ES2616345T3

ES2616345T3 - Banda delgada magnética blanda, proceso para la producción de la misma, piezas magnéticas, y banda delgada amorfa

Info

Publication number: ES2616345T3
Application number: ES08752060.7T
Authority: ES
Inventors: Motoki Ohta; Yoshihito Yoshizawa
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2017-06-12
Anticipated expiration: 2028-04-24
Also published as: US8007600B2; JPWO2008133302A1; JP5455041B2; US20100084056A1; CN101663410A; WO2008133302A1; EP2149616A1; EP2149616B1; EP2149616A4

Abstract

Una cinta delgada amorfa para la producción de una cinta delgada magnética blanda, teniendo la cinta delgada amorfa una composición representada por la fórmula Fe100-x-y-z Ax My Xz-a Pa, donde A representa al menos un elemento seleccionado de Cu y Au; M representa al menos un elemento seleccionado de Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo y W; X representa B y Si; y 10 <= z <= 23, y 0,35 <= a <= 10 en porcentaje atómico caracterizada por que 0,7 <= x <= 1,3, y 0 < y <= 2,5 en porcentaje atómico, la cinta delgada amorfa incluye granos cristalinos con un tamaño de no más de 30 nm precipitados en una fase amorfa a una fracción en volumen de no más del 1 %, siendo la cinta delgada amorfa capaz de ser doblada a 180 grados; y la cinta delgada amorfa contiene opcionalmente al menos un elemento seleccionado de Ni y Co en una cantidad de menos del 10 % atómico en relación al contenido de Fe, al menos un elemento seleccionado de Re, los elementos del grupo del platino, Ag, Zn, In, Sn, As, Sb, Bi, Y, N, O, Mn y los elementos de tierras raras en una cantidad de menos del 5 % atómico en relación al contenido de Fe, y/o al menos un elemento seleccionado de Be, Ga, Ge, C y Al en una cantidad de menos del 5 % atómico en relación al contenido de X.

Description

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DESCRIPCION

Banda delgada magnetica blanda, proceso para la produccion de la misma, piezas magneticas, y banda delgada amorfa

Campo de la tecnica

La presente invencion se refiere a una cinta delgada magnetica blanda con alta densidad de flujo magnetico de saturacion y excelentes propiedades magneticas blandas, especialmente excelentes propiedades magneticas en corriente alterna (CA), que tiene granos cristalinos finos de escala nanometrica y que se usa en diferentes transformadores, bobinas de choque reactor, piezas de supresion de ruido, fuentes de energfa laser, piezas magneticas de potencia emitida en impulsos para su uso en aceleradores y similares, transformadores de impulsos en comunicaciones, nucleos de motores, generadores, sensores magneticos, nucleos de antenas, sensores de corriente, escudos magneticos, hojas de absorcion de ondas electromagneticas, materiales de bobinas, y similares. La presente invencion tambien se refiere a un metodo para producir la cinta delgada magnetica blanda y una pieza magnetica. La presente invencion ademas se refiere a una cinta delgada amorfa usada en la produccion de la cinta delgada magnetica blanda.

Antecedentes de la tecnica

Como materiales magneticos con una alta densidad de flujo magnetico de saturacion y excelentes propiedades magneticas en CA, que se usan en diferentes transformadores, bobinas de choque reactor, piezas de supresion de ruido, fuentes de energfa laser, piezas magneticas de potencia emitida en impulsos para aceleradores, diferentes motores, diferentes generadores y similares se conocen un acero de silicio, ferrita, aleacion de ferrita, material de aleacion nano-cristalina a base de Fe y similares.

Aunque una placa de acero al silicio se fabrica a partir de un material barato y tiene una alta densidad de flujo magnetico, existe un problema de una alta perdida en el nucleo en aplicaciones de alta frecuencia. Es extremadamente diffcil procesar estos materiales tan finos como cintas delgadas amorfas debido a su proceso de produccion. Ademas, tiene una alta perdida por corriente de Foucault y por consiguiente una alta perdida asociada con la misma. De ese modo, esto es una desventaja. Ademas, una ferrita tiene una baja densidad de flujo magnetico de saturacion y pobres propiedades de temperatura. De ese modo, la ferrita no es adecuada para aplicaciones de alta potencia donde se aplica una alta densidad de flujo magnetico de funcionamiento, ya que se satura magneticamente con facilidad.

Una aleacion amorfa a base de Co tiene un problema de inestabilidad termica ya que su densidad de flujo magnetico de saturacion es tan baja como 1 T o menos para su material practico. Esto hace que algunos problemas se hagan mayores en parte, y que aumente la perdida en el nucleo debido a cambios con el tiempo cuando se usa en aplicaciones de alta potencia. Ademas, existe un problema economico, ya que el Co tambien es caro.

Una aleacion magnetica blanda amorfa a base de Fe como se describe en el Documento de Patente JP-A-5-140703 tiene muy buenas propiedades magneticas blandas, ya que tiene una buena propiedad de cuadratura y una baja fuerza coercitiva. Sin embargo, la densidad de flujo magnetico de saturacion de la aleacion magnetica blanda amorfa a base de Fe se determina mediante el balance entre la distancia atomica y el numero de coordinacion y la concentracion del Fe, y asf un lfmite superior ffsico de la misma es aproximadamente 1,65 T. Ademas, la aleacion magnetica blanda amorfa a base de Fe tiene el problema que su propiedad se deteriora debido a un estres ya que tiene una alta magneto-restriccion, y esto causa un alto ruido en aplicaciones en las que se superponen las corrientes en el intervalo de frecuencias audibles. Ademas, si el Fe se sustituye de manera significativa con otro elemento magnetico tal como Co o Ni, tambien se encuentra un ligero aumento en la densidad de flujo magnetico de saturacion en aleaciones magneticas blandas amorfas a base de Fe convencionales. Sin embargo, la cantidad (porcentaje en peso) del elemento se minimiza deseablemente en terminos de coste. Debido a estos problemas, se ha desarrollado y usado en diferentes aplicaciones un material magnetico blando con nano-cristales, como se describe en el Documento de Patente JP-A-1-156451.

Como material magnetico blando con una alta permeabilidad magnetica y una alta densidad de flujo magnetico de saturacion, tambien se ha discutido una tecnica como la descrita en el Documento de Patente Jp-A-2006-40906, pero su densidad de flujo magnetico de saturacion no ha alcanzado aun 1,7 T. De ese modo, se demanda una aleacion magnetica con una densidad de flujo magnetico de saturacion igual o mayor de ese valor.

Documento de Patente 1: JP-A-5-140703

Documento de Patente 2: JP-A-1-156451

Documento de Patente 3: JP-A-2006-40906

El Documento de Patente Europea EP 1 925 686 A describe una cinta delgada amorfa con una alta densidad de flujo magnetico de saturacion y excelentes propiedades magneticas blandas.

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Descripcion de la invencion

Problemas a resolver por la invencion

Un objeto de la presente invencion es proporcionar una cinta delgada magnetica blanda con una alta densidad de flujo magnetico de saturacion y una baja fuerza coercitiva, que es barata ya que no contiene sustancialmente Co, que tiene una alta densidad de flujo magnetico de saturacion, aunque no esencial, de no menos de 1,7 T, y que tiene una dureza y estabilidad de produccion mejoradas que se incluyen en los problemas anteriores. Tambien proporciona un proceso para producir la cinta delgada magnetica blanda; y una pieza magnetica que usa la cinta delgada magnetica blanda. Ademas, otro objeto de la presente invencion es proporcionar una cinta delgada amorfa usada en la produccion de la cinta delgada magnetica blanda.

