JP3210776B2 - 非晶質磁性合金を用いた磁性材料、磁性材料の製造方法 - Google Patents
非晶質磁性合金を用いた磁性材料、磁性材料の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング電源やイ
ンバータ回路等のトランスやチョークコイルのコアとし
て用いるのに適した非晶質磁性合金を用いた磁性材料、
磁性材料の製造方法に関するものである。
ンバータ回路等のトランスやチョークコイルのコアとし
て用いるのに適した非晶質磁性合金を用いた磁性材料、
磁性材料の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電源装置の小型化、薄型化などを
目指してスイッチング素子を高周波で断続させることに
よって電力変換を行なうようにしたスイッチング電源や
インバータ回路が用いられている。この種の電源装置で
は、一層の小型化、薄型化を目的としてより高い周波化
でスイッチング素子を断続させることが望まれている。
このような要望を満たすためには、トランスやチョーク
コイルのコアとして高透磁率、低損失の材料が望まれ
る。
目指してスイッチング素子を高周波で断続させることに
よって電力変換を行なうようにしたスイッチング電源や
インバータ回路が用いられている。この種の電源装置で
は、一層の小型化、薄型化を目的としてより高い周波化
でスイッチング素子を断続させることが望まれている。
このような要望を満たすためには、トランスやチョーク
コイルのコアとして高透磁率、低損失の材料が望まれ
る。
【０００３】ところで、トランスやチョークコイルのコ
アとして用いられる高透磁率、低損失の材料としては非
晶質磁性合金が知られている。非晶質磁性合金は、上記
特性のほか高飽和磁束密度という特性も併せ持っている
から、高周波用コアとして用いるのに適している。この
ような特性をさらに有効に活用するために、非晶質磁性
合金の高周波特性の一層の改善が試みられており、とく
に有効な改善策としては非晶質磁性合金を薄帯板に形成
することが提案されている。このような薄帯板では、高
周波領域で急増する渦電流損失を抑制することができる
のである。
アとして用いられる高透磁率、低損失の材料としては非
晶質磁性合金が知られている。非晶質磁性合金は、上記
特性のほか高飽和磁束密度という特性も併せ持っている
から、高周波用コアとして用いるのに適している。この
ような特性をさらに有効に活用するために、非晶質磁性
合金の高周波特性の一層の改善が試みられており、とく
に有効な改善策としては非晶質磁性合金を薄帯板に形成
することが提案されている。このような薄帯板では、高
周波領域で急増する渦電流損失を抑制することができる
のである。
【０００４】薄帯板の非晶質磁性合金としては数μｍ程
度までのものが知られており、このような薄帯板の非晶
質磁性合金をトランスやチョークコイルのコアに用いる
場合には、積層コアないし巻コアとして用いることにな
る。この場合に、層間の絶縁が行なわれていないと渦電
流が層間で流れることになり、薄肉化による渦電流の抑
制効果が低減してしまうという問題が生じる。
度までのものが知られており、このような薄帯板の非晶
質磁性合金をトランスやチョークコイルのコアに用いる
場合には、積層コアないし巻コアとして用いることにな
る。この場合に、層間の絶縁が行なわれていないと渦電
流が層間で流れることになり、薄肉化による渦電流の抑
制効果が低減してしまうという問題が生じる。
【０００５】そこで、層間の絶縁を施すことが必要にな
る。層間を絶縁する技術としては、非晶質磁性合金の表
面に樹脂等の絶縁材料を塗布する技術や、層間に絶縁材
料のフィルムを介在させる技術や、非晶質磁性合金の表
面に電解法やプラズマ法によって酸化膜を形成する技術
が知られている。
る。層間を絶縁する技術としては、非晶質磁性合金の表
面に樹脂等の絶縁材料を塗布する技術や、層間に絶縁材
料のフィルムを介在させる技術や、非晶質磁性合金の表
面に電解法やプラズマ法によって酸化膜を形成する技術
が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、絶縁材
料を塗布したり絶縁材料のフィルムを用いることによっ
て絶縁材料を層間に介在させる技術では、全体の体積当
たりの非晶質磁性合金の存在割合である占積率が小さく
なるという問題が生じる。また、非晶質磁性合金によっ
てコアを形成する際には、層間に絶縁材料を介装する独
立した工程が必要であって、生産効率が低くなり、コス
ト高につながるという問題が生じる。さらに、絶縁材料
がコアの磁気特性に影響を与える可能性もある。
料を塗布したり絶縁材料のフィルムを用いることによっ
て絶縁材料を層間に介在させる技術では、全体の体積当
たりの非晶質磁性合金の存在割合である占積率が小さく
なるという問題が生じる。また、非晶質磁性合金によっ
てコアを形成する際には、層間に絶縁材料を介装する独
立した工程が必要であって、生産効率が低くなり、コス
ト高につながるという問題が生じる。さらに、絶縁材料
がコアの磁気特性に影響を与える可能性もある。
【０００７】これに対して、非晶質磁性合金の表面に酸
化膜を形成する技術を用いれば、絶縁材料を用いる場合
に比較すると占積率を大きくとることができるのである
が、電解法やプラズマ法により酸化膜を形成する場合に
は、酸化膜を形成する工程はコアの製造工程の中で独立
した工程となるから、生産効率が低いという問題は改善
