JPH02297903A - Ｆｅ基微結晶軟磁性合金からなる巻磁心及びその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Ｆｅ基機微結晶軟磁性合金薄板巻回してなる
巻磁心及びその製造方法に関し、特にＦｅ基機微結晶軟
磁性合金薄板表面に耐熱性絶縁皮膜を形成しており、高
周波磁気特性、高電圧パルス磁気特性等に優れた巻磁心
及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

最近、高周波特性に優れた磁性材料として、平均粒径１
０００Å以下の超微結晶組織からなるＦｅ基機微結晶軟
磁性合金開発されたくヨーロッパ特許公開第０２７１６
５７号及び特開昭６３−３０２５０４号）。

このＦｅ基機微結晶軟磁性合金しては、一般式： ％式％（２ （ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮ１であり、Ｍ′はＮｂ
。

Ｗ、　Ｔａ、　２ｒ、　Ｈｆ、　Ｔｉ及びＭＯからなる
群から選ばれた少なくとも１種の元素であり、ａ、ｘ、
ｙ、ｚ及びαはそれぞれ０≦ａ≦０．５．０．１≦Ｘ≦
３．０≦ｙ≦３０，０　≦２≦２５．５　≦ｙ＋ｚ≦３
０及び０．１≦α≦３０を満たす。）により表される組
成を有し、組織の少なくとも５０％が１０００Å以下の
平均粒径を有する微細な結晶粒からなるＦｅ基機微結晶
軟磁性合金または、 一般式： ％式％ （ただし、ＭはＣＯ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮｂ
。

圓、　Ｔａ、　Ｚｒ、　Ｈｆ、　Ｔｉ　及びＭＯからな
る群から選ばれた少なくとも１種の元素であり、Ｍ′は
Ｖ、　Ｃｒ。

Ｍｎ、＾β、白金属元素、　Ｓｃ、　Ｙ、　　希土類元
素、＾Ｕ。

Ｚｎ、　Ｓｎ、　Ｒｅからなる群から選ばれた少な（と
も１種の元素であり、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種の元素であり、ａ、ｘ、ｙ、ｚ、　　α
、β及びｒはそれぞれ０≦ａ≦０．５．０．１≦Ｘ≦３
．０≦ｙ≦３０．０≦２≦２５．５　≦ｙ十ｚ≦３０．
　０．１≦α≦３０．β≦１０及びγ≦ｌＯを満たす。

）により表される組成を有し、組織の少なくと、も５０
％が１０００　Ａ以下の平均粒径を有する微細な結晶粒
からなるＦｅ基機微結晶軟磁性合金ある。

これらの合金は、通常一旦非晶質合金を作成した後、そ
の合金の結晶化温度以上の温度で熱処理を施すことによ
り得ることができるものである。

上記合金の薄板を用いて可飽和リアクトル、変圧器等の
巻磁心を作成する場合、巻磁心の鉄損の原因となる渦電
流損を低減するために、ポリイミドフィルム、ポリエチ
レンテレフタレートフィルム等の絶縁テープや、５ｉｎ
２、ＭｇＯ、ＡＬＯ，等の酸化物粉末の絶縁層によって
絶縁することが好ましいと記載されている（特開昭６３
−３０２５０４号参照）。

その他に巻磁心の層間絶縁方法として、絶縁層の耐熱温
度を上げる目的で、金属アルコキシド等の有機金属化合
物を非晶質合金に塗布したつく特開昭６３−１１０６０
７号）、ＳｉＯ□−Ｔｉ０２系金属アルコキシドの部分
加水分解ゾルに各種セラミックス粉末原料を混合したも
のを塗布したりすることにより（特開昭６３−３０２５
０４号）、絶縁層を形成することも提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した平均粒径（最大径により求める
）が１０００Å以下の超微結晶組織からなる合金の場合
は、通常熱処理により結晶化を行うために熱処理温度が
５００　℃以上と高く、しかも熱処理後はやや脆化する
ため、絶縁層をあらかじめ形成した状態で熱処理する必
要があり、耐熱性に優れた絶縁材料が必要であった。

ところが絶縁フィルムの場合、比較的耐熱性の高いポリ
イミド系の絶縁フィルムを絶縁材料に用いた場合でも、
５００　℃以上の熱処理温度では劣化してしまい、十分
な絶縁性を保持できないという問題があった。

また、Ｓｉｎ、、ＭｇＯＳＡＡ、０３　等のセラミック
ス粉末を絶縁材料とする場合、セラミックス粒子が合金
薄帯に完全に固着しないため、冷却流体中に浸漬して使
用する場合、巻磁心層間から流失するおそれがある。

また、特開昭６３−２２９７８６号公報等に示されるよ
うな高電圧パルスを供給する変圧器及び可飽和リアクリ
トル用巻磁心には、数十ｋＶ以上の電圧がかかるため、
従来の絶縁処理を施したものでは、絶縁不良によるコア
ロスの増大を防ぐことはできなかった。

そこで、金属アルコキシドにセラミック微粒子を分散さ
せた絶縁材が、耐熱性に優れているので有望であると思
われる。ところが、特開昭６３−３０２５０４号に開示
の５ｉｎ２−ＴｉＯｚ　系金属アルコキシドの部分加水
分解ゾルにセラミック微粒子を添加したものの場合、か
かる金属アルコキシド（部分加水分解ゾル）の加熱収縮
率（主として架橋反応によると考えられる〉とＦｅ基機
微結晶軟磁性合金収縮率（ｖＩ！ｌ結晶化による）とが
非常に異なるので、得られる絶縁層中に大きな内部応力
が残留することになることがわかった。そのため、Ｆｅ
基機微結晶軟磁性合金薄板からなる巻磁心の磁気特性が
劣化する。

