JP2001226753A

JP2001226753A - 鉄基合金軟磁性材料およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001226753A
Application number: JP2000032833A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Murakami; 嘉一村上; Satoru Hirozawa; 哲広沢; Hirokazu Kanekiyo; 裕和金清
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2001-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】非晶質状態にあっても粉砕しやすい鉄基合金
軟磁性材料を提供する。【解決手段】組成式がＦｅ_100-x-yＲ_xＭ_yＭ’_z（Ｆｅ
は鉄、Ｒは希土類元素、ＭはＳｉ、ＢおよびＣからなる
群から選択された少なくとも１種の元素、Ｍ’はＴｉ、
Ｈｆ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、およびＰｂからなる
群から選択された少なくともむ１種の元素であり、組成
比ｘ、ｙ、およびｚが０原子％＜ｘ≦９原子％、１０原
子％＜ｙ≦２５原子％、および、０原子％≦ｚ≦１０原
子％の関係式を満足する。）で表現される合金の溶湯を
用意する工程と、この合金の溶湯を超急冷法によって冷
却し、アモルファス状態の急冷凝固合金を作製する冷却
工程とを包含する。凝固合金は粉砕され、その後、結晶
化のための熱処理が施される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ギガヘルツ（ＧＨ
ｚ）帯またはそれ以上の高周波帯域の電磁波を吸収し得
る鉄基合金軟磁性材料およびその製造方法に関する。ま
た、本発明は、上記鉄基合金軟磁性材料の粉末を用いて
作製した電磁波吸収体およびその製造方法にも関してい
る。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の小型軽量化、処理速度の高速
化が進展するに従い、高速動作に伴って発生するノイズ
の周波数も益々高くなってきている。特に、サーボモー
タに取り付けられている大電流スイッチング回路から放
射される高周波電磁ノイズは出力が大きく問題である。
このような高周波ノイズによる周辺機器の動作障害を防
止するためには、今後、ＧＨｚ帯の高周波を吸収し得る
電磁波吸収体を低コストにて製造する技術の開発が強く
望まれる。

【０００３】従来、電磁波吸収体用の磁性材料として、
スピネル型フェライトの粉末が広く用いられてきた。し
かし、フェライトは飽和磁化が低いため、ＧＨｚ帯の高
周波に対して透磁率が著しく低下してしい、高い周波数
の電磁波吸収体には不適当であるという問題があった。

【０００４】このため、ＧＨｚ帯の電磁ノイズを吸収す
る材料として、ＦｅやＣｏを主成分とする合金を超急冷
法によって凝固させた軟磁性合金材料の粉末を用いるこ
とが提案されている（特開平９−１５３４０５号公
報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
軟磁性合金材料は、アモルファス（非晶質）状態での粉
砕性が非常に悪く、合金を粉末化するためには、粉砕前
の合金に対して熱処理を施し、結晶化のためのプロセス
を実行する必要があった。片ロール法等の超急冷法よっ
て作製した合金は、一方向に長く伸びる薄帯（リボン）
の形状を持つため、熱処理を行うには、長い合金薄帯を
コイルに巻きつける等の面倒な工程が余分に必要であっ
た。このため、鉄基合金の軟磁性材料粉末は、その製造
コストを低減することが困難であり、安価なフェライト
軟磁性材料に比べて普及が遅れていた。

【０００６】本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、非晶質状態にあっても粉砕し
やすい鉄基合金軟磁性材料を提供することにある。ま
た、本発明の他の目的は、そのような鉄基合金軟磁性材
料の粉末を用いてＧＨｚ帯の電磁波を吸収し得る電磁波
吸収体を安価に提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による鉄基合金軟
磁性材料は、組成式がＴ_100-x-yＲ_xＭ_yＭ’_z（ＴはＦ
ｅ、またはＦｅおよびＦｅの一部を置換したＣｏもしく
はＮｉ、Ｒは希土類元素、ＭはＳｉ、ＢおよびＣからな
る群から選択された少なくとも１種の元素、Ｍ’はＴ
ｉ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、
Ｍｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、およびＰｂからな
る群から選択された少なくともむ１種の元素であり、組
成比ｘ、ｙ、およびｚが０原子％＜ｘ≦９原子％、１０
原子％＜ｙ≦２５原子％、および、０原子％≦ｚ≦１０
原子％の関係式を満足する。）で表現される合金の溶湯
を超急冷法によって急冷凝固したものである。

