JP2021080545A - 軟磁性合金薄帯および磁性部品 - Google Patents

Abstract

【課題】耐食性が高く磁気特性が良好な軟磁性合金薄帯を提供する。【解決手段】ＦｅおよびＭを含む軟磁性合金薄帯である。ＭはＮｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｏ，ＣｒおよびＴｉからなる群から選択される少なくとも１種であってＭの一部は酸化物を形成している。軟磁性合金薄帯の表面から厚み方向の内部に向かって軟磁性合金薄帯に含まれる元素の濃度分布を測定した場合に、少なくとも１種の酸化物を形成しているＭの濃度の極大点が前記表面から２０ｎｍ以内の領域に存在する。【選択図】図１

Description

本発明は、軟磁性合金薄帯および磁性部品に関する。

軟磁性材料の一形態として、軟磁性合金材料が知られている。また、軟磁性合金材料を薄帯形状にした軟磁性合金薄帯を用いた磁性コアが知られている。磁性コアを小型化、高特性化するために、軟磁性合金薄帯の磁気特性（飽和磁束密度）の向上が求められる。

特許文献１には、非晶質合金薄帯およびナノ結晶軟磁性合金等に関する発明が記載されている。特許文献１によれば、薄帯中のＣ量を制御し、さらに冷却ロール付近のガス雰囲気を制御することにより、薄帯表面に生じるＣの偏析を制御することができる。

特許文献２には、非晶質合金薄帯およびナノ結晶軟磁性合金等に関する発明が記載されている。特許文献２によれば、薄帯製造時におけるロール上の薄帯温度を制御することで、薄帯表面に生じるＣｕの偏析を制御することができる。

特許文献３には、非晶質中に平均粒径が６０ｎｍ以下の微小結晶粒が５０％以上の体積分率で分散した母相を有し、かつ、表面に酸化皮膜を有し、酸化皮膜の一部が母相における平均Ｂ濃度よりも低いＢ濃度を有する軟磁性合金薄帯が記載されている。

特開２００７−１８２５９４号公報 特開２００９−２６３７７５号公報 特開２０１１−１４９０４５号公報

通常、軟磁性合金薄帯は、単ロール法などの超急冷法により製造される。軟磁性合金薄帯を量産する場合には大気雰囲気中で製造されることが一般的である。したがって、軟磁性合金薄帯の表面近傍におけるＦｅが酸化され、磁性体の総量が減少してしまう。特許文献１および特許文献２にはＦｅの酸化について記載がない。特許文献３の軟磁性合金薄帯は酸化皮膜が厚いため、磁性体の総量が少なくなる。

本発明は、耐食性が高く磁気特性が良好な軟磁性合金薄帯を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の軟磁性合金薄帯は、ＦｅおよびＭを含む軟磁性合金薄帯であって、
ＭはＮｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｏ，ＴｉおよびＣｒからなる群から選択される少なくとも１種であって、Ｍの一部が酸化物を形成しており、
前記軟磁性合金薄帯の表面から厚み方向の内部に向かって軟磁性合金薄帯に含まれる元素の濃度分布を測定した場合に、少なくとも１種の、酸化物を形成しているＭの濃度の極大点が前記表面から２０ｎｍ以内の領域に存在する。

本発明の軟磁性合金薄帯は、上記の特徴を有することにより、耐食性が高く磁気特性が良好な軟磁性合金薄帯となる。

本発明の軟磁性合金薄帯は、さらにＳｉを含む軟磁性合金薄帯であってもよく、
Ｓｉの一部が酸化物を形成していてもよく、
前記軟磁性合金薄帯の表面から厚み方向の内部に向かって軟磁性合金薄帯に含まれる元素の濃度分布を測定した場合に、酸化物を形成しているＳｉの濃度の極大点が前記表面から２０ｎｍ以内の領域に存在してもよい。

前記少なくとも１種の、酸化物を形成しているＭの濃度の極大点における酸化物を形成しているＭの濃度を［Ｍ］、前記酸化物を形成しているＳｉの濃度の極大点における酸化物を形成しているＳｉの濃度を［Ｓｉ］として、
［Ｓｉ］／［Ｍ］≧１．５０を満たしてもよい。

