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Die Erfindung betrifft einen Schichtwerkstoff mit hoher Permeabilität und niedriger Koerzitiv- feldstärke sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkstoffes. Schichtwerkstoffe mit solchen Eigenschaften werden für Wechselstromeinrichtungen, beispielsweise zur Herstellung von
Transformatorkernen, als magnetische Aufzeichnungsköpfe sowie als Abschirmungen für elektrische und magnetische Felder verwendet.
Bekannte derartige Schichtwerkstoffe werden im allgemeinen aus verhältnismässig dünnen Schich- ten aus magnetisierbarem Material unter Zwischenlage von Isolierschichten aus organischen Verbin- dungen, die dazu dienen, die Wirbelstromverluste zu vermindern, aufgebaut. Da die Handhabung der ausserordentlich dünnen Schichten des magnetisierbaren Werkstoffes Schwierigkeiten bereitet, kann es etwa beim Abziehen von einer Vorratsrolle oder beim Aufeinanderlegen zu dem geschichteten
Verband zu einer Verbiegung und Verformung desselben kommen, weswegen der sodann diesem Mate- rial innewohnenden Spannungen dessen magnetische Eigenschaften verschlechtert werden. Dies wieder kann zur Folge haben, dass aus dem betreffenden Schichtwerkstoff hergestellte Werkstücke sich hinsichtlich der elektrischen und magnetischen Eigenschaften als Ausschuss erweisen.
Diese Schwie- rigkeiten haben dazu geführt, dass die einzelnen Schichten aus magnetisierbarem Werkstoff nur begrenzt dünn ausgeführt werden konnten, wodurch die Qualität hieraus hergestellter Werkstücke bezüglich des Frequenzverhaltens ebenfalls begrenzt war.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass unter einem magnetisierbaren Werkstoff ein magnetisch aktiver Werkstoff, beispielsweise ein ferromagnetischer Werkstoff zu verstehen ist, wel- cher, zumindest nach entsprechender Behandlung, als magnetisch weicher Werkstoff vorliegen kann.
Zum Unterschied von diesen üblichen oben genannten Schichtwerkstoffen geht die Erfindung daher von einem Schichtwerkstoff mit hoher Permeabilität und niedriger Koerzitivfeldstärke aus, der eine Mehrzahl von Schichten aus magnetisch weichem Metall und durchgehende anorganische, im Verhältnis zum magnetisch weichen Metall elektrisch isolierende Zwischenschichten enthält.
Derartige Schichtwerkstoffe sind aus der DE-OS 2009631 bekannt. Bei diesen bekannten Schichtwerkstoffen soll jedoch eine Diffusion von zwischengelagerten Metallen, wie z. B. Titan und Vana- dium, in eine Eisenschicht stattfinden, um eine Legierung von hohem Widerstand zu bilden, die ausserdem gute magnetische Eigenschaften aufweist. Der Anteil der Legierungszusätze wird ausdrücklich als variabel bezeichnet. Demgegenüber ist der erfindungsgemässe Schichtwerkstoff dadurch gekennzeichnet, dass jede der Zwischenschichten eine oder mehrere intermetallische isolierende Verbindungen enthält und vorzugsweise eine Metallschicht aufweist. Bei intermetallischen Verbindungen sind zum Unterschied von Legierungen die Elemente in bestimmten Atomverhältnissen vereinigt.
Diese grundlegende Differenz ist auch die Ursache der unterschiedlichen Eigenschaften der bekannten und der erfindungsgemässen Werkstoffe.
Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn die genannte Metallschicht zwischen den Schichten aus magnetisch weichem Metall und den Schichten aus intermetallischer Verbindung angeordnet ist. Kupfer oder Nickel sind die bevorzugten Metalle für diesen Zweck. Die hochleitfähigen Metallschichten dienen in den aus dem erfindungsgemässen Schichtwerkstoff hergestellten Bauteilen zur Abschirmung oder zur Konzentration elektrischer Felder. Bei mehrspurigen Magnetband-Aufzeichnungsköpfen kann diese Technik dazu verwendet werden, benachbarte Abschnitte des Aufzeichnungskopfes voneinander zu trennen. Die Schichten aus magnetischem Werkstoff schirmen dabei die magnetischen Felder ab. Die Schichten aus Leiterwerkstoff schirmen die elektrischen Felder ab. Auch können geschichtete Abschirm-Bauteile gesondert hergestellt werden.