【０００８】前記鉄基合金軟磁性材料は、非晶質状態も
しくは微細結晶状態、またはこれらの混合状態にあっも
てよい。

【０００９】前記希土類元素ＲはＬａを必ず含んでいる
ことが好ましい。

【００１０】ある好ましい実施形態においては、前記鉄
基合金軟磁性材料が粉末状態にある。

【００１１】ある好ましい実施形態においては、前記鉄
基合金軟磁性材料の粉砕される前の引っ張り強度が５×
１０⁸Ｎ／ｍ²以下である。

【００１２】本発明による電磁波吸収体は、上記の粉末
状態にある鉄基合金軟磁性材料と、前記鉄基合金軟磁性
材料を結合する樹脂とを備えていることを特徴とする。

【００１３】本発明による鉄基合金軟磁性材料の製造方
法は、組成式がＴ_100-x-yＲ_xＭ_yＭ’_z（ＴはＦｅ、また
はＦｅおよびＦｅの一部を置換したＣｏもしくはＮｉ、
Ｒは希土類元素、ＭはＳｉ、ＢおよびＣからなる群から
選択された少なくとも１種の元素、Ｍ’はＴｉ、Ｈｆ、
Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚ
ｎ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、およびＰｂからなる群から
選択された少なくともむ１種の元素であり、組成比ｘ、
ｙ、およびｚが０原子％＜ｘ≦９原子％、１０原子％＜
ｙ≦２５原子％、および、０原子％≦ｚ≦１０原子％の
関係式を満足する。）で表現される合金の溶湯を用意す
る工程と、前記合金の溶湯を超急冷法によって冷却し、
急冷凝固合金を作製する冷却工程とを包含する。

【００１４】前記冷却工程において、合金温度が８００
℃から４００℃までの範囲を１ミリ秒未満の時間で降下
するように冷却速度を制御することが好ましい。

【００１５】前記希土類元素ＲはＬａを必ず含んでいる
ことが好ましい。

【００１６】ある好ましい実施形態において、前記急冷
凝固合金の形成後、前記急冷凝固合金を粉砕する工程を
更に包含し、前記鉄基合金軟磁性材料は粉末化された状
態にある。

【００１７】前記急冷凝固合金の粉砕工程は、前記合金
の溶湯を超急冷法によって冷却する装置に連結された粉
砕装置によって実行されてもよい。

【００１８】前記急冷凝固合金は、粉砕するに際して非
晶質状態にあっても、微細結晶状態にあってもよい。

【００１９】ある好ましい実施形態では、前記急冷凝固
合金に対して、４００℃以上８００℃以下の範囲の温度
で熱処理する工程を更に包含している。この熱処理は、
粉砕後に行うことが好ましいが、粉砕前に行っても良
い。

【００２０】本発明による電磁波吸収体の製造方法は、
上記の鉄基合金軟磁性材料の製造方法によって得られた
鉄基合金軟磁性材料の粉末を用意する工程と、樹脂を前
記鉄基合金軟磁性材料と混練し、成形する工程とを包含
する。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明による鉄基合金軟磁性材料
は、組成式がＴ_100-x-yＲ_xＭ_yＭ’_zで表現される合金の
溶湯を超急冷法（液体急冷法）によって凝固した鉄基合
金軟磁性材料である。ここで、ＴはＦｅ、またはＦｅお
よびＦｅの一部を置換したＣｏもしくはＮｉ、Ｒは希土
類元素、ＭはＳｉ、ＢおよびＣからなる群から選択され
た少なくとも１種の元素、Ｍ’はＴｉ、Ｈｆ、Ｎｂ、
Ｖ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｇ
ａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、およびＰｂからなる群から選択さ
れた少なくともむ１種の元素である。また、組成比ｘ、
ｙ、およびｚは、０原子％＜ｘ≦９原子％、１０原子％
＜ｙ≦２５原子％、および、０原子％≦ｚ≦１０原子％
の関係式を満足している。

【００２２】本発明者は、鉄基合金軟磁性材料に希土類
元素Ｒを添加することによって、非晶質状態にあっても
粉砕されやすく、磁気特性に優れた鉄基合金軟磁性材料
を得ることができることを見出した。

【００２３】本発明の組成式Ｔ_100-x-yＲ_xＭ_yＭ’_zによ
って表現される合金において、元素Ｍはアモルファス生
成能を高め、元素Ｍ’は微細結晶の状態で保磁力を低減
する機能を果たす。

【００２４】本発明の軟磁性材料は、鉄の含有量が比較
的に多いため、高い磁化を発揮し、周波数の高い電磁波
に対しても透磁率の低下を抑制している。このため、Ｇ
Ｈｚ帯の電磁ノイズをも充分に吸収できる。

【００２５】本発明によれば、前述のように希土類元素
Ｒの導入によってアモルファス状態における合金の粉砕
性が向上するため、粉砕前に熱処理によって合金を結晶
化する工程が必要なくなり、軟磁性合金粉末の製造プロ
セスを単純化し、製造コストを大いに低減することが可
能になる。急冷薄帯の粉砕性が向上するため、熱処理を
行う前の非晶質状態での粉砕が可能になり、熱処理工程
を粉砕後に行うことができるようになる。このように粉
末状態で熱処理を行うことができると、急冷薄帯のまま
熱処理を行う従来の場合に比較して、処理量／処理能率
が飛躍的に向上する。

