JP2925349B2 - Ｆｅ基軟磁性合金磁心 - Google Patents
Ｆｅ基軟磁性合金磁心Info
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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
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- H01F1/15308—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Fe/Ni
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、特に２０kＨz以上の
高い周波数において好適に使用される高周波コイルなど
に用いられるＦe基軟磁性合金磁心に関するものであ
る。
高い周波数において好適に使用される高周波コイルなど
に用いられるＦe基軟磁性合金磁心に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、チョークコイルなどの磁心材料と
して、５０％Ｎi−Ｆeパーマロイ磁心や８０％Ｎi−Ｆe
パーマロイ磁心が用いられてきた。
して、５０％Ｎi−Ｆeパーマロイ磁心や８０％Ｎi−Ｆe
パーマロイ磁心が用いられてきた。
【０００３】しかし、これらの磁心は高周波におけるコ
ア損失が大きく、数１０kＨz以上の周波数では磁心の温
度上昇が激しく使用が困難であった。
ア損失が大きく、数１０kＨz以上の周波数では磁心の温
度上昇が激しく使用が困難であった。
【０００４】近年、高周波におけるコア損失が低く、高
角形性が良好な特徴を生かし、Ｃo基のアモルファス磁
心がスイッチング電源制御用磁心として用いられるよう
になってきている。
角形性が良好な特徴を生かし、Ｃo基のアモルファス磁
心がスイッチング電源制御用磁心として用いられるよう
になってきている。
【０００５】しかしながら、Ｃo基アモルファス磁心
は、原料費が高く、価格が高いばかりでなく、飽和磁束
密度が通常１０kＧ以下であり、数１０kＨzから１００k
Ｈz帯の周波数においては飽和磁束密度が低いために動
作磁束密度の制約を受け、十分に磁心を小型化できない
等の問題があった。
は、原料費が高く、価格が高いばかりでなく、飽和磁束
密度が通常１０kＧ以下であり、数１０kＨzから１００k
Ｈz帯の周波数においては飽和磁束密度が低いために動
作磁束密度の制約を受け、十分に磁心を小型化できない
等の問題があった。
【０００６】一方、Ｆe基アモルファス磁心は飽和磁束
密度が高く、例えば特公昭５８−１１８３号公報に記載
されているように直流Ｂ−Ｈカーブの角形比が高く、最
大透磁率が高いものが得られることが知られている。
密度が高く、例えば特公昭５８−１１８３号公報に記載
されているように直流Ｂ−Ｈカーブの角形比が高く、最
大透磁率が高いものが得られることが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記Ｆ
e基アモルファス合金を用いた磁心は、鉄損が大きく、
添加元素の調整により鉄損の改善が試みられているが、
Ｃo系アモルファス合金に比べて未だに鉄損が大きいと
いう問題があった。
e基アモルファス合金を用いた磁心は、鉄損が大きく、
添加元素の調整により鉄損の改善が試みられているが、
Ｃo系アモルファス合金に比べて未だに鉄損が大きいと
いう問題があった。
【０００８】このような背景の基に本発明者らは、先
に、高飽和磁束密度のＦe系軟磁性合金を特願平２−１
０８３０８号（国内優先出願、特願平３−２２７９１
号）あるいは特願平２−２３０１３５号（特公平７−６
５１４５号）などとして提案し、これらを更に改良した
ものを特願平３−７８６１３号、特願平３−７８６１４
号などとして平成３年３月１８日付けで特許出願してい
る。これらの特許出願におけるＦe系軟磁性合金は、高
い飽和磁束密度と透磁率を併せ持ち、優れた軟磁気特性
を示すものである。
に、高飽和磁束密度のＦe系軟磁性合金を特願平２−１
０８３０８号（国内優先出願、特願平３−２２７９１
号）あるいは特願平２−２３０１３５号（特公平７−６
５１４５号）などとして提案し、これらを更に改良した
ものを特願平３−７８６１３号、特願平３−７８６１４
号などとして平成３年３月１８日付けで特許出願してい
る。これらの特許出願におけるＦe系軟磁性合金は、高
い飽和磁束密度と透磁率を併せ持ち、優れた軟磁気特性
を示すものである。
【０００９】平成３年３月１８日付け特許出願（特願平
３−７８６１３号、特願平３−７８６１４号）に係る合
金は、次式で示される組成からなることを特徴とする８
種類の高飽和磁束密度合金であった。
３−７８６１３号、特願平３−７８６１４号）に係る合
金は、次式で示される組成からなることを特徴とする８
種類の高飽和磁束密度合金であった。
【００１０】(Ｆe1-a Ｃo a)b Ｂx Ｌy Ｔ'z a≦０.０５、b≦９２原子％、x＝６.５〜１８原子％、y
＝４〜１０原子％、 z＝４.５原子％以下である。
＝４〜１０原子％、 z＝４.５原子％以下である。
【００１１】Ｆe b Ｂx Ｌy Ｔ'z b≦９２原子％、x＝６.５〜１８原子％、y＝４〜１０原
子％、z＝４.５原子％以下である。
子％、z＝４.５原子％以下である。
【００１２】(Ｆe1-a Ｍ a)b Ｂx Ｌy a≦０.０５、b≦９３原子％、x＝６.５〜１０原子％、y
＝４〜９原子％である。
