JP2002155348A - 軟磁性合金 - Google Patents

軟磁性合金

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JP2002155348A JP2000367138A JP2000367138A JP2002155348A JP 2002155348 A JP2002155348 A JP 2002155348A JP 2000367138 A JP2000367138 A JP 2000367138A JP 2000367138 A JP2000367138 A JP 2000367138A JP 2002155348 A JP2002155348 A JP 2002155348A
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Satoru Ito
知 伊藤
Akinobu Kojima
章伸 小島
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    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大気雰囲気中で合金溶湯を急冷して製造で
き、低鉄損及び高透磁率で、かつ高飽和磁束密度を有
し、軟磁気特性をより一層向上させた軟磁性合金を提供
する。 【解決手段】 合金溶湯を急冷して得られた非晶質相を
主体とする合金に熱処理により100nm以下のbcc
相を主相とした微細な結晶粒を析出させてなる軟磁性合
金であり、Fe、Co、Niの中から選択される1以上
の元素Tと、V、Ti、Mn、Zr、Hf、Ta、N
b、Mo、W、Crの中から選択される1以上の元素M
と、B、Cの中から選択される1以上の元素Xと、P
(リン)とを含み、Pの組成比が0.1原子%以上12
原子%以下の範囲であることを特徴とする軟磁性合金を
採用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軟磁性合金に関す
るものであり、特に、柱上トランス、磁気ヘッド、チョ
ークコイル、磁気センサ等の磁心に用いて好適な軟磁性
合金に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気ヘッド、トランス、チョークコイル
等に用いられる軟磁性合金において一般的に要求される
諸特性は以下の通りである。 飽和磁束密度が高いこと。透磁率が高いこと。低
保磁力であること。薄い形状が得やすいこと。また、
磁気ヘッドに対し、上記〜に記載の特性の他に製造
プロセス上の制約から以下の特性が要求される。耐食
性が高いこと。従って軟磁性合金を製造する場合、これ
らの観点から種々の合金系において材料研究がなされて
いる。従来、上述の用途に対しては、Fe-Al-Si合
金、Ni-Fe合金、けい素鋼等の結晶質合金が用いら
れ、最近ではFe基およびCo基の非晶質合金も使用さ
れるようになってきている。
【0003】ところが、上記のFe-Al-Si合金は、
軟磁気特性には優れるものの、飽和磁束密度が約1.1
T(テスラ)と低い欠点があり、Ni-Fe合金も同様
に、軟磁気特性に優れる合金組成においては、飽和磁束
密度が約0.8Tと低い欠点があり、けい素鋼は飽和磁
束密度は高いものの透磁率等の軟磁気特性に劣る欠点が
ある。一方、非晶質合金において、Co基非晶質合金は
軟磁気特性に優れるものの飽和磁束密度が1.0T程度
と不十分である。また、Fe基非晶質合金は飽和磁束密
度が高く、1.5Tあるいはそれ以上のものが得られる
が、透磁率等の軟磁気特性が不十分である。上述のごと
く高飽和磁束密度と優れた軟磁気特性を兼備することは
難しい。
【0004】ところで、トランス用の軟磁性合金として
重要な特性は、鉄損が小さいことと、飽和磁束密度が高
いことであるが、従来、一部の用途として使用されてい
るトランス用のFe系のアモルファス合金の鉄損は、周
波数50Hz、励磁磁界1.3Tで0.2〜0.3W/
kg程度であり、鉄損をさらに低くしたいという要望が
あった。また、トランスの小型化のために飽和磁束密度
を更に高めたいという要望もあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは、
上記合金の発展型の合金として非晶質合金相とbcc−
Fe相の微結晶粒を主体とする組織を有し、飽和磁束密
度が1.5Tを超える優れた特性のFe系軟磁性合金を
提供した。このFe系軟磁性合金の1つは、次式で示さ
れる組成からなることを特徴とする高飽和磁束密度合金
であった。 (Fe1-mmnxy 但し、QはCo、Niのいずれかまたは両方であり、M
1はTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wからな
る群から選ばれた1種または2種以上の元素であり、且
つ、Zr,Hfのいずれか、又は両方を含み、m≦0.0
5、n≦93原子%、x=5.0〜8原子%、y=4〜9原
子%である。また、Fe系軟磁性合金の他の1つは、次
式で示される組成からなることを特徴とする高飽和磁束
密度合金であった。 Fekxy 但し、k≦93原子%、x=5.0〜8原子%、y=4〜
9原子%である。
【0006】ところが、近年、トランス、チョークコイ
ルの場合、電子機器の小型化に伴い、より一層の小型化
が必要であるため、より高性能の磁性材料が望まれてお
り、特に柱上トランスの場合は電力エネルギーの節約の
ために、より低鉄損な軟磁性合金が望まれている。また
磁気ヘッドの場合、磁気記録媒体の高記録密度化が進め
られるのに伴う磁気記録媒体の高保磁力化に対応するた
め、より高性能な磁気ヘッド用磁性材料が望まれてい
る。これらの要望に対応するには上記Fe系軟磁性合金
よりも低鉄損で透磁率が高く、しかも上記Fe系軟磁性
合金と同等以上の高飽和磁束密度を有する軟磁性合金が
望まれているが、このような軟磁性合金は未だ実用化さ
れていなかった。
【0007】また、上記のFe系軟磁性合金は、不活性
ガス雰囲気とされたチャンバ内に合金溶湯が満たされた
るつぼや冷却ロールを配置して合金薄帯を作製し、この
合金薄帯に熱処理を施すことにより製造しているので、
作業性の点で課題があった。例えば、従来の単ロール法
では、1チャージ毎にチャンバを開放して溶融母材を溶
解炉またはるつぼに装填し、再度チャンバを密閉した後
に不活性ガス雰囲気に置換するという煩雑な作業が必要
であり、量産に不向きであった。また、チャンバ内を不
活性ガス雰囲気に保持するための付帯設備のコストが大
きくなり、コスト面で問題があった。
【0008】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたものであり、大気雰囲気中で合金溶湯を急冷して
製造でき、低鉄損及び高透磁率で、かつ高飽和磁束密度
を有し、軟磁気特性をより一層向上させた軟磁性合金を
提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。本発明の軟磁性
合金は、合金溶湯を急冷して得られた非晶質相を主体と
する合金に熱処理により100nm以下のbcc相を主
相とした微細な結晶粒を析出させてなる軟磁性合金であ
り、Fe、Co、Niの中から選択される1以上の元素
Tと、V、Ti、Mn、Zr、Hf、Ta、Nb、M
o、W、Crの中から選択される1以上の元素Mと、
B、Cの中から選択される1以上の元素Xと、P(リ
ン)とを含み、Pの組成比が0.1原子%以上12原子
%以下の範囲であることを特徴とする。
【0010】上記の軟磁性合金は、磁性を担う前記元素
Tと、微細結晶核の成長速度を小さくする効果と非晶質
形成能を有する前記元素Mと、非晶質形成能を高める作
用効果、結晶組織の粗大化を防ぐ効果、及び熱処理工程
において磁気特性に悪影響を及ぼす化合物相の生成を抑
制する効果がある前記元素Xと、非晶質形成能を高め、
結晶組織の粗大化を防ぎ、熱処理工程において化合物相
の生成を抑制するととともに合金自体の比抵抗を高める
P(リン)とを必須として含むので、熱処理により析出
する微細なbcc−Fe(Feを主成分とするbcc相
(体心立方晶の相))の結晶粒が多数析出し、結晶磁気
異方性がこれらの微細な結晶粒間の磁気相互作用により
平均化されるので、みかけの磁気異方性が小さくなって
透磁率を高くできる。またPを0.1〜12原子%の範
囲で含むので、合金の比抵抗を高めることができ、渦電
流の発生が少なくなって鉄損を低減できる。
【0011】また、本発明の軟磁性合金は、合金溶湯を
急冷して得られた非晶質相を主体とする合金に熱処理に
より100nm以下のbcc相を主相とした微細な結晶
粒を析出させてなる軟磁性合金であり、Fe、Co、N
iの中から選択される1以上の元素Tと、V、Ti、M
n、Zr、Hf、Ta、Nb、Mo、W、Crの中から
選択される1以上の元素Mと、B、Cの中から選択され
る1以上の元素Xと、P(リン)とを含み、元素Mの組
成比が4原子%以上10原子%以下の範囲であり、Pの
組成比が0.1原子%以上12原子%以下の範囲である
ことを特徴とする。
【0012】係る軟磁性合金によれば、元素M及びPの
組成比を上記の組成範囲に限定することにより、透磁率
を向上できる。
【0013】また、本発明の軟磁性合金は、合金溶湯を
急冷して得られた非晶質相を主体とする合金に熱処理に
より100nm以下のbcc相を主相とした微細な結晶
粒を析出させてなる軟磁性合金であり、Fe、Co、N
iの中から選択される1以上の元素Tと、V、Ti、M
n、Zr、Hf、Ta、Nb、Mo、W、Crの中から
選択される1以上の元素Mと、B、Cの中から選択され
る1以上の元素Xと、P(リン)とを含み、元素Mの組
成比が4原子%以上9原子%以下の範囲であり、Pの組
成比が0.1原子%以上12原子%以下の範囲であるこ
とを特徴とする。
【0014】係る軟磁性合金によれば、元素M及びPの
組成比を上記の組成範囲に限定することにより、透磁率
を向上できるとともに、保磁力を低くすることができ
る。
【0015】また、本発明の軟磁性合金は、合金溶湯を
急冷して得られた非晶質相を主体とする合金に熱処理に
より100nm以下のbcc相を主相とした微細な結晶
粒を析出させてなる軟磁性合金であり、Fe、Co、N
iの中から選択される1以上の元素Tと、V、Ti、M
n、Zr、Hf、Ta、Nb、Mo、W、Crの中から
選択される1以上の元素Mと、B、Cの中から選択され
る1以上の元素Xと、P(リン)とを含み、元素Mの組
成比が4原子%以上9原子%以下の範囲であり、Pの組
成比が0.5原子%以上10原子%以下の範囲であるこ
とを特徴とする。
【0016】係る軟磁性合金によれば、元素M及びPの
組成比を上記の組成範囲に限定することにより、透磁率
を向上できるとともに、鉄損及び保磁力を低くし、飽和
磁束密度を高めることができる。
【0017】また、本発明の軟磁性合金は、先に記載の
軟磁性合金であって、下記の組成式で示されることを特
徴とする。 T100-a-b-cabc 但し、TはFe、Co、Niの中から選択される1種以
上の元素であり、MはV、Ti、Mn、Zr、Hf、T
a、Nb、Mo、W、Crの中から選択される1以上の
元素であり、XはB、Cの中から選択される1以上の元
素であり、組成比を示すa、b、cは原子%で、4≦a
≦10、0≦b≦12、0.1≦c≦12、2≦b+c
≦14である。
【0018】係る軟磁性合金によれば、元素T、元素
M、元素X及びPの組成比を上記の組成範囲に限定する
ことにより、透磁率を向上できる。また、元素XとPの
合計量(b+c)を上記の範囲に限定することによっ
て、Pを、元素Tの量を減少させることなく元素X置換
で添加することになり、磁性を担う元素Tの量を減らす
ことなく飽和磁束密度を高く維持できる。また、安価な
Pを元素X置換で添加することにより、元素Xの量が低
下しても合金の非晶質形成能が低下せず、また透磁率を
向上させることができ、合金のコストダウンを図ること
ができる。また、上記の軟磁性合金を製造するための合
金溶湯においては、Zr、Ti、Hfといった非常に酸
化しやすい元素の濃度を1原子%以下にすれば、不活性
ガス雰囲気のみならず、大気雰囲気中で単ロール法など
を用いて急冷しても材料が酸化することがなく、材料の
酸化に起因する溶融ノズル詰まりを防止できる。
【0019】また、本発明の軟磁性合金は、先に記載の
軟磁性合金であって、下記の組成式で示されるものであ
っても良い。 T100-a-b-c-dabcREd 但し、TはFe、Co、Niの中から選択される1種以
上の元素であり、MはV、Ti、Mn、Zr、Hf、T
a、Nb、Mo、W、Crの中から選択される1以上の
元素であり、XはB、Cの中から選択される1以上の元
素であり、REは、Y、La、Ce、Pr、Nd、P
m、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、T
m、Yb、Luの中から選択される1以上の元素であ
り、組成比を示すa、b、c、dは原子%で、4≦a≦
10、0≦b≦12、0.1≦c≦12、2≦b+c≦
14、0<d≦5である。
【0020】更に本発明の軟磁性合金は、先に記載の軟
磁性合金であって、下記の組成式で示されるものであっ
ても良い。 T100-a-b-c-eabcGae 但し、TはFe、Co、Niの中から選択される1種以
上の元素であり、MはV、Ti、Mn、Zr、Hf、T
a、Nb、Mo、W、Crの中から選択される1以上の
元素であり、XはB、Cの中から選択される1以上の元
素であり、組成比を示すa、b、c、eは原子%で、4
≦a≦10、0≦b≦12、0.1≦c≦12、2≦b
+c≦14、0<e≦5である。
【0021】また、上記の組成比を示すa、b、cの範
囲は、原子%で4≦a≦9、0≦b≦12、0.1≦c
≦12、2≦b+c≦12であることがより好ましい。
元素XとPの合計量(b+c)を12原子%以下とする
ことにより、保磁力を低くするとともに飽和磁束密度を
高くできる。
【0022】更に、上記組成比を示すa、b、cの範囲
は、原子%で4≦a≦9、0≦b≦10、0.5≦c≦
10、7≦b+c≦10であることが更に好ましい。元
素XとPの合計量(b+c)を7原子%以上10原子%
以下とすることにより、透磁率を高くするとともに鉄損
を大幅に低減できる。
【0023】また、上記の組成比を示すdは原子%で、
0<d≦1の範囲であることが好ましく、0<d≦0.
