JP7424164B2

JP7424164B2 - 軟磁性合金、磁気コア、磁性部品および電子機器

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Publication number: JP7424164B2
Application number: JP2020060503A
Authority: JP
Inventors: 和宏吉留; 智子森; 裕之松元
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Current assignee: TDK Corp
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Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2024-01-30
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Description

本発明は、軟磁性合金、磁気コア、磁性部品および電子機器に関する。

様々な電子部品に対して小型化および軽量化が求められている。それに伴い、従来よりも軟磁気特性を向上させた軟磁性合金が求められている。

近年では、ナノ結晶を含む軟磁性合金が優れた軟磁気特性を有することが知られている。そして、軟磁気特性を向上させるために様々な軟磁性合金が開発されている。

特許文献１には、結晶粒径が０．５ｎｍ以上６０ｎｍ以下である結晶粒と、結晶粒径が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である結晶粒とを含む軟磁性合金が開示されている。

特許文献２には、ナノ結晶の結晶粒径と、アモルファス相の平均厚さとの両方を特定の範囲内とし、ナノ結晶の表面近傍にあるアモルファス相の平均Ｆｅ濃度がナノ結晶の平均Ｆｅ濃度よりも低く、結晶化度が高い軟磁性粉末が開示されている。

特許文献３には、ナノサイズのＦｅＳｉ結晶が柱状組織をなす領域を備えたＦｅ基合金粒子と、当該Ｆｅ基合金粒子とは異なる金属組織からなる軟磁性材料の粒子とを含む軟磁性合金粉末が開示されている。

特開２０１８－７３９４７号公報特許第６４８２７１８号公報国際公開第２０１９／２０８７６８号

本発明は、良好な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。

上記の目的を達成するために、本発明の軟磁性合金は、
Ｈｅｙｗｏｏｄ径の平均値が５．０ｎｍ以上２５．０ｎｍ以下であるナノ結晶を含み、
前記ナノ結晶の平均円形度が０．５０以上０．９０以下である。

本発明の軟磁性合金は、上記の特徴を有することにより、良好な軟磁気特性を有する軟磁性合金となる。

前記ナノ結晶の平均円形度が０．５０以上０．８０以下であってもよい。

前記ナノ結晶の平均円形度が０．５０以上０．７０以下であってもよい。

前記ナノ結晶の平均アスペクト比が１．２以上１．８以下であってもよい。

前記ナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値をＲ、前記ナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の標準偏差をσとして、Ｒ^２／σ^２が３０以下であってもよい。

組成式（Ｆｅ_{（１－（α＋β））}Ｘ１_αＸ２_β）_{（１－（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ））}Ｍ_ａＢ_ｂＰ_ｃＳｉ_ｄ（原子数比）からなる主成分を有する軟磁性合金であってもよく、
Ｘ１はＣｏおよびＮｉからなる群から選択される１つ以上、
Ｘ２はＡｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｂｉ，Ｎ，Ｏ，Ｃ，Ｓおよび希土類元素からなる群より選択される１つ以上、
ＭはＮｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｍｏ，ＷおよびＶからなる群から選択される１つ以上であり、
０≦ａ≦０．１５０
０≦ｂ≦０．２００
０≦ｃ≦０．２００
０≦ｄ≦０．２００
０．１００≦ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ≦０．３００
α≧０
β≧０
０≦α＋β≦０．５０
であってもよい。

軟磁性合金が薄帯形状を有してもよい。

軟磁性合金が粉末形状を有してもよい。

本発明の磁気コアは上記の軟磁性合金を含む。

本発明の磁性部品は上記の磁気コアを含む。

本発明の電子機器は上記の磁性部品を含む。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本実施形態の軟磁性合金は、Ｈｅｙｗｏｏｄ径の平均値が５．０ｎｍ以上２５．０ｎｍ以下であるナノ結晶を含み、前記ナノ結晶の平均円形度が０．５０以上０．９０以下である。

本実施形態の軟磁性合金は、上記の通りにナノ結晶の形状を限定することで、軟磁気特性を良好としている。すなわち、高いＢｓおよび低いＨｃを実現させている。

従来はナノ結晶の円形度が高い方がナノ結晶の充填度が高く、かつ、軟磁性合金全体の均一性も高いため、Ｈｃが低下しやすくなり軟磁気特性が向上しやすくなると考えられていた。しかし、本発明者らは、ナノ結晶の円形度が適度に低い方が高いＢｓおよび低いＨｃを実現できることを見出した。

