JP2003249406A - 高周波リアクトル用磁性材料 - Google Patents
高周波リアクトル用磁性材料Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高磁束密度と高周波低鉄損の両者を兼備する
高周波リアクトル用磁性材料を提供する。 【解決手段】 抵抗率：70μΩ・cm以上、板厚：0.15mm
以下の軟磁性材料であって、磁束密度Ｂ8 を1.5 Ｔ以上
とし、さらにその結晶組織について、結晶粒径：50μm
以下の微細粒の面積率を25％以上とし、かつ結晶粒径：
1.0 mm以上の粗粒の面積率を25％以上とする。
高周波リアクトル用磁性材料を提供する。 【解決手段】 抵抗率：70μΩ・cm以上、板厚：0.15mm
以下の軟磁性材料であって、磁束密度Ｂ8 を1.5 Ｔ以上
とし、さらにその結晶組織について、結晶粒径：50μm
以下の微細粒の面積率を25％以上とし、かつ結晶粒径：
1.0 mm以上の粗粒の面積率を25％以上とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高調波抑制のため
のアクティブフィルター回路等に用いて好適な高周波リ
アクトル用磁性材料に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、高周波材料としては、特開昭62−
227078号公報に開示された6.5%Si−Feや特開平11−3435
44号公報に開示されたSi−Cr−Fe等が知られている。こ
れらは共に、主に高比抵抗化により、高周波域での渦電
流発生を抑制するという技術思想に基づくものであっ
た。 【０００３】最近、パワーエレクトロニクスの急速な普
及に伴い、このような磁性材料に対する要求が次第に高
まりつつある。ここで対象とする高周波リアクトルは、
高周波域での鉄損が低いことは勿論のこと、低周波や直
流成分が重畳する回路部位に用いられ、磁束密度が高い
ことも必要とされる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示した材
料はいずれも、基本的に飽和磁束密度が低いことから、
磁束密度たとえばＢ8 が低くなる。そのため、リアクト
ルの設計においては、低周波分の影響による磁心の飽和
を避けるために、大きなギャップを設けることになる。
しかしながら、大きなギャップの形成は、不可避的に透
磁率の低下を招くため、コア全体のサイズの増大を余儀
なくされる場合がでてくる。また、磁束密度を増大させ
るためには、粒径を増大させることが有効であるが、反
面で高周波域での鉄損の劣化を招くため、必ずしも高磁
束密度化と高周波鉄損の改善とは両立しない。 【０００５】実際、6.5%Si−Fe材では、ＣＶＤを用いた
浸珪法に加え、Siの高温での拡散処理を必要とすること
から、粒径の増大が避けられず、その結果 20kHz以上で
は発熱量が大きくなる。この点、Si−Cr−Fe系の材料で
は、必ずしも高温焼鈍を必要としないので、粒径を微細
に保持できるという利点はあるものの、磁束密度も低い
ことに変わりはなかった。 【０００６】本発明は、上記の問題を有利に解決するも
ので、高周波鉄損の低減と高磁束密度化の両者を併せて
達成することができる高周波リアクトル用磁性材料を提
案することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】さて、発明者らは、上記
の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、高周波鉄損
が低く、かつ磁束密度が高い材料とするには、材料の結
晶組織について、微細組織と粗大組織の両者を併せ持つ
混相組織とすることが有用であることの知見を得た。本
発明は、上記の知見に立脚するもので、これにより、よ
りコンパクトで低損失の高周波リアクトルを得ることが
できる。 【０００８】 【発明の実施の形態】すなわち、本発明は、抵抗率：70
μΩ・cm以上、板厚：0.15mm以下の軟磁性材料であっ
て、磁束密度Ｂ8 が1.5 Ｔ以上で、しかもその結晶組織
が、結晶粒径：50μm 以下の微細粒の面積率が25％以上
で、かつ結晶粒径：1.0 mm以上の粗粒の面積率が25％以
上の混相組織であることを特徴とする高周波リアクトル
用磁性材料である。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、本発明を由来するに至った
基本的実験について述べる。高周波リアクトル材料とし
て適する材料を開発すべく、成分組成および製造条件を
種々に変化させて、比抵抗、板厚および結晶組織が異な
る種々の材料を作製し、得られた材料について磁束密度
Ｂ8 とリアクトル想定損失Ｗ15/50+1/50000（基本波：5
0Hz, Ｂm : 1.5 Ｔに対して、 50 kHz, 0.1Ｔを重畳さ
せた条件での鉄損）とを丹念に調査した。その結果を図
１に示す。なお、図１中、記号Ｐ，Ｓ，Ｄはそれぞれ、
材料の結晶組織を示したもので、Ｐは一次再結晶粒単相
組織で、全ての結晶粒が粒径：50μm 以下の微細粒で構
成された組織、Ｓは二次再結晶粒単相組織で、全ての結
晶粒が粒径：1.0 mm以上の粗粒で構成された組織、Ｄは
一次再結晶粒と二次再結晶粒との混相組織で、粒径が50
μm 以下の微細粒の面積率が25％以上で、かつ粒径が1.
