DE69813093T2

DE69813093T2 - Amorphes Magnetmaterial und Magnetkern davon

Info

Publication number: DE69813093T2
Application number: DE69813093T
Authority: DE
Inventors: Takao Kusaka; Yasuaki Moriya; 1-1 Shibaura 1-Chome Sakai Kazumi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2018-06-25
Also published as: KR100298965B1; KR19990007273A; TW374183B; EP0887811A1; US6004661A; EP0887811B1; DE69813093D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein amorphes magnetisches Material, das für einen sättigbaren Magnetkern geeignet ist, der als sättigbarer Reaktor oder als Geräuschunterdrücker verwendet wird, oder ein Magnetkern, der für einen Beschleuniger oder eine Laser-Energiequelle verwendet wird, und die Verwendung des Magnetkerns.
Stromquellen mit Schalter werden häufig als stabilisierende Stromquellen für elektronische Instrumente verwendet. Insbesondere wird eine Stromquelle mit Sehalter, die einen magnetischen Verstärker umfasst (später als "Magamp" bezeichnet) für die Ausgangs-Kontrolle, aufgrund der Leichtigkeit, mehrere Ausgänge zu erhalten und aufgrund des niedrigen Geräuschs weit verbreitet verwendet.
Ein Magamp besteht hauptsächlich aus einem sättigbaren Reaktor, wobei ein sättigbarer Kern als Hauptteil darin verwendet wird. In einer Stromquelle mit Schalter wird ein sättigbarer Kern auch als Geräuschunterdrücker verwendet. Für das konstituierende Material eines derartigen sättigbaren Kerns sind hauptsächlich auf Fe-Ni-basierende kristalline Legierungen (permalloy) oder eine auf Co-basierende amorphe magnetische Legierung verwendet worden, da herausragende Rechtecksflächenmagnetisierung (square magnetization) Eigenschaften benötigt sind.
Bei dem seit kurzem bestehenden Bedarf für eine Miniaturisierung, niedriges Gewicht, hohe Leistungsfähigkeit elektronischer Instrumente, wird jedoch eine Stromquelle, die auch miniaturisiert und ein geringes Gewicht aufweist, dringend benötigt. Deswegen neigt die Umschalthäufigkeit in einer Stromquelle mit Schalter dazu, erhöht zu werden. Eine auf Fe-Ni basierende kristalline Legierung, die für gewöhnlich verwendet wird, hat jedoch den Nachteil, dass ihre Koerzitivkraft in einem höheren Frequenzbereich groß wird, was zu bemerkenswerten Verlusten des Wirbelstromverlusts führt. Deswegen ist sie für die Anwendung in dem Hochfrequenzbereich nicht geeignet.
Daneben hat eine auf Co basierende amorphe magnetische Legierung zusätzlich zu ihren herausragenden Rechtecksflächeneigenschaften und der Temperaturstabilität die herausragende Eigenschaft eines geringen Verlusts, selbst im Hochfrequenzbereich. Aufgrund des hohen Gehalts teuren Co's gibt es jedoch die Schwierigkeit, dass die Herstellungskosten eines sättigbaren Kerns hoch werden.
Als amorphe magnetische Materialien neben den auf Co- basierenden wird eine auf Fe basierenden amorphe magnetische Legierung in verschiedenen Bereichen verwendet, zusätzlich ist eine mikro-kristalline auf Fe-basierende weiche magnetische Legierung ebenfalls bekannt. Als ein Beispiel einer auf Fe-basierenden amorphen magnetischen Legierung für die Verwendung als Hochleistungs-Magnetkern offenbart das US- Patent Nr. 5,570,646 einen Magnetkern, der einen amorphen Film einer Eisenlegierung und eine Isolierschicht umfasst, wobei der amorphe Film aus der Eisenlegierung ein amorphes Material einer Eisenlegierung einschließt, das durch die allgemeine Formel (Fe1-xTx)100-y-X dargestellt wird, wobei T mindestens ein Element ist, das aus Co und Ni ausgewählt ist, X mindestens eines ist, das aus Si, B, P, C und Ge ausgewählt ist, x erfüllt 0 < x ≤ 0,4, und y erfüllt 14 ≤ y ≤ 21.
Diese magnetischen Materialien sind jedoch in der Koerzitivkraft und der maximalen Magnetflussdichte Bm groß, was zu einem hohen Verlust in einem Hochfrequenzbereich führt. Deswegen sind sie nicht für ein sättigbares Kernmaterial geeignet.
Der Anstieg des Verlustes in einem Hochfrequenzbereich wird auch ein Problem, wenn eine auf Fe-basierende amorphe Magnetlegierung für einen Magnetkern verwendet wird, der nicht der sättigbare Kern ist. Obwohl eine auf Fe-basierende amorphe Magnetlegierung als Materialbestandteil beispielsweise einer Drosselspule oder eines Transformators verwendet worden ist, lädt die höhere Frequenzneigung zu dem Problem des Anstiegs des Verlustes ein. Die auf Fe basierende amorphe magnetische Legierung hat auch den Nachteil in ihrer Thermostabilität der magnetischen Eigenschaften schlecht zu sein.
Außerdem haben sowohl die konventionelle auf Co-basierende amorphe magnetische Legierung und die auf Fe-basierende amorphe magnetische Legierung hohe Schmelzpunkte, worauf als Ergebnis, beispielsweise wenn dünne Filme mit eine Flüssigmetall-Härteverfahren gebildet werden, dazu neigen hinsichtlich der Oberflächenrauhigkeit rau zu werden. Das Absenken der Oberflächeneigenschaften eines dünnen Films aus einer amorphen magnetischen Legierung, um einen magnetischen Kern zu bilden, ist die Ursache für den Abbau von magnetischen Eigenschaften, wie der Squareness Ratio, wenn sie aufgewunden oder laminiert wird.
Als ein konventionelles amorphes magnetisches Material, das anders ist als die auf Co-basierenden oder auf Fe basierenden amorphen magnetischen Legierungen ist eine auf Fe-Ni basierende amorphe magnetische Legierung bekannt. Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichungsnummer Sho- 58(1983)-193344 offenbart beispielsweise eine amorphe magnetische Legierung, die eine Zusammensetzung besitzt, die dargestellt wird durch (Fe1-aNia)100-x-ySixBy (0,2 ≤ d ≤ 19 Atm-%, 20 ≤ x + y ≤ 25 Atm-%, 5 ≤ x ≤ 20 Atm-%, 5 ≤ y ≤ 20 Atm-%).
Außerdem offenbart die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung (Kohyo) Nr. Hei- 4(1992)-500985 offenbart eine magnetische Metallglaslegierung, die eine Zusammensetzung hat, die dargestellt wird durch FeaNibMcBaSieCf (hier ist M Mo, Cr, 39 ≤ a ≤ 41 Atm-%, 37 ≤ b ≤ 41 Atm-%, 0 ≤ c ≤ 3 Atm-%, 17 ≤ d ≤ 19 Atm-%, 0 ≤ e ≤ 2 Atm-%, 0 ≤ f ≤ 2 Atm-%) und mindestens 70% davon ist glasartig. Die japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. Hei-5(1993)-3111321 offenbart eine superdünne weiche magnetische Filmlegierung, die eine Zusammensetzung besitzt, die dargestellt wird durch Fe100-x-y-zNixSiyBz (1 ≤ X ≤ 30 Atm-%, 10 ≤ y ≤ 18 Atm-%, 7 ≤ Z ≤ 17 Atm-%, X + Y + Z < 80 Atm-%).
Die entsprechende oben beschriebene amorphe, magnetische Legierung ist, obwohl Fe-Ni ein Grundbestandteil der magnetischen Legierung ist, eine Fe-reiche magnetische Legierung, bei der der Hauptbestandteil Fe ist. Deswegen hat sie gleich der oben beschriebenen, auf Fe-basierenden amorphen magnetischen Legierung - den Nachteil eines großen Verlusts, und außerdem ist die Thermostabilität der magnetischen Eigenschaften niedrig. Wenn ein dünnes Filmband mit einem Flüssig-Härteverfahren oder ähnliches gebildet wird, neigt diese Ähnlichkeit dazu, einen Defekt zu verursachen, der hinsichtlich der Oberflächenrauhigkeit groß ist.
Zusätzlich offenbart die japanische Patentanmeldung Nr. Sho- 60(1985)-16512 eine amorphe magnetische Legierung, die eine Zusammensetzung hat, die ausgedrückt wird durch (Fe1-aNia)100-y- Xy (X ist Si und B, 0,3 ≤ a ≤ 0,65, 15 ≤ y ≤ 30 Atm-%) und die herausragend in ihrer Korrosionsresistenz sowie in ihrer Korrosionsspannungsrissbeständigkeit herausragend ist. Die japanische Patentanmeldungsoffenlegungsnummer Sho- 57(1982)-13146 offenbart eine amorphe Legierung, dargestellt durch (Fe1-aNia) 100-y-XySixBy (0,2 ≤ a ≤ 0,7, 1 ≤ x ≤ 20 Atm-% 5 ≤ y ≤ 9,5 Atm- %, 15 ≤ x - y ≤ 30 Atm-%).