ナノ結晶の平均円形度は０．５０以上０．８０以下でもよく、０．５０以上０．７０以下でもよい。

ナノ結晶の平均円形度が小さすぎる場合には、結晶磁気異方性が生じ、Ｈｃが増加する。また、ナノ結晶の平均円形度が大きすぎる場合には、Ｈｃが増加傾向にある。

ナノ結晶の平均アスペクト比には特に制限はない。平均アスペクト比が１．２以上１．８以下であってもよい。平均アスペクト比が上記の範囲内である場合には、さらに軟磁気特性が良好になりやすい。

ナノ結晶の平均楕円円形度には特に制限はない。平均楕円円形度が０．８０以上０．９２以下であってもよく、０．８３以上０．９２以下であってもよい。平均楕円円形度が上記の範囲内である場合には、さらに軟磁気特性が良好になりやすい。

ナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値をＲとし、ナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の標準偏差をσとして、Ｒ^２／σ^２が３０以下であってもよく、２０以下であってもよい。Ｒ^２／σ^２が上記の範囲内である場合には、さらに軟磁気特性が良好になりやすい。

以下、上記の各パラメータの測定方法について説明する。

本実施形態では、軟磁性合金を観察し、得られた画像から各パラメータを算出する。軟磁性合金を観察する装置には特に制限はない。例えば、透過型電子顕微鏡（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＴＥＭ）が挙げられる。以下、ＴＥＭを用いる方法について説明する。

ＴＥＭを用いる場合における評価方法には特に制限はない。例えば明視野観察法が挙げられる。

本実施形態では、ナノ結晶の形状を正確に評価するため、ＴＥＭによる観察に用いるサンプル（以下、単にＴＥＭサンプルと呼ぶ）の厚さを通常よりも薄くする。具体的には、通常のＴＥＭサンプルの厚さが８０～１００ｎｍ程度であるのに対し、本実施形態では２０ｎｍ以下とする。上記ＴＥＭサンプルを作製する方法には特に制限はないが、例えば収束イオンビーム走査電子顕微鏡（ＦｏｃｕｓｅｄＩｏｎＢｅａｍ－ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＦＩＢ－ＳＥＭ）を用いてＴＥＭサンプルを作製することができる。

ＴＥＭサンプルが厚い場合には、複数のナノ結晶が厚さ方向で重なる場合がある。複数のナノ結晶が厚さ方向で重なると、ＴＥＭ画像では複数のナノ結晶が単一のナノ結晶に見える場合がある。すなわち、ＴＥＭ画像での見かけ上、ナノ結晶の円形度が高くなる場合がある。したがって、ＴＥＭサンプルが厚い場合には、ナノ結晶の形状が正確に評価できない場合がある。本実施形態では、ＴＥＭサンプルの厚さを薄くすることで、ナノ結晶の形状が正確に評価できる。また、ＴＥＭサンプルの厚さは、収束電子回折（Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ－ＢｅａｍＥｌｅｃｔｒｏｎＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；ＣＢＥＤ）法や電子エネルギー損失分光（ＥｌｅｃｔｒｏｎＥｎｅｒｇｙ－ＬｏｓｓＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ＥＥＬＳ）法を用いて評価してもよく、直接、ＴＥＭサンプルを観察して評価してもよい。

ＴＥＭにより得られる画像の大きさおよび倍率には特に制限はない。画像の大きさは、ナノ結晶が１０個以上、観察できる大きさであればよい。また、複数の画像の合計でナノ結晶が１００個以上、観察できればよい。ＴＥＭにより得られる画像の倍率は、上記のパラメータが測定できる倍率であればよい。具体的には、１０００００～１００００００倍程度である。

本実施形態でのＨｅｙｗｏｏｄ径とは、投影面積円相当径のことである。本実施形態でのナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径は、画像におけるナノ結晶の面積をＳとして、（４Ｓ／π）^１／２である。観察により得られる画像に含まれるすべてのナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径を平均することで、Ｈｅｙｗｏｏｄ径の平均値が算出できる。