従って、本発明の目的は、超微結晶組織を有するＦｅ基
機微結晶軟磁性合金らなる巻磁心であって、微結晶化用
の熱処理を行っても絶縁性が失われない耐熱性絶縁層を
有する巻磁心及びその製造方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の第一０巻磁心は、 一般式： ％式％ （ただし、ＭはＣＯ及び／又はＮｉであり、Ｍ′はＮｂ
。

Ｗ、　Ｔａ、　２ｒ、　Ｈｆ、　Ｔｉ及びＭｏからなる
群から選ばれた少な（とも１種の元素であり、ａ、ｘ、
ｙ、ｚ及びαはそれぞれ０≦ａ≦０．５．０．１≦Ｘ≦
３．０≦ｙ≦３０．０　≦２≦２５．５　≦ｙ十ｚ≦３
０及び０．１≦α≦３０を満たす。）により表される組
成を有し、組織の少なくとも５０％が１０００Å以下の
平均粒径を有する微細な結晶粒からなるＦｅ基機微結晶
軟磁性合金薄板が巻回されてなり、前記薄板の少なくと
も一方の表面に厚さ０．５〜５μｍの耐熱性絶縁層が形
成されており、前記耐熱性絶縁層は、５１０２換算で２
０〜９０重量％のシリコンアルコキシドと、８０〜１０
重量％のセラミック微粒子との均一混合物からなる塗膜
を加熱し、前記シリコンアルコキシドを架橋させたもの
であることを特徴とする。

また、本発明の第二の巻磁心は、 一般式： ％式％ （ただし、ＭはＣｏ及び／又はＮ１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種の元素であり、Ｍ′は
Ｖ、　Ｃｒ。

Ｍｎ、Ａｆ、　　白金属元素、　Ｓｃ、　Ｙ、希土類元
素、＾Ｕ。

Ｚｎ、　Ｓｎ、　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、Ｘ　ｌ；！　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種の元素であり、ａ、ｘ、ｙ、ｚ
、α、β及びγはそれぞれ０≦ａ≦０．５．０．１≦Ｘ
≦３．０≦ｙ≦３０．０≦２≦２５．５　≦ｙ＋ｚ≦３
０．　０．１≦α≦３０．β≦１０及びＴ≦ｌＯを満た
す。）により表される組成を有し、組織の少なくとも５
０％が１０００Å以下の平均粒径ををする微細な結晶粒
からなるＦｅｉ微糺晶軟磁性合金の薄板が巻回されてな
り、前記薄板の少なくとも一方の表面に厚さ０．５〜５
μｍの耐熱性絶縁層が形成されており、前記耐熱性絶縁
層は、Ｓｉ０２換算で２０〜９０重量％のシリコンアル
コキシドと、８０〜１０重量％のセラミック微粒子との
均一混合物からなる塗膜を加熱し、前記シリコンアルコ
キシドを架橋させたものであることを特徴とする。

また本発明の巻磁心の製造方法は、前記合金と同一組成
の非晶質合金の薄板の少なくとも一方の表面に、乾燥膜
厚が０．５〜５μｍとなるように、固形分を基準にして
２０〜９０重量％（Ｓ１０□換算）のシラノールオリゴ
マーと、８０〜１０重量％のセラミック微粒子とを含有
する分散液を塗布し、乾燥後前記薄板を巻回し、４５０
〜７００　℃で５分〜２４時間熱処理することにより、
前記非晶質合金を微結晶化するとともに、前記シラノー
ルオリゴマーを架橋させることを特徴とする。

本発明を以下詳細に説明する。

本発明の巻磁心を構成するＦｅ基機微結晶軟磁性合金お
いて、Ｆｅは０〜０．５の範囲で、ＣＯ及び／又はＮｉ
で置換してもよい。しかし、良好な磁気特性（低コア損
失、低磁歪）を得るためには、ＣＯ及び／又はＮｉの含
有量“ａ″は０〜０．１　の範囲が好ましい。特に低磁
歪の合金とするためには、ａの範囲を０〜０，０５の範
囲にするのが好ましい。

Ｃｕは必須元素であり、その含有量Ｘは０．１〜３原子
％の範囲である。０．１　原子％より少ないとＣｕの添
加によるコア損失低下、透磁率上昇の効果がほとんどな
く、一方３原子％より多いとコア損失が未添加のものよ
りかえって大きくなることがあり、透磁率も劣化する。

本発明において好ましいＣｕの含有量Ｘは０．５〜２原
子％であり、この範囲ではコア損失が特に小さく透磁率
が高い。

Ｃｕのコア損失低下、透磁率上昇作用の原因は明らかで
はないが、次のように考えられる。

ＣｕとＦｅの相互作用パラメータは正であり、固溶度は
低いが、Ｆｅ基原子同志またはＣｕ原子同志が寄り集ま
りクラスターを形成するため組成ゆらぎが生じる。この
ため部分的に結晶化しやすい領域が多数でき、そこを核
とした微細な結晶粒が生成される。この結晶はＦｅを主
成分とするものであり、ＦｅとＣｕの固溶度はほとんど
ないため結晶化によりＣｕは微細結晶粒の周囲にはき出
され、結晶粒周辺０Ｃｕａ度が高くなる。二のた袷結′
晶粒は成長しにくいと考えられる。

Ｃｕ添加により結晶核が多数できることと結晶粒が成長
しにくいため結晶粒の微細化が起こると考えられるが、
この作用はＮｂ、　Ｔａ、　Ｗ、　Ｍｏ、　２ｒ、　Ｈ
ｆ。

Ｔ１等の存在により特に著しくなると考えられる。

Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｗ、　Ｍｏ、　２ｒ、　Ｈｆ、　Ｔｉ
　等が存在しない場合は、結晶粒はあまり微細化されず
軟磁気特性も悪い。Ｎｂ、　Ｍｏは特に効果が大きいが
、これらの元素の中でＮｂを添加した場合特に結晶粒が
細（なりやすく、軟磁気特性も優れたものが得られる。

