JP2004176167A - アモルファス合金薄帯およびそれを用いた磁心 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｃｏを基とするアモルファス合金薄帯においては、常温環境下だけでなく、高温環境下でも安定な磁気特性が求められており、また磁心製造中の破断を抑制するためにほとんど脆化のない薄帯を製造することも求められている。
【解決手段】一般式：（Ｃｏ_ａＭｎ_ｂＭ_ｃＴ_{１−ａ−ｂ−ｃ}）_ｘＳｉ_ｙＢ_ｚ
（式中、ＭはＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ＴはＦｅおよびＮｉから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ａ、ｂ、ｃは０．８５５≦ａ≦０．９４５、０．０６≦ｂ≦０．０９、０≦ｃ≦０．０５、０＜（１−ａ−ｂ−ｃ）／ａ＜０．００５を、ｘ、ｙ、ｚはｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（原子％）、７４≦ｘ≦７７、１０＜ｚ≦１５、５＜ｘ／ｙ≦７、２３≦ｙ＋ｚ≦２６を満足する値である）
で実質的に表される組成を有することを特徴とするアモルファス合金薄帯。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアモルファス合金薄帯およびそれを用いた磁心に係り、特に室温から１３０℃までの範囲において安定な磁気特性が得られるのはもちろんのこと、１３０℃を超える高温環境下においても磁気特性の低下が極めて少なく、例えば車載用電子部品のように高温環境下で長時間使用されるものに好適なアモルファス合金薄帯およびそれを用いた磁心に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコンに内蔵される安定化電源、電子機器に組込まれる安定化電源、一般通信用の安定化電源として、磁気増幅器を組込んだスイッチング式の安定化電源が広く用いられている。磁気増幅器を構成する主要部は可飽和リアクトルであり、低保磁力、高角形、低損失などの優れた特性を併せ持つＣｏ基アモルファス合金薄帯を巻回したトロイダル状コアが使用されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、Ｃｏ基アモルファス合金薄帯からなるトロイダル状コアは、ＦＥＴ、ダイオード等の半導体素子から発生するスイッチングノイズ、逆電流を抑制する場合にも用いられている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
Ｃｏ基アモルファス合金薄帯は、組成を制御し磁歪をほぼゼロにすることで低保磁力、高角形、低損失を実現することが知られている。このようなほぼ磁歪ゼロを達成するものとして、例えばＣｏ基アモルファス合金薄帯のＣｏの一部をＦｅで置換したものが知られている。
【０００５】
しかしながら、このＣｏ基アモルファス合金薄帯は、高温環境下で長期間にわたって使用すると、大きな誘導磁気異方性が発生し、保磁力、鉄損が大幅に増加するという問題があった。このため、従来のＦｅを含有させたＣｏ基アモルファス合金薄帯の使用温度は１２０℃程度までに限られていた。
【０００６】
また、磁歪の低減などを目的として上述したＣｏ基アモルファス合金薄帯のＦｅの代わりにＭｎを置換したたものや、ＦｅとＭｎを複合置換したものも知られている（例えば、特許文献３〜９参照。）。
【０００７】
しかしながら、Ｃｏの一部をＭｎで置換したほぼゼロ磁歪のＣｏ基アモルファス合金薄帯では、超急冷法（例えば単ロール法）で作製した状態でアモルファス相にはなっているものの、薄帯が脆くなってしまうという問題があった。
【０００８】
またＦｅとＭｎの複合置換でゼロ磁歪化したＣｏ基アモルファス合金薄帯でも、上記したように高温環境下での長期間の使用により大きな誘導磁気異方性が発生し、保磁力、鉄損が増大するという問題がある。
【０００９】
Ｃｏ基アモルファス合金薄帯の高温での磁気特性を改善したものとして、例えば１２０℃、１０００時間のエージング処理前後のＨ_ｃおよびＢ_ｒ／Ｂ_１変化（特許文献７参照。）、Ｈ_ｃおよびＢ_ｒ／Ｂ_１の１３０℃でのエージング特性（特許文献８参照。）、結晶化温度以下かつキュリー温度以下での熱処理による磁気特性の安定化（特許文献１０参照。）が報告されている。また、超急冷して得られた状態で脆くなりにくいＣｏ基アモルファス合金薄帯の組成も提案されている（例えば、特許文献１１、１２参照。）。
【００１０】
