JPH02190452A - Fe基軟磁性合金 - Google Patents
Fe基軟磁性合金Info
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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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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
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- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
- H01F1/15308—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Fe/Ni
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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)
- (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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JPH02190452A true JPH02190452A (ja) | 1990-07-26 |
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ID=11731378
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Cited By (1)
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 |
Citations (2)
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 |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1009842A patent/JP2760539B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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JPS63241135A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-06 | Hitachi Metals Ltd | 高硬度合金及びその製造法 |
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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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Publication number | Publication date |
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JP2760539B2 (ja) | 1998-06-04 |
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