＝４〜９原子％である。
【００１３】Ｆe b Ｂx Ｌy b≦９３原子％、x＝６.５〜１０原子％、y＝４〜９原子
％である。
％である。
【００１４】(Ｆe1-a Ｃo a)b Ｂx Ｌy Ｔ'z Ｄ s Ｘ a≦０.０５、b≦９２原子％、x＝６.５〜１８原子％、y
＝４〜１０原子％、 z＝４.５原子％以下、s＝４〜１
０原子％ である。
＝４〜１０原子％、 z＝４.５原子％以下、s＝４〜１
０原子％ である。
【００１５】Ｆe b Ｂx Ｌy Ｔ'z Ｄ s Ｘ b≦９２原子％、x＝６.５〜１８原子％、y＝４〜１０原
子％、 z＝４.５原子％以下、s＝４〜１０原子％ で
ある。
子％、 z＝４.５原子％以下、s＝４〜１０原子％ で
ある。
【００１６】(Ｆe1-a Ｍ a)b Ｂx Ｌy Ｄｓ Ｘ a≦０.０５、b≦９３原子％、x＝６.５〜１０原子％、y
＝４〜９原子％、sは４〜１０原子％である。
＝４〜９原子％、sは４〜１０原子％である。
【００１７】Ｆe b Ｂx Ｌy Ｄ s Ｘ b≦９３原子％、x＝６.５〜１０原子％、y＝４〜９原子
％、sは４〜１０原子％である。
％、sは４〜１０原子％である。
【００１８】但しＬはＴi,Ｎb,Ｔaからなる群から選ば
れた１種又は２種以上の元素であり、Ｔ'はＣu,Ａg,Ａ
u,Ｎi,Ｐd,Ｐtからなる群から選ばれた１種又は２種以
上の元素であり、ＭはＣo,Ｎiのいずれか、または、両
方であり、ＤはＺｒとＨｆの少なくとも一方であり、Ｘ
はＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒの中から選択され
る元素である。
れた１種又は２種以上の元素であり、Ｔ'はＣu,Ａg,Ａ
u,Ｎi,Ｐd,Ｐtからなる群から選ばれた１種又は２種以
上の元素であり、ＭはＣo,Ｎiのいずれか、または、両
方であり、ＤはＺｒとＨｆの少なくとも一方であり、Ｘ
はＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒの中から選択され
る元素である。
【００１９】以上のように本発明者らは、前記各組成の
種々のＦe系軟磁性合金を開発したわけであるが、前記
組成の合金について研究を重ねた結果、これを高周波用
磁心用として用いても良好な特性がえられることが判明
したので本願発明に到達した。
種々のＦe系軟磁性合金を開発したわけであるが、前記
組成の合金について研究を重ねた結果、これを高周波用
磁心用として用いても良好な特性がえられることが判明
したので本願発明に到達した。
【００２０】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、高飽和磁束密度を示し、高周波領域で鉄損が
少なく、耐熱性にもすぐれたＦe基軟磁性合金磁心を提
供することを目的とする。
たもので、高飽和磁束密度を示し、高周波領域で鉄損が
少なく、耐熱性にもすぐれたＦe基軟磁性合金磁心を提
供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】請求項１から２に記載し
た発明は前記課題を解決するために、次式で示される組
成からなり、溶湯を急冷することによって得られた非晶
質合金あるいは非晶質相を含む結晶質合金を加熱して、
微細な結晶粒を析出させたＦe基軟磁性合金薄 帯もしく
は粉末を用いて磁心を構成したものである。
た発明は前記課題を解決するために、次式で示される組
成からなり、溶湯を急冷することによって得られた非晶
質合金あるいは非晶質相を含む結晶質合金を加熱して、
微細な結晶粒を析出させたＦe基軟磁性合金薄 帯もしく
は粉末を用いて磁心を構成したものである。
【００２２】
【００２３】
【００２４】1） (Ｆe1-a Ｍ a)b Ｂx Ｌy a≦０.０５、８４原子％≦b≦９３原子％、x＝６.５〜
９原子％、y＝４〜９原子％である。
９原子％、y＝４〜９原子％である。
【００２５】2） Ｆe b Ｂx Ｌy８４原子％≦b≦９３原子％、x＝６.５〜９原子％、 y＝
４〜９原子％である。
４〜９原子％である。
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】但しＬはＴi,Ｎb,Ｔaからなる群から選ば
れた１種又は２種以上の元素であり、ＭはＣo,Ｎiのい
ずれか、または、両方である。
れた１種又は２種以上の元素であり、ＭはＣo,Ｎiのい
ずれか、または、両方である。
【００３１】
【作用】特定の組成からなり、溶湯を急冷することによ
って得られた非晶質合金あるいは非晶質相を含む結晶質
合金を加熱して、微細な結晶粒を析出させたＦe基軟磁
性合金薄帯もしくは粉末を用いて磁心を形成するので、
高飽和磁束密度と高透磁率を兼ね備え、高周波における
低鉄損失の鉄基軟磁性合金磁心を得ることができる。
って得られた非晶質合金あるいは非晶質相を含む結晶質
合金を加熱して、微細な結晶粒を析出させたＦe基軟磁
性合金薄帯もしくは粉末を用いて磁心を形成するので、
高飽和磁束密度と高透磁率を兼ね備え、高周波における
低鉄損失の鉄基軟磁性合金磁心を得ることができる。
【００３２】
【実施例】図１は本発明の磁心の一実施例を示すもの
で、この例の磁心１は環状をなすものであり、以下に示
す軟磁性合金から形成されている。
で、この例の磁心１は環状をなすものであり、以下に示
す軟磁性合金から形成されている。
【００３３】
【００３４】
【００３５】 (Ｆe1-a Ｍ a)b Ｂx Ｌy a≦０.０５、８４原子％≦b≦９３原子％、x＝６.５〜
９原子％、y＝４〜９原子％である。
