JPH01149940A - Ｆｅ基磁性合金 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高周波帯で用いるのに適するＦｅ基磁性合金、
特に圧粉磁心や磁気シールド材に適する粉末化が容易で
組織の大半が超微細な結晶粒からなるＦｅ基磁性合金に
関するものである。

〔従来の技術］ 従来、圧粉磁心や磁気シールド材等の磁心材料としては
、Ｆｅやパーマロイ、ケイ素鋼等が用いられていた。

また最近ではＦｅ系やＣｏ系の非晶質合金も検討されて
おり、これらの粉末を圧縮成形した圧粉磁心や樹脂と混
ぜシート状にしたシールド材等が検討されている。

これらの合金粉末に関してはたとえば特公昭５４−５０
４６３、特公昭５５−１２８５０７等に記載されている
。

〔発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、これらの合金には種々の問題点がある。

パーマロイ合金の場合は、磁気特性の良好な８０重０％
Ｎｉ付近の組成の合金の場合、飽和磁気密度が７．５ｋ
Ｇ前後と低い欠点があり、ケイ素鋼の場合は軟磁気特性
に劣る欠点がある。

Ｆｅ系の非晶質合金の場合は飽和磁束密度は高いが、磁
歪が大きく歪の影響で磁気特性が大きく劣化する欠点が
ある。一方Ｃｏ系の非晶質合金は、磁歪が小さく歪の影
響を受けにくいが、パーマロイ合金と同様飽和磁束密度
が通常１０ｋＧ以下であり十分でない。また経時変化も
大きい欠点がある。

また、最近我々は、ＣｕとＮｂ、　Ｍｏ、　Ｔａ、　Ｗ
等を複合添加したＦｅ基合金が超微細な結晶粒組織とな
り、優れた軟磁性、低磁歪特性を示すことを見い出して
いる。

しかし、粉末化し使用する様な用途の場合、脆化しやす
い組成の方が粉末化が容易であり、より好ましい。

本発明の目的は、軟磁気特性に優れ、磁歪が小さく、粉
末化等が容易なＰｅ基磁性合金を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者等は一般式： ％式％ （ただし、ＭはＣＯ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮｂ
。

ｗ、　Ｔａ、　ｚｒ、　ＩＩｆ＋　ＴｉおよびＭＯから
なる群から選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ“はＶ、
　Ｃｒ、　Ｍｎ。

Ａｆ、白金属元素、　Ｓｃ、　Ｙ、希土類元素、　Ａｕ
＋　Ｚｎ＋Ｓｎ、　Ｒｅからなる群から選ばれた少なく
とも１種の元素、ＸはＣ，Ｇｅ、　Ｐ、　Ｇａ、　ｓｂ
、　Ｉｎ、　Ｂｅ、　Ａｓからなる群から選ばれた少な
くとも１種の元素、ＹはＬｉ、　　Ｍｇ、　　Ｃａ、　
　Ｓｒ、　　Ｂａ＋　　八ｇ、　　Ｃｄ、　　Ｐｂ、　
　Ｂｉ、　　Ｎ、　　Ｏ。

Ｓ、Ｓｅ及びＴｅからなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素であり、ａ、ｘ、ｙ、ｚ、　　α、β、Ｔ及び
δはそれぞれ、 ０≦ａ＜０．５．３≦Ｘ≦１０．０≦ｙ≦３０゜０≦２
≦２５．０．１≦α≦３０．０≦β≦１０゜０≦γ≦２
０及びＯ≦δ≦２を満たす。）により表わされる組成を
有し、組織の少なくとも５０％が微細な結晶粒からなり
、前記結晶粒の最大寸法で測定した粒径の平均が１００
０Å以下の平均粒径を有する合金が優れた軟磁気特性を
示し、粉末化が容易であり圧粉磁心やシールド材等に好
適な合金であることを見い出し、本発明に想到した。

本発明において、Ｃｕは必須の元素であり、適量台まれ
ることにより合金を脆化しやすくし粉末化を容易にする
効果を有する。また耐食性を改善する効果もある。その
含有ｉ１ｘは３〜１ｏ原子％の範囲である。３原子％よ
り少ないと粉末化がしにくく１０原子％を越えると飽和
磁束密度が著しく低下し好ましくない。