またＦｅを主成分とする微細結晶相が生ずるためＦｅ基
非晶質合金に比べる磁歪が小さくなり、内部芯カー歪に
よる磁気異方性が小さくなることも軟磁気特性が改善さ
れる理由と考えられる。

Ｃｕを添加しない場合は結晶粒は微細化されにく（、化
合物相が形成しやすいため結晶化により磁気特性は劣化
する。

Ｓｉ及びＢは、合金組織の微細化に特に有用な元素であ
る。本発明のＦｅ基基磁磁性合金、一旦５１１Ｂの添加
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
粒を形成させることにより得られる。Ｓｉ及びＢの含有
Ｍｙ及び２の限定理由は、ｙが３０原子％以下、Ｚが２
５原子％以下、ｙ＋ｚが５〜３０原子％でないと、合金
の飽和磁束密度の著しい減少があることである。

本発明において、ｙの好ましい範囲は６〜２５原子％で
あり、２の好ましい範囲は２〜２５原子％であり、ｙ＋
ｚの好ましい範囲は１４〜３０原子％の範囲である。Ｓ
ｉ含有量ｙの限定理由は、ｙが２５原子％を超えると軟
磁気特性の良好な条件では磁歪が太き（なってしまい好
ましくなく、ｙが６原子％未満では十分な軟磁気特性が
得られないためである。Ｂの含有１ｚの限定理由は、Ｚ
が２原子％未満では均一な結晶粒組織が得にくくて軟磁
気特性が劣化し、２が２５原子％を超えると軟磁気特性
の良好な熱処理条件では磁歪が大きくなってしまい好ま
しくないためである。ＳｌとＢの総和量ｙ＋ｚの値に関
しては、ｙ＋ｚが１４原子％未満では非晶質化が困難に
なり磁気特性が劣化し好ましくなく、一方、ｙ十ｚが３
０原子％を超えると飽和磁束密度の著しい低下および軟
磁気特性の劣化および磁歪の増加がある。より好ましい
Ｓｉ、　Ｂ含有量の範囲は、１０≦ｙ≦２５．３　≦２
≦１８．　１８≦ｙ＋ｚ≦２８であり、この範囲では−
５Ｘｌ０−”〜＋５　　Ｘｌ０−’の範囲の飽和磁歪で
軟磁気特性の優れた合金が得られやすい。

特に好ましくは１１≦ｙ≦２４．３　　≦２≦９．１８
　　≦ｙ＋ｚ≦２７であり、この範囲では−１，５Ｘ　
１０−６〜＋１．５　　Ｘｌ０−６の範囲の飽和磁歪の
合金が得られやすい。

本発明においてＭ′はＣｕとの複合添加により析出する
結晶粒を微細化する作用を有するものであり、Ｎｂ、　
Ｗ、　Ｔａ、　ｌｒ、　Ｈｆ、　Ｔｉ　及びＭｏからな
る群から選ばれた少なくとも１種の元素である。Ｎｂ等
は合金の結晶化温度を上昇させる作用を有するが、クラ
スターを形成し結晶化温度を低下させる作用を有するＣ
ｕとの相互作用により、結晶粒の成長を抑え、析出する
結晶粒が微細化するものと考えられる。

Ｍ′の含有量αは０．１〜３０原子％であり、０．１原
子％未満だと結晶粒微細化の効果が不十分であり、３０
原子％を超えると飽和磁束密度の著しい低下を招く。好
ましいＭ′の含有量αは１〜１０原子％である。より好
ましいαの範囲は２≦α≦８であり、この範囲で特に優
れた軟磁性が得られる。

なおＭ′としてＮｂが磁気特性の面で最も好ましい。

またＭ′の添加によりＣｏ基嵩高透磁率材料同等の高い
透磁率を有するようになる。

Ｖ、　Ｃｒ、　Ｍｎ、　Ａｊ！、　　白金属元素、　Ｓ
ｃ、　Ｙ、希土類元素、　八ｕ、　Ｚｎ、　Ｓｎ、　Ｒ
ｅからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素である
Ｍ′は、耐食性を改善したり、磁気特性を改善したり、
磁歪を調整したりする目的のために添加することができ
るものであるが、その含有量はせいぜい１０原子％以下
である。

それは含有量が１０原子％を超えると著しい飽和磁束密
度の低下を招くためであり、特に好ましい含有量は５原
子％以下である。

本発明のＦｅ基機微結晶軟磁性合金おいて、Ｃ，Ｇｅ、
　Ｐ、　Ｇａ、　Ｓｂ、　Ｉｎ、　Ｂｅ、＾Ｓからなる
群から選ばれた少なくとも１種の元素Ｘを１０原子％以
下含み得る。これらの元素は非晶質化に有効な元素であ
り、Ｓｉ、　Ｂ　と共に添加することにより、合金の非
晶質化を助けると共に、磁歪やキュリ一温度の調整に効
果がある。

以上を整理すると、一般式： ％式％ により表されるＦｅ基機微結晶軟磁性合金場合、ａ。

Ｘ、　ｙ、　ｚ、　　αの一般的な範囲は、０≦ａ≦０
，５ ０．１≦Ｘ≦３ ０≦ｙ≦３０ ０≦２≦２５ ５≦ｙ＋ｚ≦３０ ０．１≦α≦３０ であり、好ましい範囲は ０≦ａ≦０．１ ０．１≦Ｘ≦３ ６≦ｙ≦２５ ２≦２≦２５ １４　≦ｙ＋ｚ　≦３０ ０．１≦α≦１０ であり、より好ましい範囲は ０≦ａ≦０．１ ０．５≦Ｘ≦２ １０　≦ｙ≦２５ ３≦２≦１８ １８　　≦ｙ＋ｚ≦２８ ２≦α≦８ であり、最も好ましい範囲は ０≦ａ≦０．０５ ０．５≦Ｘ≦２ １１　　≦ｙ≦２４ ３≦２≦９ １８　　≦ｙ＋ｚ≦２７ ２≦α≦８ である。