5の範囲であることがより好ましい。また、上記組成比
を示すeは原子%で、0<e≦1であることが好まし
い。
【0024】また、前記組成比を示すa、b、cが原子
%で、13≦(a+b+c)≦19の範囲であることが
最も好ましい。(a+b+c)が19原子%以下の場
合、元素Tの組成比を示す(100−a−b−c)が8
1原子%以上となり、磁性を担う元素Tの組成比が高く
なって飽和磁束密度を更に向上できる。また、(a+b
+c)が13原子%以上であれば、非晶質形成能を有す
る元素M、元素X及びPの組成比が低下することなく、
急冷後の熱処理によって析出する微結晶組織が均一にな
り、透磁率を高くできる。また、(a+b+c)が17
原子%以下であってもよい。
【0025】上記と同様な理由から、前記組成比を示す
a、b、c、dが原子%で、13≦(a+b+c+d)
≦19の範囲であることが最も好ましい。また、(a+
b+c+d)が17原子%以下であっても良い。同様
に、前記組成比を示すa、b、c、eが原子%で、13
≦(a+b+c+e)≦17の範囲であることが最も好
ましい。
【0026】また、本発明の軟磁性合金は、先に記載の
軟磁性合金であって、前記元素Mのうち50%以上がN
bであり、前記元素XがBであることを特徴とする。元
素Mの50%以上をNbとすることにより、非晶質形成
能が向上するとともに微細結晶核の成長速度が小さくな
り、微細な結晶粒が多数析出して軟磁気特性が向上す
る。また、Nbは比較的酸化しにくい元素であるので、
材料の酸化をより効果的に防止し、合金溶湯を大気雰囲
気中で急冷した場合でも溶融ノズルのつまりが起きるこ
とがない。更に、元素XをBとすることにより、析出す
る微細な結晶粒の粒径をより微細なものにすることがで
き、みかけの結晶磁気異方性がより効果的に低減されて
透磁率を向上できる。また、前記REはLaであること
がより好ましい。
【0027】そして、本発明の軟磁性合金は、先に記載
の軟磁性合金であって、周波数1kHzにおける実効透
磁率が30000以上であり、保磁力が6.4A/m
(0.08Oe)以下であり、周波数50Hz、励磁磁
界1.33Tにおける鉄損が0.2W/kg以下である
ことを特徴とする。更に、本発明の軟磁性合金は、先に
記載の軟磁性合金であって、周波数1kHzにおける実
効透磁率が45000以上であり、保磁力が4.0A/
m(0.05Oe)以下であり、周波数50Hz、励磁
磁界1.33Tにおける鉄損が0.1W/kg以下であ
ることを特徴とする。また、本発明の軟磁性合金は、大
気雰囲気中にて前記合金溶湯を急冷して前記の非晶質相
を主体とする合金を形成し、該合金を熱処理して得られ
たものであることを特徴とする。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。本発明の軟磁性合金は、合金溶湯
を急冷して得られた非晶質相を主体とする合金に熱処理
により100nm以下のbcc相を主相とした微細な結
晶粒を析出させてなり、Fe、Co、Niの中から選択
される1以上の元素Tと、V、Ti、Mn、Zr、H
f、Ta、Nb、Mo、W、Crの中から選択される1
以上の元素Mと、B、Cの中から選択される1以上の元
素Xと、P(リン)とを含み、Pの組成比が0.1原子
%以上12原子%以下の範囲の軟磁性合金である。
【0029】また本発明の軟磁性合金は、前記元素Mの
組成比が4原子%以上10原子%以下の範囲であり、前
記Pの組成比が0.1原子%以上12原子%以下の範囲
であってもよい。更に本発明の軟磁性合金は、前記元素
Mの組成比が4原子%以上9原子%以下の範囲であり、
前記Pの組成比が0.1原子%以上12原子%以下の範
囲であってもよい。そして本発明の軟磁性合金は、前記
元素Mの組成比が4原子%以上9原子%以下の範囲であ
り、前記Pの組成比が0.5原子%以上10原子%以下
の範囲であってもよい。
【0030】特に、本発明の軟磁性合金は、下記の組成
式で示されるものである。 T100-a-b-cabc 但し、TはFe、Co、Niの中から選択される1種以
上の元素であり、MはV、Ti、Mn、Zr、Hf、T
a、Nb、Mo、W、Crの中から選択される1以上の
元素であり、XはB、Cの中から選択される1以上の元
素であり、組成比を示すa、b、cは原子%で、4≦a
≦10、0≦b≦12、0.1≦c≦12、2≦b+c
≦14である。
【0031】また本発明の軟磁性合金は、下記の組成式
で示されるものであってもよい。 T100-a-b-c-dabcREd 但し、TはFe、Co、Niの中から選択される1種以
上の元素であり、MはV、Ti、Mn、Zr、Hf、T
a、Nb、Mo、W、Crの中から選択される1以上の
元素であり、XはB、Cの中から選択される1以上の元
素であり、REは、Y、La、Ce、Pr、Nd、P
m、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、T
m、Yb、Luの中から選択される1以上の元素であ
り、組成比を示すa、b、c、dは原子%で、4≦a≦
10、0≦b≦12、0.1≦c≦12、2≦b+c≦
14、0<d≦5である。
【0032】更に、本発明の軟磁性合金は、下記の組成
式で示されるものであってもよい。 T100-a-b-c-eabcGae 但し、TはFe、Co、Niの中から選択される1種以
上の元素であり、MはV、Ti、Mn、Zr、Hf、T
a、Nb、Mo、W、Crの中から選択される1以上の
元素であり、XはB、Cの中から選択される1以上の元
素であり、組成比を示すa、b、c、eは原子%で、4
≦a≦10、0≦b≦12、0.1≦c≦12、2≦b
+c≦14、0<e≦5である。
【0033】本発明の軟磁性合金は、(元素T)-(元素
M)-(元素X)からなる合金にP(リン)を添加すること
により、合金の比抵抗を高めて渦電流の発生を低減し、
これにより鉄損を従来の軟磁性合金よりも大幅に少なく
したものである。
【0034】また、本発明の軟磁性合金は、平均結晶粒
径100nm以下、好ましくは30nm以下の微細な体
心立方構造(bcc構造)の結晶粒からなる微結晶質相
を主体とし、該微結晶質相とその粒界に存在する粒界非
晶質相とからなる組織から構成されており、1.5T以
上の飽和磁束密度を示すと共に優れた透磁率を示す。そ
れは、析出したbcc構造の結晶粒が100nm以下と
微細なために、結晶磁気異方性がbcc構造の結晶粒子
間の磁気相互作用により平均化され、みかけの結晶磁気
異方性が小さくなるためであると考えられる。
【0035】特に本発明の軟磁性合金は、各構成元素の
添加量、製造時の熱処理条件等を調整することにより、
周波数1kHzにおける実効透磁率を30000以上と
し、保磁力を6.4A/m(0.08Oe)以下とし、
周波数50Hz、励磁磁界1.33Tにおける鉄損を
0.2W/kg以下とできる。
【0036】更に、各構成元素の添加量をより最適な組
成範囲に限定することにより、周波数1kHzにおける
実効透磁率を45000以上とし、保磁力を4.0A/
m(0.05Oe)以下とし、周波数50Hz、励磁磁
界1.33Tにおける鉄損を0.1W/kg以下とでき
る。
【0037】また本発明においては、各構成元素の添加
量等を調整することによって軟磁性合金の耐酸化性を高
め、これにより不活性雰囲気中のみならず大気雰囲気中
でも合金溶湯を急冷して非晶質合金を得ることができ、
これを熱処理して本発明に係る軟磁性合金を得ることが
できる。
【0038】本発明に用いられる軟磁性合金の組成にお
いて、主成分であるFe、Co、Ni、特にFeは、磁
性を担う元素であり、高い飽和磁束密度と優れた軟磁気
特性を得るために重要である。上記組成の軟磁性合金に
おいては、磁性を担う元素Tの添加量(組成比)を示す
(100−a−b−c)の値は95.9原子%以下であ
る。上記の磁性を担う元素Tの添加量が95.9原子%
を超えると単ロール法等の液体急冷法によって非晶質単
相の薄帯を得ることが困難になり、この結果、熱処理し
てから得られる軟磁性合金の組織が不均一になって高い
透磁率が得られくなるので好ましくない。
【0039】また、元素Tの添加量は81原子%以上と
することが好ましい。この磁性を担う元素Tが81原子
%未満では、飽和磁束密度を1.5T以上とすることが
困難となり、また、軟磁気特性が劣化して透磁率が低下
してしまうので好ましくない。
【0040】また、大気雰囲気中にて容易に液体急冷法
によって非晶質単相の薄帯を得ることができ、なおか
つ、高い飽和磁束密度を得るためには、元素Tの組成範
囲を81原子%以上87原子%以下とすることが好まし
く、81原子%以上86.1原子%以下とすることがよ
り好ましい。また、Feの一部は、磁歪等の調整のため
にCo,Niのうち1種または2種以上の元素で置換し
てもよく、この場合、CoまたはNiの添加量を好まし
くはFeの25%以下とするのがよい。この範囲外であ
ると透磁率が劣化する。上記組成式中の元素Tとして
は、少なくともFeを選択するか若しくはFeのみとす
るのが、低コストとできる点、飽和磁束密度を高くでき
る点で好ましい。また、Feを主成分とした場合、軟磁
性合金の結晶質相をbcc構造のFeの結晶粒からなる
微細結晶組織とすることができ、飽和磁束密度を高める
とともに、透磁率を向上できる。
【0041】また、本発明の軟磁性合金には、微細結晶
核の成長速度を小さくするとともに非晶質形成能を向上
することにより組織の微細化を図る元素Mとして、V、
Ti、Mn、Zr、Hf、Ta、Nb、Mo、W、Cr
の中から選択される1以上の元素が添加される。
【0042】特にNbは、比較的酸化しずらく、α-F
eに対してほとんど固溶しないとされるが、合金を急冷
して非晶質化することで、Nbを過飽和に固溶させ、こ
の後に施す熱処理によりNbの固溶量を調節して一部結
晶化し、微細結晶相として析出させることで、得られる
軟磁性合金の軟磁気特性を向上させる作用がある。ま
た、微細結晶相を析出させ、その微細結晶相の結晶粒の
粗大化を抑制するには、結晶粒成長の障害となり得る非
晶質相を粒界に残存させることが必要であると考えられ
る。さらに、この粒界非晶質相は、熱処理温度の上昇に
よってα−Feから排出されるNbを固溶することで軟
磁気特性を劣化させるFe−Nb系化合物の生成を抑制
すると考えられる。よって、Fe−Nb系の合金に元素
Xを添加することが好ましい。
【0043】また、大気雰囲気中で材料を酸化させるこ
となく、非晶質相を得やすくするためにも、酸化しにく
く、かつ非晶質形成能の特に高いNbを含むことが好ま
しい。Nbは、比較的遅い拡散種であり、Nbの添加
は、微細結晶核の成長速度を小さくするとともに、非晶
質形成能を高め、組織の微細化に有効である。またNb
は、酸化物の生成自由エネルギーの絶対値が比較的小さ
く、熱的に安定であり、酸化物を生成しにくいため、大
気雰囲気中で合金溶湯を急冷する際に材料の酸化を防止
するものとして有効である。また、Mo及びWは、酸化
物の生成自由エネルギーの絶対値が小さく、熱的に安定
であり、Mo、Wを添加することによっても酸化物が生
成しにくくなる。よって、Nb、Mo、Wを添加して軟
磁性合金を製造する場合には、製造時の雰囲気全体を不
活性ガス雰囲気ではなく大気中の雰囲気で、もしくは溶
湯を急冷する際に使用するるつぼのノズルの先端部に不
活性ガスを供給しつつ大気中で製造できるので、製造条
