JP2831761B2 - アモルファス合金薄帯およびそれを用いた可飽和リアクトル用コア - Google Patents
アモルファス合金薄帯およびそれを用いた可飽和リアクトル用コアInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、優れた軟磁気特性を安定して得ることを可
能にしたアモルファス合金薄帯およびそれを用いた可飽
和リアクトル用コアに関する。
能にしたアモルファス合金薄帯およびそれを用いた可飽
和リアクトル用コアに関する。
（従来の技術） 電子計算機の周辺機器や一般通信機用の安定化電源と
して、近年、磁気増幅器を組込んだスイッチング電源が
広く用いられている。
して、近年、磁気増幅器を組込んだスイッチング電源が
広く用いられている。
この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、角形磁化特性に優れた磁心材料が必要とされて
いる。従来、このような磁心材料としてはFe−Ni結晶質
合金からなるセンデルタ（商品名）などが使用されてき
た。
であり、角形磁化特性に優れた磁心材料が必要とされて
いる。従来、このような磁心材料としてはFe−Ni結晶質
合金からなるセンデルタ（商品名）などが使用されてき
た。
ところで、最近、電子機器の小型軽量化、高性能化の
要求に伴って、スイッチング電源にも小型軽量化が強く
要望されており、これを実現するためにスイッチング周
波数をより高周波化することが求められている。
要求に伴って、スイッチング電源にも小型軽量化が強く
要望されており、これを実現するためにスイッチング周
波数をより高周波化することが求められている。
しかし、従来から使用されている結晶質合金は、20kH
z以上の高周波域においては保磁力が大きくなり、うず
電流損失が著しく増大し、高周波域での使用に適合する
ものではない。
z以上の高周波域においては保磁力が大きくなり、うず
電流損失が著しく増大し、高周波域での使用に適合する
ものではない。
一方、Coをベースとするアモルファス合金は、角形特
性および熱安定性に優れるなどに加えて、高周波域にお
いても鉄損が小さいなどの優れた特性を有することか
ら、可飽和リアクトル用の磁心材料として実用化されて
いる。
性および熱安定性に優れるなどに加えて、高周波域にお
いても鉄損が小さいなどの優れた特性を有することか
ら、可飽和リアクトル用の磁心材料として実用化されて
いる。
上記Co基アモルファス合金は、通常、所定の組成を有
する母合金を溶融し、この溶融金属を冷却ロール上に射
出するなどによって超急冷することにより、長尺な薄帯
として得ている。そして、このアモルファス合金薄帯を
たとえば所望の形状に巻回した後、結晶化温度以下キュ
リー温度以上の温度で磁気特性向上のための熱処理を行
うことにより、可飽和リアクトルなどに適した磁性コア
が得られる。
する母合金を溶融し、この溶融金属を冷却ロール上に射
出するなどによって超急冷することにより、長尺な薄帯
として得ている。そして、このアモルファス合金薄帯を
たとえば所望の形状に巻回した後、結晶化温度以下キュ
リー温度以上の温度で磁気特性向上のための熱処理を行
うことにより、可飽和リアクトルなどに適した磁性コア
が得られる。
（発明が解決しようとする課題） ところで、Co基アモルファス合金薄帯の軟磁気特性、
特に高角形比を安定して得るためには、上述した製造工
程における溶融金属の超急冷工程や熱処理工程の条件を
各組成に応じて最適化することが重要である。たとえば
角形比に関しては、薄帯の表面性が微妙に影響し、超急
冷条件が変動することによって表面性が低下すると、角
形比の低下を招いてしまう。
特に高角形比を安定して得るためには、上述した製造工
程における溶融金属の超急冷工程や熱処理工程の条件を
各組成に応じて最適化することが重要である。たとえば
角形比に関しては、薄帯の表面性が微妙に影響し、超急
冷条件が変動することによって表面性が低下すると、角
形比の低下を招いてしまう。
しかしながら、現状の量産時の製造技術においては、
製造工程における多少の条件変動は避けられない問題と