されないものである。さらに、電解法やプラズマ法では
設備投資が大きくなるから、高コストになり工業的には
採用できないという問題がある。
化膜を形成する技術を用いれば、絶縁材料を用いる場合
に比較すると占積率を大きくとることができるのである
が、電解法やプラズマ法により酸化膜を形成する場合に
は、酸化膜を形成する工程はコアの製造工程の中で独立
した工程となるから、生産効率が低いという問題は改善
されないものである。さらに、電解法やプラズマ法では
設備投資が大きくなるから、高コストになり工業的には
採用できないという問題がある。
【０００８】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、非晶質磁性材料の表面に絶縁用の酸化膜を形
成することによって占積率を大きくとることができ、し
かも低コストで生産性よく酸化膜を形成することができ
る非晶質磁性合金を用いた磁性材料を提供し、かつその
磁性材料を製造する方法を提供しようとするものであ
る。
のであり、非晶質磁性材料の表面に絶縁用の酸化膜を形
成することによって占積率を大きくとることができ、し
かも低コストで生産性よく酸化膜を形成することができ
る非晶質磁性合金を用いた磁性材料を提供し、かつその
磁性材料を製造する方法を提供しようとするものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、非晶質磁性合金の熱処理過程に
おける雰囲気に酸素を導入することによって形成した酸
化膜を表面に備え、非晶質磁性合金が、Ｃｏ a Ｆｅ b Ｃ
ｒ c Ｓｉ d Ｂ e の組成〔ただし、ａ＝１−（ｂ＋ｃ＋ｄ
＋ｅ）、０≦ｂ≦０．６４、０．０１≦ｃ≦０．０８、
０．０６≦ｄ≦０．１８、０．２≦ｄ＋ｅ≦０．２６〕
であることを特徴とする。請求項２の発明は、薄帯板の
非晶質磁性合金を厚み方向に重合した形状に形成され、
熱処理過程における雰囲気に酸素を導入することによっ
て形成した酸化膜を各層間に備え、非晶質磁性合金が、
Ｃｏ a Ｆｅ b Ｃｒ c Ｓｉ d Ｂ e の組成〔ただし、ａ＝１
−（ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）、０≦ｂ≦０．６４、０．０１≦
ｃ≦０．０８、０．０６≦ｄ≦０．１８、０．２≦ｄ＋
ｅ≦０．２６〕であることを特徴とする。
目的を達成するために、非晶質磁性合金の熱処理過程に
おける雰囲気に酸素を導入することによって形成した酸
化膜を表面に備え、非晶質磁性合金が、Ｃｏ a Ｆｅ b Ｃ
ｒ c Ｓｉ d Ｂ e の組成〔ただし、ａ＝１−（ｂ＋ｃ＋ｄ
＋ｅ）、０≦ｂ≦０．６４、０．０１≦ｃ≦０．０８、
０．０６≦ｄ≦０．１８、０．２≦ｄ＋ｅ≦０．２６〕
であることを特徴とする。請求項２の発明は、薄帯板の
非晶質磁性合金を厚み方向に重合した形状に形成され、
熱処理過程における雰囲気に酸素を導入することによっ
て形成した酸化膜を各層間に備え、非晶質磁性合金が、
Ｃｏ a Ｆｅ b Ｃｒ c Ｓｉ d Ｂ e の組成〔ただし、ａ＝１
−（ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）、０≦ｂ≦０．６４、０．０１≦
ｃ≦０．０８、０．０６≦ｄ≦０．１８、０．２≦ｄ＋
ｅ≦０．２６〕であることを特徴とする。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】請求項３の発明は、２０％以下の酸素を含
む雰囲気中において、非晶質磁性合金をキュリー温度以
上、結晶温度以下の温度で加熱した後に冷却する熱処理
を行い、次に、酸素濃度を所定量だけ増加させた雰囲気
中で上記熱処理を行い、以後、所望の酸素濃度の雰囲気
中で上記熱処理を行なうまで雰囲気の酸素濃度を２０％
以下の所定量ずつ増加させては上記熱処理を繰り返すこ
とにより非晶質磁性合金の表面に酸化膜を形成して成る
ことを特徴とする。
む雰囲気中において、非晶質磁性合金をキュリー温度以
上、結晶温度以下の温度で加熱した後に冷却する熱処理
を行い、次に、酸素濃度を所定量だけ増加させた雰囲気
中で上記熱処理を行い、以後、所望の酸素濃度の雰囲気
中で上記熱処理を行なうまで雰囲気の酸素濃度を２０％
以下の所定量ずつ増加させては上記熱処理を繰り返すこ
とにより非晶質磁性合金の表面に酸化膜を形成して成る
ことを特徴とする。
【００１４】請求項４の発明は、２０％以下の酸素を含
む雰囲気中において、非晶質磁性合金に磁界を作用させ
ると同時にキュリー温度以上、結晶温度以下の温度で加
熱した後に冷却する熱処理を行い、次に、酸素濃度を所
定量だけ増加させた雰囲気中で上記熱処理を行い、以
後、所望の酸素濃度の雰囲気中で上記熱処理を行なうま
で雰囲気の酸素濃度を２０％以下の所定量ずつ増加させ
ては上記熱処理を繰り返すことにより非晶質磁性合金の
表面に酸化膜を形成して成ることを特徴とする。
む雰囲気中において、非晶質磁性合金に磁界を作用させ
ると同時にキュリー温度以上、結晶温度以下の温度で加
熱した後に冷却する熱処理を行い、次に、酸素濃度を所
定量だけ増加させた雰囲気中で上記熱処理を行い、以
後、所望の酸素濃度の雰囲気中で上記熱処理を行なうま
で雰囲気の酸素濃度を２０％以下の所定量ずつ増加させ
ては上記熱処理を繰り返すことにより非晶質磁性合金の
表面に酸化膜を形成して成ることを特徴とする。
【００１５】請求項５の発明は、請求項４において、酸