Los objetivos anteriores se pueden alcanzar mediante la cinta delgada amorfa definida en la reivindicacion 1, la cinta delgada definida en la reivindicacion 4, y el metodo de produccion definido en la reivindicacion 2. Las reivindicaciones dependientes se refieren a realizaciones preferidas.

Un ejemplo ilustrativo que no esta dentro del alcance reivindicado proporciona un metodo para producir una cinta delgada magnetica blanda, que comprende las etapas de:

moldear una aleacion fundida cuya formula de composicion esta representada por Fe-ioo-x-y-z Ax My Xz-a Pa, donde A representa al menos un elemento seleccionado de Cu y Au; M representa al menos un elemento seleccionado de Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo y W; X representa al menos un elemento seleccionado de B y Si; y 0,5 < x < 1,5, 0 < y < 2,5, 10 < z < 23, y 0,35 < a < 10 en porcentaje atomico, para obtener una cinta delgada sustancialmente amorfa con un espesor de no mas de 100 pm; y

luego, recocer la cinta delgada amorfa a una velocidad de calentamiento media de no menos de 100°C/min en el

intervalo de temperaturas de no menos de 300°C, para obtener una cinta delgada magnetica blanda con una

estructura donde los granos cristalinos con un tamano de no mas de 60 nm (con exclusion de 0) se dispersan en una fase amorfa a una fraccion en volumen de no menos del 30 %.

Otro ejemplo ilustrativo que no esta dentro del alcance reivindicado proporciona un metodo para producir una cinta delgada magnetica blanda, que comprende las etapas de:

moldear una aleacion fundida cuya formula de composicion esta representada por Fe-i00-x-z Ax Xz-a Pa, donde A representa al menos un elemento seleccionado de Cu y Au; X representa al menos un elemento seleccionado de B y Si; y 0,5 < x < 1,5, 10 < z < 23, y 0,35 < a < 10 en porcentaje atomico, para obtener una cinta delgada practicamente amorfa con un espesor de no mas de 100 pm; y

luego, recocer la cinta delgada amorfa a una velocidad de calentamiento media de no menos de 100°C/min en un

Otro ejemplo ilustrativo que no esta dentro del alcance reivindicado usa una cinta delgada amorfa que es sustancialmente amorfa y se puede doblar a 180 grados, cuya formula de composicion esta representada por Fe-100-x-y-z Ax My Xz-a Pa, donde A representa al menos un elemento seleccionado de Cu y Au; M representa al menos un elemento seleccionado de Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo y W; X representa al menos un elemento seleccionado de B y Si; y 0,5 < x < 1,5, 0 < y < 2,5, 10 < z < 23, y 0,35 < a < 10 en porcentaje atomico.

Un ejemplo ilustrativo adicional que no esta dentro del alcance reivindicado usa una cinta delgada amorfa que es sustancialmente amorfa y se puede doblar a 180 grados, cuya formula de composicion esta representada por Fe-100-x-z Ax Xz-a Pa, donde A representa al menos un elemento seleccionado de Cu y Au; X representa al menos un elemento seleccionado de B y Si; y 0,5 < x < 1,5, 10 < z < 23, y 0,35 < a < 10 en porcentaje atomico.

La "A" implica preferiblemente Cu como elemento esencial.

Segun una realizacion de la invencion, se puede usar una cinta delgada amorfa que contiene al menos un elemento seleccionado de Ni y Co en una cantidad de menos del 10 % en relacion al contenido de Fe, y/o al menos un elemento seleccionado de Re, los elementos del grupo del platino, Ag, Zn, In, Sn, As, Sb, Bi, Y, N, O, Mn, y los elementos de tierras raras en una cantidad de menos del 5 % en relacion al contenido de Fe.

Se puede usar una cinta delgada amorfa que contiene por lo menos un elemento seleccionado de Be, Ga, Ge, C y Al en una cantidad de menos del 5 % en relacion al contenido de X.

Mediante un recocido de una cinta delgada amorfa, se puede obtener una cinta delgada magnetica blanda hecha a partir de una aleacion a base de Fe que contiene Fe y un elemento metaloide, que tiene una estructura donde los granos cristalinos de estructura cubica centrada en el cuerpo (ccc) con un tamano medio de las partfculas de no mas de 60 nm esta dispersos en la fase amorfa a una fraccion en volumen de no menos del 30 %.

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La cinta delgada magnetica blanda de la presente invencion, que incluye los granos cristalinos finos puede tener elevadas propiedades magneticas, tales como una densidad de flujo magnetico de saturacion de no menos de 1,7 T y una fuerza coercitiva de no mas de 20 A/m.

La cinta delgada magnetica blanda se puede usar para producir una pieza magnetica.

Ventajas de la invencion

Segun la presente invencion, que viene dada por las reivindicaciones, se puede proporcionar a bajo coste una cinta delgada magnetica blanda con una alta densidad de flujo magnetico de saturacion y excelentes propiedades magneticas, especialmente excelentes propiedades de baja perdida. La cinta se usa en diferentes reactores para alta corriente, bobinas de choque para filtros activos, bobinas de choque de amortiguamiento, diferentes transformadores, piezas de supresion de ruido tales como materiales de blindaje electromagnetico, fuentes de energfa laser, piezas magneticas de potencia emitida en impulsos para aceleradores, motores, generadores o similares.

Ademas, la cinta delgada amorfa de la presente invencion en un estado amorfo tiene una alta resistencia a la flexion y se puede manipularfacilmente durante la produccion de la misma.

Ademas, el recocido de la cinta delgada amorfa de la presente invencion a una temperatura elevada durante un corto penodo de tiempo puede inhibir el crecimiento de los granos cristalinos y proporcionar una baja fuerza coercitiva y una mejorada densidad de flujo magnetico en un campo magnetico bajo, y una reducida perdida de histeresis. Tal recocido puede proporcionar una generalmente requerida alta propiedad magnetica, y por consiguiente es preferido.

El uso de esta cinta delgada magnetica blanda se puede apreciar en piezas magneticas de alto rendimiento y es muy eficaz.

Mejor modo de llevar a cabo la invencion

La presente invencion tiene como objetivo equilibrar un magnetismo blando y una alta densidad de flujo magnetico de saturacion Bs (deseablemente no menor de 1,7 T) en una aleacion con un alto contenido de Fe, e intentar desarrollar un material cristalino fino con un enfoque en el sistema binario Fe-P y en el sistema ternario Fe-M-P (donde M representa al menos un elemento seleccionado de Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo y W), que pueda tener de forma estable una fase amorfa incluso a un alto contenido de Fe. Espedficamente, el Cu se anade a una aleacion con un contenido de Fe de no mas del 88 % (en %), de la cual se puede obtener de forma estable una cinta delgada con una fase amorfa como la fase principal, ya que el Cu no solidifica solutos con el Fe. De ese modo, se genera el nucleo de cristales finos y luego se recuece para precipitar cristales finos y hacer crecer los granos cristalinos para obtener un material cristalino fino. La formacion de una fase amorfa en la etapa temprana de la produccion de la aleacion puede proporcionar granos cristalinos finos uniformes. Para obtener una Bsde no menos de 1,7 T mediante el uso de la aleacion cristalina fina magnetica blanda de la presente invencion, el contenido del Fe es deseablemente al menos aproximadamente un 75 % (en %) si toda la estructura se compone de cristales finos de Fe ccc.