して存在しているため、ロット間やロット内で発生する
軟磁気特性のばらつきは避けられず、軟磁気特性の再現
性を向上させるという点に関して改善の余地を残してい
る。特に、高周波域で使用される可飽和リアクトルなど
においては、僅かな角形比の低下がそのまま可飽和リア
クトルとしての特性劣化に繋がるため、アムルファス合
金薄帯の軟磁気特性のばらつきは歩留低下の大きな要因
として考えられている。
製造工程における多少の条件変動は避けられない問題と
して存在しているため、ロット間やロット内で発生する
軟磁気特性のばらつきは避けられず、軟磁気特性の再現
性を向上させるという点に関して改善の余地を残してい
る。特に、高周波域で使用される可飽和リアクトルなど
においては、僅かな角形比の低下がそのまま可飽和リア
クトルとしての特性劣化に繋がるため、アムルファス合
金薄帯の軟磁気特性のばらつきは歩留低下の大きな要因
として考えられている。
本発明は、このような課題に対処するためになされた
もので、量産時における多少の製造条件の変動にかかわ
らず、安定して優れた軟磁気特性が得られるアモルファ
ス合金薄帯およびそれを用いた可飽和リアクトル用コア
を提供することを目的としている。
もので、量産時における多少の製造条件の変動にかかわ
らず、安定して優れた軟磁気特性が得られるアモルファ
ス合金薄帯およびそれを用いた可飽和リアクトル用コア
を提供することを目的としている。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明のアモルファス合金薄帯は、一般式： （Co1-a-b-cFeaMbCrc）100-z（Si1-d-eBdCe）ｚ ……（Ｉ） （ただし、式中ＭはNbおよびMoから選ばれた少なくとも
１種の元素を表し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｚは以下
の式を満足する数を示す。
１種の元素を表し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｚは以下
の式を満足する数を示す。
0.04≦ａ≦0.06 0.015≦ｂ≦0.03 0.015≦ｃ≦0.03 0.4≦ｄ≦0.5 ０≦ｅ≦0.2 24at％≦ｚ≦26at％） で合金組成が実質的に表されるCo基アモルファス合金か
らなることを特徴とするものである。
らなることを特徴とするものである。
本発明のアモルファス合金薄帯は、さらに、上記
（Ｉ）式で合金組成が実質的に表されるCo基アモルファ
ス合金からなり、安定して優れた表面性を有することを
特徴とするものである。
（Ｉ）式で合金組成が実質的に表されるCo基アモルファ
ス合金からなり、安定して優れた表面性を有することを
特徴とするものである。
また、本発明の可飽和リアクトル用コアは、上記アモ
ルファス合金薄帯の巻回体もしくは積層体からなること
を特徴とするものである。
ルファス合金薄帯の巻回体もしくは積層体からなること
を特徴とするものである。
本発明の可飽和リアクトル用コアは、さらに、上記
（Ｉ）式で合金組成が実質的に表されるCo基アモルファ
ス合金からなるアモルファス合金薄帯の巻回体もしくは
積層体からなる可飽和リアクトル用コアであって、角形
比のバラツキが１％以内となるコアが100個中84個以上
となることを特徴とするものである。
（Ｉ）式で合金組成が実質的に表されるCo基アモルファ
ス合金からなるアモルファス合金薄帯の巻回体もしくは
積層体からなる可飽和リアクトル用コアであって、角形
比のバラツキが１％以内となるコアが100個中84個以上
となることを特徴とするものである。
以下に、本発明のアモルファス合金の組成限定の理由
について説明する。
について説明する。
Feは磁歪を調整する元素であり、これにより軟磁気特
性の向上と樹脂コーティングによる磁気特性の劣化防止
が実現される。Feの添加量を示すａの値が0.04未満では
負の磁歪を、また0.06を超えると正の磁歪を示すため、
0.04〜0.06の範囲とする。
性の向上と樹脂コーティングによる磁気特性の劣化防止
が実現される。Feの添加量を示すａの値が0.04未満では
負の磁歪を、また0.06を超えると正の磁歪を示すため、
