JPH01104740A - 熱的に安定な低損失非晶質合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は熱的に安定で高周波領域での保磁力の小さい磁
芯用の非晶質合金に関するものである。

〔従来の技術及び問題点〕

Ｃｏ基非晶質合金は磁歪がほぼ零となシ、かつその原子
配置から本質的に原子配置に起因する磁気異方性が小さ
いため、結晶質軟磁性材料に比べ。

低保磁力、高透磁率等の優れた特性をもっている。

コノため、ノぐ−マロイ、フェライト等の従来材の代替
が検討され、またこれら従来材では匝用できなかった高
周波領域での使用が検討されている。

しかし、非晶質合金は準安定相であるため適時変化をな
くすことができず、それを小さくすることが実用上の大
きな課題となっている。この問題の解決手段として、急
冷凝固時の内部応力を取り除くための焼鈍を施した後キ
ュリー温度以上で再度焼鈍を施し、大きな誘導磁気異方
性を付与し、磁気的緩和を小さくし特性劣化を最小限に
することが行われている。

また、経時変化は原子配置の再配列、つまりは。

構造緩和に起因すると考えられ、構造緩和を小さくする
ため、その目安となる結晶化温度を上昇させることが試
みられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前者の方法では、誘導磁気異方［生が大
きくなるため１本来の目的である低保磁力。

高透磁率等の軟磁気特性が劣化する問題がある。

後者の方法では、主に高融点の非磁性元素が添加される
ため磁束密度、キーリー温度の低下をまねき実用材とし
ての価値が低下してしまう欠点がある。

そこで１本発明の技術的課題は、上記欠点に鑑み、　Ｃ
ｏ基非晶質合金を実用材に供するうえで軟磁気特性の経
時変化のない非晶質合金を提供するものである。

〔問題全解決するｔめの手段〕

本発明者は、上記の非晶質合金に関する問題点を解決す
るため鋭意研究金型ねた結果、　Ｃ！ｏＦｅｓｉＢ系非
晶質合金においてＣｏ　、　Ｆｅの一部ｆ　Ｎｉ　、　
Ｍｏ　。

Ｃｕと置換し、Ｂ量を一定量以下におさえることによっ
て、磁、気持性の経時変化が少なく、かつ高周波領域に
おける保磁力の小さくなることを見い出した。即ち１本
発明゛の熱的に安定な低損失非晶質合金は。

組成式 ％式％ で表わされ、原子チで ０、０５’（ａ　（０，１０、５（Ｘ（１０、１（Ｙ（
４。

０．５（Ｚ（３、１１（Ｖ（１７、ｓ＜ｗ＜ｉ　０で表
わされることを特徴とするものである。

上記組成式で示された本発明の非晶質合金と同一組成の
非晶質合金は特願昭５０−１５１０．特願昭５１−３０
８０５．に示されている。しかし。

これら出願特許においては２本発明の組成系と同一の組
成系に関する実施例は何ら開示されていないばかりか、
その特有の効果及びその必要性すら示唆されていない。

ここで上記２特許の内容を吟味してみる。

特願昭５０−１５１０は、従来材（Ｆｅ−８ｉ　、　Ｆ
ｅ−Ｎｉ　。

Ｆｅ−Ａｔ等）が高価であシ、まｆｃ難加工性材料であ
ると言う間謳点を解決するため新規の非晶質合金を開示
するにいたっている。この特許の目的は。

高透磁率アモルファス合金の提供にあるが、その付性は
、直流最大透磁率及び直流保磁力に限定されており、実
用材として本来なら評価しなければならない交流保磁力
、鉄損等については何ら言及されていない。かつ上記特
許の出願段階では飽和磁束密度と交流特性、経時変化に
ついての知見は得られていなかった。このような本質的
な実用上の問題を解決するためには上記特許の組成内容
だけでは不十分でありよシ厳密な組成の限定が必要であ
ること全本発明者は知見するに至シ本特許金成した。

特願昭５１−３０８０５は、磁歪が小さく耐摩耗性を向
上した磁気ヘッド用アモルファス合金を提供する目的で
開示された特許である。磁気ヘッド用合金としては、　
Ｓ／Ｎ比向上のため、高磁束密度が要求される。そのた
め耐摩耗性を改良しつつ。

高磁束密度の材料の研究が成され、主にＢｌｏ〉６５０
０Ｇのアモルファス合金の開示がされている。

本発明の後記内容で明らかとなるが初透磁率範囲を越え
て大きな磁界によって励磁する場合には。

本質的に素材の飽和磁束密度の大きさが問題となるため
上記特許で開示されているＢｌｏ〉６５００Ｇの素材で
は本発明者が目的とした高周波領域での低保磁力は得ら
れないことを本発明者は知見し９本特許を成した。