La cinta delgada magnetica blanda con una alta densidad de flujo magnetico de saturacion y una baja fuerza coercitiva segun la presente invencion inventada por el estudio anterior esta representada por la formula de composicion Fe-ioo-x-y-z Ax My Xz-a Pa (donde A representa al menos un elemento seleccionado de Cu y Au; M representa al menos un elemento seleccionado de Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo y W; X representa B y Si, y 0,7 < x < 1,3, 0 < y < 2,5, 10 < z < 23, y 0,35 < a < 10 en porcentaje atomico). La cinta delgada magnetica blanda en un estado amorfo despues del rapido enfriamiento tiene una alta resistencia a la flexion y se puede doblar a 180 grados. Ademas, despues del recocido la cinta delgada magnetica blanda estructurada con granos cristalinos principalmente finos puede tener altas propiedades magneticas.

En el intervalo especificado por 0,5 < x < 1,5, y < 2,0, 10 < z < 20, y 0,35 < a < 10 dentro de un ejemplo ilustrativo que no esta dentro de los intervalos de composicion del alcance reivindicado, se obtiene la densidad de flujo magnetico de saturacion de no menos de 1,74 T y por consiguiente, tal cinta delgada magnetica blanda es deseable como un material magnetico blando.

Ademas, en el intervalo especificado por 0,5 < x < 1,5, y < 1,5, 10 < z < 18, y 0,35 < a < 10 dentro de un ejemplo ilustrativo que no esta dentro de los intervalos de composicion del alcance reivindicado, se obtiene la densidad de flujo magnetico de saturacion de no menos de 1,78 T y por consiguiente tal cinta delgada magnetica blanda es mas deseable como un material magnetico blando.

Ademas, en el intervalo especificado por 0,5 < x < 1,5, y < 1,0, 10 < z < 16, y 0,35 < a < 10 dentro de un ejemplo ilustrativo que no esta dentro de los intervalos de composicion del alcance reivindicado, se obtiene la densidad de flujo magnetico de saturacion de no menos de 1,8 T y por consiguiente tal cinta delgada magnetica blanda es extremadamente deseable como un material magnetico blando.

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En un ejemplo ilustrativo que no esta dentro del alcance reivindicado, el contenido x del elemento A, que es Cu o Au, se define como 0,5 < x < 1,5. Si el contenido de A es superior al 1,5 %, una cinta delgada con una fase amorfa como fase principal se fragiliza durante el enfriamiento rapido en un lfquido. El contenido de A para la presente invencion es 0,7 < x < 1,3 como se define en las presentes reivindicaciones. El uso de Cu como elemento A es preferible en terminos de costo, y si se usa Au, su contenido esta preferiblemente en el intervalo de no mas del 1,5 % en relacion al contenido del Cu.

Ademas, el contenido y del elemento M (M es al menos un elemento seleccionado de Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo y W) se define como 0 < y < 2,5. Si el contenido de M excede del 2,5 %, la densidad de flujo magnetico de saturacion es menos de 1,7 T.

Si el contenido total z del elemento X (X es B y Si) y de P es menos del 10 %, es extremadamente diffcil obtener una cinta delgada con una fase amorfa como la fase principal. Si el contenido z excede del 20 %, por el contrario, la densidad de flujo magnetico de saturacion no es mayor de 1,7 T. Ademas, se puede obtener de forma estable una fase amorfa mientras se satisfagan las restricciones sobre el contenido de Fe.

El contenido x del elemento A, el contenido y del elemento M y el contenido total z del elemento X y de P son mas preferiblemente, respectivamente, 0,7 < x < 1,3, y < 1,5, y 12 < z < 20, y mucho mas preferiblemente 0,7 < x < 1,3, y < 1,0, y 12 < z < 16. Mediante el control de x, y y z en estos intervalos, se obtiene una aleacion cristalina fina magnetica blanda con una alta densidad de flujo magnetico de saturacion y una baja fuerza coercitiva de no mas de 12 A/m.

P es un elemento que es extremadamente eficaz en la mejora de la capacidad de formacion de una fase amorfa y tambien es eficaz en la inhibicion del crecimiento de los granos nano-cristalinos. Por estas razones, el P es un elemento que es esencial para la realizacion de alta dureza, alta Bs, y buenas propiedades magneticas blandas, que pretende la presente invencion.

B es un elemento que es util para acelerar la formacion de la fase amorfa.

La adicion de Si aumenta la temperatura de inicio de la precipitacion del Fe-P y del Fe-B que tienen una alta anisotropfa magnetocristalina, y de ese modo puede hacer la temperatura de recocido mas alta. El recocido de alta temperatura aumenta el porcentaje de la fase cristalina fina, aumenta la Bs, y mejora la cuadratura de la curva B-H. Ademas, es eficaz en la inhibicion del cambio de calidad y en la decoloracion de la superficie de la muestra.

M es al menos un elemento seleccionado de Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo y W. Junto con el elemento A y los elementos metaloides, entra preferentemente en la fase amorfa que permanece incluso despues del recocido, de modo que actua para inhibir el crecimiento de los granos cristalinos finos con una alta concentracion de Fe. Esta accion disminuye el tamano medio de los granos de los nano-cristales y contribuye a mejorar la saturacion de la curva B-H y las propiedades magneticas blandas. Por otra parte, el Fe contribuye sustancialmente al magnetismo de la aleacion de la presente invencion, y de ese modo el contenido de Fe requiere mantenerse alto. Un elemento con un alto peso atomico tiene como resultado una disminucion en el contenido de Fe por unidad de peso. Especialmente, si el Nb o el Zr es un elemento de sustitucion, la cantidad de sustitucion es aproximadamente no mas del 2,5 % y mas preferiblemente no mas del 1,5 %. Si el Ta o Hf es un elemento de sustitucion, la cantidad de sustitucion no es mas del 1,5 % y mas preferiblemente no mas del 0,8 %. Ademas, incluso si una parte del Fe esta sustituido con al menos un elemento seleccionado de Re, los elementos del grupo del platino, Ag, Zn, In, Sn, As, Sb, Bi, Y, N, O, Mn y los elementos de tierras raras, tambien se pueden obtener los efectos anteriores. La sustitucion con Mn disminuye la densidad de flujo magnetico de saturacion, de modo que la cantidad de sustitucion es preferiblemente menos del 5 % y mas preferiblemente menos del 2 %.

Una cantidad total de estos elementos es preferiblemente no mas del 1,5 % con el fin de obtener una particularmente elevada densidad de flujo magnetico de saturacion. Ademas, la cantidad total es mas preferiblemente no mas del 1,0 %.

Una parte de X puede estar sustituida con al menos un elemento seleccionado de Ga, Ge, C y Al. La sustitucion con el elemento puede ajustar la magneto-restriccion y las propiedades magneticas.

Mediante la sustitucion de una parte del Fe con al menos un elemento seleccionado de Ni y Co que solidifica solutos con el Fe y el elemento A, se aumenta la capacidad de formacion de una fase amorfa, y de ese modo se puede aumentar el contenido del elemento A. El aumento en el contenido del elemento A facilita la formacion de la estructura cristalina mas fina y mejora las propiedades magneticas blandas. Ademas, la sustitucion con Ni o Co aumenta la densidad de flujo magnetico de saturacion. Una mayor sustitucion con el elemento tiene como resultado un aumento en el costo, lo que es una preocupacion. De ese modo, la cantidad de sustitucion con Ni es menos del 10 %, preferiblemente menos del 5 %, y mas preferiblemente menos del 2 %, mientras que la cantidad de sustitucion con Co es menos del 10 %, preferiblemente menos del 2 %, y mas preferiblemente menos del 1 %.