しかしながら、１３０℃を超えるような高温環境下で保磁力の変化が少なく、かつ超急冷して得られた状態の薄帯が脆くなり難いＣｏ基アモルファス合金薄帯は得られていない。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭５９−１７９７５１号公報
【特許文献２】
特開平１−６４３１１号公報
【特許文献３】
特開昭５６−３６４６号公報
【特許文献４】
特開平６−９３３９２号公報
【特許文献５】
特開昭５５−１６４０５１号公報
【特許文献６】
特開昭５６−８１６５１号公報
【特許文献７】
特開昭５８−３１０５３号公報
【特許文献８】
特開昭５９−８５８３５号公報
【特許文献９】
特開昭６０−１０６９３６号公報
【特許文献１０】
特開昭６１−１４３５２０号公報
【特許文献１１】
特開昭６０−２４３３８号公報
【特許文献１２】
特開平４−９４５３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
近年、車載用電子機器（カーナビゲーション等）の増加、ＨＩＤバルブを用いた車用ヘッドライト、モータを駆動元とし、インバータを内蔵する電気自動車が増えてきており、それらに使用される電子機器・インバータ等には高い耐熱性が要求されている。
【００１３】
また、多数の電子機器搭載はノイズによる誤動作をなくすため、ノイズ低減素子の搭載が必須になってきている。このため、それらの機器に組み込まれる可飽和リアクトル、ノイズ抑制素子にも高い耐熱性が要求されている。
【００１４】
例えば、車載用電子機器においては１３０℃を超える高温環境下での使用も予想されるため、車載用電子部品にも相当の高耐熱性が必要になる。従来から使用されているＣｏの一部をＦｅで置換し、ゼロ磁歪化したＣｏ基アモルファス合金薄帯では１３０℃を超える高温環境下で使用した場合には、保磁力、鉄損の増大を招く。
【００１５】
また、高耐熱性を要求される電子部品に用いられるＣｏ基アモルファス合金薄帯には、１３０℃を超える高温環境下での磁気特性の長期安定性だけでなく、電子部品を製造する観点から、量産が可能なように急冷法により作製された薄帯が脆くないことも求められている。
【００１６】
しかしながら、１３０℃を超える高温環境下で長期間使用しても磁気特性の低下が少なく、かつ量産可能な程度に脆化が抑制されたＣｏ基アモルファス合金薄帯は未だ得られていない。
【００１７】
本発明は、以上のような技術的課題に鑑み、室温から１３０℃までの磁気特性の安定性はもちろんのこと、さらには１３０℃を超える高温環境下での磁気特性も安定で、かつ脆化の極めて少ない量産性に優れたアモルファス合金薄帯およびそれを用いた磁心を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のアモルファス合金薄帯は、
一般式：（Ｃｏ_ａＭｎ_ｂＭ_ｃＴ_{１−ａ−ｂ−ｃ}）_ｘＳｉ_ｙＢ_ｚ
（式中、ＭはＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ＴはＦｅおよびＮｉから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ａ、ｂ、ｃは０．８５５≦ａ≦０．９４５、０．０６≦ｂ≦０．０９、０≦ｃ≦０．０５、０＜（１−ａ−ｂ−ｃ）／ａ＜０．００５を、ｘ、ｙ、ｚはｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（原子％）、７４≦ｘ≦７７、１０＜ｚ≦１５、５＜ｘ／ｙ≦７、２３≦ｙ＋ｚ≦２６を満足する値である）
で実質的に表される組成を有することを特徴とする。
【００１９】
前記アモルファス合金薄帯は１９０℃以上２６０℃以下のキュリー温度を有することが好ましく、また前記アモルファス合金薄帯は磁歪が絶対値で１×１０^−６以下であることが好ましい。
【００２０】
本発明のアモルファス合金薄帯は平均板厚が６〜１７μｍであることが好ましく、表面にはＭｎ酸化物を主体とする酸化層が設けられていることが好ましい。
また、本発明のアモルファス合金薄帯は１３０℃を超える環境下で使用されることが好ましい。
【００２１】
また、本発明の磁心は、上記したようなアモルファス合金薄帯を用いて製造されることを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアモルファス合金薄帯について説明する。
【００２３】
本発明のアモルファス合金薄帯は、
一般式：（Ｃｏ_ａＭｎ_ｂＭ_ｃＴ_{１−ａ−ｂ−ｃ}）_ｘＳｉ_ｙＢ_ｚ