本発明の軟磁性合金薄帯は、Ｓｉの組成比が０．１ａｔ％以上１０ａｔ％以下であってもよい。

本発明の軟磁性合金薄帯は、Ｍの組成比が３ａｔ％を上回り１０ａｔ％以下であってもよい。

本発明の軟磁性合金薄帯は、非晶質であってもよい。

本発明の軟磁性合金薄帯は、ナノ結晶を含んでもよい。

本発明の磁性部品は、上記の軟磁性合金薄帯からなる。

図１は試料Ｎｏ．６の表面からの深さと組成との関係を表すグラフである。 図２は、Ｘ線結晶構造解析により得られるチャートの一例である。 図３は、図２のチャートをプロファイルフィッティングすることにより得られるパターンの一例である。 図４は単ロール急冷薄帯装置の模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

本実施形態の軟磁性合金薄帯の寸法には特に制限はない。例えば、厚さが５〜３０μｍ、幅が５〜２５０ｍｍであってもよい。

本実施形態の軟磁性合金薄帯は、ＦｅおよびＭを含む。ＭはＮｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｏ，ＴｉおよびＣｒからなる群から選択される少なくとも１種であって、Ｍの一部は酸化物を形成している。

そして、軟磁性合金薄帯の表面から厚み方向の内部に向かって軟磁性合金薄帯に含まれる元素の濃度分布を測定した場合に、酸化物を形成しているＭの濃度の極大点が前記表面から２０ｎｍ以内の領域に存在する。

酸化物を形成しているＭの濃度の極大点が前記表面から２０ｎｍ以内の領域に存在することで、Ｍ元素の酸化物層が表面に偏析する。その結果、Ｆｅの酸化を抑制でき、軟磁性合金薄帯の耐食性が向上する。さらに、磁気特性も向上する。

また、本実施形態の軟磁性合金薄帯は、さらにＳｉを含んでもよい。そして、軟磁性合金薄帯の表面から厚み方向の内部に向かって軟磁性合金薄帯に含まれる元素の濃度分布を測定した場合に、酸化物を形成しているＳｉの濃度の極大点が前記表面から２０ｎｍ以内の領域に存在してもよい。

実際に本実施形態に係る軟磁性合金薄帯に対して、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を用いて軟磁性合金薄帯に含まれる元素の濃度分布を表面から厚み方向の内部に向かって測定した結果が図１である。ＸＰＳでは単体と酸化物との区別が可能であるため、酸化物を形成している各元素の濃度分布を測定することが可能である。また、本実施形態に係る軟磁性合金薄帯は表面に凹凸があるが、ＸＰＳを用いることで、表面からのＳｉＯ_２換算深さに応じて各元素の濃度分布を測定することができる。また、各元素の濃度分布を測定する別の方法として、ＸＰＳの代わりに透過型電子顕微鏡を用いる方法が挙げられる。透過型電子顕微鏡を用い、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）および電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ）などを利用いて各元素の濃度分布を測定することができる。ＥＥＬＳではＸＰＳと同様に、元素の価数を計測できるため単体と酸化物との区別が可能である。

図１より、Ｎｂ−Ｏ（酸化物を形成しているＮｂ）の濃度の極大点、および、Ｓｉ−Ｏ（酸化物を形成しているＳｉ）の濃度の極大点が表面（ＳｉＯ_２換算深さ０ｎｍ）から２０ｎｍ以内の領域に存在している。

なお、濃度分布の測定は表面から５０ｎｍ以内の領域で測定点間の距離がＳｉＯ_２換算で１．０ｎｍ以上４．０ｎｍ以下となるようにして行う。

以下、本実施形態における濃度の極大点の確認方法について説明する。まず、濃度分布の測定範囲内における各測定点の濃度を確認する。隣接するいずれの測定点よりも濃度が高い測定点が極大点である。また、隣接する２つ以上の測定点の濃度が同一である場合には、当該２つ以上の測定点を単一の測定点群とみなす。そして、当該測定点群の濃度が当該測定点群に隣接するいずれの測定点の濃度よりも高い場合には、当該測定点群のうち最も表面に近い測定点が極大点である。

さらに、酸化物を形成しているＭの濃度の極大点における酸化物を形成しているＭの濃度を［Ｍ］、前記酸化物を形成しているＳｉの濃度の極大点における酸化物を形成しているＳｉの濃度を［Ｓｉ］として、［Ｓｉ］／［Ｍ］≧１．５を満たしてもよい。［Ｓｉ］／［Ｍ］≧１．５を満たすことにより、ＭおよびＳｉが表面に層を形成することにより、軟磁性合金薄帯の耐食性が向上する。さらに、磁気特性も向上する。なお、極大点が複数ある場合には、複数の極大点のうち、より表面に近い極大点の濃度を［Ｍ］または［Ｓｉ］とする。なお、［Ｓｉ］／［Ｍ］の上限は特にないが、例えば［Ｓｉ］／［Ｍ］≦２０を満たしてもよい。