本実施形態での円形度は、面積円形度とも呼ばれるパラメータである。具体的には、画像におけるナノ結晶の面積をＳ、ナノ結晶の周囲長をＬとして、４πＳ／Ｌ^２である。観察により得られる画像に含まれるすべてのナノ結晶の円形度を平均することで、平均円形度が算出できる。

本実施形態でのアスペクト比は、画像におけるナノ結晶の長径の長さを短径の長さで割ることにより算出できる。観察により得られる画像に含まれるすべてのナノ結晶のアスペクト比を平均することで、平均アスペクト比が算出できる。

本実施形態での楕円円形度は、いわばアスペクト比で補正した円形度である。以下、ナノ結晶の楕円円形度について記載する。一般的に、ナノ結晶が真円の場合、すなわち円形度１の場合と比較して、ナノ結晶の面積が一定で周囲長が長くなる場合、または、ナノ結晶の周囲長が一定で面積が小さくなる場合にナノ結晶の円形度が減少する。

ナノ結晶の面積が一定で周囲長が長くなる場合としては、ナノ結晶に凹凸が生じる場合が挙げられる。また、周囲長が一定で面積が小さくなる場合としては、ナノ結晶が歪み、アスペクト比が上昇する場合が挙げられる。

ここで、ナノ結晶の周囲長が一定で面積が小さくなる場合、すなわち、ナノ結晶のアスペクト比が上昇し楕円になる場合であっても、ナノ結晶に凹凸は生じない。したがって、アスペクト比の上昇によって低下する分の円形度を、画像から算出される円形度に加えて補正することで、ナノ結晶における凹凸の多さを評価することができる。

具体的には、ナノ結晶の楕円円形度は、長軸の長さを２ａ、短軸の長さを２ｂとして、Ｓ／（ａ×ｂ×π）で算出される。楕円に凹凸がない場合は楕円円形度が１であり、楕円に凹凸があるほど楕円円形度が低下する。観察により得られる画像に含まれるすべてのナノ結晶の楕円円形度を平均することで、平均楕円円形度が算出できる。

Ｒ^２／σ^２は、ナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の分散状態を示す指標である。Ｒ^２／σ^２が小さいほど、ナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径のバラツキが大きい。σは観察により得られる画像に含まれるすべてのナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径から算出される。

本実施形態におけるナノ結晶の種類には特に制限はない。結晶粒径がナノオーダーであるα－Ｆｅ結晶であってもよい。

本実施形態に係る軟磁性合金の組成には特に制限はない。例えば、組成式（Ｆｅ_{（１－（α＋β））}Ｘ１_αＸ２_β）_{（１－（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ））}Ｍ_ａＢ_ｂＰ_ｃＳｉ_ｄ（原子数比）からなる主成分を有する軟磁性合金であってもよく、
Ｘ１はＣｏおよびＮｉからなる群から選択される１つ以上、
Ｘ２はＡｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｂｉ，Ｎ，Ｏ，Ｃ，Ｓおよび希土類元素からなる群より選択される１つ以上、
ＭはＮｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｍｏ，ＷおよびＶからなる群から選択される１つ以上であり、
０≦ａ≦０．１５０
０≦ｂ≦０．２００
０≦ｃ≦０．２００
０≦ｄ≦０．２００
０．１００≦ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ≦０．３００
α≧０
β≧０
０≦α＋β≦０．５０
であってもよい。

以下、本実施形態に係る軟磁性合金の各成分について詳細に説明する。

ＭはＮｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｍｏ，ＷおよびＶからなる群から選択される１つ以上である。

Ｍの含有量（ａ）は０≦ａ≦０．１５０を満たす。すなわち、Ｍは含有しなくてもよい。０．０２０≦ａ≦０．１５０を満たしてもよく、０．０４０≦ａ≦０．０９０を満たしてもよい。０．０４０≦ａ≦０．０９０を満たす場合には、ナノ結晶の円形度を所定の範囲内にしやすい。

