JP2760539B2 - Ｆｅ基軟磁性合金 - Google Patents
Ｆｅ基軟磁性合金Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets 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
- H01F1/14—Magnets 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
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
- H01F1/15308—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Fe/Ni
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、Fe基軟磁性合金に関する。
（従来技術） 従来から、スイッチングレギュレータなど高周波で使
用する磁心としては、パーマロイ、フェライトなどの結
晶質材料が用いられている。
用する磁心としては、パーマロイ、フェライトなどの結
晶質材料が用いられている。
しかしながら、パーマロイは比抵抗が小さいので高周
波での鉄損が大きくなる。また、フェライトは高周波で
の損失は小さいが、磁束密度もせいぜい5000Gと小さ
く、そのため、大きな動作磁束密度での使用時にあって
は、飽和に近くなりその結果鉄損が増大する。近時、ス
イッチングレギュレータに使用される電源トランス、平
滑チョークコイル、コモンモードチョークコイルなど高
周波で使用されるトランスにおいては、形状の小形化が
望まれているが、この場合、動作磁束密度の増大が必要
となるため、フェライトの鉄損増大は実用上大きな問題
となる。
波での鉄損が大きくなる。また、フェライトは高周波で
の損失は小さいが、磁束密度もせいぜい5000Gと小さ
く、そのため、大きな動作磁束密度での使用時にあって
は、飽和に近くなりその結果鉄損が増大する。近時、ス
イッチングレギュレータに使用される電源トランス、平
滑チョークコイル、コモンモードチョークコイルなど高
周波で使用されるトランスにおいては、形状の小形化が
望まれているが、この場合、動作磁束密度の増大が必要
となるため、フェライトの鉄損増大は実用上大きな問題
となる。
このため、結晶構造を持たない非晶質磁性合金が、高
透磁率、低保磁力など優れた軟質磁気特性を示すので最
近注目を集め一部実用化されている。これらの非晶質磁
性合金は、Fe,Co,Niなどを基本とし、これに非晶質化元
素（メタロイド）としてP,C,B,Si,Al,Geなどを包含する
ものである。
透磁率、低保磁力など優れた軟質磁気特性を示すので最
近注目を集め一部実用化されている。これらの非晶質磁
性合金は、Fe,Co,Niなどを基本とし、これに非晶質化元
素（メタロイド）としてP,C,B,Si,Al,Geなどを包含する
ものである。
しかしながら、これを非晶質磁性合金の全てが高周波
領域で鉄損が小さいというわけではない。例えば、Fe基
非晶質合金は、安価であり50〜60Hzの低高波領域ではケ
イ素鋼の約1/4という非常に小さい鉄損を示すが、10〜5
0KHzという高周波領域にあっては著しく大きな鉄損を示
し、とてもスイッチングレギュレータ等の高周波領域で
の使用に適合するものではない。これを改善するため
に、Feの一部をNb,Mo,Cr等の非磁性金属で置換すること
により低磁歪化し、低鉄損、高誘磁率を計っているが、
例えば樹脂モールド時の樹脂の硬化収縮等による磁気特
性の劣化も比較的大きく、高周波領域で用いられる軟磁
性材料としては、十分な特性を得られるに至っていな
い。
領域で鉄損が小さいというわけではない。例えば、Fe基
非晶質合金は、安価であり50〜60Hzの低高波領域ではケ
イ素鋼の約1/4という非常に小さい鉄損を示すが、10〜5
0KHzという高周波領域にあっては著しく大きな鉄損を示
し、とてもスイッチングレギュレータ等の高周波領域で
の使用に適合するものではない。これを改善するため
に、Feの一部をNb,Mo,Cr等の非磁性金属で置換すること
により低磁歪化し、低鉄損、高誘磁率を計っているが、
例えば樹脂モールド時の樹脂の硬化収縮等による磁気特
性の劣化も比較的大きく、高周波領域で用いられる軟磁
性材料としては、十分な特性を得られるに至っていな
い。
一方、Co基非晶質合金は、高周波領域で低鉄損、高角
形比が得られるため可飽和リアクトルなどの電子機器用
磁性部品に実用化されているが、コストが比較的高いも
