JPH02190452A - Fe基軟磁性合金 - Google Patents

Fe基軟磁性合金

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JPH02190452A
JPH02190452A JP1009842A JP984289A JPH02190452A JP H02190452 A JPH02190452 A JP H02190452A JP 1009842 A JP1009842 A JP 1009842A JP 984289 A JP984289 A JP 984289A JP H02190452 A JPH02190452 A JP H02190452A
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孝雄 沢
Masami Okamura
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    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、Fe基基磁磁性合金関する。
(従来技術) 従来から、スイッチングレギュレータなど高周波で使用
する磁心としては、パーマロイ、フェライトなどの結晶
質材料が用いられている。
しかしながら、パーマロイは比抵抗が小さいので高周波
での鉄損が大きくなる。また、フェライトは高周波での
損失は小さいが、磁束密度もせいぜい5000Gと小さ
く、そのため、大きな動作磁束密度での使用時にあって
は、飽和に近くなりその結果鉄損が増大する。近時、ス
イッチングレギュレータに使用される電源トランス、平
滑チョークコイル、コモンモードチョークコイルなど高
周波で使用されるトランスにおいては、形状の小形化が
望まれているが、この場合、動作磁束密度の増大が必要
となるため、フェライトの鉄損増大は実用上大きな問題
となる。
このため、結晶構造を持たない非晶質磁性合金が、高透
磁率、低保磁力など優れた軟質磁気特性を示すので最近
注目を集め一部実用化されている。これらの非晶質磁性
合金は、Fe。
Co、Niなどを基本とし、これに非晶質化元素(メタ
ロイド)としてP、C,B、Si。
Al、Geなどを包含するものである。
しかしながら、これを非晶質磁性合金の全てが高周波領
域で鉄損が小さいというわけではない。例えば、Fe基
非晶質合金は、安価であり50〜60Hzの低高波領域
ではケイ素鋼の約1/4という非常に小さい鉄損を示す
が、10〜50KHzという高周波領域にあっては著し
く大きな鉄損を示し、とてもスイッチングレギュレータ
等の高周波領域での使用に適合するものではない。これ
を改善するために、Feの一部をNb、Mo。
C「等の非磁性金属で置換することにより低磁歪化し、
低鉄損、高透磁率を計っているが、例えば樹脂モールド
時の樹脂の硬化収縮等による磁気特性の劣化も比較的大
きく、高周波領域で用いられる軟磁性材料としては、十
分な特性を得られるに至っていない。
一方、Co基非晶質合金は、高周波領域で低鉄損、高角
形比が得られるため可飽和リアクトルなどの電子機器用
磁性部品に実用化されているが、コストが比較的高いも
のである。
(発明が解決しようとする課8) 以上に述べたように、Fe基非晶質合金は安価な軟磁性
材料でありなから磁歪が比較的大きく、CO基非晶質合
金に比べ鉄損、透磁率とも劣っており、高周波領域にお
ける用途には問題があった。一方、CO基非晶質合金は
磁気特性は良好であるものの、素材の値段が高いため工
業上有利ではなかった。
したがって本発明は、上記問題点に鑑み、高周波領域に
おいて高飽和磁束密度で優れた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。
[発明の概要] (課題を解決するための手段と作用) 上記目的を達成するために種々の合金について検討を重
ねた結果、一般式、 F e 、 Cu b V 、 M dS 1 e B
 rM;Co、Niから選ばれる少なくとも1種以上 a+b+c+d+e+f−100(原子%)0.1≦b
≦3.5 3≦C≦10 0≦d≦15 1O≦e≦25 3≦f≦12 17≦e+f≦30 で表わされ、微細結晶粒を有する合金が高飽和磁束密度