Ｂの含有量（ｂ）は０≦ｂ≦０．２００を満たす。すなわち、Ｂは含有しなくてもよい。０．０２０≦ｂ≦０．２００を満たしてもよい。

Ｐの含有量（ｃ）は０≦ｃ≦０．２００を満たす。すなわち、Ｐは含有しなくてもよい。０．０２０≦ｃ≦０．１４０を満たしてもよい。

Ｓｉの含有量（ｄ）は０≦ｄ≦０．２００を満たす。すなわち、Ｓｉは含有しなくてもよい。０．０１０≦ｄ≦０．１５０を満たしてもよい。

また、本実施形態に係る軟磁性合金は、０．１００≦ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ≦０．３００を満たしてもよい。

また、本実施形態の軟磁性合金においては、Ｆｅの一部をＸ１および／またはＸ２で置換してもよい。

Ｘ１はＦｅおよびＮｉからなる群から選択される１つ以上である。Ｘ１の含有量に関してはα＝０でもよい。すなわち、Ｘ１は含有しなくてもよい。また、Ｘ１の原子数は組成全体の原子数を１００ａｔ％として４０ａｔ％以下であってもよい。すなわち、０≦α｛１－（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）｝≦０．４００を満たしてもよい。また、０≦α｛１－（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）｝≦０．１００を満たしてもよい。

Ｘ２はＡｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｂｉ，Ｎ，Ｏ，Ｃ，Ｓおよび希土類元素からなる群より選択される１つ以上である。Ｘ２はＡｌ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｂｉ，Ｌａ，Ｙ，Ｎ，Ｏ，ＣおよびＳからなる群より選択される１つ以上であってもよい。Ｘ２の含有量に関してはβ＝０でもよい。すなわち、Ｘ２は含有しなくてもよい。また、Ｘ２の原子数は組成全体の原子数を１００ａｔ％として５．０ａｔ％以下であってもよく、３．０ａｔ％以下であってもよい。すなわち、０≦β｛１－（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）｝≦０．０５０を満たしてもよく、０≦β｛１－（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）｝≦０．０３０を満たしてもよい。

ＦｅをＸ１および／またはＸ２に置換する置換量の範囲としては、原子数ベースでＦｅの半分以下としてもよい。すなわち、０≦α＋β≦０．５０としてもよい。

なお、本実施形態の軟磁性合金は、上記の主成分に含まれる元素以外の元素を不可避的不純物として軟磁気特性に大きな影響を与えない範囲で含んでいてもよい。例えば、軟磁性合金１００質量％に対して０．１質量％以下、含んでいてもよい。

本実施形態の軟磁性合金は、上記の組成を有することで、後述する熱処理後にα－Ｆｅ結晶であるナノ結晶を含みやすくなる。さらに、ナノ結晶より大きな結晶（具体的には結晶粒径が０．１μｍ以上の結晶）を含みにくくなる。そして、軟磁気特性を向上させやすくなる。なお、ナノ結晶より大きな結晶の有無はＸ線回折（ＸＲＤ）により確認できる。

軟磁性合金の形状については特に制限はない。例えば薄帯形状や粉末形状が挙げられる。

以下、本実施形態の軟磁性合金の製造方法について説明する。

本実施形態に係る軟磁性合金の製造方法について、特に限定されないが、たとえば単ロール法により軟磁性合金の薄帯を製造する方法が挙げられる。

単ロール法では、まず、最終的に得られる軟磁性合金に含まれる各金属元素の純金属を準備し、最終的に得られる軟磁性合金と同組成となるように秤量する。そして、各金属元素の純金属を溶解し、混合して母合金を作製する。なお、前記純金属の溶解方法には特に制限はないが、例えばチャンバー内で真空引きした後に高周波加熱にて溶解させる方法がある。なお、母合金と最終的に得られる軟磁性合金とは通常、同組成となる。

次に、作製した母合金を加熱して溶融させ、溶融金属を得る。溶融金属の温度には特に制限はないが、例えば１２００～１４００℃とすることができる。

単ロール法においては、主にロールの回転速度を調整することで得られる薄帯の厚さを調整することができるが、例えばノズルとロールとの間隔や溶融金属の温度などを調整することでも得られる薄帯の厚さを調整することができる。薄帯の厚さには特に制限はないが、例えば１５～３０μｍとすることができる。

ロール２３の温度やチャンバー内部の蒸気圧には特に制限はない。例えば、ロールの温度を室温～５０℃としてもよい。チャンバー内部の雰囲気は大気中としてもよく、不活性ガス雰囲気としてもよい。