本発明に係る合金は通常衣のようにして製造される。

まず、前記組成の非晶質合金を溶湯がら急冷し作製、あ
るいはスパッタ法、蒸着法等の気相急冷法により作製し
、更にこれを加熱し組織の少なくとも５０％以上を微細
なりｃｃ　Ｆｅ固溶体結晶粒とする工程により製造され
る。

Ｃｕは軟磁性を改善する効果があるが３ａｔ％以上の組
成ではややわるくなる。この軟磁性を改善する理由は明
らかでないが次のように考えられる。

ＣｕとＰｅの相互作用パラメータは正であり、固溶度が
低く分離する傾向があり、前述の組成の非晶質合金を加
熱すると、Ｆｅリッチ領域が多数形成され、そこを核と
して結晶化が進行し、Ｃｕは周囲にはき出される。

このＣｕによる結晶核形成効果が組織が微細化される１
つの理由であるが、もう１つ大きな理由としては、Ｎｂ
、　Ｔａ、　Ｍｏ、　Ｗ等による結晶粒成長抑制効果を
挙げることができる。このＮｂ＋　Ｔａ、　Ｍｏ、　Ｗ
等の添加とＣｕとの複合効果により結晶粒は著しく微細
化され優れた軟磁性が得られる。

ところで本発明合金のＣｕｌは３ａｔ％以上であり、液
体急冷法による製造方法ではＣｕが分離口やすくなり、
熱処理前にＣｕが分離したり、熱処理し結晶化させた際
結晶粒界付近のＣｕ濃度が著しく高くなる。このため軟
磁気特性はＣｕ量が３ａｔ未満の合金と比較しある程度
劣化するが、十分軟磁性材料として使用でき、かつ晩化
しやすくなり粉末化が容易となる。このため圧粉磁心や
粉末を使用するシールド材等に好適な合金となる。

Ｍ′はＮｂ、　Ｗ、　Ｔａ、　Ｚｒ、　Ｉｉｆ、　Ｔｆ
及びＭｏからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素
であり、前述の様に結晶粒を微細化し軟磁性を向上させ
る効果を有する。その含有量αは０．１〜３０原子％で
あり、より望ましい範囲は１〜１０原子％である。

この範囲で特に優れた軟磁性が得られる。これらの元素
を含まない場合結晶粒は大きくなり著しく軟磁気特性は
劣化し好ましくない。

Ｓｔ及びＢは合金の微細化および磁歪調整に有用な元素
である。本発明の合金は、好ましくは、−旦Ｓｉ、　　
Ｂ添加効果により非晶質合金とした後で、熱処理により
微細結晶粒を形成することにより得られる。

Ｓｉ含有１ｙの限定理由は、ｙが３０原子％を超えると
軟磁気特性の良好な条件では磁歪が大きくなってしまい
好ましくないためであり、より好ましくはｌＯ〜２５原
子％である。この範囲では特に良好な軟磁気特性が得ら
れる。

Ｂ含有量２の限定理由は、２が２５原子％を超えると軟
磁性の良好な条件では磁歪が大きくなり好ましくないた
めであり、特に好ましい組成範囲はＺが３〜１２原子％
の範囲である。この範囲では特に軟磁性が良好で磁歪の
小さい合金が得られる。

Ｘはｃ、　Ｇｅ、　　Ｐ　＊　Ｇａ＋　Ｓｂ＋　Ｉｎ、
　ＢｅおよびＡｓからなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素であり、磁歪を調整したりその含有量γはＯ〜
２０原子％原子団である。この理由はγが２０原子％を
越えると著しい飽和磁束密度の低下を招くためであり、
より好ましくはγがＯ〜１０原子％である。この範囲で
比較的良好な軟磁性が得られやすい。Ｓｉ。

Ｂ、Ｘの総和ｙ＋ｚ＋７については１４〜３５原子％の
範囲で特に良好な軟磁気特性が得られやすい。

Ｍ“はＶ、　Ｃｒ、　Ｍｎ＋　Ａ１．白金属元素、　Ｓ
ｃ、　Ｙ。

希土類元素、　Ａｕ、　Ｚｎ＋　ＳｎおよびＲｅからな
る群から選ばれた少なくとも１種の元素であり、耐食性
の改善、磁歪調整効果等があり、その含有量βはＯ〜１
０原子％である。この限定の理由はβが１０原子％を超
えると著しく飽和磁束密度が低下するためである。

