JPH0270039A

JPH0270039A - Ｆｅ基軟磁性合金

Info

Publication number: JPH0270039A
Application number: JP63118336A
Authority: JP
Inventors: Masami Okamura; 正巳岡村; Takao Sawa; 孝雄沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-05-17
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1990-03-08

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、軟磁性合金に関する。

（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、フエ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、形状の小形化か望ま
れているか、その場合、動作磁束密度の増大か必要とな
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。

また従来、磁気ヘッド用コア材にはパーマロイ、センダ
スト、フェライトか用いられているが、パマロイは硬度
か充分でないため耐摩耗性か問題となる。センダストは
高透磁率を有し、耐摩耗性も比較的良いが、脆く加工が
困難である。また、フェライトは耐摩耗性透磁率におい
てすぐれているが、加工性に問題かあり、さらに高飽和
磁束密度は得られない欠点を有している。

このため、結晶構造を持たない非晶質磁性合金か、高透
磁率、低保磁力なと優れた軟磁気特性を示すので最近注
目を集めて一部実用化されている。

これらの非晶質磁性合金は、Ｆ　ｅ　％　ＣＯ％　Ｎ　
ｌなとを基本とし、これに非晶質化元素（メタロイト）
としてＰ、Ｃ，Ｂ、５ｉＳＡｌ、Ｇｅなとを包含するも
のである。

しかしながら、これら非晶性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てはない。

例えば、Ｆ　ｅ基量晶質合金は、安価であり５０〜６０
Ｈｚの低周波は領域ではケイ素鋼の約１７４という非常
に小さい鉄損を示すか、１０〜５０Ｈｚ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、Ｃｒ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、高透磁率を図っているか、例えば樹脂
モール１へ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ｌ１と
１７では、充分な特性を得られるに至っていない。

一方、Ｃｏ基基量晶質合金、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るが、コストが比較的高いもので
ある。

また、このＣｏ基基量晶質合金高透磁率で耐摩耗性か良
好であることから、音響製品用等各種磁気ヘッドに実用
化されている。しかし、飽和磁束密度か８　Ｋ　Ｇ程度
であり、メタルテープ、磁気カド等高保磁力タイプの記
録媒体に対しては飽和［７てしまうため、−層の高飽和
磁束密度化が要求されている。

（発明か解決しようとする課題）以上に述べたように、Ｆｅ基非晶質合金は安価な軟磁性
材料でありながら、磁歪か比較的大きく、Ｃｏ基基量晶
質合金比べ鉄損、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、
さらなる高飽和磁束密度化の要求を満足し得るものでは
なか９た。

したかっ−Ｃ本発明は、上記問題点を鑑み、高飽和磁束
密度で優れた軟磁気特性を有すると共に、磁気ヘット用
として用いた場合には耐摩耗性も良好なＦｅ基基磁磁性
合金提供するものである。

（問題点を解決するだめの手段と作用）本願発明者らは
一４二記］」的を達成するためにＦ”　ｅ基合金につい
て種々検討を重ねた結果、一般式％式％少なくとも１種以上Ｍ′０周期律表ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素またはＭｎ
、Ｃｏ、Ｎｉ　、ＡＩから選ばれる少なくとも１種以上Ｍ　　：　Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、ＰＬから選
ばれる少なくとも１種以上Ｙ　　：　Ｓｊ、Ｂ、Ｐ、Ｃから選ばれる少なくとも１
種以上０．５≦ａ≦５　　　　　（原子％）０．５≦ｂ≦５１≦Ｃ≦６２≦ａ　−１−ｂ　十ｃ≦１２１５≦ｄ≦２８で表わされ、微細結晶粒を有する合金が軟磁性材料とし
て優れた磁気特性を有することを初めて見い出したので
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特に微細結晶粒は、合金中に面積比で３０％以上存在す
ることが好ましく、さらには前記微細結晶粒中に５０〜
３００Ａの結晶粒が８０％以上存在することか好ましい
。

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。

Ｍは耐食性を高め、結晶粒の粗大化を防ぐと共に、鉄損
、透磁率など軟磁気特性を改善するのに有効な元素であ
るが、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ために、その範囲を０
，５〜５原子％とした。

好ましくは０．５〜４原子％である。

Ｍ′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気特性の改善、および温度
変化に対する磁気特性の改善に有効な元素であるが、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
り多いと飽和磁束密度が低くなるため、その量を０．５
〜５原子％とした。好ましくは〜４原子％、ここでＭ′
における各添加元素は上記効果と共にさらにそれぞれ、
■ａ族元素は最適磁気特性を得るための熱処理条件の範
囲の拡大、Ｖａ族元素およびＭｎは耐脆化性の向上およ
−び切断等の加工性の向上、Ｖｌａ族元素は耐食性の向
上および表面性状の向上、ＡＩは結晶粒の微細化と共に
磁気異方性の低減に有効であり、これにより磁歪、軟磁
気特性の改善、等の効果を有している。

上記元素の中で特に高透磁率化はＮｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ。

Ｎｉ、Ｗが好ましく、高飽和磁束密度化にはＣＯが好ま
しい。

Ｍ　は耐摩耗性を改善するのに有効な元素であるが、そ
の量があまり少ないと添加の効果力（得られず、逆にあ
まり多いと飽和磁束密度が小さくなるためその量を１〜
６原子％と規定した。好ましくは１．５〜５原子％であ
る。上記元素のうちＲｕは耐摩耗性の向上が著しいもの
である。