のである。
形比が得られるため可飽和リアクトルなどの電子機器用
磁性部品に実用化されているが、コストが比較的高いも
のである。
（発明が解決しようとする課題） 以上に述べたように、Fe基非晶質合金は安価な軟磁性
材料でありながら磁歪が比較的大きく、Co基非晶質合金
に比べ鉄損、透磁率とも劣っており、高周波領域におけ
る用途には問題があった。一方、Co基非晶質合金は磁気
特性は良好であるものの、素材の値段が高いため工業上
有利ではなかった。
材料でありながら磁歪が比較的大きく、Co基非晶質合金
に比べ鉄損、透磁率とも劣っており、高周波領域におけ
る用途には問題があった。一方、Co基非晶質合金は磁気
特性は良好であるものの、素材の値段が高いため工業上
有利ではなかった。
したがって本発明は、上記問題点に鑑み、高周波領域
において高飽和磁束密度で優れた軟磁気特性を有する軟
磁性合金を提供することを目的とする。
において高飽和磁束密度で優れた軟磁気特性を有する軟
磁性合金を提供することを目的とする。
［発明の概要］ （課題を解決するための手段と作用） 上記目的を達成するために種々の合金について検討を
重ねた結果、一般式、 FeaCubVcMdSieBf M;Co,Niから選ばれる少なくとも１種以上 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝100（原子％） 0.1≦ｂ≦3.5 3≦ｃ≦10 0≦ｄ≦15 10≦ｅ≦25 3≦ｆ≦12 17≦ｅ＋ｆ≦30 で表わされ、角形比がBr/Bl（％）が95.5％以上となる
と共に、微細結晶粒を有する合金が高飽和磁束密度で優
れた軟磁気特性を有することを初めて見い出し、本発明
に至ったものである。
重ねた結果、一般式、 FeaCubVcMdSieBf M;Co,Niから選ばれる少なくとも１種以上 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝100（原子％） 0.1≦ｂ≦3.5 3≦ｃ≦10 0≦ｄ≦15 10≦ｅ≦25 3≦ｆ≦12 17≦ｅ＋ｆ≦30 で表わされ、角形比がBr/Bl（％）が95.5％以上となる
と共に、微細結晶粒を有する合金が高飽和磁束密度で優
れた軟磁気特性を有することを初めて見い出し、本発明
に至ったものである。
本発明は上記組成を有する合金中に特に微細結晶粒を
有することを特徴とする。
有することを特徴とする。
以下、本発明合金の組成限定理由および微細結晶粒の
限定理由について説明する。
限定理由について説明する。
まず、組成限定理由について説明する。
Cuは耐食性を高め、結晶粒の粗大化を防ぐと共に、鉄
損、透磁率など軟磁性特性を改善するのに有効な元素で
ある。特にbcc相の低温での早期析出に有効である。こ
の量があまり少ないと添加の硬化が得られず、逆にあま
り多いと磁気特性の劣化を生じる傾向が増加すると共に
脆化により例えば薄帯の製造が困難であるため、その範
囲を0.1〜3.5原子％とした。
損、透磁率など軟磁性特性を改善するのに有効な元素で
ある。特にbcc相の低温での早期析出に有効である。こ
の量があまり少ないと添加の硬化が得られず、逆にあま
り多いと磁気特性の劣化を生じる傾向が増加すると共に
脆化により例えば薄帯の製造が困難であるため、その範
囲を0.1〜3.5原子％とした。
Ｖは結晶粒径の均一化に有効であると共に、磁歪およ
び磁気異方性を低減させ軟磁性特性の改善、温度変化に
対する磁気特性の改善、耐脆化性の向上および切断等の
加工性の向上に有効な元素である。特にbcc相を安定化
させるのに有効であり。Cuとの複合添加によりbcc相を
より広い温度範囲で安定化させることができる。その了
があまり少ないと添加の効果が得られず、逆にあまり多
いと非結晶質化がなされず、さらに飽和磁束密度が低く
なるため、その量を３〜10原子％とした。好ましくは４
〜８原子％である。さらにＶは角形比の改善に有効であ
り、磁場熱処理を行なわなくても90％以上の角形比を得
ることができる。
び磁気異方性を低減させ軟磁性特性の改善、温度変化に
対する磁気特性の改善、耐脆化性の向上および切断等の
加工性の向上に有効な元素である。特にbcc相を安定化
させるのに有効であり。Cuとの複合添加によりbcc相を
より広い温度範囲で安定化させることができる。その了
があまり少ないと添加の効果が得られず、逆にあまり多
いと非結晶質化がなされず、さらに飽和磁束密度が低く
なるため、その量を３〜10原子％とした。好ましくは４
〜８原子％である。さらにＶは角形比の改善に有効であ