なお、軟磁性合金薄帯の内部における各元素の濃度とは、具体的には、軟磁性合金薄帯の表面から１．０〜１．３μｍの部分における各元素の濃度の平均値である。通常、軟磁性合金薄帯の内部における各元素の濃度と軟磁性合金薄帯全体における各元素の組成比とは概ね一致する。

本実施形態に係る軟磁性合金薄帯におけるＳｉの組成比には特に制限はないが、０ａｔ％以上１８ａｔ％以下であってもよく、０ａｔ％以上１３．５ａｔ％以下であってもよく、０．１ａｔ％以上１０ａｔ％以下であってもよい。Ｓｉの組成比が０．１ａｔ％以上であることにより、耐食性が向上しやすくなる。また、Ｓｉの組成比が０．１ａｔ％以上１０ａｔ％以下であることにより、飽和磁束密度が向上しやすくなる。

本実施形態に係る軟磁性合金薄帯におけるＭの組成比には特に制限はないが、Ｍの組成比が０．１ａｔ％以上１５ａｔ％以下であってもよく、３ａｔ％以上１２ａｔ％以下であってもよく、３ａｔ％を上回り１０ａｔ％以下であってもよい。特にＭの組成比が３ａｔ％を上回り１０ａｔ％以下であることで耐食性が向上しやすくなる。

また、飽和磁束密度および耐食を両立させる観点からは、Ｍの組成比が２ａｔ％以上１０ａｔ％以下であってもよい。

本実施形態に係る軟磁性合金薄帯の微細構造には特に制限はない。例えば、本実施形態に係る軟磁性合金薄帯はアモルファスのみからなる構造を有していてもよく、初期微結晶が非晶質中に存在するナノヘテロ構造を有していてもよい。なお、初期微結晶は平均粒径が０．３〜１０ｎｍであってもよい。本実施形態では、後述する非晶質化率が８５％以上である場合にアモルファスのみからなる構造を有するか、ナノヘテロ構造を有するとする。

また、本実施形態に係る軟磁性合金薄帯は、ナノ結晶からなる構造を有していてもよい。また、ナノ結晶からなる構造の中でも、特にＦｅ基ナノ結晶からなる構造を有していてもよい。

ナノ結晶とは、粒径がナノオーダーである結晶を指す。Ｆｅ基ナノ結晶とは、粒径がナノオーダーであり、Ｆｅの結晶構造がｂｃｃ（体心立方格子構造）である結晶のことである。本実施形態においては、平均粒径が５〜３０ｎｍであるＦｅ基ナノ結晶を析出させることが好ましい。このようなＦｅ基ナノ結晶を析出させた軟磁性合金薄帯２４は、飽和磁束密度が高くなりやすく、保磁力が低くなりやすい。本実施形態では、ナノ結晶を含む構造およびＦｅ基ナノ結晶を含む構造である場合には、後述する非晶質化率が８５％未満である。

以下、軟磁性合金薄帯が非晶質からなる構造（非晶質のみからなる構造またはナノヘテロ構造）を有するか、結晶からなる構造を有するかを確認する方法について説明する。本実施形態において、下記式（１）に示す非晶質化率Ｘが８５％以上である軟磁性合金薄帯は非晶質からなる構造を有し、非晶質化率Ｘが８５％未満である軟磁性合金薄帯は結晶からなる構造を有するとする。
Ｘ＝１００−（Ｉｃ／（Ｉｃ＋Ｉａ）×１００）…（１）
Ｉｃ：結晶性散乱積分強度
Ｉａ：非晶性散乱積分強度

非晶質化率Ｘは、軟磁性合金薄帯に対してＸ線回折法（ＸＲＤ）により結晶構造解析を実施し、相の同定を行い、結晶化したＦｅ又は化合物のピーク（Ｉｃ：結晶性散乱積分強度、Ｉａ：非晶性散乱積分強度）を読み取り、そのピーク強度から結晶化率を割り出し、上記式（１）により算出する。以下、算出方法をさらに具体的に説明する。