Im Falle der Anwendung des Schichtwerkstoffes für Transformatoren kann das Frequenzverhalten durch Verändern des Dicken-Verhältnisses zwischen dem magnetischen Werkstoff und dem isolierenden Werkstoff sowie durch den Grad der Querschnittsverringerung des vorbereiteten Knüppels variiert werden.
Die intermetallischen Verbindungen können sich auch zu beiden Seiten einer Isolationsschicht oder einer hochleitfähigen Schicht, die jeweils zwischen den Schichten aus magnetisch weichem Material angeordnet ist, befinden. Günstig ist es, wenn angrenzend an die Schichten aus magnetisch weichem Metall eine oder mehrere Schichten aus einem leitfähigen, mit den Nachbarschichten aus magnetisch weichem Metall oder aus einem weiteren Zwischenschichtmaterial isolierende intermetallische Verbindungen bildenden Werkstoff angeordnet ist bzw. sind. Bei einer bevorzugten Ausführungs-
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form der Erfindung ist ein Element der intermetallischen Verbindung ein hitzebeständiges Metall, z. B. Zirkon.
Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemässen Schichtwerkstoffes besteht darin, dass die isolierende (n) intermetallische (n) Verbindung (en) in Form von Partikeln eingebracht und in einem flüchtigen Bindemittel gebunden wird (werden) und dass der daraus hergestellte mehrschich- tige Verband auf eine Temperatur oberhalb der Verflüchtigungstemperatur des Bindemittels erhitzt wird.
Gemäss einer besonderen Form des Verfahrens nach der Erfindung wird vor dem Zusammensetzen des Schichtverbandes auf jede Schichte aus magnetisch weichem Metall eine Schicht aus intermetalli- scher Verbindung oder einem Material, das die intermetallische Verbindung bildet, aufgebracht.
Es versteht sich, dass in jedem Fall zur Ausbildung der isolierenden intermetallischen Verbindungen der gesamte Schichtverband oder Teilschichten desselben gegebenenfalls unter erhöhtem Druck erhitzt werden können. Häufig kann auch bei der Bildung der intermetallischen, isolierenden Verbindungs- schichten oder bei einem späteren Verfahrensschritt eine derartige Wärmebehandlung vorgenommen werden, dass die Weichglühtemperatur für den magnetisch weichen Werkstoff erreicht wird.
Die erfindungsgemässen Schichtwerkstoffe zeichnen sich durch hohe Permeabilitätswerte aus, sie weisen eine niedrige Koerzitivfeldstärke auf und sie sind ausserordentlich verschleissfest. Durch die hohe Temperaturbeständigkeit der intermetallischen Verbindungen kann der Schichtwerkstoff eine abschliessende Temperaturbehandlung zum Ausgleich vorhandener Spannungen und zum Weichglühen des magnetisch weichen Metalls erfahren, ohne dadurch beschädigt zu werden.
Dies stellt einen wesentlichen Vorteil, insbesondere im Falle der Verwendung des Schichtwerkstoffes in magnetischen Aufzeichnungsköpfen dar.
Die Formgebung der Werkstücke, welche aus dem Schichtwerkstoff, beispielsweise durch Ausstanzen, hergestellt werden sollen, erfolgt vor der Wärmebehandlung. Auf diese Weise können bei der Wärmebehandlung diejenigen Spannungen beseitigt werden, die während der Formgebung des Schichtwerkstoffes in die Gestalt des endgültigen Werkstoffes in den Schichtwerkstoff eingebracht worden sind.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. l einen Querschnitt eines geschichteten Pressbarrens oder Strangpressbarrens vor der Reduktion, Fig. 2 eine vergrösserte Teilansicht gemäss den Linien 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 eine Darstellung einer gegenüber Fig. 2 abgewandelten Ausführungsform, Fig. 4 ein mikroskopisches Bild eines Schichtwerkstoffes gemäss Fig. 2 nach der Querschnittsreduktion, Fig. 5 ein mikroskopisches Bild eines Schichtwerkstoffes gemäss Fig. 4 nach einer Wärmebehandlung, Fig. 6 einen Querschnitt eines geschichteten Abschirmwerkstoffes, Fig. 7 einen Querschnitt eines zusammengesetzten Bauteiles mit Schichtwerkstoffen gemäss Fig. 2 oder Fig. 3 einerseits und Schichtwerkstoffen gemäss Fig. 4 anderseits, Fig.