また一般式： ％式％ により表されるＦｅ基機微結晶軟磁性合金場合、ａ。

Ｘ、　ｙ、　ｚ、　　α、β、ｒの一般的な範囲は、０
≦ａ・≦０．５ ０．１≦Ｘ≦３ ０≦ｙ≦３０ ０≦２≦２５ ５≦ｙ＋ｚ≦３０ ０．１≦α≦３０ β≦１０ γ≦１０ であり、好ましい範囲は ０≦ａ≦０．１ ０．１≦Ｘ≦３ ６≦ｙ≦２５ ２≦２≦２５ １４　≦ｙ＋ｚ≦３０ ０．１≦α≦ｌＯ β≦５ ｒ≦５ であり、より好ましい範囲は ０≦ａ≦０．１ ０．５≦Ｘ≦２ １０　≦ｙ≦２５ ３≦２≦１８ １８　≦ｙ＋ｚ≦２８ ２≦α≦８ β≦５ γ≦５ であり、最も好ましい範囲は ０≦ａ≦０．０５ ０．５≦Ｘ≦２ １１　≦ｙ≦２４ ３≦２≦９ １８　≦ｙ＋ｚ≦２７ ２≦α≦８ β≦５ γ≦５ である。

上記組成を有するＦｅ基機微結晶軟磁性合金また、組織
の少なくとも５０％以上が微細な結晶粒からなる。

この結晶粒はｂｃｃ構造のα−Ｆｅを主体とするもので
、ＳｌやＢ等が固溶していると考えられる。この結晶粒
は１０００　Ａ以下と著しく小さな平均粒径を有するこ
とを特徴とし、合金組織中に均一に分布している。なお
、結晶粒の平均粒径とは、各粒子の最大寸法を平均した
ものである。平均粒径が１０００人を超えると良好な軟
磁気特性が得られなくなる。好ましい平均粒径は５００
　Å以下であり。より好ましくは２００　へ以下であり
、特に５０〜２００　人である。

合金組織のうち微細結晶粒以外の部分は主に非晶質であ
る。なお微細結晶粒の割合が実質的に１００％になって
も本発明のＦｅ基基磁磁性合金十分に優れた磁気特性を
示す。

なお、Ｎ、Ｏ，Ｓ等の不可避的不純物については、所望
の特性が劣化しない程度に含有していても本発明の合金
組成と同一とみなすことができるのはもちろんである。

次にＦｅ基機微結晶軟磁性合金製造方法について説明す
る。

まず上記所定の組成の溶湯から、片ロール法、双ロール
法等の公知の液体急冷法により薄板状の非晶質合金を形
成する。通常、片ロール法等により製造される非晶質合
金薄板の板厚は５〜１００μｍ程度であるが、板厚が２
５μｍ以下のものが高周波において使用される磁心材料
として特に適している。

この非晶質合金は結晶相を含んでいてもよいが、後の熱
処理により微細な結晶粒を均一に生成するためには非晶
質であるのが望ましい。液体急冷法により、熱処理を経
ずにＦｅ基機微結晶軟磁性合金得ることも可能である。

非晶質薄板は熱処理の前に巻回する。というのは非晶質
の段階では薄板は加工性が良いが、一旦結晶化すると加
工性が著しく低下するからである。

熱処理は、所定の形状に加工した非晶質合金薄板を、通
常真空中または水素、窒素等の不活性ガス雪囲気中にお
いて、一定時間保持し行なう。熱処理温度及び時間は非
晶質合金薄板からなる巻磁心の形状、サイズ、組成等に
より異なるが、一般的に４５０　℃〜７００’　ｔで５
分から２４時間程度が望ましい。熱処理温度が４５０　
℃未満であると結晶化が起こりに＜＜、熱処理に時間が
かかりすぎる。また７００　℃より高いと粗大な結晶粒
が生成するおそれがあり、微細な結晶粒を均一に得るこ
とができなくなる。また熱処理時間については、５分未
満では、加工した合金全体を均一な温度とすることが困
難であり、磁気特性がばらつきゃすく、また２４時間よ
り長いと、生産性が悪くなるだけでなく、結晶粒の過剰
な成長により磁気特性の低下が起こりやすい。好ましい
熱処理条件は、実用性及び均一な温度コントロール等を
考慮して、５００〜６５０℃で５分〜６時間である。

熱処理雰囲気は不活性ガス雰囲気が望ましいが、大気等
の酸化性雰囲気でも良い。冷却は空冷や炉冷等により、
適宜行うことができる。また場合によっては多段の熱処
理を行うこともできる。

熱処理を磁場中で行うこともできる。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。本合
金からなる磁心の磁路方向に磁場を印加し熱処理した場
合は、Ｂ−Ｈカーブの角形性が良いものが得られ、可飽
和リアクトル用磁心、磁気スイッチ、パルス圧縮用コア
、スパイク電圧防止用リアクトル等に好適となる。一方
磁路と直角方向に磁場を印加し熱処理した場合は、Ｂ−
Ｈカーブが傾斜し、低角形比で恒透磁率性に優れたもの
が得られ、動作範囲が広がるので、トランス、やノイズ
フィルター、チョークコイル等に好適となる。