Si bien una aleacion amorfa con la misma composicion que la aleacion de la presente invencion tiene una relativamente alta magneto-restriccion debido al efecto de magnetovolumen, el Fe cubico centrado en el cuerpo proporciona un bajo efecto de magneto-volumen y por consiguiente una mucha menor magneto-restriccion. La

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aleacion de la presente invencion con granos cristalinos finos, la mayor parte de su estructura esta compuesta principalmente de Fe-ccc, mantiene su funcion incluso a la vista de la reduccion de ruido.

Una aleacion a base de Fe tiene una dureza mas alta al producirla de modo que tenga una estructura donde los granos cristalinos con un tamano medio de los granos de no mas de 30 nm se dispersan en la fase amorfa a una fraccion en volumen de menos del 10 % cuando se enfna rapidamente una masa fundida de la aleacion. La fraccion en volumen de los granos cristalinos de la invencion reivindicada no es mas del 1 % tal como se define en las presentes reivindicaciones. Si los cristales finos se distribuyen en la matriz amorfa a una fraccion en volumen de no menos del 10 % (excluyendo el intervalo dentro de 0,2 pm por debajo de la superficie de la cinta delgada), la aleacion tiene una dureza inferior, y el tamano medio de los granos, la distribucion del tamano de los granos, y la densidad de los granos de la fase nano-cristalina obtenidos despues del recocido se ven afectados facilmente por el grosor y las condiciones de produccion, haciendo diffcil obtener una cinta delgada magnetica blanda con propiedades estables. Los problemas anteriores se resuelven reduciendo los cristales finos en la matriz amorfa y facilitando la nucleacion uniforme durante el recocido.

Despues del recocido en la aleacion nano-cristalina, los granos de cristal de estructura cubica centrada en el cuerpo dispersos en la fase amorfa necesitan tener un tamano medio de los granos de no mas de 60 nm y estar dispersos a una fraccion en volumen de no menos del 30 %. Si el tamano medio de los granos de los granos cristalinos supera 60 nm, se deterioran las propiedades magneticas blandas, mientras que si la fraccion en volumen de los granos cristalinos es menos del 30 %, el porcentaje de la fase amorfa es tan grande que no se puede obtener facilmente una alta densidad de flujo magnetico de saturacion. El tamano medio de los granos de los granos cristalinos despues del recocido es mas preferiblemente no mas de 30 nm, y la fraccion en volumen de los granos cristalinos es mas preferiblemente no menos del 50 %. Estos intervalos permiten la realizacion de una aleacion con mejor magnetismo blando y una menor magneto-restriccion que la de la cinta delgada magnetica blanca amorfa a base de Fe.

Un metodo de enfriamiento rapido de una masa fundida en la presente invencion incluye un proceso de rodillo unico, un proceso de rodillo doble, un proceso de hilado de lfquido por rotacion, un proceso de atomizacion en gas, y un proceso de atomizacion en agua y similares. De este modo, se pueden producir una escama, una cinta delgada y un polvo. Ademas, la temperatura de la masa fundida antes del enfriamiento rapido es deseablemente aproximadamente de 50°C a 300°C mayor que el punto de fusion de la aleacion.

Si no esta contenido un metal activo, se pueden llevar a cabo procesos de enfriamiento muy rapidos, tales como un proceso de rodillo unico en aire o en una atmosfera localizada de argon o gas de nitrogeno o similar. Si esta contenido un metal activo, el proceso de enfriamiento se lleva a cabo en un gas inerte tal como Ar o He, en un gas de nitrogeno, a presion reducida, o en una atmosfera de gas que se controla cerca de la superficie del rodillo proxima a la punta de la boquilla. Ademas, se produce una cinta delgada de la aleacion mientras se sopla gas de CO2 contra el rodillo o mientras se quema gas de CO cerca de la superficie del rodillo proxima a la boquilla.

La velocidad periferica de un rodillo de enfriamiento en un proceso de rodillo unico es deseablemente aproximadamente 15 m/s a 50 m/s, y el rodillo de enfriamiento esta convenientemente fabricado de cobre puro o de aleaciones de cobre tales como Cu-Be, Cu-Cr, Cu-Zr o Cu-Zr-Cr que tienen buena conduccion termica. Si se produce a gran escala una cinta delgada o si se produce una cinta delgada ancha o de espesor, el rodillo de enfriamiento tiene preferiblemente una estructura de refrigeracion por agua.

A traves del recocido, se puede precipitar una estructura cristalina fina en una cinta delgada magnetica blanda de la presente invencion. Durante el calentamiento en el recocido, se genera un nucleo uniforme y luego la cinta delgada magnetica blanda se mantiene en un intervalo de temperaturas igual o mayor que la temperatura de cristalizacion durante un segundo o mas con el fin de facilitar el crecimiento de los granos cristalinos. El ajuste de los tres parametros de velocidad de calentamiento, temperatura y tiempo puede controlar la nucleacion y el crecimiento de los granos cristalinos. Por esta razon, incluso si el recocido se realiza a alta temperatura, el crecimiento de los granos cristalinos se puede inhibir si el tiempo de recocido es muy corto, y el recocido tambien es eficaz en la reduccion de la produccion de compuestos, en la disminucion de la fuerza coercitiva, en el aumento de la densidad de flujo magnetico en un campo magnetico bajo, y en la disminucion de la perdida por histeresis. El recocido a baja temperatura y a largo plazo mencionado en primer termino o el recocido a alta temperatura y a corto plazo anterior se puede usar apropiadamente dependiendo de las propiedades magneticas deseadas. Este recocido a alta temperatura y a corto plazo es preferible ya que se pueden obtener facilmente las generalmente necesarias propiedades magneticas.

La temperatura de mantenimiento es preferiblemente no menos de 430°C. Cuando la temperatura es menos de 430°C, el efecto anterior no se obtiene facilmente, incluso mediante el ajuste adecuado del tiempo de mantenimiento. La temperatura de mantenimiento es preferiblemente Tx2-50°C o superior, donde Tx2 es la temperatura a la que precipita un compuesto.

Ademas, cuando un tiempo de mantenimiento no es mas corto de 1 hora, el efecto anterior no se obtiene facilmente y esto conduce a un tiempo de tratamiento mas largo, y por consiguiente una pobre productividad. El tiempo de

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mantenimiento es preferiblemente no mas largo de 30 minutes, mas preferiblemente no mas largo de 20 minutos, y mucho mas preferiblemente no mas largo de 15 minutos.

La velocidad de calentamiento maxima es preferiblemente no menos de 100°C/min. Ademas, la velocidad de calentamiento media es mas preferentemente no menos de 100°C/min.

En este proceso de produccion, una velocidad de calentamiento en el intervalo de altas temperaturas afecta en gran medida a las propiedades. Asf, la velocidad de calentamiento media es preferiblemente no menos de 100°C/min a una temperatura de recocido de no menos de 300°C, y mas preferiblemente no menos de 100°C/min a una temperatura de recocido de no menos de 350°C.

Como un metodo para llevar a cabo el calentamiento, se puede preparar una muestra para que tenga un peso ajustado de manera que tenga una capacidad calonfica mas baja y se coloca con antelacion en un horno a una temperatura igual o mayor que la temperatura objetivo. Otros metodos incluyen un metodo que usa un horno de calentamiento por lamparas (concentracion de infrarrojo), un metodo que hace pasar directamente corriente a traves de una muestra para calentar la muestra con el calor Joule, un metodo que implica el calentamiento por induccion electromagnetica, un metodo que implica calentamiento por laser, y un metodo que pone una muestra en contacto con o cerca de una sustancia con una alta capacidad calonfica para calentar la muestra. Cualquiera de estos metodos puede mejorar la productividad con un recocido en continuo.