９原子％、y＝４〜９原子％である。
【００３６】 Ｆe b Ｂx Ｌy８４原子％≦b≦９３原子％、x＝６.５〜９原子％、 y＝
４〜９原子％である。
４〜９原子％である。
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】但しＬはＴi,Ｎb,Ｔaからなる群から選ば
れた１種又は２種以上の元素であり、ＭはＣo,Ｎiのい
ずれか、または、両方である。
れた１種又は２種以上の元素であり、ＭはＣo,Ｎiのい
ずれか、または、両方である。
【００４２】本発明において非晶質相を得やすくするた
めには、非晶質形成能を有するＴi,Ｎb,Ｔaの少なくと
も１つ及びＢを含む必要がある。
めには、非晶質形成能を有するＴi,Ｎb,Ｔaの少なくと
も１つ及びＢを含む必要がある。
【００４３】Ｂには本発明合金の非晶質形成能を高める
効果、および前記熱処理工程において磁気特性に悪影響
を及ぼす化合物相の生成を抑制する効果があると考えら
れ、このためＢ添加は必須である。
効果、および前記熱処理工程において磁気特性に悪影響
を及ぼす化合物相の生成を抑制する効果があると考えら
れ、このためＢ添加は必須である。
【００４４】ＴiとＮbとＴaにも同等の効果があるが、
これらの元素の中でもＮbとＴaは、融点の高い金属材料
であって熱的に安定であり、製造時に酸化しずらいもの
である。よってこれらの元素を添加している場合は、先
に本願発明者らが特願平２−１０８３０８号において特
許出願している材料（ＨｆやＺｒを含有するもの）より
も製造条件が容易で安価に製造することができ、また、
コストの面でも有利である。即ち、先に本願発明者らが
特願平２−１０８３０８号で特許出願している系の合金
においては、真空雰囲気中において不活性ガスを供給し
て酸化に留意しつつ製造する必要があったが、本願発明
の合金においては製造条件をゆるくすることができる。
具体的には、ノズル先端部に不活性ガスを部分的に供給
しつつ大気中で製造もしくは大気中の雰囲気で製造する
ことができる。
これらの元素の中でもＮbとＴaは、融点の高い金属材料
であって熱的に安定であり、製造時に酸化しずらいもの
である。よってこれらの元素を添加している場合は、先
に本願発明者らが特願平２−１０８３０８号において特
許出願している材料（ＨｆやＺｒを含有するもの）より
も製造条件が容易で安価に製造することができ、また、
コストの面でも有利である。即ち、先に本願発明者らが
特願平２−１０８３０８号で特許出願している系の合金
においては、真空雰囲気中において不活性ガスを供給し
て酸化に留意しつつ製造する必要があったが、本願発明
の合金においては製造条件をゆるくすることができる。
具体的には、ノズル先端部に不活性ガスを部分的に供給
しつつ大気中で製造もしくは大気中の雰囲気で製造する
ことができる。
【００４５】なお、Ｃu,Ｎiおよびこれらと同族元素の
うちから選ばれた少なくとも１種又は２種以上の元素を
４.５原子％以下、より好ましくは、０.２原子％〜４.
５原子％配合すると、前記熱処理工程により優れた軟磁
気特性を得ることができる。又これらの元素の中でもＣ
ｕは特に好適である。
うちから選ばれた少なくとも１種又は２種以上の元素を
４.５原子％以下、より好ましくは、０.２原子％〜４.
５原子％配合すると、前記熱処理工程により優れた軟磁
気特性を得ることができる。又これらの元素の中でもＣ
ｕは特に好適である。
【００４６】Ｃu,Ｎi等が０. ２原子％以下の場合は、
熱処理後の軟磁気特性が若干劣るが飽和磁束密度が若干
高くなるので、Ｃu,Ｎi等は０. ２原子％以下でもよ
い。
熱処理後の軟磁気特性が若干劣るが飽和磁束密度が若干
高くなるので、Ｃu,Ｎi等は０. ２原子％以下でもよ
い。
【００４７】また、Ｃu,Ｎi等の添加により、軟磁気特
性が著しく改善される機構については明らかではない
が、結晶化温度を示差熱分析法により測定したところ、
Ｃu,Ｎi等を添加した合金の結晶化温度は、添加しない
合金に比べてやや低い温度であると認められた。これは
前記元素の添加により非晶質相が不均一となり、その結
果、非晶質相の安定性が低下したことに起因すると考え
られる。また不均一な非晶質相が結晶化する場合、部分
的に結晶化しやすい領域が多数でき不均一核生成するた
め、得られる組織が微細結晶粒組織となると考えられ
る。また特にＦeに対する固溶度が著しく低い元素であ
るＣuの場合、相分離傾向があるため、加熱によりミク
ロな組成ゆらぎが生じ、非晶質相が不均一となる傾向が
より顕著になると考えられ、組織の微細化に寄与するも
のと考えられる。
性が著しく改善される機構については明らかではない
が、結晶化温度を示差熱分析法により測定したところ、
Ｃu,Ｎi等を添加した合金の結晶化温度は、添加しない
合金に比べてやや低い温度であると認められた。これは
前記元素の添加により非晶質相が不均一となり、その結
果、非晶質相の安定性が低下したことに起因すると考え
られる。また不均一な非晶質相が結晶化する場合、部分
的に結晶化しやすい領域が多数でき不均一核生成するた
め、得られる組織が微細結晶粒組織となると考えられ
る。また特にＦeに対する固溶度が著しく低い元素であ
るＣuの場合、相分離傾向があるため、加熱によりミク
ロな組成ゆらぎが生じ、非晶質相が不均一となる傾向が
より顕著になると考えられ、組織の微細化に寄与するも
のと考えられる。
【００４８】以上の観点からＣu及びその同族元素、Ｎi
およびＰd,Ｐt以外の元素でも結晶化温度を低下させる