素濃度が１００％になるまで熱処理を繰り返すことを特
徴とする。
素濃度が１００％になるまで熱処理を繰り返すことを特
徴とする。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【作用】請求項１、請求項２の発明は、非晶質磁性合金
による製品の製造過程のうち、内部歪の除去等の目的で
行なう熱処理や、誘導磁気異方性の制御の目的で行なう
磁界中での熱処理などの工程を、酸素を含む雰囲気中で
行なうことによって製造過程において必須である熱処理
の過程と同時に形成した酸化膜を備えるのであって、層
間の絶縁を酸化膜によって行なうことができ、占積率を
大きくとることができて高透磁率になる。
による製品の製造過程のうち、内部歪の除去等の目的で
行なう熱処理や、誘導磁気異方性の制御の目的で行なう
磁界中での熱処理などの工程を、酸素を含む雰囲気中で
行なうことによって製造過程において必須である熱処理
の過程と同時に形成した酸化膜を備えるのであって、層
間の絶縁を酸化膜によって行なうことができ、占積率を
大きくとることができて高透磁率になる。
【００１９】とくに、非晶質磁性合金として請求項１、
請求項２に記載の組成のものを採用していることによっ
て、透磁率の制御が容易になる。
請求項２に記載の組成のものを採用していることによっ
て、透磁率の制御が容易になる。
【００２０】請求項３、請求項４の発明によれば、雰囲
気中の酸素濃度を増加させては熱処理を行なうようにし
ているので、酸化膜の膜厚の制御が容易になり、しかも
層間に確実に酸化膜を形成することができるのである。
気中の酸素濃度を増加させては熱処理を行なうようにし
ているので、酸化膜の膜厚の制御が容易になり、しかも
層間に確実に酸化膜を形成することができるのである。
【００２１】
【００２２】
（実施例１）本実施例では、非晶質磁性合金として、磁
気歪がゼロでありかつ高磁気特性の材料として知られて
いるＣｏ70Ｆｅ5 Ｓｉ15Ｂ10という組成の材料の一部を
Ｃｒで置換して得た、（Ｃｏ0.933 Ｆｅ0.067 ）75-xＣ
ｒx Ｓｉ15Ｂ10という組成の材料を用いる。ただし、０
＜ｘ≦８〔原子％〕である。ここに、Ｃｒの含有量をｘ
≦８に設定しているのは、ｘ＞８になると非晶質とする
のが困難になり、またキュリー温度が低くなりすぎて工
業的価値がなくなるからである。
気歪がゼロでありかつ高磁気特性の材料として知られて
いるＣｏ70Ｆｅ5 Ｓｉ15Ｂ10という組成の材料の一部を
Ｃｒで置換して得た、（Ｃｏ0.933 Ｆｅ0.067 ）75-xＣ
ｒx Ｓｉ15Ｂ10という組成の材料を用いる。ただし、０
＜ｘ≦８〔原子％〕である。ここに、Ｃｒの含有量をｘ
≦８に設定しているのは、ｘ＞８になると非晶質とする
のが困難になり、またキュリー温度が低くなりすぎて工
業的価値がなくなるからである。
【００２３】上述の材料によって薄帯板を形成し、さら
に薄帯板を巻回してトロイダル状の巻コアを形成する。
この巻コアについて以下の方法で表面処理を行なう。本
実施例は表面処理の方法および原理を示す趣旨であるか
ら、表面処理を行なう装置としては簡易なものを示す。
図１に示すように、巻コア１の雰囲気を制御し、かつ巻
コア１を加熱することができるように、巻コア１を容器
となる石英管１１に封入する。石英管１１には真空ポン
プ１２に連結された排気管１３と雰囲気となる気体を導
入する導入管１４とが濃度調節装置である４ポート弁１
５を介して接続されており、石英管１１の中の雰囲気の
排気および雰囲気の導入を４ポート弁１５によって制御
できるようにしてある。また、石英管１１は加熱手段と
しての電気炉１６の中に配置され、石英管１１の中の巻
コア１を加熱できるようにしてある。巻コア１には巻コ
ア１の加熱温度を検出できるように熱電対１７の温度検
出部を接触させてある。４ポート弁１５による石英管１
１の中の酸素濃度の調節や、電気路１６の温度の調節な
どは別途に設けた制御装置（図示せず）によって行なわ
れる。また、制御装置では、熱電対１７により検出した
温度に基づいて巻コア１が所望の温度に保たれるように
電気炉１６の加熱量を制御する。
に薄帯板を巻回してトロイダル状の巻コアを形成する。
この巻コアについて以下の方法で表面処理を行なう。本
実施例は表面処理の方法および原理を示す趣旨であるか
ら、表面処理を行なう装置としては簡易なものを示す。
図１に示すように、巻コア１の雰囲気を制御し、かつ巻
コア１を加熱することができるように、巻コア１を容器
となる石英管１１に封入する。石英管１１には真空ポン
プ１２に連結された排気管１３と雰囲気となる気体を導
入する導入管１４とが濃度調節装置である４ポート弁１
５を介して接続されており、石英管１１の中の雰囲気の
排気および雰囲気の導入を４ポート弁１５によって制御
できるようにしてある。また、石英管１１は加熱手段と
しての電気炉１６の中に配置され、石英管１１の中の巻
コア１を加熱できるようにしてある。巻コア１には巻コ
ア１の加熱温度を検出できるように熱電対１７の温度検
出部を接触させてある。４ポート弁１５による石英管１
１の中の酸素濃度の調節や、電気路１６の温度の調節な
どは別途に設けた制御装置（図示せず）によって行なわ
れる。また、制御装置では、熱電対１７により検出した
温度に基づいて巻コア１が所望の温度に保たれるように
電気炉１６の加熱量を制御する。
【００２４】非晶質磁性合金に酸化膜を形成するにあた
っては、まず、石英管１１の内部の空気を真空ポンプ１