り、磁場熱処理を行なわなくても90％以上の角形比を得
ることができる。
Ｍは軟磁性特性の改善に有効な元素であるが、その量
があまり多いと磁気異方性が増大するため、、その量を
15原子％以下とした。Ｍの中でも特にNiは耐食性の改善
にも有効な元素である。
があまり多いと磁気異方性が増大するため、、その量を
15原子％以下とした。Ｍの中でも特にNiは耐食性の改善
にも有効な元素である。
SiおよびＢは製造時における合金の非結晶質化を促進
する元素であり、結晶化温度の改善ができ磁気特性向上
のための熱処理に対して有効である。その中でも特にSi
は微細結晶粒の主成分であるFeに固溶し、磁歪、磁気異
方性の低減に効果があるが、その量があまり少ないと軟
磁気特性の改善が顕著でなく、逆にその量があまり多い
と超急冷効果が小さく、μｍレベルの比較的粗大な結晶
粒が析出し良好な軟磁気特性は得られない。さらに規則
格子を構成する必須原子であり、この規則格子出現のた
めには特に10〜22原子％が好ましい。またＢはあまりそ
の量が少ないと比較的粗大な結晶粒が析出し良好な特性
が得られず、逆にその量があまり多いと熱処理によりＢ
化合物が析出しやすくなり軟磁気特性を劣化させるた
め、その量を３〜12原子％とした。なおSiとＢの比（Si
/B）が１以上の場合が特に優れた軟磁気特性を得るのに
好ましい。
する元素であり、結晶化温度の改善ができ磁気特性向上
のための熱処理に対して有効である。その中でも特にSi
は微細結晶粒の主成分であるFeに固溶し、磁歪、磁気異
方性の低減に効果があるが、その量があまり少ないと軟
磁気特性の改善が顕著でなく、逆にその量があまり多い
と超急冷効果が小さく、μｍレベルの比較的粗大な結晶
粒が析出し良好な軟磁気特性は得られない。さらに規則
格子を構成する必須原子であり、この規則格子出現のた
めには特に10〜22原子％が好ましい。またＢはあまりそ
の量が少ないと比較的粗大な結晶粒が析出し良好な特性
が得られず、逆にその量があまり多いと熱処理によりＢ
化合物が析出しやすくなり軟磁気特性を劣化させるた
め、その量を３〜12原子％とした。なおSiとＢの比（Si
/B）が１以上の場合が特に優れた軟磁気特性を得るのに
好ましい。
特に、Si量を12〜20原子％にすることにより磁歪λｓ
０が得られ、樹脂モールドによる磁気特性劣化がなく
なり、初期の優れた軟磁気特性が有効になる。
０が得られ、樹脂モールドによる磁気特性劣化がなく
なり、初期の優れた軟磁気特性が有効になる。
上記本発明のFe基軟磁性合金は、例えば液体急冷法に
より非晶質合金薄帯を得た後あるいはアトマイズ法、メ
カニカルアロイング法などにより粉末を得た後、前記非
晶質合金の結晶化温度に対し−50〜150℃までの範囲、
好ましくは−30〜100℃までの範囲の温度で30分〜50時
間、好ましくは、0.5時間〜25時間の熱処理を行い、意
図する微細結晶を析出させる方法、あるいは液体急例法
の急冷速度を制御して微細結晶粒を直接析出させる方法
等により得ることが可能となる。
より非晶質合金薄帯を得た後あるいはアトマイズ法、メ
カニカルアロイング法などにより粉末を得た後、前記非
晶質合金の結晶化温度に対し−50〜150℃までの範囲、
好ましくは−30〜100℃までの範囲の温度で30分〜50時
間、好ましくは、0.5時間〜25時間の熱処理を行い、意
図する微細結晶を析出させる方法、あるいは液体急例法
の急冷速度を制御して微細結晶粒を直接析出させる方法
等により得ることが可能となる。
次に、本発明のFe基軟磁性合金の微細結晶粒について
述べる。
述べる。
本発明の合金中において、あまり微細結晶粒が少ない
と、すなわち非晶質相があまり多いと鉄損が大きく、透
磁率が低く、磁歪が多きく、樹脂モールドにより磁気特
性の劣化が増多大するので微細結晶粒は面積比で50％以
上存在することが好ましい。
と、すなわち非晶質相があまり多いと鉄損が大きく、透
磁率が低く、磁歪が多きく、樹脂モールドにより磁気特
性の劣化が増多大するので微細結晶粒は面積比で50％以
上存在することが好ましい。
さらに上記微細結晶粒中においても結晶粒径があまり
小さいと、磁気特性の改善が図れず、逆にあまり大きい
と磁気特性の劣化が発生するため、特に上記微細結晶粒
中においても、結晶粒系50〜300Aの結晶が80％以上存在
することが好ましい。
小さいと、磁気特性の改善が図れず、逆にあまり大きい
と磁気特性の劣化が発生するため、特に上記微細結晶粒
中においても、結晶粒系50〜300Aの結晶が80％以上存在
することが好ましい。
本発明のFe基軟磁性合金は角形比がBr/Bl（％）が95.
