JPH02175813A - 非晶質磁性合金薄帯の製造方法 - 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】 イ１発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は高周波で使用される磁性材料としての非晶質磁
性合金薄帯の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、高透磁率合金材料には結晶構造を有するＦｅ−
３ｉ系合金、　Ｆｅ−３ｉ−Ａｌ系合金、　Ｎｉ−Ｆｅ
系合金等がよく知られており、各々の特徴を生かし多く
の分野で工業化されている。Ｆｅ−３ｉ系合金及びＮｉ
−Ｆｅ系合金は電子部品の磁心として幅広く使用されて
いるが、しかし、その製造方法は非常に多くの工程を経
て実施されている。特に、Ｎｉ−Ｆｅ系合金は材料費が
高価である。また、Ｆｅ−８ｉ系合金においては、その
体積抵抗率が小さいため磁気損失が大きく、高い周波数
領域での透磁率が低下し滴定できるものでない。一般に
渦電流による損失を抑えて高い周波数帯域まで使うため
薄帯に加工し、この薄帯を重ね巻きし、磁心として使用
している。

しかし、通信等に使用する磁心としては特性が不溝足で
ある。体積抵抗率の比較的高いＦｅ−８ｉ−Ａｌ系合金
は、Ｓｉｎを多く含むため塑性加工が困難であり、粉末
化し、圧粉磁心として使用されているが、透磁率が低い
という問題がある。

一方、Ｍｎ−Ｚｎ系並びにＮｉ−Ｚｎ系酸化物磁性材料
に代表されるフェライトはその多くは電気的に絶縁体で
あり、高い周波数に対して磁気損失が少なく高周波磁性
材料として欠くことのできないものとなっている。しか
し、飽和磁束密度が約５キロカ゛ウス（以下ＫＧと記す
）と合金系材料として比較し低いという問題がある。

このような実情から高い飽和磁束密度を具備し、高い周
波数領域で優れた透磁率を有する磁性材料の開発が望ま
れている。近年、非晶質合金からなる磁性材料は、従来
の結晶質とは異なり、結晶磁気異方性を有していない点
等の特徴から用途開発が行われている。特に遷移金属、
半金属非晶質合金は軟質磁性材料として期待され、体積
抵抗率が従来の結晶質軟磁性合金と比べ高く、また、軟
磁性特性を具備している。これらの非晶質磁性合金の薄
帯製造法は合金の溶湯を、例えば単ロール法。

双ロール法等により１０４ないし１０６℃／ｓｅｃ程度
の速度で凝固させ、容易に、かつ、安価に連続的に薄帯
を得る方法が知られている。

このような非晶質磁性合金で軟磁性特性を有するものは
、遷移金属元素としてＦｅ、　Ｎｉ、　Ｃｏを含み、半
金属元素としてＳＬ、Ｂ、Ｃ，Ｐ等を含有するものが公
知されている。これらの中で、遷移金属元素としてＦｅ
を主成分とした組成系は飽和磁束密度が大きく、かつ、
安価であるが、磁歪定数が大きいという欠点がある。Ｃ
ｏ及びＮｉを主成分とした組成系は磁歪定数がほぼ零の
成分範囲があるが、その成分範囲では飽和磁束密度が小
さく、材料費が高価であるという問題がある。従ってコ
イル・トランス等に用いる巻鉄心は、遷移金属元素とし
てＦｅを主成分とした組成系が磁歪定数の問題はあるが
経済的に有利である。また、Ｆｅを主成分とする非晶質
軟磁性合金の組成と゛して、いくつかの組成が知られて
いるが、これらの組成では、前述した製法により非晶質
化した後、熱処理等を施し透磁率を高める工夫がなされ
ているが、透磁率の周波数特性に共振現象等が見られる
間圧がある。

即ち、非晶質軟磁性合金を用いたコイル・トランス等に
用いる巻鉄心の製造において、高い飽和磁束密度が具備
され、高い周波数領域で優れた透磁率を有し、かつ安価
にするためには、遷移金属としてＦｅを主成分とした組
成系が望ましいが、半金属元素及びその他の添加元素と
その含有量には制限がある。しかも、高い飽和磁束密度
を具備させた場合、磁歪定数は大きくなり易く透磁率を
低下させる要因となっている。

一方熱処理による高い周波数領域での透磁率の改善は、
磁壁の移動速度に依存し、磁気異方性に関係する。即ち
、高い周波数領域での透磁率を高めるには、磁化方向の
磁気異方性を小さくし、磁壁の移動速度を低下させる必
要がある。また、遷移金属としてＦｅを主成分とした組
成系の非晶質合金薄帯を製造する際、例えば単ロール法
により、溶湯から前述した速度で凝固させた場合、薄帯
の長手方向に誘導磁気異方性が生成され易く、特に通常
かつ一般的な熱処理を施した場合、残留磁束密度が大き
くなる。即ち、磁気的に角ぼり性を有した材料が得やす
い。これはトランス用巻鉄心とした場合、磁化方向と薄
帯の長手方向が同方向となり、高い周波数領域では透磁
率の低下を起こしやすい欠点がある。