0.04〜0.06の範囲とする。
ＭはNbおよびMoから選ばれた少なくとも１種の元素で
あって、合金の結晶化温度を上昇させる元素であり、軟
磁気特性の向上のための熱処理時の温度範囲を拡大する
ことによって、熱処理条件の多少の変動を吸収して軟磁
気特性の安定付与に寄与するものである。このＭの添加
量を示すｂの値が0.015未満ではその効果が充分に得ら
れず、また0.03を超えると安定した軟磁気特性を得るこ
とができにくくなることから、0.015〜0.03の範囲とす
る。
あって、合金の結晶化温度を上昇させる元素であり、軟
磁気特性の向上のための熱処理時の温度範囲を拡大する
ことによって、熱処理条件の多少の変動を吸収して軟磁
気特性の安定付与に寄与するものである。このＭの添加
量を示すｂの値が0.015未満ではその効果が充分に得ら
れず、また0.03を超えると安定した軟磁気特性を得るこ
とができにくくなることから、0.015〜0.03の範囲とす
る。
Crは溶融合金の粘性を下げる元素であり、薄帯作製工
程における溶融金属射出温度が多少低下しても溶融金属
の低粘性を充分に保ち、安定して優れた表面性を付与す
るものである。このCrの添加量を示すｃの値は0.015〜
0.03の範囲であり、0.015未満では上記効果が充分に得
られず、また0.03を超えると結晶化温度の低下を妨げる
方向に働く。
程における溶融金属射出温度が多少低下しても溶融金属
の低粘性を充分に保ち、安定して優れた表面性を付与す
るものである。このCrの添加量を示すｃの値は0.015〜
0.03の範囲であり、0.015未満では上記効果が充分に得
られず、また0.03を超えると結晶化温度の低下を妨げる
方向に働く。
これらＭとCrの合計量は、ｂ＋ｃの値として0.03〜0.
055の範囲が好ましい。ｂ＋ｃの値が0.03未満であると
キュリー温度が高くなりすぎることによって磁気特性の
熱安定性が劣化し、また0.055を超えるとキュリー温度
が低くなるすぎることによって、飽和磁束密度の温度変
化が大きくなりすぎるためである。
055の範囲が好ましい。ｂ＋ｃの値が0.03未満であると
キュリー温度が高くなりすぎることによって磁気特性の
熱安定性が劣化し、また0.055を超えるとキュリー温度
が低くなるすぎることによって、飽和磁束密度の温度変
化が大きくなりすぎるためである。
Si、ＢおよびＣはアモルファス化のための必須元素で
あり、ｄの値は磁気特性の安定付与（表面性の向上と結
晶化温度の改善）を考慮した場合、0.4〜0.5の範囲が適
している。そして、さらにこの場合、Ｃをｅの値として
0.2以下添加することにより、より好ましいものとな
る。また、これらアモルファス化元素の全金属量中の量
を規定するｚの値は、24at％〜26at％の範囲が適してお
り、この範囲において薄帯作製工程における溶融金属射
出温度が多少低下しても溶融金属の低粘性を充分に保つ
ことが可能となる。
あり、ｄの値は磁気特性の安定付与（表面性の向上と結
晶化温度の改善）を考慮した場合、0.4〜0.5の範囲が適
している。そして、さらにこの場合、Ｃをｅの値として
0.2以下添加することにより、より好ましいものとな
る。また、これらアモルファス化元素の全金属量中の量
を規定するｚの値は、24at％〜26at％の範囲が適してお
り、この範囲において薄帯作製工程における溶融金属射
出温度が多少低下しても溶融金属の低粘性を充分に保つ
ことが可能となる。
本発明のアモルファス合金薄帯は、通常の液体急冷
法、たとえば単ロール法などを適用して超急冷すること
により得られる。
法、たとえば単ロール法などを適用して超急冷すること
により得られる。
また、本発明の可飽和リアクトル用コアは、上記単ロ
ール法などによって得られたアモルファス合金薄帯を巻
回したり、あるいは１層または複数層積層して所定形状
に成形した後、結晶化温度以下キュリー点以上の温度範
囲でたとえば10分〜５時間程度の熱処理を行うことによ
り得られる。また、この後用途に応じて、さらに無磁場
中あるいは磁場中熱処理（薄帯軸方向、幅方向、板厚方
向など）を施してもよい。なお、上記磁場中熱処理の再