件が容易となり、目的とする軟磁性合金を安価に製造で
きる。
【0044】元素Mの組成比aは、4原子%以上10原
子%以下、好ましくは4原子%以上9原子%以下、より
好ましくは5原子%以上8原子%以下とされる。元素M
の組成比aが4原子%未満では、核成長速度を小さくす
る効果が失われ、結晶粒径が粗大化して良好な軟磁性が
得られない。また、組成比aが10原子%を越えると、
合金溶湯を急冷した際に、M−B系またはFe−M系の
化合物の生成傾向が大きくなり、均一な非晶質相ができ
にくくなって得られる軟磁性合金の軟磁性が低くなって
しまうので好ましくない。また、元素Mの組成比を6原
子%以上7原子%以下とすることが、軟磁性合金の磁気
特性を最も好ましい範囲とすることができる点で好まし
い。
【0045】また元素MとしてNbのみを添加する場合
は、組成比aを6原子%以上6.5原子%以下とするこ
とがより好ましい。この範囲でNbを添加することよっ
て、前述のように大気雰囲気中で合金溶湯を急冷しても
合金が酸化することなく、良好な磁気特性を示す軟磁性
合金が得られる。更に、元素MとしてNbとZrを添加
する場合は、組成比aを5.7原子%以上6原子%以下
とすることがより好ましい。NbとZrをこの範囲で添
加することにより、Nb単独の場合に比べて透磁率、鉄
損等の軟磁気特性を向上できる。
【0046】上記組成式中の元素XのうちのBには、軟
磁性合金の非晶質形成能を高める効果、結晶組織の粗大
化を防ぐ効果、および熱処理工程において磁気特性に悪
影響を及ぼす化合物相の生成を抑制する効果があると考
えられる。元素XとしてBを必須として含むようにする
と、軟磁気特性を向上できる点で好ましい。また、上記
元素XのうちのCは、上記元素MのうちNb、Ti、H
fとの親和力が強いため、Feを主成分とするbcc相
(体心立方の相)に固溶せず、非晶質相に残留し、Bと
同様の役目をし、飽和磁束密度の減少を少なくでき、透
磁率等の軟磁気特性の向上が可能である。Cは安価であ
り、このCの添加により、BやNbや元素Zの添加量を
少なくしても飽和磁束密度や磁歪が劣化させることな
く、透磁率等の軟磁気特性を向上できるので、コストを
低く抑えることができる。
【0047】元素Xの組成比bは、12原子%以下、好
ましくは2原子%以上10原子%以下、より好ましくは
3原子%以上10原子%以下とすることがよい。元素X
の組成比bが12原子%を越えると、B−Nb系、B−
M(Ti、Zr、Hf)系およびFe−B系において、
ホウ化物の生成傾向が強くなり、微細結晶組織を得るた
めの熱処理条件が制約され、良好な軟磁気特性が得られ
なくなる。また、組成比bが2原子%未満では、粒界の
非晶質相が不安定となるため、十分な添加効果が得られ
ない。このように元素Xの添加量を適切にすることで、
析出する微細結晶相の平均結晶粒径を100nm以下、
好ましくは30nm以下に調整できる。また、組成比b
を10原子%以下とすることにより、軟磁性合金の磁気
特性をより向上できる。
【0048】P(リン)は、本発明の軟磁性合金の必須
元素であり、軟磁性合金の非晶質形成能を高める効果、
結晶組織の粗大化を防ぐ効果、および熱処理工程におい
て磁気特性に悪影響を及ぼす化合物相の生成を抑制する
効果に加えて、合金自体の比抵抗を高める効果があると
考えられる。特に比抵抗を高めることにより、渦電流の
発生を少なくして鉄損を低減できる。またPは、元素M
との親和力が強いため、Feを主成分とするbcc相
(体心立方の相)に固溶せず、非晶質相に残留し、飽和
磁束密度の減少を少なくでき、透磁率等の軟磁気特性の
向上が可能である。Pは安価であり、これのPの添加に
より、元素Xや元素Mの添加量を少なくしても、飽和磁
束密度や磁歪が劣化させることなく、透磁率等の軟磁気
特性を向上できるので、コストを低く抑えることができ
る。特に、Pを元素X置換で添加することにより、磁性
を担う元素Tの添加量を減らすことがなく、飽和磁束密
度を高く維持するとともに透磁率を高くできる。
【0049】Pの組成比を示すcは、0.1原子%以上
12原子%以下の範囲とすることが好ましく、0.5原
子%以上10原子%以下の範囲とすることがより好まし
い。更にPの組成比を示すcは、2原子%以下の範囲と
することが更に好ましく、0.5原子%以上1.5原子
%以下にすることが最も好ましい。Pの組成比cが0.
1原子%未満であると、粒界の非晶質相が不安定となる
ため、充分な添加効果が得られないので好ましくなく、
組成比cが12原子%を越えると、透磁率が低下すると
ともに鉄損が高くなるので好ましくない。特に、組成比
cを10原子%以下とすることにより、軟磁性合金の磁
気特性をより向上できる。また、組成比cを0.5原子
%以上にすることにより、透磁率、鉄損、保磁力及び飽
和磁束密度等の磁気特性を向上できる。更に、組成比c
を2原子%以下にすると、その他の添加元素の組成比に
もよるが、実効透磁率を40000以上にすることがで
きる。更にまた、組成比cを0.5原子%以上1.5原
子%以下とすると、その他の添加元素の組成比にもよる
が、実効透磁率を45000以上にし、、保磁力を4.
0A/m以下にし、周波数50Hz、励磁磁界1.33
Tにおける鉄損を0.1W/kg以下にすることができ
る。
【0050】また、Pを元素X置換で添加して、元素T
の組成比を低下させないことを明確にするために、Pと
元素Xの合計量を示す組成比(b+c)の範囲を限定す
る必要がある。即ち、Pと元素Xの合計量を示す組成比
(b+c)は、2原子%以上14子%以下であることが
好ましく、2原子%以上12原子%以下であることがよ
り好ましく、7原子%以上10原子%以下であることが
更に好ましい。組成比(b+c)が2原子%未満である
と、粒界の非晶質相が不安定となるため、充分な添加効
果が得られないので好ましくなく、組成比(b+c)が
12原子%を越えると、相対的に元素Tの組成比が低く
なって、飽和磁束密度を1.5T以上とすることが困難
となるので好ましくない。また、組成比(b+c)を7
原子%以上とすれば、非晶質形成能を有する元素M及び
Pの組成比が最適な範囲となり、急冷後の熱処理によっ
て析出する微結晶組織が均一になって透磁率を高くでき
る。また、軟磁性合金の比抵抗を高めることができ、鉄
損を大幅に向上できる。また組成比(b+c)を10原
子%以下とすれば、合金溶湯を急冷した際に化合物相が
形成するおそれがなく、軟磁気特性が向上して透磁率を
高くすることができ、更に鉄損も低くできる。
【0051】またPを元素X置換で添加すると、非晶質
相からbcc−Fe相(体心立方構造のFe)が析出す
る析出温度を低くすることができ、同時にFe3B等の
軟磁気特性を劣化させる化合物相の析出温度を高くする
ことができる。即ち、元素X置換でPを添加することに
より、bcc−Fe相のみが析出する温度範囲が拡大さ
れるので、合金の組織の大部分を微細なbcc−Feか
らなる結晶粒組織とすることができ、合金の軟磁気特性
をより向上できる。
【0052】また本発明の軟磁性合金には、元素REを
添加しても良い。元素REは、Y、La、Ce、Pr、
Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、E
r、Tm、Yb、Luの中から選択される1以上の元素
であり、特にLaが好ましい。元素REを添加すること
により合金の軟磁気特性を向上できる。また元素REを
添加することにより、合金中の添加元素の種類が増加す
るので、合金の安定性を向上できる。元素REの組成比
dは、0原子%を越えて5原子%以下であることが好ま
しく、0原子%を越えて1原子%以下であることがより
好ましく、0原子%を越えて0.5原子%以下であるこ
とが最も好ましい。組成比dが5原子%を越えると、軟
磁気特性が却って低下するので好ましくない。
【0053】更に本発明の軟磁性合金にはGaを添加し
ても良い。Gaを添加することによっても合金の軟磁気
特性を向上できる。また、Gaを添加することにより、
合金中の添加元素の種類が増加するので、合金の安定性
を向上させることができる。Gaの組成比eは、0原子
%を越えて5原子%以下であることが好ましく、0原子
%を越えて1原子%以下であることがより好ましい。組
成比eが5原子%を越えると、軟磁気特性が却って低下
するので好ましくない。
【0054】尚、上記の元素以外に必要に応じてZn、
Si、Cd、In、Sn、Pb、As、Sb、Bi、S
e、Te、Li、Be、Mg、Ca、Sr、Ba等の元
素を添加することで軟磁性合金の磁歪を調整することも
できる。その他、上記組成系の軟磁性合金において、
H、N、O、S等の不可避的不純物については所望の特
性が劣化しない程度に含有していても本発明で用いる軟
磁性合金の組成と同一とみなすことができるのは勿論で
ある。
【0055】上記の軟磁性合金によれば、Pを元素X置
換で0.1原子%以上添加することにより、透磁率を3
0000以上とし、保磁力を6.4A/m(0.08O
e)以下とし、鉄損を0.2W/kg以下とし、飽和磁
束密度を1.5T以上にできる。また、上記の軟磁性合
金によれば、Pと元素Xの合計の組成比(b+c)を1
0原子%以下の範囲で、鉄損を0.1W/kg以下にで
きる。更に、上記の軟磁性合金によれば、Pを元素X置
換で0.5原子%以上添加することにより、透磁率を4
5000以上とし、保磁力を4.0A/m(0.05O
e)以下にできる。更に、元素Tの組成比を83原子%
以上とすることにより、飽和磁束密度を1.5T以上に
できる。
【0056】本発明のFe基軟磁性合金を製造するに
は、例えば、T100-a-b-cabc(TはFe、Co、
Niの中から選択される1種以上の元素であり、Mは
V、Ti、Mn、Zr、Hf、Ta、Nb、Mo、W、
Crの中から選択される1以上の元素であり、XはB、
Cの中から選択される1以上の元素であり、組成比を示
すa、b、cは原子%で、4≦a≦10、0≦b≦1
2、0.1≦c≦12、2≦b+c≦14である)なる
上記の組成の非晶質合金あるいは非晶質相を含む結晶質
合金を、アーク溶解、高周波誘導溶解等の手段で溶解し
てから急冷し、非晶質相を主体とする薄帯を作製する。
ここで上記の組成からなる薄帯を作製する具体的方法と
しては、特開平4−323351号公報に記載されてい
るような液体冷却法や、単ロールを用いた急冷法等を採
用できる。
【0057】上記の単ロール法を採用する場合には、合
金溶湯の急冷を不活性ガス雰囲気中で行っても良く、大
気雰囲気中で行っても良い。また、大気雰囲気中で行う
場合には、溶湯を急冷する際に、使用するるつぼのノズ
ルの先端部にのみ不活性ガスを供給しつつ、ノズルから
冷却ロール等の冷却面に溶湯を噴出させることにより行
っても良い。
【0058】ついで、作製した薄帯を熱処理することに
より、上記薄帯の非晶質相の中の一部が結晶化し、非晶
質相と、平均粒径100nm以下の微細なbcc構造の
結晶粒からなる微細結晶相とが混合した組織が得られ、
目的とする軟磁性合金が得られる。尚、元素Tの主成分
をFeとした場合は、平均粒径100nm以下の微細な
bcc構造のFeの結晶粒からなる微細結晶相が主に析
出する。
【0059】熱処理により平均結晶粒径100nm以下
の微細なbcc構造の結晶粒(Feの結晶粒)からなる
微細結晶組織が析出したのは、急冷状態の非晶質合金薄
帯等が非晶質相を主体とする組織となっており、これを