【００２６】以下、本発明による鉄基合金軟磁性材料の
製造方法を簡単に説明する。

【００２７】まず、組成がＴ_100-x-yＲ_xＭ_yＭ’_z（Ｆ
ｅ、またはＦｅおよびＦｅの一部を置換したＣｏもしく
はＮｉ、Ｒは希土類元素、ＭはＳｉ、ＢおよびＣからな
る群から選択された少なくとも１種の元素、Ｍ’はＴ
ｉ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、
Ｍｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、およびＰｂからな
る群から選択された少なくともむ１種の元素である）で
表現され、０原子％＜ｘ≦９原子％、１０原子％＜ｙ≦
２５原子％、および、０原子％≦ｚ≦１０原子％の関係
式を満足する合金の溶湯を作製する。

【００２８】上記組成の合金溶湯をメルトクエンチング
（melt-quenching）法などの超急冷法によって冷却し、
全体積の８０体積.％以上がアモルファス状態にある急
冷凝固合金を形成する。冷却速度は、合金温度が８００
℃から４００℃までの範囲を１ミリ秒未満の時間で降下
するように制御することが好ましい。

【００２９】その後、急冷凝固合金を加熱することな
く、フェザーミルやピン・ディスクミルなどの粉砕装置
を用いて粉砕し、軟磁性合金粉末を作製する。

【００３０】［組成限定理由］希土類元素Ｒは、非晶質
状態における粉砕性を高めるために必須の元素である。
Ｒの含有量（ｘ）が９原子％を超えると、磁化が低下す
るためため、希土類元素Ｒの組成比ｘは、０原子％＜ｘ
≦９原子％を満足する必要がある。より好ましいｘの範
囲は、０．５原子％≦ｘ≦５原子％である。

【００３１】Ｓｉ、Ｂ、Ｃなどからなる元素Ｍは、アモ
ルファス生成能を高めるために必須の元素である。元素
Ｍの含有量（組成比ｙ）が１０原子％以下では、アモル
ファスを形成することが困難になる。また、２５原子％
を超えると、磁化が下がるので好ましくない。このため
元素Ｍの組成比ｙは、１０原子％＜ｘ≦２５原子％を満
足する必要があり、１３原子％≦ｙ≦２３原子％を満足
することがより好ましい。

【００３２】元素Ｍ’（Ｔｉ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、
Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｍｏ、
Ｗ、Ｐｔ、およびＰｂからなる群から選択された少なく
ともむ１種の元素）は、必須の添加元素ではないが、元
素Ｍ’を添加することによって磁気特性を更に改善する
ことができる。元素Ｍ’の添加は、微結晶状態で合金の
保磁力を低くする効果がある。ただし、元素Ｍ’の含有
量が大きくなり過ぎると、磁化が低下するため、添加元
素Ｍの組成比ｚは、０原子％＜ｚ≦１０原子％を満足す
る必要があり、０．５原子％≦ｚ≦４原子％を満足する
ことが好ましい。

【００３３】上記元素の残余は、Ｔ、すなわち、Ｆｅ、
またはＦｅおよびＦｅの一部を置換したＣｏもしくはＮ
ｉで占められる。したがって、Ｔの組成比率は、１００
−ｘ−ｙ−ｚの関係を満足する。ここで、Ｃｏは、Ｆｅ
の一部と置換し、キュリー温度を向上させることによっ
て磁気特性の温度変化依存性を減少させ、その結果、磁
気特性を安定化させるという機能を発揮する。また、合
金溶湯の粘性を改善するという機能もあり、溶湯流下レ
ートの安定化にも寄与する。Ｃｏに代えて、あるいはＣ
ｏとともにＮｉでＦｅの一部を置換してもよい。Ｔ全体
に対するＣｏおよびＮｉの存在比率は、０原子％以上５
０原子％であることが好ましく、０．０１原子％以上３
０原子％以下であることがより好ましい。

【００３４】次に、図面を参照しながら、本発明の好ま
しい実施形態を詳細に説明する。

【００３５】本実施形態では、例えば、図１に示すメル
トスピニング装置を用いて原料合金を製造する。酸化し
やすい希土類元素Ｒを含む原料合金の酸化を防ぐため、
不活性ガス雰囲気中で合金製造工程を実行する。不活性
ガスとしては、ヘリウムまたはアルゴン等の希ガスや窒
素を用いることが好ましい。なお、窒素は希土類元素Ｒ
と反応しやすいため、ヘリウムまたはアルゴンなどの希
ガスを用いることがより好ましい。