の磁場の強さは、たとえば0.1Oe〜100Oe程度である。
ール法などによって得られたアモルファス合金薄帯を巻
回したり、あるいは１層または複数層積層して所定形状
に成形した後、結晶化温度以下キュリー点以上の温度範
囲でたとえば10分〜５時間程度の熱処理を行うことによ
り得られる。また、この後用途に応じて、さらに無磁場
中あるいは磁場中熱処理（薄帯軸方向、幅方向、板厚方
向など）を施してもよい。なお、上記磁場中熱処理の再
の磁場の強さは、たとえば0.1Oe〜100Oe程度である。
（作 用） 上記（Ｉ）式で表される合金組成を有するアモルファ
ス合金は、母合金を溶融したものを超急冷してアモルフ
ァス化する際に、射出時の溶融温度に対する粘性の変動
が小さいために、薄帯の表面性改善および冷却ロールに
対する溶湯の定常供給が短時間で達成できることから、
射出条件や急冷条件の多少の変動にかかわらず、安定し
て優れた表面性を得ることが可能となる。これにより、
高角形比が再現性よく得られる。また、結晶化温度が比
較的高いために、熱処理温度の範囲を広く設定でき、こ
のことからも優れた軟磁気特性を再現性よく得ることが
可能となる。
ス合金は、母合金を溶融したものを超急冷してアモルフ
ァス化する際に、射出時の溶融温度に対する粘性の変動
が小さいために、薄帯の表面性改善および冷却ロールに
対する溶湯の定常供給が短時間で達成できることから、
射出条件や急冷条件の多少の変動にかかわらず、安定し
て優れた表面性を得ることが可能となる。これにより、
高角形比が再現性よく得られる。また、結晶化温度が比
較的高いために、熱処理温度の範囲を広く設定でき、こ
のことからも優れた軟磁気特性を再現性よく得ることが
可能となる。
（実施例） 次に、本発明の実施例について説明する。
実施例１ （Co0.91Fe0.045Nb0.02Cr0.025）75（Si0.55Ｂ0.45）
25 で表される合金組成物を調合し、この合金組成物を母合
金として20kg溶融した後、単ロール法によって超急冷し
て幅25mm、板厚18μｍのアモルファス合金薄帯を作製し
た。
25 で表される合金組成物を調合し、この合金組成物を母合
金として20kg溶融した後、単ロール法によって超急冷し
て幅25mm、板厚18μｍのアモルファス合金薄帯を作製し
た。
次いで、上記アモルファス合金薄帯を幅4.5mmにスリ
ットした。
ットした。
次に、上記各磁性コア作製用薄帯を巻回して、外径15
mm、内径10mmのトロイダルコアを100個作製した。
mm、内径10mmのトロイダルコアを100個作製した。
この後、これら各トロイダルコアに460℃、0.5時間の
条件で熱処理を施して３℃／分の冷却速度で冷却し、さ
らに1Oeの磁場中で200℃、３時間の条件で熱処理を施し
た。
条件で熱処理を施して３℃／分の冷却速度で冷却し、さ
らに1Oeの磁場中で200℃、３時間の条件で熱処理を施し
た。
このようにした得た各トロイダルコアに１次および２
次巻線を施し、交流磁化測定装置を用いてｆ＝50kHzの
条件下における角形比（Br/Bs）を測定した。その結果
をヒストグラムとして第１図に示す。
次巻線を施し、交流磁化測定装置を用いてｆ＝50kHzの
条件下における角形比（Br/Bs）を測定した。その結果
をヒストグラムとして第１図に示す。
実施例２ （Co0.91Fe0.045Nb0.015Cr0.03）75（Si0.5Ｂ0.4Ｃ0.1）25 で表される合金組成物を用いて、実施例１と同様の製法
により同一形状のトロイダルコアを100個作製した。
により同一形状のトロイダルコアを100個作製した。
この後、これら各トロイダルコアに450℃、40分間の
条件で熱処理を施して５℃／分の冷却速度で冷却し、さ
らに1Oeの地場中で190℃、５時間の条件で熱処理を施し
た。
条件で熱処理を施して５℃／分の冷却速度で冷却し、さ
らに1Oeの地場中で190℃、５時間の条件で熱処理を施し
た。
このようにした得た各トロイダルコアの角形比（Br/B
s）を実施例１と同様な方法で測定した。その結果をヒ
ストグラムとして第２図に示す。
s）を実施例１と同様な方法で測定した。その結果をヒ
ストグラムとして第２図に示す。