以上の点で上記先行特許では十分に解決され得ない問題
点を本出願特許は解決できたことを明記しておく。

以下において本発明を更に詳しく説明する。

本発明における非晶質合金の各元素の組成限定の理由は
以下の通っである。

Ｃｏ基非晶質合金が高周波領域で優れた軟磁性全示すの
は磁歪定数がほぼＯとなるためである。この磁歪定数は
主にＣｏ　Ｆｅ　Ｎｉの比率によって決定される。零磁
歪定数のＣｏ　Ｆｅ　Ｎｉ組成依存性はＣ０ＦｅＮｉ三
元図において、Ｎｉ繍にほぼ平行にＮ１の増加とともに
除々にＦｅ量の多い側にずれていくことが知られでいる
。

本発明の組成系においても同様の傾向をもっておりＦｅ
量が原子チ比で０．０５以下では磁歪が正となり高周波
領域で鉄損が増大してしまい、また０゜１以上では磁歪
が負の側に大きくなりすぎるために高周波領域での鉄゛
損が増大してしまうためこの範囲内とする必要がある。

次て、Ｎｉ量Ｙの限定理由は、原子俤でＮｉが５％以下
では本発明の組成系では、飽和磁束密度が６、５　ＫＧ
以上となシ磁性焼鈍により、生ずる誘導磁気異方性が大
きくなシすぎ高周波領域での鉄損が増大してしまうため
５％以上とする必要があり。

また、１５％以上では飽和磁束密度が４．５　ＫＧ以下
となりキュリー温度も１５０℃以下ときわめて低くなる
ため実用材としては使用不適当となる。よって、　Ｎｉ
量は原子チで１５％以下とする必要がある。次にＭｏは
、結晶化温度を上昇させ熱的安定性を向上させるのに有
効な元素であるが０．５原子係以下では、その効果は顕
著に現われず、４原子チ以上では飽和磁束密度が４．５
　ＫＧ以下に低下し実用材としては不適当となるため、
この範囲とする必要がある。

次に、　Ｃｕは保磁力を小さくする効果をもっているが
、０，５％以下では効果がなく、また３％以上では合金
に固溶しにくくなる几めこの範囲とする必要がある。

次に、　Ｓｉは非晶質化を助成する元素であるが本組成
系では１１原子チ以下では非晶質化が困難であり、１７
原子多以上では磁束密度が４．５　ＫＧ以下となり実用
材として不適当となるためこの範囲とする必要がある。

次に、Ｂは、　Ｓｉ同様、非晶質化を助成する元素であ
るがまた一方では軟磁気特性の経時変化を助長１する元
素でもある。８原子チ以下では非晶質化が困難となり、
１０原子チ以上では経時変化が著しく大きくなるためこ
の範囲にする必要がある。

次に、特許請求の第２項に示した飽和ｉ歪定数の範囲は
、第１図に示すように本発明の非晶質合金は実用材とし
て供するために実施しなければならない焼鈍を施すと９
図のような変化を示す。焼鈍後の飽和磁歪定数を零とし
なければ本来の目的を達することができない。図から明
らかなようにλ、が−１，５Ｘ　１０−６よシ小さイな
る（つまシ負の側で絶対値が大きくなる）と焼鈍後のλ
、は負となシ零とすることができない。また、　−０，
５Ｘ　ｔｏ−６より大きくなると図の最上の曲線の傾向
から６００℃以上の高温で焼鈍しなければ零とならず、
このような高温では結晶化してしまい非晶質合金の軟磁
気特性は失なわれてしまう。以上の理由で飽和磁歪定数
λ８は−０，５Ｘ　１０−６＞λ、　＞−１，５Ｘ１０
−’の範囲でなければならない。

次に、飽和磁束密度は６．５　ＫＧを越えると焼焼に、
よって生ずる誘導磁気異方性が大きくなシ高周波領域で
の保磁力が増大してしまう。４．５ＫＧ以下ではキュリ
ー温度が２００℃以下となり実用材として供することが
できなくなるため４．５〜６．５ＫＧの範囲としなけれ
ばならない。

また本発明の非晶質合金は３５０〜５００℃の範囲で歪
取シ焼鈍を行なうことによシ、焼鈍後。

実質的に飽和磁歪定数を零とすることができ、かつ、磁
芯の磁路方向に磁場全印加しながら熱処理を行なうこと
により高角形比、低保磁力の磁芯を得ることができ、又
、磁路と直角な方向に磁場を印加しながら熱処理を行な
うことにより、残留磁未密度が小さく高周波領域におけ
る鉄損の小さいトランス用磁芯を容易に得ることができ
る。