Diese amorphen magnetischen Legierungen, die identisch mit den oben beschriebenen auf Fe-Ni-basierenden amorphen magnetischen Legierungen sind, haben hauptsächlich Fe-reiche Legierungszusammensetzungen. Da außerdem nicht erwartet wird, dass sie als konstituierendes Material beispielsweise eines sättigbaren Kerns, eines Niedrig-Verlust-Kerns, eines Hochpermeabilitätskerns verwendet werden sollen, entspricht das Zusammensetzungsverhältnis von Si oder B nicht der Verwendung in einem Hochfrequenzbereich; außerdem sind zusätzliche Elemente neben diesen primären Bestandteilen auch nicht vollständig untersucht.
Wie oben beschrieben wurde, hat eine auf Co-basierende amorphe magnetische Legierung, die konventionellerweise als sättigbares Kernmaterial verwendet wird, aufgrund ihres hohen Gehalts des teuren Co den Nachteil, dass die Herstellungskosten eines Magnetkerns hoch sind. Neben den magnetischen Materialien neben den auf Co-basierenden, haben die auf Fe basierenden amorphen magnetischen Legierungen und die Fe-reichen auf Fe-Ni basierenden amorphen magnetischen Legierungen die Nachteile, dass sie hoch in ihrem Verlust in einem Hochfrequenzbereich sind und niedrig in ihrer Thermostabilität. Außerdem hat jede der konventionellen amorphen magnetischen Legierungen einen hohen Schmelzpunkt und als Ergebnis neigt ihre Oberflächenrauigkeit dazu, groß zu werden, wenn ein dünnes Filmband mit einem Flüssig- Härteverfahren gebildet wird.
Deswegen war es ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein günstiges amorphes magnetisches Material zu Verfügung zu stellen, das magnetische Eigenschaften besitzt, die geeignet sind für die Verwendung in einem Hochfrequenzbereich, wenn es beispielsweise als sättigbarer Kern, als Niedrig-Verlust- Kern, Hochpermeabilitätskern und ähnliche verwendet wird, und herausragend in der Thermostabilität ihrer magnetischen Eigenschaften ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es ein amorphes magnetisches Material zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, die Oberflächenglattheit zu steigern, wenn ein dünnes Filmband durch ein Flüssig-Härteverfahren und ähnliches gebildet wird.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist durch das Anwenden eines amorphen magnetischen Materials wie diesem einen günstigen und in seinen Magneteigenschaften herausragenden Magnetkern zur Verfügung zu stellen.
Das amorphe magnetische Material der vorliegenden Erfindung wird dadurch charakterisiert, dass es im wesentlichen aus einer Zusammensetzung besteht, die dargestellt wird durch die allgemeine Formel: (Fe1-a-bNiaMb)100-x-ySixBy (in der Formel bedeutet M mindestens eine Art von Element, ausgewählt aus Mn, Cr, Co, Nb, V, Mo, Ta, W und Zr, a, b, x und y sind Werte die 0,395 ≤ a ≤ 0,7, 0,001 ≤ b ≤ 0,21, 1 - a - b < a, 6 ≤ x ≤ 18 Atm-% bzw. 10 ≤ y ≤ 18 Atm-% erfüllen), wobei die maximale magnetische Flussdichte Bm 0,5 T bis 0,9 T ist.
Das amorphe magnetische Material der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise als amorphes magnetisches Dünnfilmband verwendet werden. Und ein Magnetkern der vorliegenden Erfindung wird dadurch charakterisiert, dass er einen gewundenen Körper oder einen beschichteten Körper des amorphen magnetischen Materials der vorliegenden Erfindung umfasst, das die oben beschriebene Dünnfilmbandform besitzt.
In der vorliegenden Erfindung wird als Grundbestandteil des amorphen magnetischen Materials Ni-reiches Fe-Ni verwendet und zu so einem Grundbestandteil werden Si und B, die unverzichtbar zum Amorph-werden sind, in einem vorher bestimmten Verhältnis verbunden. Nach einer solchen Legierungszusammensetzung aus günstigem Fe-Ni, verglichen mit Co als Grundbestandteil, können außerdem die herausragenden magnetischen Eigenschaften, wie die sättigbare magnetische Eigenschaft, die Eigenschaft niedrigen Verlustes, hoher Permeabilität, die alle mit einem auf Co-basierenden amorphen magnetischen Material vergleichbar sind, erhalten werden.
Außerdem kann durch das Verbindungen des M-Elements in dem amorphen magnetischen Material der vorliegenden Erfindung, welches mindestens eine Art von Element, ausgewählt aus Mn, Cr, Co, Nb, V, Mo, Ta, W und Zr ist, wie oben beschrieben wurde, die Thermostabilität der magnetischen Eigenschaften erhöht werden. Insbesondere können noch mehr bevorzugte thermische Stabilitäten durch das Benutzen von zwei oder mehreren Arten der Elemente, die ausgewählt werden aus Mn, Cr und Co als M-Element, erhalten werden.
Ein amorphes magnetisches Material, in dem Ni-reiches Fe-Ni die Grundlage ist, ist im Hinblick auf den Schmelzpunkt, verglichen mit dem von konventionellen amorphen magnetischen Materialien auf Co-Grundlage oder einer Fe-Grundlage, niedrig. Deswegen kann das amorphe magnetische Material der vorliegenden Erfindung, wenn es in ein dünnes Filmband mit Hilfe einer Flüssig-Härteverfahren verändert wird, in seiner Oberflächenglattheit verbessert werden. Ein amorphes Material, das in seiner Oberflächenglattheit herausragend ist, nimmt an einer Verbesserung seiner magnetischen Eigenschaften des Magnetkerns, der durch Schichten oder Verknäulen gebildet wird, teil.
Fig. 1 ist ein Querschnitt, der die Struktur eines Magnetkerns einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist ein Querschnitt, der die Struktur eines Magnetkerns der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Längenausrichtung eines dünnen Filmbandes zeigt, d. h. die Magnetfeldanwendungsrichtung während der Wärmebehandlung in einem Magnetfeld der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Breitenausrichtung eines dünnen Filmbandes zeigt, d. h. einer Magnetfeldanwendungsrichtung während der Wärmebehandlung in einem erfindungsgemäßen Magnetfeld.
Folgend werden Ausführungsformen zum Durchführen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein amorphes magnetisches Material der vorliegenden Erfindung besitzt eine Zusammensetzung, die im wesentlichen dargestellt werden kann durch die allgemeine Formel:
(Fe1-a-bNiaMb)100-x-ySixBy (1)
(in der Formel bedeutet M mindestens eine Art von Element, ausgewählt aus Mn, Cr, Co, Nb, V, Mo, Ta, W und Zr, a, b, x und y sind Werte 0,395 ≤ a ≤ 0,7, 0,001 ≤ b ≤ 0,21, 1 - a - b < a, 6 ≤ x ≤ 18 Atm-% bzw. 10 ≤ y ≤ 18 Atm-%).
Wie aus der Formel (1) klar wird, enthält das amorphe magnetische Material (amorphe magnetische Legierung) der vorliegenden Erfindung Fe-Ni, das reich an Ni als Grundbestandteil ist. So ein amorphes magnetisches Material kann durch Anwenden eines konventionellen Flüssig- Härteverfahrens, wie eines Einzelwalzenverfahrens, durch schnelles Härten einer geschmolzenen Legierung erhalten werden, die eine Zusammensetzung der Formel (1) erfüllt. Als konkrete Form des amorphen magnetischen Materials der vorliegenden Erfindung kann ein dünnes Filmband angegeben werden.
Die durchschnittliche Schichtdicke des amorphen magnetischen dünnen Filmbandes ist bevorzugt 30 um oder weniger, um den Verlust zu senken. Die durchschnittliche Schichtdicke des amorphen magnetischen dünnen Filmbandes beträgt noch bevorzugter 20 um oder weniger. Durch Reduzieren der durchschnittlichen Schichtdicke des amorphen magnetischen dünnen Filmbandes herab auf 20 um oder weniger, kann der Wirbelstromverlust ausreichend gering gemacht werden, dadurch kann die Verlustreduzierung insbesondere in einem Hochfrequenzbereich erreicht werden. Eine mehr bevorzugte durchschnittliche Schichtdicke des amorphen magnetischen dünnen Filmbandes beträgt 15 um oder weniger. Außerdem ist die durchschnittliche Schichtdicke hier der Wert, der durch die folgende Gleichung erhalten wird - durchschnittliche Schichtdicke = Gewicht/(Dichte · Länge · Breite des dünnen Filmbandes).