（式中、ＭはＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ＴはＦｅおよびＮｉから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ａ、ｂ、ｃは０．８５５≦ａ≦０．９４５、０．０６≦ｂ≦０．０９、０≦ｃ≦０．０５、０＜（１−ａ−ｂ−ｃ）／ａ＜０．００５を、ｘ、ｙ、ｚはｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（原子％）、７４≦ｘ≦７７、１０＜ｚ≦１５、５＜ｘ／ｙ≦７、２３≦ｙ＋ｚ≦２６を満足する値である）
で実質的に表される組成を有することを特徴とする。
【００２４】
以下、本発明のアモルファス合金薄帯における各元素の添加理由およびその限定理由について説明する。
【００２５】
Ｃｏ（コバルト）はアモルファス合金薄帯の磁性を担う元素である。Ｃｏの含有量ａは、０．８５５以上０．９４５以下である。含有量ａが０．８５５未満ではキュリー温度および飽和磁束密度が低くなりすぎ、高温で使用するには磁束量が不足する。
【００２６】
また、含有量ａが０．９４５を超えると誘導磁気異方性が大きくなり、１３０℃を超える温度、特に１５０℃以上の温度での熱安定性が低下、すなわち保磁力、鉄損が増大する。Ｃｏの好ましい含有量ａは、０．８８０以上０．９２０以下である。
【００２７】
Ｍｎ（マンガン）はアモルファス合金薄帯の磁歪の絶対値を１×１０^−６以下に制御する元素であり、優れた軟磁気特性が得られる。Ｍｎの含有量ｂは、０．０６以上０．０９以下とすることが好ましい。Ｍｎの含有量ｂが０．０６未満ではアモルファス合金薄帯の磁歪が負でその絶対値が１×１０^−６を超え、０．０９を超えると磁歪が正で１×１０^−６を超え、磁歪に基づく特性劣化が顕著となる。
【００２８】
また、Ｍｎの含有量ｂが０．０９を超えるときにはアモルファス合金薄帯の製造時の脆化も顕著となる。また、磁心の製造過程においてアモルファス合金薄帯を回転刃で所定の幅にスリットする際に、切れや割れが発生しやすくなり、磁心の製造性が低下する。Ｍｎの含有量ｂのより好ましい値は、０．０７以上０．０８５以下である。
【００２９】
ＭはＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷから選ばれる少なくとも１種の元素であり、アモルファス合金薄帯の磁気特性を安定させるとともに、飽和磁束密度や角形比の調整などのために加えられる。
【００３０】
Ｍの含有量ｃは０以上０．０５以下である。Ｍの含有量ｃが０．０５を超えるとキュリー温度や飽和磁束密度が低下し、高温で十分な磁束量が得られなくなる。Ｍの含有量ｃの好ましい値は０．０４以下である。
【００３１】
ＴはＦｅおよびＮｉから選ばれる少なくとも１種の元素である。ＦｅおよびＮｉはアモルファス合金薄帯の耐熱性低下の原因となるため、このような観点からは極力含まれないことが好ましい。しかしながら、ＦｅおよびＮｉはアモルファス合金薄帯の製造性、すなわち脆化の低減に有効であることから、微量の含有は許容される。
【００３２】
このような耐熱性低下の抑制と脆化低減とを考慮して、Ｔの含有量（１−ａ−ｂ−ｃ）は、Ｔの含有量（１−ａ−ｂ−ｃ）とＣｏの含有量ａとの比（１−ａ−ｂ−ｃ）／ａが０を含まず、０．００５未満となるような範囲とする。
【００３３】
すなわち、比（１−ａ−ｂ−ｃ）／ａが０．００５以上となると、Ｃｏの含有量ａに対するＦｅまたはＮｉの含有量（１−ａ−ｂ−ｃ）が多くなるため、１３０℃を超える高温環境下で大きな誘導磁気異方性が発生し、保磁力、鉄損が増加してしまうなどの問題が発生する。
【００３４】
Ｔの含有量（１−ａ−ｂ−ｃ）とＣｏの含有量ａとの比（１−ａ−ｂ−ｃ）／ａは好ましくは０を超え、０．００３以下である。なお、成分Ｔ、すなわちＦｅまたはＮｉは積極的に添加したものであってもよいし、原料または製造工程中に不可避的に混入された不純物であってもよい。
【００３５】
Ｂ（硼素）はアモルファス化に必須の元素であり、Ｂの含有量ｚは１０を超え、１５以下である。上述したような磁歪低減のためのＭｎを含有させたＣｏを基とするアモルファス合金薄帯においては、Ｂの含有量ｚが１０以下であると急冷時のアモルファス合金薄帯における脆化が顕著となるため、その後の磁心製造が困難となる。
【００３６】
また、Ｂの含有量ｚが１５を超えても急冷時のアモルファス合金薄帯の脆化が顕著となるため、その後の磁心製造が困難となる。好ましいＢの含有量ｚは、１１以上１４以下である。
【００３７】
Ｓｉ（珪素）はＢとの組合せで脆さをほぼなくしたアモルファス合金薄帯の製造を容易にするために加えられる。Ｓｉの含有量ｙは、Ｂの含有量ｚとの合計量ｙ＋ｚが２３以上２６以下となるようにする。
【００３８】