0 mm以上の粗粒の面積率が25％以上という２相組織であ
る。 【００１０】同図に示したとおり、損失Ｗ
15/50+1/50000 が100 W/kg以下で、かつ磁束密度Ｂ8 が
1.5Ｔ以上を達成できたものを調査したところ、抵抗率
が70μΩcm以上、板厚が0.15mm以下で、さらに結晶組織
が微細粒と粗粒を共に含む２相組織とする必要があるこ
とが明らかとなった。 【００１１】以下、本発明における限定理由について説
明する。 抵抗率：70μΩ・cm以上 本発明で対象としている高周波リアクトルは、通常、数
KHz 以上、最近では25kHz 程度、さらに将来はもっと高
い周波数へと高周波化の傾向にある。そのため、渦電流
の発生も顕著となり、少なくとも70μΩ・cmの抵抗率を
有していないと、発熱のため、電気機器に組み込むこと
が困難となる。それ故、抵抗率は70μΩ・cm以上とし
た。 【００１２】板厚：0.15mm以下 板厚も渦電流に強く関係する因子であり、上述した25kH
z のような高周波域では、板厚が厚いと、発熱により、
電気機器への組み込みが困難になる。それ故、板厚は0.
15mm以下とした。 【００１３】Ｂ8 ：1.5 Ｔ以上 低周波、直流の重畳時の磁心の飽和を防止するという観
点および電気機器の小型化の観点からは、少なくともＢ
8 で1.5 Ｔ以上でなければ、小型化設計の優位性は少な
い。従って、磁束密度Ｂ8 は1.5 Ｔ以上に限定した。 【００１４】結晶組織；50μm 以下の微細粒の面積率：
25％以上で、かつ1.0 mm以上の粗粒の面積率：25％以上 微細粒組織は、上記したような高周波鉄損の低減に効果
があり、一方粗粒組織は、磁束密度の向上に寄与すると
考えられる。特に、このような結晶粒径の混相組織形成
は、二次再結晶（異常粒成長）においてしばしば観察さ
れるものであり、結晶粒径の増大のみならず、いわゆる
ゴス方位（磁化容易軸＜００１＞を圧延方向と平行に有
する）の生成とも関係する。微細粒による渦電流の抑制
については、50μm 以下の微細粒の割合が面積率で25％
以上でなければ、顕著な効果は認められず、一方、粗粒
による磁束密度向上効果も1.0 mm以上の粗粒の割合が面
積率で25％以上によらなければ、十分とは言い難い。そ
こで、鋼組織については上記のように限定したのであ
る。ここで、結晶粒径は円相当径とし、板面に平行な断
面について測定を行う、測定領域は少なくとも５mm×５
mmの範囲とする。測定は、通常、光学顕微鏡で行うが、
Electron Back Scattering diffraction Pattern（EBS
P：電子線後方散乱を利用した回折技術）により結晶粒
組織を２次元的にマッピングしたデータを用いてもよ
い。 【００１５】本発明の材料では、上記の要件を満たして
いれば良く、成分組成は特に限定されることはないが、
代表的な成分組成を例示すると次のとおりである。 Si：2.5 〜10mass％ Siは、後述するCrとの相乗効果によって電気抵抗を大幅
に上昇させ、高周波域での鉄損を低減するのに有効に寄
与する。しかしながら、Si量が2.5 mass％未満では、Cr
やAlを併用しても磁束密度をあまり犠牲にすることなし
に高比抵抗化するのが難しく、一方10mass％を超える
と、Crを含有させても温間圧延可能なまでの靱性が確保
できないため、Si量は 2.5〜10mass％程度とするのが好
ましい。より好ましくは 3.5〜7.0 mass％の範囲であ
