JPH0280533A - 高透磁率微細結晶合金及びその製造方法 - 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、高透磁率を有するＣｏ基またはＮｉ基微細結
晶合金に関する。

〈従来の技術〉 高周波で用いられる磁気スイッチ用コアやノイズフィル
ター用コアにはＦｅ基およびＣｏ基アモルファス合金、
フェライトなど素材として用いられている。特に磁気ス
イッチ用素材としては、高角形比を特徴とするアモルフ
ァス合金が適している。いずれも磁束密度が大きく、保
磁力が小さいほうが有利である。

これに対し、最近、　Ｆｅを主成分とする微細結晶合金
が結晶磁気異方性が小さいうえに磁気歪みも小さいとい
うことが見出だされ、高磁束密度、低保磁力であること
から磁気スイッチ用コアやノイズフィルター用コアへの
応用が期待されている。

日本金属学会春期大会一般講演概要（１９８８）３９３
には、　ＣｕとＮｂ等を添加したＦｅ−５ｉ−Ｂ系アモ
ルファス合金コアを熱処理して微細なりｃｃ−（体心立
方晶）−Ｆｅ固溶体結晶粒とし、磁束密度が大きく、低
磁歪、高透磁率を有する合金を得たと報告されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、これらの合金について種々検討した結果
、高透磁率を達成する合金は。

脆性が大きり、薄帯化及びコイル巻回において、量産性
が悪いという問題点が生じた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高透磁
率、高角形比、低保磁力を有し且つ脆性を改善した。微
細結晶合金を提供するものである。

〈課題を解決するための手段） 前期の報告の合金について、更に鋭意研究の結果次の点
を見いだした。すなわち、この合金の高透磁率の原因は
結晶化に伴う磁歪λＳの低下と、微細なりｃｃ　（体心
立方晶）−Ｆｅ固溶体結晶構造とすることにより異方性
を小さく保つことが可能であることと説明されているが
、微細結晶構造を構成しているのはｂｃｃ−Ｆｅ固溶体
ではなく、むしろＦｅ−５ｉ固溶体であることが分かっ
た。

すなわち、高透磁率を達成するためには。

ＳｉリッチなＦｅ−５ｉ固溶体を構成することを要しＳ
ｉを多く添加することを必要とする。Ｓｉ添加量は、１
６原子％程度までの範囲では、　Ｓｉ添加量が多いほど
透磁率が高い、逆に、Ｓｉが５原子％程度に少ないと高
速（会率は得られない。

しかしながら、このＳｉの添加量の増加は著しい合金の
脆化をまねき５合金の加工性・量産性を低下させている
ものであった。

本発明はかかる知見にもとづいてなされたものであり、
　Ｃｏ＋　Ｎｉを基とする合金にホウ素（Ｂ）量を制御
して添加する事により、高透磁率微細結晶の生成を行い
、更に、　Ｓｉ、　Ａｌなどの添加元素量を制御するこ
とにより、脆製を改善した微細結晶合金を提供するもの
である。

すなわち本発明は。

１、組成式’　ＣＯ＋−ａ−ｂ−ｃ−ａ　Ｆｅａ　Ｍｂ
　Ｂｃ　ＸｄＭ＝”　（Ｖ、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｃｒ＋
　Ｍｏ＋　Ｗ、　Ｍｎ、　Ｚｎ、　Ｓｎ。

Ｔｉ＋　Ｚｒ、　Ｈｆ＋　Ｒｕ＋　Ａｇ、　Ａｕｌのう
ち１種または２種以上の元素 Ｘ＝　（Ｓｉ、　Ｐ、　Ｃ，Ａｌ）のうち１種または２
種以上の元素 １≦ａ≦７ ０．５≦ｂ≦１５ ５≦ｃ≦１５ ０≦ｄ≦１２ により表現される実質的に２００Å以下のＧｏ−Ｆｅ固
溶体の微細結晶構造よりなる磁歪が小さく透磁率の大き
い磁性合金。

２゜組成式：　Ｎｉｌ−ｍ−ｂ−ｃ−ｄ　Ｆｅａ　Ｗｂ
　Ｂｃ　ＸｄＭ＝（ｖ、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｃｒ、　Ｍ
ｏ、　Ｗ、　Ｍｎ＋　Ｚｎ、　Ｓｎ。