加熱すると、ある温度以上で平均結晶粒径が30nm以
下のFeを主成分とする体心立方構造の結晶粒からなる
微細結晶相が析出するからである。このbcc構造を有
するFeの結晶粒からなる微細結晶相が析出する温度
は、合金の組成によるが753K(480℃)〜823
K(550℃)程度である。またこのFeの微細結晶相
が析出する温度よりも高い温度では、FeとBの化合物
相等の軟磁気特性を悪化させる化合物相が析出する。こ
のような化合物相が析出する温度は、合金の組成による
が1013K(740℃)〜1083K(810℃)程
度である。
【0060】したがって、本発明において、非晶質合金
薄帯等を熱処理する際の保持温度は753K(480
℃)〜1083K(810℃)の範囲で、体心立方構造
を有するFeの結晶粒を主成分とする微細結晶相が好ま
しく析出しかつ上記化合物相が析出しないように、合金
の組成に応じて好ましく設定される。
【0061】上記の熱処理温度まで昇温するときの昇温
速度は、20〜200K/分の範囲が好ましく、40〜
200K/分の範囲とするのがより好ましい。昇温速度
が遅いと製造時間が長くなるので昇温速度は速い方が好
ましいが、加熱装置の性能上、200K/分程度が上限
とされる。
【0062】また、非晶質合金薄帯等を上記保持温度に
保持する時間は、0〜180分間とすることができ、合
金の組成によっては0分、すなわち昇温後直ちに降温さ
せて保持時間無しとしても、目的とする効果を得ること
ができる。また、保持時間は180分より長くしても磁
気特性は向上せず、製造時間が長くなり生産性が悪くな
るので好ましくない。
【0063】以下に、急冷薄帯を製造する具体例とし
て、大気雰囲気中でるつぼのノズル先端部のみに不活性
ガスを供給しつつ合金溶湯を急冷する手段について説明
する。図1は、大気中で急冷薄帯を製造する場合に用い
て好適な合金薄帯製造装置の一例を示す概略構成図であ
る。この合金薄帯製造装置は、冷却ロール1と、合金溶
湯を保持するるつぼ3の下端部に連接される溶湯ノズル
2と、溶湯ノズル2及びるつぼ3の外周に捲回・配置さ
れた加熱コイル4と、不活性ガスを溶湯ノズル2の少な
くとも先端部にフローするための第1ガスフロー供給手
段である第1〜第3のガスフローノズル51、52、5
3、54と、冷却ロール1の冷却面1aに向けて不活性
ガスをフローする第2ガスフロー供給手段である第5の
ガスフローノズル55から基本的に構成されている。
【0064】冷却ロール1は、図示しないモータにより
矢印(反時計)方向へ回転駆動される。冷却ロール1の
冷却面1aは、炭素鋼、例えばJISS45CなどのF
e基合金、または真鍮(Cu−Zn合金)、あるいは純
Cuで構成することが望ましい。冷却ロール1の冷却面
1aが真鍮あるいは純Cuであると、熱伝導性が高いこ
とから、冷却効果が高く、溶湯の急冷に適している。冷
却効果を向上させるためには、内部に水冷構造を設ける
ことが望ましい。
【0065】図1において、るつぼ3内で溶解された合
金溶湯は、下端部の溶湯ノズル2から冷却ロール1の冷
却面1aに向けて噴出される。るつぼ3の上部は、供給
管7を介してArガスなどのガス供給源8に接続される
と共に、供給管7には、圧力調整弁9と電磁弁10とが
組み込まれ、供給管7において圧力調整弁9と電磁弁1
0との間には圧力計11が組み込まれている。また、供
給管7には補助管12が並列的に接続され、補助管12
には圧力調整弁13、流量調整弁14、流量計15が組
み込まれている。したがって、ガス供給源8からるつぼ
3内にArガスなどのガスを供給して溶湯ノズル2から
溶湯を冷却ロール1に向けて噴出できるようになってい
る。
【0066】合金薄帯の製造時には、大気雰囲気中にて
冷却ロール1を高速で回転させつつ、その頂部付近、も
しくは、頂部よりやや前方に近接配置した溶湯ノズル2
から上記のいずれかの組成の合金溶湯を噴出することに
より、冷却ロール1の表面で急速冷却して固化させつつ
冷却ロール1の回転方向に帯状となして引き出す。溶湯
ノズル2の溶湯吹き出し口は矩形状を有するが、吹出し
幅(冷却ロール1の回転方向の幅)は、0.1〜0.8
mm程度であることが望ましい。0.8mmを超えると十分
な冷却が困難な場合があるからである。
【0067】合金薄帯製造時の冷却ロール1と溶湯ノズ
ル2との間隔は、0.1〜0.8mmの範囲で選択すれば
よい。0.1mm未満では溶湯の噴出が困難となり、溶湯
ノズル2の破損を引き起こすおそれがあるからであり、
また、0.8mmを超えると良好な性状の薄帯製造が困難
となるからである。冷却ロール1と溶湯ノズル2との間
隔が調整できるように、るつぼ3は、図示しない昇降手
段により昇降可能である。冷却ロール1は、合金薄帯製
造開始後から、温度上昇により表面が熱膨張して径が拡
大するため、冷却ロール1と溶湯ノズル2との間隔を製
造開始後に徐々に大きくしていくことが板厚精度の高い
薄帯を製造するためには望ましい。
【0068】また、図1に示すように、冷却ロール1の
回転方向前下方には、薄帯誘導板70とスクレイパー7
2とが備えられている。冷却面1aにおいて溶湯が冷却
されて形成された合金薄帯は、スクレイパー72により
冷却ロール1から剥離されて薄帯誘導板70に案内され
る。従って、スクレイパー72の近傍が、冷却面1aか
ら合金薄帯が剥離する位置1bとなる。
【0069】第1ガスフロー供給手段による不活性ガス
の供給は、溶湯ノズル2を基準として後方側に設置され
る第1および第2のガスフローノズル51、52、前方
側に設置される第3のガスフローノズル53、溶湯ノズ
ル2の先端を囲むように設置される第4のガスフローノ
ズル54からのガスフローによって供給することが望ま
しい。
【0070】図1において、第1のガスフローノズル5
1は、溶湯ノズル2を基準として後方側に設置されるガ
スフロー供給を行うための手段のうちの1つである。こ
の第1のガスフローノズル51は、冷却ロール1の後方
のほぼ接線方向から溶湯ノズル2の先端近傍(以下、パ
ドル生成部)にガスをフローするためのものである。そ
して、第1のガスフローノズル51は、幅5mmの比較的
細いスリットを有し、ある程度速い流速でガスをフロー
する。第2のガスフローノズル52は、後方側に設置さ
れるガスフロー供給を行うための手段のうちのもう1つ
である。この第2のガスフローノズル52は、第1のガ
スフローノズル51からのガスフロー上にガスフロー
し、第1のガスフローノズル51から供給されたガスフ
ローを大気と遮断して、大気が巻き込まれるのを防止す
るガスフローを供給するために、溶湯ノズル2と第1の
ガスフローノズル51との間に設置されている。そし
て、第2のガスフローノズル52は、第1のガスフロー
ノズル51より広い20mmのスリットを有し、第1のガ
スフローより遅い流速でガスフローを行う。また、図1
に示すように、第1および第2のガスフローノズル5
1、52を溶湯ノズル2に近傍に設置しているので、パ
ドル生成部付近に不活性ガスフローが供給されることに
なり、パドル生成部付近の酸素濃度低減効果を向上させ
る。
【0071】第3のガスフローノズル53は、溶湯ノズ
ル2を基準として前方側に設置されるガスフロー供給を
行うための手段のうちの1つである。この第3のガスフ
ローノズル53は、冷却ロール1の回転方向前方からの
大気の巻き込みを防止することを目的とするものであ
る。第3のガスフローノズル53の形状は、第2のガス
フローノズル52と同様であるが、スリットの幅を2.
5mmと狭くしている。第4のガスフローノズル54は、
溶湯ノズル2の先端を囲むように設置されるガスフロー
供給を行うための手段である。この第4のガスフローノ
ズル54は、溶湯ノズル2の先端を囲むようにガスをフ
ローするためのものである。そして、第4のガスフロー
ノズル54は、外径6mmのパイプを外径57mm内径
45mmの環状に形成してなる環状パイプからなるもの
である。第4のガスフローノズル54には、その外周位
置と内周位置との中心の位置よりも若干内側の位置に、
外径1.5mmの多数の孔が3.5mmのピッチで環状
に設けられている。
【0072】以上の第1〜第4のガスフローノズル5
1、52、53、54は、単独で用いることは勿論、複
数を組み合わせて使用できる。パドル生成部付近の酸素
低減効果は、第1および第2のガスフローノズルが最も
大きい。第1〜第4のガスフローノズル51、52、5
3、54には、第1のガスフローノズル51について例
示するように、圧力調整弁16が接続された接続管17
を介してガス供給源18に接続される。
【0073】また、第2ガスフロー供給手段による不活
性ガスの供給は、図1に示すように、冷却ロール1の冷
却面1aに向けてなされるものであって、好ましくは冷
却面1aから合金薄帯が剥離する位置1bから溶湯ノズ
ル2の近傍に設けられた第1のガスフローノズル51が
設けられている位置までの間で行うことが望ましい。図
1において、第2ガスフロー供給手段である第5のガス
フローノズル55は、冷却面1aと離間して冷却ロール
1のほぼ真下に位置しており、冷却面1aを望むように
設けられて、冷却面1aに向けてガスをフローできるよ
うになっている。第5のガスフローノズル55は、幅
2.5mmの比較的細いスリットを有し、ある程度大きな
流量でガスをフローする。
【0074】第5のガスフローノズルから供給された不
活性ガスは、冷却ロール1の回転により冷却面1a上を
冷却ロール1の回転方向に沿って流れ、第1のガスフロ
ーノズルの近傍に達し、さらに溶湯ノズル2の近傍に流
れ込み、パドル生成部付近の酸素濃度を低減することが
可能となる。このように、冷却ロール1のほぼ真下に第
5のガスフローノズル55を設置し、更に溶湯ノズル2
の周囲に、第1〜第4のガスフローノズル51、52、
53、54を設置することにより、パドル生成部付近に
おける酸素濃度の低減を行うことが可能になる。
【0075】また、第5のガスフローノズルを設置する
位置は、冷却ロール1の真下に限られず、合金薄帯が冷
却面1aから剥離する位置1bの近傍から第1のガスフ
ローノズル51が設けられている位置の間にあればよ
い。また、第4のガスフローノズル54は、その外周位
置と内周位置との中心の位置よりも若干内側の位置に、
複数の孔を環状に設けてなるものとすることができる
が、外周位置と内周位置との中心の位置に複数の孔を環
状に設けてなる第4のガスフローノズルとすることや、
上記複数の孔に代えて、環状スリットを設けてなる第4
のガスフローノズルとすることもできる。また、渦巻状
に形成してなる第4のガスフローノズルとし、溶湯ノズ
ル2の先端を2重に取り囲むようにしてもよい。
【0076】図1に示した合金薄帯製造装置を用いて薄
帯を製造するにあたっては、冷却ロール1を回転させる
前から、第1〜第5のガスフローノズル51〜55によ
り不活性ガスを供給することが望ましい。これは、冷却
ロール1回転後に不活性ガスを供給する場合に比べて、
冷却ロール1回転前からガスフローを行った方が、酸素
濃度の低下が速くなるからである。したがって、溶湯ノ
ズル2近傍雰囲気の酸素濃度を測定し、所定の酸素濃度
に達した後に冷却ロール1の回転を行うようにすれば生
産効率上望ましい。
【0077】上記の製造方法において、第1ガスフロー
供給手段による不活性ガスの供給条件としては、流量2
00〜1800l/min.、より好ましくは1760l/min.