5％以上と高く高周波での軟磁気特性に優れているた
め、例えば磁気ヘッド、薄膜ヘッド、大電力用を含む高
周波トランス、可飽和リアクトル、コモンモードチョー
クコイル、ノーマルモードチョークコイル、出力チョー
クコイル、高電圧パルス用ノイズフィルタ、平面インダ
クタ、ダストコア、レーザ電源等に用いられる電気スイ
ッチなど高周波で用いられる磁心、電流センサー、方位
センサー、セキュリティセンサー、トルクセンサー等の
各種センサー用の磁性材料等、磁性部品用の合金として
優れた特性を示している。
5％以上と高く高周波での軟磁気特性に優れているた
め、例えば磁気ヘッド、薄膜ヘッド、大電力用を含む高
周波トランス、可飽和リアクトル、コモンモードチョー
クコイル、ノーマルモードチョークコイル、出力チョー
クコイル、高電圧パルス用ノイズフィルタ、平面インダ
クタ、ダストコア、レーザ電源等に用いられる電気スイ
ッチなど高周波で用いられる磁心、電流センサー、方位
センサー、セキュリティセンサー、トルクセンサー等の
各種センサー用の磁性材料等、磁性部品用の合金として
優れた特性を示している。
（実施例） 実施例１ 第１表に示す本発明合金組成（試料１〜３）について
単ロール法によって幅5mm、板厚14μｍの非晶質合金薄
帯を得た。得られた薄帯を巻回し、外形18mm,内径12mm
のトロイダル状磁心を得た。得られた磁心をそれぞれの
合金の結晶化温度（昇温速度10℃/minで測定）の80℃上
で120分間の熱処理を行った。
単ロール法によって幅5mm、板厚14μｍの非晶質合金薄
帯を得た。得られた薄帯を巻回し、外形18mm,内径12mm
のトロイダル状磁心を得た。得られた磁心をそれぞれの
合金の結晶化温度（昇温速度10℃/minで測定）の80℃上
で120分間の熱処理を行った。
次に、これらの磁心についてＵ関数計、インピーダン
スアナライザを用い、2KG,100KHzでの鉄損P2KG/100KHz
（mW/cc）と1KHzの初透磁率μ′1KHz（励磁界5mOe）を
測定した。また、BHトレーサーを用いて50KHzでのBH曲
線から角形比Br/Bl（％）と保磁力Hc（Oe）を測定し
た。その結果を第１表に示す。
スアナライザを用い、2KG,100KHzでの鉄損P2KG/100KHz
（mW/cc）と1KHzの初透磁率μ′1KHz（励磁界5mOe）を
測定した。また、BHトレーサーを用いて50KHzでのBH曲
線から角形比Br/Bl（％）と保磁力Hc（Oe）を測定し
た。その結果を第１表に示す。
また比較としてFe74Nb4Si15B7なる合金（試料４）に
ついても同様の工程により磁心を作製し、同様の熱処理
を施した後、同様の測定を行った。その結果も併せて第
１表に示す。第１表から分かる通り本発明の合金は角形
比が95.5％以上と高い数値を示している。
ついても同様の工程により磁心を作製し、同様の熱処理
を施した後、同様の測定を行った。その結果も併せて第
１表に示す。第１表から分かる通り本発明の合金は角形
比が95.5％以上と高い数値を示している。
上記結果より明らかなように、本願発明の合金は高誘
磁率、低鉄損でかつ高周波で高角形比、高保持力を有す
ることができる。
磁率、低鉄損でかつ高周波で高角形比、高保持力を有す
ることができる。
なお本願発明の合金はＸ線回析結果から規則格子の回
折線がみられている。
折線がみられている。
実施例２ Fe72Cu1V6Si14B7なる組成の非晶質合金薄帯を作成
後、巻回し、外形21mm、内径15mm、高さ8mmのトロイダ
ル状磁心に成形した。
後、巻回し、外形21mm、内径15mm、高さ8mmのトロイダ
ル状磁心に成形した。
得られた磁心を100個500℃で60分の熱処理を施した
後、樹脂含浸し、樹脂含浸した磁心の１ヶ所を切断し、
幅1mmのギャップ形成を行った。
後、樹脂含浸し、樹脂含浸した磁心の１ヶ所を切断し、
幅1mmのギャップ形成を行った。
得られた磁心のインダクタンスをインピーダンスメー
タを用いて巻線10ターン、電圧1Vの条件で測定した。得
られた結果を1KHzでの透磁率μ′1KHzの値で第２表に示
す（試料５） また、比較としてFe79Si10B11非晶質合金についても
同様の磁心を得た後、400℃で２時間、熱処理し、同様
の加工工程を経てギャップ形成を施し磁心を得た。得ら
れた磁心についても同様にインピーダンスを測定し、そ
の結果を併せて第２表に示す（試料６）。
タを用いて巻線10ターン、電圧1Vの条件で測定した。得
られた結果を1KHzでの透磁率μ′1KHzの値で第２表に示
す（試料５） また、比較としてFe79Si10B11非晶質合金についても
同様の磁心を得た後、400℃で２時間、熱処理し、同様
の加工工程を経てギャップ形成を施し磁心を得た。得ら
れた磁心についても同様にインピーダンスを測定し、そ
の結果を併せて第２表に示す（試料６）。
得られた結果はそれぞれの試料100個測定した際のバ