合計量ｙ＋ｚが２３未満ではアモルファス合金薄帯の高温での耐熱性が低下し、合計量ｙ＋ｚが２６を超えるとアモルファス合金薄帯の急冷時の脆化が顕著となり、その後の磁心の製造が困難となる。Ｓｉの含有量ｙとＢの含有量ｚとの合計量ｙ＋ｚは、好ましくは２３．５以上２５．５以下である。
【００３９】
また、Ｃｏ、Ｍｎ、ＭおよびＴからなる遷移金属元素の含有量ｘとＳｉの含有量ｙとの比率を調整することにより、アモルファス合金薄帯のキュリー温度と薄帯製造時の靭性とを制御することができる。遷移金属元素の含有量ｘとＳｉの含有量ｙとの比ｘ／ｙは５を超え、７以下とする。比ｘ／ｙが５以下ではアモルファス合金薄帯のキュリー温度が低くなりすぎ、７を超えるとアモルファス合金薄帯の製造時の脆化が顕著となる。
【００４０】
上記したようなアモルファス合金薄帯においては、そのキュリー温度が１９０℃以上２６０℃以下となるようにすることが好ましい。キュリー温度が１９０℃未満では高温環境下での使用時に磁束量が不十分となり、キュリー温度が２６０℃を超えると高温での耐熱性が低下する。
【００４１】
アモルファス合金薄帯のキュリー温度は、１９５℃以上２５０℃以下とすればより好ましく、２００℃以上および２４０℃以下とすればさらに好ましい。
【００４２】
アモルファス合金薄帯の平均板厚は６μｍ以上１７μｍ以下とすることが好ましい。アモルファス合金薄帯の平均板厚が６μｍ未満では表面性の良好なアモルファス合金薄帯の製造が困難となり、平均板厚が１７μｍ以上ではアモルファス合金薄帯の急冷時の脆化が顕著となる。
【００４３】
アモルファス合金薄帯の平均板厚は８μｍ以上１６μｍ以下であればより好ましく、１０μｍ以上１５μｍ以下であればさらに好ましい。
【００４４】
本発明のアモルファス合金薄帯では、その表面を積極的に酸化させて、表面にＭｎを主体とする酸化層を形成してもよい。この酸化層は絶縁体であるため、トロイダル状コアなどに巻回する際の層間絶縁となる。層間絶縁は隣接するアモルファス合金薄帯間の電気的接続を断ち、これにより渦電流損失を低減することができる。
【００４５】
従来、マグネシア、シリコーンなどの絶縁物をアモルファス合金薄帯に塗布、浸漬させることにより層間絶縁を行っていたが、絶縁物を薄くかつ均一に付着させることは極めて困難であった。このため、層間絶縁部分が厚くなり、トロイダル状コアの占積率が低下して、磁束量が低減してしまい、磁気特性の劣化につながっていた。
【００４６】
上述したように、アモルファス合金薄帯の表面を酸化させることにより、その表面に薄くかつ均一な酸化層を形成することができるため、トロイダル状コアの占積率を向上させ、磁束量を増大させ、磁気特性を向上させることができる。
【００４７】
このようなＭｎを主体とする酸化層は、アモルファス合金薄帯の少なくとも一方の面に形成されていることが好ましい。少なくとも一方の面に酸化層が形成されていれば、トロイダル状コアなどに巻回した際に層間絶縁することができる。
【００４８】
アモルファス合金薄帯に形成する酸化層の厚さは０．０１〜１μｍ程度とすることが好ましい。酸化層の厚さが０．０１μｍ以上であれば有効に層間絶縁することができ、また１μｍを超えて酸化層を形成すると、層間絶縁層部分が増大し、占積率が低下してしまう。
【００４９】
上述したようなアモルファス合金薄帯は、例えば液体急冷法により作製することができる。具体的には、上述したような組成比に調製した母合金を溶湯状態から１０^４〜６℃／秒程度の冷却速度で急冷することにより作製することができる。
【００５０】
このような液体急冷法により作製されるアモルファス合金薄帯は、平均板厚が６〜１７μｍの範囲となるようにすることが好ましい。平均板厚の調整は、作製する際に用いられるロールの周速、ノズルの仕様、溶湯をロール上に射出する温度、およびその射出ガス圧、ロールとノズル間のギャップなどを適宜変化させることにより行うことができる。
【００５１】
なお、特に板厚の薄いアモルファス合金薄帯、例えば６〜１０μｍのアモルファス合金薄帯、さらには表面平滑性に優れた１５μｍ以下のアモルファス合金薄帯は、減圧下での単ロール法で作製してもよい。
【００５２】
この後、アモルファス合金薄帯に、急冷時に生じた内部歪を緩和する熱処理を施すことが好ましい。このような歪取り熱処理により、低保磁力化、低鉄損化、さらに角形比の調整をすることができる。
【００５３】
アモルファス合金薄帯の角形比は、上記したように歪取り熱処理の温度を調整することにより調整することができるが、より適切に角形比を調整するために、歪取り熱処理の後に磁場中で熱処理を行ってもよい。
【００５４】
また、層間絶縁となるべき酸化層を形成する場合には、アモルファス合金薄帯を酸化性雰囲気中、例えば大気中、８０〜２００℃で１０分〜１０時間程度熱処理すればよい。