の条件下で行えばよい。それは、流量が200l/min未
満では、溶湯ノズル2近傍雰囲気の酸素量低減に効果が
なく、一方、1800l/minを超えても、ガスフローに
よる周囲からの大気の巻き込みが原因となり、酸素濃度
低減効果が減じてしまい、供給量に見合う効果が望めな
いからである。
【0078】その場合、第1のガスフローノズル51か
らのガスフローである第1のガスフローは、流量330
〜530l/min、第2のガスフローノズル52からのガ
スフローである第2のガスフローは、流量180〜38
0l/min、第3のガスフローノズル53からのガスフロ
ーである第3のガスフローは、流量150〜350l/mi
n、第4のガスフローノズル54からのガスフローであ
る第4のガスフローは、流量200〜400l/minとす
ることが望ましい。第1〜第4のガスフローのより望ま
しい範囲は、各々、第1のガスフロー;流量380〜4
80l/min、最も好ましくは430l/min、第2のガスフ
ロー;流量230〜330l/min、最も好ましくは28
0l/min、第3のガスフロー;流量150〜350l/mi
n、最も好ましくは250l/min、第4のガスフロー;流
量200〜400l/min流速である。
【0079】上記の製造方法において、第2ガスフロー
供給手段による不活性ガスの供給条件としては、流量2
50〜750l/min.、より好ましくは500l/min.の条
件下で行えばよい。それは、流量が250l/min未満で
は、やはり溶湯ノズル近傍雰囲気の酸素量低減に効果が
なく、一方、750l/minを超えても供給量に見合う効
果が望めないからである。従って、第5のガスフローノ
ズル55からのガスフローである第5のガスフローは、
流量250〜750l/minとすることが望ましい。第5
のガスフローのより望ましい範囲は、流量400〜60
0l/min、最も好ましくは500l/minである。
【0080】上記の軟磁性合金の製造方法に用いる不活
性ガスとしては、N2、He、Ar、Kr、Xe、Rn
から選ばれる少なくとも2種類の不活性ガスを使用する
ことができ、N2とArであることが望ましい。また不
活性ガスは、第1のガスフローには、Arを使用するこ
とが望ましい。
【0081】なお、各ガスフローノズル51、52、5
3、54、55は、組成により必要に応じてガスフロー
を行えば、足りるものであり、ガスフローなしでも本発
明における軟磁性合金の薄帯は、十分に製造できる。こ
のようにした場合は、さらなる工数とコストの削減が可
能となる。また、図1に示すように、ノズル取り付け板
62は、溶湯ノズル2の位置を基準にして、冷却ロール
1の回転方向の前方から後方に向けて延在するように設
けられている。このノズル取り付け板62には、ノズル
取り付け孔621が設けられている。溶湯ノズル2は、
このノズル取り付け孔621を貫通して、溶湯ノズル2
の溶湯吹き出し部先端部分21が冷却ロール1の冷却面
1aを望むように配置される。るつぼ3は、筒3aに収
納されている。この筒3aは、ノズル取り付け孔621
を塞いで大気の流入を防止している。更に、ノズル取り
付け板62には、第3のガスフローノズル53が貫通す
るための孔622が設けられている。第3のガスフロー
ノズル53は、この孔622を貫通してノズルの先端が
冷却ロール1の冷却面を望むように配置される。この第
3のガスフローノズル53により、不活性ガスフローを
ロール回転方向前方からパドル生成部付近に向けて供給
する。
【0082】ノズル取り付け板62が、冷却ロール1の
冷却面1aに接近するように設けられるので、パドル生
成部付近の空間が狭くなる。このような狭い空間に向け
て、第1〜4のガスフローノズル51、52、53、5
4によって、常に多量の不活性ガスが供給されるので、
パドル生成部付近における不活性ガスの濃度が非常に高
くなり、逆に酸素濃度は著しく低減される。図1に示す
ように、ノズル取り付け板62は、冷却ロール1の回転
方向前方から上記冷却面に向けて平坦に延びているが、
これに限られず、冷却ロール1の回転方向前方から冷却
面1aに向けて湾曲しつつ延びるノズル取り付け板であ
っても良い。
【0083】図1に示した合金薄帯製造装置を用いて本
発明の軟磁性合金を製造するには、この合金薄帯製造装
置を室温程度の大気雰囲気中に設置し、溶湯ノズル(溶
湯射出用ノズル)2の少なくとも溶湯吹き出し部先端部
分21に第1〜第4のガスフローノズル51〜54から
それぞれ不活性ガスをフローするとともに冷却ロール1
の冷却面1aに向けて第5のガスフローノズル55から
不活性ガスをフローしつつ、上記のいずれかで示される
組成式を示す合金溶湯を溶湯ノズル2から冷却ロール1
の冷却面1aに射出して急冷し、非晶質を主体とする合
金薄帯を得る。ついで、作製した合金薄帯を熱処理する
ことにより、上記合金薄帯の非晶質相の中の一部が結晶
化し、非晶質相と、平均粒径100nm以下の微細なb
cc構造の結晶粒(主にFeの結晶粒)からなる微細結
晶相とが混合した組織が得られ、目的とする軟磁性合金
が得られる。
【0084】
【実施例】[実験例1] (試料の製造)FeとNbとBとPの添加量を変更した
原料を調整し、それをArガス雰囲気中で高周波溶解
し、溶けた原料を鋳型に流し込み母合金を得た。室温
で、1.01325×105Paの大気雰囲気中におい
て、図1に示す合金薄帯製造装置の溶湯ノズル2内で上
記母合金を高周波溶解した合金溶湯を溶湯吹き出し部先
端部分21より高速回転している銅ロール1の冷却面1
aに吹き出させて急冷する液体急冷法を用いて、各種の
合金薄帯を得た。なお、第1〜第4のガスフローノズル
51、52、53、54は、本実験例において作動させ
ず、ガスフローなしで、即ち大気中にて合金薄帯の作製
を行った。次に得られた各種の合金薄帯に、昇温速度1
80K/分、熱処理温度923K(650℃)〜973
K(675℃)、この熱処理温度での保持時間を5分と
して熱処理を行い、厚さ20μm、幅15mmの試料1
〜試料17の合金薄帯試料を得た。
【0085】(試料の説明)試料1,4,7、10,1
5はPが無添加であり、本発明における必須元素を具備
しない合金薄帯である。また試料5及び6は、元素X
(B)及びPの合計(b+c)が10.5原子%であ
り、本発明の組成範囲内であるものの、より好ましい組
成範囲から外れた合金薄帯である。尚、上記以外の試料
はいずれも、本発明においてより好ましい組成範囲内の
合金薄帯である。
【0086】(測定)得られた合金薄帯試料(試料1〜
試料17)の1kHzにおける実効透磁率μ’、保磁力
Hc、飽和磁束密度Bs及び周波数50Hz、励起磁場
1.33Tでの鉄損W1.33/50について測定した。その
結果を表1に示す。尚、実効透磁率の測定は、インピー
ダンスアナライザーを用い、測定条件は5mOe(40
0mA/m)、1kHzとした。保磁力及び飽和磁束密
度は、直流B−Hループトレーサを用いて測定した。鉄
損は、周波数50Hz、励磁磁界1.33Tの条件で測
定した。
【0087】
【表1】
【0088】表1から明らかなように、いずれの試料も
Fe濃度が83原子%以上84.5原子%以下の範囲と
比較的高濃度であるため、どの試料も1.50T以上の
飽和磁束密度を示している。特に、試料16は、1.6
T以上の高い飽和磁束密度を示している。試料16はF
eが84.5原子%と高濃度であり、このため飽和磁束
密度が向上したものと考えられる。次に透磁率について
は、試料9,11,12,13,16,17の透磁率が
40000を越えており、特に試料12は50000を
越えており、従来にはない極めて高い透磁率を示してい
る。これらの試料はいずれも、Fe濃度が83原子%以
上であるとともにP濃度が0.5原子%以上2原子%以
下なので、飽和磁束密度が高く維持されつつ透磁率が向
上したものと考えられる。また、上記以外の試料につい
ても、透磁率が30000以上を示しており、優れた軟
磁気特性を示すことがわかる。
【0089】次に保磁力については、どの試料でも8A
/m(0.1Oe)以下を示し、軟磁気特性が優れてい
ることがわかる。そして、鉄損については、試料4〜7
で0.1W/kgを越えている。試料4及び7はPが無
添加であり、また試料5及び6は組成比(b+c)がよ
り好ましい範囲から外れているために、鉄損が高くなっ
たものと考えられる。また、試料15〜17にみられる
ように(b+c)が9原子%以下では、鉄損がそれほど
良好な値を示していないが高い透磁率が得られている。
上記以外の試料については、いずれも鉄損が0.1W/
kg以下を示しており、従来にはない極めて低い鉄損を
示すことがわかる。特に、試料9,11,12はいずれ
も、Fe濃度が83原子%以上であるとともにP濃度が
0.5原子%以上1原子%以下であるため、鉄損が0.
1W/kg以下になったものと考えられる。また、Pを
添加した試料は、いずれも元素MとしてNbのみが添加
されているため、大気中での液体急冷によっても酸化す
ることがなく、良好な磁気特性を示した。
【0090】[実験例2] (試料の製造)実験例1と同様にして原料を調整し、そ
れをArガス雰囲気中で高周波溶解し、溶けた原料を鋳
型に流し込み母合金を得た。そして、この母合金を実験
例1と同様にして、図1に示す合金薄帯製造装置を用い
た液体急冷法により、各種の合金薄帯を得た。なお、実
験例1と同様に、第1〜第4のガスフローノズル51、
52、53、54は作動させず、ガスフローなしで合金
薄帯の作製を行った。次に得られた各種の合金薄帯に、
昇温速度180K/分、熱処理温度923K(650
℃)、この熱処理温度での保持時間を5分として熱処理
を行い、厚さ20μm、幅15mmの合金薄帯試料を得
た。得られた合金薄帯試料は、Fe84-cNb6.59.5
c及びFe84Nb6.59.5- cc(ただし、cは0,0.
5,1、1.5、2)なる組成の軟磁性合金であった。
【0091】(測定)得られた各種の合金薄帯試料の飽
和磁束密度Bs、残留磁化Br、1kHzにおける実効
透磁率μ’、保磁力Hc及び鉄損W1.33/50につ
いて測定した。その結果を図2に示す。尚、各磁気特性
の測定は実験例1の場合と同様にして行った。
【0092】図2から明らかなように、PをB置換で添
加したFe84Nb6.5B9.5−cPcなる組成の
試料では、Pの組成比cが増加するにつれて透磁率μ’
が45000以上に向上している。透磁率μ’はPが
1.5原子%を越えると低下する傾向にあるが、それで
もPが2原子%のときに40000程度と高い値を示し
ている。また鉄損W1.33/50はPが0.5〜1原
子%の範囲で0.09W/kg程度を示している。鉄損
W1.33/50は透磁率μ’と同様にP濃度が1.5
原子%以上に増加するにつれて高くなるが、Pが2原子
%のときでも0.12W/kg以下と従来の軟磁性合金
にはない低い鉄損を示している。更に、保磁力HcもP
が0.5原子%以上で4.0A/m(0.05Oe)以
下に減少している。また、飽和磁束密度Bsは組成比c
が増加してもほぼ一定であり、残留磁化Brについては
組成比cの増加と共に向上している。このように、Pを
B置換(元素X)置換で添加することにより、Fe(元
素T)の組成比を低下させることなく、このためBrお
よびB10を劣化させずに高透磁率、低保磁力及び低鉄
損を実現することができる。特に、透磁率及び鉄損につ
いては、PをB置換で0.5原子%以上2原子%以下の
範囲で添加することにより、従来の軟磁性合金の透磁率
及び鉄損よりも優れた値とすることができ、特にPを
0.5原子%以上1.5原子%以下の範囲とすること
で、透磁率μ’を45000以上にするとともに鉄損W
1.33/50を0.1W/kg以下にすることがで
き、Pを0.5原子%以上1原子%以下の範囲のとき、
最も高い透磁率と最も低い鉄損が得られる。尚、どの試
料も、元素MとしてNbのみが添加されているため、大
気中での液体急冷によっても酸化することがなく、良好
な磁気特性を示した。
【0093】一方、Fe84−cNb6.5B9.5P
cなる組成の試料では、Pの組成比cが増加するにつれ
て、透磁率μ’が40000以下に低減し、鉄損W1.
33/50が0.1W/kg以上に上昇し、保磁力Hc
は低下するものの4.0A/m(0.05Oe)以下に
は至らない。従ってFe84Nb6.5B9.5−cP
cなる組成の試料と比較して磁気特性が劣化しているこ
とがわかる。また、Pの組成比cの増加によってFeが
83原子%以下まで低下すると、B10が1.5T以下
に低減している。このようにPをFe置換で添加した場
合は、磁性を担う元素であるFe量が低下するため、磁
気特性が全体的に劣化したものと考えられる。
【0094】[実験例3] (試料の製造)FeとZrとNbとBとPの添加量を変
更した原料を調整し、それをArガス雰囲気中で高周波
溶解し、溶けた原料を鋳型に流し込み母合金を得た。室
温で、1.01325×105Paの真空置換Arガス
雰囲気中において、図1に示す合金薄帯製造装置の溶湯
ノズル2内で上記母合金を高周波溶解した合金溶湯を溶
湯吹き出し部先端部分21より高速回転している銅ロー
ル1の冷却面1aに吹き出させて急冷する液体急冷法を
用いて、各種の合金薄帯を得た。なお、第1〜第4のガ
スフローノズル51、52、53、54は、本実験例に
おいて作動させず、ガスフローなしで合金薄帯の作製を
行った。次に得られた各種の合金薄帯に、昇温速度18
0K/分、熱処理温度783K(510℃)〜798K
(525℃)、この熱処理温度での保持時間を5分とし
て熱処理を行い、厚さ20μm、幅15mmの試料18
〜試料30の合金薄帯試料を得た。
【0095】(試料の説明)試料18、21、24、2
7はPが無添加であり、本発明における必須元素を具備
しない合金薄帯である。上記以外の試料はいずれも、本
発明において好ましい組成範囲内の合金薄帯である。
【0096】(測定)得られた各種の合金薄帯試料(試
料18〜試料30)の1kHzにおける実効透磁率
μ’、保磁力Hc、飽和磁束密度Bs及び周波数50H
z、励起磁場1.33Tでの鉄損W1.33/50につ
いて測定した。その結果を表2に示す。尚、実効透磁率
の測定は、インピーダンスアナライザーを用い、測定条
件は5mOe(400mA/m)、1kHzとした。保
磁力及び飽和磁束密度は、直流B−Hループトレーサを
用いて測定した。鉄損は、周波数50Hz、励磁磁界
1.33Tの条件で測定した。
【0097】
【表2】