る。 【００１６】Cr：1.5 〜20.0mass％ Crは、SiやAlとの相乗効果によって電気抵抗を大幅に向
上させて高周波域での鉄損を低減させる有効成分であ
る。特に、3.5 mass％以上のSiを含有する場合、または
3.0mass％以上のSiかつ 1.0mass％を超えるAlを含有す
る場合であっても、温間圧延可能な程度の靱性を得るの
に極めて有効であり、この観点からは 2.0mass％以上を
含有させることが好ましい。なお、Si量やAl量が上記の
範囲よりも少ない場合には、Cr量が 2.0mass％未満でも
加工性が確保できるが、Crの加工性向上効果を発揮さ
せ、かつ材料の比抵抗を高めるためには、1.5 mass％以
上のCrが必要である。一方、Cr量が20.0mass％を超える
と靱性向上の効果が飽和するだけでなく、コストの上昇
を招くため、Cr量は 1.5〜20.0mass％とすることが好ま
しい。より好ましくは 2.0〜10.0mass％の範囲である。 【００１７】ＣおよびＮ合計量：100 ppm 以下 ＣおよびＮはいずれも、Si−Cr−Fe系合金の靱性を劣化
させるので、極力低減することが望ましく、上記のSi量
およびCr量、さらには後述するAl量の下で高靱性を確保
するためには、合計量で 100 ppm以下に抑制することが
好ましい。より好ましくは、ＣおよびＮの各々が50 ppm
以下、さらに好ましくは各々が30 ppm以下である。 【００１８】以上、必須成分および抑制成分について説
明したが、その他にも以下の元素を適宜含有させること
ができる。 Al：5.0 mass％以下 Alは、Siと同様、Crとの相乗効果によって電気抵抗を大
幅に向上させ、高周波域での鉄損を低減するのに有効な
成分であり、また溶接性の改善にも有効に寄与する。し
かしながら、Al量が5.0 mass％を超えるとコストの上昇
を招く上に、Crの含有によっても温間圧延可能なまでの
靱性が確保できなくなるため、Alは 5.0mass％以下で含
有させることが好ましい。なお、Alの下限は特に限定す
る必要はないが、Alを積極的に電気抵抗の増大のために
活用する場合には、0.5 mass％以上の範囲で含有させる
ことが好ましい。従って、Al量の好適範囲は 0.5〜3.0
mass％である。 【００１９】Mnおよび／またはＰ：1.0 mass％以下 MnおよびＰは、Si−Cr−Fe系合金にさらに添加すること
により、一層の電気抵抗の上昇を与えることができ、従
ってこれらの成分の添加により、さらなる鉄損の低減が
達成できる。しかしながら、これらの成分を大量に添加
するとコストの上昇を招くため、それぞれの添加量は1.
0 mass％を上限とする。より好ましくは、それぞれ0.5
mass％以下である。 【００２０】その他の元素については次のとおりであ
る。すなわち、5.0 mass％以下のNiは、耐食性改善成分
であるだけでなく、延性−脆性遷移温度を下げ、加工性
を向上させるほか、結晶粒を微細にさせ易いため、渦電
流損を抑制し、高周波鉄損の低減に有効に寄与する。同
じく、1.0 mass％以下のCuにも、Niと同様の効果があ
る。5.0 mass％以下のMoやＷは耐食性の改善に有効であ
る。1.0 mass％以下のLa, ＶやNb、0.1 mass％以下のT
i, ＹやZr、0.1mass％以下のＢは、靱性を高めて加工性
を向上させる効果がある。5.0 mass％以下のCoは、磁束
密度を向上させ、ひいては鉄損の低減に効果がある。0.
