Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Jun 2000)
Enriquecimiento en Si mediante PVD de chapas magnéticas convencionales para aplicaciones a altas frecuencias
Abstract
The present work deals with the viability of a method for Si enrichment of conventional Fe-3%Si sheets, by means of physical vapour deposition of Si at its surface and subsequent diffusion heating. The aim is to obtain magnetic sheets with a Si content of 6.5wt%, for they show higher resistivity and null magnetostriction, leading to lower energy losses and solving the noise problems at high frequencies. The PVD deposited films, with ~5 μm thickness, show good adhesion to the substrate. Concerning the heat treatment, there is a critical heating rate between 5 and 15°/min, above which delamination of the film is observed without formation of intermetallics at the interface. At 3°/min the conditions for the formation of intermetallics are given. Direct heating up to 800°C leads to the formation of a Fe3Si(α1) surface layer, which, being brittle, does not delaminate during the heating process. Subsequent heating up to temperatures around 1200°C allows the homogenisation of the sheet composition. There is evidence of Kirkendall effect in the diffusion couple Fe3Si(α1)/Fe(α), due to the fact that the diffusion of Fe in Fe3Si(α1) is faster than the diffusion of Si in Fe(α).<br><br>El presente trabajo estudia la viabilidad de un método para enriquecer en Si chapas de Fe-3%Si convencionales, depositando Si en su superficie mediante PVD y sometiéndolas a un tratamiento térmico de difusión. Se trata de obtener chapas magnéticas con un contenido en Si de un 6,5% en peso, ya que éstas presentan mayor resistividad y magnetoestricción nula, reduciendo las pérdidas y solucionando los problemas de ruido a altas frecuencias. Las capas depositadas por PVD, de espesores ~5 μm, presentan buena adherencia al substrato. En cuanto al tratamiento térmico, se observa que hay una velocidad de calentamiento crítica entre 5 y 15°/min, por encima de la cual la película se despega sin llegarse a formar intermetálicos en la intercara. A 3°/min se dan las condiciones para la formación de intermetálicos. Calentando directamente hasta temperaturas de unos 800°C se obtiene una capa superficial de Fe3Si(α1) que, aun siendo frágil, no se despega durante el tratamiento. Un calentamiento posterior hasta temperaturas del orden de 1200°C permite la homogeneización de la composición de la chapa. Existe evidencia de efecto Kirkendall en el par de difusión Fe3Siα1)/Fe(α), debido a que la difusión de Fe en Fe3Si(α1) es mayor que la de Si en Fe(α).