本実施形態に係る軟磁性合金薄帯についてＸＲＤにより結晶構造解析を行い、図２に示すようなチャートを得る。これを、下記式（２）のローレンツ関数を用いて、プロファイルフィッティングを行い、図３に示すような結晶性散乱積分強度を示す結晶成分パターンα_ｃ、非晶性散乱積分強度を示す非晶成分パターンα_ａ、およびそれらを合わせたパターンα_ｃ＋ａを得る。得られたパターンの結晶性散乱積分強度および非晶性散乱積分強度から、上記式（１）により非晶質化率Ｘを求める。なお、測定範囲は、非晶質由来のハローが確認できる回析角２θ＝３０°〜６０°の範囲とする。この範囲で、ＸＲＤによる実測の積分強度とローレンツ関数を用いて算出した積分強度との誤差が１％以内になるようにした。

本実施形態の軟磁性合金薄帯は、組成式（Ｆｅ_{（１−（α＋β））}Ｘ１_αＸ２_β）_{（１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ））}Ｍ_ａＢ_ｂＰ_ｃＳｉ_ｄからなる主成分を有してもよく、
Ｘ１はＣｏおよびＮｉからなる群から選択される１つ以上、
Ｘ２はＡｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｂｉ，Ｓ，Ｎ，Ｏおよび希土類元素からなる群より選択される１つ以上、
ＭはＮｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｏ，ＣｒおよびＴｉからなる群から選択される１つ以上であり、
０．００１≦ａ≦０．１５０
０．０２０≦ｂ≦０．２００
０≦ｃ≦０．１５０
０≦ｄ≦０．１８０
α≧０
β≧０
０≦α＋β≦０．５０
であってもよい。

上記の組成を有する軟磁性合金薄帯は、非晶質を形成させやすい。さらに、上記の組成を有する軟磁性合金薄帯を熱処理する場合には、当該軟磁性合金薄帯中にＦｅ基ナノ結晶を析出させやすい。

以下、本実施形態に係る軟磁性合金薄帯２４のＭおよびＳｉ以外の各成分について詳細に説明する。

Ｂの含有量（ｂ）は０．０２０≦ｂ≦０．２００を満たしてもよい。また、０．０３０≦ｂ≦０．１２０であってもよい。

Ｐの含有量（ｃ）は０≦ｃ≦０．１５０を満たしてもよい。また、０．０１０≦ｃ≦０．０５０であってもよい。

Ｆｅの含有量（１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ））については、特に制限はないが、０．７０≦（１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ））≦０．９００であってもよい。

また、本実施形態の軟磁性合金薄帯においては、Ｆｅの一部をＸ１および／またはＸ２で置換してもよい。

Ｘ１はＣｏおよびＮｉからなる群から選択される１つ以上である。Ｘ１の含有量に関してはα＝０でもよい。すなわち、Ｘ１は含有しなくてもよい。また、Ｘ１の原子数は組成全体の原子数を１００ａｔ％として４０ａｔ％以下であることが好ましい。すなわち、０≦α｛１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）｝≦０．４００を満たすことが好ましい。

Ｘ２はＡｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｂｉ，Ｓ，Ｎ，Ｏおよび希土類元素からなる群より選択される１つ以上である。Ｘ２の含有量に関してはβ＝０でもよい。すなわち、Ｘ２は含有しなくてもよい。また、Ｘ２の原子数は組成全体の原子数を１００ａｔ％として３．０ａｔ％以下であることが好ましい。すなわち、０≦β｛１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）｝≦０．０３０を満たすことが好ましい。なお、表面近傍に含まれ、ＭおよびＳｉと酸化物を形成している酸素もＸ２に含まれるが、軟磁性合金薄帯全体から見て微量であり無視してよい。

ＦｅをＸ１および／またはＸ２に置換する置換量の範囲としては、原子数ベースでＦｅの半分以下としてもよい。すなわち、０≦α＋β≦０．５０としてもよい。

なお、本実施形態の軟磁性合金薄帯は上記以外の元素を不可避的不純物として含んでいてもよい。例えば、軟磁性合金薄帯１００重量％に対して０．１重量％以下、含んでいてもよい。

以上、Ｆｅ基ナノ結晶を有する軟磁性合金薄帯を得やすい組成について説明したが、軟磁性合金薄帯の微細構造には特に制限はなく、軟磁性合金薄帯の組成についてもＭを含むこと以外には特に制限はない。Ｍを含む組成を有する軟磁性合金薄帯であればよい。