1 mass％以下のSbやSnは、集合組織を改善し、ひいては
鉄損の低減に効果がある。 【００２１】次に、本発明の好適製造条件について説明
する。上記の好適成分組成に調整した鋼スラブを、熱間
圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍を施したのち、１回ま
たは中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延により、最終板
厚に仕上げる。ついで、短時間の一次再結晶焼鈍後、仕
上焼鈍を施すが、この仕上焼鈍工程が重要である。すな
わち、この仕上焼鈍は、通常箱焼鈍によって行われる
が、この箱焼鈍による二次再結晶の進行途中で、焼鈍を
中断し、全てを二次再結晶させないことが重要である。
換言すると、面積率で結晶組織の25％以上が粒径が 1.0
mm以上の粗粒となるまで二次再結晶させ、同じく面積率
で結晶組織の25％以上は粒径が50μm以下の微細粒の一
次再結晶粒のまま残存させるのである。 【００２２】なお、上記の説明では、二次再結晶を箱焼
鈍で行う場合について説明したが、その他の方法、例え
ば一次再結晶後にスキンパスにより予歪を加えた後、需
要者側で歪取り焼鈍を行う時に、部分的に粒成長させて
同様の組織を得る方法、また連続焼鈍によって二次再結
晶をさせる場合についても、同様に実施可能である。ま
た、得られた焼鈍板に対しては絶縁被膜を被成すること
が有利である。 【００２３】 【実施例】実施例１ 以下に示す２種の成分組成になるスラブを鋳造した。 Ａ）Si：4.0 mass％、Cr：3.5 mass％を含み、残部はFe
および不可避的不純物 Ｂ）Si：3.0 mass％を含み、残部はFeおよび不可避的不
純物 これらのスラブＡ，Ｂをそれぞれ、熱間圧延により 2.0
mm厚の熱延板としたのち、1000℃、30秒保持の熱延板焼
鈍を施し、ついで１回目の冷間圧延により 0.5mmの中間
厚としたのち、900 ℃、30秒保持の中間焼鈍を挟み、２
回目の冷間圧延を施して 0.1mmの最終板厚に仕上げた。
ついで、800 ℃での一次再結晶焼鈍後、それぞれ二分割
し、条件（イ）はそのまま絶縁被膜を焼き付け製品とし
た。一方、条件（ロ）は 850℃に10時間保持の箱焼鈍を
行い、冷却後、絶縁被膜を焼き付けて製品とした。これ
らの製品の特性を、リング形状の巻きコアで調べた結果
を表１に示す。 【００２４】 【表１】 【００２５】同表に示したとおり、比抵抗、磁束密度Ｂ
8 および結晶組織の全てが本発明の要件を満足した場合
には、Ｗ15/50+1/50000 が 97 W/kgという優れた高周波
鉄損を得ることができた。 【００２６】実施例２ 以下に示す２種の成分組成になるスラブを鋳造した。 Ｃ）Si：4.5 mass％、Cr：4.5 mass％を含み、残部はFe
および不可避的不純物 Ｄ）Si：3.5 mass％、Cr：7.5 mass％を含み、残部はFe
および不可避的不純物 これらのスラブＣ，Ｄをそれぞれ、熱間圧延により 1.8
mm厚の熱延板としたのち、 900℃、30秒保持の熱延板焼
鈍を施し、ついで１回目の冷間圧延により 0.4mmの中間
厚としたのち、 800℃、30秒保持の中間焼鈍を挟み、２
回目の冷間圧延を施して 0.1mmの最終板厚に仕上げた。
ついで、750 ℃での一次再結晶焼鈍後、それぞれ二分割
し、条件（ハ）は 850℃に10時間保持後、さらに1200℃
まで加熱する箱焼鈍を行い、冷却後、絶縁被膜を焼き付
け製品とした。一方、条件（ニ）は 850℃、10時間保持
の箱焼鈍後、冷却してから、絶縁被膜を焼き付け製品と
した。これらの製品の特性を、リング形状の巻きコアで
調べた結果を表２に示す。 【００２７】 【表２】 【００２８】実施例１の場合と同様、鋼組織を、本発明
の要件を満足する微細粒と粗粒が混在する組織とするこ
とにより、優れた高周波鉄損が得られている。 【００２９】実施例３ 表３に示す種々の成分組成になるスラブを、熱間圧延に
より 2.5〜1.8 mm厚の熱延板としたのち、1000℃, 30秒
間保持の熱延板焼鈍を施し、ついで、 950℃,30秒保持
の中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延を施して、最終板厚：
0.10mmに仕上げた。ついで、 800〜820 ℃での一次再結
晶焼鈍後、表４に示す種々の温度で種々の時間保持する
仕上焼鈍を施し、冷却後、絶縁被膜を焼き付けて製品と
した。これらの製品の特性を、リング形状の巻きコアで
調べた結果を表４に併記する。 【００３０】 【表３】 【００３１】 【表４】 【００３２】表４に示したとおり、比抵抗、磁束密度Ｂ
8 および結晶組織の全てが適正範囲を満足する発明例は
いずれも、優れた高周波鉄損Ｗ15/50+1/50000 を得るこ
とができた。 【００３３】 【発明の効果】かくして、本発明によれば、高磁束密度
と高周波低鉄損の両者を併せ持つ磁性材料を、安定して
得ることができ、特に高周波リアクトルに適用して偉効
を奏する。
のアクティブフィルター回路等に用いて好適な高周波リ