元素には同様の効果が期待できる。またＣuのようにＦe
に対する固溶限が小さい元素にも同様の効果が期待でき
る。
およびＰd,Ｐt以外の元素でも結晶化温度を低下させる
元素には同様の効果が期待できる。またＣuのようにＦe
に対する固溶限が小さい元素にも同様の効果が期待でき
る。
【００４９】
【００５０】本発明で使用するＦe系軟磁性合金におけ
るＦe,Ｃo量のbは、Ｃu,Ｎi等を含まない場合において
は９３原子％以下である。これは、bが９３原子％を越
えると高い透磁率が得られないためであるが、飽和磁束
密度１０kＧ以上を得るためには、bが７５原子％以上で
あることがより好ましい。
るＦe,Ｃo量のbは、Ｃu,Ｎi等を含まない場合において
は９３原子％以下である。これは、bが９３原子％を越
えると高い透磁率が得られないためであるが、飽和磁束
密度１０kＧ以上を得るためには、bが７５原子％以上で
あることがより好ましい。
【００５１】前記合金は、前記組成の非晶質合金あるい
は非晶質相を含む結晶質合金を溶湯から急冷することに
より得る工程と、この工程で得られたものを加熱し微細
な結晶粒を析出させる工程によって通常得ることができ
る。
は非晶質相を含む結晶質合金を溶湯から急冷することに
より得る工程と、この工程で得られたものを加熱し微細
な結晶粒を析出させる工程によって通常得ることができ
る。
【００５２】溶湯から急冷する場合、溶湯をノズルから
回転冷却ロールの表面に吹き出して急冷する場合は、薄
帯(リボン)が得られるので、この薄帯を適当な形状にプ
レス打ち抜きして積層すれば磁心が得られる。また、前
記溶湯から公知のアトマイズ法などによって軟磁性合金
粉末を得、この粉末を成形し、焼結して磁心を形成する
こともできる。
回転冷却ロールの表面に吹き出して急冷する場合は、薄
帯(リボン)が得られるので、この薄帯を適当な形状にプ
レス打ち抜きして積層すれば磁心が得られる。また、前
記溶湯から公知のアトマイズ法などによって軟磁性合金
粉末を得、この粉末を成形し、焼結して磁心を形成する
こともできる。
【００５３】そして、得られた磁心を必要に応じて熱処
理するならば、磁気特性に優れた磁心が得られる。
理するならば、磁気特性に優れた磁心が得られる。
【００５４】以下に本発明の磁心Ｄを製造する場合にお
いて、合金粉末から磁心を製造する方法について詳細に
説明する。
いて、合金粉末から磁心を製造する方法について詳細に
説明する。
【００５５】本発明において、磁心１を製造するには、
前記組成の合金を粉末化してから所望の磁心形状に合わ
せて軟磁性合金粉末を圧密し、焼結して得ることができ
る。
前記組成の合金を粉末化してから所望の磁心形状に合わ
せて軟磁性合金粉末を圧密し、焼結して得ることができ
る。
【００５６】本発明に用いる高飽和磁束密度Ｆe系軟磁
性合金粉末を得るには、先に本発明者らが特許出願して
いる組成の軟磁性合金の溶湯からアトマイズ法などによ
って急冷して粉末化する工程と、前記工程で得られたも
のを加熱し微細な結晶粒を析出させる熱処理工程とによ
って通常得ることが出来る。なお、前記軟磁性合金粉末
を製造する場合、先に本発明者らが特許出願している合
金を作製し、この合金を結晶化温度以上に加熱し、脆化
させた後に粉砕して得ることもできる。
性合金粉末を得るには、先に本発明者らが特許出願して
いる組成の軟磁性合金の溶湯からアトマイズ法などによ
って急冷して粉末化する工程と、前記工程で得られたも
のを加熱し微細な結晶粒を析出させる熱処理工程とによ
って通常得ることが出来る。なお、前記軟磁性合金粉末
を製造する場合、先に本発明者らが特許出願している合
金を作製し、この合金を結晶化温度以上に加熱し、脆化
させた後に粉砕して得ることもできる。
【００５７】ここで例えば、アトマイズ法によって磁性
合金粉末を得るには、前記組成の合金材料を高周波溶解
炉などを用いてルツボ内にて金属溶湯とし、ルツボ底部
に設けられた溶湯噴出用ノズルを通して流下、落下させ
る。そして、噴出用ノズルから落下する溶湯流に対し
て、例えば円形状に配置された多孔の噴霧化ノズルによ
り、窒素ガスを所定の圧力で吹き付けて溶湯流を粉末化
することにより得ることができる。
合金粉末を得るには、前記組成の合金材料を高周波溶解
炉などを用いてルツボ内にて金属溶湯とし、ルツボ底部
に設けられた溶湯噴出用ノズルを通して流下、落下させ
る。そして、噴出用ノズルから落下する溶湯流に対し
て、例えば円形状に配置された多孔の噴霧化ノズルによ
り、窒素ガスを所定の圧力で吹き付けて溶湯流を粉末化
することにより得ることができる。
【００５８】また、前記組成のＦe系軟磁性合金は、結
晶化温度以上に加熱することで脆くなることが本発明者
らの研究で判明しているので、この特性を利用して粉末
化することもできる。前記組成の合金を５５０〜６５０
℃の温度範囲に加熱して脆化させ、この状態で粉砕し、
粒径を揃えることにより粉末化することもできる。
晶化温度以上に加熱することで脆くなることが本発明者
らの研究で判明しているので、この特性を利用して粉末
化することもできる。前記組成の合金を５５０〜６５０
℃の温度範囲に加熱して脆化させ、この状態で粉砕し、
粒径を揃えることにより粉末化することもできる。
【００５９】次に前記組成の合金を実際に製造し、得ら
れた軟磁性合金の磁気特性を測定した結果を示す。
れた軟磁性合金の磁気特性を測定した結果を示す。
【００６０】以下の例に示す各合金は片ロール液体急冷
法により作成した。すなわち、１つの回転している鋼製
ロール上におかれたノズルより溶融金属をアルゴンガス