２によって排気し、石英管１１の内部をほぼ真空にす
る。その後、石英管１１の中に酸素を２０％以下（数％
が望ましい）含む雰囲気（たとえば、窒素中に酸素を混
合した気体）を導入した状態で、電気炉１６によって巻
コア１を１０℃／分の昇温速度で４００℃まで加熱し、
２０分間、４００℃に保った後に、石英管１１を水中で
急冷する。
っては、まず、石英管１１の内部の空気を真空ポンプ１
２によって排気し、石英管１１の内部をほぼ真空にす
る。その後、石英管１１の中に酸素を２０％以下（数％
が望ましい）含む雰囲気（たとえば、窒素中に酸素を混
合した気体）を導入した状態で、電気炉１６によって巻
コア１を１０℃／分の昇温速度で４００℃まで加熱し、
２０分間、４００℃に保った後に、石英管１１を水中で
急冷する。
【００２５】上述した熱処理は、雰囲気の酸素濃度の条
件を除けば、一般に巻コア１の内部歪の除去等の目的で
行なわれる熱処理である。すなわち、本実施例では、巻
コア１の製造過程で必須となる熱処理の工程において、
雰囲気を上記条件に設定することによって、巻コア１の
表面に望ましい厚みの酸化膜を形成する点に特徴を有し
ている。ここに、雰囲気の酸素濃度を２０％以下に設定
しているのは、酸素濃度が２０％以上である雰囲気（大
気、大気に酸素を混合した気体、酸素など）を用いる
と、熱処理の際に巻コア１を形成する非晶質磁性合金の
薄帯板の表面だけではなく薄帯板の内部までも酸化され
て磁気特性が劣化してしまうからである。また、昇温速
度、保持温度、保持時間などの条件に関しては、必ずし
も上記条件とする必要はなく、巻コア１を形成する非晶
質磁性合金が結晶化しない範囲で条件を設定すればよ
い。すなわち、保持温度としては結晶化温度以下に設定
することが必要になる。ただし、保持温度が巻コア１の
材料のキュリー温度よりも低いと内部歪を除去する効果
が得られないので、保持温度はキュリー温度以上に設定
することが必要である。
件を除けば、一般に巻コア１の内部歪の除去等の目的で
行なわれる熱処理である。すなわち、本実施例では、巻
コア１の製造過程で必須となる熱処理の工程において、
雰囲気を上記条件に設定することによって、巻コア１の
表面に望ましい厚みの酸化膜を形成する点に特徴を有し
ている。ここに、雰囲気の酸素濃度を２０％以下に設定
しているのは、酸素濃度が２０％以上である雰囲気（大
気、大気に酸素を混合した気体、酸素など）を用いる
と、熱処理の際に巻コア１を形成する非晶質磁性合金の
薄帯板の表面だけではなく薄帯板の内部までも酸化され
て磁気特性が劣化してしまうからである。また、昇温速
度、保持温度、保持時間などの条件に関しては、必ずし
も上記条件とする必要はなく、巻コア１を形成する非晶
質磁性合金が結晶化しない範囲で条件を設定すればよ
い。すなわち、保持温度としては結晶化温度以下に設定
することが必要になる。ただし、保持温度が巻コア１の
材料のキュリー温度よりも低いと内部歪を除去する効果
が得られないので、保持温度はキュリー温度以上に設定
することが必要である。
【００２６】上述のような熱処理によって、非晶質磁性
合金の薄帯板の表面に数百〜１０００Åの酸化膜が形成
され、巻コア１の層間に酸化膜が形成されることになっ
て、層間を絶縁することができる。上述したように、非
晶質磁性合金の材料中にＣｒを含有させ、かつ熱処理の
過程で雰囲気の酸素濃度を上述した範囲で設定すれば、
巻コア１の製造過程として必須となっている内部歪の除
去等の目的で行なわれる熱処理の過程で、同時に酸化膜
を形成することができるのであって、別工程を要するこ
となく層間の絶縁を行なうことができるのである。その
結果、層間の絶縁性が保たれることによって抵抗値が大
きくなって渦電流を減少させることができ、透磁率が高
くかつ損失の少ない巻コア１を提供できることになる。
しかも、合成樹脂による絶縁層によって層間の絶縁を行
なう場合に比較すれば占積率を大きくすることができ、
しかも酸化膜を形成するにあたって電解法やプラズマ法
を用いる場合に比較すれば、元々行なっている熱処理の
過程での酸素濃度を制御するための簡単な装置の付加だ
けで目的を達成することができるのであり、酸化膜を形
成する表面処理を大きな設備投資を行なうことなく、容
易に実現することができるのである。
合金の薄帯板の表面に数百〜１０００Åの酸化膜が形成
され、巻コア１の層間に酸化膜が形成されることになっ
て、層間を絶縁することができる。上述したように、非
晶質磁性合金の材料中にＣｒを含有させ、かつ熱処理の
過程で雰囲気の酸素濃度を上述した範囲で設定すれば、
巻コア１の製造過程として必須となっている内部歪の除
去等の目的で行なわれる熱処理の過程で、同時に酸化膜
を形成することができるのであって、別工程を要するこ
となく層間の絶縁を行なうことができるのである。その
結果、層間の絶縁性が保たれることによって抵抗値が大
きくなって渦電流を減少させることができ、透磁率が高
くかつ損失の少ない巻コア１を提供できることになる。
しかも、合成樹脂による絶縁層によって層間の絶縁を行
なう場合に比較すれば占積率を大きくすることができ、
しかも酸化膜を形成するにあたって電解法やプラズマ法
を用いる場合に比較すれば、元々行なっている熱処理の
過程での酸素濃度を制御するための簡単な装置の付加だ
けで目的を達成することができるのであり、酸化膜を形
成する表面処理を大きな設備投資を行なうことなく、容
易に実現することができるのである。
【００２７】実際に工業的に生産する場合には、上述し