磁場は熱処理の間中かける必要はなく、合金のキ、　Ｉ
Ｊ一温度Ｔｃより低い温度のときにあればよい。Ｆｅ基
機微結晶軟磁性合金場合、微結晶化しているために非晶
質の場合よりキュリ一温度が上昇しており、非晶質合金
のキュリ一温度より高い温度でも磁場中熱処理が適用で
きる。磁場中熱処理の場合も熱処理を２段階以上で行う
ことができる。

また回転磁場中で熱処理を行うこともできる。

次に、本発明の耐熱性絶縁層は、シラノールオリコマ−
２０〜９０重量％（Ｓｉｎ□換算）とセラミック微粒子
８０〜１０重量％とからなることを特徴とする。

シラノールオリゴマーは、実質的にＲ３１（ＯＲ）　３
により表される構造を有するシリコンアルコキシドの加
水分解生成物であるシラノールを重合させたものである
。シリコンアルコキシドの加水分解反応は、下記式によ
り表すことができる。

ＳＬ　　ＯＲ＋）＋２０→−８１−〇）１＋ＲＯＨ・・
・（１）１′１ シラノールは反応性が大きいので、容易に重合する。シ
ラノールオリゴマーの平均分子量は、塗布液の粘度及び
塗膜の収縮率との関係で決まり、分子量が大きすぎると
粘度が高すぎ、また小さすぎると架橋による塗膜の収縮
率が大きすぎる。従って、シラノールオリゴマーの平均
分子量は５００〜８０００程度が好ましく、特に約２０
００が好ましい。

また加水分解によりシラノールオリゴマーを形成するシ
リコンアルコキシドは、実質的に下記の構造： ＲＳ＋　（ＯＲ）　３ を有するのが望ましい。ここで、Ｒはフェニル基やアル
キル基であるが、成膜性及び成膜時の温度、時間等を勘
案すると、゛フェニル基よりも炭素数の少ないエチル基
やメチル基の方が好ましい。

１分子中にアルコキシル基が２個だと、重合物はシリコ
ンオイルとなり、また４個だと架橋が進みすぎ、収縮率
の増大をまねく。アルコキシル基が３個の場合、Ｒ基に
より架橋が部分的に阻止され、全体として望ましい架橋
度となる。

なお、シラノールオリゴマーの架橋反応は、下記式によ
り表されるような脱水反応又は脱アルコール反応により
起こるものと考えられる。

Ｎｏ　−３ｉ−０−・・・Ｓｉ　−ＯＨ＋ＨＤ　−３ｉ
　−０・・・Ｓｉ　−ＯＨ→ｆｌＯ−３ｉ−β−・・・
Ｓｉ　−０１１＋Ｈ２０・・・（２）Ｎｏ　−３ｉ−０
−・・・Ｓｉ−叶＋ＲＯ−５ｉ−０・・・Ｓｉ　−ＯＨ
→ＨＯ−３ｉ−０−・・・Ｓｉ　−０ｆｆ　＋ＲＯＭ　
　・　・　・（３）このようにして得られる架橋物は、
下記式により表される架橋構造を有する。

なお、金属アルコキシドとしてシリコンアルコキシド以
外に種々の金属のアルコキシドがあるが、Ｆｅ基機微結
晶軟磁性合金塗布する場合、架橋によりＦｅ基機微結晶
軟磁性合金ほぼ同じ収縮率を示す必要があるので、シリ
コンアルコキシドを用いる必要がある。詳述すると、Ｆ
ｅ基機微結晶軟磁性合金４５０〜７００　℃に加熱して
微結晶化させると、著しい収縮率を示すので、耐熱性絶
縁層も同様の収縮率を示さないと、内部応力が残留し、
歪の原因となる。これにより磁気特性が劣化するので、
加熱収縮により歪が生じないようにＦｅ基機微結晶軟磁
性合金近い収縮率を示す絶縁材料を用いる必要がある。

耐熱性絶縁層に含有させるセラミック微粒子としては、
５１０２、Ａｆ、０３　、ＭｇＯ、ＳｉＣ、０ＮＳＳｉ
、Ｎ４　、Ｔ’　ｉ　０　、等の微粒子が好ましい。セ
ラミック微粒子の粒径は０．１１ｍ以下であるのが好ま
しく、特にコロイダル粒子程度であるのが好ましい。シ
リコンアルコキシドとの親和性の観点から、ＳｉＯ□の
コロイダル粒子であるのが特に好ましい。

上記の絶縁性セラミックス微粒子をシラノールオリゴマ
ーに分散した塗布液を架橋硬化させることにより、巻磁
心の層間から耐熱性絶縁層が流失するのを防止すること
ができるだけでなく、絶縁層の厚さを確保できる。

耐熱性絶縁層中のシラノールオリゴマーの含有量（乾燥
時）は、２０〜９０重量％（Ｓｉｎ２換算）であり、セ
ラミック微粒子の含有量は８０〜１０重量％である。シ
ラノールオリゴマーが２０重量％未満（セラミック微粒
子が８０重量％を超える）となると、皮膜強度が不十分
であり、セラミック微粒子による応力吸収作用が不十分
となる。またシラノールオリゴマーが９０重量％を超え
ると（セラミック微粒子が１０重量％未満になると）、
皮膜厚・さを十分に大きくすることができない。好まし
いシラノールオリゴマーの含有量は４０〜６０重量％（
セラミック微粒子は６０〜４０重量％）である。なお、
合金薄板と皮膜の接着強度が低下すると、皮膜に亀裂が
発生しやすくなるから、シラノールオリゴマーの含有量
を適当に調整することが好ましい。