（軟磁性合金薄帯の製造方法）
以下、本実施形態の軟磁性合金薄帯の製造方法について説明する。

本実施形態の軟磁性合金薄帯の製造方法には特に制限はない。例えば単ロール法により軟磁性合金薄帯を製造する方法がある。また、薄帯は連続薄帯であってもよい。

単ロール法では、まず、最終的に得られる軟磁性合金薄帯に含まれる各元素の純原料を準備し、最終的に得られる軟磁性合金薄帯と同組成となるように秤量する。そして、各元素の純原料を溶解し、混合して母合金を作製する。なお、前記純原料の溶解方法は任意であるが、例えばチャンバー内で真空引きした後に高周波加熱にて溶解させる方法がある。なお、母合金と最終的に得られる軟磁性合金薄帯とは通常、同組成となる。

次に、作製した母合金を加熱して溶融させ、溶融金属（溶湯）を得る。溶融金属の温度には特に制限はないが、例えば１２００〜１５００℃とすることができる。

本実施形態に係る単ロール法に用いられる単ロール急冷薄帯装置の模式図を図４に示す。チャンバー２５内部において、ノズル２１からノズル２１の底部にあるスリットを通じて溶融金属２２を連続的な液体として矢印の方向に回転しているロール２３へ噴射し供給することで溶融金属２２が急冷され、ロール２３の回転方向へ一様な薄帯２４が製造される。なお、本実施形態では、ロール２３の材質は、例えばＣｕである。チャンバー２５内の雰囲気には特に制限はないが、大気雰囲気中とすることが特に量産に適している。

本実施形態では、図４に示すとおり、単ロール急冷薄帯装置が剥離ガス噴射装置２６および吹付ガス噴射装置２７を有する。剥離ガス噴射装置２６および吹付ガス噴射装置２７から噴射されるガスの酸素濃度を制御することで、薄帯の両面の表面近傍における各元素の酸化物の濃度分布を制御することができる。

剥離ガスおよび吹付ガスにおける酸素濃度には特に制限はないが、０．５〜１００％であってもよく、５〜１００％であってもよく、３０〜１００％であってもよい。また、剥離ガスおよび吹付ガスの射出圧力には特に制限はない。例えば１０ｋＰａ以上３００ｋＰａ以下である。また、剥離ガスと吹付ガスとで同一の酸素濃度および／または射出圧力としてもよく、異なる酸素濃度および／または射出圧力としてもよい。

以上の方法により得られる軟磁性合金薄帯２４は、粒径が３０ｎｍより大きい結晶が含まれていなくてもよい。そして、軟磁性合金薄帯２４は非晶質のみからなる構造を有していてもよく、粒径が３０ｎｍ以下である結晶が非晶質中に存在するナノヘテロ構造を有していてもよい。

なお、軟磁性合金薄帯２４に粒径が３０ｎｍよりも大きい結晶が含まれているか否かを確認する方法には特に制限はない。例えば、粒径が３０ｎｍよりも大きい結晶の有無については、通常のＸ線回折測定により確認することができる。また、透過型電子顕微鏡を用いて直接観察してもよい。

また、上記の初期微結晶の有無および平均粒径の観察方法については、特に制限はないが、例えば、イオンミリングにより薄片化した試料に対して、透過電子顕微鏡を用いて、制限視野回折像、ナノビーム回折像、明視野像または高分解能像を得ることで確認できる。制限視野回折像またはナノビーム回折像を用いる場合、回折パターンにおいて非晶質の場合にはリング状の回折が形成されるのに対し、非晶質ではない場合には結晶構造に起因した回折斑点が形成される。また、明視野像または高分解能像を用いる場合には、倍率１．００×１０^５〜３．００×１０^５倍で目視にて観察することで初期微結晶の有無および平均粒径を観察できる。

上記の剥離ガス噴射装置２６および吹付ガス噴射装置２７から噴射されるガスの酸素濃度を制御することで、本実施形態に係るＭの酸化物の濃度分布を形成している軟磁性合金薄帯２４が得られる。

本実施形態の軟磁性合金薄帯を製造するための熱処理条件は、軟磁性合金薄帯の表面の酸化が進行しなければ特に制限はない。軟磁性合金薄帯の組成により好ましい熱処理条件は異なる。通常、好ましい熱処理温度は概ね４００〜７００℃、好ましい熱処理時間は概ね０．５〜１０時間となる。しかし、組成によっては上記の範囲を外れたところに好ましい熱処理温度および熱処理時間が存在する場合もある。また、熱処理は、軟磁性合金薄帯の表面状態を維持するため、Ａｒガス中のような不活性雰囲気下もしくは真空雰囲気下で行う。