アクトル用磁性材料に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、高周波材料としては、特開昭62−
227078号公報に開示された6.5%Si−Feや特開平11−3435
44号公報に開示されたSi−Cr−Fe等が知られている。こ
れらは共に、主に高比抵抗化により、高周波域での渦電
流発生を抑制するという技術思想に基づくものであっ
た。 【０００３】最近、パワーエレクトロニクスの急速な普
及に伴い、このような磁性材料に対する要求が次第に高
まりつつある。ここで対象とする高周波リアクトルは、
高周波域での鉄損が低いことは勿論のこと、低周波や直
流成分が重畳する回路部位に用いられ、磁束密度が高い
ことも必要とされる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示した材
料はいずれも、基本的に飽和磁束密度が低いことから、
磁束密度たとえばＢ8 が低くなる。そのため、リアクト
ルの設計においては、低周波分の影響による磁心の飽和
を避けるために、大きなギャップを設けることになる。
しかしながら、大きなギャップの形成は、不可避的に透
磁率の低下を招くため、コア全体のサイズの増大を余儀
なくされる場合がでてくる。また、磁束密度を増大させ
るためには、粒径を増大させることが有効であるが、反
面で高周波域での鉄損の劣化を招くため、必ずしも高磁
束密度化と高周波鉄損の改善とは両立しない。 【０００５】実際、6.5%Si−Fe材では、ＣＶＤを用いた
浸珪法に加え、Siの高温での拡散処理を必要とすること
から、粒径の増大が避けられず、その結果 20kHz以上で
は発熱量が大きくなる。この点、Si−Cr−Fe系の材料で
は、必ずしも高温焼鈍を必要としないので、粒径を微細
に保持できるという利点はあるものの、磁束密度も低い
ことに変わりはなかった。 【０００６】本発明は、上記の問題を有利に解決するも
ので、高周波鉄損の低減と高磁束密度化の両者を併せて
達成することができる高周波リアクトル用磁性材料を提
案することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】さて、発明者らは、上記
の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、高周波鉄損
が低く、かつ磁束密度が高い材料とするには、材料の結
晶組織について、微細組織と粗大組織の両者を併せ持つ
混相組織とすることが有用であることの知見を得た。本
発明は、上記の知見に立脚するもので、これにより、よ
りコンパクトで低損失の高周波リアクトルを得ることが
できる。 【０００８】 【発明の実施の形態】すなわち、本発明は、抵抗率：70
μΩ・cm以上、板厚：0.15mm以下の軟磁性材料であっ
て、磁束密度Ｂ8 が1.5 Ｔ以上で、しかもその結晶組織
が、結晶粒径：50μm 以下の微細粒の面積率が25％以上
で、かつ結晶粒径：1.0 mm以上の粗粒の面積率が25％以
上の混相組織であることを特徴とする高周波リアクトル
用磁性材料である。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、本発明を由来するに至った
基本的実験について述べる。高周波リアクトル材料とし
て適する材料を開発すべく、成分組成および製造条件を
種々に変化させて、比抵抗、板厚および結晶組織が異な
る種々の材料を作製し、得られた材料について磁束密度
Ｂ8 とリアクトル想定損失Ｗ15/50+1/50000（基本波：5
0Hz, Ｂm : 1.5 Ｔに対して、 50 kHz, 0.1Ｔを重畳さ
せた条件での鉄損）とを丹念に調査した。その結果を図
１に示す。なお、図１中、記号Ｐ，Ｓ，Ｄはそれぞれ、
材料の結晶組織を示したもので、Ｐは一次再結晶粒単相
組織で、全ての結晶粒が粒径：50μm 以下の微細粒で構
成された組織、Ｓは二次再結晶粒単相組織で、全ての結
晶粒が粒径：1.0 mm以上の粗粒で構成された組織、Ｄは
一次再結晶粒と二次再結晶粒との混相組織で、粒径が50
μm 以下の微細粒の面積率が25％以上で、かつ粒径が1.
0 mm以上の粗粒の面積率が25％以上という２相組織であ
る。 【００１０】同図に示したとおり、損失Ｗ
15/50+1/50000 が100 W/kg以下で、かつ磁束密度Ｂ8 が
1.5Ｔ以上を達成できたものを調査したところ、抵抗率
が70μΩcm以上、板厚が0.15mm以下で、さらに結晶組織
が微細粒と粗粒を共に含む２相組織とする必要があるこ
とが明らかとなった。 【００１１】以下、本発明における限定理由について説
明する。 抵抗率：70μΩ・cm以上 本発明で対象としている高周波リアクトルは、通常、数
KHz 以上、最近では25kHz 程度、さらに将来はもっと高
い周波数へと高周波化の傾向にある。そのため、渦電流
の発生も顕著となり、少なくとも70μΩ・cmの抵抗率を
有していないと、発熱のため、電気機器に組み込むこと
が困難となる。それ故、抵抗率は70μΩ・cm以上とし
た。 【００１２】板厚：0.15mm以下 板厚も渦電流に強く関係する因子であり、上述した25kH
z のような高周波域では、板厚が厚いと、発熱により、
電気機器への組み込みが困難になる。それ故、板厚は0.