8 eine auseinandergezogene Darstellung zur Erläuterung der Herstellung von Ausführungsbeispielen und Fig. 9 einen Teilschnitt längs der Linie 9-9 der Fig. 8.
In Fig. 2 sind Schichten --10-- aus magnetisch weichem Werkstoff dargestellt, welche durch Zwischenschichten --12-- voneinander getrennt sind. Der Werkstoff dieser Zwischenschichten reagiert beim Erhitzen mit dem magnetisch weichen Werkstoff in solcher Weise, dass eine elektrisch isolierende Verbindung der Elemente entsteht, in der die Elemente im stöchiometrischen Verhältnis miteinander enthalten sind, so dass die hier mehrfach erwähnte elektrisch isolierende, intermetallische Verbindung entsteht. Die Schicht --12-- kann dabei aus einem Metall bestehen, das mit dem magnetisch weichen Material der Schicht --10-- zu der intermetallischen Verbindung reagiert. Es kann dabei aber auch vom ursprünglichen Metall etwas übrigbleiben, was zu den Schichten --34-- in Fig. 5 führt.
Wie Fig. 3 zeigt, können die Metallschichten --12-- von den Schichten --10-- aus magnetisch weichem Material durch weitere Metallschichten --44-- getrennt sein. In diesem Falle reagieren die Schichten --12-- mit den Schichten --44--, um intermetallische Verbindungen zu bilden. Wenn die Schichten --44-- nicht ganz reagieren, grenzen die intermetallischen Verbindungen nicht an die Schichten aus magnetisch weichem Material an. Zu beachten ist, dass auch bei der Ausgangslage von Fig. 3 ein Produkt erhalten werden kann, bei dem die Schichten aus intermetallischen Verbindungen an die Schichten aus magnetisch weichem Material angrenzen, nämlich dann, wenn die
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--12- vollständigDie Ummantelung --16- und der geschichtete Block --14-- werden dann in einen Blockaufneh- mer --18-- eingebracht und es wird zwischen die Seiten der Ummantelung --16-- und den Blockauf- nehmer --18-- ein Füllmaterial -20-- mit ähnlichen Eigenschaften wie der Magnetwerkstoff einge-
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--18- nichterzeugende Matrize extrudiert, so dass die Schichten --10 und 12-- gemeinsam reduziert werden.
Hierauf werden der Blockaufnehmer --18-- und das Füllmaterial --20-- vom Strangpressknüppel durch
Abätzen entfernt.
Fig. 4 zeigt in 1350facher Vergrösserung eine mikroskopische Aufnahme des geschichteten Teiles eines bereits extrudierten Knüppels. Die Schichten --24- aus magnetisch weichem Material sind zusammen mit den Schichten --26-- eines Werkstoffes reduziert, welcher zusammen mit dem Werkstoff der Schichten --24-- während eines Wärmebehandlungsschrittes eine intermetallische Verbindung eingeht. Die Schichten --24 und 26-- sind, wie aus den dunklen Linien --28-- zu erkennen ist, durch eine Diffusionsverbindung zusammengefügt. Die Summe aus den Schichten --28 und 26-- stellt die isolierende Zwischenschicht --50-- dar.
Der Schichtwerkstoff wird sodann in die endgültige Form gebracht, wonach die einzelnen
Werkstoffe entgratet und geätzt werden, um Metall zu entfernen, das die Ränder der einzelnen
Schichten überbrücken könnte.
Der geschichtete Verband wird dann einer Wärmebehandlung unterzogen, um das magnetische
Material weichzuglühen und eine hohe Permeabilität und eine geringe Koerzitivkraft zu erzielen.
Während der Wärmebehandlung bilden sich in den Bereichen, in welchen durch Diffusion Werkstoff- paare vorhanden sind, wie in Fig. 4 durch die Linien --28-- angedeutet ist, intermetallische Verbin- dungen, was in Fig. 5 innerhalb der Klammer --30-- dargestellt ist. Der magnetische Werkstoff in den Schichten --24- wird weichgeglüht und bildet, wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, grobkörnige
Bereiche --32--. Die Zwischenschichten-26-gemäss Fig. 4 nehmen den Mittelbereich --34-- innerhalb der durch die Klammer bezeichneten Schichten --30- nach Fig. 5 ein, und die übrigen Schich- ten --36, 38 und 40-gemäss Fig. 5 bestehen aus ersten, zweiten und dritten intermetallischen Ver- bindungen zwischen dem magnetisch weichen Material und dem isolierenden Verbindungsmaterial.