【0098】表2から明らかなように、Pを添加した試
料はいずれもFe濃度が85.4原子%以上と高濃度で
あるために1.6T以上の高い飽和磁束密度を示してい
る。特に、試料28〜30は、Feを85.8原子%以
上含むために1.65T以上の飽和磁束密度を示してい
る。次に透磁率については、試料19,20,22、2
3,26,30の透磁率が45000を越えており、従
来にはない極めて高い透磁率を示している。これらの試
料はいずれも、Fe濃度が85.4原子%以上であると
ともにP濃度が0.5原子%以上1.5原子%以下であ
り、飽和磁束密度が高く維持されつつ透磁率が向上した
ものと考えられる。また、上記以外のP添加の試料につ
いても、透磁率が30000以上を示しており、優れた
軟磁気特性を示すことがわかる。
【0099】次に保磁力については、Pを添加したどの
試料でも8A/m(0.1Oe)以下を示し、軟磁気特
性が優れていることがわかる。そして、鉄損について
は、Pを添加したどの試料でも0.2W/kg以下とな
っている。特に、試料19,20,22,23,25,
26,30は、いずれも鉄損が0.1W/kg以下を示
しており、従来にはない極めて低い鉄損を示すことがわ
かる。これらの試料はいずれもFe濃度が85.5原子
%以上であるとともにP濃度が0.5原子%以上1.5
原子%以下であるために、鉄損が0.1W/kg以下に
なったものと考えられる。
【0100】以上の実験例1〜実験例3の結果から以下
のことが明らかになった。 (1)PとB(元素X)の合計(b+c)を10原子%
以下とすることにより、1kHzにおける透磁率を40
000以上にでき、または鉄損を0.1W/kg以下に
できる。 (2)更に、PをB(元素X)置換で0.5原子%以上
1.5原子%以下、好ましくは0.5原子%以上1原子
%以下の範囲で添加することにより、透磁率を4500
0以上とし、保磁力を4.0A/m(0.05Oe)以
下にできる。 (3)図2より、PをB(元素X)置換で0.1原子%
以上添加することにより、透磁率を40000以上と
し、保磁力を4.8A/m(0.06Oe)以下とし、
鉄損を0.1W/kg以下とし、飽和磁束密度Bsを
1.5T以上にできる。 (4)Fe(元素T)の組成比を83.5原子%以上と
することにより飽和磁束密度Bsを1.5T以上にで
き、84原子%以上とすることにより飽和磁束密度Bs
を1.6T以上にできる。
【0101】[実験例4] (試料の製造)合金の組成を、Fe84Nb6。5B9
−cPc、Fe84Nb6B10−cPc及びFe84
Nb6B10−cPc(ただし、cは0,0.5,1、
1.5)なる組成としたこと以外は実験例2と同様にし
て合金薄帯試料を得た。
【0102】(測定)得られた合金薄帯試料の飽和磁束
密度Bs、残留磁化Br、1kHzにおける実効透磁率
μ’、保磁力Hc及び鉄損W1.33/50を測定し
た。結果を図3に示す。尚、各磁気特性の測定は実験例
1の場合と同様にして行った。
【0103】図3から明らかなように、どの組成の試料
でも、Pの組成比cが0原子%から0.5原子%に至る
までに実効透磁率μ’が向上し、特にFe84Nb6B
10−cPcなる組成の試料では40000以上に向上
している。実効透磁率はPが0.5原子%を越えても低
下することなくほぼ一定の値を示している。また鉄損W
1.33/50はどの試料も0.1〜0.14W/kg
程度を示しており、従来の軟磁性合金にはない低い鉄損
を示している。更に、保磁力HcはPの組成比cが増加
するにつれて減少しており、特にFe84Nb6.5B
9−cPcなる組成の試料で5.0A/m以下に減少し
ている。また、飽和磁束密度Bs及び残留磁化Brは組
成比cが増加してもほぼ一定の値を示しており、これは
PをB置換で添加したため、磁性元素であるF濃度を低
下させることなくPを添加したためと考えられる。この
ように、PをB置換(元素X)置換で添加することによ
り、Fe(元素T)の組成比を低下させることなく、B
rおよびBsを劣化させずに高透磁率、低保磁力及び低
鉄損を実現することができる。特に、透磁率及び鉄損に
ついては、PをB置換で0.5原子%以上2原子%以下
の範囲で添加することにより、従来の軟磁性合金の透磁
率及び鉄損よりも優れた値とすることができる。尚、ど
の試料も、元素MとしてNbのみが添加されているた
め、大気中での液体急冷によっても酸化することがな
く、良好な磁気特性を示した。
【0104】[実験例5] (試料の製造)合金の組成を、Fe84Nb6.5B
9.5−cPc(ただし、cは0,0.5,1)なる組
成とし、急冷後の熱処理温度を550〜700℃とする
とともに熱処理時間を約5分としたこと以外は実験例2
と同様にして合金薄帯試料を得た。
【0105】(測定)得られた合金薄帯試料の1kHz
における実効透磁率μ’、保磁力Hc、飽和磁束密度B
s(図中実線)、残留磁化Br(図中破線)、磁歪定数
λs、結晶粒の平均結晶粒径D及び鉄損W1.33/5
0を測定した。各特性の熱処理温度依存性を図4に示
す。尚、平均結晶粒径の測定はX線回折のbbc(11
0)ピーク半値幅からシェラーの式を用いて行い、磁歪
定数λsの測定は歪みゲージをサンプルに付着させるこ
とにより行い、他の磁気特性の測定は実験例1の場合と
同様にして行った。
【0106】図4から明らかなように、透磁率について
は、Pを0.5〜1原子%添加した試料の方がP無添加
の試料よりも実効透磁率μ’が向上している。また、P
を添加した試料の場合、熱処理温度が650〜675℃
の範囲で40000〜45000の実効透磁率μ’を示
している。次に保磁力Hcについては、Pを0.5〜1
原子%添加した試料の方がP無添加の試料よりも保磁力
Hcが低下している。また、熱処理温度の依存性につい
ては、550〜675℃の間では3.2〜6.4A/m
の値を示しているが、675℃を越えると急激に増加し
ている。次に、鉄損W1.33/50については、Pを0.5
〜1原子%添加した試料の方がP無添加の試料よりも鉄
損W1.33/50が低下している。Pを添加した試料の場
合、熱処理温度が650〜675℃の範囲で0.1W/
kg以下の鉄損W1.33/50を示している。以上のことか
ら、Pを添加したFe84Nb6.5B9.5−cPc
(c=0.5,1)なる組成の試料の場合、最適な熱処
理温度は650〜675℃の範囲であり、この範囲で高
実効透磁率μ’、低保磁力Hc及び低鉄損W1.33/50
示し、軟磁気特性に優れることがわかる。
【0107】次に、飽和磁束密度Bs、残留磁化Br、
磁歪定数λs及び平均結晶粒径Dについては、Pの添加
による効果が特に見られない。またこれらの各特性の熱
処理温度の依存性については、磁歪定数λsが熱処理温
度に比例して高くなり、また残留磁化Brが675℃を
越えて急激に高くなるが、飽和磁束密度Bs、平均結晶
粒径Dについては大きな変化は見られない。従って図4
の結果からは、Pの添加により、各合金薄帯試料の実効
透磁率μ’が高くなり、保磁力Hc及び低鉄損W
1.33/50が低くなることがわかる。尚、どの試料も、元
素MとしてNbのみが添加されているため、大気中での
液体急冷によっても酸化することがなく、良好な磁気特
性を示している。
【0108】[実験例6] (試料の製造)合金の組成を、Fe84Nb6.7B
9.3−cPc(ただし、cは0,0.5,1)なる組
成とし、急冷後の熱処理温度を650〜700℃とする
とともに熱処理時間を約5分としたこと以外は実験例2
と同様にして合金薄帯試料を得た。
【0109】(測定)得られた合金薄帯試料の印加磁界
10A/mにおける磁束密度B10、残留磁化Br、1k
Hzにおける実効透磁率μ’及び保磁力Hcを測定し
た。各磁気特性の熱処理温度依存性を図5に示す。各磁
気特性の測定は実験例1の場合と同様にして行った。
【0110】図5から明らかなように、磁束密度B10
び残留磁化Brについては、Pの添加による顕著な効果
は特に見られない。またこれらの各特性の熱処理温度の
依存性については、残留磁化Brが675℃を越えて急
激に高くなるものの、磁束密度B10については大きな変
化が見られない。次に透磁率については、Pを0.5原
子%添加した試料が650℃の熱処理温度のときに45
000以上を示し、優れた実効透磁率μ’を示すことが
わかる。Pを1原子%添加した試料では、熱処理温度が
700℃のときでも20000の実効透磁率μ’を示
し、これはPが0〜0.5原子%の試料よりも高い値で
ある。従ってPを1原子%添加することにより、高温で
の耐熱性が向上するものと考えられる。次に保磁力Hc
については、熱処理温度が650℃のときに、Pを0.
5原子%添加した試料が0.16A/mの保磁力Hcを
示すとともにPが1原子%の試料が4.8A/m程度の
保磁力Hcを示しており、P無添加の試料よりも保磁力
Hcが低くなっている。尚、どの試料でも熱処理温度が
675℃を越えると保磁力Hcが急激に増加しているこ
とがわかる。以上のことから、Pを添加したFe84N
b6.7B9.3−cPc(c=0.5,1)なる組成
の試料の場合、熱処理温度が650℃前後の範囲で高実
効透磁率μ’及び低保磁力Hcを示し、軟磁気特性に優
れることがわかる。尚、どの試料も、元素MとしてNb
のみが添加されているため、大気中での液体急冷によっ
ても酸化することがなく、良好な磁気特性を示してい
る。
【0111】[実験例7] (試料の製造)合金の組成を、Fe84.5Nb6.5
B9−cPc(ただし、cは0,0.5,1)なる組成
とし、急冷後の熱処理温度を625〜725℃とすると
ともに熱処理時間を約5分としたこと以外は実験例2と
同様にして合金薄帯試料を得た。
【0112】(測定)得られた合金薄帯試料の印加磁界
10A/mにおける磁束密度B10、残留磁化Br、1k
Hzにおける実効透磁率μ’及び保磁力Hcを測定し
た。各磁気特性の熱処理温度依存性を図6に示す。各磁
気特性の測定は実験例1の場合と同様にして行った。
【0113】図6から明らかなように、磁束密度B10
ついては、熱処理温度675℃以下の範囲において、P
の添加による顕著な効果は特に見られない。また残留磁
化Brについては、どの熱処理温度の範囲でもPの添加
によって残留磁化Brが向上しており、熱処理温度が6
75℃を越えると急激に高くなっている。次に透磁率に
ついては、650〜675℃の熱処理温度のときに、P
を0.5〜1原子%添加した試料が40000以上の実
効透磁率μ’を示すことがわかる。一方、P無添加の試
料では、実効透磁率μ’が最高でも30000程度に留
まっており、実効透磁率μ’がPの添加によって顕著に
向上することがわかる。次に保磁力Hcについては、熱
処理温度が650〜675℃のときに、Pを0.5〜1
原子%添加した試料が0.16A/m程度の保磁力Hc
を示しており、P無添加の試料よりも保磁力Hcが低く
なっている。尚、Pを添加した試料では熱処理温度が6
75℃を越えると保磁力Hcが急激に増加していること
がわかる。以上のことから、Pを添加したFe84.5
Nb6.5B9−cPc(c=0.5,1)なる組成の
試料の場合、熱処理温度が650〜675℃の範囲で高
実効透磁率μ’及び低保磁力Hcを示し、軟磁気特性に
優れることがわかる。尚、どの試料も、元素MとしてN
bのみが添加されているため、大気中での液体急冷によ
っても酸化することがなく、良好な磁気特性を示してい
る。
【0114】[実験例8] (試料の製造)合金の組成を表3に示す組成とし、急冷
後の熱処理温度を650〜700℃とするとともに熱処
理時間を約5分としたこと以外は実験例2と同様にして
合金薄帯試料を得た。
【0115】「表3」 Fe84Nb6.59.5 Fe84.5Nb6.59 Fe85Nb6.58.5 Fe83.5Nb6.59.50.5 Fe84Nb6.590.5 Fe84.5Nb6.58.50.5 Fe83Nb6.59.51 Fe84Nb6.58.51 Fe84.5Nb6.581 Fe84Nb6.581.5 Fe84Nb6.57.52
【0116】(測定)得られた合金薄帯試料の1kHz
における実効透磁率μ’、保磁力Hc、飽和磁束密度B
s、残留磁化Br、磁歪定数λs及び鉄損W1.33/
50を測定した。各特性の組成依存性を図7〜12に示
す。図中のプロットの添え字は、各特性値を示す。磁歪
定数λsの測定は歪みゲージにより行い、他の磁気特性
の測定は実験例1の場合と同様にして行った。また、急
冷直後であって熱処理前の急冷薄帯の組織の状態をX線
回折法により調査した。組織全体が非晶質相であった試
料は、図中白丸印(amor.)のプロットで示し、組織の
一部にbcc−Fe相が析出した試料は、図中半黒塗りの丸
印(bcc(200))のプロットで示した。
【0117】まず、急冷直後の急冷薄帯の組織について
は、図7〜図12に示すように、Pを添加した試料の組
織の全体が非晶質相になっている。一方、Pが無添加の
試料では組織中にbcc-Fe相が析出しており、完全な非晶
質合金が得られていないことがわかる。次に、実効透磁
率μ’については、図7に示すように、図中破線で示す
範囲内にある組成の合金薄帯試料、即ちFe84Nb6.5
90.5、Fe84.5Nb6.58. 50.5、Fe84Nb6.5
8.51、Fe84.5Nb6.581、Fe84Nb6.58
1.5なる組成の試料で、40000以上の実効透磁率
μ’を示している。そして特に図中一点鎖線で示す範囲
内にある組成の合金薄帯試料、即ちFe84Nb6.59
0.5及びFe84Nb6.58.51なる組成の試料がそれぞ
れ、47100及び50600の実効透磁率μ’を示し
ている。また、Fe84Nb6.57.52なる組成の試料
でも実効透磁率μ’が39100を示しており、400
00には及ばないものの、比較的高い実効透磁率μ’を
示している。
【0118】次に保磁力Hcについては、図8に示すよ
うに、図中破線で示す範囲内にある組成の合金薄帯試
料、即ちPを添加した試料(Fe83.5Nb6.59.5
0.5、Fe84Nb6.590.5 、Fe84.5Nb6.58.5
0.5、Fe83Nb6.59.51、Fe84Nb6.58.5
1、Fe84.5Nb6.581、Fe84Nb6.581.5
Fe84Nb6.57.52なる組成の各試料)で、4.4
A/m以下の保磁力Hcを示している。そして特に図中
一点鎖線で示す範囲内にある組成の合金薄帯試料、即ち
Fe84Nb6.590.5、Fe84Nb6.58.51及びF
84Nb6.581.5なる組成の試料がそれぞれ、3.
