermittelt. Wie der Figur 2 zu entnehmen ist, setzt bei der gewählten Wärmebehandlungszeit eine Versprödung erst bei relativ hohen Warmebehandlungstemperaturen um 380°C ein. Damit kann problemlos eine erhöhte Wärmebehandlungstemperatur gewählt werden, was zu einer genügenden Spannungsrelaxation und zu einer schnellen Kinetik der Einstellung der induzierten Anisotropie fuhrt.

Wie den Figuren 3 und 4 zu entnehmen ist, ergibt sich prinzipiell der Effekt, daß die Permeabilität durch die Wahl der Legierungszusammensetzung und der Wärmebehandlungsparameter nach Wunsch eingestellt werden kann.

Die Figur 5 zeigt die B-H-Schleifen der aus dem wärmebehandelten Bandkernband gewickelten Ringbandkerne. Die Amplitudenpermeabilitat der Ringbandkerne ist in der Figur 6 dargestellt.

Insbesondere ergibt sich, daß schon bei kleinen Kernabmessungen von 12x8mm sehr flache und lineare B-H- Schleifen erhältlich sind, welche von den auftretenden Wickelspannungen nahezu unbeeinflußt sind.

Lediglich bei mangelhaft abgeglichener Magnetostriktion und erhöhtem Permeabilitatsniveau von R > 10000 ist, wie der Figur 5 zu entnehmen ist, aufgrund der Wickelspannungen eine Verrundung der B-H-Schleifen zu beobachten.

Zur Vermeidung des Einflusses der Wickelspannungen ist es demnach wichtig, die nach der Wärmebehandlung vorhandene Sättigungsmagnetostriktion möglichst gut auf Null abzugleichen. Dazu muß im Herstellzustand ein bestimmter, leicht negativer Wert von As eingestellt werden, welcher bei gegebenem Wärmebehandlungsparametern legierungsspezifisch ist.

Die Figur 7 zeigt hierzu den Verlauf der Änderung der Magnetostriktion nach der Wärmebehandlung für die beiden untersuchten Legierungen.

Der Magnetostriktionsabgleich muß genauer erfolgen als bei dem Material, das erst nach dem Wickeln der Ringbandkerne wärmebehandelt wird. Optimal ist es, daß nach der Wärmebehandlung eine Magnetostriktion-2x10-8 < Bs < 2x10-8 vorliegt. Dadurch lassen sich mit den im Querfeld wärmebehandelten Bandkernbandern Ringbandkerne mit Durchmessern bis unterhalb 10mm und einem Permeabilitatsniveau von etwa 2000 bis 15000 herstellen.