シラノールオリゴマー及びセラミック微粒子からなる絶
縁層は分散液状で塗布乾燥する。シラノールオリゴマー
及びセラミック微粒子を溶解する有機溶媒としては、巻
磁心を製造するという観点から、作業工程上支障のない
程度に低い沸点を有するアルコールを使用することが好
ましく、プロピルアルコール、エチルアルコール、メチ
ルアルコール、イソプロピルアルコール等蒸発乾燥の容
易な有機溶媒が適している。

これら有機溶媒を選定する場合、上記作業性の点と、溶
液の使用可能期間（ボットライフ）等の観点から選定す
る必要がある。

上記シラノールオリゴマー及びセラミック微粒子からな
る固形分は、分散液中において２〜５０重量％である。

２重量％未）−であると、０．５μｓ以上の膜厚を得る
のが困難であり、また５０重量％を超えると、粘性が増
大し流動性が低下するため、塗布が困難となる。

適切な絶縁破壊耐電圧が要求されるため、（層間耐圧は
一般的に数Ｖから数百Ｖであることが必要）、絶縁皮膜
の厚さは０．５μｍから５μｓであることが必要となる
。このためには、固形分は２０〜３０重量％が特に好適
である。

前述の合金薄板に、上記分散液を塗布又は噴霧し、ある
いは合金薄板を分散液に浸漬して、皮膜を形成する。合
金薄板との濡れ性を向上するために、分散液に若干の酸
又はアルカリ、例えば１Ｉ２ｓＯいＮ８つ等を添加し、
そのｐＨを調節すると効果的である。この場合、はぼｐ
Ｈ５，５〜ｐｔｌｌｏ程度の範囲でｐＨ度を調節するの
が好ましい。

分散液を塗布後、十分乾燥し、薄板を巻回する。

これは、例えば第１図に示す装置により行うことができ
る。非晶質合金薄板１はガイドロール１１を経て浴槽２
に入り、分散液３中に沈んでいるガイドロール１２を回
ることにより、その両面に分散液が塗布される。スクレ
ーパ７により余分な分散液をかき落とした後、温風乾燥
器５内を通過して乾燥され、巻磁心６を形成するように
巻回される。

なお分散液３は攪拌器４により常に攪拌されている。

このようにして絶縁層を形成した巻磁心は、微結晶化す
るために上記条件の熱処理を施す。この熱処理により、
シラノールオリゴマーは、前記式（４）で表されるよう
な架橋構造を有するように、架橋反応する。

架橋反応により絶縁層は強化され、巻磁心上に冷却流体
を流しても絶縁層が流失するおそれがなくなる。

〔作　用〕

シラノールオリゴマーの原料となるシリコンアルコキシ
ドとして、実質的にＲ５１（ＯＲ）＋の構造を有するも
のを用い、シラノールオリゴマーにセラミック微粒子を
配合した塗膜を非晶質合金の薄板上に形成後、微結晶化
温度（４５０〜７００　℃）まで加熱することにより熱
処理すると、塗膜は架橋硬化するとともに、Ｆｅ基機微
結晶軟磁性合金ほぼ等しい収縮率を示す。この理由とし
て、（１）　Ｒ基の存在により過大な架橋反応が起こら
ないので、収縮率がコントロールされること、（２）収
縮により生ずる応力はセラミック微粒子により緩和され
ていること等が考えられる。

〔実施例〕

本発明を以下の実施例により詳しく説明するが、本発明
はこれら実施例に限るものではない。

実施例１ Ｃｕｌ　、Ｎｂ３．５ｉ１３、Ｂ７、残部Ｆｅ　（ａｔ
％）よりなる合金溶湯から、単ロール法により厚さ１８
μｍ１幅２５ｍｍの非晶質合金薄帯を得た。この非晶質
合金薄帯を１００　［０１１の長さに切断し、下記組成
の絶縁用塗液を塗布乾燥し、５℃／　ｍ　ｉ　ｎ　で５
５０　℃まで昇温し、１時間保持後放冷して、薄薄板の
長手方向の長さの変化を測定した。結果を第１表に示す
。なお各絶縁層の厚さは４μｍであった。

実施例２〜６、比較例１〜２ 原子パーセント（ａｔ％）で、Ｃｕ１％、Ｎｂ２．２％
、８口２．７％、８１０％、残部が実質的にＦｅからな
る非晶質合金薄板に対して、種々の組成の絶縁皮膜形成
用分散液を塗布した。分散液はメチル）　ＩＪメトキシ
シランＣＨ３Ｓ　ｉ　（ＯＣＩＩ３）　３の加水分解生
成物のオリゴマー（平均分子量２０００＞を４〜２０重
量％（ＳｉＤ２換算）、極微細なコロイダル５ｉ０２（
粒径２０〜３０ミリＪＪＪｒｌ）をシラノールオリゴマ
ーの７重量％、残部が実質的にイソプロピルアルコール
であり、これに若干のＮＨ，を加え、ＰＨ８，５とした
ものであった。

各種の分散液を用いて、第１図に示した装置により、巻
磁心を作製した。これらの巻磁心を５３０℃まで昇温後
１２０分保持して、合金薄板を微結晶化させる熱処理を
施した。得られた巻磁心の緒特性を第２表に示す。また
、比較のため、層間絶縁のない場合を比較例１とし、シ
ラノールオリゴマーが０．２重Ｍ％の場合を比較例２°
として、第２表に示した。

ここで、Ｅ３ｇｏは、励磁磁界が８０　Ａ　／　ｍのと
きの磁束密度、Ｂｒ／Ｂｅｏｏ　は残留磁束密度Ｂｒと
励磁磁界が８００Ａ／ｍのときの磁束密度との比、Ｗ、
、　、。