Die Schichten zwischen den Schichten aus magnetisch weichem Material bilden isolierende, intermetallische Verbindungen, in welchen sich die Elemente in bestimmten Atomverhältnissen ähn- lich wie bei echten chemischen Verbindungen vereinigen, wobei sie jedoch nicht einfachen Valenz- regeln folgen. Je nach dem Vorhandensein anderer Materialien in dem Schichtverband sind die
Schichten --10 und 12-- so gewählt, dass sich während der Wärmebehandlung mindestens eine Trenn- schicht einer isolierenden, intermetallischen Verbindung bildet. Geeignete Metalle zur Bildung der Schichte --12- sind Niob, Tantal, Zirkon, Titan, Hafnium, Vanadin, Magnesium, Aluminium, Zink, Kadmium und bestimmte Seltenerdenelemente.
Phasendiagramme, welche intermetallische Verbindungen bei Binärsystemen zeigen, lassen sich folgenden Veröffentlichungen entnehmen :"Constitution of Binary Alloys" von Max Hansen, 2. Ausgabe, McGraw-Hill Book Co., N. Y., 1958, und "Constitution ob Binary Alloys", erste Ergänzung von Rodney P. Elliot, McGraw-Hill Book Co., N. Y., 1965. Intermetallische Verbindungen bilden sich auch in Dreistofflegierungen und Vierstofflegierungen, wie in der Veröffentlichung "Intermetallic Compunds", J. H. Westbrook, Wiley and Sons, N. Y., diskutiert wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel bestanden die Schichten --10-- aus magnetisch weichem Material in einer Legierung, welche 79% Nickel, 16% Eisen und 4% Molybdän enthielt. Diese Legierung ist eine einphasige Legierung oder Feststoff-Lösungslegierung mit der Kristallstruktur des Nickels, die bei richtiger Wärmebehandlung eine sehr hohe Permeabilität und eine niedrige Koerzitivkraft aufweist. Jede Schicht --10- wies eine Dicke von 0, 178 mm, eine Breite von etwa 50 mm und eine Länge von etwa 127 mm auf.
Die Schichten --12- bestanden aus Zirkon in einer Stärke von etwa 0, 0178 mm. Das Dicken-
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verhältnis der Schichten --10 und 12-- war so gewählt, dass sich einerseits eine hohe Qualität des Magnetwerkstoffes ergab und anderseits hinreichend Verbindungen bildendes Metall zur Verfü- gung stand, um eine gute elektrische Trennung im gewünschten Betriebs-Frequenzbereich zu erhalten. Dickenverhältnisse von 3 : 1 bis 50 : 1 liefern gute Ergebnisse.
Der Schichtverband --14-- aus der erwähnten Nickel-Eisen-Molybdänlegierung und den Zirkonschichten wurde mit einer Titanummantelung versehen und in einen Blockaufnehmer --18-- aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt gesetzt, wobei als Füllmaterial --20-- ebenfalls Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt diente. Wird anderes magnetisches Metall verwendet, so ist auch entsprechend anderes Füllmetall vorzusehen. Weitere Beispiele geeigneter magnetisch weicher Materialien können aus der Veröffentlichung"Ferromagnetism"von Richard M. Bozorth, Van Nostrand, New York, 1951 und "Metals Handbook" Metals Handbook Committee of ASM, 1961, Seiten 785-797, entnommen werden.
Nach Evakuieren der Anordnung --22-- wurde diese auf 7000C erhitzt und wurde sie durch eine einen laminaren Fluss bildende Halbzollmatrize extrudiert, wobei die Schichten eine Querschnittsverringerung erfuhren und eine Diffusionsverbindung eingingen. Der extrudierte Strangpressknüppel wurde dann mit einer Chlor-Eisen-Ätzlösung abgespritzt, um den Stahl vom Blockaufnehmer und das Füllmaterial zu entfernen. Nach der Ätzung ergab sich eine rechteckige Anordnung mit einer solchen Querschnittsform, die der Mikroaufnahme nach Fig. 4 zu entnehmen ist. Der Schichtverband wurde dann durch Walzen in seinem Querschnitt weiter auf etwa 0,5 mm Stärke reduziert. Aus dem flachen Material wurden sodann Ringe mit quadratischem Querschnitt ausgeschnitten, die entgratet und in einer Flusssäure-Salpetersäure-Ätzlösung geätzt wurden.