次に、このようにして得られた軟磁性合金の薄帯に対して、応力を印加する。具体的には、薄帯の厚み方向に垂直な面に対して応力を印加する。

応力を印加して解放したのちに後述する熱処理を行うことで、ナノ結晶の平均円形度を低下させることができる。また、応力負荷量が大きいほどナノ結晶の平均円形度は低下する。また、ナノ結晶の平均アスペクト比が上昇し、平均楕円円形度が低下する。ナノ結晶の平均円形度および平均楕円円形度が低下する詳細な理由は不明である。しかし、軟磁性合金に応力を印可することにより軟磁性合金の内部に歪みを形成することで、この歪みがナノ結晶の形成に影響を及ぼし、ナノ結晶の平均円形度および平均楕円円形度が低下したと考えられる。

応力を印加する装置については特に制限はない。例えばハンドプレスを用いることができる。応力負荷量については特に制限はなく、最終的にナノ結晶の平均円形度が特定の範囲内となるようにすればよい。応力負荷量が大きいほどナノ結晶の平均円形度が低下する傾向にある。また、応力を印加する時間、すなわち、応力の印加から解放までの間の時間についても特に制限はない。例えば０．５分以上１分以下としてもよい。

次に、軟磁性合金に対して熱処理を行う。熱処理条件には特に制限はない。軟磁性合金の組成により好ましい熱処理条件は異なる。熱処理温度は４５０℃以上７００℃以下であってもよい。また、室温から熱処理温度まで昇温する昇温速度が５℃／分以上３２０℃／分以下であってもよい。

熱処理温度が高いほどナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値が上昇する傾向にある。また、ナノ結晶の平均円形度も上昇する傾向にある。

熱処理時間が長いほど、ナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値が上昇する傾向にある。また、ナノ結晶の平均円形度も上昇する傾向にある。さらに、Ｒ^２／σ^２も低下する傾向にある。

昇温速度が速いほどナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値が低下する傾向にある。また、平均円形度は昇温速度が２０～８０℃／分程度である場合に小さくなりやすい。そして、昇温速度が速くても遅くても平均円形度が大きくなる傾向にある。さらに、平均アスペクト比は昇温速度が速いほど小さくなる傾向にある。

以上の方法で本実施形態に係る軟磁性合金薄帯を得ることができる。

次に、本実施形態に係る軟磁性合金粉末を得る方法について説明する。なお、通常は一つの粉末粒子に多数のナノ結晶が含まれる。したがって、粉末粒子の粒子径とナノ結晶の結晶粒径（ナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径）とは異なる。

本実施形態に係る軟磁性合金粉末を得る方法としては、例えば、上記の軟磁性合金薄帯を粉砕して得る方法が挙げられる。粉砕する方法には特に制限はなく、任意の方法で粉砕することができる。なお、粉砕の前後でナノ結晶の形状は実質的に変化しない。

また、本実施形態に係る軟磁性粉末を得る方法としては、例えば、水アトマイズ法またはガスアトマイズ法により本実施形態に係る軟磁性粉末を得る方法が挙げられる。

例えば、ガスアトマイズ法では、上記した単ロール法と同様にして溶融合金を得る。その後、前記溶融合金をチャンバー内で噴射させ、粉体を作製する。このとき、ガス噴射温度を１２００～１６００℃としてもよい。チャンバー内の雰囲気は大気中としてもよく、不活性ガス雰囲気としてもよい。

次に、このようにして得られた軟磁性合金の粉末に対して、応力を印加する。具体的には、粉末を金型に充填して応力を印加する。

応力を印加して解放したのちに後述する熱処理を行うことで、ナノ結晶の平均円形度を低下させることができる。また、応力負荷量が大きいほどナノ結晶の平均円形度は低下する。また、ナノ結晶の平均アスペクト比が上昇し、平均楕円円形度が低下する。

次に、応力を印加して解放した後の粉末について、熱処理を行う。熱処理条件には特に制限はない。軟磁性合金の組成により好ましい熱処理条件は異なる。熱処理温度は４５０℃以上７００℃以下であってもよい。また、室温から熱処理温度まで昇温する昇温速度が５℃／分以上３２０℃／分以下であってもよい。