で優れた軟磁気特性を有することを初めて見い出し、本
発明に至ったものである。
本発明は上記組成を有する合金中に特に微細結晶粒を有
することを特徴とする。
以下に、本発明合金の組成限定理由および微細結晶粒の
限定理由について説明する。
まず、組成限定理由について説明する。
Cuは耐食性を高め、結晶粒の粗大化を防ぐと共に、鉄
損、透磁率など軟磁性特性を改善するのに有効な元素で
ある。特にbcc相の低温での早期析出に有効である。
この量があまり少ないと添加の効果が得られず、逆にあ
まり多いと磁気特性の劣化を生じる傾向が増加すると共
に脆化により例えば薄帯の製造が困難であるため、その
範囲を0.1〜3.5原子%とした。
■は結晶粒径の均一化に有効であると共に、磁歪および
磁気異方性を低減させ軟磁性特性の改善、温度変化に対
する磁気特性の改善、耐脆化性の向上および切断等の加
工性の向上に有効な元素である。特にbcc相を安定化
させるのに有効であり。Cuとの複合添加によりbee
相をより広い温度範囲で安定化させることができる。そ
の量があまり少ないと添加の効果が得られず、逆にあま
り多いと非結晶質化がなされず、さらに飽和磁束密度が
低くなるため、その量を3〜10原子%とした。好まし
くは4〜8原子%である。さらにVは角形比の改善に有
効であり、磁場熱処理を行なわなくても90%以上の角
形比を得ることができる。
Mは軟磁性特性の改善に有効な元素であるが、その量が
あまり多いと磁気異方性が増大するため1、その量を1
5原子%以下とした。Mの中でも特にNiは耐食性の改
善にも有効な元素である。
SiおよびBは製造時における合金の非結晶質化を促進
する元素であり、結晶化温度の改善ができ磁気特性向上
のための熱処理に対して有効である。その中でも特にS
iは微細結晶粒の主成分であるFeに固溶し、磁歪、磁
気異方性の低減に効果があるが、その量があまり少ない
と軟磁気特性の改善が顕著でなく、逆にその量があまり
多いと超急冷効果が小さく、μmレベルの比較的粗大な
結晶粒が析出し良好な軟磁気特性は得られない。さらに
規則格子を構成する必須元素であり、この規則格子出現
のためには特に10〜22原子%が好ましい。またBは
あまりその量が少ないと比較的粗大な結晶粒が析出し良
好な特性が得られず、逆にその量があまり多いと熱処理
によりB化合物が析出しやすくなり軟磁気特性を劣化さ
せるため、その量を3〜12原子%とした。なおStと
Bの比(SL/B)が1以上の場合が特に優れた軟磁気
特性を得るのに好ましい。
特に、Si量を12〜20原子%にすることにより磁歪
λS〜0が得られ、樹脂モールドによる磁気特性劣化が
なくなり、初期の優れた軟磁気特性が有効になる。
上記本発明のFe基基磁磁性合金、例えば液体急冷法に
より非晶質合金薄帯を得た後あるいはアトマイズ法、メ
カニカルアロイング法などにより粉末を得た後、前記非
晶質合金の結晶化温度に対し一50〜150℃までの範
囲、好ましくは−30〜1(10℃までの範囲の温度で
30分〜50時間、好ましくは0.5時間〜25時間の
熱処理を行い、意図する微細結晶を析出させる方法、あ
るいは液体急冷法の急冷速度を制御して微細結晶粒を直
接析出させる方法等により得ることが可能となる。
次に、本発明のFe基基磁磁性合金微細結晶粒について
述べる。
本発明の合金中において、あまり微細結晶粒が少ないと
、すなわち非晶質相があまり多いと鉄損が大きく、透磁
率が低く、磁歪が多きく、樹脂モールドによる磁気特性
の劣化が増多大するので微細結晶粒は面積比で50%以
上存在することが好ましい。
さらに上記微細結晶粒中においても結晶粒径があまり小
さいと、磁気特性の改善が図れず、逆にあまり大きいと
磁気特性の劣化が発生するため、特に上記微細結晶粒中
においても、結晶粒径50〜300Aの結晶が80%以
上存在することが好ましい。
本発明のFe基基磁磁性合金高周波での軟磁気特性に優
れているため、例えば磁気ヘッド、薄膜ヘッド、大電力
用を含む高周波トランス、可飽和リアクトル、コモンモ
ードチョークコイル、ノーマルモードチョークコイル、
出力チョークコイル、高電圧パルス用ノイズフィルタ、