Ｔ＋＋　Ｚｒ＋　Ｈｆ＋　Ｒｕ、　Ａｇ＋　Ａｕ）のう
ち１種または２種以上の元素 Ｘ＝　（Ｓｉ、　Ｐ、　Ｃ，Ａｌ）のうち１種または２
種以上の元素 １０≦ａ≦４５ ０．５≦ｂ≦１５ ５≦ｃ≦１５ ０≦ｄ≦１２ により表現される実質的に２００Å以下のＦｅ−Ｎｉ固
溶体の微細結晶構造よりなる磁歪が小さく透磁率の大き
い磁性合金である。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明の合金組成はＮｉまたはＣｏを基とし。

鉄（Ｆｅ）　、ホウ素（Ｂ）９元素Ｍ、元素Ｘを含有す
るものである。

Ｃｏ又はＮｉを基とした事によりにＦｅ系に比べ磁歪量
（λＳ）保磁力（Ｈｃ）を更に低減させる事が可能とな
り、高周波用コア用途に特に好ましい特性を達成した。

高磁束密度、低磁歪、高透磁率の微細結晶構造を得るた
めには、ホウ素（Ｂ）の含有量の制御が特に重要である
。含有量としては５原子％以上１５原子％以下であり、
好ましくは６原子％以上１０原子％以下である。

添加量が５原子％未満であるとアモルファス薄帯を製造
するのが困難であり、１５原子％を超えて添加すると好
ましい磁気特性を有する２００Å以下の微細結晶粒の安
定化が難しく。

特性劣化が著しい。

添加元素ＸはＳｉ、　Ｐ、　Ｃ，Ａｌのうちの１種また
は２種以上の元素であり、アモルファス薄帯を安定に製
造するために添加されるものである。

元素Ｘの添加量は１合金の脆化防止の点から１２原子％
以下であり、好ましくは５原子％以下とすることが良い
。

鉄（Ｆｅ）の添加量は１原子％以上、７原子％以下であ
り、好ましくは、４原子％以上６原子以下である。

ＦｅとＣｏの比は、Ｆｅ／（ＣｏｔＦｅ）　　≧５％で
ある事が好ましい。

Ｆｅの添加量が１原子％未満であると、透磁率が小さく
、また７原子　％を超えて添加すると磁歪が大きく特性
の劣化が著しい。またＦｅとＣＯの比がＦｅ／　（Ｃｏ
ｔＦｅ）く５％であると、結晶化してＨＣＰ　（六方晶
）になるので異方性が大きくなるがＦｅ／　（Ｃｏ　＋
Ｆｅ）　Ｆｅ）≧５％ならば結晶化によりＦＣＣ（面心
立方晶）となるので、異方性を小さくできるので、５％
以上であるほうが好ましい。

添加元素Ｍは、　Ｖ、　Ｎｂ、　Ｔａ＋　Ｃｒ、　Ｍｏ
、　Ｗ、　Ｍｎ＋Ｚｎ、　Ｓｎ、　ｉｉ、　Ｚｒ、　Ｈ
ｆ＋　Ｒｕ、　Ａｇ＋　Ａｕのうち１種または２種以上
であり、微細結晶核の生成を促進し、微細結晶構造を安
定化する作用を有する。核生成を増大させる為にはＣｏ
、　Ｖ、　Ｎｂ＋Ｔａ＋　Ｃｒ、　Ｍｏ、　ｗ、　Ｍｎ
＋　Ｒｕを添加する事が好ましく、微細結晶の安定化の
為にはＺｎ、　Ｓｎ、　ＴｉＺｒ、　Ｈｆ、　Ｃｕ、　
Ａｇ、　Ａｕを添加する事が好ましい。

添加量は０．５原子％以上、１５原子％以下、好ましく
は１原子％以上１０原子％以下である。

添加量が０．５％未満であると添加の効果がなく、１５
原子％を超えると飽和磁束密度が著しく小さくなり実用
的でない。

本発明の合金は、高速急冷法により１作製したアモルフ
ァス合金又は微細結晶を含む合金を、アモルファス状態
の結晶化温度付近で熱処理して、２００Å以下の微細結
晶組織とすることにより得られる。この結晶粒径が２０
０人を超えて粗大化すると、結晶磁気異方性の効果が大
きくなり。