15mm以下とした。 【００１３】Ｂ8 ：1.5 Ｔ以上 低周波、直流の重畳時の磁心の飽和を防止するという観
点および電気機器の小型化の観点からは、少なくともＢ
8 で1.5 Ｔ以上でなければ、小型化設計の優位性は少な
い。従って、磁束密度Ｂ8 は1.5 Ｔ以上に限定した。 【００１４】結晶組織；50μm 以下の微細粒の面積率：
25％以上で、かつ1.0 mm以上の粗粒の面積率：25％以上 微細粒組織は、上記したような高周波鉄損の低減に効果
があり、一方粗粒組織は、磁束密度の向上に寄与すると
考えられる。特に、このような結晶粒径の混相組織形成
は、二次再結晶（異常粒成長）においてしばしば観察さ
れるものであり、結晶粒径の増大のみならず、いわゆる
ゴス方位（磁化容易軸＜００１＞を圧延方向と平行に有
する）の生成とも関係する。微細粒による渦電流の抑制
については、50μm 以下の微細粒の割合が面積率で25％
以上でなければ、顕著な効果は認められず、一方、粗粒
による磁束密度向上効果も1.0 mm以上の粗粒の割合が面
積率で25％以上によらなければ、十分とは言い難い。そ
こで、鋼組織については上記のように限定したのであ
る。ここで、結晶粒径は円相当径とし、板面に平行な断
面について測定を行う、測定領域は少なくとも５mm×５
mmの範囲とする。測定は、通常、光学顕微鏡で行うが、
Electron Back Scattering diffraction Pattern（EBS
P：電子線後方散乱を利用した回折技術）により結晶粒
組織を２次元的にマッピングしたデータを用いてもよ
い。 【００１５】本発明の材料では、上記の要件を満たして
いれば良く、成分組成は特に限定されることはないが、
代表的な成分組成を例示すると次のとおりである。 Si：2.5 〜10mass％ Siは、後述するCrとの相乗効果によって電気抵抗を大幅
に上昇させ、高周波域での鉄損を低減するのに有効に寄
与する。しかしながら、Si量が2.5 mass％未満では、Cr
やAlを併用しても磁束密度をあまり犠牲にすることなし
に高比抵抗化するのが難しく、一方10mass％を超える
と、Crを含有させても温間圧延可能なまでの靱性が確保
できないため、Si量は 2.5〜10mass％程度とするのが好
ましい。より好ましくは 3.5〜7.0 mass％の範囲であ
る。 【００１６】Cr：1.5 〜20.0mass％ Crは、SiやAlとの相乗効果によって電気抵抗を大幅に向
上させて高周波域での鉄損を低減させる有効成分であ
る。特に、3.5 mass％以上のSiを含有する場合、または
3.0mass％以上のSiかつ 1.0mass％を超えるAlを含有す
る場合であっても、温間圧延可能な程度の靱性を得るの
に極めて有効であり、この観点からは 2.0mass％以上を
含有させることが好ましい。なお、Si量やAl量が上記の
範囲よりも少ない場合には、Cr量が 2.0mass％未満でも
加工性が確保できるが、Crの加工性向上効果を発揮さ
せ、かつ材料の比抵抗を高めるためには、1.5 mass％以
上のCrが必要である。一方、Cr量が20.0mass％を超える
と靱性向上の効果が飽和するだけでなく、コストの上昇
を招くため、Cr量は 1.5〜20.0mass％とすることが好ま
しい。より好ましくは 2.0〜10.0mass％の範囲である。 【００１７】ＣおよびＮ合計量：100 ppm 以下 ＣおよびＮはいずれも、Si−Cr−Fe系合金の靱性を劣化
させるので、極力低減することが望ましく、上記のSi量
およびCr量、さらには後述するAl量の下で高靱性を確保
するためには、合計量で 100 ppm以下に抑制することが
好ましい。より好ましくは、ＣおよびＮの各々が50 ppm
以下、さらに好ましくは各々が30 ppm以下である。 【００１８】以上、必須成分および抑制成分について説
明したが、その他にも以下の元素を適宜含有させること
ができる。 Al：5.0 mass％以下 Alは、Siと同様、Crとの相乗効果によって電気抵抗を大
幅に向上させ、高周波域での鉄損を低減するのに有効な
成分であり、また溶接性の改善にも有効に寄与する。し
かしながら、Al量が5.0 mass％を超えるとコストの上昇
を招く上に、Crの含有によっても温間圧延可能なまでの
靱性が確保できなくなるため、Alは 5.0mass％以下で含
有させることが好ましい。なお、Alの下限は特に限定す
る必要はないが、Alを積極的に電気抵抗の増大のために
活用する場合には、0.5 mass％以上の範囲で含有させる
ことが好ましい。従って、Al量の好適範囲は 0.5〜3.0
mass％である。 【００１９】Mnおよび／またはＰ：1.0 mass％以下 MnおよびＰは、Si−Cr−Fe系合金にさらに添加すること
により、一層の電気抵抗の上昇を与えることができ、従
ってこれらの成分の添加により、さらなる鉄損の低減が
達成できる。しかしながら、これらの成分を大量に添加
するとコストの上昇を招くため、それぞれの添加量は1.