たような石英管１１や電気炉１６の実験室的な装置では
なく、巻コア１の生産に従来より用いられている装置を
転用すればよく、巻コア１を熱処理する際の雰囲気の酸
素濃度を制御できるように配管系を構成しておけばよ
い。 （実施例２）本実施例では、図２に示すように、石英管
１１の外部から巻コア１に対して磁界を作用させるため
の巻線１８を巻コア１に巻回してある。すなわち、巻コ
ア１はトロイダル状であって中央の孔を通すようにして
周部に巻線１８が巻回されており、この巻線１８に通電
すれば巻コア１の内部に周方向（すなわち、非晶質磁性
合金の薄帯の長手方向）に磁束が通過することになる。
たような石英管１１や電気炉１６の実験室的な装置では
なく、巻コア１の生産に従来より用いられている装置を
転用すればよく、巻コア１を熱処理する際の雰囲気の酸
素濃度を制御できるように配管系を構成しておけばよ
い。 （実施例２）本実施例では、図２に示すように、石英管
１１の外部から巻コア１に対して磁界を作用させるため
の巻線１８を巻コア１に巻回してある。すなわち、巻コ
ア１はトロイダル状であって中央の孔を通すようにして
周部に巻線１８が巻回されており、この巻線１８に通電
すれば巻コア１の内部に周方向（すなわち、非晶質磁性
合金の薄帯の長手方向）に磁束が通過することになる。
【００２８】そこで、巻線１８には直流電源Ｅを接続し
て定磁束を巻コア１に作用させた状態で電気炉１６での
熱処理を行なう。熱処理における雰囲気の酸素濃度、昇
温速度、保持時間、保持温度の条件は実施例１と同様で
あって、酸素濃度２０％以下の雰囲気で１０℃／分の昇
温速度で４００℃まで加熱し、２０分間、４００℃に保
つ。また、加熱後には急冷ではなく降温速度を５℃／分
以下に設定して徐冷する。
て定磁束を巻コア１に作用させた状態で電気炉１６での
熱処理を行なう。熱処理における雰囲気の酸素濃度、昇
温速度、保持時間、保持温度の条件は実施例１と同様で
あって、酸素濃度２０％以下の雰囲気で１０℃／分の昇
温速度で４００℃まで加熱し、２０分間、４００℃に保
つ。また、加熱後には急冷ではなく降温速度を５℃／分
以下に設定して徐冷する。
【００２９】上述のような磁界を作用させながら行なう
熱処理は、雰囲気の酸素濃度を除くと誘導磁気異方性の
制御の目的で行なう磁界中での熱処理と同様であって、
巻コア１を製造する上での磁界を作用させながらの熱処
理という必須の工程において雰囲気の酸素濃度を調節す
るだけで、巻コア１の表面に酸化膜を形成することがで
きるのである。他の方法については実施例１と同様であ
る。
熱処理は、雰囲気の酸素濃度を除くと誘導磁気異方性の
制御の目的で行なう磁界中での熱処理と同様であって、
巻コア１を製造する上での磁界を作用させながらの熱処
理という必須の工程において雰囲気の酸素濃度を調節す
るだけで、巻コア１の表面に酸化膜を形成することがで
きるのである。他の方法については実施例１と同様であ
る。
【００３０】（実施例３）実施例２では巻コア１に対し
て周方向に磁界を作用させるために、巻コア１に巻回し
た巻線１８に通電するようにしていた、本実施例は、図
３に示すように、熱処理の際に石英管１１の外部に設け
た電磁石１９によって、巻コア１に対して中心線方向
（すなわち、非晶質磁性合金の薄帯の幅方向）に磁界を
作用させるようにしてある。他の方法については、実施
例２と同様である。
て周方向に磁界を作用させるために、巻コア１に巻回し
た巻線１８に通電するようにしていた、本実施例は、図
３に示すように、熱処理の際に石英管１１の外部に設け
た電磁石１９によって、巻コア１に対して中心線方向
（すなわち、非晶質磁性合金の薄帯の幅方向）に磁界を
作用させるようにしてある。他の方法については、実施
例２と同様である。
【００３１】（実施例４）実施例１ないし実施例３の熱
処理のみでも巻コア１の表面に酸化膜を形成することは
可能であるが、酸化膜の膜厚の厚みを増す必要があると
きには、上記熱処理と同様の熱処理を複数回繰り返すの
が望ましい。たとえば、熱処理として実施例１の処理を
採用するとすれば、上述した条件での熱処理の後に、石
英管１１の中の酸素濃度が１０％になるように酸素ガス
を導入管１４を通して導入し、上述した温度条件で熱処
理を再度行なう。さらに、石英管１１の中の酸素濃度を
１０％だけ増加させて酸素濃度を２０％とし、同じ温度
条件で熱処理を行なう。以後、同様にして石英管１１の
中の酸素濃度を１０％ずつ増しながら、同じ温度条件で
の熱処理を行い、最終的に酸素濃度を１００％にして熱
処理を行なう。このような熱処理を行なえば、巻コア１
の表面に数百〜２０００Å程度の酸化膜を形成すること
ができる。ここにおいて、熱処理を繰り返す際には、１
回の熱処理について酸素濃度を２０％以上増加させると
望ましい酸化膜を形成することができないから、２０％
以下に設定することが必要である。また、最終的に酸素
濃度を１００％に設定するのは必須ではなく、所望の特
性が得られるように最終的な酸素濃度を設定すればよ
い。
処理のみでも巻コア１の表面に酸化膜を形成することは
可能であるが、酸化膜の膜厚の厚みを増す必要があると
きには、上記熱処理と同様の熱処理を複数回繰り返すの
が望ましい。たとえば、熱処理として実施例１の処理を
採用するとすれば、上述した条件での熱処理の後に、石
英管１１の中の酸素濃度が１０％になるように酸素ガス
を導入管１４を通して導入し、上述した温度条件で熱処
理を再度行なう。さらに、石英管１１の中の酸素濃度を
