Nanokristallines VITROPERM

State-of-the-art Band mit hervorragenden weichmagnetischen Eigenschaften

VITROPERM® ist ein nanokristalliner Werkstoff auf der Basis von Eisen mit einer hervorragenden Kombination weichmagnetischer Eigenschaften. Diese einzigartigen magnetischen Eigenschaften machen es zum Spitzenwerkstoff für ein breites Anwendungsspektrum.

VITROPERM-Produkte sind als Band in Dicken von 14 µm bis 20 µm und Breiten von 2 mm bis 66 mm erhältlich.

Vorteile:

  • Hohe Sättigungsflussdichte ≥ 1,2 T
  • Die Permeabilität kann im Bereich von 400 bis 800.000 eingestellt werden
  • Ausgezeichnete thermische Stabilität über einen weiten Temperaturbereich
  • Geringe Kernverluste und geringe Koerzitivfeldstärke
  • Geringe oder keine Sättigungsmagnetostriktion
  • Höchste Oberflächenqualität aller nanokristallinen Materialien

Details

Typische Anwendungen vs. Magnetisierungskurve / Hystereseschleife

R-Schleife (runde Schleife)

  • Glühen ohne Magnetfeld
  • VITROPERM 400 R, VITROPERM 800 R
  • Anwendungen: Differenzstromwandler für RCDs vom Typ AC, magnetische Abschirmungen

 

 

F-Schleife (flache Schleife)

  •  Glühen mit transversalem Magnetfeld
  •  VITROPERM 220, VITROPERM 250, VITROPERM 270 F, VITROPERM 800 F
  •  Anwendungen: Stromtransformatoren, stromkompensierte Drosseln
 

 

Z-Schleife (rechteckige Schleife)

  •  Glühen mit Längsmagnetfeld
  •  VITROPERM 800 Z
  •  Anwendungen: Transduktordrosseln, Kerne für Spike-Blocker, etc.

Kerne für niedrige Permeabilität
VITROPERM 220, VITROPERM 250, VITROPERM 270

  •     Stromtransformatoren für elektronische Stromzähler / Smart Meter (Smart Grid)
  •     Stromkompensierte Drosseln mit hoher DC-Toleranz

Kerne für hohe Permeabilität
VITROPERM 500, VITROPERM 800

  • Stromkompensierte Drosseln (CMC's) für EMV-Filter in erneuerbaren Energien, elektrischen Antrieben und Motoren, Ladetechnik für Elektrofahrzeuge und Automotive
  • Gate Treiber Transformatoren und Stromtransformatoren (CT's) in elektrischen Antrieben und Motoren, Ladetechnik für Elektrofahrzeuge und Automotive
  • Abschirmmaterial bei der drahtlosen Energieübertragung
  • Frequenzbereich DC bis 13,56 MHz (vorbehaltlich Glühen und Weiterverarbeitung)
  • Hohe Sättigungsflussdichte Bs ≥ 1.2 T
    •     kleine Kerne oder dünnes Abschirmmaterial
  • Hohe Curietemperatur TC ≈ 600 °C
    •     hohe thermische Stabilität
    •     hohe Gebrauchstemperaturen ≤120 °C
  • Geringe Kernverluste bei hohen Frequenzen durch
    •     Niedrige Koerzitivfeldstärke HC ≈ 0,5 bis 5 A/m
    •     Geringe Banddicke d ≈ 14 bis 20 µm  
    •     Hoher elektrischer Widerstand ρ ≈ 1,15 µΩm
  • Kleine Magnetostriktion: λs ≈ 0 bis 11ppm
  • Herausragende Vielseitigkeit: 
    •     Hystereseschleife vom Typ R-, F- oder Z und
    •     breiter Permeabilitätsbereich µ ≈ 400 bis 800.000

 

Chemische Zusammensetzung

Legierung Fe Ni Co Cu Nb Si B EInheit
VITROPERM 220 Bal. (66,4) 11,6 8,1 1,0 5,3 5,9 1,7 wt.-%
  Bal. (60,5) 10,1 7,0 0,8 2,9 10,.7 8,0 at.-%
VITROPERM 250 Bal. (74,2) 11,6 - 1,0 5,3 6,2 1,7 wt.-%
  Bal. (67,2) 10,0 - 0,8 2,9 11,2 8,0 at.-%
VITROPERM 270 Bal. (79,7) 5,8 - 1,0 5,4 6,4 1,7 wt.-%
  Bal. (71,8) 5,0 - 0,8 2,9 11,5 8,0 at.-%
VITROPERM 400 Bal. (84,5) - - 1,8 5,2 7,6 1,7 wt.-%
  Bal. (75,2) - - 0,8 2,8 13,4 7,8 at.-%
VITROPERM 500/800 Bal. (82,8) - - 1,3 5,6 8,8 1,5 wt.-%
  Bal. (73,6) - - 1,0 3,0 15,1 6,9 at.-%