In der oben beschriebenen Formel (1) sind Ni und Fe Elemente, die die Grundlage der magnetischen Legierungen sein sollen. In der vorliegenden Erfindung wird Fe-Ni, das reich an Ni ist, als Grundbestandteil verwendet. Deswegen bedeutet der Wert "a" ein Verbindungsverhältnis von Ni, das größer eingestellt ist als (1 - a - b), welches das Verbindungsverhältnis von Fe ist. Anders gesagt, erfüllt der Wert "a" (1 - b)/2 < a.
Hier kann in einer amorphen magnetischen Legierung, in der nur Ni die Grundlage ist, eine ausreichende magnetische Flussdichte nicht erhalten werden, und die Curie-Temperatur Tc ist zu niedrig, was bedeutet, dass die Stabilität als magnetische Legierung nicht erhalten werden kann. In einer amorphen magnetischen Legierung, in der nur Fe die Grundlage ist, wie oben beschrieben wurde, wird die Koerzitivkraft oder die maximale magnetische Flüssdichte Bm zu groß, was zu einem Anstieg des Verlustes führt, und außerdem zum Abbau ihrer thermischen Stabilität. Wenn es mit einem Flüssig- Härteverfahren in ein dünnes Filmband geformt wird, nimmt die Oberflächenglattheit ebenfalls ab.
Dann wird in der vorliegenden Erfindung Ni, das mit Fe verbunden ist, was daran teil hat, die magnetische Flussdichte höher zumachen, als Grundbestandteil einer magnetischen Legierung verwendet. Das bedeutet, dass die amorphe magnetische Legierung der vorliegenden Erfindung Fe-Ni das reich an Ni ist als Grundbestandteil enthält. Gemäß einer solchen amorphen magnetischen Legierung können magnetische Eigenschaften, die vergleichbar denen konventioneller auf Co beruhender amorpher magnetischer Legierungen sind, auf einer günstigen Fe-Ni-Grundlage erhalten werden. Außerdem kann die Oberflächenglattheit erhöht werden, wenn die amorphe magnetische Legierung mit einem Flüssig-Härteverfahren und ähnlichem zu einem dünnen Filmband gemacht wird, wenn die amorphe magnetische Legierung auf Fe-Ni-Grundlage, die reich an Ni ist, verglichen mit amorphen magnetischen Legierungen auf Co-Grundlage oder Fe- Grundlage, einen niedrigen Schmelzpunkt hat.
Das Verbindungsverhältnis "a" des Ni in der oben beschriebenen Formel (1) erfüllt die Bedingung von (1 - b)/2 < a und liegt weiter im Bereich von 0,395 ≤ a ≤ 0,7. Wenn der Wert "a", der als Verbindungsverhältnis von Ni bezeichnet wird, weniger als 0,395 ist, kann die Wirkung aufgrund der Fe-Ni- Grundlage, die reich an Ni ist, nicht erreicht werden. Das bedeutet, dass ein Anstieg der relativen Fe-Menge zusätzlich zu einer starken Magnetostriktion, zu einem Verlust und Abbau der Thermostabilität führt. Wenn außerdem ein dünnes Filmband mit einem Flüssig-Härteverfahren gebildet wird, nimmt die Oberflächenglattheit des dünnen Filmbandes ab. Wenn daneben der Wert "a" 0,7 übersteigt, nimmt zusätzlich zu der zu niedrig werdenden maximalen Magnetflussdichte Bm die Curie- Temperatur Tc ab, um zur Schwierigkeit des Bewahrens der geeigneten Stabilität der magnetischen Eigenschaften zu führen.
Wie oben beschrieben wurde, können durch Einstellen des Ni- Verbindungsverhältnisses "a" der Fe-Ni-Grundlage der amorphen magnetischen Legierung im Bereich von (1 - b)/2 < a und 0,395 ≤ a ≤ 0,7 zusätzlich zur Sicherung der geeigneten Stabilität der magnetischen Eigenschaften, die magnetischen Eigenschaften die, beispielsweise durch niedrigen Verlust, niedrige Magnetostriktion herausragend sind, mit der günstigen Fe-Ni-Grundlage verglichen mit der amorphen magnetischen Legierung, die auf Co basiert, verwirklicht werden. Wenn außerdem ein dünnes Filmband der amorphen magnetischen Legierung mit Hilfe eines Flüssig- Härteverfahrens und ähnlichem gebildet wird, kann die Oberflächenglattheit verbessert werden. Das Verbindungsverhältnis "a" von Ni ist besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 0,7.
Mindestens ein Typ des M-Elements, das aus Mn, Cr, Co, Nb, V, Mo, W, Ta und Zr ausgewählt wird, ist ein Bestandteil, der dazu beiträgt, die thermische Stabilität oder die magnetischen Eigenschaften einer Magnetlegierung zu steigern. Die Zugabe des M-Elements steigert die thermische Stabilität der amorphen magnetischen Legierung. Wenn jedoch der Wert b, der das Verbindungsverhältnis des M-Elements bezeichnet, 0,21 überschreitet, wird der Wert b aufgrund der Schwierigkeit eine stabile weiche Magneteigenschaft zu erhalten auf 0,21 oder weniger festgesetzt. Um daneben einen wirksamen Effekt der Erhöhung der thermischen Stabilität aufgrund des M- Elements zu erhalten, beträgt das Verbindungsverhältnis b des M-Elements 0,001 oder mehr. Des weiteren liegt das Verbindungsverhältnis b des M-Elements bevorzugt im Bereich von 0,001 bis 0,1.
Es wird bevorzugt mindestens zwei Arten oder mehr der oben genannten verwendeten M-Elemente, gleichzeitig zu verwenden. Insbesondere wird es bevorzugt, zwei Arten oder mehr an Elementen zu verwenden, die ausgewählt werden aus Mn, Cr und Co, die als M-Elemente verwendet werden. Von diesen werden Mn und Cr mehr bevorzugt verwendet. Drei Elemente aus Mn, Cr und Co können als M-Element verbunden werden, um eine Zusammensetzung zu bilden. Mit solchen M-Elementen kann die thermische Stabilität einer amorphen magnetischen Legierung von Fe-Ni, die besonders reich an Ni ist, weiter verstärkt werden. Die Verbesserung der thermischen Stabilität führt zu einer magnetischen Legierung, die gegenüber einer Variation pro Stunde resistent ist, d. h. zu einem magnetischen Material, das gegenüber einer Veränderung des Umfelds resistent ist - insbesondere kann ein gegenüber der Temperaturvariation resistentes Material erhalten werden. Mn hat die Wirkung, dass der Schmelzpunkt der Magnetlegierung zusätzlich gesenkt wird.
Hier bezeichnet die Variation pro Stunde den Grad an Variation der magnetischen Eigenschaften in einem Gebrauchsumfeld einer magnetischen Kerns. Um in seiner Variation pro Stunde herausragend zu sein, müssen die Eigenschaften dazu in der Lage sein, vorherbestimmte magnetische Eigenschaften zu bewahren, nachdem sie unter einem Gebrauchsumfeld belassen wurden, insbesondere in einem Umfeld, das eine hohe Temperatur hat. Die Eigenschaften der Variation je Stunde können beispielsweise mit [{(die Magneteigenschaft bei Raumtemperatur, nachdem es in einem bestimmten Umfeld für eine bestimmte Dauer belassen wurde) - (die anfängliche magnetische Eigenschaft, die bei Raumtemperatur gemessen wird)}/(die anfängliche magnetische Eigenschaft, gemessen bei Raumtemperatur)] · 100 (%)bezeichnet werden. Die Variationsrate je Stunde der Direktstrom-Koerzitivkraft Hc bei Raumtemperatur, nachdem es bei 292 K für 200 Stunden gelassen wurde, kann beispielsweise auf 5% oder weniger geändert werden.
Das amorphe magnetische Material der vorliegenden Erfindung ist auch in seinen Temperaturvariationseigenschaften herausragend. Die Temperaturvariationseigenschaft ist die Variationsrate der magnetischen Eigenschaften, wenn die Temperatur von der Raumtemperatur ausgehend erhöht wird. Die Variationsrate der magnetischen Flussdichte B&sub8;&sub0; zwischen 293 K und 373 K unter 50 kHz, 80 A/m als Temperaturvariationseigenschaft kann z. B. 20% oder weniger gemacht werden.
Im Fall, dass Mn und Cr als M-Element verwendet werden, liegen die Verbindungsverhältnisse bevorzugt im Bereich von 0,001 bzw. 0,05. Das bedeutet, dass es in der oben beschriebenen Formel (1) wünschenswert ist, eine Legierungszusammensetzung anzuwenden, in der das Verbindungsverhältnis von Mn als b1 bezeichnet wird, das von Cr b2 ist, die im wesentlichen ausgedrückt wird durch die allgemeine Formel:
(Fe1-a-bNiaMnb1Crb2)100-x-ySixBy (2)