6A/m、3.8A/m及び3.5A/mの保磁力Hc
を示している。
【0119】従って、図7及び図8から明らかなよう
に、Pの組成比を0.5〜2原子%の範囲にするととも
にBの組成比を9原子%以下にすると、高い実効透磁率
μ’と低い保磁力Hcが得られることがわかる。
【0120】次に、飽和磁束密度Bs、残留磁化Br及
び磁歪定数λsについては、図9、図10及び図11に
示すように、Pを添加したいずれの試料においても明確
な組成依存性は見られないことがわかる。すなわち、飽
和磁束密度Bsは1.56〜1.6Tの範囲であり、残
留磁化Brは0.61〜0.79Tの範囲であり、磁歪
定数λsは0.16×10-6〜0.49×10-6の範囲
であり、いずれの磁気特性についても合金組成による大
きな差は見られない。
【0121】次に、鉄損W1.33/50については、図12
に示すように、図中破線で示す範囲内の組成の合金薄帯
試料、即ちFe83.5Nb6.59.50.5、Fe84Nb6.5
90.5、Fe84Nb6.58.51なる組成の試料で、
0.105W/kg以下の鉄損W1.33/50を示してい
る。そして特に図中一点鎖線で示す範囲内にある組成の
合金薄帯試料、即ちFe84Nb6.590.5及びFe84
Nb6.58.51なる組成の試料がそれぞれ、0.08
9W/kg及び0.093W/kgの鉄損W1.33/50
示している。また、Fe84Nb6.57.52なる組成の
試料でも0.118W/kgの鉄損W1 .33/50を示して
おり、0.1W/kgには及ばないものの比較的低い鉄
損W1.33 /50を示していることがわかる。
【0122】[実験例9] (試料の製造)実験例1と同様にして原料を調整し、そ
れをArガス雰囲気中で高周波溶解し、溶けた原料を鋳
型に流し込み母合金を得た。そして、この母合金を実験
例1と同様にして、図1に示す合金薄帯製造装置を用い
た液体急冷法により、各種の急冷薄帯を得た。なお、実
験例1と同様に、第1〜第4のガスフローノズル51、
52、53、54は作動させず、ガスフローなしで急冷
薄帯の作製を行った。得られた急冷薄帯は、Fe84−
cNb6.5B9.5Pc及びFe84Nb6.5B
9.5−cPc(ただし、cは0,0.5,1、1.
5)なる組成の非晶質合金であった。
【0123】(測定)得られた急冷薄帯について、昇温
速度40K/分の条件でDSC測定(Differential Scan
ing Caloriemeter:示差走査熱量測定)を行い、DSC曲
線を得た。得られたDSC曲線から、bcc−Fe相が
析出する温度Tx1、温度Tx1'及び化合物相が析出す
る温度Tx2を測定した。温度Tx1' はTx1とTx2
との間にある小さな化合物相析出の反応によるものであ
り、組成により現れたり消えたりするものである。各温
度の大小関係はTx1<Tx1'<Tx2であった。更に、
各急冷薄帯の磁歪定数λsも同時に測定した。Tx1
Tx1'、Tx2及び磁歪定数λsのP濃度依存性を図1
3に示す。また、得られた各急冷薄帯を675℃で5分
間の条件で熱処理することにより合金薄帯試料とし、1
kHzにおける実効透磁率μ’、保磁力Hc及び平均結
晶粒径を測定した。各特性のΔTx(=Tx1'−Tx1)
依存性を図14に示す。
【0124】図13に示すように、PをB置換で添加し
たFe84Nb6.5B9.5−cPcなる組成の試料
では、Pの組成比が増加するにつれて温度Tx1及びT
2は低下し、温度Tx1'はほぼ一定である。即ち、P
濃度が高まるにつれて温度Tx 1'と温度Tx1との温度
差(Tx1'−Tx1)が大きくなっている。また磁歪定数
λsはほとんど変化していない。一方、PをFe置換で
添加したFe84−cNb6.5B9.5Pcなる組成
の試料では、Pの組成比が増加するにつれて温度Tx1
は増加し、温度Tx2は低下し、温度Tx1'はほぼ一定
である。即ち、P濃度が高まるにつれて温度Tx1'と温
度Tx1との温度差(Tx1'−Tx1)が小さくなってい
る。また磁歪定数λsはPの組成が0.5原子%を越え
てから急増している。
【0125】次に、図14に示すように、温度Tx1'
び温度Tx1の温度差ΔTx(=Tx 1'−Tx1)と、実効
透磁率μ’保磁力Hc及び平均結晶粒径との関係をみる
と、ΔTxが増加するに従って実効透磁率μ’が増加す
るとともに保磁力Hcが低下しており、軟磁気特性が向
上する傾向にあることがわかる。この軟磁気特性の向上
は、図14に示すようにΔTxが増加する(主にTx1
が減少する)につれて平均化粧粒径が小さくなることか
らも裏付けられる。
【0126】温度Tx1'及び温度Tx1の温度差ΔTx
(=Tx1'−Tx1)の拡大は、bcc−Fe相の析出温
度が低下するとともにTx1'における化合物相の析出温
度が上昇することを意味する。これは、軟磁気特性の向
上に寄与するbcc−Fe相が充分に析出し、かつ軟磁
気特性を妨害するTx1'における化合物相の析出が比較
的少なくなる温度領域が拡大することを意味する。本実
験例の結果のみからは、PをB置換で添加したFe84
Nb6.5B9.5−cPcなる組成の試料ではP濃度
の増加につれて温度差ΔTx(=Tx1'−Tx1)が大き
くなることから軟磁気特性が向上し、PをFe置換で添
加したFe84−cNb6.5B9.5Pcなる組成の
試料では、P濃度の増加につれて温度差ΔTx(=Tx
1'−Tx1)が小さくなることから軟磁気特性の向上が顕
著でないことが予想される。
【0127】実際に図2の結果を見ると、先にも述べた
ようにPをB置換で添加したFe84Nb6.5B9.
5−cPcなる組成の試料の方が、実効透磁率μ’、保
磁力Hc及び鉄損W1.33/50についてFe84−cNb
6.5B9.5Pcなる組成の試料よりも優れた値を示
しており、これらの結果から軟磁気特性と温度差ΔTx
(=Tx1'−Tx1)との間に高い相関があると考えるこ
とができる。
【0128】[実験例10] (試料の製造)合金の組成を、Fe84Nb6.5B
9.5、Fe84Nb6.5B9P0.5及びFe84
Nb6.5B8.5P1なる組成とし、急冷後の熱処理
温度Taを550、600、625,650,675,
700℃とするとともに熱処理時間を約5分の範囲とし
たこと以外は実験例2と同様にして合金薄帯試料を得
た。
【0129】(測定)得られた合金薄帯試料の周波数5
0Hzにおける鉄損W50を測定した。鉄損W 50を測定す
る際の励磁磁界Bmは、1.1〜1.44Tの範囲とし
た。結果を図15〜図17に示す。
【0130】図15〜図17に示すように、どの組成の
試料でも熱処理温度Taが675℃のときに鉄損W50
最も小さくなっている。これはほぼ1.1〜1.4Tの
Bmの領域にわたって見られる。また、図16及び図1
7に示すように、Pを添加した試料の鉄損W50は、Pが
無添加の図15に示す試料の鉄損W50よりも低くなって
おり、Pの添加による鉄損W50低下の効果が顕著に現れ
ていることがわかる。
【0131】また図16を見ると、Fe84Nb6.5
B9P0.5なる組成の試料では、実用的な励磁磁界B
mである1.33Tにおける鉄損が、625℃,650
℃,675℃の熱処理温度Taの場合に0.1W/kg
以下となっている。また図17を見ると、Fe84Nb
6.5B8.5P1なる組成の試料では、実用的な励磁
磁界Bmである1.33Tにおける鉄損が、600℃,
625℃,650℃,675℃の熱処理温度Taの場合
に0.1W/kg以下となっている。従って、Pが1原
子%の場合はPが0.5原子%の場合よりも、鉄損を
0.1W/kg以下にできる熱処理温度Taの範囲が広
くなり、熱処理条件が緩和されることがわかる。
【0132】[実験例11] (試料の製造)合金の組成を、Fe83Nb6.5B
9.5−c1Pc1Ga1(ただし、c1は0,0.5,
1)なる組成、及びFe83ーc2Nb6.5B9.5
Pc2Ga1(ただし、c2は1、1.6)なる組成と
し、急冷後の熱処理温度を575〜700℃とするとと
もに熱処理時間を5分としたこと以外は実験例2と同様
にして合金薄帯試料を得た。
【0133】(測定)得られた合金薄帯試料の印加磁界
10A/mにおける磁束密度B10、残留磁化Br、1k
Hzにおける実効透磁率μ’及び保磁力Hcを測定し
た。各特性の熱処理温度依存性を図18に示す。
【0134】図18から明らかなように、磁束密度B10
及び残留磁化Brについては、Pの添加による効果が特
に見られず、またPをB置換若しくはFe置換で添加し
たことによる差も明確ではない。次に実効透磁率μ’に
ついては、PをB置換で0.5〜1原子%添加した試料
が、他の試料よりも高い実効透磁率μ’を示している。
特に熱処理温度が700℃のときにFe83Nb6.5
B9P0.5Ga1なる組成の試料が43000程度の
実効透磁率μ’を示すとともにFe83Nb6.5B
8.5P1Ga1なる組成の試料が38000程度の実
効透磁率μ’を示している。従って、Gaを添加した場
合でも、Pの添加による実効透磁率μ’の向上の効果が
得られることがわかる。次に保磁力Hcについては、P
をB置換で0.5〜1原子%添加した試料が、他の試料
よりも低い保磁力Hcを示しており、特に熱処理温度が
700℃のときにFe83Nb6.5B9P0.5Ga
1なる組成の試料が0.22A/m程度の保磁力Hcを
示すとともにFe83Nb6.5B8.5P1Ga1
る組成の試料が0.32A/m程度の保磁力Hcを示し
ている。従って、Gaを添加した場合でも、Pの添加に
よる保磁力Hcの低下の効果が得られることがわかる。
【0135】[実験例12] (試料の製造)合金の組成を、Fe83.5−CNb
6.5B9.5Ga0.5Pc(ただし、cは0、1、
1.6)なる組成とし、急冷後の熱処理温度を575〜
700℃とするとともに熱処理時間を5分の範囲とした
こと以外は実験例2と同様にして合金薄帯試料を得た。
【0136】(測定)得られた合金薄帯試料の印加磁界
10A/mにおける磁束密度B10、残留磁化Br、1k
Hzにおける実効透磁率μ’及び保磁力Hcを測定し
た。各特性の熱処理温度依存性を図19に示す。
【0137】図19から明らかなように、磁束密度B10
及び残留磁化Brについては、Pの添加による効果が特
に見られず、またPをB置換若しくはFe置換で添加し
たことによる差も明確ではない。次に実効透磁率μ’に
ついては、Pの添加による効果が特に見られず、またP
をB置換若しくはFe置換で添加したことによる差も明
確ではない。次に保磁力Hcについては、Pを0.5〜
1原子%添加した試料が、Pが無添加の試料よりも若干
低い保磁力Hcを示している。従って、PをFe置換で
添加するとともにGaを添加した場合には、保磁力Hc
が若干低下する傾向にあり、軟磁気特性が僅かではある
が向上している。
【0138】[実験例13] (試料の製造)合金の組成を、Fe84−dNb6.5
B9P0.5Lad、及びFe84−dNb6.5B
8.5P1Lad(ただし、dは0,0.05,0.
1、0.2)なる組成としたこと以外は実験例2と同様
にして合金薄帯試料を得た。
【0139】(測定)得られた合金薄帯試料の1kHz
における実効透磁率μ’、保磁力Hc、飽和磁束密度B
s(図中実線)、磁歪定数λs(図中破線)及び鉄損W
1.33/50を測定した。結果を図20に示す。
【0140】図20から明らかなように、どの組成の試
料でも、40000以上の実効透磁率μ’を示している
ことがわかる。La濃度の向上とともに実効透磁率μ’
が若干低下する傾向にあるが、それでも従来の軟磁性合
金に比べて高い水準にある。また保磁力HcはLaが増
加するにつれて増加する傾向にあるが、Laが0.2原
子%のときでも0.48A/m以下の低い値を示してい
る。また、飽和磁束密度Bs及び磁歪定数λsについて
は、Laの組成比dが増加しても大きな変化はない。ま
た鉄損W1.33/50はLaが0〜0.1原子%のと
きに0.1W/kg以下を示している。以上のことか
ら、Laを添加する場合は、0〜0.1原子%の範囲で
添加することにより、高実効透磁率μ’で低保磁力Hc
かつ低鉄損W1.33/50の軟磁性合金を得ることができ
る。
【0141】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
軟磁性合金は、100nm以下のbcc相を主相とした
微細な結晶粒を析出させてなり、元素Tと、元素Mと、
元素Xと、P(リン)とを含み、Pの組成比が0.1原
子%以上12原子%以下の範囲であり、微細なbcc−
Fe(Feを主成分とするbcc相(体心立方晶の
相))の結晶粒が多数析出して結晶磁気異方性がこれら
の微細な結晶粒間の磁気相互作用により平均化されるの
で、みかけの磁気異方性が小さくなって透磁率を高くで
きる。またPを0.1〜12原子%の範囲で含むので、
合金の比抵抗を高めることができ、渦電流の発生が少な
くなって鉄損を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態である軟磁性合金を製造
に好適に用いられる合金薄帯製造装置の例を示す概略構
成図である。
【図2】 Fe84-cNb6.59.5c及びFe84Nb
6.59.5-cc(ただし、cは0,0.5,1、1.