１０％だけ増加させて酸素濃度を２０％とし、同じ温度
条件で熱処理を行なう。以後、同様にして石英管１１の
中の酸素濃度を１０％ずつ増しながら、同じ温度条件で
の熱処理を行い、最終的に酸素濃度を１００％にして熱
処理を行なう。このような熱処理を行なえば、巻コア１
の表面に数百〜２０００Å程度の酸化膜を形成すること
ができる。ここにおいて、熱処理を繰り返す際には、１
回の熱処理について酸素濃度を２０％以上増加させると
望ましい酸化膜を形成することができないから、２０％
以下に設定することが必要である。また、最終的に酸素
濃度を１００％に設定するのは必須ではなく、所望の特
性が得られるように最終的な酸素濃度を設定すればよ
い。
【００３２】上述のように形成した巻コア１について１
０ＭＨｚでの透磁率を測定したところ、図４に示すよう
な結果が得られた。図４においてａは熱処理を１回だけ
行なった場合であって酸素濃度が数％である場合、ｂは
複数回の熱処理を行い最後の酸素濃度を５０％とした場
合、ｃは複数回の熱処理を行い最終的に酸素濃度が１０
０％であった場合について示してある。また、図４の縦
軸は層間にシリコン樹脂などの合成樹脂による絶縁層を
形成した従来の巻コアの透磁率μｐから酸化膜を層間に
形成した巻コア１の透磁率μｃを減算した値（μｐ−μ
ｃ）と、従来の巻コアの透磁率μｐとの比（μｐ−μ
ｃ）／μｐであって、この値が負になれば酸化膜を有す
る巻コア１のほうが透磁率が大きいことになる。また、
図４の横軸は材料中のＣｒの含有量を原子濃度（単位は
原子％）で示してある。ここで、巻コアを形成するのに
用いた非晶質磁性合金の薄帯の厚みは５μｍであって、
従来の巻コアとは、酸化膜を形成した巻コア１と同材料
の薄帯板の表面に合成樹脂を塗布した後に巻回し、窒素
雰囲気において上記温度条件での熱処理を行なったもの
を意味している。この場合、材料の磁気歪は非常に小さ
いから合成樹脂の絶縁層による応力は磁気特性にほとん
ど影響を与えないと考える。
０ＭＨｚでの透磁率を測定したところ、図４に示すよう
な結果が得られた。図４においてａは熱処理を１回だけ
行なった場合であって酸素濃度が数％である場合、ｂは
複数回の熱処理を行い最後の酸素濃度を５０％とした場
合、ｃは複数回の熱処理を行い最終的に酸素濃度が１０
０％であった場合について示してある。また、図４の縦
軸は層間にシリコン樹脂などの合成樹脂による絶縁層を
形成した従来の巻コアの透磁率μｐから酸化膜を層間に
形成した巻コア１の透磁率μｃを減算した値（μｐ−μ
ｃ）と、従来の巻コアの透磁率μｐとの比（μｐ−μ
ｃ）／μｐであって、この値が負になれば酸化膜を有す
る巻コア１のほうが透磁率が大きいことになる。また、
図４の横軸は材料中のＣｒの含有量を原子濃度（単位は
原子％）で示してある。ここで、巻コアを形成するのに
用いた非晶質磁性合金の薄帯の厚みは５μｍであって、
従来の巻コアとは、酸化膜を形成した巻コア１と同材料
の薄帯板の表面に合成樹脂を塗布した後に巻回し、窒素
雰囲気において上記温度条件での熱処理を行なったもの
を意味している。この場合、材料の磁気歪は非常に小さ
いから合成樹脂の絶縁層による応力は磁気特性にほとん
ど影響を与えないと考える。
【００３３】図４により明らかなように、Ｃｒを含んで
いない場合でも雰囲気の最終的な酸素濃度が高くなるほ
ど透磁率が高くなり、またＣｒの含有量が多いほど透磁
率が高くなることがわかる。とくに、Ｃｒの含有率があ
る程度以上（たとえば、雰囲気の酸素濃度が１００％で
はＣｒの含有量が２．５％以上）になると、合成樹脂の
絶縁層を設けた従来の巻コアよりも透磁率が高くなる。
いない場合でも雰囲気の最終的な酸素濃度が高くなるほ
ど透磁率が高くなり、またＣｒの含有量が多いほど透磁
率が高くなることがわかる。とくに、Ｃｒの含有率があ
る程度以上（たとえば、雰囲気の酸素濃度が１００％で
はＣｒの含有量が２．５％以上）になると、合成樹脂の
絶縁層を設けた従来の巻コアよりも透磁率が高くなる。
【００３４】４ＭＨｚでの透磁率は、図５に示すように
なる。図５における縦軸および横軸の意味、ａ〜ｃの符
号を付した各曲線の酸素濃度については図４と同じであ
る。図５を見れば明らかなように、傾向としては図４に
示した１０ＭＨｚの場合と同様であって、雰囲気の最終
的な酸素濃度が高くなるほど、またＣｒの含有量が多く
なるほど透磁率が高くなる。
なる。図５における縦軸および横軸の意味、ａ〜ｃの符
号を付した各曲線の酸素濃度については図４と同じであ
る。図５を見れば明らかなように、傾向としては図４に
示した１０ＭＨｚの場合と同様であって、雰囲気の最終
的な酸素濃度が高くなるほど、またＣｒの含有量が多く
なるほど透磁率が高くなる。
【００３５】このように、図４、図５によれば、熱処理
を施す際に形成された酸化膜を有する巻コア１は、合成
樹脂による絶縁層を形成した従来の巻コアと同程度に層
間の絶縁を保つ機能があるから、巻コア１の状態で形成
した酸化膜であるにもかかわらず酸化膜が層間の絶縁に
寄与することがわかる。しかも、材料中のＣｒの含有量
によっては合成樹脂の絶縁層を形成する場合よりも層間
絶縁の効果が高くなるのである。
を施す際に形成された酸化膜を有する巻コア１は、合成
樹脂による絶縁層を形成した従来の巻コアと同程度に層
間の絶縁を保つ機能があるから、巻コア１の状態で形成
した酸化膜であるにもかかわらず酸化膜が層間の絶縁に
寄与することがわかる。しかも、材料中のＣｒの含有量
によっては合成樹脂の絶縁層を形成する場合よりも層間