ラツキで示している。
ラツキで示している。
以上より明らかなように、本願発明の合金（試料５）
は比較例の合金（試料６）に比べ良好な特性を示してい
る。これは本願発明の合金は耐脆化性に強いため、ギャ
ップ形成時の切断におけるギャップ近傍での薄帯の欠け
がほとんどないためである。
は比較例の合金（試料６）に比べ良好な特性を示してい
る。これは本願発明の合金は耐脆化性に強いため、ギャ
ップ形成時の切断におけるギャップ近傍での薄帯の欠け
がほとんどないためである。
［発明の効果］ 本発明の合金は、所望の合金組成において、微細結晶
粒を設けることにより、高周波領域において高飽和磁束
密度で、優れた軟磁気特性を有するFe基軟磁性合金を提
供することができる。
粒を設けることにより、高周波領域において高飽和磁束
密度で、優れた軟磁気特性を有するFe基軟磁性合金を提
供することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】FeaCubVcMdSieBf M;Co、Niから選ばれる少なくとも１種以上 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝100（原子％） 0.1≦ｂ≦3.5 ３≦ｃ≦10 ０≦ｄ≦15 10≦ｅ≦25 ３≦ｆ≦12 17≦ｅ＋ｆ≦30 で表わされ、角形比がBr/Bl（％）が95.9％以上となる
と共に、微細結晶を有することを特徴とする高飽和磁束
密度で優れた軟磁気特性を有するFe基軟磁性合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1009842A JP2760539B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | Ｆｅ基軟磁性合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1009842A JP2760539B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | Ｆｅ基軟磁性合金 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63143756A Division JP2778697B2 (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | Ｆｅ基軟磁性合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02190452A JPH02190452A (ja) | 1990-07-26 |
| JP2760539B2 true JP2760539B2 (ja) | 1998-06-04 |
Family
ID=11731378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1009842A Expired - Lifetime JP2760539B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | Ｆｅ基軟磁性合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2760539B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112962024B (zh) * | 2021-01-29 | 2022-04-15 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种类Finemet型Fe基纳米晶软磁合金及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6479342A (en) * | 1986-12-15 | 1989-03-24 | Hitachi Metals Ltd | Fe-base soft magnetic alloy and its production |
| JPS63241135A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-06 | Hitachi Metals Ltd | 高硬度合金及びその製造法 |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1009842A patent/JP2760539B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02190452A (ja) | 1990-07-26 |
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