また本発明合金はＬｔ、　Ｍｇ＋　Ｃａ、　Ｓｒ、　Ｂ
ａ、　Ａｇ＋　Ｃ（ＬＰｂ、　Ｂｉ、　Ｎ、　　Ｏ，Ｓ
、　Ｓｅ及びＴｅ等をＯ〜２原子％含んでも良いが２原
子％を越えて含有すると軟磁性を著しく劣化させ好まし
くない。

残部は不純物を除いて実質的にＦｅが主体であるがＦｅ
の１部は成分Ｍ（Ｃｏ及び／又はＮｉ）により置換され
ていても良い。Ｍの含有量は０≦ａ　＜　０．５である
が、好ましくはＯ≦ａ≦０．３であり、より好ましくは
Ｏ≦ａ≦０．１である。この範囲でより好ましい軟磁性
が得られる。

本発明合金はｂｃｃ構造のＦｅ固溶体を主体とする合金
であるが、非晶質相やＰｅ、Ｂ、　Ｐｅ＝Ｂ、　Ｎｂ等
の遷移金属の化合物Ｆｅａｓｔ規則相等を含む場合もあ
る。

これらの相は磁気特性を劣化させる場合があり、特にＦ
ｅ、Ｂ等の化合物相は影響が大きくできるだけ存在しな
い方が望ましい。

本発明合金は主に１０００Å以下の粒径の超微細な均−
に分布した結晶粒からなるが、より優れた軟磁性を示す
合金の場合は５００Å以下の平均粒径を有する場合が多
い。特に好ましい軟磁気特性はその粒径が２０〜２００
人平均の場合である。

合金組織のうち微細結晶粒以外の部分は主に非晶質ある
いはＣｕであるが、結晶相が実質的に１００％になって
も本発明合金は十分に優れた軟磁性を示す。

本発明合金は、単ロール法、双ロール法、遠心急冷法等
により非晶質薄帯を作製後熱処理を行ない微細な結晶粒
を形成する方法、蒸着法、スパッター法やイオンブレー
ティング等により非晶質膜を作製後熱処理し結晶化させ
る方法や回転液中紡糸法やガラス被覆紡糸法により、非
晶質線を得た後熱処理し結晶化さ七る方法等いろいろな
方法で作製することができる。

本発明合金を得る除行われる熱処理は内部歪を小さくす
ることと、微細結晶粒組織とし軟磁性を向上させるとと
もに磁歪を小さくし粉末化を容易にする目的で行なわれ
る。

熱処理は通常真空中または水素ガス、窒素ガス、アルゴ
ンガス等の不活性ガス雰囲気中において行なわれる。し
かし場合によっては大気中等の酸化性雰囲気で行っても
良い。

熱処理温度及び時間は非晶質合金の形状、サイズ、組成
により異なるが一般的に結晶化温度より高い４５０℃〜
７００°Ｃで５分から２４時間程度が望ましい。

熱処理の際の昇温や急冷の条件は状況に応じて任意に変
えることができる。また同一温度または異なる温度で複
数回にわけ熱処理を行ったり、多段の熱処理パターンで
熱処理を行なうこともでき。

る。更には、本合金は熱処理を直流あるいは交流の磁場
中で行なうこともできる。磁場中熱処理により本合金に
磁気異方性を生じさせることができる。

磁場は熱処理の間中かける必要はなく、本発明に係る合
金のキュリー温度↑Ｃより低い温度だけ印加しても十分
効果が得られる。本発明に係る合金のキュリー温度は非
晶質の場合より熱処理により形成される主相のキュリー
温度が上昇しており、非晶質合金のキュリー温度より高
い温度でも磁場中熱処理が適用できる。また回転磁場中
熱処理を熱処理工程の１部で行っても良い。また、熱処
理の際合金に電流を流したり、高周波磁界を印加し合金
を発熱させることにより合金を熱処理することもできる
。また磁場中熱処理の場合、熱処理を２段階以上で行う
ことができる。また、圧縮力を加えながら熱処理を行な
い磁気特性を調整することもできる。

本発明合金は前述のように熱処理後脆化しやすく機械的
粉砕により薄帯も容易に粉末化できる。

またアトマイズ粉等すでに粉末になっている合金も更に
容易に微粉末化が可能である。

圧粉磁心を製造する場合、粉末化した本発明合金の表面
に絶縁層を形成し使用したり、シールド材等に使用する
場合は表面をメツキしたりして使用できる。

〔実施例〕

本発明を以下の実施例により詳細に説明するが、本発明
はこれらに限定されるものではない。

皇隻■土 原子％でＣｕ５％、５ｉ１６．５％、８６％、Ｎｂ３％
及び残部実質的にＦｅからなる組成の溶湯から、単ロー
ル法により幅５ｆｆｉＩ１１１厚さ１８μｍのリボンを
作製した。