比較例１ （Co0.95Fe0.05）72（Si0.4Ｂ0.6）28 で表されるアモルファス合金についても、同様に同形状
のトロイダルコアを作製して角形比を測定した。その結
果を第３図に示す。
のトロイダルコアを作製して角形比を測定した。その結
果を第３図に示す。
第１図、第２図および第３図から明らかなように、本
発明のアモルファス合金薄帯を用いたコアは、角形比の
バラツキが小さく、安定して高角形比が得られることが
分る。実施例１では図１から明らかなように、100個中8
8個のコアが角形比が99〜100％の範囲であり、実施例２
では図２から明らかなように、100個中84個のコアが角
形比が99〜100％の範囲であり、本発明によれば角形比
のバラツキが１％以内と小さいコアを、安定して製造す
ることが可能であることが分る。
発明のアモルファス合金薄帯を用いたコアは、角形比の
バラツキが小さく、安定して高角形比が得られることが
分る。実施例１では図１から明らかなように、100個中8
8個のコアが角形比が99〜100％の範囲であり、実施例２
では図２から明らかなように、100個中84個のコアが角
形比が99〜100％の範囲であり、本発明によれば角形比
のバラツキが１％以内と小さいコアを、安定して製造す
ることが可能であることが分る。
実施例３〜６、比較例２ 第１表に示す各組成の合金を用い、これらの合金の単
ロール法における溶融金属の射出時の温度を1320℃と13
80℃の２条件として、板厚18μｍのアモルファス合金薄
帯をそれぞれ作製した。次いで、得られた合金薄帯をス
リットし幅10mmとした。
ロール法における溶融金属の射出時の温度を1320℃と13
80℃の２条件として、板厚18μｍのアモルファス合金薄
帯をそれぞれ作製した。次いで、得られた合金薄帯をス
リットし幅10mmとした。
これらの薄帯を巻回して外径21mm、内径14mmのトロイ
ダルコアを各100個作製し、430℃で50分間の歪取り熱処
理を施した後、2Oeの磁場中で190℃、２時間の条件で磁
場中熱処理を施した。
ダルコアを各100個作製し、430℃で50分間の歪取り熱処
理を施した後、2Oeの磁場中で190℃、２時間の条件で磁
場中熱処理を施した。
このようにして得た各トロイダルコアに、１次および
２次巻線を施し、交流磁化測定装置を用いて、ｆ＝50kH
zの条件下における角形比（Br/Bs）を測定した。それら
の結果を第１表に併せて示す。
２次巻線を施し、交流磁化測定装置を用いて、ｆ＝50kH
zの条件下における角形比（Br/Bs）を測定した。それら
の結果を第１表に併せて示す。
第１表の測定結果から明らかなように、本発明による
アモルファス合金薄帯は、多少の製造条件の変動にかか
わらず、安定して高角形比が得られることが分る。
アモルファス合金薄帯は、多少の製造条件の変動にかか
わらず、安定して高角形比が得られることが分る。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明のアモルファス合金薄帯
は、優れた軟磁気特性たとえば高角形比や低鉄損を安定
して得ることができことから、可飽和リアクトル用コア
などに適した磁性材料を安定して提供することが可能と
なる。
は、優れた軟磁気特性たとえば高角形比や低鉄損を安定
して得ることができことから、可飽和リアクトル用コア
などに適した磁性材料を安定して提供することが可能と
なる。
第１図および第２図は本発明の実施例によるアモルファ
ス合金薄帯を用いたトロイダルコアの角形比の測定結果
を表すヒストグラム、第３図は比較例によるアモルファ
ス合金薄帯を用いたトロイダルコアの角形比の測定結果
を表すヒストグラムである。
ス合金薄帯を用いたトロイダルコアの角形比の測定結果
を表すヒストグラム、第３図は比較例によるアモルファ
ス合金薄帯を用いたトロイダルコアの角形比の測定結果
を表すヒストグラムである。
Claims (4)
- 【請求項１】一般式：（Co1-a-b-cFeaMbCrc）100-z（Si
1-d-eBdCe）ｚ （ただし、式中ＭはNbおよびMoから選ばれた少なくとも
１種の元素を表し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｚは以下