Ademas, la nucleacion tambien se puede controlar, por ejemplo, mediante un recocido de multiples etapas que implique su mantenimiento durante un cierto pertedo de tiempo en un numero de etapas cambiando el control de la velocidad de calentamiento o variando la temperatura. Ademas, la aleacion se puede mantener a una temperatura menor que la temperatura de cristalizacion durante un cierto pertedo de tiempo suficiente para generar la nucleacion, seguido de un recocido a una temperatura mayor que la temperatura de cristalizacion durante menos de 1 hora para hacer crecer los granos cristalinos. En este caso, los granos cristalinos inhiben el crecimiento de otros, y de ese modo se obtiene una estructura cristalina fina uniforme. Por ejemplo, el recocido a aproximadamente 250°C durante un periodo de tiempo no mas corto de 1 hora, seguido de un recocido a alta temperatura y a corto plazo, por ejemplo, que implique la condicion de una velocidad de calentamiento de no menos de 100°C/min cuando la temperatura de recocido sea superior a 300°C, puede proporcionar el mismo efecto que el anterior proceso de produccion.

Mediante el establecimiento de una alta temperatura dentro del horno, se garantiza que la velocidad de calentamiento sea alta en el intervalo de altas temperaturas de no menos de 300°C, y aun mas no menos de 400°C. Incluso si la temperatura de una cinta delgada de aleacion falla en alcanzar la temperatura dentro del horno, el recocido se puede terminar justo despues de que alcance la temperatura objetivo. De esta manera, una cinta delgada magnetica blanda puede tener una alta Bs y una baja fuerza coercitiva. La temperatura objetivo es preferiblemente una temperatura mayor que la temperatura de cristalizacion, y la cinta delgada se coloca preferiblemente en el intervalo de temperaturas mayor que la temperatura de cristalizacion durante un periodo de tiempo no mas corto de 1 segundo.

Aunque el recocido se puede llevar acabo en aire, en vacte o en un gas inerte tal como argon, nitrogeno o helio, es particularmente deseable llevarlo a cabo en gas inerte. El recocido aumenta la fraccion en volumen de los granos cristalinos principalmente de Fe cubico centrado en el cuerpo y aumenta la densidad de flujo magnetico de saturacion. Ademas, el recocido tambien reduce la magneto-restriccion. El recocido en un campo magnetico puede impartir anisotropfa magnetica inducida a la aleacion magnetica blanda de la presente invencion. Durante al menos una parte del periodo de recocido, se aplica un campo magnetico lo suficientemente fuerte como para saturar la aleacion. En general, dependiendo de la forma del nucleo de la aleacion magnetica, se aplica un campo magnetico a no menos de 8 kAm"1 cuando se aplica a lo largo de la direccion de la anchura (la direccion de la altura del nucleo en el caso de un nucleo magnetico en forma de anillo) de la cinta delgada, y a no menos de 80 Am"1 cuando se aplica a lo largo de la direccion longitudinal (la direccion de la trayectoria magnetica del nucleo en el caso de un nucleo magnetico en forma de anillo). El campo magnetico que se aplica puede ser de CC, AC, o pulsante. Generalmente se aplica un campo magnetico en el intervalo de temperaturas de no menos de 200°C durante un periodo de tiempo no mas corto de 20 minutos. Cuando se aplica el campo magnetico, incluso durante el calentamiento, el mantenimiento a una temperatura constante y el enfriamiento, se induce una mejor anisotropfa magnetica uni-axial, de modo que se aprecia una forma mas estable de ciclo de histeresis de CC o CA. Un recocido en un campo magnetico proporciona una aleacion con un ciclo de histeresis de CC con una alta relacion de cuadratura o una baja relacion de cuadratura. Si no se aplica el recocido en un campo magnetico, una aleacion de la presente invencion tiene un ciclo de histeresis de CC con una relacion de cuadratura moderada. Por lo general, el recocido es deseable que se lleve a cabo en una atmosfera de un gas inerte con un punto de rocte de no mas de -30°C. El recocido en una atmosfera de un gas inerte con un punto de rocte de no mas de -60°C proporciona una mucha menor variacion y un resultado mas preferible.

Se obtiene un resultado mas preferible cuando una superficie de la cinta delgada magnetica blanda de la presente invencion se cubre, por ejemplo, con un polvo o con una pelteula de SiO2, MgO, AhO3 o similar; se trata qmmicamente para formar una capa aislante sobre la misma; o se somete a oxidacion anodica para formar una capa aislante de oxido sobre la misma para el aislamiento de la capa intermedia, segun sea necesario. Tales tratamientos

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son particularmente eficaces en la reduccion del impacto de la corriente de Foucault causada por las altas frecuencias que se propagan a traves de las capas y de ese modo se mejora la perdida en nucleo de alta frecuencia. Este efecto es particularmente notable si se usan tales tratamientos para un nucleo magnetico compuesto por una cinta delgada ancha con una buena condicion de superficie. Ademas, cuando se produce un nucleo magnetico a partir de la cinta delgada magnetica blanda de la presente invencion, la impregnacion o el revestimiento, por ejemplo, tambien se pueden llevar a cabo segun sea necesario. La aleacion de la presente invencion muestra el mayor rendimiento en aplicaciones de alta frecuencia, especialmente en aplicaciones que impliquen el paso de corriente por impulsos, y tambien se puede usar en aplicaciones de sensores y de piezas magneticas de baja frecuencia. La aleacion puede mostrar excelentes propiedades especialmente en aplicaciones donde es un problema la saturacion magnetica, y es particularmente adecuada para aplicaciones de electronica de energfa de alta potencia.

Una cinta delgada magnetica blanda de la presente invencion, que se recuece mientras se aplica un campo magnetico en una direccion casi perpendicular a la direccion de magnetizacion cuando se usa la cinta delgada, tiene una menor perdida en el nucleo que un material convencional con una alta densidad de flujo de saturacion magnetica. Por otra parte, la cinta delgada magnetica blanda de la presente invencion puede proporcionar excelentes propiedades incluso si es en la forma de una pelfcula delgada o de un polvo.

Si las piezas magneticas se componen de la cinta delgada magnetica blanda, se puede apreciar que las piezas magneticas compactas o de alto rendimiento son adecuadas para diferentes reactores para altas corrientes tales como reactores de anodo, bobinas de choque para filtros activos, bobinas de choque de amortiguado, diferentes transformadores, escudos magneticos, piezas de supresion de ruido, tales como materiales de blindaje electromagnetico, fuentes de energfa laser, piezas magneticas de potencia emitida en impulsos para aceleradores, motores, generadores o similares.

(Ejemplo 1)

Se calento una masa fundida de aleacion con cada una de las composiciones mostradas en la Tabla 1 (ninguna esta dentro del alcance de las presentes reivindicaciones) a 1.300°C y se chorreo sobre un rodillo de aleacion de Cu-Be con un diametro exterior de 300 mm que giraba a una velocidad periferica de 30 m/s para producir una cinta delgada amorfa. Las cintas delgadas amorfas producidas teman una anchura de 5 mm y un espesor de aproximadamente 21 pm. La difraccion de rayos X y la microscopfa electronica de transmision (TEM, por sus siglas en ingles) mostraron que los cristales finos de no mas de 30 nm se precipitaron en la fase amorfa a no mas del 1 %. Cada cinta delgada amorfa se podfa doblar a 180 grados y punzonar con una herramienta cortante tal como un molde.