本実施形態に係る磁気コアは上記の軟磁性合金を含む。軟磁性合金薄帯、軟磁性合金粉末またはその他の形状の軟磁性合金から磁気コアを作製する方法には特に制限はない。通常用いられる方法で作製すればよい。

本実施形態に係る磁性部品は上記の磁気コアを含む。磁性部品の種類には特に制限はなく、優れた軟磁気特性が求められる磁性部品、例えばコイル部品、圧粉磁心が挙げられる。また、コイル部品としてはリアクトル、チョークコイル、トランスが挙げられる。さらに、本実施形態の電子機器は、上記の磁性部品を含む。電子機器の種類には特に制限はなく、例えばＤＣ－ＤＣコンバータ等が挙げられる。また、電子機器の用途には特に制限はなく、例えばハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）等が挙げられる。

以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。

（実験例１）
Ｆｅ_{０．８４０}Ｎｂ_{０．０７０}Ｂ_{０．０８０}Ｓｉ_{０．０１０}である合金組成となるように原料金属を秤量し、高周波加熱にて溶解し、母合金を作製した。

その後、作製した母合金を加熱して溶融させて１５００℃の溶融状態の金属とした後に、大気中において単ロール法により前記金属をロールに噴射させ、薄帯を作成した。

得られた各薄帯に対してＸ線回折測定を行い、ナノ結晶より大きな結晶がないことを確認した。

その後、各実施例および比較例の薄帯に対して応力を印加した。具体的には、まず、単ロール法で作製した薄帯をΦ８ｍｍのディスク状に加工した。次に、加工した薄帯を５枚、厚み方向に積層した。積層した薄帯をΦ８ｍｍの金型へ入れ、厚み方向に垂直な面に対して、表１に示す応力負荷量で０．５分間、応力を印加したのちに応力を解放した。応力の印加にはハンドプレスを用いた。なお、試料Ｎｏ．１では応力を印加しなかった。

その後、室温から熱処理温度までの昇温速度を４０℃／ｍｉｎ、熱処理時間１．０時間、熱処理温度６００℃で熱処理を行った。なお、熱処理時間とは、熱処理温度を維持した時間を指す。

得られた熱処理後の薄帯の組成と母合金の組成とが変化していないことをＩＣＰ分析にて確認した。

Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）により、熱処理後の各薄帯がα－Ｆｅであるナノ結晶を含むことを確認した。さらに、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた観察を行った。ＴＥＭを用いた観察では、厚さが２０ｎｍになるようにＦＩＢを用いてＴＥＭサンプルを作製した。ＴＥＭサンプルの厚みの確認は電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ）により行った。ＴＥＭを用いた観察により、少なくとも１００個のナノ結晶について、Ｈｅｙｗｏｏｄ径、円形度、楕円円形度、アスペクト比を測定した。そして、各薄帯に含まれるナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値Ｒ、平均円形度、平均楕円円形度、平均アスペクト比、Ｈｅｙｗｏｏｄ径の標準偏差σを算出した。結果を表１に示す。

さらに、各実施例および比較例の飽和磁束密度Ｂｓおよび保磁力Ｈｃを測定した。Ｂｓは振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて磁場１０００ｋＡ／ｍで測定した。Ｈｃは直流ＢＨトレーサーを用いて磁場５ｋＡ／ｍで測定した。結果を表１に示す。なお、Ｂｓに関しては１．３０Ｔ以上である場合を良好とした。Ｈｃに関しては応力を印加しなかった試料Ｎｏ．１の比較例より十分に低い場合を良好とした。表１においてはＨｃに関しては０．１００Ｏｅ以下である場合を良好とした。

表１より、熱処理前に応力を印加することでナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値Ｒが５．０ｎｍ以上２５．０ｎｍ以下であり、ナノ結晶の平均円形度が０．５０以上０．９０以下であった試料Ｎｏ．２～５は、熱処理前に応力を印加せずナノ結晶の平均円形度が０．９０よりも高かった試料Ｎｏ．１と比較してＢｓが同等程度に良好であり、Ｈｃが著しく低下した。なお、応力負荷量が大きすぎる試料Ｎｏ．６はナノ結晶が粒成長しすぎた。そして、Ｈｅｙｗｏｏｄ径の平均値Ｒが大きくなり、Ｈｃが増大した。