また、通常かつ一般的な従来の熱処理を施したＦｅを主
成分とする組成系の非晶質軟磁性合金のコイル・トラン
ス用巻鉄心は、第４図に示したごとく透磁率の周波数特
性において異常な挙ｗＪ（共振現象）を呈することが判
明しており、電子部品として使用できない欠点があった
。

前述した欠点を解決するため、遷移金属の中でＣｏ及び
Ｎｉを主成分とする組成において、零の磁歪を有する組
成へ調整することはすでに知られている。しかし、その
公表されているＦｅを主成分とする組成においては透磁
率も低くコイル・トランスに使用する磁心として不満足
なものである。また、熱処理方法による特性改善も遷移
金属のＣｏを主成分とする組成系の非晶質磁性合金につ
いてはすでに報告はあるが特性的に不十分であり原料も
Ｃｏ。

Ｎｉは高価であるという問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は以上の現状に鑑み安価で飽和磁束密度や高周波
での透磁率の高い非晶質磁性合金でコイル・トランス等
に使用できる特性の良い非晶質磁性合金薄帯を提供する
ことにあり、遷移金属−半金属非晶質軟磁性合金におい
て、遷移金属として安価なＦｅを主成分とする組成系で
、飽和磁束密度を１４ＫＧ以上が得られ、１００キロヘ
ルツ（以下ｋＨｚと記す）の透磁率を４０００以上有し
、良好な周波数特性を具備させ、安価なコイル・トラン
ス用巻鉄心に使用できる非晶質磁性合金薄帯及びその製
造方法を提供しようとするものである。

口０発明の構成 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、飽和磁束密度が１４ＫＧ以上を呈するＦｅを
主成分とした組成系の非晶質軟磁性合金薄帯を用いた巻
鉄心において結晶化温度以下で、かつキュリー温度以下
に加熱し磁化方向と実質的にほぼ直角方向に磁界を印加
しながら冷却することによって、高い周波数領域で透磁
率を高め、安定な周波数特性を有するコイル・トランス
等に用いる巻鉄心に使用される非晶質磁性合金薄帯を提
供する。

即ち、Ｆｅを主成分とする非晶質軟磁性合金薄帯におい
て前記薄帯用合金の結晶化温度もしくはキュリー温度の
いずれか一方の低い温度以下に加熱し、磁化方向を実質
的にほぼ直角に磁界を印加しながら冷却することを特徴
とする非晶質磁性合金薄帯の製造方法、及び該製造方法
により製造され、かつ飽和磁束密度が１４ＫＧ以上を有
し１００ＫＨｚにおける透磁率が４０００以上を有する
ことを特徴とする非晶質磁性合金薄帯を提供する。

すなわち、本発明はＦｅを主成分とする非晶質軟磁性合
金薄帯の製造において、非晶質磁性合金薄帯を前記薄帯
用合金の結晶化温度若しくはキュリー温度のいずれか一
方の低い温度以下に加熱し、磁化方向と実質的に、ほぼ
直角に磁界を印加しながら冷却することを特徴とする非
晶質磁性合金薄帯の製造方法。

また、請求項１記載の方法により製造され、かつ飽和磁
束密度が１４キロガウス以上を有し１００キロヘルツに
おける透磁率が４０００以上を有することを特徴とする
非晶質磁性合金薄帯 〔実施例〕 以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明のＦｅを主成分とする非晶質磁性合金薄
帯の熱処理装置の正面断面図である。

第２図は本発明の一実施例で熱処理温度と外部印加磁界
の大きさによる透磁率の変化を示す。

第３図は本発明の一実施例で外部印加磁界の大きさと熱
処理温度の変化で材料の磁化曲線の変化する状況を示す
。

Ｆｅ７ａＳｉＪ＋、（原子％）を有する組成に配合し、
高周波により溶解し一般に使用されている単ロール法に
従い凝固させ非晶質薄帯を作成した。本実施例の薄帯の
寸法は厚さ２５μｍ１幅５０ｍｍ、長さ１００ｆｆｉと
した。急冷凝固した非晶質薄帯は幅方向を１２ｍｍに幅
切りした。また、幅切りした非晶質薄帯の表面にＭｇＯ
を用い絶縁処理した。この非晶質薄帯を成型機を用い巻
鉄心に巻上げ、高さ１２ｍｍ、内径１５ｍｍ、外径２５
ｍｍの磁心の形状に加工した。また、本合金の飽和磁束
密度は１！５ＫＧ、結晶化温度は５４５℃、キュリー温
度は４２０°Ｃであった。

熱処理は第１図に示した装置を用い行った。印加磁界の
大きさは磁極間の中心をフラックスゲート型磁束計で測
定し、外部印加磁界とした。印加磁界の方向は磁心の磁
化方向（薄帯の長手方向）とほぼ直角とし、即ち巻鉄心
の高さ方向とした。