(in der Formel sind a, b1, b2, x und y Werte, die 0,395 ≤ a ≤ 0,7, 0,001 ≤ b1 ≤ 0,05, 0,001 ≤ b2 ≤ 0,05, 1 - a - b < a, 6 ≤ x ≤ 18 Atm-% bzw. 10 ≤ y ≤ 18 Atm-% erfüllen). Die Legierungszusammensetzung, die durch die Formel (2) dargestellt wird, kann außerdem mindestens eine Art von M'- Element enthalten, das aus Co oder Nb, V, Mo, Ta, W und Zr ausgewählt wird. Das Verbindungsverhältnis dieser Elemente b3 ist so festgesetzt, dass das Verbindungsverhältnis b als M- Element innerhalb 0,21 beträgt. Das bedeutet, b1 - b2 - b3 ≤ 0,21.
Si und B sind unverzichtbare Elemente zum Erhalten einer amorphen Phase. Das Verbindungsverhältnis x von Si ist 6 ≤ x ≤ 18 Atm-%, das von B, y, ist 10 ≤ y ≤ 18 Atm-%. Wenn das Verbindungsverhältnis x von Si weniger als 6 Atm-% ist, oder das von B, y, weniger als 10 Atm-% ist, wird das dünne Filmband spröde, wodurch ein magnetisches dünnes Filmband von guter Qualität nicht erhalten werden kann. Im Gegensatz dazu nehmen die maximale magnetische Flussdichte Bm und die thermische Stabilität ab, wenn das Verbindungsverhältnis von Si, x, 18 Atm-% übersteigt, oder dass von B, y, 18 Atm-% übersteigt.
Die Gesamtmenge von Si und B, x-y, wird bevorzugt in einem Bereich von 15 bis 30 Atm-% eingestellt. Wenn die Gesamtmenge an Si und B weniger als 15 Atm-% ist, werden die niedrige Koerzitivkraft und die hohe squareness ratio möglicherweise nicht erhalten, da die Kristallisierungstemperatur gleich oder weniger als die Curietemperatur wird. Wenn die Gesamtmenge an Si und B 30 Atm-% übersteigt, nehmen die maximale magnetische Flussdichte Bm und die thermische Stabilität ab. Die bevorzugte Gesamtmenge an Si und B liegt im Bereich von 18 bis 24 Atm-%.
Außerdem ist das Verhältnis zwischen Si und B bevorzugt Breich, d. h., x < y. In einem amorphen magnetischen Material auf Fe-Ni-Basis, das reich an Ni ist, können die magnetischen Eigenschaften weitere verstärkt werden, indem das amorphe Element Breich gemacht wird. Deswegen sind x und y wünschenswerterweise 7 ≤ x ≤ 9 Atm-%, 12 ≤ < ≤ 16 Atm-%.
Ein amorphes magnetisches Material, in dem das oben beschriebene Ni-reiche Fe-Ni die Grundlage ist, weist eine Curie-Temperatur Tc im Bereich von 473 bis 573 K auf. Dadurch kann eine geeigneten Stabilität der magnetischen Eigenschaften erhalten werden. Wenn die Curie-Temperatur T eines amorphen magnetischen Materials weniger als 473 K ist, nimmt die thermische Stabilität drastisch ab, was zu einer negativen Anwendbarkeit als Magnetkern, beispielsweise eines sättigbaren Kerns, eines Kerns mit niedrigem Verlust und eines Kerns mit hoher Permeabilität führt. Wenn die Curie- Temperatur Tc außerdem 573 K überschreitet, neigen die magnetischen Eigenschaften dazu, aufgrund des Gleichgewichts mit der Kristallisierungstemperatur schwierig zu erhalten zu sein.
In dem amorphen magnetischen Material, das die oben beschriebene Zusammensetzung erfüllt, liegt die maximale magnetische Flussdichte Bm im Bereich von 0,5 bis 0,9 T. Wenn die maximale magnetische Flussdichte Bm 0,9 T überschreitet, wird ein Anstieg des Verlusts eingeschleust. Wenn die maximale magnetische Flussdichte Bm daneben weniger als 0,5 T ist, kann im Fall der amorphen magnetischen Legierung, die beispielsweise in einem sättigbaren Magnetkern angewendet wird, eine ausreichend squareness- ratio nicht erhalten werden. Im Fall, dass sie wo anders als im sättigbaren Magnetkern zur Verwendung benutzt wird, wird es notwendig, den Querschnitt des Kerns groß zu machen, was zu einem großen Kern führt, wenn die maximale magnetische Flussdichte Bm weniger als 0,5 T ist, um einen gewünschten Magnetfluss zu erhalten, was außerdem zum Problem eines großen magnetischen Bestandteils führt.
Das squareness ratio des amorphen magnetischen Materials der vorliegenden Erfindung, insbesondere das Verhältnis zwischen der restlichen magnetischen Flussdichte Br und der maximalen magnetischen Flussdichte Bm (Br/Dm) kann der Verwendung entsprechend angemessen eingestellt werden. Des weiteren ist die squareness ratio hier die Direktstrom-Squareness ratio, die nachfolgend als squareness ratio bezeichnet werden wird. Die squareness ratio kann durch Wärmebehandlungstemperatur und ähnliches kontrolliert werden, die später beschrieben wird. Wenn ein amorphes magnetisches Material der vorliegenden Erfindung in einer solchen Verwendung angewendet wird, die Sättigbarkeit benötigt, wird die squareness ratio wünschenswerterweise auf 60% oder mehr eingestellt. Die squareness ratio soll außerdem bevorzugt 80% oder mehr sein, wenn sie in einem sättigbaren Kern verwendet wird.
Wenn ein amorphes magnetisches Material in einem Magnetkern verwendet wird, der beispielsweise in einem Drosselspule, einem Hochfrequenztransformator, einem Beschleuniger oder einer Laserstromquelle, verschiedenen Arten von Magnetmaterialien für Sensoren, wie einem Sicherheitssensor oder einem Torque-Sensor verwendet wird, dann wird die squareness ratio auf einen Wert entsprechend jeder Verwendung eingestellt. Genau gesagt, kann das squareness ratio 50% oder weniger gemacht werden. Eine solche squareness ratio kann auch durch Kontrollieren der Wärmebehandlungstemperatur erhalten werden.
Da außerdem die Grundlage des amorphen magnetischen Materials der vorliegenden Erfindung Fe-Ni ist, das reich an Ni ist, kann der Schmelzpunkt 1273 K oder weniger gemacht werden. Dadurch, dass der Schmelzpunkt des amorphen magnetischen Materials 1273 K oder niedriger gemacht wird, wenn es mit einem Flüssig-Härteverfahren in ein dünnes Filmband geformt wird, kann die Oberflächeneigenschaft des dünnen Filmbands verbessert werden.
Alle konventionellen amorphen magnetischen Materialien auf Co-Grundlage oder Fe-Grundlage haben hohe Schmelzpunkte, wie beispielsweise um 1323 bis 1473 K. Um mit einem Flüssig- Härteverfahren ein dünnes Filmband von hoher Qualität hinsichtlich seiner Oberflächeneigenschaft zu erhalten, ist es besser, dass die Viskosität des geschmolzenen Metalls niedrig ist. Wenn es deswegen mit Hilfe eines Flüssig- Härteverfahrens hergestellt wird, ist es notwendig, dass die Temperatur des geschmolzenen Metalls auf ungefähr 1573 bis 1773 K eingestellt wird. Wenn die Temperatur des geschmolzenen Metalls jedoch hoch ist, wird nicht nur die thermische Belastung auf einer Abkühlwalze groß, sondern das Abkühlen wird schwierig, aber auch die Oberfläche der Abkühlwalze wird rau, was zu einem Abnehmen der Oberflächenqualität des dünnen Filmbands führt.
Im Gegensatz dazu, kann ein amorphes magnetisches Material der vorliegenden Erfindung aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes von 1273 K oder weniger unter der Bedingung ein dünnes Filmband bilden, dass die Temperatur des geschmolzenen Metalls niedriger als die konventionelle ist. Deswegen kann die thermische Belastung einer Abkühlwalze vermindert werden und die Oberflächenglattheit des dünnen Filmbandes kann ebenso erhöht werden, wie die Verbesserung der Produktivität des dünnen Filmbandes mit einem Flüssig- Härteverfahren.
Gemäß dem amorphen Material der vorliegenden Erfindung kann die Oberflächenrauhigkeit Ks des amorphen dünnen Filmbandes in einem Bereich von 1 ≤ Ks ≤ 1,5 eingeschlossen sein. Die Oberflächenrauhigkeit Ks ist hier der Wert, der durch Ks = (Schichtdicke, gemessen mit einem Mikrometer mit 2 flachen Probenköpfen/Schichtdicke ausgerechnet aus dem Gewicht) ausgedrückt wird. Die Schichtdicke mit dem Mikrometer mit 2 flächen Probenköpfen ist ein mit einem Mikrometer mit 2 flachen Probenköpfen gemessener Wert, und genauer ist er ein Durchschnittswert jedes gemessenen Wertes, der an 5 zufälligen Punkten eines dünnen Filmbandes erhalten wird, indem dieser Durchschnittswert durch den Wert der theoretischen Dicke geteilt wird, der aus dem Gewicht errechnet wird, wodurch Ks erhalten werden kann.