【００３６】［急冷装置］図１の装置は、真空または不
活性ガス雰囲気を保持し、その圧力を調整することが可
能な原料合金の溶解室１および急冷室２を備えている。

【００３７】溶解室１は、所望の磁石合金組成になるよ
うに配合された原料２０を高温にて溶解する溶解炉３
と、底部に出湯ノズル５を有する貯湯容器４と、大気の
進入を抑制しつつ配合原料を溶解炉３内に供給するため
の配合原料供給装置８とを備えている。貯湯容器４は原
料合金の溶湯２１を貯え、その出湯温度を所定のレベル
に維持できる加熱装置（不図示）を有している。

【００３８】急冷室２は、出湯ノズル５から出た溶湯２
１を急冷凝固するための回転冷却ロール７を備えてい
る。

【００３９】この装置においては、溶解室１および急冷
室２内の雰囲気およびその圧力が所定の範囲に制御され
る。そのために、雰囲気ガス供給口１ｂ、２ｂ、および
８ｂとガス排気口１ａ、２ａ、および８ａとが装置の適
切な箇所に設けられている。特にガス排気口２ａは、急
冷室２内の絶対圧を真空〜５０ｋＰａの範囲内に制御す
るため、ポンプに接続されている。

【００４０】溶解炉３は傾動可能であり、ロート６を介
して溶湯２１を貯湯容器４内に適宜注ぎ込む。溶湯２１
は貯湯容器４内において不図示の加熱装置によって加熱
される。

【００４１】貯湯容器４の出湯ノズル５は、溶解室１と
急冷室２との隔壁に配置され、貯湯容器４内の溶湯２１
を下方に位置する冷却ロール７の表面に流下させる。出
湯ノズル５のオリフィス径は、例えば０．８ｍｍであ
る。溶湯２１の粘性が大きい場合、溶湯２１は出湯ノズ
ル５内を流れにくくなるが、本実施形態では急冷室２を
溶解室１よりも低い圧力状態に保持するため、溶解室１
と急冷室２との間に圧力差が形成され、溶湯２１の出湯
がスムーズに実行される。

【００４２】冷却ロール７は、Ｃｕ、Ｆｅ、またはＣｕ
やＦｅを含む合金から形成することが好ましい。Ｃｕや
Ｆｅ以外の材料で冷却ロールを作製すると、急冷合金の
冷却ロールに対する剥離性が悪くなるため、急冷合金が
ロールに巻き付くおそれがあり好ましくない。冷却ロー
ル７の直径は例えば２５０〜４００ｍｍである。冷却ロ
ール７内に設けた水冷装置の水冷能力は、単位時間あた
りの凝固潜熱と出湯量とに応じて算出し、調節される。

【００４３】図１に示す装置によれば、例えば合計１０
ｋｇの原料合金を１０〜２０分間で急冷凝固させること
ができる。こうして形成した急冷合金は、厚さ：０．０
２ｍｍ〜０．２ｍｍ、幅：０．５ｍｍ〜８ｍｍの合金薄
帯（リボン）２２となる。

【００４４】［急冷方法］まず、前述の組成式で表現さ
れる原料合金の溶湯２１を作製し、図１の溶解室１の貯
湯容器４に貯える。次に、この溶湯２１は出湯ノズル５
から減圧Ａｒ雰囲気中の水冷ロール７上に出湯され、水
冷ロール７との接触によって急冷され、凝固する。急冷
凝固方法としては、冷却速度の高精度の制御が可能な方
法を用いる必要がある。

【００４５】本実施形態では、溶湯２１の冷却凝固に際
して、冷却速度を１０⁴〜１０⁶℃／秒とする。

【００４６】合金の溶湯２１が冷却ロール７によって冷
却される時間は、回転する冷却ロール７の外周表面ら合
金が接触してから離れるまでの時間に相当する。その間
に、合金の温度は低下し、凝固する。その後、凝固した
合金は冷却ロール７から離れ、不活性雰囲気中を飛行す
る。合金は薄帯状で飛行している間に雰囲気ガスに熱を
奪われる結果、その温度は更に低下する。

【００４７】なお、急冷室２内の雰囲気は減圧状態にす
る。雰囲気は、絶対圧力がｋＰａ以下の不活性ガスから
構成することが好ましい。なお、雰囲気ガスの圧力が８
０ｋＰａを超える場合は、回転ロールと合金溶湯との間
に雰囲気ガスが巻き込まれることの影響が顕著になるた
め、均一な組織が得られないおそれが強まるので好まし
くない。

【００４８】本実施形態では、ロール表面速度を１０ｍ
／秒以上２０ｍ／秒以下の範囲内に調節することによっ
て、アモルファス状態または微細結晶状態にある急冷合
金薄帯を作製している。ロール表面周速度が５ｍ／秒未
満では、結晶粒が大きく成長するため、目的とする軟磁
性が得られなくなるので好ましくない。一方、ロール表
面周速度が２０ｍ／秒を超えると、合金溶湯が飛散しや
すくなるので好ましくない。