平面インダクタ、ダストコア、レーザ電源等に用いられ
る磁気スイッチなど高周波で用いられる磁心、電流セン
サー、方位センサー、セキュリティセンサー トルクセ
ンサー等の各種センサー用の磁性材料等、磁性部品用の
合金として優れた特性を示している。
(実施例) 実施例1 第1表に示す本発明合金組成(試料1〜3)について単
ロール法によって幅’Bm、板厚14μmの非晶質合金
薄帯を得た。得られた薄帯を巻回し、外形1g+am、
内径12關のトロイダル状磁心を得た。得られた磁心を
それぞれの合金の結晶化温度(昇温速度lO℃/win
で測定)の80℃上で120分間の熱処理を行った。
次に、これらの磁心についてU関数計、インピーダンス
アナライザを用い、2KG、 100KHzでの鉄損P
 2KG/100KHz (mV/cc)とI KHz
の初透磁率μ″  (励磁界5m0e)を測定した。ま
KHz た、BHトレーサーを用いて50KtlzでのBH曲線
から角形比Br/Bl(%)と保磁力Hc(Oe)を測
定した。その結果を第1表に示す。
また比較としてFe74Nb4S11.B7なる合金(
試料4)についても同様の工程により磁心を作製し、同
様の熱処理を施した後、同様の7111定を行った。そ
の結果も併せて第1表に示す。
第1表 *BHカーブが描けずJIJ定不可不可った。
上記結果より明らかなように、本願発明の合金は高透磁
率、低鉄損でかつ高周波で高角形比、高保磁力を有する
ことができる。
なお本願発明の合金はX線回折結果から規則格子の回折
線がみられている。
実施例2 Fe72Cu1V6S i 14B7なる組成の非晶質
合金薄帯を作成後、巻回し、外形21mm5内径151
1%高さ8Il11のトロイダル状磁心に成形した。
得られた磁心を100個500℃で80分の熱処理を施
した後、樹脂含浸し、樹脂含浸した磁心の1ケ所を切断
し、幅1mmのギャップ形成を行った。
得られた磁心のインダクタンスをインピーダンスメータ
を用いて巻線10ターン、電圧IVの条件で測定した。
得られた結果をI KHzでの透磁率μ′  の値で第
2表に示す(試料5)KIIz また、比較としてFe79”” 10B11非晶質合金
についても同様の磁心を得た後、400℃で2時間、熱
処理し、同様の加工工程を経てギヤツブ形成を施し磁心
を得た。得られた磁心についても同様にインピーダンス
を測定し、その結果を併せて第2表に示す(試料6)。
得られた結果はそれぞれの試料100個測定した際のバ
ラツキで示している。
第2表 微細結晶粒を設けることにより、高周波領域において高
飽和磁束密度で、優れた軟磁気特性を有するFe基基磁
磁性合金提供することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式 Fe_aCu_bV_cM_dSi_eB_fM;Co
    ,Niから選ばれる少なくとも1種以上 a+b+c+d+e+f=100(原子%)0.1≦b
    ≦3.5 3≦c≦10 0≦d≦15 10≦e≦25 3≦f≦12 17≦e+f≦30 で表わされ、微細結晶粒を有することを特徴とする高飽
    和磁束密度で優れた軟磁気特性を有するFe基軟磁性合
    金。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112962024A (zh) * 2021-01-29 2021-06-15 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种类Finemet型Fe基纳米晶软磁合金及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63241135A (ja) * 1987-03-27 1988-10-06 Hitachi Metals Ltd 高硬度合金及びその製造法
JPS6479342A (en) * 1986-12-15 1989-03-24 Hitachi Metals Ltd Fe-base soft magnetic alloy and its production

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