Je näher die Oberflächenrauhigkeit Ks an 1 ist, desto höher ist die Oberflächenqualität und um so geringer ist die Unebenheit des dünnen Filmbandes. Wenn der Ks-Wert des amorphen magnetischen dünnen Filmbands 1,5 überschreitet, z. B. im Fall der Verwendung als sättigbarer Kern, nehmen die magnetischen Eigenschaften, wie das squareness ratio, ab. Selbst wenn sie in einer anderen Anwendung als dem sättigbaren Kern verwendet wird, nimmt das Werteverhältnis (occupancy ratio) ab, wenn der Ks-Wert 1,5 übersteigt, was zu einem Anstieg des offensichtlichen Verlustes führt. So können mit einem amorphen magnetischen dünnen Filmband mit der Oberflächenrauhigkeit Ks, die im Bereich von 1 ≤ Ks ≤ 1,5 ist, herausragende magnetische Eigenschaften mit guter Stabilität erhalten werden.
Wie oben beschrieben wurde, können gemäß der Erfindung, mit einem amorphen magnetischen Material, in dem günstiges Fe-Ni die Grundlage ist, das dazu fähig ist die Herstellungskosten zu senken, magnetische Eigenschaften erhalten werden, die denen eines auf Co beruhenden amorphen magnetischen Materials vergleichbar sind. Konkret gesagt, können in dem Fall, dass sie in einer Anwendung, wo niedriger Verlust, niedrige Magnetostriktion, hohe Permeabilität oder Stättigbarkeit benötigt werden, magnetische Eigenschaften erhalten werden, die beispielsweise bei der hohen squareness ratio herausragend sind. Außerdem kann die Eigenschaft der Variation pro Stunde oder die theritische Stabilität wie auch die Temperaturvariationseigenschaft solcher magnetischen Eigenschaften verbessert werden. Zusätzlich besitzt ein amorphes magnetisches dünnes Filmband, das durch eine Flüssig-Härteverfahren dünn gemacht wurde, eine herausragende Leistungsfähigkeit und Oberflächenglattheit. Auf diesen Eigenschaften beruhend, können die amorphen magnetischen Materialien der vorliegenden Erfindung wirksam in verschiedenen magnetischen Bestandteilen verwendet werden und sind hinsichtlich ihrer Universalität herausragend.
Die amorphen Magnetmaterialien der vorliegenden Erfindung können nach dem Plattmachen z. B. mit einem Flüssig- Härteverfahren als Magnetkerne durch Aufwickeln des dünnen amorphen magnetischen Filmbandes in einer gewünschten Form oder durch Aufeinanderschichten nach dem Zusammenpressen (die-butting)des dünnen amorphen magnetischen Filmbands in einer gewünschten Form des Kerns verwendet werden.
Fig. 1 und Fig. 2 sind Querschnittsansichten, die jeweils Strukturen der Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Magnetkerne zeigen. Ein in Fig. 1 gezeigter Magnetkern besteht aus einem verknäulten Körper 2, in dem das flache amorphe Magnetmaterial der vorliegenden Erfindung, d. h. ein amorphes magnetisches dünnes Filmband 1 in einer gewünschten Form aufgerollt ist. Der Magnetkern, der in Fig. 2 gezeigt ist, besteht aus einem Laminat 4, in dem amorphe magnetische Chips 3 gestapelt sind, die durch Stanzen des amorphen Magnetmaterials der vorliegenden Erfindung in einer gewünschten Form erhalten werden.
Der Magnetkern, bestehend aus einem verknäulten Körper 2 oder einem Laminat 4, kann durch Durchführen einer Spannungsabbau- Wärmebehandlung dazu ermöglich werden, nicht nur Spannungsabbau zu sein, sondern auch in seiner squareness ratio kontrolliert zu werden. Die Spannungsabbau- Wärmebehandlung wird für gewöhnlich bei einer Temperatur zwischen der Curie-Temperatur und der Kristallisierungstemperatur durchgeführt, aber wenn sie bei einer Temperatur um die Curie-Temperatur +20 bis 30 K durchgeführt wird, kann eine hohe squareness ratio von 60% oder mehr erhalten werden, und wenn sie bei einer Temperatur der Curie-Temperatur -20 bis 30 K durchgeführt wird, kann eine niedrige squareness ratio wie 50% oder weniger erhalten werden.
Das amorphe Magnetmaterial der vorliegenden Erfindung kann hinsichtlich der squareness ratio durch Kontrollieren der Wärmebehandlungstemperatur kontrolliert werden, aber um die squareness ratio nach der Spannungsabbau-Wärmebehandlung zusätzlich zu kontrollieren, ist eine Wärmebehandlung in einem magnetischen Feld wirksam.
Im Hinblick auf die Wärmebehandlung in einem magnetischen Feld beträgt die Stärke des angewendeten Magnetfelds 79,5775 A/m (1 Oe) oder mehr, bevorzugt 795,775 A/m (10 Oe) oder mehr, wobei die Atmosphäre aus einer trägen Gasatmosphäre, wie Stickstoff, Argon und ähnlichem, einer reduzierende Atmosphäre, wie ein Vakuum und Wasserstoffgas, und eine Luftatmosphäre sein kann, wobei die träge Gasatmosphäre zu bevorzugen ist. Die Wärmebehandlungsdauer beträgt bevorzugt ungefähr 10 Minuten bis 3 Stunden, mehr bevorzugt 1 bis 2 Stunden.
Wenn eine solche Wärmebehandlung in einem magnetischen Feld durchgeführt wird, ist eine Wärmebehandlung unter Einfluss eines Magnetfelds H in einer Richtung der Länge L des amorphen Filmbands 1, das in Fig. 3 dargestellt wird, wirksam, wenn die squareness ratio (Br/Bm) auf beispielsweise 80% oder mehr erhöht werden soll.
Wenn es außerdem notwendig ist, dass die squareness ratio auf 50% oder weniger abgesenkt wird, entsprechend der Verwendung des Magnetkerns zusätzlich bis auf 40% oder weniger, ist eine Wärmebehandlung in einem Magnetfeld H, in dem die Breitenrichtung W des dünnen Filmbands 1, das in Fig. 4 gezeigt ist, wirksam. Die Längenausrichtung oder die Breitenausrichtung, die die angewandte Magnetfeldrichtung anzeigen, ist nicht notwendigerweise horizontal in ihrer Richtung, eine geringe Neigung kann erlaubt werden, aber sie sollte bevorzugt im Bereich von ±20º von der horizontalen Richtung liegen.
In Abhängigkeit von der Verwendung des Magnetkerns kann die Wärmebehandlung, wie die Spannungsabbau-Wärmebehandlung oder eine Wärmebehandlung in einem magnetischen Feld weggelassen werden. In diesem Fall führt es zu einer Reduktion der Herstellungskosten, da der Herstellungsschritt eines Magnetkerns verkürzt werden kann.
Die oben beschriebenen Magnetkerne können so in verschiedenen Anwendungen verwendet werden, wie beispielsweise einem abstättigbaren Kern, einem Kern mit niedrigem Verlust, einem Kern mit hoher Permeabilität, einem Kern mit niedriger Magnetostriktion. Ein sättigbarer Kern, in dem ein Magnetkern der vorliegenden Erfindung angewendet wird, ist geeignet für einen sättigbaren Reaktor oder ein Geräuschunterdrückungselement eines Magamp, oder ein sättigbarer Kern, der in einem elektrischen Stromsensor oder einem Azimuth-Sensor verwendet wird. Wenn er in einem sättigbaren Kern verwendet wird, wie oben beschrieben wurde, wird die squareness ratio auf 0,60 oder mehr eingestellt, des weiteren 0,80 oder mehr.
Der erfindungsgemäße Magnetkern kann anders als ein sättigbarer Kern in einem Magnetkern verwendet werden, der in einem Hochfrequenztransformator verwendet wird, einschließlich einer Starkstromquelles einem Kern eines IGBT, einem Drosselspule gewöhnlicher Art, einem Drosselspule normaler Art, einem Beschleuniger oder einer Laserstromquelle sowie magnetischen Kernen verschiedener Sensoren, bspw. einem Sicherheitssensor oder einem Torque-Sensor, verwendet werden, da er von der Eigenschaft eines niedrigen Verlustes, der Eigenschaft einer hohen Permeabilität, der Eigenschaft niedriger Magnetostriktion profitiert.
Zusätzlich können die erfindungsgemäßen amorphen Materialien, die nicht auf einen Magnetkern beschränkt sind, der aus einem aufgespulten Körper oder einem Laminat eines amorphen magnetischen dünnen Filmbandes besteht, als magnetische Bestandteile verschiedener Formen verwendet werden. Die amorphen Magnetmaterialien der vorliegenden Erfindung können auch in einem Magnetkopf verwendet werden.
Folgend werden konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und Untersuchungsergebnisse davon beschrieben.