 

Verschiedene VITROPERM-Typen verfügbar

VITROPERM 220, VITROPERM 250, VITROPERM 270, VITROPERM 270

  • Legierungen mit geringer Magnetostriktion (6 bis 11 ppm - je nach Legierung)
  • Das Glühen mit transversalem Magnetfeld führt zu einer flachen Hystereseschleife und geringen Permeabilitäten (1.800 bis 5.100 - je nach Legierung)

VITROPERM 400

  •  Legierung mit sehr geringer Magnetostriktion (3 bis 5 ppm) und hoher Sättigungsflussdichte (1,3 T)
  •  Das Glühen, typischerweise ohne Magnetfeld, führt zu einer runden Hystereseschleife und höchster Permeabilität µmax (< 800.000)

VITROPERM 500, VITROPERM 800

  •  Null-Magnetostriktiv durch entsprechendes Glühen
  •  Extrem vielseitig (R-, Z- und F-Schleife bei entsprechendem Glühen erreichbar)
  •  Geringste Verluste durch geringe Dicke bis 14 µm und Null-Magnetostriktion
  •  Breites Spektrum an einstellbaren Permeabilitäten (typ. 20.000 bis 200.000, mit Sonderverarbeitung 400 bis 2.000)

 

 

 

Herstellungsprozess von amorphem VITROPERM

VITROPERM wird in einem Rascherstarrungsprozess zu einem vollständig amorphen und duktilen Band gegossen.

In einem nachfolgenden Glühprozess mit oder ohne Magnetfeld wird es bei Temperaturen typ. im Bereich von 480 bis 580 °C in den nanokristallinen Zustand versetzt.

Die Kristallite haben eine typische Korngröße von 10 Nanometern und sind in die amorphe Matrix eingebettet.

Permeabilität µi vs. Sättigungsflussdichte Bs (F-Typ Schleife)

VITROPERM ist Ferriten, Permalloyen und amorphen Materialien auf Kobaltbasis gleich oder überlegen.

Typische Anwendungen vs. Magnetisierungskurve / Hystereseschleife

R-Schleife (runde Schleife)

  • Glühen ohne Magnetfeld
  • VITROPERM 400 R, VITROPERM 800 R
  • Anwendungen: Differenzstromwandler für RCDs vom Typ AC, magnetische Abschirmungen

 

 

F-Schleife (flache Schleife)

  •  Glühen mit transversalem Magnetfeld
  •  VITROPERM 220, VITROPERM 250, VITROPERM 270 F, VITROPERM 800 F
  •  Anwendungen: Stromtransformatoren, stromkompensierte Drosseln
 

 

Z-Schleife (rechteckige Schleife)

  •  Glühen mit Längsmagnetfeld
  •  VITROPERM 800 Z
  •  Anwendungen: Transduktordrosseln, Kerne für Spike-Blocker, etc.

Kerne für niedrige Permeabilität
VITROPERM 220, VITROPERM 250, VITROPERM 270

  •     Stromtransformatoren für elektronische Stromzähler / Smart Meter (Smart Grid)
  •     Stromkompensierte Drosseln mit hoher DC-Toleranz