0 mass％を上限とする。より好ましくは、それぞれ0.5
mass％以下である。 【００２０】その他の元素については次のとおりであ
る。すなわち、5.0 mass％以下のNiは、耐食性改善成分
であるだけでなく、延性−脆性遷移温度を下げ、加工性
を向上させるほか、結晶粒を微細にさせ易いため、渦電
流損を抑制し、高周波鉄損の低減に有効に寄与する。同
じく、1.0 mass％以下のCuにも、Niと同様の効果があ
る。5.0 mass％以下のMoやＷは耐食性の改善に有効であ
る。1.0 mass％以下のLa, ＶやNb、0.1 mass％以下のT
i, ＹやZr、0.1mass％以下のＢは、靱性を高めて加工性
を向上させる効果がある。5.0 mass％以下のCoは、磁束
密度を向上させ、ひいては鉄損の低減に効果がある。0.
1 mass％以下のSbやSnは、集合組織を改善し、ひいては
鉄損の低減に効果がある。 【００２１】次に、本発明の好適製造条件について説明
する。上記の好適成分組成に調整した鋼スラブを、熱間
圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍を施したのち、１回ま
たは中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延により、最終板
厚に仕上げる。ついで、短時間の一次再結晶焼鈍後、仕
上焼鈍を施すが、この仕上焼鈍工程が重要である。すな
わち、この仕上焼鈍は、通常箱焼鈍によって行われる
が、この箱焼鈍による二次再結晶の進行途中で、焼鈍を
中断し、全てを二次再結晶させないことが重要である。
換言すると、面積率で結晶組織の25％以上が粒径が 1.0
mm以上の粗粒となるまで二次再結晶させ、同じく面積率
で結晶組織の25％以上は粒径が50μm以下の微細粒の一
次再結晶粒のまま残存させるのである。 【００２２】なお、上記の説明では、二次再結晶を箱焼
鈍で行う場合について説明したが、その他の方法、例え
ば一次再結晶後にスキンパスにより予歪を加えた後、需
要者側で歪取り焼鈍を行う時に、部分的に粒成長させて
同様の組織を得る方法、また連続焼鈍によって二次再結
晶をさせる場合についても、同様に実施可能である。ま
た、得られた焼鈍板に対しては絶縁被膜を被成すること
が有利である。 【００２３】 【実施例】実施例１ 以下に示す２種の成分組成になるスラブを鋳造した。 Ａ）Si：4.0 mass％、Cr：3.5 mass％を含み、残部はFe
および不可避的不純物 Ｂ）Si：3.0 mass％を含み、残部はFeおよび不可避的不
純物 これらのスラブＡ，Ｂをそれぞれ、熱間圧延により 2.0
mm厚の熱延板としたのち、1000℃、30秒保持の熱延板焼
鈍を施し、ついで１回目の冷間圧延により 0.5mmの中間
厚としたのち、900 ℃、30秒保持の中間焼鈍を挟み、２
回目の冷間圧延を施して 0.1mmの最終板厚に仕上げた。
ついで、800 ℃での一次再結晶焼鈍後、それぞれ二分割
し、条件（イ）はそのまま絶縁被膜を焼き付け製品とし
た。一方、条件（ロ）は 850℃に10時間保持の箱焼鈍を
行い、冷却後、絶縁被膜を焼き付けて製品とした。これ
らの製品の特性を、リング形状の巻きコアで調べた結果
を表１に示す。 【００２４】 【表１】 【００２５】同表に示したとおり、比抵抗、磁束密度Ｂ
8 および結晶組織の全てが本発明の要件を満足した場合
には、Ｗ15/50+1/50000 が 97 W/kgという優れた高周波
鉄損を得ることができた。 【００２６】実施例２ 以下に示す２種の成分組成になるスラブを鋳造した。 Ｃ）Si：4.5 mass％、Cr：4.5 mass％を含み、残部はFe
および不可避的不純物 Ｄ）Si：3.5 mass％、Cr：7.5 mass％を含み、残部はFe
および不可避的不純物 これらのスラブＣ，Ｄをそれぞれ、熱間圧延により 1.8
mm厚の熱延板としたのち、 900℃、30秒保持の熱延板焼
鈍を施し、ついで１回目の冷間圧延により 0.4mmの中間
厚としたのち、 800℃、30秒保持の中間焼鈍を挟み、２
回目の冷間圧延を施して 0.1mmの最終板厚に仕上げた。
ついで、750 ℃での一次再結晶焼鈍後、それぞれ二分割
し、条件（ハ）は 850℃に10時間保持後、さらに1200℃
まで加熱する箱焼鈍を行い、冷却後、絶縁被膜を焼き付
け製品とした。一方、条件（ニ）は 850℃、10時間保持
の箱焼鈍後、冷却してから、絶縁被膜を焼き付け製品と
した。これらの製品の特性を、リング形状の巻きコアで
調べた結果を表２に示す。 【００２７】 【表２】 【００２８】実施例１の場合と同様、鋼組織を、本発明
の要件を満足する微細粒と粗粒が混在する組織とするこ
とにより、優れた高周波鉄損が得られている。 【００２９】実施例３ 表３に示す種々の成分組成になるスラブを、熱間圧延に
より 2.5〜1.8 mm厚の熱延板としたのち、1000℃, 30秒
間保持の熱延板焼鈍を施し、ついで、 950℃,30秒保持