Hierauf wurden einige der Ringe durch 2 h hindurch bei 900 C wärmebehandelt und dann im Ofen belassen und abgekühlt. Die magnetischen Schichten --32-- waren hierauf vollständig weichgeglüht, wie sich aus den beträchtlichen Korngrössen und den breiten Bändern in den Körnern in der Aufnahme nach Fig. 5 erkennen lässt. Das Ineinanderdiffundieren zwischen den Schichten aus Zirkon und der Magnetlegierung führte zur Bildung sämtlicher möglicher intermetallischer Verbindungen, die sich aus dem NickelZirkon-Phasendiagramm vorhersagen lassen.
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sche Verbindung von Zirkon und der Nickel-Eisen-Molybdänlegierung und besitzt sie daher gegenüber dieser Legierung einen hohen Widerstand.
Die weichgeglühten Ringe wurden dann als Transformatorkerne bewickelt und mit Kernen verglichen, welche in üblicher Weise hergestellt worden waren. Ein Wechselstrom bekannter Grösse mit gegebener Frequenz wurde den Primärwicklungen jedes Transformators zugeführt und die Spannungsausgänge der Sekundärwicklungen der Transformatoren wurden mit einem Voltmeter hoher Impedanz (10 Megohm) gemessen. Insbesondere bei hohen Frequenzen war die elektromotorische Kraft an der Sekundärwicklung des Transformators mit dem weichgeglühten Ringkern bei gleichem Speisestrom bedeutend höher als die elektromotorische Kraft, die an den bekannten, nicht weichgeglühten Ringkernen zu messen war.
Ausserdem zeigten die Transformatoren mit den weichgeglühten Ringkernen scharfe Resonanzfrequenzkurven, die auf der erhöhten kapazitiven Wirkung der intermetallischen Isolationslagen beruhten, welche sich während der Wärmebehandlung gebildet hatten. Insgesamt ergab sich, dass aus dem erfindungsgemässen Schichtwerkstoff gefertigte Transformatoren mindestens um eine Grössenordnung günstigere Eigenschaften als herkömmliche Transformatoren aufwiesen und dass eine bedeutend bessere Konstanz des Verhaltens bei hohen Frequenzen erzielt wurde.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 waren in einem Ausführungsbeispiel 0, 178 mm starke Schichten --10-- der vorstehend erwähnten Nickel-Eisen-Molybdänlegierung durch eine zusammengesetzte Zwischenschichte einer 0, 078 mm starken Titan-Trennschicht (in Fig. 3 mit --12-- bezeichnet) voneinander getrennt, welche sich zwischen benachbarten Schichten --44- von sauerstofffreiem, hochleitfähigem Kupfer bestand, das ungefähr dieselbe Dicke aufwies wie das Titan. Die Wahl von Kupfer erfolgte, weil dieses Material keine schädliche Wirkung auf die magnetischen Eigenschaften der Nickel-Eisen-Molybdänlegierung beim Hineindiffundieren in diese hat. Ausserdem bildet das Kupfer eine intermetallische, isolierende Verbindung mit dem Titan.
Im übrigen waren die Verfahrensschritte zur Herstellung des Schichtwerkstoffes dieselben, wie vorstehend beschrieben wurde.
Die Versuchsergebnisse waren in gleicher Weise zufriedenstellend. Es zeigte sich also, dass die intermetallische Verbindung, welche die isolierende Trennschicht bildet, nicht notwendigerweise
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zusammen mit dem magnetischen Werkstoff selbst gebildet werden muss.