の圧力により前記ロール上に噴出させ、急冷して薄帯を
得る。以上のように作成した薄帯の幅は約１５mmであ
り、厚さは約２０〜４０μmであった。
法により作成した。すなわち、１つの回転している鋼製
ロール上におかれたノズルより溶融金属をアルゴンガス
の圧力により前記ロール上に噴出させ、急冷して薄帯を
得る。以上のように作成した薄帯の幅は約１５mmであ
り、厚さは約２０〜４０μmであった。
【００６１】透磁率は、薄帯を加工し、外径１０mm、内
径５mmのリング状とし、これを積み重ねたものに巻線
し、インダクタンス法により測定した。この透磁率(μ)
の測定条件は１０mＯe,１ＫＨzとした。
径５mmのリング状とし、これを積み重ねたものに巻線
し、インダクタンス法により測定した。この透磁率(μ)
の測定条件は１０mＯe,１ＫＨzとした。
【００６２】まず、合金の磁気特性および構造におよぼ
す熱処理の効果について、Ｆｅ 80 Ｂ 12 Ｎｂ 7 Ｃｕ 1 合金を
例にとって以下に説明する。なお、昇温速度毎分１０℃
の示差熱分析により求めたＦｅ80Ｂ12Ｎｂ7Ｃｕ1合金の
結晶化温度は４７０℃であった。
す熱処理の効果について、Ｆｅ 80 Ｂ 12 Ｎｂ 7 Ｃｕ 1 合金を
例にとって以下に説明する。なお、昇温速度毎分１０℃
の示差熱分析により求めたＦｅ80Ｂ12Ｎｂ7Ｃｕ1合金の
結晶化温度は４７０℃であった。
【００６３】図２は、Ｆｅ80Ｂ12Ｎｂ7Ｃｕ1合金の実効
透磁率に及ぼす焼純(各温度で１時間保持後水焼入れ)の
効果を示す。
透磁率に及ぼす焼純(各温度で１時間保持後水焼入れ)の
効果を示す。
【００６４】図２より急冷状態(ＲＱ)における本合金の
実効透磁率は、Ｆe基非晶質合金程度の低い値を示す
が、５００〜６２０℃の焼鈍により、急冷状態の１０倍
程度の高い値に増加している。ここで６００℃熱処理後
の厚さ約２０μmの試料について透磁率の周波数依存を
調べたところ１ＫＨzで２８８００、１０ＫＨzで２５４
００、更に１００ＫＨzで７６００と、高い測定周波数
においても優れた軟磁気特性を示した。
実効透磁率は、Ｆe基非晶質合金程度の低い値を示す
が、５００〜６２０℃の焼鈍により、急冷状態の１０倍
程度の高い値に増加している。ここで６００℃熱処理後
の厚さ約２０μmの試料について透磁率の周波数依存を
調べたところ１ＫＨzで２８８００、１０ＫＨzで２５４
００、更に１００ＫＨzで７６００と、高い測定周波数
においても優れた軟磁気特性を示した。
【００６５】よって合金の磁気特性は最適な熱処理条件
を適当に選ぶことにより調整することができ、また磁場
中焼鈍などにより磁気特性を改善することができること
が明らかになった。
を適当に選ぶことにより調整することができ、また磁場
中焼鈍などにより磁気特性を改善することができること
が明らかになった。
【００６６】また、Ｆｅ80Ｂ12Ｎｂ7Ｃｕ1合金の熱処理
前後の構造の変化をＸ線回折法により調べ、熱処理後の
組織を透過電子顕微鏡を用いて観察し、結果をそれぞれ
図３と図４に示す。
前後の構造の変化をＸ線回折法により調べ、熱処理後の
組織を透過電子顕微鏡を用いて観察し、結果をそれぞれ
図３と図４に示す。
【００６７】図３より、急冷状態では非晶質に特有のハ
ローな回折図形が、熱処理後には体心立方晶に独特の回
折図形がそれぞれ認められ、本合金の構造が熱処理によ
り、非晶質から体心立方晶へと変化したことがわかる。
そして図４より、熱処理後の組織が、粒径約１００
オンク゛ストローム程度の微結晶から成ることがわかる。また、
Ｆｅ80Ｂ12Ｎｂ7Ｃｕ1合金について熱処理前後の硬さの
変化を調べたところ、ビッカース硬さで急冷状態の６５
０ＤＰＮから６５０℃熱処理後には９５０ＤＰＮと従来
材料にない高い値まで増加した。
ローな回折図形が、熱処理後には体心立方晶に独特の回
折図形がそれぞれ認められ、本合金の構造が熱処理によ
り、非晶質から体心立方晶へと変化したことがわかる。
そして図４より、熱処理後の組織が、粒径約１００
オンク゛ストローム程度の微結晶から成ることがわかる。また、
Ｆｅ80Ｂ12Ｎｂ7Ｃｕ1合金について熱処理前後の硬さの
変化を調べたところ、ビッカース硬さで急冷状態の６５
０ＤＰＮから６５０℃熱処理後には９５０ＤＰＮと従来
材料にない高い値まで増加した。
【００６８】以上のごとく前記組成の合金は、前述の組
成を有する非晶質合金を熱処理により結晶化させ、超微
細結晶粒を主とする組織を得ることにより、高飽和磁束
密度でかつ軟磁気特性に優れ、更に高い硬度と高い熱安
定性を有する優れた特性を得ることができることが明ら
かである。
成を有する非晶質合金を熱処理により結晶化させ、超微
細結晶粒を主とする組織を得ることにより、高飽和磁束
密度でかつ軟磁気特性に優れ、更に高い硬度と高い熱安
定性を有する優れた特性を得ることができることが明ら
かである。
【００６９】次に前記の如く得られた合金を粉末化する
場合について説明する。前記の合金は強度が高く堅いの
で、そのままの状態では粉砕して粉末化することは難し
い。よって、前記の如く得られた合金を５００℃に加熱
して脆化させた状態でボールミルやアトライタなどの粉
砕装置により粉砕する。この操作によって粒径１〜１０
０μm程度の軟磁性合金粉末を得ることができる。
場合について説明する。前記の合金は強度が高く堅いの
で、そのままの状態では粉砕して粉末化することは難し
い。よって、前記の如く得られた合金を５００℃に加熱
して脆化させた状態でボールミルやアトライタなどの粉
砕装置により粉砕する。この操作によって粒径１〜１０