【００４９】本実施形態では、ロール表面速度が１０ｍ
／秒以上であるため、急冷合金薄帯の厚さが０．２ｍｍ
以下に薄くなる。このため、後の粉砕工程では、合金薄
帯は、ロール接触面にほぼ垂直な方向（合金薄帯の厚さ
方向）に沿って破断しやすくなる。その結果、急冷合金
薄帯は扁平な形状に割れやすくなり、得られた粉末粒子
の長軸方向サイズに対する短軸方向サイズの比は０．０
５以下の扁平な形状を持ちやすい。軟磁性粉末の粒子
は、扁平な形状を持つほど、電磁波吸収体にとって好適
である。

【００５０】なお、本発明で用いる合金溶湯の急冷法
は、上述の片ロール法に限定されず、双ロール法、ガス
アトマイズ法、ストリップキャスト法、更には、ロール
法とガスアトマイズ法とを組み合わせた冷却法などであ
ってもよい。

【００５１】［粉砕工程の説明］本発明の合金は、急冷
凝固状態にあっても粉砕性が優れているため、粉砕前に
熱処理を施す必要が無い。そのため、急冷凝固後、超急
冷法によって合金溶湯を冷却する装置に連結された状態
に粉砕装置を用いて速やかに粉砕することができる。

【００５２】合金粉末を電磁波吸収体として使用する場
合は、粉末粒子の平均粒径が１μｍ以上５００μｍ以下
となるような条件で粉砕を実行することが好ましい。更
に望ましい平均粒径の範囲は、１０μｍ以上１００μｍ
以下である。

【００５３】［熱処理の説明］本発明の場合、急冷凝固
合金の粉砕処理前に熱処理を行う必要はないので、好ま
しい実施形態では粉砕処理後に熱処理を行う。この熱処
理は、４００℃以上８００℃以下の温度にて１分以上６
０分以下の時間、合金を保持することが好ましい。熱処
理の雰囲気は真空またはアルゴンガスであることが好ま
しい。このような熱処理によって急冷凝固合金中の非晶
質相内に微細結晶粒が析出・成長し、所望の磁気特性が
発揮されることになる。

【００５４】この熱処理工程は、所望の磁気特性を発揮
させる上で不可欠の工程というわけではない。合金溶湯
の急冷凝固に際し、その冷却速度を調整すれば、熱処理
工程を経ずに軟磁性を発揮し得る組織を形成することが
可能である。冷却速度が、例えば５×１０⁵〜１×１０⁶
Ｋ／秒の範囲にあれば、熱処理工程を省略することが可
能である。

【００５５】なお、本発明の場合、急冷凝固合金の粉砕
処理前に熱処理を行う必要がないが、粉砕処理前または
粉砕処理の前後に熱処理工程を行っても良い。

【００５６】［電磁波吸収体の製造方法の説明］まず、
前述のようにして得られた合金軟磁性材料の粉末に、合
成ゴムや塩素化ポリエチレンなどの樹脂を加え、混練す
る。その後、公知の方法を用いてこれを種々の形状に成
形し、電波吸収体を作製する。

【００５７】本発明の鉄基合金軟磁性材料は、電磁波吸
収体に好適に用いられるが、その用途はこれに限定され
るものではない。本発明の鉄基合金軟磁性材料は、例え
ば、コモンモードチョークコイルやパルストランスにに
好適に用いられる。

【００５８】（実施例１）以下、本発明の実施例を説明
する。

【００５９】実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の各々につい
て、純度９９．５％以上の材料を用いて秤量し、石英る
つぼ内に投入した。各実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の組成
は表１に示す通りとした。石英るつぼは、底部に直径
０．８ｍｍのオリフィスを有しているため、上記原料は
石英るつぼ内で溶解された後、合金溶湯となってオリフ
ィスから下方に滴下することになる。原料の溶解は、圧
力が１３３Ｐａのアルゴン雰囲気下において高周波加熱
法を用いて行った。本実施例では、溶解温度を１３００
℃に設定した。

【００６０】

【表１】

【００６１】表１において、例えば「Ｍ」と表示してい
る欄の「Ｂ１８．５」はＢを１８．５原子％添加したこ
とを示しており、「Ｓｉ３Ｂ１０」はＳｉを３原子％、
Ｂを１０原子％添加したことを示している。

【００６２】このようにして作製した合金の溶湯湯面を
Ａｒガスで加圧することによって、オリフィスの下方
０．７ｍｍの位置にある銅製ロールの外周面に対し溶湯
を噴出させた。ロールは、その外周面の温度が室温程度
に維持されるように内部が冷却されながら高速で回転す
る。このため、オリフィスから滴下した合金溶湯はロー
ル周面に接触して熱を奪われつつ、周速度方向に飛ばさ
れることになる。合金溶湯はオリフィスを介して連続的
にロール周面上に滴下されるため、急冷によって凝固し
た合金は薄帯状に長く延びたリボン（幅：２〜３ｍｍ、
厚さ：０．０５〜０．２ｍｍ）の形態を持つことにな
る。