Vorzugsweise soll die Schicht einer intermetallischen Verbindung nicht sehr viel dicker als die Schicht des isolierenden, Verbindungen bildenden Materials sein. Tatsächlich ist es für Anwen- dungen in Transformatoren wünschenswert, dass die Zwischenschichte aus hochleitfähigem Metall ausreichend dünn ist, so dass während des Verfahrensschrittes des Weichglühens im wesentlichen eine vollständige Reaktion erfolgt, um isolierende, intermetallische Verbindungen an Stelle der ursprünglichen, leitfähigen Zwischenschichte zu erzeugen. Im Anwendungsfalle bei Transformatoren kann eine nicht zur Reaktion gebrachte Schicht der Zwischenschichte aus Metall noch in dieser
Zwischenschichte verbleiben, doch nehmen, wenn die Dicke einer solchen Zwischenschichte zunimmt, die Wirbelstromverluste zu.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 besteht ein Abschirmungswerkstoff-14 S-- aus Kupfer- schichten --46--, welche gegenüber den Zwischenschichten --44-- nach Fig. 3 verhältnismässig dick ausgeführt sind. Diese Kupferschichten --46- sind zwischen benachbarten Schichten --48- aus
Titan und Schichten --10-- aus magnetisch weichem Werkstoff angeordnet. Sowohl die Kupferschichten als auch die Schichten aus magnetischem Werkstoff wiesen eine Dicke von etwa 0, 178 mm auf, woge- gen die Titanschichten eine Stärke von 0, 0178 mm aufwiesen. Im übrigen war das vorliegende Aus- führungsbeispiel genau so erstellt, wie vorstehend beschrieben.
In vorliegendem Falle bildeten jedoch die Titan-Schichten --48- isolierende, intermetallische Verbindungs-Trennschichten sowohl mit den Schichten --10- aus magnetisch weichem Material als auch mit den dicken Kupferschich- ten --46--. Diese intermetallischen Verbindungs-Trennschichten waren ähnlich ausgebildet wie die
Schichten --36, 38 und 40-- in Fig. 5. Die resultierenden Kupferschichten waren ausreichend dick, um als Abschirmungen für ein elektrisches Feld zu wirken. Nach einer Querschnittsreduzierung und einem Ausschneiden des Knuppels konnten die Kupferschichten --46-- als Abschirmungen für das elektrische Feld und die Schichten --10- aus magnetischem Werkstoff entsprechend den Schich- ten --32- nach Fig. 5 als Abschirmungen für das magnetische Feld dienen.
Die hochleitfähige Schichte --46-- darf nicht so dünn sein, dass sie während des Weichglüh-
Verfahrens vollständig reagiert. Die Schicht soll mindestens dreimal so dick wie die Schichten - sein und soll eine ausreichende Dicke aufweisen, um nach der Reaktion zur Bildung der intermetallischen Verbindungen eine Schichtstärke übrigzulassen, welche etwa so gross ist wie die verbleibende Schichtstärke des magnetisch weichen Werkstoffes. Gegebenenfalls kann die hochleit- fähige Schichte bedeutend stärker ausgeführt werden.
In bestimmten Fällen der Abschirmung ist es nicht notwendig, die leitfähigen Schichten --46-- von dem magnetisch weichen Werkstoff zu isolieren. In diesen Fällen können die Trennschichten - auch weggelassen werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist der Strangpressknüppel aus einem ersten geschichteten
Verband aus Schichten -14-- entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 2 und aus einem zweiten geschichteten Verband --14 S-- von Abschirmschichten entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 6 aufgebaut. Nach gemeinsamer Querschnittsreduktion und Formgebung werden die als Transformatorab-
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der Fall ist. Die Abschirmabschnitte vermögen die Transformatorabschnitte voneinander abzuschirmen oder zu trennen, so dass eine Verwendung als Vielspur-Aufzeichnungsköpfe möglich ist, wobei jeder Transformatorabschnitt einer eigenen Spur zugeordnet ist und der benachbarte Abschirmabschnitt ein Nebensprechen von andern Transformatorabschnitten her verhindert.
Zwischen den Schichten aus magnetisch weichem Werkstoff können ausserdem zusätzliche Werkstoffschichten vorgesehen sein. Ausserdem ist zwar vorstehend in Verbindung mit der Strangpressmatrize ein vorausgehender, anfänglicher Verfahrensschritt zur Diffusionsverbindung der einzelnen Schichten beschrieben worden, doch kann die Verbindung auch durch Walzen oder Pressen herbeigeführt werden.
Die endgültige Dicke der verschiedenen Schichten ist für das Frequenzverhalten des Schichtwerkstoffes oder des betreffenden Werkstückes unbedingt wesentlich. Die Schichtstärken können durch den Grad der gemeinsamen Querschnittsverminderung eingestellt werden, wobei Schichten aus magnetischem Werkstoff in einer Stärke bis zu 0, 0025 mm erreicht werden können.