０μm程度の軟磁性合金粉末を得ることができる。
【００７０】次にこの軟磁性合金粉末を用いて磁心を製
造する場合について説明する。まず、図５に示すよう
に、プレス装置Ｐの上型ＰＵと下型ＰＬとによって、軟
磁性合金粉末Ａを所定形状のコアＢに一次成形する。こ
の一次成形コアＢは、次に図６に示す加圧カプセル１０
内に圧力媒体粉末Ｃとともに封入される。図面では、維
持成形コアＢを１つのみ描いているが、実際には多数の
一次成形コアＢが同時に加圧カプセル１０内に封入され
る。
造する場合について説明する。まず、図５に示すよう
に、プレス装置Ｐの上型ＰＵと下型ＰＬとによって、軟
磁性合金粉末Ａを所定形状のコアＢに一次成形する。こ
の一次成形コアＢは、次に図６に示す加圧カプセル１０
内に圧力媒体粉末Ｃとともに封入される。図面では、維
持成形コアＢを１つのみ描いているが、実際には多数の
一次成形コアＢが同時に加圧カプセル１０内に封入され
る。
【００７１】加圧カプセル１０は、有底筒状の本体１１
と、この本体１１の上部に被せる蓋体１２とからなり、
蓋体１２には脱気パイプ１３が開口している。この加圧
カプセル１０内には、蓋体１２を外した状態にいて、本
体１１内に一次成形コアＢと圧力媒体粉末Ｃが充填され
る。次いで、本体１１の上部内面に一次成形コアＢおよ
び圧力媒体粉末Ｃが通過しないメッシュ板１４を被せ
て、本体１１と蓋体１２を溶接し、本体１１と蓋体１２
間の隙間をなくす。そして脱気パイプ１３を潰して、内
部に一次成形コアＢおよび圧力媒体粉末Ｃを封入した密
閉されたワーク３０(加圧カプセル１０)を完成する。
と、この本体１１の上部に被せる蓋体１２とからなり、
蓋体１２には脱気パイプ１３が開口している。この加圧
カプセル１０内には、蓋体１２を外した状態にいて、本
体１１内に一次成形コアＢと圧力媒体粉末Ｃが充填され
る。次いで、本体１１の上部内面に一次成形コアＢおよ
び圧力媒体粉末Ｃが通過しないメッシュ板１４を被せ
て、本体１１と蓋体１２を溶接し、本体１１と蓋体１２
間の隙間をなくす。そして脱気パイプ１３を潰して、内
部に一次成形コアＢおよび圧力媒体粉末Ｃを封入した密
閉されたワーク３０(加圧カプセル１０)を完成する。
【００７２】なお脱気する際には、加圧カプセル１０を
加熱炉Ｆに入れ、約５００℃〜６００℃前後の温度を加
える。これはガス抜きをより完全にするための加熱で、
この種の脱気では常套的に行なわれる。圧力媒体粉末Ｃ
は、軟磁性合金粉末Ａ(一次成形コアＢ)と化学反応しな
い材料から選定して用いる。ここで一次成形コアＢが前
記組成のＦe系軟磁性合金粉末であるので、ＺrＯ2粉末
を用いると良い。この他、ＭgＯ粉末を用いても良い。
加熱炉Ｆに入れ、約５００℃〜６００℃前後の温度を加
える。これはガス抜きをより完全にするための加熱で、
この種の脱気では常套的に行なわれる。圧力媒体粉末Ｃ
は、軟磁性合金粉末Ａ(一次成形コアＢ)と化学反応しな
い材料から選定して用いる。ここで一次成形コアＢが前
記組成のＦe系軟磁性合金粉末であるので、ＺrＯ2粉末
を用いると良い。この他、ＭgＯ粉末を用いても良い。
【００７３】図７は、このワーク３０を高温高圧下で処
理する熱間静水圧プレス２０の概念図で、高圧円筒２１
の上下が上蓋２２と下蓋２３で開閉および閉塞可能とな
っている。上蓋２２には高圧ガス導入管２４が開口して
いる。高圧円筒２１内には、ワーク３０の支持台２５
と、ヒータ２６とが位置しており、高圧円筒２１とヒー
タ２６の間には、断熱層２７が設けられている。
理する熱間静水圧プレス２０の概念図で、高圧円筒２１
の上下が上蓋２２と下蓋２３で開閉および閉塞可能とな
っている。上蓋２２には高圧ガス導入管２４が開口して
いる。高圧円筒２１内には、ワーク３０の支持台２５
と、ヒータ２６とが位置しており、高圧円筒２１とヒー
タ２６の間には、断熱層２７が設けられている。
【００７４】ワーク３０は、この熱間静水圧プレスの支
持台２５上に載置され、ヒータ２６によって高温に熱せ
られると同時に、導入管２４から導入される圧力媒体と
しての高圧ガスにより、等方性の圧力を受ける。その結
果、ワーク３０(カプセル１０)は全体が圧縮変形され
る。この圧縮変形の過程において、加圧カプセル１０内
の一次成形コアＢは、圧力媒体粉末Ｃを介して等方圧力
を受ける。また、ヒータ２６による熱も、圧力媒体粉末
Ｃを介して受けるために、一次成形コアＢが急激に加熱
されることがなく、急激加熱に起因する一次成形コアＢ
の割れや変形を生じることがない。即ち、一次成形コア
Ｂは均等に圧縮され、内部の気泡が除かれて最終的に焼
結され、磁心Ｄが完成する。この磁心Ｄは、一次成形コ
アＢに比して縮むため、縮み代を考慮して一次成形コア
Ｂの形状を決定しておく。
持台２５上に載置され、ヒータ２６によって高温に熱せ
られると同時に、導入管２４から導入される圧力媒体と
しての高圧ガスにより、等方性の圧力を受ける。その結
果、ワーク３０(カプセル１０)は全体が圧縮変形され
る。この圧縮変形の過程において、加圧カプセル１０内
の一次成形コアＢは、圧力媒体粉末Ｃを介して等方圧力
を受ける。また、ヒータ２６による熱も、圧力媒体粉末
Ｃを介して受けるために、一次成形コアＢが急激に加熱
されることがなく、急激加熱に起因する一次成形コアＢ
の割れや変形を生じることがない。即ち、一次成形コア
Ｂは均等に圧縮され、内部の気泡が除かれて最終的に焼
結され、磁心Ｄが完成する。この磁心Ｄは、一次成形コ
アＢに比して縮むため、縮み代を考慮して一次成形コア
Ｂの形状を決定しておく。