Estas cintas delgadas amorfas se calentaron rapidamente a una velocidad de calentamiento media de no menos de 100°C/min en el intervalo de temperaturas de no menos de 300°C, se mantuvieron a 450°C durante 10 minutos, y luego se enfriaron rapidamente a temperatura ambiente. La velocidad de calentamiento fue aproximadamente 170°C/min a 350°C. En la Tabla 1 se muestran los datos de la fuerza coercitiva y la permeabilidad magnetica maxima de las cintas delgadas magneticas blandas sometidas al recocido. Cada composicion proporciona una B8000 de no menos de 1,7 T. A pesar de que una aleacion con una baja concentracion de Cu tiende a tener una baja densidad del numero de nucleos, el calentamiento instantaneo de la misma facilitaba la formacion uniforme del nucleo para reducir la fase amorfa residual y de ese modo aumentar el intervalo de composiciones en las que B8000 aumentaba a no menos de 1,70 T. Las aleaciones de la presente invencion tienen una alta B80, asf como una baja Hc, y de ese modo mantienen sus expectativas como materiales magneticos blandos. En cada una de estas cintas delgadas magneticas blandas, al menos una parte de su estructura contema granos cristalinos con un tamano de grano de no mas de 60 nm (con exclusion de 0). Ademas, la fase de grano nano-cristalino en la fase amorfa tema una fraccion en volumen de no menos del 50 %.

[Tabla 1]

Composicion: Fuerza coercitiva Hc (A/m) Densidad de flujo magnetico a 80 A/m B80 (T) Densidad de flujo magnetico a 8.000 A/m B8000 (T) Permeabilidad magnetica maxima Hm(103)

Febal.Cu1,2Si5B11P2: 3,8 1,58 1,77 102

Febal.Cu1,3Si5B11P2: 3,8 1,60 1,77 201

Febal.Cu1,2SisB11P4: 5,2 1,57 1,76 140

Febal.Cu1,3Si3B11P4: 5,2 1,57 1,77 132

Febal.Cu1,2Si3B13P2: 15,4 1,60 1,79 55

Febal.Cu1,3Si3B13P2: 8,0 1,48 1,79 58

Febal.CUl,2Si2Bl2P2: 4,8 1,87 1,81 109

Febal.CUl,2Si3Bl2P2: 4,8 1,85 1,79 97

Febal.CUl,2Si4Bl2P2: 4,9 1,84 1,77 105

Febal.CUl,2Si5Bl2P2: 4,8 1,82 1,75 80

Febal.CUl,2Si8Bl2P2: 4,2 1,80 1,74 100

Febal.CUl,2SilBl3P2: 5,9 1,87 1,84 117

Febal.CUl,2Si2Bl3P2: 5,8 1,88 1,82 88

Febal.CUl,2Si5Bl3P2: 5,8 1,80 1,75 83

Febal.CUl,2Si8Bl3P2: 5,9 1,58 1,71 45

Febal.CUl,2Si7Bl3P2: 5,8 1,27 1,70 51

Febal.CUl,2SilBl4P2: 7,0 1,84 1,81 121

Febal.CUl,2Si4Bl4P2: 7,1 1,82 1,78 92

Febal.CUl,2Si2Bl4P2: 8,7 1,81 1,79 80

Febal.CUl,2Si3Bl4P2: 8,8 1,83 1,78 74

Febal.CUl,2Si8Bl4P2: 8,4 1,54 1,75 75

Febal.CUl,2SilBl5P2: 7,1 1,82 1,79 98

Febal.CUl,2Si2Bl5P2: 7,8 1,85 1,78 100

Febal.CUl,2Si3Bl5P2: 7,8 1,45 1,74 130

Febal.CUl,2Si4Bl5P2: 8,2 1,55 1,70 82

Febai.Cui,2SiiBi8P2: 9,8 1,80 1,78 81

Febal.CUl,2Si3Bl8P2: 9,5 1,52 1,70 100

Febal.CUl,2Bl3P2: 8,0 1,41 1,84 72

Febal.CUl,2Bl4P2: 8,5 1,71 1,83 50

Febal.CUl,2Bl5P2: 8,8 1,87 1,82 78

Febal.CUl,2Bl8P2: 9,7 1,59 1,78 80

Febal.CUl,2Bl8P2: 10,8 1,37 1,72 33

Febal.CUl,2B20P2: 11,8 1,48 1,70 31

Febal.CUi,2B8Pl0: 4,7 1,59 1,78 82

Febal.CUi,2BioP8: 5,7 1,58 1,78 88

Febal.CUl,2Bl3P5: 8,2 1,59 1,78 83

Febal.CUl,2Si2Bl0P8: 4,8 1,59 1,77 51

Febal.CUl,2Si2B8P8: 4,8 1,80 1,77 54

Febal.CUl,2Si2Bl0P8: 8,2 1,58 1,75 87

Febal.CUl,2Si2B8Pl0: 8,2 1,57 1,75 72

Febal.CUl,2Si3B7P8: 9,4 1,58 1,78 55

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Febal.Cu1,2SisBi3P0,4: 12,0 1,48 1,79 38

(Ejemplo 2)

Se calento una masa fundida de aleacion con cada una de las composiciones mostradas en la Tabla 2 a 1.300°C y se chorreo sobre un rodillo de aleacion de Cu-Be con un diametro exterior de 300 mm que giraba a una velocidad periferica de 30 m/s para producir una cinta delgada amorfa. Las cintas delgadas amorfas producidas teman una anchura de 5 mm y un espesor de aproximadamente 21 pm. La difraccion de rayos X y la microscopfa electronica de transmision (TEM, por sus siglas en ingles) mostraron que los cristales finos se precipitaron en la fase amorfa a no mas del 1 %. Cada cinta delgada amorfa se podna doblar a 180 grados y punzonar con una herramienta cortante tal como un molde.

Estas muestras en forma de placa se calentaron rapidamente a una velocidad de calentamiento media de no menos de 100°C/min en el intervalo de temperaturas de no menos de 300°C, se mantuvieron a 450°C durante 10 minutos, y luego se enfriaron rapidamente a temperatura ambiente. La velocidad de calentamiento fue aproximadamente 170°C/min a 350°C. En la Tabla 2 se muestran los datos de la fuerza coercitiva y la permeabilidad magnetica maxima de las muestras. Cada composicion proporciona una B8000 de no menos de 1,7 T. Aunque una aleacion con una baja concentracion de Cu tiende a tener un nucleo bajo, la calefaccion instantanea facilitaba la nucleacion uniforme y reducfa la fase amorfa residual y, de ese modo ampliaba el intervalo de composiciones en las que la B8000 aumentaba a no menos de 1,70 T. Las cintas delgadas magneticas blandas de la presente invencion tienen una alta B80, asf como una baja Hc, y de ese modo mantienen sus expectativas como materiales magneticos blandos.

En cada una de estas cintas delgadas magneticas blandas, al menos una parte de su estructura contema granos cristalinos con un tamano de los granos de no mas de 60 nm (con exclusion de 0). Ademas, la fase de grano nano- cristalino en la fase amorfa tema una fraccion en volumen de no menos del 50 %. Se demostro que la sustitucion con Nb disminrna el tamano medio de los granos de la fase de nano-cristalina, para mejorar la saturacion de la curva de B-H, y aumentar la B80.