（実験例２）
実験例２では、応力負荷量が０である場合（応力を印加しなかった場合）（試料Ｎｏ．１）と、応力負荷量が４００ＭＰａである場合（試料Ｎｏ．４）とで、それぞれの熱処理条件を変化させた点以外は実験例１と同様にして薄帯を作製し、評価した。結果を表２Ａ～表２Ｃに示す。なお、ＢｓおよびＨｃの評価基準は実験例１と同様とした。

表２Ａ～表２Ｃより、熱処理条件を変化させてもナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値Ｒが５．０ｎｍ以上２５．０ｎｍ以下であり、ナノ結晶の平均円形度が０．５０以上０．９０以下であった各実施例は、応力を印加しなかった点以外、同条件で実施した比較例と比較して、Ｂｓが同等程度に良好であり、Ｈｃが著しく低下した。

なお、表２Ａの試料Ｎｏ．７（応力の印加無し）と試料Ｎｏ．１４（応力の印加有り）とを比較すると、ナノ結晶の平均円形度は試料Ｎｏ．１４のほうが低かったが、試料Ｎｏ．１４は十分にＨｃが低下しなかった。試料Ｎｏ．１４はナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値Ｒが小さすぎたためであると考えられる。また、表２Ａの試料Ｎｏ．１２、１３（応力の印加無し）と試料Ｎｏ．１９、２０（応力の印加有り）とを比較しても同様の結果となった。試料Ｎｏ．１９、２０はＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値Ｒが大きすぎたためであると考えられる。

（実験例３）
実験例３では、実験例１と同様に母合金を作製した。その後、作製した母合金を加熱して溶融させ、１５００℃の溶融状態の金属としたのちガスアトマイズ法により前記金属を噴射させ、粉末を作成した。ガス噴射温度を２５℃とした。

得られた粉末に対してＸ線回折測定を行い、ナノ結晶より大きな結晶がないことを確認した。

その後、得られた粉末を２ｇ、秤量した。次に、Φ８ｍｍの金型に秤量した粉末を流し込んだ。次に、ハンドプレス機により金型に流し込んだ粉末を表３に示す応力負荷量で０．５分、応力を印加した。次に、金型から加圧した粉末を取り出した。なお、試料Ｎｏ．４５の粉末には応力を印加しなかった。

その後、それぞれの粉末に対し、室温から熱処理温度までの昇温速度を４０℃／ｍｉｎ、熱処理時間１．０時間、熱処理温度６００℃で熱処理を行った。なお、熱処理時間とは、熱処理温度を維持した時間を指す。

得られた熱処理後の粉末の組成と母合金の組成とが変化していないことをＩＣＰ分析にて確認した。

Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）により、熱処理後の各粉末がα－Ｆｅであるナノ結晶を含むことを確認した。さらに、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた観察を行った。熱処理後の各粉末における結晶構造について、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた観察で確認した。ＴＥＭを用いた観察はＴＥＭサンプルの厚さを２０ｎｍとして電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ）により行った。ＴＥＭを用いた観察により、少なくとも１００個のナノ結晶について、Ｈｅｙｗｏｏｄ径、円形度、楕円円形度、アスペクト比を測定した。そして、各粉末に含まれるナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値Ｒ、平均円形度、平均楕円円形度、平均アスペクト比、Ｈｅｙｗｏｏｄ径の標準偏差σを算出した。結果を表３に示す。

さらに、熱処理後の各粉末について飽和磁束密度Ｂｓおよび保磁力Ｈｃを測定した。Ｂｓは振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて磁場１０００ｋＡ／ｍで測定した。Ｈｃは直流ＢＨトレーサーを用いて磁場５ｋＡ／ｍで測定した。結果を表３に示す。なお、Ｂｓは１．３０Ｔ以上を良好とした。Ｈｃは１．００Ｏｅ以下を良好とした。

表３より、熱処理前に応力を印加することでナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値Ｒが５．０ｎｍ以上２５．０ｎｍ以下であり、ナノ結晶の平均円形度が０．５０以上０．９０以下であった試料Ｎｏ．４６～４９は、熱処理前に応力を印加せずナノ結晶の平均円形度が０．９０よりも高かった試料Ｎｏ．４５と比較してＢｓが同等程度に良好であり、Ｈｃが著しく低下した。なお、応力負荷量が大きすぎる試料Ｎｏ．５０はナノ結晶が粒成長しすぎた。そして、Ｈｅｙｗｏｏｄ径の平均値Ｒが大きくなり、Ｈｃが増大した。つまり、粉末の実験例である実験例３は薄帯の実験例である実験例１と同様な結果が得られた。