【００５５】
上述したようなアモルファス合金薄帯は、これを巻回し、あるいは所定の形状に打ち抜いた後に積層することにより磁心とすることができる。このような磁心は、例えば可飽和リアクトル、ノイズ抑制素子等に用いることができる。
【００５６】
このようにアモルファス合金薄帯を用いて磁心を作製する場合、量産を念頭に置くと幅広のアモルファス合金薄帯を製造し、この後設計された磁心仕様に適した薄帯幅になるようにアモルファス合金薄帯を回転刃でスリットすることが好ましいが、アモルファス合金薄帯に脆化している部分があると、その部分で破断して工程が止まってしまうため、その回数が多いと量産には適さないことになる。
【００５７】
また、アモルファス合金薄帯の作製後、上述したようにテンションを加えた状態で巻回し磁心とするが、このような場合にもアモルファス合金薄帯に脆化している部分があると、テンションの力でアモルファス合金薄帯が切れてしまうことがあり、量産に適さないことになる。
【００５８】
本発明のアモルファス合金薄帯は、上述したような構成を具備させることにより、１３０℃を超える環境下で使用したとしても優れた磁気特性を示し、かつ脆化の極めて少ない量産性に優れたものとなり、上記したような磁心などに好適に利用することができる。なお、本発明のアモルファス合金薄帯あるいはそれを用いた磁心の使用環境温度の上限は、キュリー温度から−１０℃、好ましくは−２０℃した温度である。
【００５９】
【実施例】
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明する。
【００６０】
（実施例１〜１５、比較例１〜１１）
表１に示されるような組成を有する合金組成物を母合金としてＡｒガス雰囲気中で高周波溶解した後、単ロール法で超急冷することにより、幅３０ｍｍの長尺のアモルファス合金薄帯を作製した。なお、量産性も検討できるように、各アモルファス合金薄帯の作製量は５０ｋｇとした。アモルファス合金薄帯の板厚の調整は、ロール周速を２０〜３０ｍ／ｓの間で変化させることによって行った。なお、板厚６〜９μｍの試料については減圧下で作製した。
【００６１】
アモルファス合金薄帯の平均板厚は、アモルファス合金薄帯を１ｍの長さに切断して幅および重量を測定するとともに、アモルファス薄帯の密度をアルキメデス法により測定し、以下に示す計算式により算出した。
平均板厚［ｍｍ］＝（重量［ｇ］）／（長さ［ｍｍ］×幅［ｍｍ］×密度［ｇ／ｍｍ^３］）
【００６２】
また、各アモルファス合金薄帯に対してＸ線回折測定を行い、アモルファス相のみからなっていることを確認した。
【００６３】
次に、各アモルファス合金薄帯について脆化の評価を行った。評価は、量産で用いるスリッターを用いて、製造したアモルファス合金薄帯全体にわたって５ｍｍ幅になるようにスリットを行い、その際にアモルファス合金薄帯が破断した回数を調べ、これを脆化の程度とした。結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】

【００６５】
表１に示されるように、Ｍｎの含有量、Ｂの含有量、または、Ｓｉの含有量とＢの含有量との合計量のいずれかが本発明の範囲外となる場合、アモルファス合金薄帯の破断した回数が極端に多くなり、量産に適さないことがわかる。
【００６６】
（実施例１６）
（Ｃｏ_{０．８９９}Ｍｎ_０．０８Ｆｅ_{０．００１}Ｃｒ_０．０２）_７６Ｓｉ_１２Ｂ_１２で示される組成を有する合金組成物を母合金としてＡｒガス雰囲気中で高周波溶解した後、ロール周速を２０〜４０ｍ／ｓの間で変化させた単ロール法により超急冷し、平均板厚の異なる幅３０ｍｍの長尺のアモルファス合金薄帯をそれぞれ作製した。なお、量産性も検討できるように、各アモルファス合金薄帯の作製量は５０ｋｇとした。
【００６７】
アモルファス合金薄帯の平均板厚は、アモルファス合金薄帯を１ｍの長さに切断して幅および重量を測定するとともに、アモルファス薄帯の密度をアルキメデス法により測定し、以下に示す計算式により算出した。
平均板厚［ｍｍ］＝（重量［ｇ］）／（長さ［ｍｍ］×幅［ｍｍ］×密度［ｇ／ｍｍ^３］）
【００６８】
また、各アモルファス合金薄帯に対してＸ線回折測定を行い、アモルファス相のみからなっていることを確認した。
【００６９】
次に、各アモルファス合金薄帯について脆化の評価を行った。評価は、量産で用いるスリッターを用いて、製造したアモルファス合金薄帯全体にわたって５ｍｍ幅になるようにスリットを行い、その際にアモルファス合金薄帯が破断した回数を調べ、これを脆化の程度とした。結果を図１に示す。
【００７０】