熱処理温度は結晶化温度及びキュリー温度以下とじ３６
０°Ｃないし４１５℃とした。保持時間は１時間とじ１
２０°Ｃまで窒素ガス雰囲気中炉中冷却した。透磁率（
μ）はＬＣＲメータを用い行った。

第１表は前記組成の薄帯について、熱処理温度と外部印
加磁界の大きさを変化させて実施した結果について、共
振現象の有無をまとめたものである。

以下余白 表−１ 合金薄帯を用いて従来方法及び本発明の方法による熱処
理を施した磁心について飽和磁束密度１００Ｋｌ（ｚに
おける透磁率（μ）及び共鳴現象についてその結果をま
とめたものである。

表−２ 第２図は各熱処理条件に対応した１００Ｋ）１２におけ
る透磁率の変化を示した。第３図は各熱処理条件に対応
したＢ−Ｈ曲線の結果である。

以上の結果により、本発明によれば高い飽和磁束密度を
具備し高い周波数の領域で優れた透磁率を有することが
わかる。また、第２表は母合金の組成が前記実施例と同
じＦｅ７ｅＳｉ９Ｂ＋　：ｉ　（原子χ）及びＦｅ７ｃ
ｈ５ｓｉ７．５Ｂ１３＋　Ｆｅ７ａ、　ｓｓｉ＋ｏ、　
５Ｂ＋３の非晶質磁性木表から明らかなように本発明に
より飽和磁束密度を低下させることなく透磁率が改善さ
れている。本実施例は磁心形状に成形し、しかる後熱処
理を施しているが薄帯状態で将来磁心として使用されて
いるときの磁化方向と直角方向に外部印加磁界を与えキ
ュリー温度、または納品化温度より低い熱処理温度で磁
界中熱処理を行った場合も実施例と同様な効果が得られ
た。

また、本特許請求の範囲に熱処理温度がキュリー温度、
または材料の再結晶温度以下とも規定しているのはキュ
リー温度より高い温度では熱処理効果が少なく、再結晶
温度以上になると結晶化し非晶質としての良好な各種の
特性が失われるためである。また、熱処理温度及び印加
磁界の大きさは各々の条件が時間の相乗効果として働く
ため温度磁界、処理時間の経済性により決定する。

請求項２記載に飽和磁束温度が１４に６以上及び１００
ＫＨｚにおける透磁率４０００以上と規定したのはそれ
以下の場合、磁性材料として従来製品に比べて改善が期
待できないためである。

ハ０発明の効果 以上実施例に説明したように、コイル・トランス等に用
いる比較的安価なＦｅ主成分の非晶質磁性合金薄帯にお
いて、非晶質軟磁性合金薄帯を用いてコイル・トランス
用巻鉄心を製造する際、磁化方向と実質的にほぼ直角に
磁界を印加しながら熱処理することにより、高い飽和磁
束密度を具備したまま、透磁率の周波数特性が改善され
、かつ高い透磁率を有する磁心用非晶質磁性合金薄帯が
得られることがわかる。即ち本発明は、経済的で高性能
の安定した磁心用非晶質磁性合金薄帯及び、その製造方
法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に用いた熱処理装置の概略正面断面図
。 第２図は、本発明の一実施例の非晶質合金薄帯の磁界中
熱処理における加熱温度・外部印加磁界の大きさの変化
による透磁率変化を示した。 第３図は、本発明の一実施例の非晶質磁性合金薄帯の磁
界中熱処理における加熱温度・外部印加磁界の大きさの
変化による材料の磁化曲線の変化を示す。 第４図は、従来の熱処理によって得られた非晶質磁性合
金の透磁率の周波数特性の一例。 １・・・非晶質合金を用いた巻鉄心、２・・・電気炉、
電磁石。 ３・・・ 特許量１ｍ人 株式会社トーキン 第４ 周展叡 ｌ内） 手続補正書 （方式） 事件の表示 昭和６３年 特許願 第３３５３８４号 発明の名称 ヒノＳウノノノセイゴウ享ノハクタイ　　セイ／Ｌ）ホ
ウホウ非晶質磁性合金薄帯の製造方法 ３、補正する者 事件との関係 所 〒０８２　　　セノダイノタイハククコオリャマ宮城県
仙台市太白区郡山六丁目７番１号（行政区画の変更によ
る住居表示の変更）カブノ半ガイノ！ 補正命令の日付 平成１年４月２５８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｆｅを主成分とする非晶質軟磁性合金薄帯の製造に
   おいて、非晶質磁性合金薄帯を前記薄帯用合金の結晶化
   温度若しくはキュリー温度のいずれか一方の低い温度以
   下に加熱し、磁化方向と実質的に、ほぼ直角に磁界を印
   加しながら冷却することを特徴とする非晶質磁性合金薄
   帯の製造方法。 ２、請求項１記載の方法により製造され、かつ飽和磁束
   密度が１４キロガウス以上を有し１００キロヘルツにお
   ける透磁率が４０００以上を有することを特徴とする非
   晶質磁性合金薄帯。