Kerne für hohe Permeabilität
VITROPERM 500, VITROPERM 800

  • Stromkompensierte Drosseln (CMC's) für EMV-Filter in erneuerbaren Energien, elektrischen Antrieben und Motoren, Ladetechnik für Elektrofahrzeuge und Automotive
  • Gate Treiber Transformatoren und Stromtransformatoren (CT's) in elektrischen Antrieben und Motoren, Ladetechnik für Elektrofahrzeuge und Automotive
  • Abschirmmaterial bei der drahtlosen Energieübertragung
  • Frequenzbereich DC bis 13,56 MHz (vorbehaltlich Glühen und Weiterverarbeitung)
  • Hohe Sättigungsflussdichte Bs ≥ 1.2 T
    •     kleine Kerne oder dünnes Abschirmmaterial
  • Hohe Curietemperatur TC ≈ 600 °C
    •     hohe thermische Stabilität
    •     hohe Gebrauchstemperaturen ≤120 °C
  • Geringe Kernverluste bei hohen Frequenzen durch
    •     Niedrige Koerzitivfeldstärke HC ≈ 0,5 bis 5 A/m
    •     Geringe Banddicke d ≈ 14 bis 20 µm  
    •     Hoher elektrischer Widerstand ρ ≈ 1,15 µΩm
  • Kleine Magnetostriktion: λs ≈ 0 bis 11ppm
  • Herausragende Vielseitigkeit: 
    •     Hystereseschleife vom Typ R-, F- oder Z und
    •     breiter Permeabilitätsbereich µ ≈ 400 bis 800.000

 

Chemische Zusammensetzung

Legierung Fe Ni Co Cu Nb Si B EInheit
VITROPERM 220 Bal. (66,4) 11,6 8,1 1,0 5,3 5,9 1,7 wt.-%
  Bal. (60,5) 10,1 7,0 0,8 2,9 10,.7 8,0 at.-%
VITROPERM 250 Bal. (74,2) 11,6 - 1,0 5,3 6,2 1,7 wt.-%
  Bal. (67,2) 10,0 - 0,8 2,9 11,2 8,0 at.-%
VITROPERM 270 Bal. (79,7) 5,8 - 1,0 5,4 6,4 1,7 wt.-%
  Bal. (71,8) 5,0 - 0,8 2,9 11,5 8,0 at.-%
VITROPERM 400 Bal. (84,5) - - 1,8 5,2 7,6 1,7 wt.-%
  Bal. (75,2) - - 0,8 2,8 13,4 7,8 at.-%
VITROPERM 500/800 Bal. (82,8) - - 1,3 5,6 8,8 1,5 wt.-%
  Bal. (73,6) - - 1,0 3,0 15,1 6,9 at.-%

 

Verschiedene VITROPERM-Typen verfügbar

VITROPERM 220, VITROPERM 250, VITROPERM 270, VITROPERM 270

  • Legierungen mit geringer Magnetostriktion (6 bis 11 ppm - je nach Legierung)
  • Das Glühen mit transversalem Magnetfeld führt zu einer flachen Hystereseschleife und geringen Permeabilitäten (1.800 bis 5.100 - je nach Legierung)

VITROPERM 400

  •  Legierung mit sehr geringer Magnetostriktion (3 bis 5 ppm) und hoher Sättigungsflussdichte (1,3 T)
  •  Das Glühen, typischerweise ohne Magnetfeld, führt zu einer runden Hystereseschleife und höchster Permeabilität µmax (< 800.000)

VITROPERM 500, VITROPERM 800

  •  Null-Magnetostriktiv durch entsprechendes Glühen
  •  Extrem vielseitig (R-, Z- und F-Schleife bei entsprechendem Glühen erreichbar)
  •  Geringste Verluste durch geringe Dicke bis 14 µm und Null-Magnetostriktion
  •  Breites Spektrum an einstellbaren Permeabilitäten (typ. 20.000 bis 200.000, mit Sonderverarbeitung 400 bis 2.000)

 

 

 

Herstellungsprozess von amorphem VITROPERM

VITROPERM wird in einem Rascherstarrungsprozess zu einem vollständig amorphen und duktilen Band gegossen.

In einem nachfolgenden Glühprozess mit oder ohne Magnetfeld wird es bei Temperaturen typ. im Bereich von 480 bis 580 °C in den nanokristallinen Zustand versetzt.

Die Kristallite haben eine typische Korngröße von 10 Nanometern und sind in die amorphe Matrix eingebettet.

Permeabilität µi vs. Sättigungsflussdichte Bs (F-Typ Schleife)

VITROPERM ist Ferriten, Permalloyen und amorphen Materialien auf Kobaltbasis gleich oder überlegen.