図１に示すように、アモルファス合金薄帯の平均板厚が１７μｍを超えると破断した回数が極端に多くなった。このことから、平均板厚が１７μｍ以下であるものが量産に適していることがわかる。
【００７１】
（実施例１７〜２１、比較例１２〜１３）
表２に示されるような組成を有する合金組成物を母合金としてＡｒガス雰囲気中で高周波溶解した後、単ロール法で超急冷することにより、幅３０ｍｍの長尺のアモルファス合金薄帯を作製した。なお、量産性も検討できるように、各アモルファス合金薄帯の作製量は５０ｋｇとした。アモルファス合金薄帯の板厚の調整は、ロール周速を２０〜３０ｍ／ｓの間で変化させることにより行った。
【００７２】
アモルファス合金薄帯の平均板厚は、アモルファス合金薄帯を１ｍの長さに切断して幅および重量を測定するとともに、アモルファス薄帯の密度をアルキメデス法により測定し、以下に示す計算式により算出した。
平均板厚［ｍｍ］＝（重量［ｇ］）／（長さ［ｍｍ］×幅［ｍｍ］×密度［ｇ／ｍｍ^３］）
【００７３】
また、各アモルファス合金薄帯に対してＸ線回折測定を行い、アモルファス相のみからなっていることを確認した。さらに、各アモルファス合金薄帯の飽和磁歪を歪ゲージを用いて測定した結果、全てのアモルファス合金薄帯の飽和磁歪は絶対値で１×１０^−６以下であった。
【００７４】
次に、各アモルファス合金薄帯について、室温および１５０℃での飽和磁束密度（Ｂ_ｓ）を試料振動型磁束計（ＶＳＭ）を用いて４００ｋＡ／ｍの測定磁場で測定した。
【００７５】
さらに、各アモルファス合金薄帯の透磁率の温度特性を評価し、その値がゼロになった温度をキュリー温度（Ｔ_ｃ）とした。結果を表２に示す。
【００７６】
【表２】

【００７７】
表２に示されるように、比較例１２、１３のアモルファス合金薄帯ではキュリー温度が１９０℃未満となり、１５０℃における飽和磁束密度が４００ｍＴを下回った。このため、例えばトロイダル状コアなどで実用上十分な磁束量を確保するためには、コアサイズを大きくする、巻線数を多くするなどの設計変更が必要であることがわかる。
【００７８】
（実施例２２〜２９、比較例１４〜２７）
表３に示されるような組成を有する合金組成物を母合金としてＡｒガス雰囲気中で高周波溶解した後、単ロール法で超急冷することにより、幅３０ｍｍの長尺のアモルファス合金薄帯を作製した。なお、量産性も検討できるように、各アモルファス合金薄帯の作製量は５０ｋｇとした。また、アモルファス合金薄帯の板厚の調整は、ロール周速を２０〜３０ｍ／ｓの間で変化させることにより行った。
【００７９】
アモルファス合金薄帯の平均板厚は、アモルファス合金薄帯を１ｍの長さに切断して幅および重量を測定するとともに、アモルファス薄帯の密度をアルキメデス法により測定し、以下に示す計算式により算出した。
平均板厚［ｍｍ］＝（重量［ｇ］）／（長さ［ｍｍ］×幅［ｍｍ］×密度［ｇ／ｍｍ^３］）
【００８０】
また、各アモルファス合金薄帯に対してＸ線回折測定を行い、アモルファス相のみからなっていることを確認した。さらに、各アモルファス合金薄帯の飽和磁歪を歪ゲージを用いて測定した結果、全てのアモルファス合金薄帯の飽和磁歪は絶対値で１×１０^−６以下であった。
【００８１】
次に、各アモルファス合金薄帯の透磁率の温度特性を評価し、その値がゼロになった温度をキュリー温度（Ｔ_ｃ）とした。
【００８２】
また、各アモルファス合金薄帯を４．５ｍｍ幅にスリットした後、マグネシア水溶液を塗布して外形１２ｍｍ、内径８ｍｍのトロイダル状に巻回した。そのトロイダル状コアをＮ_２雰囲気中、４４０℃で４０分間熱処理を施し、室温まで徐冷し、磁気特性の安定性を評価するエージング用試料とした。このエージング用試料の保磁力を測定し、これを初期値とした。
【００８３】
さらに、このエージング用試料に銅線を１ｔｕｒｎ貫通させ、直流４Ａを流し、１５０℃に設定された恒温槽に入れ、実働条件を考慮した磁界中エージング試験を１０００時間行い、恒温槽から取り出し、室温で１時間冷却した後、保磁力を測定した。保磁力の測定は、ＢＨアナライザー（ＳＹ−８２１６、岩崎通信機（株）製）を用いて、５０ｋＨｚ、２４０Ａ／ｍの測定磁場で行った。結果を表３に示す。
【００８４】
【表３】

【００８５】
比較例１４〜１５、２３のように、Ｃｏの含有量に対するＦｅおよびＮｉの含有量を低くしても、キュリー温度が２６０℃を超える場合は、１０００時間経過後の保磁力の増加が大きくなり、十分な耐熱性が得られない。比較例１６、１７は１０００時間経過後の保磁力の変化はなかったが、キュリー温度が１３０℃以下となり、１３０℃を超える温度では磁心としての働きをなさない。
【００８６】
比較例１８〜２２、２４〜２７のように、Ｃｏに対するＦｅおよびＮｉの比が本発明の範囲外となるときは、１０００時間経過後の保磁力の増加が大きく、十分な耐熱性を有していない。