【００７５】以上のようにして圧縮変形されたワーク３
０は、熱間静水圧プレスから取り出して後、図８に示す
ようにその本体１１および蓋体１２を壊して、内部の完
成された磁心Ｄを取り出す。磁心Ｄはプレス装置Ｐによ
って予め所定の形状に加工されているために、磁気ヘッ
ドコアとしてそのまま使用することができる。
０は、熱間静水圧プレスから取り出して後、図８に示す
ようにその本体１１および蓋体１２を壊して、内部の完
成された磁心Ｄを取り出す。磁心Ｄはプレス装置Ｐによ
って予め所定の形状に加工されているために、磁気ヘッ
ドコアとしてそのまま使用することができる。
【００７６】また、以上の熱間静水圧プレスにおいて、
一次成形コアＢは、これと化学反応しない圧力媒体粉末
Ｃで覆われるため、完成された磁気ヘッドコアＤに、性
質の変化を生じるおそれはない。
一次成形コアＢは、これと化学反応しない圧力媒体粉末
Ｃで覆われるため、完成された磁気ヘッドコアＤに、性
質の変化を生じるおそれはない。
【００７７】なお、以上の説明においては、環状の磁心
Ｄを製造する場合について説明したが、プレス装置Ｐの
型の形状を適宜変更することで、環状の磁心Ｄに限ら
ず、図９に示す構造のドラム形磁心Ｄ2を形成すること
も容易であり、棒状あるいは板状などのアンテナ用磁
心、多孔型磁心、ねじ型磁心、カップ型磁心、つぼ型磁
心、あるいはその他の形状の磁心を製造できることも勿
論である。
Ｄを製造する場合について説明したが、プレス装置Ｐの
型の形状を適宜変更することで、環状の磁心Ｄに限ら
ず、図９に示す構造のドラム形磁心Ｄ2を形成すること
も容易であり、棒状あるいは板状などのアンテナ用磁
心、多孔型磁心、ねじ型磁心、カップ型磁心、つぼ型磁
心、あるいはその他の形状の磁心を製造できることも勿
論である。
【００７８】次に、図５ないし図８を基に先に説明した
方法によって環状の磁心を製造し、この磁心の磁気性能
を測定した。
方法によって環状の磁心を製造し、この磁心の磁気性能
を測定した。
【００７９】Ｆe系軟磁性合金粉末として、Ｆｅ80Ｂ12
Ｎｂ7Ｃｕ1なる組成の合金を結晶化温度以上に加熱して
粉砕することにより得たものを用いた。この軟磁性合金
粉末をプレス装置によって環状になるように一次成形し
た。次にこの一次成形品に、真空を含む不活性ガス雰囲
気中において５００〜６００℃で予備焼結を行った。次
いでこの一次成形品を温度６００℃、圧力５０００気
圧、焼結時間２４時間に設定して熱間静水圧プレスを行
った。
Ｎｂ7Ｃｕ1なる組成の合金を結晶化温度以上に加熱して
粉砕することにより得たものを用いた。この軟磁性合金
粉末をプレス装置によって環状になるように一次成形し
た。次にこの一次成形品に、真空を含む不活性ガス雰囲
気中において５００〜６００℃で予備焼結を行った。次
いでこの一次成形品を温度６００℃、圧力５０００気
圧、焼結時間２４時間に設定して熱間静水圧プレスを行
った。
【００８０】得られた磁心の透磁率(μe)(１kＨz)は８
０００、保磁力は０．２Ｏe、飽和磁束密度は１４．１
ＫＧを示し、優れた磁気特性を発揮するこ確認できた。
０００、保磁力は０．２Ｏe、飽和磁束密度は１４．１
ＫＧを示し、優れた磁気特性を発揮するこ確認できた。
【００８１】また、前記と同等の方法により得られた複
数の磁心について、Ｕ関数計により磁束密度の波高値Ｂ
mが２kＧ、周波数fが１００kＨzまで鉄損Ｗ2/100kを測
定し、その結果を表１に示す。各磁心を構成する軟磁性
合金の組成は、表１に示すとうりである。
数の磁心について、Ｕ関数計により磁束密度の波高値Ｂ
mが２kＧ、周波数fが１００kＨzまで鉄損Ｗ2/100kを測
定し、その結果を表１に示す。各磁心を構成する軟磁性
合金の組成は、表１に示すとうりである。
【００８２】
【表１】
【００８３】表１から明らかなように、本発明に用いる
特定組成の合金からなる磁心の鉄損は、従来からあるＦ
ｅ 78 Ｓｉ 10 Ｂ 12 なる組成の合金の鉄損より小さく、磁心
として優れたものであることが判明した。
特定組成の合金からなる磁心の鉄損は、従来からあるＦ
ｅ 78 Ｓｉ 10 Ｂ 12 なる組成の合金の鉄損より小さく、磁心
として優れたものであることが判明した。
【００８４】以上のことから本発明の磁心は、高周波コ
イル用、可飽和リアクトル用などとして好適であること
が明らかになった。
イル用、可飽和リアクトル用などとして好適であること
が明らかになった。
【００８５】
【発明の効果】以上説明したように本発明のＦe基軟磁
性合金磁心は、特定の組成からなり、 溶湯を急冷するこ
とによって得られた非晶質合金あるいは非晶質相を含む
結晶質合金を加熱して、微細な結晶粒を析出させたＦe
基軟磁性合金薄帯もしくは粉末から形成するので、高飽
和磁束密度と高透磁率を併せ持ち、高い機械特性と熱安
定性を備えた優れた磁心を得ることができる効果があ
る。従って、本発明の磁心は、高周波コイル用、過飽和
リアクトル用などとして好適である。
性合金磁心は、特定の組成からなり、 溶湯を急冷するこ
とによって得られた非晶質合金あるいは非晶質相を含む
結晶質合金を加熱して、微細な結晶粒を析出させたＦe
基軟磁性合金薄帯もしくは粉末から形成するので、高飽
和磁束密度と高透磁率を併せ持ち、高い機械特性と熱安
定性を備えた優れた磁心を得ることができる効果があ
る。従って、本発明の磁心は、高周波コイル用、過飽和
リアクトル用などとして好適である。
【図１】本発明の一実施例を示す斜視図
【図２】Ｆe系軟磁性合金の一例の透磁率と熱処理温度
の関係を示すグラフ
の関係を示すグラフ