不活性雰囲気内もしくは真空雰囲気下で熱処理を行うことにより、表面状態を維持したまま、軟磁性合金薄帯２４を構成する元素の拡散を促し、熱力学的平衡状態に短時間で到達させ、軟磁性合金薄帯中に存在する歪や応力を除去することができる。その結果、飽和磁束密度を向上させた軟磁性合金を容易に得られる。また、Ｆｅ基ナノ結晶が析出する温度以上で熱処理を行うとＦｅ基ナノ結晶が析出する。したがって、不活性雰囲気内でＦｅ基ナノ結晶が析出する温度以上で熱処理を行うことにより、さらに飽和磁束密度を向上させた軟磁性合金薄帯を容易に得ることができる。

また、熱処理により得られた軟磁性合金薄帯に含まれるＦｅ基ナノ結晶の平均粒径の算出方法には特に制限はない。例えば透過電子顕微鏡を用いて観察することで算出できる。また、結晶構造がｂｃｃ（体心立方格子構造）であること確認する方法にも特に制限はない。例えばＸ線回折測定を用いて確認することができる。

以下、本実施形態に係るコアおよびインダクタを得る方法について説明するが、軟磁性合金薄帯からコアおよびインダクタを得る方法は下記の方法に限定されない。

軟磁性合金薄帯からコアを得る方法としては、例えば、軟磁性合金薄帯を巻き回す方法や積層する方法が挙げられる。軟磁性合金薄帯を積層する際に絶縁体を介して積層する場合には、さらに特性を向上させたコアを得ることができる。

また、上記のコアに巻線を施すことでインダクタが得られる。巻線の施し方およびインダクタの製造方法には特に制限はない。例えば、上記の方法で製造したコアに巻線を少なくとも１ターン以上巻き回す方法が挙げられる。

本実施形態に係る磁性部品、特にコアおよびコアを用いたインダクタ（コイル）は本実施形態に係る軟磁性合金薄帯から得られる。また、コアの用途としては、インダクタの他にも、例えばトランスが挙げられる。トランスおよびインダクタはパワーデバイスなどに用いられる。

本実施形態に係るコアは、特に小型のパワーデバイスに好適に用いられる。通常、トランスおよびインダクタはパワーデバイスの中で占有する体積が大きい。ここで、本実施形態に係るコアは小型化しても十分に高い飽和磁束密度とすることができる。したがって、本実施形態に係るコアを用いたトランスおよびインダクタは体積を小さくしてもパワーデバイスの駆動時における最大磁束密度を十分に高くしやすい。以上より、本実施形態に係るコアは、特に小型のパワーデバイスに好適に用いられる。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。

本実施形態に係る軟磁性合金薄帯は、大気雰囲気中で作製する場合でも剥離ガスおよび吹付ガスにより軟磁性合金薄帯表面の酸化状態を制御できる。このため、軟磁性合金薄帯表面におけるＦｅの酸化を均一に制御でき、軟磁性合金薄帯の耐食性を制御できる。また、軟磁性合金薄帯表面においてＦｅが局所的に酸化すると、Ｆｅの酸化が大気中において進行しＦｅの酸化物相が大きくなる傾向がある。そして軟磁性合金薄帯における磁性体の総量が減少する傾向がある。そのため、本実施形態に係る軟磁性合金薄帯は、上記の通り、特に飽和磁束密度の向上が求められる磁性部品に好適に用いられる。したがって、本実施形態における磁性部品は、特に電子機器、情報機器、通信機器等の電源回路等の小型化に好適である。

以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。

（実験例１）
表１に示す合金組成となるように原料を秤量し、高周波加熱にて溶解し、母合金を作製した。

その後、作製した母合金を加熱して溶融させ、１３００℃の溶融状態の金属とした後に、ロールを回転速度３０ｍ／ｓｅｃ．で回転させる単ロール法により前記金属をロールに噴射させ、薄帯を作製した。なお、ロールの材質はＣｕとした。

図４に示す方向にロールを回転させ、ロール温度は３０℃とした。チャンバー内と噴射ノズル内との差圧（射出圧力）は６０ｋＰａとした。また、スリットノズルのスリット幅を５０ｍｍ、スリット開口部からロールまでの距離を０．２ｍｍ、ロール径をφ３００ｍｍとすることで、薄帯の厚さが２０〜３０μｍであり、薄帯の幅が５０ｍｍである薄帯を得た。