２０ＭＨｚ　は周波数２０Ｋ）Ｉｚで０．２Ｔの磁束を
励振したときのコア損失であり、単位はＫＷ　／　ｍ’
　、ｓ　Ｗｏ、　２／ｌ　。

０１１Ｈｚは同様に周波数１００Ｋ）Ｉｚで０．２Ｔの
磁束を励振したときのコア損失である。

第２表から判るように、直流磁気特性、特に保磁力につ
いては、絶縁皮膜のない場合の方が優れ、　　　ている
が、交流特性については、透過率及びコア損失において
、本発明の巻磁心の方が皮膜のない場合により、格段に
優れている。

実施例７〜９、比較例３ 原子バーセント（ａｔ％）で、ＣｕＯ，５％、Ｎｂ３％
、８１１２％、８９％、残部が実質的にＦｅからなる非
晶質合金の薄板に対して、種々の組成の絶縁皮膜形成用
分散液を塗布した。分散液は、メチル）　ＩＪエトキシ
シランとフェニルトリエトキシシランをｌ：９の重量比
で混合し、加水分解後オリゴマーに重合したものを合計
で２〜１０重量％、平均粒径０．３．ｕｍのＭｇＯ粒子
を２重量％（従って、ｉＪｇｏａ子は、シラノールオリ
ゴマーの童に対シ、２０％から１００％となる）、プロ
ピルアルコールが２〜１０重量％（シラノールオリゴマ
ーと同量）、残部を実質的にメチルアルコールとした分
散液を使用し、実施例２〜６に示したのと同様の処理を
して、巻磁心を作製した。これらの巻磁心を磁路長方向
に６４０　Ａ　／　ｍの磁場を印加しつつ、５５０　℃
で９０分間保持した後、１５０℃まで１００℃／　Ｈｒ
で徐冷した。

これは、高角形比材を得るための熱処理条件である。得
られた巻磁心の緒特性を比較例とともに第３表に示す。

実施例１０．１１ 実施例９と同じ合金薄板及び皮膜形成原料を用い、Ｍｇ
口粉末を平均粒径０．８μｍのＭ２Ｏ，粉末、及び平均
粒径０．３μｍのＢＮ粉末に変更し、実施例９と同じ処
理を行った。結果を第４表に示す。

これらの場合も、ＭｇＯを使用した実施例９と同様に、
絶縁皮膜のない場合に比し、格段に高周波磁気特性が改
善されている。

〔発明の効果〕

本発明の耐熱性絶縁層によれば、層間絶縁性を増大する
ことにより、高周波磁気特性の向上を図れるだけではな
く、数十ボルト以上の層間絶縁破壊電圧を有する巻磁心
を作製することが可能となり、高電圧パルスで励磁する
ような用途にも使用可能な磁気コアの提供を可能とする
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の巻磁心の製造装置の概略図である。 １・・・合金薄板 ２・・・浴槽 ３・・・皮膜原料 ４・・・撹拌器 ５・・・温風乾燥器 ６・・・巻磁心 ７・・−スクレーバ