[Tabla 2]

Composicion: Fuerza coercitiva Hc (A/m) Densidad de flujo magnetico a 80 A/m B80 (T) Densidad de flujo magnetico a 8.000 A/m B8000 (T) Permeabilidad magnetica maxima Pm(103)

Febal.Cu1,0Nb1,0Si2B12P2: 3,0 1,70 1,75 185

Febal.Cu1,2Nb1,0Si2B-i2P2: 4,6 1,71 1,75 134

Febal.Cu1,0Nb1,0Si2B10P2: 6,8 1,71 1,79 59

Febal.Cu1,0Nb1,0Si4B10P2: 3,3 1,63 1,75 65

(Ejemplo 3)

Se calento una masa fundida de aleacion con cada una de las composiciones mostradas en la Tabla 3 (las marcadas con el sfmbolo * no estan dentro del alcance de las presentes reivindicaciones) a 1.300°C y se chorreo sobre un rodillo de aleacion de Cu-Be con un diametro exterior de 300 mm que giraba a una velocidad periferica de 30 m/s para producir una cinta delgada amorfa. Las cintas delgadas amorfas producidas teman una anchura de 5 mm y un espesor de aproximadamente 21 pm. La difraccion de rayos X y la microscopfa electronica de transmision (TEM, por sus siglas en ingles) mostraron que los cristales finos de no mas de 30 nm se precipitaron en la fase amorfa a no mas del 1 %. Cada cinta delgada amorfa se podfa doblar a 180 grados y punzonar con una herramienta cortante tal como un molde.

Estas muestras en forma de placas se calentaron rapidamente a una velocidad de calentamiento media de no menos de 100°C/min en el intervalo de temperaturas de no menos de 300°C, se mantuvieron a 450°C durante 10 minutos, y luego se enfriaron rapidamente a temperatura ambiente. La velocidad de calentamiento fue aproximadamente 170°C/min a 350°C. En la Tabla 3 se muestran los datos de la fuerza coercitiva He y de la densidad de flujo magnetico de saturacion Bs (el valor de B8000 se supone que es Bs) de las aleaciones. Cada composicion proporciona una Bs de no menos de 1,7 T. A pesar de que una aleacion con una baja concentracion de Cu tiende a tener un nucleo bajo, el calentamiento instantaneo facilita la nucleacion uniforme. Las aleaciones de la presente invencion tienen una baja He a 10 A/m, y mantienen sus expectativas como materiales magneticos blandos con una alta Bs y una baja perdida.

En cada una de estas cintas delgadas magneticas blandas, al menos una parte de su estructura contema granos cristalinos con un tamano de grano de no mas de 60 nm (con exclusion de 0). Ademas, la fase de grano nano- cristalino en la fase amorfa tema una fraccion en volumen de no menos del 50 %.

[Tabla 3]

Composicion: Bs Fuerza coercitiva

(%): (T) Hc (A/m)

Febal.Cu0,8Au0,2SilBl3P2*: i,84 5,2

Febal.Ni2Cui,2Si2Bl2P2*: i,8i 4,5

Febal.Co2Cui,2Si2Bl2P2*: i,82 6,8

Febal.Cui,2Si3Bl2P2Al0,5*: i,80 3,5

Febal.Cui,2Si3Bi2P2Ge0,5*: i,80 6,9

Febal.Cui,2Si3Bl2P2C0,5*: i,80 4,5

Febal.Cui,2Au0,5Si3Bi2P2*: i,8i 4,0

Febal.Cui,2Si3Bi2P2Pt0,5*: i,8i 4,i

Febal.Cui,2Si3Bi2P2W0,5: i,79 7,2

Febal.Cui,2Si3Bi2P2Sn0,5*: i,80 7,2

Febal.Cui,2Si3Bi2P2ln0,5*: i,80 7,3

Febal.Cui,2Si3Bi2P2Ga0,5*: i,8i 7,i

Febal.Cui,2Si3Bi2P2Ti0,5: i,8i 7,8

Febal.Cui,2Si3Bi2P2Cr0,5: i,80 8,0

Febal.Cui,2Si3Bi2P2Hf0,5: i,78 6,2

Febal.Cu1,2Si3B12P2Nb0,5: i,78 6,9

Febal.Cui,2Si3Bi2P2Zr0,5: i,78 7,0

Febal.Cui,2Si3Bi2P2Ta0,5: i,78 7,0

Febal.Cui,2Si3Bi2P2Mo0,5: i,78 7,i

Febal.Cui,2Si3Bi2P2Ge0,5*: i,80 8,2

Febal.Cui,2Si3Bi2P2Mn0,5*: i,80 4,2

Febal.Cui,4Nb0,C2sSiiBi2P2*: i,85 8,8

Febal.Cui,2V0,2Sii4B7P2: i,76 7,8

Febal.Cui,2Si4Bi2P2Zr0,2*: i,8i 6,5

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(Ejemplo 4)

Se calento una masa fundida de aleacion con cada una de las composiciones mostradas en la Tabla 4 a 1.300°C y se chorreo sobre un rodillo de aleacion de Cu-Be con un diametro exterior de 300 mm que giraba a una velocidad periferica de 30 m/s para producir una cinta delgada amorfa con una anchura de 5 mm y un espesor de 10 aproximadamente 27 pm. La cinta delgada amorfa de la presente invencion a la que se anadio P se podfa doblar a 180 grados. Ademas, la difraccion de rayos X y la microscopfa de transmision de electrones (TEM, por sus siglas en ingles) de la cinta delgada amorfa de la presente invencion mostraron que los cristales finos de no mas de 30 nm se precipitaron en la fase amorfa a no mas del 1 %.

Estas muestras se calentaron rapidamente a una velocidad de calentamiento media de no menos de 100°C/min en el intervalo de temperaturas de no menos de 300°C, se mantuvieron a 450°C durante 10 minutos, y luego se enfriaron rapidamente a temperatura ambiente. La velocidad de calentamiento fue aproximadamente 170°C/min a 350°C. En la Tabla 4 se muestran los datos sobre el espesor de la placa, la fuerza coercitiva, la densidad de flujo 5 magnetico de saturacion y la precipitacion de los granos cristalinos en la produccion de las muestras. Para la cinta delgada amorfa que contiene P segun la presente invencion, casi no se encuentran granos cristalinos precipitados en la cinta delgada magnetica blanda amorfa, incluso cuando la cinta es gruesa, y se puede obtener una fase amorfa uniforme. La cinta delgada tambien se puede doblar a 180 grados. Cuando se recuece la cinta delgada, se inhibe un aumento en la He incluso cuando se aumenta el espesor. Aunque la cinta delgada tiene un espesor de 27 pm, se 10 obtiene una He de aproximadamente 6 A/m, que es mucho menor de 10 A/m. Como resultado, se obtienen buenas y estables propiedades magneticas blandas en un amplio intervalo de espesores.

En un Ejemplo Comparativo al que no se anade P, los granos cristalinos precipitan de forma notable cuando se aumenta el espesor, y la cinta delgada no se puede doblar facilmente a 180 grados. El recocido de la cinta delgada aumenta la fuerza coercitiva He hasta 14 A/m.

15 [Tabla 4]

: Composicion Espesor (mm) HC (A/m) BS (T) Fraccion en volumen de granos cristalinos

Presente invencion: Febal.Cu1,0Nb1,0Si2B12P2 27 6,1 1,78 no mas del 1 %

Ejemplo Comparativo: Febal.Cu1,0Nb1,0Si4B12 27 14,2 1,79 no menos del 10 %

(Ejemplo 5)

Se calento una masa fundida de aleacion con cada una de las composiciones mostradas en la Tabla 5 (ninguna esta dentro del alcance de las presentes reivindicaciones) a 1.300°C y se chorreo sobre un rodillo de aleacion de Cu-Be 20 con un diametro exterior de 300 mm que giraba a una velocidad periferica de 30 m/s para producir una cinta delgada amorfa con una anchura de 5 mm y un espesor de aproximadamente 20 pm. Las cintas delgadas amorfas de la presente invencion a las que se anadieron P se podfan doblar a 180 grados. Ademas, la difraccion de rayos X y la microscopfa de transmision de electrones (TEM, por sus siglas en ingles) de las cintas delgadas amorfas de la presente invencion mostraron que los cristales finos de no mas de 30 nm se precipitaron en la fase amorfa a no mas 25 del 1 %.

