JP4392649B2 - アモルファス合金部材及びその製造方法並びにそれを用いた部品 - Google Patents
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単ロール法などにより作製したアモルファス合金リボンは15μmから30μm程度の板厚のリボンが製造しやすく、可飽和コアなどの電源用部品に巻磁心として使用されている。しかし、より高周波で使用する場合、部品の小型化、集積化や高性能化が必要となり、合金リボンを用いた巻磁心のような形態では部品化への対応が難しく、膜形態で使用した方が複雑形状の部品の場合にはパターン化が容易などの利点も有している。
アモルファス合金膜形成の一般的な方法としては蒸着法やスパッタ法が知られており、薄膜磁気ヘッドや薄膜インダクタに使用されている。しかし、これらの方法は膜形成速度が小さく、しかも2μm以上の厚膜になると膜が剥がれやすい問題があり、アモルファス合金厚膜の製造には適していない。
また、従来から知られている単ロール法などのアモルファス合金の製造方法により製造されたアモルファス合金リボンにおいて、通常量産できる板厚は12μmから35μm程度であり、板厚が10μmを切るような場合、形状的な制約、加工時のリボン破断など量産時の生産性の点で前述のように部品化する場合多くの課題がある。複雑形状の厚膜を使用する部品へ適用する場合には効率良く部品を製造することが困難である。特に、リボン板厚が15μm以下のアモルファス合金リボンの場合は、リボン製造が困難であり、板厚が薄いために合金リボンを巻いたり、切断するなどの加工が難しくなる問題点を有している。
また、磁性部品以外の用途においても、表面を硬化させるなどの表面処理、高精度・高強度が要求されるマイクロマシンなどの構造部品の用途があり、高硬度で高強度のアモルファス合金部材が求められているが、従来のリボン状のアモルファスリボンでは高精度に加工することが困難な上に他の部材との複合化が難しい問題がある。
ここで、MはFe,Co,Niから選ばれた少なくとも一種の元素であり、磁性材料として必要な元素である。M′はAl、Zn,Cu,Mn,Cr,V,Ti,Sc,Ag,白金属元素,Mo,Nb,Zr,Y,希土類元素,Au,Re,Hf,Ta,In,Sn,O,S,N,As,Se,Te,Sb,BiおよびWから選ばれた少なくとも一種の元素であり、耐食性の向上、磁歪の調整、耐熱性向上、保磁力の調整、アモルファス形成を容易とするなどに効果的な元素である。M′の含有量xは、0≦x≦20である必要がある。この理由はxが20を超えると飽和磁束密度の低下を招いたり、製造が困難になるためである。XはSi、C、P、Ge、Be、GaおよびBから選ばれた少なくとも1種の元素であり、アモルファス相の形成を助ける効果、磁歪やキュリー温度を調整する効果がある。Xの含有量yは0≦y≦35である必要がある。またM′とXの総和x+yは、5≦x + y≦35である必要がある。x + yが5at%未満ではアモルファス相形成が困難となり、x+yが35at%を超えると飽和磁束密度が著しく低下するためである。
平均粒径1μm以下である合金微粒子を用いて製造した場合、表面平滑性の良いアモルファス合金厚膜からなるアモルファス合金部材を製造できるため好ましい。
また、反応性ガス中で熱処理し合金微粒子表面に酸化物、窒化物、フッ化物から選ばれた少なくとも一つの相を形成した合金微粒子を用いた場合、高電気抵抗率のアモルファス合金部材を製造することが可能であり、高周波用磁性合金部材として優れた特性を発揮する。
アモルファス合金微粒子は結晶相を含まない方が望ましいが体積分率で50%未満の結晶相を含んでも良い。
また合金微粒子製造の際、ガスなどを導入することにより合金微粒子表面に酸化物、窒化物、フッ化物などの層を形成することができる。
熱処理は必要に応じてアモルファス合金微粒子あるいは厚膜化した合金部材に適用する。熱処理は、通常はアルゴンガス、窒素ガス、ヘリウム等の不活性ガス中で行なうが、表面に酸化物、窒化物、フッ化物などの層を形成する場合は大気中、酸素含有ガス、アンモニアガス、フッ素ガス中等で行っても良い。また、磁性部品の製造の場合は磁界中で熱処理しても良い。溶液中で処理することにより微粒子表面に酸化物、窒化物、フッ化物を形成しても良い。
以上のようなプロセスにより、アモルファス相が体積分率で50%以上存在し、かつ平均膜厚が2〜20μmである厚膜からなるアモルファス合金部材を生産性良く製造可能である。しかも、マスクなどを配置することにより、パターニングも可能であり、複雑なパターンが必要な低背型部品への対応も容易である。
Claims (7)
- アモルファス相が体積分率で50%以上存在する平均粒径1μm以下のアモルファス合金微粒子を基板上に成膜可能な高速で衝突させ形成してなる膜状の合金部材であって、アモルファス相が体積分率で50%以上存在し、かつ平均膜厚が2〜20μmであることを特徴とするアモルファス合金部材。
- 一部に酸化物、窒化物、フッ化物から選ばれた少なくとも一つの相が存在し、150μΩcmを超える電気抵抗率であることを特徴とする請求項1に記載のアモルファス合金部材。
- 一般式:M100−x−yM′xXyで表され、式中、MはFe,Co,Niから選ばれた少なくとも一種の元素、M′はAl、Zn,Cu,Mn,Cr,V,Ti,Sc,Ag,白金属元素,Mo,Nb,Zr,Y,希土類元素,Au,Re,Hf,Ta,In,Sn,O,S,N,As,Se,Te,Sb,BiおよびWから選ばれた少なくとも一種の元素、XはSi、C、P、Ge、Be、GaおよびBから選ばれた少なくとも1種の元素を示し、xおよびyはそれぞれ0≦x≦20、0≦y≦35、5≦x+y≦35を満足する組成であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアモルファス合金部材。
- 合金部材中のアモルファス相のガラス遷移温度Tgが結晶化温度Tx未満の温度であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のアモルファス合金部材。
- アモルファス相が体積分率で50%以上存在する平均粒径1μm以下のアモルファス合金微粒子を搬送ガスにより基板上に衝突させ、アモルファス相が体積分率で50%以上存在し、かつ厚さが2〜20μmである合金厚膜を基板上に形成することを特徴とするアモルファス合金部材の製造方法。
- 前記アモルファス合金微粒子を反応性ガス中あるいは溶液中で処理し、合金微粒子表面に酸化物、窒化物、フッ化物から選ばれた少なくとも一つの相を形成した合金粉末を用いることを特徴とする請求項5に記載のアモルファス合金部材の製造方法。
- 請求項1〜4の何れか1項に記載のアモルファス合金部材から構成されていることを特徴とする部品。
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