の中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延を施して、最終板厚：
0.10mmに仕上げた。ついで、 800〜820 ℃での一次再結
晶焼鈍後、表４に示す種々の温度で種々の時間保持する
仕上焼鈍を施し、冷却後、絶縁被膜を焼き付けて製品と
した。これらの製品の特性を、リング形状の巻きコアで
調べた結果を表４に併記する。 【００３０】 【表３】 【００３１】 【表４】 【００３２】表４に示したとおり、比抵抗、磁束密度Ｂ
8 および結晶組織の全てが適正範囲を満足する発明例は
いずれも、優れた高周波鉄損Ｗ15/50+1/50000 を得るこ
とができた。 【００３３】 【発明の効果】かくして、本発明によれば、高磁束密度
と高周波低鉄損の両者を併せ持つ磁性材料を、安定して
得ることができ、特に高周波リアクトルに適用して偉効
を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 鋼材の比抵抗、板厚および組織が高周波鉄損
および磁束密度に及ぼす影響を示した図である。
および磁束密度に及ぼす影響を示した図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 石田 昌義
岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な
し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内
Ｆターム(参考） 5E041 AA02 AA19 CA02 HB16 NN06
NN13
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 抵抗率：70μΩ・cm以上、板厚：0.15mm
以下の軟磁性材料であって、磁束密度Ｂ8 が1.5 Ｔ以上
で、しかもその結晶組織が、結晶粒径：50μm 以下の微
細粒の面積率が25％以上で、かつ結晶粒径：1.0 mm以上
の粗粒の面積率が25％以上の混相組織であることを特徴
とする高周波リアクトル用磁性材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002049344A JP2003249406A (ja) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | 高周波リアクトル用磁性材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002049344A JP2003249406A (ja) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | 高周波リアクトル用磁性材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003249406A true JP2003249406A (ja) | 2003-09-05 |
Family
ID=28661882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002049344A Pending JP2003249406A (ja) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | 高周波リアクトル用磁性材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003249406A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110720130A (zh) * | 2017-05-17 | 2020-01-21 | Crs 控股公司 | Fe-Si基合金及其制造方法 |
-
2002
- 2002-02-26 JP JP2002049344A patent/JP2003249406A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110720130A (zh) * | 2017-05-17 | 2020-01-21 | Crs 控股公司 | Fe-Si基合金及其制造方法 |
| JP2020521045A (ja) * | 2017-05-17 | 2020-07-16 | シーアールエス ホールディングス, インコーポレイテッドCrs Holdings, Incorporated | Ｆｅ−Ｓｉ基合金およびその製造方法 |
| JP2021191895A (ja) * | 2017-05-17 | 2021-12-16 | シーアールエス ホールディングス, インコーポレイテッドCrs Holdings, Incorporated | Ｆｅ−Ｓｉ基合金およびその製造方法 |
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