の式を満足する数を示す。 0.04≦ａ≦0.06 0.015≦ｂ≦0.03 0.015≦ｃ≦0.03 0.4≦ｄ≦0.5 ０≦ｅ≦0.2 24at％≦ｚ≦26at％） で合金組成が実質的に表されるCo基アモルファス合金か
らなることを特徴とするアモルファス合金薄帯。 - 【請求項２】一般式：（Co1-a-b-cFeaMbCrc）100-z（Si
1-d-eBdCe）ｚ （ただし、式中ＭはNbおよびMoから選ばれた少なくとも
１種の元素を表し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｚは以下
の式を満足する数を示す。 0.04≦ａ≦0.06 0.015≦ｂ≦0.03 0.015≦ｃ≦0.03 0.4≦ｄ≦0.5 ０≦ｅ≦0.2 24at％≦ｚ≦26at％） で合金組成が実質的に表されるCo基アモルファス合金か
らなり、安定して優れた表面性を有することを特徴とす
るアモルファス合金薄帯。 - 【請求項３】請求項１または請求項２記載のアモルファ
ス合金薄帯の巻回体もしくは積層体からなることを特徴
とする可飽和リアクトル用コア。 - 【請求項４】一般式：（Co1-a-b-cFeaMbCrc）100-z（Si
1-d-eBdCe）ｚ （ただし、式中ＭはNbおよびMoから選ばれた少なくとも
１種の元素を表し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｚは以下
の式を満足する数を示す。 0.04≦ａ≦0.06 0.015≦ｂ≦0.03 0.015≦ｃ≦0.03 0.4≦ｄ≦0.5 ０≦ｅ≦0.2 24at％≦ｚ≦26at％） で合金組成が実質的に表されるCo基アモルファス合金か
らなるアモルファス合金薄帯の巻回体もしくは積層体か
らなる可飽和リアクトル用コアであって、角形比のバラ
ツキが１％以内となるコアが100個中84個以上となるこ
とを特徴とする可飽和リアクトル用コア。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1339723A JP2831761B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | アモルファス合金薄帯およびそれを用いた可飽和リアクトル用コア |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1339723A JP2831761B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | アモルファス合金薄帯およびそれを用いた可飽和リアクトル用コア |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03201413A JPH03201413A (ja) | 1991-09-03 |
| JP2831761B2 true JP2831761B2 (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=18330200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1339723A Expired - Lifetime JP2831761B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | アモルファス合金薄帯およびそれを用いた可飽和リアクトル用コア |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2831761B2 (ja) |
-
1989
- 1989-12-28 JP JP1339723A patent/JP2831761B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03201413A (ja) | 1991-09-03 |
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