Estas muestras se calentaron rapidamente a una velocidad de calentamiento media de no menos de 100°C/min en el intervalo de temperaturas de no menos de 300°C, se mantuvieron a 420°C durante 5 minutos, y luego se enfriaron rapidamente a temperatura ambiente. La velocidad de calentamiento fue de aproximadamente 180°C/min a 350°C. En la Tabla 5 se muestran los datos del espesor de la placa, la fuerza coercitiva, la densidad de flujo magnetico de 30 saturacion, y la precipitacion de los granos cristalinos en la produccion de las muestras. Para las cintas delgadas amorfas que contienen P segun la presente invencion, casi no se encuentran granos cristalinos precipitados en las cintas delgadas magneticas blandas amorfas, incluso cuando la cinta es gruesa, y se puede obtener una fase amorfa uniforme. Ademas, la sustitucion con Ni, que solidifica solutos con Fe y Cu, facilita la agrupacion del Cu de alta densidad para formar una fase nano-cristalina fina, con lo que se obtiene una baja fuerza coercitiva Hc. De ese 35 modo, se mejoran las propiedades magneticas blandas.

[Tabla 5]

Composicion: Fuerza coercitiva Hc (A/m) Densidad de flujo magnetico a 80 A/m Bsc (T) Densidad de flujo magnetico a 8.000 A/m B8000 (T) Permeabilidad magnetica maxima Pm(103)

Febal.Cu1,2Si4B10P2: 4,8 1,57 1,81 69

Febal.Ni2Cu1,2Si4B10P2: 3,4 1,46 1,78 72

Febal.Ni2Cu1,0Si2B12P2: 7,5 1,50 1,78 39

Febal.Ni2Cu1,2Si2B12P2: 4,5 1,55 1,81 62

La Tabla 6 muestra las propiedades magneticas blandas y la perdida en el hierro de una muestra obtenida por recocido de forma rapida de un nucleo en forma de anillo con 919 x 915 x 5 mm fabricado a partir de la aleacion Febal.Cui,oNbi,oSi2Bi2P2. Se pueden obtener extremadamente buenas propiedades de perdida en el hierro en el 5 intervalo de frecuencias mayor que la frecuencia comercial.

[Tabla 6]

Composicion: Fuerza coercitiva Hc (A/m) Densidad de flujo magnetico a 80 A/m B80 (T) Densidad de flujo magnetico a 800 A/m B800 (T) Perdida en el hierro a 50 Hz y i,5 T P i5/50 (W/kg) Perdida en el hierro a 400 Hz y i,0 T P10/400 (W/kg) Perdida en el hierro a i kHz y 1,0 T Pi0/1k (W/kg)

Febal.Cui,oNbi,oSi2Bi2P2: 8,0 i ,69 i,76 0,25 0,9 2,4

Claims

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REIVINDICACIONES

1. - Una cinta delgada amorfa para la produccion de una cinta delgada magnetica blanda, teniendo la cinta delgada amorfa una composicion representada por la formula Fe-100-x-y-z Ax MyXz-a Pa, donde

A representa al menos un elemento seleccionado de Cu y Au;

M representa al menos un elemento seleccionado de Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo y W;

X representa B y Si; y

10 < z < 23, y 0,35 < a < 10 en porcentaje atomico caracterizada por que

0,7 < x < 1,3, y 0 < y < 2,5 en porcentaje atomico,

la cinta delgada amorfa incluye granos cristalinos con un tamano de no mas de 30 nm precipitados en una fase amorfa a una fraccion en volumen de no mas del 1 %, siendo la cinta delgada amorfa capaz de ser doblada a 180 grados; y

la cinta delgada amorfa contiene opcionalmente al menos un elemento seleccionado de Ni y Co en una cantidad de menos del 10 % atomico en relacion al contenido de Fe, al menos un elemento seleccionado de Re, los elementos del grupo del platino, Ag, Zn, In, Sn, As, Sb, Bi, Y, N, O, Mn y los elementos de tierras raras en una cantidad de menos del 5 % atomico en relacion al contenido de Fe, y/o al menos un elemento seleccionado de Be, Ga, Ge, C y Al en una cantidad de menos del 5 % atomico en relacion al contenido de X.
2. - Un metodo para producir una cinta delgada magnetica blanda, que comprende las etapas de:

colar una masa fundida de aleacion en una forma de una cinta delgada amorfa con un espesor de no mas de 100 pm, en donde

la cinta delgada amorfa tiene una composicion representada por la formula: Fe100-x-y-z Ax My Xz-a Pa, donde A representa al menos un elemento seleccionado de Cu y Au; M representa al menos un elemento seleccionado de Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo y W; X representa B y Si; y 0,7 < x < 1,3, 0 < y < 2,5, 10 < z < 23, y 0,35 < a < 10 en porcentaje atomico,

la cinta delgada amorfa incluye granos cristalinos con un tamano de no mas de 30 nm precipitados en una fase amorfa a una fraccion en volumen de no mas del 1 %, siendo la cinta delgada amorfa capaz de ser doblada a 180 grados, y

la cinta delgada amorfa contiene opcionalmente al menos un elemento seleccionado de Ni y Co en una cantidad de menos del 10 % atomico en relacion al contenido de Fe, al menos un elemento seleccionado de Re, los elementos del grupo del platino, Ag, Zn, In, Sn, As, Sb, Bi, Y, N, O, Mn y los elementos de tierras raras en una cantidad de menos del 5 % atomico en relacion al contenido de Fe, y/o al menos un elemento seleccionado de Be, Ga, Ge, C y Al en una cantidad de menos del 5 % atomico en relacion al contenido de X,

luego recocer la cinta delgada amorfa a una velocidad de calentamiento media de no menos de 100°C/min en un intervalo de temperaturas de 300°C a una temperatura de recocido que es mas alta que una temperatura de cristalizacion, para obtener una cinta delgada magnetica blanda con una estructura donde los granos cristalinos con un tamano de grano de no mas de 60 nm (con exclusion de 0 nm) se dispersan en una fase amorfa a una fraccion en volumen de no menos del 30 %.
3. El metodo segun la reivindicacion 2, en donde la etapa de recocido incluye mantener la cinta a la temperatura de recocido durante 1 segundo a 30 minutos.
4. Una cinta delgada amorfa obtenida por recocido de la cinta delgada amorfa segun la reivindicacion 1, comprendiendo la cinta delgada magnetica blanda una estructura donde los granos cristalinos de estructura cubica centrada en el cuerpo con un tamano medio de los granos de no mas de 60 nm se dispersan en una fase amorfa a una fraccion en volumen de no menos del 30 %, en donde la cinta delgada amorfa se recuece a una velocidad de calentamiento media de no menos de 100°C/min en un intervalo de temperaturas de 300°C a una temperatura de recocido que es mas alta que una temperatura de cristalizacion.
5. La cinta delgada magnetica blanda segun la reivindicacion 4, con una densidad de flujo magnetico de saturacion de no menos de 1,7 T y una fuerza coercitiva de no mas de 20 A/m.
6. Una pieza magnetica que usa la cinta delgada magnetica blanda segun la reivindicacion 4 o 5.