【００６３】本実施例で採用する回転ロール法（単ロー
ル法）の場合、冷却速度はロール周速度および単位時間
当たりの溶湯流下量によって規定される。なお、流下量
はオリフィス径（断面積）と溶湯圧力とに依存し、実施
例ではオリフィスは直径０．８ｍｍ、溶湯噴射圧は２０
ｋＰａとし、流下レートは約１０ｇ／秒であった。本実
施例ではロール表面速度Ｖｓを２０ｍ／秒に設定した。

【００６４】アモルファス相が５０体積％以上を占める
急冷凝固合金とするためには、冷却速度は１０⁴℃／秒
以上であることが好ましく、この範囲の冷却速度を達成
するには、ロール周速度を１０ｍ／秒以上に設定するこ
とが好ましい。

【００６５】こうして得た急冷合金の薄帯に対し、Ｃｕ
Ｋαの特性Ｘ線による分析を行った。実施例の急冷凝固
合金は、何れも、非晶質組織を多く含む金属組織を有し
ていることがわかった。

【００６６】次に、得られた急冷合金薄帯を小型粉砕器
にいれて、３０秒間の粉砕工程を２回繰り返した。その
後、６００μｍ、４２５μｍ、２５０μｍ、７５μｍの
メッシュでふるいをかけ、粉砕後の粉末について、その
粒度分布を測定した。測定結果を表２に示す。

【００６７】

【表２】

【００６８】（比較例２）表１の試料Ｎｏ．７〜８は、
上記実施例について説明した工程と同様の工程によって
作製した比較例である。実施例との相違点は、希土類元
素ＲとしてＬａを添加していない点にある。これらの比
較例についても、実施例と同様の条件で粉砕を行い、粒
度分布を測定した。測定結果を表１に示す。

【００６９】比較例の場合、粉砕後、６００μｍ以上の
サイズを持つ粉砕粉が大部分を占めており、粉砕性が実
施例に比較して著しく劣っていることがわかる。

【００７０】これに対して、実施例では、２５０μｍ以
下のサイズを持つ粉砕粉が全体の５０％以上を占めてお
り、粉砕性が良好であることがわかる。

【００７１】（実施例２）表３の実施例Ｎｏ．９〜２０
は、上記実施例１について説明した工程と同様の工程に
よって作製した。実施例１との相違点は、急冷凝固合金
薄帯に対して、真空中またはＡｒ雰囲気中で熱処理を行
った点にある。熱処理工程は、速度２０Ｋ／秒で昇温
し、４５０℃から７００℃の温度で１０分間保持して行
った。その後、室温まで冷却し、ＶＳＭによって飽和磁
化Ｊ_sを測定した。測定結果を表３に示す。

【００７２】

【表３】

【００７３】（比較例２）表３の比較例Ｎｏ．２１〜２
２は、上記実施例２について説明した工程と同様の工程
によって作製した。実施例２との相違点は、試料Ｎｏ．
２１においてＬａの添加量を多くした点と、試料Ｎｏ．
２２においてＭの添加量を多くした点にある。実施例２
と同様の熱処理を行った後、ＶＳＭによって飽和磁化Ｊ
_sを測定した。測定結果を表３に示す。

【００７４】表３からわかるように、実施例２では１．
１テスラ以上のＪｓが観察されたが、比較例のＪｓは何
れも１．０テスラを下回った。このように、希土類元素
Ｒの含有量（ｘ）が９原子％を超えたり、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ
などからなる元素Ｍの含有量（ｙ）が２５原子％を超え
ると、磁化が低下するので好ましくない。

【００７５】（実施例３）Ｌａ₃Ｆｅ₈₁Ｂ₁₀Ｓｉ₃Ｎｂ₂
Ｃｕ₁の組成を持つ急冷合金薄帯を、実施例１と同様に
して作製し、ＣｕＫαの特性Ｘ線による分析を行った。
結果を図２に示す。図２のグラフの横軸はブラッグ反射
角θを示し、縦軸はＸ線回折強度（intensity）を示し
ている。

【００７６】（比較例３）Ｌａ₃Ｆｅ_85.5Ｂ₁₀Ｚｒ_1.5の
組成を持つ急冷合金薄帯を、実施例１と同様にして作製
し、ＣｕＫαの特性Ｘ線による分析を行った。結果を図
３に示す。