【図３】前記合金の熱処理前後の構造変化を示すＸ線回
折図形を示すグラフ
折図形を示すグラフ
【図４】前記合金の熱処理後の組織を示す顕微鏡写真の
模式図
模式図
【図５】プレス装置により軟磁性合金粉末から一次成形
コアを形成する模様を示す模式図
コアを形成する模様を示す模式図
【図６】(Ａ)ないし(Ｃ)は一次成形コアを加圧カプセル
内に入れる様子を示す断面図
内に入れる様子を示す断面図
【図７】図６の加圧カプセルを高温下で加圧する熱間静
水圧プレスの概念図
水圧プレスの概念図
【図８】加圧カプセル内から磁気ヘッドコアを取り出す
状態を示す模式図
状態を示す模式図
【図９】ドラム型の磁心を示す斜視図
Ａ 軟磁性合金粉末 Ｂ 一次成形コア Ｃ 圧力媒体粉末 Ｄ 磁心 Ｄ2 磁心 １０ 圧力カプセル １１ 本体 １２ 蓋体 １３ 脱気パイプ ２０ 熱間静水圧プレス ２１ 高圧円筒 ２４ 高圧ガス導入管 ２６ ヒータ ３０ ワーク(加圧カプセル)
フロントページの続き (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内無番地川内住宅 11−806 (56)参考文献 特開 平６−158241（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−128704（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−242755（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−156451（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−294847（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 38/00 303 C22C 45/02 H01F 1/14,1/16
Claims (2)
- 【請求項１】 次式で示される組成からなり、溶湯を急
冷することによって得られた非晶質合金あるいは非晶質
相を含む結晶質合金を加熱して、微細な結晶粒を析出さ
せたＦe基軟磁性合金薄帯もしくは粉末からなることを
特徴とするＦe基軟磁性合金磁心。 (Ｆe1-a Ｍ a)b Ｂx Ｌy 但し、ＭはＣo,Ｎiのいずれか、または、両方であり、
ＬはＴi,Ｎb,Ｔaからなる群から選ばれた１種又は２種
以上の元素であり、 a≦０.０５、８４原子％≦b≦９３原子％、x＝６.５〜
９原子％、y＝４〜９原子％である。 - 【請求項２】 次式で示される組成からなり、溶湯を急
冷することによって得られた非晶質合金あるいは非晶質
相を含む結晶質合金を加熱して、微細な結晶粒を析出さ
せたＦe基軟磁性合金薄帯もしくは粉末からなることを
特徴とするＦe基軟磁性合金磁心。 Ｆe b Ｂx Ｌy 但しＬはＴi,Ｎb,Ｔaからなる群から選ばれた１種又は
２種以上の元素であり、８４原子％≦b≦９３原子％、x
＝６.５〜９原子％、y＝４〜９原子％である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3078641A JP2925349B2 (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | Ｆｅ基軟磁性合金磁心 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3078641A JP2925349B2 (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | Ｆｅ基軟磁性合金磁心 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04289151A JPH04289151A (ja) | 1992-10-14 |
| JP2925349B2 true JP2925349B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=13667493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3078641A Expired - Lifetime JP2925349B2 (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | Ｆｅ基軟磁性合金磁心 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2925349B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105655079B (zh) * | 2014-12-03 | 2018-07-20 | 宁波中科毕普拉斯新材料科技有限公司 | 一种铁基纳米晶软磁合金材料及其制备方法 |
| JP6256647B1 (ja) | 2016-10-31 | 2018-01-10 | Tdk株式会社 | 軟磁性合金および磁性部品 |
-
1991
- 1991-03-18 JP JP3078641A patent/JP2925349B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04289151A (ja) | 1992-10-14 |
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