【００８７】
（実施例３０〜４１、比較例２８〜３４）
表４に示されるような組成を有する合金組成物を母合金としてＡｒガス雰囲気中で高周波溶解した後、単ロール法で超急冷することにより、幅３０ｍｍの長尺のアモルファス合金薄帯を作製した。
【００８８】
なお、実施例３８、３９については比較的純度の低いＣｏ素材を用いて作製を行った。不純物レベルのＦｅ、Ｎｉ量は発光分光法（ＩＣＰ）で分析した。また、量産性も検討できるように、各アモルファス合金薄帯の作製量は５０ｋｇとした。アモルファス合金薄帯の板厚の調整は、ロール周速を２０〜３０ｍ／ｓの間で変化させることにより行った。
【００８９】
アモルファス合金薄帯の平均板厚は、アモルファス合金薄帯を１ｍの長さに切断して幅および重量を測定するとともに、アモルファス薄帯の密度をアルキメデス法により測定し、以下に示す計算式により算出した。
平均板厚［ｍｍ］＝（重量［ｇ］）／（長さ［ｍｍ］×幅［ｍｍ］×密度［ｇ／ｍｍ^３］）
【００９０】
また、各アモルファス合金薄帯に対してＸ線回折測定を行い、アモルファス相のみからなっていることを確認した。さらに、各アモルファス合金薄帯の飽和磁歪を歪ゲージを用いて測定した結果、全てのアモルファス合金薄帯の飽和磁歪は絶対値で１×１０^−６以下であった。
【００９１】
次に、各アモルファス合金薄帯の透磁率の温度特性を評価し、その値がゼロになった温度をキュリー温度（Ｔ_ｃ）とした。
【００９２】
さらに、各アモルファス合金薄帯を４．５ｍｍ幅にスリットした後、マグネシア水溶液を塗布して外形１２ｍｍ、内径８ｍｍのトロイダル状に巻回した。そのトロイダル状コアをＮ_２雰囲気中、４４０℃で４０分間熱処理を施し、室温まで徐冷し、磁気特性の安定性を評価するエージング用試料とした。このエージング用試料の保磁力を測定し、これを初期値とした。
【００９３】
さらに、このエージング用試料に銅線を１ｔｕｒｎ貫通させ、直流４Ａを流し、１７０℃に設定された恒温槽に入れ、実働条件を考慮した磁界中エージング試験を１０００時間行い、恒温槽から取り出し、室温で１時間冷却した後、保磁力を測定した。保磁力の測定は、ＢＨアナライザー（ＳＹ−８２１６；岩崎通信機（株）製）を用いて、５０ｋＨｚ、２４０Ａ／ｍの測定磁場で行った。結果を表４に示す。
【００９４】
【表４】

【００９５】
表４に示されるように、実施例３０〜３７は高純度のＣｏ素材を用い、ＦｅおよびＮｉの含有量を不可避的不純物レベルとし、Ｃｏに対するＦｅおよびＮｉの比を大幅に低くできたため、１７０℃の磁界中エージング試験においても保磁力の増加が抑制された。
【００９６】
実施例３８、３９は比較的純度が低い素材を用いたにもかかわらず、実用上問題のない保磁力の増加であった。また、実施例４０、４１についても、Ｃｏに対するＦｅおよびＮｉの比を十分に低くできているため、実用上問題のない保磁力の増加であった。
【００９７】
比較例２８、２９はＣｏに対するＦｅおよびＮｉの比は充分に低いが、キュリー温度が高く、保磁力の増加も大きく、比較例３０〜３５はＣｏに対するＦｅおよびＮｉの比が本発明の範囲よりも高くなることなどから、保磁力の増加幅が極めて大きくなった。
【００９８】
（実施例４２〜４４）
表５に示されるような組成を有する合金組成物を母合金としてＡｒガス雰囲気中で高周波溶解した後、単ロール法で超急冷することにより、幅３０ｍｍの長尺のアモルファス合金薄帯を作製した。また、量産性も検討できるように、各アモルファス合金薄帯の作製量は５０ｋｇとした。アモルファス合金薄帯の板厚の調整は、ロール周速を２０〜３０ｍ／ｓの間で変化させることにより行った。
【００９９】
アモルファス合金薄帯の平均板厚は、アモルファス合金薄帯を１ｍの長さに切断して幅および重量を測定するとともに、アモルファス薄帯の密度をアルキメデス法により測定し、以下に示す計算式により算出した。
平均板厚［ｍｍ］＝（重量［ｇ］）／（長さ［ｍｍ］×幅［ｍｍ］×密度［ｇ／ｍｍ^３］）
【０１００】
また、各アモルファス合金薄帯に対してＸ線回折測定を行い、アモルファス相のみからなっていることを確認した。さらに、各アモルファス合金薄帯の飽和磁歪を歪ゲージを用いて測定した結果、全てのアモルファス合金薄帯の飽和磁歪は絶対値で１×１０^−６以下であった。
【０１０１】
次に、実施例４２、４３については、アモルファス合金薄帯を４．５ｍｍ幅にスリットした後、層間絶縁処理を行わずに外形１２ｍｍ、内径８ｍｍのトロイダル状に巻回して、大気中、４４０℃で４０分間熱処理を施した後、室温まで徐冷し、トロイダル状コアを作製した。
【０１０２】