さらに、単ロール法を行う場合における剥離ガスおよび吹付ガスの酸素濃度を表１、表２に示す。なお、剥離ガス、吹付ガスの酸素濃度が０％である試料は、Ｎ_２ガスを吹き付け、剥離ガス、吹付ガスの酸素濃度が０％ではない試料は、Ｎ_２−Ｏ_２混合ガスを吹き付けた

さらに、熱処理前の薄帯が非晶質からなるのか結晶からなるのかを確認した。ＸＲＤを用いて各薄帯の非晶質化率Ｘを測定し、Ｘが８５％以上である場合に非晶質からなるとした。

その後、表１の各実施例および比較例の薄帯に対し、Ｎ_２雰囲気（酸素濃度１０ｐｐｍ以下）中、６００℃で６０分、熱処理を行った。熱処理後の各薄帯に対し、結晶粒径を透過電子顕微鏡により測定した。結晶粒径が５ｎｍ〜３０ｎｍであるナノ結晶を含むことを確認した。結果を表２に示す。

また、表１の試料番号６についてＭの種類を変更した点以外は同条件で熱処理前の薄帯を作製し、同条件で熱処理を行った。結果を表３に示す。

表１〜表３の各薄帯に対し、ＸＰＳを用いて表面（厚さ０ｎｍ）から厚み方向の内部に向かって軟磁性合金薄帯に含まれる元素の濃度分布を測定した。濃度分布の測定は表面から１６ｎｍ以内の領域で測定点間の距離がＳｉＯ_２換算で１．６ｎｍとなり、深さ１６ｎｍ以上の領域で測定点間の距離がＳｉＯ_２換算で３．２ｎｍとなるようにして行った。酸化物を形成しているＭ元素および酸化物を形成しているＳｉの極大点の有無および極大値を表１〜表３に示す。なお、極大点を有する場合には「有」、極大点を有しない場合には「無」と記載している。

熱処理後の各薄帯の飽和磁束密度を測定した。飽和磁束密度は振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて磁場１５００ｋＡ／ｍで測定した。

得られた各薄帯について耐食試験を行い、耐食性を確認した。具体的には、温度８５℃、湿度８５％に保持した恒温槽に各試料を挿入し、３０分毎に各試料の表面を目視で確認し、点錆の有無を確認した。初めて点錆が観察されるまでの時間が各比較例(Ｎ_２ガス吹付時)に比べ２．０倍以上である場合をＡ、１．２倍以上２．０倍未満である場合をＢ、１．０倍より大きく１．２倍未満である場合をＣ、１．０倍以下である場合をＤとして表１〜表３に記載した。評価がＣ以上である場合を良好とした。なお、表１では試料番号１、表２および表３では試料番号９を基準としている。

なお、各実施例および比較例の軟磁性合金薄帯の微細構造については、Ｘ線回折測定、および透過電子顕微鏡を用いた観察で確認した。結果を表１〜表３に示す。また、熱処理の前後で合金組成に変化がないことについてＩＣＰ分析を用いて確認した。

表１、表２より、酸化物を形成しているＭ（Ｎｂ）の濃度の極大点が前記表面から２０ｎｍ以内の領域に存在する場合には、酸化物を形成しているＭの濃度の極大点が存在しない場合と比較して耐食性が優れていた。さらに、熱処理後において酸化物を形成しているＭ（Ｎｂ）の濃度の極大点が前記表面から２０ｎｍ以内の領域に存在する場合は酸化物を形成しているＭの濃度の極大点が存在しない点以外は同一組成である場合と比較して飽和磁束密度も良好であった。

特に、［Ｓｉ］／［Ｍ］≧１．５０を満たす場合には、耐食性が特に良好であった。

表３より、Ｍ元素の種類をＮｂから変更しても同様の結果が得られた。

（実験例２）
実験例１から組成を変更した上で表２の各実験例と同様の実験を行った。結果を表４〜表６に示す。なお、耐食試験は、表４では試料番号２２、表５では試料番号３２、表６では試料番号４０を基準としている。なお、各実施例および比較例の軟磁性合金薄帯の微細構造はナノ結晶であった。