AUSFÜHRUNGSFORM 1

Legierungsgemische aus den Bestandteilen, die in Tabelle 1 gezeigt sind, wurden entsprechend verbunden. Nachdem diese Legierungsbestandteile als Mutterlegierungen geschmolzen waren, indem sie mit einem Einzelwalzen-Verfahren gehärtet wurden, wurden amorphe dünne Filmbänder von 200 mm Breite, 18 um Dicke hergestellt. Die Curie-Temperatur Tc, die Direktstromkoerzitivkraft bei einem anregenden Magnetfeld von 795,775 A/m (10 Oe), die maximale Flussdichte B&sub1;&sub0; in einem Magnetfeld von 795,775 A/m (10 Oe) wurde gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Das Vergleichsbeispiel 1 in Tabelle 1 steht für ein amorphes dünnes Filmband, das nur Ni als Grundlage hat, ein amorphes dünnes Filmband, das nur Fe als Grundlage hat, ein amorphes dünnes Filmband, in dem Fe-Ni außerhalb des Zusammensetzungsbereiches der vorliegenden Erfindung die Grundlage ist. Jedes dieser amorphen dünnen Filmbänder der vergleichenden Ausführungsform 1 wurde ebenfalls hinsichtlich ihrer Eigenschaften innig denen der Ausführung 1 untersucht. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt. TABELLE 1
Wie aus Tabelle 1 klar ersichtlich wird, besitzen die dünnen Filmbänder aus der amorphen Legierung, die die erfindungsgemäße Zusammensetzung erfüllen, eine Curie- Temperatur Tc, die für magnetische Bestandteile geeignet ist; außerdem besitzen sie eine niedrige Koerzitivkraft und eine angemessene maximale Magnetflussdichte.