上記Ｍ、Ｍ、Ｍ　　の総量は２〜１２原子％が好ましい
。これは総量があまり少ないと添加の効果が得られず、
逆にあまり多いと飽和磁束密度が小さくなりすぎ、高保
磁力タイプの記録媒体用としては好ましくないためであ
る。

Ｙは製造時における合金の非結晶化または直接微細結晶
を析出させるのに有効な元素であり、その量があまり少
ないと製造時における超急冷の効果が得られにくく上記
状態が得られず、逆にあまり多いと飽和磁束密度が低く
なり上記状態が得られに＜＜、優れた磁気特性が得られ
なくなるため、その量を１５〜２８原子％とした。好ま
しくは１８〜２６原子％である。特に（Ｓ　ｉ、　　Ｃ
）　／　　（Ｂ、　　Ｐ）の比は１以上が好ましい。

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、前記非晶質合金の結晶
化温度に対し一５０〜＋１２０℃、好ましくは一３０〜
＋１００℃の温度で１分〜１０時間、好ましくは１０分
〜５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
結晶粒を析出させる方法等により得ることが可能となる
。また薄帯ヘッドとして用いる場合はスパッタ法などの
気相急冷法でも可能であり、非晶質状態にした後で微細
結晶粒を析出させるか、基板温度の制御により直接微細
結晶を析出させる方法が可能となる。

次に本発明のＦｅ基軟磁合金の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、磁歪が大きく、樹脂モルトによる磁気特性の
劣化が増大するため、合金中の微細結晶粒は面積比で３
０％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、上記微細結晶粒中におい
ても、結晶粒径５０〜３００人の結晶か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、ノマルモードチョークコイル、高
電圧パルス用ノイズフィルタ、１ノ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、電源セ
ンザ方位センザー、セキュリティセンザー等の各種セン
サー用の磁性旧材等磁性部品の合金として優れた特性を
示している。

特に各種磁気ヘッドとして用いた場合には、記録媒体と
の摺動に対する耐摩耗性も良好であり優れた特性を示す
。

（実施例）下記第１表に示す合金より単ロール法によって非晶質合
金薄帯を得た。得られた薄帯について各飼料の結晶化温
度より約３０°Ｃ高い温度で１時間熱処理し微細結晶粒
を有する試料を得た。

得られた試料についてインピーダンスアナライザーを用
いて透磁率（励磁界１．　ｍ　Ｏｅ　）および試料振動
型磁力計を用いて飽和磁化を測定した。その結果を第１
表に示す。

また、比較として前記薄帯の結晶化温度より約７０℃低
い温度で熱処理を行い、微細結晶粒を＋Ｉｒ　Ｉ」Ｊさ
せていない薄帯について、さらに他の合金組成の薄帯に
ついても同様の試験を行い併せて第１表に示す。

以下余白第表上記第１表より明らかなように、高飽和磁束密度と高透
磁率を同時に満足する磁性合金は、本発明組成でかつ微
細結晶を有する本発明合金（試料Ｌ　、　３　、５　、
７　、９　、　］、　ｉ、　）である。

実施例２Ｆｅ７２−ｏＣｕＩＣｒ２ＲｕｃＳｉ」４Ｂ１ｏなる合
金においてＣ−０，２，４，６，８と種々変化させた合
金より、単ロール法によって非晶質合金薄帯を得た後、
機械的に打ち抜いた。得られた試料についてインピーダ
ンスアナライザーでの初透磁率（励磁界１ｍｏｅ）で最
大値が得られる熱処理を行った。この熱処理後の試料を
オーディオ用の磁気ヘッドとして組立てた。

得られた磁気ヘットのテープ摺動による１００時間後の
摩耗深さをＸ＝０を基準として相対比較で第１図に示す
。

第１図より明らかなようにＲｕの添加により耐摩耗性か
大幅に改善されている。

［発明の効果］本発明の合金は、所望の合金組成において、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
することができると共に、磁気ヘッドとして用いた場合
には優れた耐摩耗性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＲｕの添加による磁気ヘッドの摩耗量の変化を
示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一般式Ｆｅ＿１＿０＿０＿−＿ａ＿−＿ｂ＿−＿ｃ＿−＿ｄＭ
＿ａＭ′＿ｂＭ″＿ｃＭ＿ｄＭ：Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｚ
ｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｂｉから選ばれる少なくとも１
種以上Ｍ′：周期律表IVａ，Ｖａ，VIａ族元素またはＭｎ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ａｌから選ばれる少なくとも１種以上Ｍ″：Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔから選ばれ
る少なくとも１種以上Ｙ：Ｓｉ，Ｂ，Ｐ，Ｃから選ばれる少なくとも１種以上０．５≦ａ≦５（原子％）０．５≦ｂ≦５１≦ｃ≦６２≦ａ＋ｂ＋ｃ≦１２１５≦ｄ≦２８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。
（２）微細結晶粒は合金中に面積比で３０％以上存在し
、その中で結晶粒径５０〜３００Åの結晶が８０％以上
存在することを特徴とする請求項１のＦｅ基軟磁性合金
。
（３）磁気ヘッド用として用いられることを特徴とする
請求項１のＦｅ基軟磁性合金。