絶縁の効果が高くなるのである。
【００３６】上記各実施例では、製品形状が巻コア１で
ある場合について示しているが、積層コアなどでもよ
い。
ある場合について示しているが、積層コアなどでもよ
い。
【００３７】
【発明の効果】請求項１、請求項２の発明は、非晶質磁
性合金による製品の製造過程のうち、内部歪の除去等の
目的で行なう熱処理や、誘導磁気異方性の制御の目的で
行なう磁界中での熱処理などの工程を、酸素を含む雰囲
気中で行なうことによって製造過程において必須である
熱処理の過程と同時に形成した酸化膜を備えるので、層
間の絶縁を酸化膜によって行なうことができ、占積率を
大きくとることができて高透磁率になるという利点があ
る。
性合金による製品の製造過程のうち、内部歪の除去等の
目的で行なう熱処理や、誘導磁気異方性の制御の目的で
行なう磁界中での熱処理などの工程を、酸素を含む雰囲
気中で行なうことによって製造過程において必須である
熱処理の過程と同時に形成した酸化膜を備えるので、層
間の絶縁を酸化膜によって行なうことができ、占積率を
大きくとることができて高透磁率になるという利点があ
る。
【００３８】とくに、非晶質磁性合金として請求項１、
請求項２に記載の組成のものを採用しているので、透磁
率の制御が容易になるという利点がある。
請求項２に記載の組成のものを採用しているので、透磁
率の制御が容易になるという利点がある。
【００３９】請求項３、請求項４の発明は、雰囲気中の
酸素濃度を増加させては熱処理を行なうようにしている
ので、酸化膜の膜厚の制御が容易になり、しかも層間に
確実に酸化膜を形成することができるという利点があ
る。
酸素濃度を増加させては熱処理を行なうようにしている
ので、酸化膜の膜厚の制御が容易になり、しかも層間に
確実に酸化膜を形成することができるという利点があ
る。
【００４０】
【図１】実施例１の製造装置を示す概略構成図である。
【図２】実施例２の製造装置を示す概略構成図である。
【図３】実施例３の製造装置を示す概略構成図である。
【図４】実施例の特性を示す図である。
【図５】実施例の特性を示す図である。
１ コア １１ 石英管 １２ 真空ポンプ １３ 排気管 １４ 導入管 １５ ４ポート弁 １６ 電気炉 １７ 熱電対 １８ 巻線 １９ 電磁石 Ｅ 直流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｆ 1/18 Ｈ０１Ｆ 1/14 Ｃ 27/25 27/24 Ｂ (56)参考文献 特開 昭61−250162（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−43882（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−236259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−108026（ＪＰ，Ａ) 電気学会研究会資料（マグネティック ス研究会 ＭＡＧ−92−270）1992年12 月18日 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 8/12 C21D 6/00 C22C 33/02 C22C 45/02 H01F 1/153 H01F 1/18 H01F 27/25
Claims (5)
- 【請求項１】 非晶質磁性合金の熱処理過程における雰
囲気に酸素を導入することによって形成した酸化膜を表
面に備え、非晶質磁性合金は、Ｃｏ a Ｆｅ b Ｃｒ c Ｓｉ
d Ｂ e の組成〔ただし、ａ＝１−（ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）、
０≦ｂ≦０．６４、０．０１≦ｃ≦０．０８、０．０６
≦ｄ≦０．１８、０．２≦ｄ＋ｅ≦０．２６〕であるこ
とを特徴とする非晶質磁性合金を用いた磁性材料。 - 【請求項２】 薄帯板の非晶質磁性合金を厚み方向に重
合した形状に形成され、熱処理過程における雰囲気に酸
素を導入することによって形成した酸化膜を各層間に備
え、非晶質磁性合金は、Ｃｏ a Ｆｅ b Ｃｒ c Ｓｉ d Ｂ e
の組成〔ただし、ａ＝１−（ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）、０≦ｂ
≦０．６４、０．０１≦ｃ≦０．０８、０．０６≦ｄ≦
０．１８、０．２≦ｄ＋ｅ≦０．２６〕であることを特
徴とする非晶質磁性合金を用いた磁性材料。 - 【請求項３】 ２０％以下の酸素を含む雰囲気中におい
て、非晶質磁性合金をキュリー温度以上、結晶温度以下
の温度で加熱した後に冷却する熱処理を行い、次に、酸
素濃度を所定量だけ増加させた雰囲気中で上記熱処理を
行い、以後、所望の酸素濃度の雰囲気中で上記熱処理を
行なうまで雰囲気の酸素濃度を２０％以下の所定量ずつ
増加させては上記熱処理を繰り返すことにより非晶質磁
性合金の表面に酸化膜を形成して成ることを特徴とする
磁性材料の製造方法。 - 【請求項４】 ２０％以下の酸素を含む雰囲気中におい
て、非晶質磁性合金に磁界を作用させると同時にキュリ
ー温度以上、結晶温度以下の温度で加熱した後に冷却す
る熱処理を行い、次に、酸素濃度を所定量だけ増加させ
た雰囲気中で上記熱処理を行い、以後、所望の酸素濃度
の雰囲気中で上記熱処理を行なうまで雰囲気の酸素濃度
を２０％以下の所定量ずつ増加させては上記熱処理を繰