（実験例４）
粉末の作製条件は組成以外、実験例３と同様とした。表４では、試料Ｎｏ．４５と同様に応力を印加せず、Ｍ元素の種類をＮｂから変化させた比較例、および、試料Ｎｏ．４８と同様に応力負荷量を４００ＭＰａとし、Ｍ元素の種類をＮｂから変化させた実施例を記載した。表５～表８では、応力負荷量を試料Ｎｏ．４８と同様の４００ＭＰａとし、ａ～ｄの数値を適宜変化させた実施例を記載した。表９では、応力負荷量を試料Ｎｏ．４８と同様の４００ＭＰａとし、試料Ｎｏ．４８におけるＦｅの一部をＸ１および／またはＸ２に置換した実施例を記載した。

表４～表９に記載した試料Ｎｏ．５１～１１９では、各試料の熱処理温度を実験例３から適宜、変化させた。具体的には、熱処理時間１．０ｈ、昇温速度４０℃／ｍｉｎとし、熱処理温度４５０～６５０℃の間において５０℃刻みで熱処理を行った。熱処理後の保磁力が最も低くなった温度を当該試料の組成における最適な熱処理温度とした。最適な熱処理温度で熱処理を行い作製した粉末に含まれるナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値Ｒ、平均円形度、平均楕円円形度、平均アスペクト比、Ｈｅｙｗｏｏｄ径の標準偏差σを算出した。結果を表５～表９に示す。

表４～表９より、軟磁性合金の組成を変化させても、応力を印加した実施例については、ナノ結晶の形状が表３の試料Ｎｏ．４８におけるナノ結晶の形状と同様な傾向を示した。そして、ナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値Ｒが５．０ｎｍ以上２５．０ｎｍ以下であり、ナノ結晶の平均円形度が０．５０以上０．９０以下であった。そして、表４～表９の各実施例はＢｓおよびＨｃが良好であった。

Claims

組成式（Ｆｅ _(1-( α ₊ β ₎₎ Ｘ１αＸ２β） _{(1-(a+b+c+d))} Ｍ _a Ｂ _b Ｐ _c Ｓｉ _d （原子数比）からなる主成分を有する軟磁性合金であって、
Ｘ１はＣｏおよびＮｉからなる群から選択される１つ以上、
Ｘ２はＡｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｂｉ，Ｎ，Ｏ，Ｃ，Ｓおよび希土類元素からなる群より選択される１つ以上、
ＭはＮｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｍｏ，ＷおよびＶからなる群から選択される１つ以上であり、
０≦ａ≦０．１５０
０≦ｂ≦０．２００
０≦ｃ≦０．２００
０≦ｄ≦０．２００
０．１００≦ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ≦０．３００
α≧０
β≧０
０≦α＋β≦０．５０
であり、
Ｈｅｙｗｏｏｄ径の平均値が５．０ｎｍ以上２５．０ｎｍ以下であるナノ結晶を含み、
前記ナノ結晶の平均円形度が０．５０以上０．９０以下である軟磁性合金。
前記ナノ結晶の平均円形度が０．５０以上０．８０以下である請求項１に記載の軟磁性合金。
前記ナノ結晶の平均円形度が０．５０以上０．７０以下である請求項１に記載の軟磁性合金。
前記ナノ結晶の平均アスペクト比が１．２以上１．８以下である請求項１～３のいずれかに記載の軟磁性合金。
前記ナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値をＲ、前記ナノ結晶のＨｅｙｗｏｏｄ径の標準偏差をσとして、Ｒ²／σ²が３０以下である請求項１～４のいずれかに記載の軟磁性合金。
薄帯形状を有する請求項１～５のいずれかに記載の軟磁性合金。
粉末形状を有する請求項１～５のいずれかに記載の軟磁性合金。
請求項１～７のいずれかに記載の軟磁性合金を含む磁気コア。
請求項８に記載の磁気コアを含む磁性部品。
請求項９に記載の磁性部品を含む電子機器。