5、2)なる組成の軟磁性合金の実効透磁率μ’、保磁
力Hc、飽和磁束密度Bs、残留磁化Br及び鉄損W
1.33/50のPの組成依存性を示すグラフである。
【図3】 Fe84Nb6。5B9−cPc、Fe8
4Nb6B10−cPc及びFe84Nb6B10−c
Pc(ただし、cは0,0.5,1、1.5)なる組成
の軟磁性合金の飽和磁束密度Bs、残留磁化Br、1k
Hzにおける実効透磁率μ’、保磁力Hc及び鉄損W
1.33/50のPの組成依存性を示すグラフである。
【図4】 Fe84Nb6.5B9.5−cPc(た
だし、cは0,0.5,1)なる組成の軟磁性合金の1
kHzにおける実効透磁率μ’、保磁力Hc、飽和磁束
密度Bs、残留磁化Br、磁歪定数λs、結晶粒の平均
結晶粒径D及び鉄損W1.33/50の熱処理温度Ta
依存性を示すグラフである。
【図5】 Fe84Nb6.7B9.3−cPc(た
だし、cは0,0.5,1)なる組成の軟磁性合金の印
加磁界10A/mにおける磁束密度B10、残留磁化B
r、1kHzにおける実効透磁率μ’及び保磁力Hcの
熱処理温度Ta依存性を示すグラフである。
【図6】 Fe84.5Nb6.5B9−cPc(た
だし、cは0,0.5,1)なる組成の軟磁性合金の印
加磁界10A/mにおける磁束密度B10、残留磁化B
r、1kHzにおける実効透磁率μ’及び保磁力Hcの
熱処理温度Ta依存性を示すグラフである。
【図7】 軟磁性合金の1kHzにおける実効透磁率
μ’の組成依存性を示すグラフである。
【図8】 軟磁性合金の保磁力Hcの組成依存性を示
すグラフである。
【図9】 軟磁性合金の飽和磁束密度Bsの組成依存
性を示すグラフである。
【図10】 軟磁性合金の残留磁化Brの組成依存性
を示すグラフである。
【図11】 軟磁性合金の磁歪定数λsの組成依存性
を示すグラフである。
【図12】 軟磁性合金の鉄損W1.33/50の組
成依存性を示すグラフである。
【図13】 Fe84−cNb6.5B9.5Pc及
びFe84Nb6.5B9.5−cPc(ただし、cは
0,0.5,1、1.5)なる組成の非晶質合金のbc
c−Fe相が析出する温度Tx1、温度Tx1'、化合物
相が析出する温度Tx2及び磁歪定数λsのP濃度依存
性を示すグラフである。
【図14】 実効透磁率μ’保磁力Hc及び平均結晶
粒径と、温度Tx1'と温度Tx1との温度差ΔTx(=T
1'−Tx1)との関係を示すグラフである。
【図15】 Fe84Nb6.5B9.5なる組成の軟
磁性合金の周波数50Hzにおけるい鉄損W50の励磁磁
界Bm依存性を示すグラフである。
【図16】 Fe84Nb6.5B9P0.5なる組成
の軟磁性合金の周波数50Hzにおける鉄損W50の励磁
磁界Bm依存性を示すグラフである。
【図17】 Fe84Nb6.5B8.5P1なる組成
の軟磁性合金の周波数50Hzにおける鉄損W50の励磁
磁界Bm依存性を示すグラフである。
【図18】 Fe83Nb6.5B9.5−c1Pc
1Ga1(ただし、c1は0,0.5,1)なる組成、及
びFe83ーc2Nb6.5B9.5Pc2Ga1(た
だし、c2は1、1.6)なる組成の軟磁性合金の印加
磁界10A/mにおける磁束密度B10、残留磁化Br、
1kHzにおける実効透磁率μ’及び保磁力Hcの熱処
理温度Ta依存性を示すグラフである。
【図19】 Fe83.5−CNb6.5B9.5G
0.5Pc(ただし、cは0、1、1.6)なる組成の
軟磁性合金の印加磁界10A/mにおける磁束密度
10、残留磁化Br、1kHzにおける実効透磁率μ’
及び保磁力Hcの熱処理温度Ta依存性を示すグラフで
ある。
【図20】 Fe84−dNb6.5B9P0.5L
d及びFe84−dNb6.5B8.5P1Lad(た
だし、dは0,0.05,0.1、0.2)なる組成の
軟磁性合金の1kHzにおける実効透磁率μ’、保磁力
Hc、飽和磁束密度Bs、磁歪定数λs及び鉄損W1.
33/50のLa濃度依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
1 冷却ロール 2 溶湯ノズル 3 るつぼ 21 溶湯吹き出し部先端部分 51 第1のガスフローノズル 52 第2のガスフローノズル 53 第3のガスフローノズル 54 第4のガスフローノズル
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Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合金溶湯を急冷して得られた非晶質相
    を主体とする合金に熱処理により100nm以下のbc
    c相を主相とした微細な結晶粒を析出させてなる軟磁性
    合金であり、Fe、Co、Niの中から選択される1以
    上の元素Tと、V、Ti、Mn、Zr、Hf、Ta、N
    b、Mo、W、Crの中から選択される1以上の元素M
    と、B、Cの中から選択される1以上の元素Xと、P
    (リン)とを含み、Pの組成比が0.1原子%以上12
    原子%以下の範囲であることを特徴とする軟磁性合金。
  2. 【請求項2】 合金溶湯を急冷して得られた非晶質相
    を主体とする合金に熱処理により100nm以下のbc
    c相を主相とした微細な結晶粒を析出させてなる軟磁性
    合金であり、Fe、Co、Niの中から選択される1以
    上の元素Tと、V、Ti、Mn、Zr、Hf、Ta、N
    b、Mo、W、Crの中から選択される1以上の元素M
    と、B、Cの中から選択される1以上の元素Xと、P
    (リン)とを含み、元素Mの組成比が4原子%以上10
    原子%以下の範囲であり、Pの組成比が0.1原子%以
    上12原子%以下の範囲であることを特徴とする軟磁性
    合金。
  3. 【請求項3】 合金溶湯を急冷して得られた非晶質相
    を主体とする合金に熱処理により100nm以下のbc
    c相を主相とした微細な結晶粒を析出させてなる軟磁性
    合金であり、Fe、Co、Niの中から選択される1以
    上の元素Tと、V、Ti、Mn、Zr、Hf、Ta、N
    b、Mo、W、Crの中から選択される1以上の元素M
    と、B、Cの中から選択される1以上の元素Xと、P
    (リン)とを含み、元素Mの組成比が4原子%以上9原
    子%以下の範囲であり、Pの組成比が0.1原子%以上
    12原子%以下の範囲であることを特徴とする軟磁性合
    金。
  4. 【請求項4】 合金溶湯を急冷して得られた非晶質相
    を主体とする合金に熱処理により100nm以下のbc
    c相を主相とした微細な結晶粒を析出させてなる軟磁性
    合金であり、Fe、Co、Niの中から選択される1以
    上の元素Tと、V、Ti、Mn、Zr、Hf、Ta、N
    b、Mo、W、Crの中から選択される1以上の元素M
    と、B、Cの中から選択される1以上の元素Xと、P
    (リン)とを含み、元素Mの組成比が4原子%以上9原
    子%以下の範囲であり、Pの組成比が0.5原子%以上
    10原子%以下の範囲であることを特徴とする軟磁性合
    金。
  5. 【請求項5】 下記の組成式で示されることを特徴と
    する請求項1に記載の軟磁性合金。 T100-a-b-cabc 但し、TはFe、Co、Niの中から選択される1種以
    上の元素であり、MはV、Ti、Mn、Zr、Hf、T
    a、Nb、Mo、W、Crの中から選択される1以上の
    元素であり、XはB、Cの中から選択される1以上の元
    素であり、組成比を示すa、b、cは原子%で、4≦a
    ≦10、0≦b≦12、0.1≦c≦12、2≦b+c
    ≦14である。
  6. 【請求項6】 下記の組成式で示されることを特徴と
    する請求項1に記載の軟磁性合金。 T100-a-b-c-dabcREd 但し、TはFe、Co、Niの中から選択される1種以
    上の元素であり、MはV、Ti、Mn、Zr、Hf、T
    a、Nb、Mo、W、Crの中から選択される1以上の
    元素であり、XはB、Cの中から選択される1以上の元
    素であり、REは、Y、La、Ce、Pr、Nd、P
    m、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、T
    m、Yb、Luの中から選択される1以上の元素であ
    り、組成比を示すa、b、c、dは原子%で、4≦a≦
    10、0≦b≦12、0.1≦c≦12、2≦b+c≦
    14、0<d≦5である。
  7. 【請求項7】 下記の組成式で示されることを特徴と
    する請求項1に記載の軟磁性合金。 T100-a-b-c-eabcGae 但し、TはFe、Co、Niの中から選択される1種以
    上の元素であり、MはV、Ti、Mn、Zr、Hf、T
    a、Nb、Mo、W、Crの中から選択される1以上の
    元素であり、XはB、Cの中から選択される1以上の元
    素であり、組成比を示すa、b、c、eは原子%で、4
    ≦a≦10、0≦b≦12、0.1≦c≦12、2≦b
    +c≦14、0<e≦5である。
  8. 【請求項8】 前記組成比を示すa、b、cが原子%
    で、4≦a≦9、0≦b≦12、0.1≦c≦12、2
    ≦b+c≦12であることを特徴とする請求項5ないし
    請求項7のいずれかに記載の軟磁性合金。
  9. 【請求項9】 前記組成比を示すa、b、cが原子%
    で、4≦a≦9、0≦b≦10、0.5≦c≦10、7
    ≦b+c≦10であることを特徴とする請求項5ないし
    請求項7のいずれかに記載の軟磁性合金。
  10. 【請求項10】 前記組成比を示すdが原子%で、0
    <d≦1であることを特徴とする請求項6、8、9のい
    ずれかに記載の軟磁性合金。
  11. 【請求項11】 前記組成比を示すdが原子%で、0
    <d≦0.5であることを特徴とする請求項6、8、9
    のいずれかに記載の軟磁性合金。
  12. 【請求項12】 前記組成比を示すeが原子%で、0
    <e≦1であることを特徴とする請求項7、8,9のい
    ずれかに記載の軟磁性合金。
  13. 【請求項13】 前記組成比を示すa、b、cが原子
    %で、13≦(a+b+c)≦17の範囲であることを
    特徴とする請求項5、8,9のいずれかに記載の軟磁性
    合金。
  14. 【請求項14】 前記組成比を示すa、b、c、dが
    原子%で、13≦(a+b+c+d)≦17の範囲であ
    ることを特徴とする請求項6、8,9、10,11のい
    ずれかに記載の軟磁性合金。
  15. 【請求項15】 前記組成比を示すa、b、c、eが
    原子%で、13≦(a+b+c+e)≦17の範囲であ
    ることを特徴とする請求項7、8,9、12のいずれか
    に記載の軟磁性合金。
  16. 【請求項16】 前記元素Mのうち50%以上がNb
    であり、前記元素XがほぼBであることを特徴とする請
    求項1ないし請求項15のいずれかに記載の軟磁性合
    金。
  17. 【請求項17】 前記REがLaであることを特徴と
    する請求項6、10、11、14のいずれかに記載の軟
    磁性合金。
  18. 【請求項18】 周波数1kHzにおける実効透磁率
    が30000以上であり、保磁力が6.4A/m以下で
    あり、周波数50Hz、励磁磁界1.33Tにおける鉄
    損が0.2W/kg以下であることを特徴とする請求項
    1ないし請求項17のいずれかに記載の軟磁性合金。
  19. 【請求項19】 周波数1kHzにおける実効透磁率
    が45000以上であり、保磁力が4.0A/m以下で
    あり、周波数50Hz、励磁磁界1.33Tにおける鉄
    損が0.1W/kg以下であることを特徴とする請求項
    1ないし請求項17のいずれかに記載の軟磁性合金。
  20. 【請求項20】 大気雰囲気中にて前記合金溶湯を急
    冷して前記の非晶質相を主体とする合金を形成し、該合
    金を熱処理して得られたものであることを特徴とする請
    求項1ないし請求項19のいずれかに記載の軟磁性合
    金。
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