【００７７】図２および図３を比較してわかるように、
比較例３のＸ線回折パターンでは、急峻なピークが観測
されており、アモルファス相が充分に形成されていな
い。比較例では、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ等からなる元素Ｍが１０
原子％を超えておらず、アモルファス生成能が不充分で
ある。これに対し、実施例３のＸ線回折パターンでは、
ピークのすそ野部分が大きく広がっており、アモルファ
ス相が充分な割合で形成されていることがわかる。

【００７８】（実施例４）表４に示す組成を持つ試料Ｎ
ｏ．２３〜２９を、上記実施例１について説明した工程
と同様の工程によって作製した。その後、実施例２と同
様の熱処理を施した後、ＶＳＭによって飽和磁化Ｊ_sを
測定し、ＢＨトレーサによって保磁力Ｈ_cjを測定した。
測定結果を表４に示す。

【００７９】

【表４】

【００８０】（比較例４）表４に示す組成を持つ試料Ｎ
ｏ．３０〜３５は、上記実施例４と同様にして作製した
試料である。この試料の飽和磁化Ｊ_sをＶＳＭによって
測定した。測定結果を表４に示す。

【００８１】試料Ｎｏ．３０〜３１のようにＭ’を含有
しない組成の場合、保磁力が１０×１０³Ａ／ｍ以上で
あり、軟磁性材料としては高すぎる。一方、試料Ｎｏ．
３２〜３５のようにＭ’が多すぎる組成の場合は、飽和
磁化Ｊ_sが１Ｔを下回り、低すぎる。

【００８２】（実施例５）本発明による鉄基合金軟磁性
材料の場合、熱処理を行わなくても粉砕性か優れている
理由は、Ｌａ等の希土類元素を添加したことによって鉄
基合金軟磁性材料の引っ張り強度が低下するためと考え
られる。そこで、急冷凝固合金薄帯の引っ張り強度を評
価した。

【００８３】表５の試料Ｎｏ３６〜３９の実施例は、実
施例１について説明した工程と同様の工程によって作製
したものである。ただし、試料（急冷凝固合金薄帯）の
厚さは２０〜１００μｍとした。これらの試料につい
て、熱処理前に測定した引っ張り強度を表５の最右欄に
示す。

【００８４】

【表５】

【００８５】（比較例５）表５の試料Ｎｏ４０〜４１の
比較例は、実施例５と同様の工程によって作製した。こ
れらの試料について熱処理前に測定した引っ張り強度を
表５の最右欄に示す。

【００８６】表５から明らかなように、Ｌａを添加した
実施例の引っ張り強度は５×１０⁸Ｎ／ｍ²以下の値に低
下し、比較例の引っ張り強度に対して３０％以下の小さ
な値を示した。

【００８７】このように、本発明によれば、引っ張り強
度の低い鉄基急冷凝固合金を作製することができ、粉末
化してから熱処理工程を実行でき、製造工程を簡単化す
ることが可能になり、製造コストを低減できる。

【００８８】

【発明の効果】本発明によれば、非晶質状態にあっても
粉砕しやすい鉄基合金軟磁性材料が提供される。また、
そのような鉄基合金軟磁性材料の粉末を用いれば、ＧＨ
ｚ帯の電磁波を吸収し得る電磁波吸収体を安価に提供す
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明による微細結晶型鉄基合金磁
石のための急冷合金を製造する方法に用いる装置の全体
構成例を示す断面図であり、（ｂ）は急冷凝固が行われ
る部分の拡大図である。