Ｘ線回折および組織観察の結果、この合金リボンはアモ
ルファス相生体であることが確認された。

次にこの合金を外径１９ｍｍ、内径１５ｍのトロイダル
状に巻きＮ２ガス雰囲気５５０°Ｃに１時間保持後室温
まで冷却し、磁気特性を測定した。

飽和磁束密度Ｂｓは１１．１　ｋＧ、　　１００ｋｌｌ
ｚ　、　　２ｋＧにおけるコア損失が５３０　ｍＷ／　
ｃｃであった、１ｋＨｚにおける実効透磁率５５００、
保磁力１１ｃが０．１２０ｅ飽和磁歪λＳが＋〇、５Ｘ
１０−６であった。この合金は組織観察の結果１０００
Å以下の粒径の超微細な結晶粒からなることが確認され
た。

この熱処理後の合金薄帯は著しく脆化しており、振動ミ
ルにより粉砕したところ、Ｃｕ添加量がｌａｔ％の合金
に比べ容易に微粉化でき２割程度粉砕時間が短縮された
。

次にこの合金粉末に耐熱性無機フェスをバインダーとし
て７＆４ｔ％加え、５００　’Ｃまで昇温し圧力を加え
なから圧粉磁心を作製した。

実効透磁率は１６０であり周波数特性も良好であった。

皇施皿叉 第１表に示す組成の合金溶湯から単ロール法により幅１
０ｍｍ、板厚１５μｌのリボンを作製した。

Ｘ線回折および透過電子顕微鏡による組織観察の結果、
結晶相か１部確認されるものもあるが、大部分が非晶質
相であることが確認された。

次にこの合金薄帯を実施例１と同様にトロイダル状に巻
き結晶化温度以上の温度で熱処理した。

熱処理後の合金の組織は実施例１と同様であり、微細な
結晶粒組織からなることが確認された。次に熱処理後の
磁心の磁気特性を測定した。得られた結果を第１表に示
す。またＦｅ基アモルファス合金を振動ミルで粉砕し、
４８ｍｅｓｈアンダーの粉末が５０％になる粉砕時間と
４８ｍｅｓｈアンダーの粉末が５０％になる本発明合金
の粉砕時間との比ｔｃ／ｌｏも示す。

表かられかるように本発明合金は高透磁率低損失であり
Ｆｅ基アモルファス合金と同等以上の優れた軟磁気特性
を示す。

また４８１１Ｉｅｓｈアンダーの粉末が５０％以上にな
る粉砕時間はＦｅ基アモルファスやＣｕ無添加材に比べ
短く、微粉化が容易である。

このため圧粉磁心や、シールド材等の用途をはじめ、各
種磁心材に適する。

実施尉主 第２表に示す組成の合金溶湯から、双ロール法により厚
さ２５μｍ、幅３ｆｆＩＩ１１のリボンを作製した。

次に実施例２と同様熱処理後振動ミルで粉砕し４３ｍｅ
ｓｈアンダーの粉末が５０％になる粉砕時間を求めた。

第２表にＰｅｔｓ、　５ｃｕｌＮｂｚｓｉ１３．　ＳＢ
９合金の場合の４８ｍｅｓｈアンダーの粉末が５０％に
なる粉砕時間と本発明の場合の粉砕時間の比ｔｃ／ｌｏ
を示す。

第　　２　　表 〔発明の効果〕 本発明によれば、超微細結晶粒組織からなり粉末化が容
易で軟磁気特性に優れた合金を得ることができるためそ
の効果は著しいものがある。

手続有ｌ正書（自発） 事件の表示 昭和６２年特許願第３０７２７３号 発明の名称 Ｆｅ基磁性合金 補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都千代田区丸の内二丁目１番２号名称（５０
８）日立金属株式会社 補正の対象　明細書の「特許請求の範囲」の欄、補正の
内容 ■、明細書の「特許請求の範囲」の欄の記載を下記の通
り訂正する。

記 「（１）一般式 ％式％ （ただし、ＭはＧｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮｂ
、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ及びＭＯからなる群から
選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ　ＩＦはＶ、Ｃｒ、
Ｍｎ、Ａｌ、白金属元素、Ｓｃ、Ｙ。