〔実施例〕

以下に本発明の詳細な説明する。

〔実施例１〕 公知の片ロール法を用いて表１に示す組成１〜６の非晶
質合金薄帯を作製した。薄帯幅は５欄板厚は１９μｍで
あった。

これら組成の磁束密度Ｂ１ｏ及びキュリー温度Ｔ。は表
１に示す通りである。この薄帯′ｆ：ＭｇＯで層間絶縁
を施し内径１５　ｒｒａｎ　、外径１９■の巻磁芯を作
製した。

この巻磁芯を窒素雰囲気中で４００℃の温度で６０分間
保持し、歪取シ焼鈍全し、その後室温まで急冷した。

その後１巻磁芯の磁路方向に１　ｏｏｅ　５０　Ｈｚの
交流磁界を印加し、１９０℃で１２０分間保持し。

その後、磁界を印加したまま室温まで炉冷した。

以下余白 これら巻磁芯の２００　ｋＨｚ　、　１０ｅ印加したと
きの保磁力を表２に示す。

表２に示すとおシ、比較のため示した組成系７〜１０は
、Ｆｅ量ａがａ：）０．１のもので、全て正の飽和磁歪
をもってりる。このように、ａ（０，１として飽和磁歪
がＯ〉λ、）−１ＸＩＯ−６の本発明の非晶質合金１〜
６は、　２００　ｋＨｚにおける保磁力が０．２７〜０
．５０ｅと小さな値てなっている。これに対し比較例で
示した正の磁歪をもつ非晶質合金７〜１０は。

同−組成系であるが保磁力が大きくなっていることがわ
かり１本発明の合金系において飽和磁歪全０〉λ８）−
１ＸＩＯの範囲にとる必要性が明らかとなっている。ま
た、比較例の屋４と本発明の実施例に係る１〜６とを比
較すると、磁束密度の高い材質は、磁歪がＯ〉２ｇ＞　
、ｌｘ　１０−６の範囲あっても保磁力が大きくなって
いることから磁束密度を６、５　ＫＧ以下にとることの
必要性も明らかとなる。

以上のことから２本発明の組成において高周波領域で保
磁力の小さなつまフは鉄損の小さい非晶質合金が得られ
ることがわかる。

〔実施例２〕 実施例１と同様の方法で幅５に板厚１９μｍの非晶質合
金薄帯を作製し、これにＭｇＯの層間絶縁を施して内径
１５＋ａ外径１９欄の巻磁芯を作製した。

これを実施例１と同様の熱処理を施した。

このように作製した磁芯の経時変化を調べるため１２５
℃Ｘ１００Ｏ時間保持したときの特性の変化率をＢ量に
対して示したのが第２図である。組成はｌ　（Ｃ００，
０７Ｃ００，９３）７５．３−Ｘ”７”１”ＩＳ’１５
．７ＢＸ　ｌａｔ％である。第２図に示すようにＢ量の
減少とともに１２５℃Ｘ１００Ｏ時後の２０　ｋＨｚ保
磁力の増加率は著しく減少しＢ景が１０原子−以下では
ほぼ１０％程度の増加率まで減少し、熱的に安定になる
ことがわかる。

〔発明の効果〕

本発明の非晶質合金によって高周波領域で使用しても発
熱が極めて少なく、特性の経時変化もほとんどないため
信頼性の高い電子部品が得られるものである。

以下余白

【図面の簡単な説明】

第１図は磁歪定数の焼鈍による変化を示す図である。 第２図は２０　ｋＨｚで１０ｅの磁界を印加し北ときの
保磁力の１２５℃×１０００時間保持後の増加率を示す
図である。 第１図 磁歪定数の焼鈍温度依存柱 焼鈍温度（’Ｃ） 第２図 ２０にＨＸでの保磁力の変化率 条件１２５°Ｃｘ　ｆｏｏｏ　時間 ８　　　　９　　　　１０　　　　　ＩＩ　　　　　／
２Ｂ量Ｘ、αｔ％

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）組成式 （Ｃｏ＿１＿−＿ａＦｅ＿ａ）＿１＿０＿０＿−＿Ｘ＿
   −＿Ｙ＿−＿Ｚ＿−＿Ｖ＿−＿ＷＮｉ＿ＸＭｏ＿ＹＣｕ
   ＿ＺＳｉ＿ＶＢ＿Ｗで表わされ、原子％で ０．０５＜ａ＜０．１０、５＜Ｘ＜１０、１＜Ｙ＜４、
   ０．５＜Ｚ＜３、１１＜Ｖ＜１７、８＜Ｗ＜１０と表わ
   されることを特徴とする熱的に安定な低損失非晶質合金
   。 ２）特許請求の範囲第１項において飽和磁歪定数λ＿Ｓ
   が−０．５×１０＾−＾６＞λ＿Ｓ＞−１．５×１０＾
   −＾６でありかつ飽和磁束密度が６．５ＫＧ以下で４．
   ５ＫＧ以上であることを特徴とする熱的に安定な低損失
   非晶質合金。