【図２】Ｌａ₃Ｆｅ₈₁Ｂ₁₀Ｓｉ₃Ｎｂ₂Ｃｕ₁の組成を持つ
急冷合金薄帯（実施例）についてのＸ線回折パターンを
示すグラフである。

【図３】Ｌａ₃Ｆｅ_85.5Ｂ₁₀Ｚｒ_1.5の組成を持つ急冷合
金薄帯（比較例）についてのＸ線回折パターンを示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１ｂ、２ｂ、８ｂ、および９ｂ雰囲気ガス供給口１ａ、２ａ、８ａ、および９ａガス排気口１溶解室２急冷室３溶解炉４貯湯容器５出湯ノズル６ロート７回転冷却ロール２１溶湯２２合金薄帯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２２Ｆ 9/04 Ｂ２２Ｆ 9/04 Ｅ 9/10 9/10 Ｃ２１Ｄ 6/00 Ｃ２１Ｄ 6/00 ＣＣ２２Ｃ 45/02 Ｃ２２Ｃ 45/02 ＡＨ０１Ｆ 1/00 Ｈ０１Ｆ 1/00 Ｃ 1/14 1/14 Ｚ (72)発明者金清裕和大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号住友特殊金属株式会社山崎製作所内Ｆターム(参考） 4E004 DB02 DB20 TA01 TA02 TA03 TB02 4K017 AA04 BA06 BB01 BB02 BB04 BB05 BB06 BB07 BB08 BB09 BB12 BB16 BB18 CA03 CA07 DA02 EA03 ED01 FA21 FB02 4K018 AA27 BB06 BB07 BC01 BD04 GA04 KA43 5E040 AA03 AA04 AA19 BB03 BD03 CA13 HB11 HB17 NN01 NN06 NN17 NN18 5E041 AA11 AA19 BB03 BD03 CA06 HB11 HB17 NN01 NN06 NN17 NN18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】組成式がＴ_100-x-y-zＲ_xＭ_yＭ’_z（Ｔは
Ｆｅ、またはＦｅおよびＦｅの一部を置換したＣｏもし
くはＮｉ、Ｒは希土類元素、ＭはＳｉ、ＢおよびＣから
なる群から選択された少なくとも１種の元素、Ｍ’はＴ
ｉ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、
Ｍｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、およびＰｂからな
る群から選択された少なくともむ１種の元素であり、組
成比ｘ、ｙ、およびｚが０原子％＜ｘ≦９原子％、１０
原子％＜ｙ≦２５原子％、および、０原子％≦ｚ≦１０
原子％の関係式を満足する。）で表現される合金の溶湯
を超急冷法によって急冷凝固した鉄基合金軟磁性材料。
【請求項２】非晶質状態もしくは微細結晶状態、また
はこれらが混合した状態にある請求項１に記載の軟磁性
材料。
【請求項３】前記希土類元素ＲがＬａを必ず含んでい
ることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄基合金
軟磁性材料。
【請求項４】粉末状態にある請求項１から３の何れか
に記載の鉄基合金軟磁性材料。
【請求項５】粉砕される前の引っ張り強度が５×１０
⁸Ｎ／ｍ²以下であることを特徴とする請求項１から３の
何れかに記載の軟磁性材料。
【請求項６】請求項４に記載の粉末状態にある鉄基合
金軟磁性材料と、前記鉄基合金軟磁性材料を結合する樹
脂とを備えた電磁波吸収体。
【請求項７】組成式がＴ_100-x-yＲ_xＭ_yＭ’_z（ＴはＦ
ｅ、またはＦｅおよびＦｅの一部を置換したＣｏもしく
はＮｉ、Ｒは希土類元素、ＭはＳｉ、ＢおよびＣからな
る群から選択された少なくとも１種の元素、Ｍ’はＴ
ｉ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、
Ｍｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、およびＰｂからな
る群から選択された少なくともむ１種の元素であり、組
成比ｘ、ｙ、およびｚが０原子％＜ｘ≦９原子％、１０
原子％＜ｙ≦２５原子％、および、０原子％≦ｚ≦１０
原子％の関係式を満足する。）で表現される合金の溶湯
を用意する工程と、前記合金の溶湯を超急冷法によって冷却し、急冷凝固合
金を作製する冷却工程とを包含する鉄基合金軟磁性材料
の製造方法。
【請求項８】前記冷却工程において、合金温度が８０
０℃から４００℃までの範囲を１ミリ秒未満の時間で降
下するように冷却速度を制御することを特徴とする請求
項７に記載の鉄基合金軟磁性材料の製造方法。
【請求項９】前記希土類元素ＲがＬａを必ず含んでい
ることを特徴とする請求項７または８に記載の鉄基合金
軟磁性材料の製造方法。
【請求項１０】前記急冷凝固合金の形成後、前記急冷
凝固合金を粉砕する工程を更に包含し、粉末化された状
態にあることを特徴とする請求項７から９の何れかに記
載の鉄基合金軟磁性材料の製造方法。
【請求項１１】前記急冷凝固合金の粉砕工程は、前記
合金の溶湯を超急冷法によって冷却する装置に連結され
た粉砕装置によって実行されることを特徴とする請求項
１０に記載の鉄基合金軟磁性材料の製造方法。
【請求項１２】前記急冷凝固合金は、粉砕するに際し
て、非晶質状態もしくは微細結晶状態、またはこれらが
混合した状態にあることを特徴とする請求項１０または
１１に記載の鉄基合金軟磁性材料の製造方法。
【請求項１３】前記急冷凝固合金に対して、４００℃
以上８００℃以下の範囲の温度で熱処理する工程を更に
包含している請求項７から９の何れかに記載の鉄基合金
軟磁性材料の製造方法。
【請求項１４】前記急冷凝固合金に対して、粉砕前ま
たは粉砕後に、４００℃以上７００℃以下の範囲の温度
で熱処理する工程を更に包含している請求項１０から１
２の何れかに記載の鉄基合金軟磁性材料の製造方法。
【請求項１５】請求項１０から１２および１４の何れ
かに記載の鉄基合金軟磁性材料の製造方法によって粉末
化された鉄基合金軟磁性材料を用意する工程と、樹脂を前記鉄基合金軟磁性材料と混練し、成形する工程
とを包含する電磁波吸収体の製造方法。