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式： （Ｆｅ＿１＿−＿ａＭ＿ａ）＿１＿０＿０＿−＿Ｘ＿−
   ＿Ｙ＿−＿Ｚ＿−＿αＣｕ＿ＸＳｉ＿ＹＢ＿ＺＭ′＿α
   （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種の元素であり、ａ，ｘ，ｙ，ｚ
   及びαはそれぞれ０≦ａ≦０．５，０．１≦ｘ≦３，０
   ≦ｙ≦３０，０≦ｚ≦２５，５≦ｙ＋ｚ≦３０及び０．
   １≦α≦３０を満たす。）により表される組成を有し、
   組織の少なくとも５０％が１０００Å以下の平均粒径を
   有する微細な結晶粒からなるＦｅ基微結晶軟磁性合金の
   薄板が巻回されてなり、前記薄板の少なくとも一方の表
   面に厚さ０．５〜５μｍの耐熱性絶縁層が形成されてお
   り、前記耐熱性絶縁層は、ＳｉＯ＿２換算で２０〜９０
   重量％のシラノールオリゴマーと、８０〜１０重量％の
   セラミック微粒子との均一混合物からなる塗膜を加熱し
   、前記シラノールオリゴマーを架橋させたものであるこ
   とを特徴とする巻磁心。
2. （２）請求項１に記載の巻磁心において、前記シラノー
   ルオリゴマーが、実質的にＲＳｉ（ＯＲ）＿３により表
   される構造を有するシリコンアルコキシドの加水分解生
   成物を重合させたものであり、平均分子量が５００〜８
   ０００であることを特徴とする巻磁心。
3. （３）請求項１又は２に記載の巻磁心において、前記セ
   ラミック微粒子がセラミックのコロイダル粒子であるこ
   とを特徴とする巻磁心。
4. （４）請求項３に記載の巻磁心において、前記セラミッ
   ク微粒子がコロイダルシリカであることを特徴とする巻
   磁心。
5. （５）一般式： （Ｆｅ＿１＿−＿ａＭ＿ａ）＿１＿０＿０＿−＿Ｘ＿−
   ＿Ｙ＿−＿Ｚ＿−＿α＿−＿β＿−＿γＣｕ＿ＸＳｉ＿
   ＹＢ＿ＺＭ′＿αＭ″＿βＸ＿γ（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種の元素であり、Ｍ″はＶ，Ｃｒ
   ，Ｍｎ，Ａｌ，白金属元素，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素，Ａ
   ｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，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、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
   種の元素であり、ａ，ｘ，ｙ，ｚ，α，β及びγはそれ
   ぞれ０≦ａ≦０．５，０．１≦ｘ≦３，０≦ｙ≦３０，
   ０≦ｚ≦２５，５≦ｙ＋ｚ≦３０，０．１≦α≦３０，
   β≦１０及びγ≦１０を満たす。）により表される組成
   を有し、組織の少なくとも５０％が１０００Å以下の平
   均粒径を有する微細な結晶粒からなるＦｅ基微結晶軟磁
   性合金の薄板が巻回されてなり、前記薄板の少なくとも
   一方の表面に厚さ０．５〜５μｍの耐熱性絶縁層が形成
   されており、前記耐熱性絶縁層は、ＳｉＯ＿２換算で２
   ０〜９０重量％のシラノールオリゴマーと、８０〜１０
   重量％のセラミック微粒子との均一混合物からなる塗膜
   を加熱し、前記シラノールオリゴマーを架橋させたもの
   であることを特徴とする巻磁心。
6. （６）請求項５に記載の巻磁心において、前記シラノー
   ルオリゴマーが、実質的にＲＳｉ（ＯＲ）＿３により表
   される構造を有するシリコンアルコキシドの加水分解生
   成物を重合したものであり、平均分子量が５００〜８０
   ００であることを特徴とする巻磁心。
7. （７）請求項５又は６に記載の巻磁心において、前記セ
   ラミック微粒子がセラミックのコロイダル粒子であるこ
   とを特徴とする巻磁心。
8. （８）請求項７に記載の巻磁心において、前記セラミッ
   ク微粒子がコロイダルシリカであることを特徴とする巻
   磁心。
9. （９）一般式： （Ｆｅ＿１＿−＿ａＭ＿ａ）＿１＿０＿０＿−＿Ｘ＿−
   ＿Ｙ＿−＿Ｚ＿−＿αＣｕ＿ＸＳｉ＿ＹＢ＿ＺＭ′＿α
   （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種の元素であり、ａ，ｘ，ｙ，ｚ
   及びαはそれぞれ０≦ａ≦０．５，０．１≦ｘ≦３，０
   ≦ｙ≦３０．０≦ｚ≦２５，５≦ｙ＋ｚ≦３０及び０．
   １≦α≦３０を満たす。）により表される組成を有し、
   組織の少なくとも５０％が１０００Å以下の平均粒径を
   有する微細な結晶粒からなるＦｅ基微結晶軟磁性合金の
   薄板の層間に耐熱性絶縁層が形成されている巻磁心の製
   造方法において、前記合金と同一組成の非晶質合金の薄
   板の少なくとも一方の表面に、乾燥膜厚が０．５〜５μ
   ｍとなるように、固形分を基準にして２０〜９０重量％
   （ＳｉＯ＿２換算）のシラノールオリゴマーと８０〜１
   ０重量％のセラミック微粒子とを含有する分散液を塗布
   し、乾燥後前記薄板を巻回し、４５０〜７００℃で５分
   〜２４時間熱処理することにより、前記非晶質合金を微
   結晶化するとともに、前記シラノールオリゴマーを架橋
   させることを特徴とする方法。
10. （１０）請求項９に記載の方法において、前記シラノー
    ルオリゴマーが、実質的にＲＳｉ（ＯＲ）＿３により表
    される構造を有するシリコンアルコキシドの加水分解生
    成物を重合させたものであり、平均分子量が５００〜８
    ０００であることを特徴とする製造方法。
11. （１１）請求項９又は１０に記載の方法において、前記
    セラミック微粒子がセラミックのコロイダル粒子である
    ことを特徴とする製造方法。
12. （１２）請求項１１に記載の方法において、前記セラミ
    ック微粒子がコロイダルシリカであることを特徴とする
    製造方法。
13. （１３）一般式： （Ｆｅ＿１＿−＿ａＭ＿ａ）＿１＿０＿０＿−＿Ｘ＿−
    ＿Ｙ＿−＿Ｚ−＿α＿−＿β＿−＿γＣｕ＿ＸＳｉ＿Ｙ
    Ｂ＿ＺＭ′＿αＭ″＿βＸ＿γ（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種の元素であり、Ｍ″はＶ，Ｃｒ
    ，Ｍｎ，Ａｌ，白金属元素，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素，Ａ
    ｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，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、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
    種の元素であり、ａ，ｘ，ｙ，ｚ，α，β及びγはそれ
    ぞれ０≦ａ≦０．５，０．１≦ｘ≦３，０≦ｙ≦３０，
    ０≦ｚ≦２５，５≦ｙ＋ｚ≦３０，０．１≦α≦３０，
    β≦１０及びγ≦１０を満たす。）により表される組成
    を有し、組織の少なくとも５０％が１０００Å以下の平
    均粒径を有する微細な結晶粒からなるＦｅ基微結晶軟磁
    性合金の薄板の層間に、耐熱性絶縁層が形成されている
    巻磁心の製造方法において、前記合金と同一組成の非晶
    質合金の薄板の少なくとも一方の表面に、乾燥膜厚が０
    ．５〜５μｍとなるように、固形分を基準にして２０〜
    ９０重量％（ＳｉＯ＿２換算）のシラノールオリゴマー
    と８０〜１０重量％のセラミック微粒子とを含有する分
    散液を塗布し、乾燥後前記薄板を巻回し、４５０〜７０
    ０℃で５分〜２４時間熱処理することにより、前記非晶
    質合金を微結晶化するとともに、前記シラノールオリゴ
    マーを架橋させることを特徴とする方法。
14. （１４）請求項１３に記載の方法において、前記シラノ
    ールオリゴマーが、実質的にＲＳｉ（ＯＲ）＿３により
    表される構造を有するシリコンアルコキシドの加水分解
    生成物を重合したものであり、平均分子量が５００〜８
    ０００であることを特徴とする製造方法。
15. （１５）請求項１３又は１４に記載の方法において、前
    記セラミック微粒子がセラミックのコロイダル粒子であ
    ることを特徴とする製造方法。
16. （１６）請求項１５に記載の方法において、前記セラミ
    ック微粒子がコロイダルシリカであることを特徴とする
    製造方法。