AUSFÜHRUNGSFORM 2

Legierungsbestandteile aller Zusammensetzungen, die in Tabelle 2 gezeigt sind, wurden verbunden und geschmolzen.
Die Curie-Temperatur Tc und der Schmelzpunkt jeder Legierung waren wie in Tabelle 2 gezeigt. Durch schnelles Härten der geschmolzenen Metalle daraus wurden Mutterlegierungen mit einem Einzelwalzen-Verfahren, dünnen Filmbänder aus der amorphen Legierung von jeweils 20 mm Breite und 18 um Dicke hergestellt. Die Oberflächenrauhigkeit Ks dieser dünnen Filmbänder aus der amorphen Legierung wurde gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt. Die Oberflächenrauhigkeit Ks wurde wie oben beschrieben aus der Schichtdicke, die mit einem Mikrometer gemessen wurde, mit 2 flachen Probenköpfen und der Schichtdicke, die aus deren Gewicht errechnet wurde, erhalten. TABELLE 2
Wie in Tabelle 2 gezeigt, haben amorphe Legierungen, die die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung erfüllen, niedrige Schmelzpunkte verglichen mit den konventionellen amorphen Legierungen auf Co-Grundlage oder Fe-Grundlage, wodurch die Oberflächenglattheit herausragend ist.

AUSFÜHRUNGSFORM 3

Die Legierungsbestandteile aller Zusammensetzung, die in Tabelle 3 gezeigt sind, wurden verbunden und geschmolzen.
Durch schnelles Härten dieser geschmolzenen Metalle dieser Mutterlegierungen mit einem Einzelwalzen-Verfahren wurden dünnen Filmbänder aus der amorphen Legierung jeweils mit einer Breite von 20 mm und einer Dicke von 18 um hergestellt.
Die magnetische Flussdichte B&sub8;&sub0; bei 50 kHz, 80 A/m von jedem dieser dünnen Filmbänder aus der amorphen Legierung wurde gemessen. Der Magnetfluss B&sub8;&sub0; wurde, nachdem er zuerst in einer Temperaturumgebung von 293 K gemessen wurde, noch mal gemessen, wenn die Temperatur auf 373 K erhöht wurde. Die Variationsrate wurde aus der magnetischen Flussdichte B&sub8;&sub0; bei 293 K und der magnetischen Flussdichte B&sub8;&sub0; bei 373 K erhalten, wodurch die Temperaturvariationseigenschaft untersucht wurde. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt. TABELLE 3
Wie in Tabelle 3 gezeigt wird, ist es klar, dass die amorphen Legierungen, die die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen erfüllen, in ihrer Temperaturvariationseigenschaft, verglichen mit einer konventionellen amorphen Legierung auf Fe-Grundlage, herausragend in ihrer Temperaturvariationseigenschaft sind, vergleichbar in ihrer thermischen Stabilität mit einer amorphen Legierung auf Co- Grundlage.

AUSFÜHRUNGSFORM 4

Die Legierungsbestandteile aller Zusammensetzung, die in Tabelle 4 gezeigt sind, wurden verbunden und geschmolzen. Durch schnelles Härten der geschmolzenen Metalle jeder dieser Mutterlegierungen mit einem Einzelwalzen-Verfahren wurden dünnen Filmbänder aus der amorphen Legierung mit einer Breite von 20 mm und einer Stärke von 18 um hergestellt.
Die ursprüngliche Koerzitivkraft Hc1 und die Koerzitivkraft Hc2 wurde bei Raumtemperatur bei diesen dünnen Filmbändern aus der amorphen Legierung nach dem Erwärmen über 200 Stunden bei 393 K gemessen. Die Variationsraten wurden aus diesen anfänglichen Koerzitivkräften Hc1 und den Koerzitivkräften Hc2 erhalten, nachdem sie auf eine hohe Temperatur erwärmt wurden, und dadurch wurde die Variation pro-Stunde- Eigenschaft untersucht. Die Ergebnisse werden in Tabelle 4 gezeigt. TABELLE 4
Wie in Tabelle 4 gezeigt wird, ist klar, dass die amorphen Legierungen, die die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung erfüllen, verglichen mit konventionellen amorphen Legierungen auf Fe-Grundlage, in ihrer Eigenschaft der Variation pro Stunde herausragend sind, und dass sie hinsichtlich ihrer thermischen Stabilität mit amorphen Legierungen auf Co-Grundlage vergleichbar sind.

AUSFÜHRUNGSFORM 5

Die Legierungsbestandteile aller Zusammensetzung, die in Tabelle 5 gezeigt wird, wurden verbunden und geschmolzen. Durch schnelles Härten der geschmolzenen Metalle jeder dieser Mutterlegierungen wurden mit Hilfe eines Einzelwalzen- Verfahrens amorphe dünne Filmbänder mit einer Breite von 20 mm und einer Stärke von 18 um hergestellt.
Nachdem diese amorphen dünnen Filmbänder in 5 mm Breite zerschnitten wurden, wurde jedes aufgewunden, um eine Spule von einem Außendurchmesser von 12 mm Innendurchmesser von 8 mm zu bilden. So wurden toroidale Kerne erhalten, die aus amorphen Legierungsdünnschichtbändern bestehen. Danach wurde jeder toroidale Kern für Spannungsabbau wärmebehandelt, und außerdem wurde wärmebehandelt unter einem anregenden Magnetfeld von 795,775 A/m (10 Oe), während ein Magnetfeld in Längsrichtung des dünnen Filmbands ausgeübt wurde. Danach wurde die squareness ratio (Br/B&sub1;&sub0;) gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 5 gezeigt.
Außerdem wurde ohne das Unterwerfen einer Wärmebehandlung in einem Magnetfeld das amorphe Magnetmaterial einer Zusammensetzung, die mit der Ausführungsform 5-1 identisch ist (Curie-Temperatur 549 K, Kristallisierungstemperatur 742 K) für den Spannungsabbau bei verschiedenen Wärmebehandlungstemperaturen von 593 K (Ausführungsform 5-8), 663 K (Ausführungsform 5-9), 713 K (Ausführungsform 5-10) wärmebehandelt. Ihre squareness ratios wurden gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 5 gezeigt. TABELLE 5
Wie in Tabelle 5 gezeigt, wird es eindeutig, dass ein Magnetkern, in dem ein dünnes Filmbandband aus einer amorphen Legierung verwendet wird, die die erfindungsgemäße Zusammensetzung erfüllt, eine höhere squareness ratio hat, die mit konventionellen amorphen-Legierungen auf Co-Grundlage in ihrer Sättigbarkeit vergleichbar sind. Ein solcher Magnetkern ist für einen sättigbaren Kern geeignet. Außerdem ist es klar aus den Ergebnissen, dass die squareness ratio durch Variieren der Temperatur des Spannungsabbau Wärmebehandlung kontrolliert werden kann.