希土類元素、Ａｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｒｅからなる群から選
ばれた少なくとも１種の元素、ＸはＣ，Ｇｅ、Ｐ、Ｇａ
、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｅ、Ａｓからなる群から選ばれた少な
くとも１種の元素、ＹはＬｊ。

Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｎ
、Ｏ，Ｓ、Ｓｅ及びＴｅからなる群から選ばれた少なく
とも１種の元素であり、ａ＋Ｘ＋　ｙ＋２、α、β、γ
及びδはそれぞれ ０≦ａ≦０．５．３≦Ｘ≦１０，０≦ｙ≦３０゜Ｏ≦Ｚ
≦２５．０．　１≦α≦３０．０≦β≦１０゜０≦γ≦
２０及び０≦δ≦２を満たす。）により表わされる組成
を有し、組織の少なくとも５０％が微細な結晶粒からな
り、前記結晶粒の最大寸法で測定した粒径の平均が１０
０ｏ人であることを特徴とするＦｅ基磁性合金。

（２、特許請求の範囲第１項に記載のＦｅ基磁性合金に
おいて、 ０≦ａ≦０．３．１０≦ｙ≦２５，３≦Ｚ≦１２゜１４
≦ｙ＋ｚ＋ｙ≦３５，１≦α≦１０．０≦γ≦１０ の関係を満足することを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載のＦｅ基磁性合金。

（３）前記結晶粒の最大寸法で測定した粒径の平均が５
００Å以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項ならびに第２項に記載のＦｅ基磁性合金。

（４）前記結晶粒が２０〜２００人の平均粒径を有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載のＦｅ基
磁性合金。

（５）Ｍ’がＮｂであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項及至第４項に記載のＦｅ基磁性合金６」 ■、「発明の詳細な説明」の欄の記載を次のごとく訂正
する。

１、第６頁第２〜３行の「の平均粒径を有する」を「で
ある」に訂正する。

２、第７頁第１８行のｒ３ａｔ」をｒ３ａｔ％」に訂正
する。

以上

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式 （Ｆｅ＿１＿−＿ａＭａ）＿１＿０＿０＿−＿ｘ＿−＿
   ｙ＿−＿ｚ＿−＿α＿−＿β＿−＿γ＿−＿δＣｕ＿ｘ
   Ｓｉ＿ｙＢ＿ｚＭ′＿αＭ″＿βＸ＿γＹ＿δ（原子％
   ） （ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮｂ
   ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ及びＭｏからなる群から
   選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ″はＶ，Ｃｒ，Ｍｎ
   ，Ａｌ，白金属元素，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素，Ａｕ，Ｚ
   ｎ，Ｓｎ，Ｒｅからなる群から選ばれた少なくとも１種
   の元素、ＸはＣ，Ｇｅ，Ｐ，Ｇａ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｂｅ，
   Ａｓからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、Ｙ
   はＬｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｐａ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｐｂ，
   Ｂｉ，Ｎ，Ｏ，Ｓ，Ｓｅ及びＴｅからなる群から選ばれ
   た少なくとも１種の元素であり、ａ，ｘ，ｙ，ｚ，α，
   β，γ及びδはそれぞれ ０≦ａ＜０．５，３≦ｘ≦１０，０≦ｙ≦３０，０≦ｚ
   ≦２５，０．１≦α≦３０，０≦β≦１０，０≦γ≦２
   ０及び０≦δ≦２を満たす。）により表わされる組成を
   有し、組織の少なくとも５０％が微細な結晶粒からなり
   、前記結晶粒の最大寸法で測定した粒径の平均が１００
   ０Å以下の平均粒径を有することを特徴とするＦｅ基磁
   性合金。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載のＦｅ基磁性合金に
   おいて、 ０≦ａ≦０．３，１０≦ｙ≦２５，３≦ｚ≦１２，１４
   ≦ｙ＋ｚ＋γ≦３５，１≦α≦１０，０≦γ≦１０ の関係を満足することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のＦｅ基磁性合金。
3. （３）前記結晶粒の最大寸法で測定した粒径の平均が５
   ００Å以下の平均粒径を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ならびに第２項に記載のＦｅ基磁性合金
   。
4. （４）前記結晶粒が２０〜２００Åの平均粒径を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載のＦｅ基
   磁性合金。
5. （５）Ｍ′がＮｂであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至第４項に記載のＦｅ基磁性合金。