り返すことにより非晶質磁性合金の表面に酸化膜を形成
して成ることを特徴とする磁性材料の製造方法。 - 【請求項５】 酸素濃度が１００％になるまで熱処理を
繰り返すことを特徴とする請求項４記載の磁性材料の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14314093A JP3210776B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 非晶質磁性合金を用いた磁性材料、磁性材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14314093A JP3210776B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 非晶質磁性合金を用いた磁性材料、磁性材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06346219A JPH06346219A (ja) | 1994-12-20 |
| JP3210776B2 true JP3210776B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=15331866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14314093A Expired - Fee Related JP3210776B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 非晶質磁性合金を用いた磁性材料、磁性材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3210776B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10256019A (ja) * | 1997-03-13 | 1998-09-25 | Nkk Corp | 鉄損の優れた巻鉄心 |
| US6420042B1 (en) | 1999-09-24 | 2002-07-16 | Nippon Steel Corporation | Fe-based amorphous alloy thin strip with ultrathin oxide layer |
| JP3745177B2 (ja) * | 1999-11-18 | 2006-02-15 | Ｙｋｋ株式会社 | 表面硬化した非晶質合金製成形品及びその製造方法 |
| WO2005116301A1 (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Ngk Insulators, Ltd. | ジルコニウム基金属ガラス部品の表面着色方法 |
| CN102282633B (zh) * | 2009-01-20 | 2014-05-14 | 日立金属株式会社 | 软磁性合金薄带及其制造方法以及具有软磁性合金薄带的磁性部件 |
| MX2017003972A (es) * | 2014-09-26 | 2018-01-26 | Hitachi Metals Ltd | Metodopara fabricar un núcleo magnético de aleación amorfa. |
| CA2962386A1 (en) | 2014-09-26 | 2016-03-31 | Hitachi Metals, Ltd. | Amorphous alloy magnetic core and method of manufacturing the same |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL176090C (nl) * | 1977-02-26 | 1985-02-18 | Vacuumschmelze Gmbh | Werkwijze voor het verminderen van de ommagnetisatieverliezen in dunne banden uit week-magnetische amorfe metaallegeringen. |
| JPS5943882A (ja) * | 1982-09-06 | 1984-03-12 | Toshiba Corp | 耐食性・耐摩耗性非晶質合金及びその製造法 |
| JPH079057B2 (ja) * | 1985-04-26 | 1995-02-01 | 株式会社東芝 | 非晶質合金磁心の製造方法 |
| JPH07103453B2 (ja) * | 1989-03-09 | 1995-11-08 | 日立金属株式会社 | 恒透磁率性に優れた合金およびその製造方法 |
-
1993
- 1993-06-15 JP JP14314093A patent/JP3210776B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電気学会研究会資料（マグネティックス研究会 ＭＡＧ−９２−２７０）１９９２年１２月１８日 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06346219A (ja) | 1994-12-20 |
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