AUSFÜHRUNGSFORM 6

Die Legierungsbestandteile jeder Zusammensetzung, die in Tabelle 6 gezeigt werden, wurden verbunden und geschmolzen.
Durch schnelles Härten der geschmolzenen Metalle dieser Mutterlegierungen mit Hilfe eines Einzelwalzen-Verfahrens, wurden dünne Filmbänder aus amorphen Legierungen mit einer Breite von 25 mm und einer Schichtdicke von 15 um hergestellt.
Jedes dünne Filmband aus der amorphen Legierung wurde zusammen mit einem dielektrischen Zwischenschichtfilm verwunden, um einen Kern mit einem äußeren Durchmesser von 70 mm x dem inneren Durchmesser von 34 mm. Die squareness ratio, bezogen auf die Permeabilität ur und die Ersatzverlustwiderstand R jedes dieser Kerne wurde gemessen. Des weiteren wurde aus der relativen Permeabilität ur und der Ersatzverlustwiderstand R, der R/ur-Wert erhalten. In beiden Fällen wurden die relative Permeabilität ur und die Ersatzverlustwiderstand R gemessen, wenn eine Spannungsabbau Wärmebehandlung nach der Kernbildung angewendet wurde und wenn es nicht angewendet wurde.
Des weiteren wurden Magnetkerne der gleichen Form als Verbleichsbeispiele zur vorliegenden Erfindung mit einem Dünnschichtband aus einer amorphen Legierung auf Co- Grundlage, hergestellt, welche im allgemeinen einen geringen Eisenverlust aufweist. Für diese Kerne der Vergleichsbeispiele wurde auch die relative Permeabilität ur und die Ersatzverlustwiderstand R gemessen. Weiter wurde R/ur erhalten. Die Ergebnisse werden auch in Tabelle 6 gezeigt. TABELLE 6
Hier ist der R/ur-Wert im allgemeinen gleich dem Verlust des Beschleunigers, und je geringer der Wert ist, desto geringer ist der Verlust. Wie in Tabelle 6 gezeigt ist, hat ein Magnetkern, der ein dünnes Filmband aus einer amorphen Legierung verwendet, das die erfindungsgemäße Zusammensetzung erfüllt, einen niedrigen R/ur-Wert, und deswegen ist er zur Umsetzung eines Beschleunigers mit niedrigem Verlust geeignet.
Des weiteren weist ein Magnetkern, der ein amorphes dünnes Filmband der vorliegenden Erfindung verwendet, unabhängig davon, ob er für die Spannungsabbau wärmebehandelt wurde oder nicht, herausragende Eigenschaften auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher, ohne eine Wärmebehandlung für Spannungsabbau durchzuführen, eine Beschleunigerkern mit niedrigen Verlust zur Verfügung gestellt werden. Da die Eliminierung des Wärmebehandlungsschrittes, die Fabrikationsschritte eines Magnetkerns vereinfacht, kann ein Magnetkern zu weit niedrigen Kosten umgesetzt werden.
Außerdem besitzen alle Magnetkerne der Ausführungsform 6, die als Beschleunigerkerne verwendet werden, eine squareness ratio von 0,45 oder weniger. Dadurch können selbst in einem Bereich, in dem ein Material mit niedriger squareness ratio gut verwendet werden kann, herausragende Ergebnisse erhalten werden.
Wie oben beschrieben wurde, können mit den amorphen Magnetmaterialien der vorliegenden Erfindung magnetische Eigenschaften, die in einem Hochfrequenzbereich, thermischer Stabilität, Oberflächenglattheit, die in einem Hochfrequenzbereich anwendbar sind, mit günstigen amorphen Magnetmaterialien auf Fe-Ni-Grundlage hergestellt werden.

Claims

1. Amorphes magnetisches Material, im wesentlichen bestehend aus einer Zusammensetzung, ausgedrückt durch die allgemeine Formel:

(Fe1-a-bNiaMb)100-x-ySixBy

(in der Formel bedeutet M wenigstens eine Elementart, ausgewählt aus Mn, Cr, Co, Nb, V, Mo, Ta, W und Zr; a, b, x und y sind Werte, die 0,395 ≤ a ≤ 0,7, 0,001 ≤ b ≤ 0,21, 1 - a - b < a, 6 ≤ x ≤ 18 Atm-% bzw. 10 ≤ y ≤ 18 Atm-% genügen), wobei die maximale magnetische Flussdichte Bm 0,5 bis 0,9 T ist.

2. Amorphes magnetisches Material gemäss Anspruch 1, wobei das Verhältnis Br/Bm einer magnetischen Restflussdichte Br und einer maximalen magnetischen Flussdichte Bm 0,6 oder mehr ist.

3. Amorphes magnetisches Material gemäss Anspruch 1, wobei das Verhältnis Br/Bm einer magnetischen Restflussdichte Br und einer maximalen magnetischen Flussdichte Bm 0,50 oder weniger ist.

4. Amorphes magnetisches Material gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Schmelzpunkt des amorphen magnetischen Materials 1.273 K oder niedriger ist.

5. Amorphes magnetisches Material gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei das amorphe magnetische Material die Form eines dünnen Folienbandes aufweist und das dünne Folienband eine Oberflächenrauhigkeit Ks besitzt, die der Bedingung 1 ≤ Ks ≤ 1,5 genügt, wobei die Oberflächenrauhigkeit Ks durch einen Wert ausgedrückt wird, der erhalten wird, indem eine mit einem Mikrometer mit zwei flachen Tastköpfen gemessene Schichtdicke durch eine aus seinem Gewicht berechnete Schichtdicke geteilt wird.

6. Amorphes magnetisches Material gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei das M-Element 2 oder mehr Elementarten, ausgewählt aus Mn, Cr und Co, beinhaltet.

7. Amorphes magnetisches Material gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei das M-Element Mn, Cr und Co beinhaltet.

8. Amorphes magnetisches Material gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Gehalt b des M-Elements der Bedingung 0,001 ≤ b ≤ 0,1 genügt.

9. Amorphes magnetisches Material gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Gehalt x von Si und der Gehalt y von B der Bedingung 15 ≤ x + y ≤ 30 Atm-% genügen.

10. Amorphes magnetisches Material gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Gehalt x von Si und der Gehalt y von B der Bedingung x < y genügen.

11. Amorphes magnetisches Material gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Curie- Temperatur Tc 473 bis 573 K ist.

12. Amorphes magnetisches Material gemäss Anspruch 2, wobei das Verhältnis Br/Bm 0,80 oder mehr ist.

13. Amorphes magnetisches Material gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei das amorphe magnetische Material die Form eines dünnen Folienbandes aufweist.

14. Amorphes magnetisches Material gemäss Anspruch 13, wobei das amorphe magnetische Material mit der Form eines dünnen Folienbandes eine mittlere Schichtdicke von 30 um oder weniger aufweist.

15. Magnetkern, umfassend einen gewickelten Körper oder ein Laminat aus dem amorphen magnetischen Material gemäss Anspruch 5 oder 13.

16. Magnetkern gemäss Anspruch 15, wobei das amorphe magnetische Material als das M-Element 2 oder mehr Elementarten, ausgewählt aus Co, Cr und Mn, enthält.

17. Magnetkern gemäss Anspruch 15, wobei das amorphe magnetische Material eine Curie-Temperatur Tc von 473 bis 573 K, eine maximale magnetische Flussdichte Bm von 0,5 bis 0,9 T und ein Verhältnis Br/Bm einer magnetischen Restflussdichte Br und einer maximalen magnetischen Flussdichte Bm von 0,60 oder mehr besitzt.

18. Magnetkern gemäss Anspruch 15, wobei das amorphe magnetische Material eine Curie-Temperatur Tc von 473 bis 573 K, ein Verhältnis Br/Bm einer magnetischen Restflussdichte Br und einer maximalen magnetischen Flussdichte Bm von 0,50 oder weniger besitzt.

19. Sättigbarer Kern, umfassend einen gewickelten Körper oder ein Laminat aus dem amorphen magnetischen Materials gemäss Anspruch 5 oder 13, wobei das amorphe magnetische Material eine Curie-Temperatur Tc von 473 bis 573 K und ein Verhältnis Br/Bm einer magnetischen Restflussdichte Br und einer maximalen magnetischen Flussdichte Bm von 0,60 oder mehr besitzt.