表４〜表６より、組成を変更しても酸化物を形成しているＭ（Ｎｂ）の濃度の極大点が前記表面から２０ｎｍ以内の領域に存在する場合には、存在しない場合と比較して耐食性が優れていた。さらに、互いに同一組成である試料番号２２と試料番号２３とを比較すると、酸化物を形成しているＭの濃度の極大点が存在する試料番号２３は酸化物を形成しているＭの濃度の極大点が存在しない試料番号２２よりも飽和磁束密度が優れていた。互いに同一組成である試料番号３２と試料番号３３とを比較すると、酸化物を形成しているＭの濃度の極大点が存在する試料番号３３は酸化物を形成しているＭの濃度の極大点が存在しない試料番号３２よりも飽和磁束密度が優れていた。互いに同一組成である試料番号４０と試料番号４１とを比較すると、酸化物を形成しているＭの濃度の極大点が存在する試料番号４１は酸化物を形成しているＭの濃度の極大点が存在しない試料番号４０よりも飽和磁束密度が優れていた。

表４より、飽和磁束密度はＳｉの組成比が０．１ａｔ％以上１０ａｔ％以下、すなわち０．００１≦ｄ≦０．１００である場合に高くなった。表５より、耐食性はＭの組成比が３ａｔ％を上回り１０ａｔ％以下、すなわち０．０３０＜ａ≦０．１００である場合に高くなった。表６より、Ｐの含有量が０．１ａｔ％以上１５ａｔ％以下すなわち０≦ｃ≦０．１５０を満たしている場合、耐食性が良好であった。

（実験例３）
軟磁性合金薄帯の組成を一般的によく用いられる組成に変更した上で、表２の各実験例と同様の実験を行った。結果を表７に示す。なお、耐食試験は、試料番号４７は試料番号４６を基準とし、試料番号４９は試料番号４８を基準とし、試料番号５１は試料番号５０を基準とし、試料番号５３は試料番号５２を基準としている。なお、各実施例および比較例の軟磁性合金薄帯の微細構造も表７に示す。

表７より、組成を変更しても酸化物を形成しているＭ（Ｎｂ）の濃度の極大点が前記表面から２０ｎｍ以内の領域に存在する場合には、酸化物を形成しているＭの濃度の極大点が存在しない場合と比較して耐食性および飽和磁束密度が優れていた。

２１… ノズル
２２… 溶融金属
２３… ロール
２４… 軟磁性合金薄帯
２５… チャンバー
２６… 剥離ガス噴射装置
２７… 吹付ガス噴射装置

Claims (8)

1. ＦｅおよびＭを含む軟磁性合金薄帯であって、
   ＭはＮｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｏ，ＣｒおよびＴｉからなる群から選択される少なくとも１種であって、Ｍの一部が酸化物を形成しており、
   前記軟磁性合金薄帯の表面から厚み方向の内部に向かって軟磁性合金薄帯に含まれる元素の濃度分布を測定した場合に、少なくとも１種の、酸化物を形成しているＭの濃度の極大点が前記表面から２０ｎｍ以内の領域に存在する軟磁性合金薄帯。
2. さらにＳｉを含む軟磁性合金薄帯であって、
   Ｓｉの一部が酸化物を形成しており、
   前記軟磁性合金薄帯の表面から厚み方向の内部に向かって軟磁性合金薄帯に含まれる元素の濃度分布を測定した場合に、酸化物を形成しているＳｉの濃度の極大点が前記表面から２０ｎｍ以内の領域に存在する請求項１に記載の軟磁性合金薄帯。
3. 前記少なくとも１種の、酸化物を形成しているＭの濃度の極大点における酸化物を形成しているＭの濃度を［Ｍ］、前記酸化物を形成しているＳｉの濃度の極大点における酸化物を形成しているＳｉの濃度を［Ｓｉ］として、
   ［Ｓｉ］／［Ｍ］≧１．５０を満たす請求項１または２に記載の軟磁性合金薄帯。
4. Ｓｉの組成比が０．１ａｔ％以上１０ａｔ％以下である請求項１〜３に記載の軟磁性合金薄帯。
5. Ｍの組成比が３ａｔ％を上回り１０ａｔ％以下である請求項１〜４のいずれかに記載の軟磁性合金薄帯。
6. 非晶質である請求項１〜５のいずれかに記載の軟磁性合金薄帯。
7. ナノ結晶を含む請求項１〜５のいずれかに記載の軟磁性合金薄帯。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の軟磁性合金薄帯からなる磁性部品。

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