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Gemäss andern Ausführungsformen kann der Werkstoff mit hohem Widerstand selbst unmittelbar auf die Schichten aus magnetisch weichem Metall aufgebracht werden, so dass keine Notwendigkeit besteht, die beiden Schichten miteinander reagieren zu lassen, um die Trennschicht mit hohem Widerstand zu erzeugen. Es ist nur erforderlich, den Schichtwerkstoff so weit zu erhitzen, dass sich eine ausreichende Verbindung zwischen den Schichten ergibt und die gewünschte hohe Verschleissfestigkeit der Schichten mit hohem Widerstand erzeugt wird.
Gemäss Fig. 8 wechseln sich Schichten aus Blättern --60-- aus magnetischem Material mit Schichten aus intermetallischen Verbindungen --62-- ab. Die Schichten --60-- bestehen aus üblichen Blättern aus magnetisch weichem Werkstoff, in welche auf photographischem Weg Elemente-64eingeätzt sind. Die dargestellten Elemente --64-- haben die Form von Tonband-Abtastkopf-Abschnitten. Die intermetallischen Verbindungen liegen in Schichten von Partikeln vor, die unter Verwendung eines flüchtigen organischen Bindemittels in eine bandartige oder folienartige Form gebracht sind, wie etwa in der US-PS Nr. 3, 371, 001 beschrieben ist.
Die aus magnetisch weichem Werkstoff bestehenden Blätter, die eine Dicke von etwa 0, 025 mm
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welche von einer Platte --70-- aufragen, übereinander geschichtet. Die jeweils dazwischenliegend vorgesehenen Schichten weisen eine Dicke von etwa 0,005 mm auf, so dass ein geschichteter Ver- band --61-- entsprechend Fig. 9 entsteht, wobei die Schichten --60-- in den Lagen --10-- nach Fig. 2 und die Schichten --62-- den Lagen --12-- nach Fig. 2 entsprechen. Die gesamte Plattenanordnung wird dann in sauerstofffreier Atmosphäre erhitzt. Das organische Bindemittel verflüchtigt sich, ohne dass ein unerwünschter Rest zurückbleibt. Der Schichtverband wird dann ausreichend stark erhitzt, um eine Verbindung zu den Schichten aus magnetisch weichem Metall herzustellen.
Hierauf wird ein mit Führungsbohrungen --74-- versehenes Gewicht --72-- auf die Führungsstifte --68-- aufgesteckt und liegt über dem zusammengefügten Schichtwerkstoff --61-- und über zur Festlegung der Dicke dienenden Abstandsstücken --76--. Hierauf wird die gesamte Anordnung in ein evakuierbares Gefäss oder in einen andern sauerstofffreien Raum eingebracht, um während eines nachfolgenden Wärmebehandlungsschrittes eine Oxydation zu vermeiden. Durch die Wärmebehandlung erfolgt ein Weichglühen des magnetisch weichen Werkstoffes, was im Falle der vorstehend erwähnten Nickel-Eisen-Molybdänlegierung in einem Temperaturbereich von etwa 600 bis 1200 C geschieht.
Das Gewicht --72-- drückt den Schichtwerkstoff auf eine Dicke zusammen, die durch die Höhe der Abstandsstücke --76-- festgelegt wird. Da das magnetisch weiche Metall vollständig weich-bzw. spannungsfrei geglüht wird, werden die bei der Herstellung eingebrachten Spannungen beseitigt.
Der weichgeglühte Schichtwerkstoff wird anschliessend einer Abkühlung unterzogen, welche auf den verwendeten, magnetisch weichen Werkstoff abgestimmt ist. Für die zuvor erwähnte Legierung betrug die Abkühlgeschwindigkeit etwa 195 bis 280 C je Stunde von der Weichglühtemperatur des betreffenden Metalls über seine Curietemperatur (im Falle der hier betrachteten Nickel-Eisen-
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herausgenommen.
Schliesslich wird der vollständig weichgeglühte Schichtwerkstoff in die gewünschten Werkstücke zerschnitten, geschliffen und poliert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schichtwerkstoff mit hoher Permeabilität und niedriger Koerzitivfeldstärke, der eine Mehrzahl von Schichten aus magnetisch weichem Metall und durchgehende anorganische, im Verhältnis zum magnetisch weichen Metall elektrisch isolierende Zwischenschichten enthält, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Zwischenschichten (50,30) eine oder mehrere intermetallische isolierende Verbindungen enthält und vorzugsweise eine Metallschicht (46) aufweist.