 

Legierung Sättigungs-polarisation
JS [T]
Permeabilität
µ
DC
Koerzitivfeldstärke
HC [A/m]
Sättigungs-
magnetostriktion
λS [ppm]
Verluste
ρ [W/kg]
Curie
Temperatur
TC [°C]
Zustand
VITROPERM 220 1,24 1.800 - 2.400 <5 10 - 11 - 600 Querfeldglühen / F geglüht
VITROPERM 250 1,24 2.800 - 4.000 <3 8 - 9 - 600 Querfeldglühen / F geglüht
VITROPERM 270 1,21 4.700 - 5.100 <3 6 - 7 - 600 Querfeldglühen / F geglüht
VITROPERM 400 1,30 µ (0,2 A/m)
˜80.000
<1 3 - 5 ≤70
(@100 kHz,
0,2T)
600 Glühen ohne Feld / R geglüht
    µ (0,4 A/m)
>200.000
         
    µmax ˜500.000          
VITROPERM 500/800 1,24 20.000 - 200.000 <0,5 ˜0 (IλSI < 0.5) ≤80
(@100 kHz,
0,3 T, F)
600 Querfeldglühen / F geglüht
    µmax ˜600.000 <1   0,03 (@50 Hz,
1,0 T, R)
  Glühen ohne Feld / R geglüht
    400 - 2.000         zuginduziert geglüht
    400 - 4.000        

Brechen nach  Laminieren /
R geglüht

Legierung Verfügbare Banddicke
t [µm]
Massen Dichte
amorph
ρ [g/cm3]
Massen Dichte
nanokristallin
ρ [g/cm3]
Elektrischer
Widerstand
ρel [µΩm]
Thermischer Ausdehnungs-
koeffizient
α [10-6/K]
E- Modul
E [GPa]
Härte
[N/mm2]
Kristallisations- temperatur
TC [°C]
VITROPERM 220 20 ±3 7.42 7.62 1.15 8 150 1000 460
VITROPERM 250 20 ±3 7.35 7.55 1.15 8 150 1000 480
VITROPERM 270 18 ±3 7.30 7.50 1.15 8 150 1000 480
VITROPERM 400 18 ±3 7.20 7.39 1.15 8 150 1000 495
VITROPERM 500 VITROPERM 800 18 ±3 7.17 7.35 1.15 8 150 1000 510
  17 ±2              
  16 ±2              
  14 ±2              

 

Legierung Sättigungs-polarisation
JS [T]
Permeabilität
µ
DC
Koerzitivfeldstärke
HC [A/m]
Sättigungs-
magnetostriktion
λS [ppm]
Verluste
ρ [W/kg]
Curie
Temperatur
TC [°C]
Zustand
VITROPERM 220 1,24 1.800 - 2.400 <5 10 - 11 - 600 Querfeldglühen / F geglüht
VITROPERM 250 1,24 2.800 - 4.000 <3 8 - 9 - 600 Querfeldglühen / F geglüht
VITROPERM 270 1,21 4.700 - 5.100 <3 6 - 7 - 600 Querfeldglühen / F geglüht
VITROPERM 400 1,30 µ (0,2 A/m)
˜80.000
<1 3 - 5 ≤70
(@100 kHz,
0,2T)
600 Glühen ohne Feld / R geglüht
    µ (0,4 A/m)
>200.000
         
    µmax ˜500.000          
VITROPERM 500/800 1,24 20.000 - 200.000 <0,5 ˜0 (IλSI < 0.5) ≤80
(@100 kHz,
0,3 T, F)
600 Querfeldglühen / F geglüht
    µmax ˜600.000 <1   0,03 (@50 Hz,
1,0 T, R)
  Glühen ohne Feld / R geglüht
    400 - 2.000         zuginduziert geglüht
    400 - 4.000        

Brechen nach  Laminieren /
R geglüht

Legierung Verfügbare Banddicke
t [µm]
Massen Dichte
amorph
ρ [g/cm3]
Massen Dichte
nanokristallin
ρ [g/cm3]
Elektrischer
Widerstand
ρel [µΩm]
Thermischer Ausdehnungs-
koeffizient
α [10-6/K]
E- Modul
E [GPa]
Härte
[N/mm2]
Kristallisations- temperatur
TC [°C]
VITROPERM 220 20 ±3 7.42 7.62 1.15 8 150 1000 460
VITROPERM 250 20 ±3 7.35 7.55 1.15 8 150 1000 480
VITROPERM 270 18 ±3 7.30 7.50 1.15 8 150 1000 480
VITROPERM 400 18 ±3 7.20 7.39 1.15 8 150 1000 495
VITROPERM 500 VITROPERM 800 18 ±3 7.17 7.35 1.15 8 150 1000 510
  17 ±2              
  16 ±2              
  14 ±2              

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VITROPERM 220 / 250

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