実施例４４、４５については、アモルファス合金薄帯を４．５ｍｍ幅にスリットした後、マグネシア水溶液を塗布して外形１２ｍｍ、内径８ｍｍのトロイダル状に巻回して、Ｎ_２雰囲気中、４４０℃で４０分間熱処理を施した後、室温まで徐冷し、トロイダル状コアを作製した。
【０１０３】
各トロイダル状コアの重量、外形、内径および断面積を測定して、下記式により占積率（パッキングファクター：Ｐ．Ｆ．）を算出した。なお、アモルファス合金薄帯の密度をアルキメデス法により測定した。
Ｐ．Ｆ．［％］＝（重量［ｇ］×１００）／（密度［ｇ／ｍｍ^３］×平均磁路長［ｍｍ］×断面積［ｍｍ^２］）
平均磁路長［ｍｍ］＝（外径［ｍｍ］＋内径［ｍｍ］）／（２π）
【０１０４】
また、アモルファス合金薄帯の室温での飽和磁束密度（Ｂ_ｓ）を、試料振動型磁束計（ＶＳＭ）を用いて４００ｋＡ／ｍの測定磁場で測定した。さらに、保磁力の測定を行った。保磁力の測定は、ＢＨアナライザー（ＳＹ−８２１６；岩崎通信機（株）製）を用いて、５０ｋＨｚおよび１００ｋＨｚ、２４０Ａ／ｍの測定磁場で測定した。結果を表５に示す。
【０１０５】
【表５】

【０１０６】
表５に示されるように、実施例４２、４３の飽和磁束密度は実施例４４、４５の飽和磁束密度に比べ若干減少していた。これはアモルファス合金薄帯表面に酸化層が形成されたために総磁束に寄与する部位が減少したことによる。
【０１０７】
しかしながら、酸化層を形成したことによる飽和磁束密度の減少はわずかであることや、絶縁物を塗布する工程を省略できることや、このような絶縁物による占積率の低下も抑制でき、実質的に磁気特性を向上させることができることなどから、アモルファス合金薄帯表面に酸化層を形成することは極めて有効であることがわかる。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば１３０℃までの磁気特性の安定性はもちろんのこと、１３０℃を超える温度範囲での磁気特性も安定なアモルファス合金薄帯を提供することができる。また、本発明によれば脆化のほとんどないアモルファス合金薄帯を提供することができ、その後の磁心製造に適した薄帯を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】平均板厚と破断回数との関係を示した図

Claims (7)

1. 一般式：（Ｃｏ_ａＭｎ_ｂＭ_ｃＴ_{１−ａ−ｂ−ｃ}）_ｘＳｉ_ｙＢ_ｚ
   （式中、ＭはＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ＴはＦｅおよびＮｉから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ａ、ｂ、ｃは０．８５５≦ａ≦０．９４５、０．０６≦ｂ≦０．０９、０≦ｃ≦０．０５、０＜（１−ａ−ｂ−ｃ）／ａ＜０．００５を、ｘ、ｙ、ｚはｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（原子％）、７４≦ｘ≦７７、１０＜ｚ≦１５、５＜ｘ／ｙ≦７、２３≦ｙ＋ｚ≦２６を満足する値である）
   で実質的に表される組成を有することを特徴とするアモルファス合金薄帯。
2. 請求項１記載のアモルファス合金薄帯において、
   前記アモルファス合金薄帯は１９０℃以上２６０℃以下のキュリー温度を有することを特徴とするアモルファス合金薄帯。
3. 請求項１または２記載のアモルファス合金薄帯において、
   前記アモルファス合金薄帯の磁歪が絶対値で１×１０^−６以下であることを特徴とするアモルファス合金薄帯。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項記載のアモルファス合金薄帯において、
   前記アモルファス合金薄帯は６〜１７μｍの範囲の平均板厚を有することを特徴とするアモルファス合金薄帯。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項記載のアモルファス合金薄帯において、
   前記アモルファス合金薄帯の表面にＭｎ酸化物を主体とする酸化層が設けられていることを特徴とするアモルファス合金薄帯。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項記載のアモルファス合金薄帯において、
   １３０℃を超える環境下で使用されることを特徴とするアモルファス合金薄帯。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項記載のアモルファス合金薄帯を用いたことを特徴とする磁心。

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