磁気特性が著しく劣化する。このため結晶粒径を上記範
囲に制御する必要がある。

尚、結晶粒径の測定はＴＥＭ　（透過電子顕微鏡）によ
る。

熱処理温度は、アモルファス合金の結晶化温度Ｔｘに対
しＴｘ−５０〜Ｔｘ＋５０（’Ｃ）であり、熱処理時間
は１０分〜１０時間程度である。熱処理温度が高すぎる
場合は、結晶粒が粗大化して磁気異方性の効果が大きく
なり、磁気特性を著しく劣下するためである。

熱処理雰囲気は空気中、不活性ガス中、真空中のいずれ
でもよいとする。

また、この熱処理により、結晶粒制御°と同時に磁歪量
の制御を行うことができ１両者を同時に制御する事が特
性上重要となる。

磁歪量は、高透磁率、低保磁力化のために１λｓｌ　＜
　３　Ｘ　１０−’に制御する事が好ましい。

更に、高周波用途または、内径の小さい（１０閣以下）
の可飽和チョーク用途としては、コア損失及び発熱低減
の理由により　１λｓ１〈ｌＸｌ０−”の範囲に制御す
る事が好ましい。

〈実施例〉 次に実施例により１本発明を更に詳細に説明する。

（実施例１） 単ロール法を用いて幅３ｍｍ厚さ１５μｍのＣｏ−Ｆｅ
系アモルファス合金を作成し１円径１４閣、外径２０ｍ
ｍのトロイダル形状に巻回した後、４５０°Ｃで１時間
熱処理することにより、４０人〜１００人の微細な結晶
構造の合金として磁気特性及び脆さを評価した。その結
果を第１表に示す。

脆さの評価は直径０．３−〜３−のワイヤに巻きつけて
破断の起こる最低径を求めることにより行った。

第１表 とにより、　８０人〜１２０人の微結晶構造の合金とし
た。

（実施例２） 単ロール法と用いて１幅３皿、厚さ１８μｍのＮｉ−Ｆ
ｅ系アモルファス合金を作製し、内径１４閣、外径２０
ｍｍのトロイダル形状に巻回した後。

４２０°Ｃで１時間熱処理することにより５０人〜１１
０人の微細結晶構造の合金として、磁気特性および脆さ
を評価した。結果を第２表に示す。

第２表 第１表中１・２・３は本発明、４・５は比較例の合金で
ある。

これらの合金は、５５０°Ｃで１時間熱処理するこ６・
７・８は本発明。９，１０は比較例である。

以上より本発明の合金は高速磁率を示し、脆く　ない量
産性にすぐれた微細特性構造の合金で　あることがわか
る。

〈発明の効果〉 以上記述した如く５本発明の微細結晶合金は、高い透磁
率を有すると同時に１機械的にも脆くなく、コア作成上
の量産性にすぐれた効果を有する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．組成式：Ｃｏ＿１＿−＿ａ＿−＿ｂ＿−＿ｃ＿−＿
   ｄＦｅａ　Ｍｂ　Ｂｃ　ＸｄＭはＶ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ
   ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｒ
   ｕ，Ａｇ，Ａｕのうち１種または２種以上の元素、 ＸはＳｉ，Ｐ，Ｃ，Ａｌのうち１種または２種以上の元
   素、 １≦ａ≦７， ０．５≦ｂ≦１５， ５≦ｃ≦１５， ０≦ｄ≦１２， により表現される実質的に２００Å以下のＣｏ−Ｆｅ固
   溶体の微細結晶構造よりなる、低磁歪、高透磁率の磁性
   合金。 ２．組成式：Ｎｉ＿１＿−＿ａ＿−＿ｂ＿−＿ｃ＿−＿
   ｄＦｅａ　Ｍｂ　Ｂｃ　ＸｄＭはＶ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ
   ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｒ
   ｕ，Ａｇ，Ａｕのうちの１種または２種以上の元素、 ＸはＳｉ，Ｐ，Ｃ，Ａｌのうち１種または２種以上の元
   素、 １０≦ａ≦４５， ０．５≦ｂ≦１５， ５≦ｃ≦１５， ０≦ｄ≦１２， により表現される実質的に２００Å以下のＦｅ−Ｎｉ固
   溶体の微細結晶構造よりなる、低磁歪、高透磁率の磁性
   合金。 ３．高速急冷法により製造したアモルファス薄帯を結晶
   温度Ｔｘに対して，Ｔｘ−５０℃以上，Ｔｘ＋５０℃以
   下の温度で熱処理することにより、２００Å以下の微細
   結晶に粒度調整する請求項１項又は２項記載の磁性合金
   の製造方法。 ４．磁歪量が｜λｓ｜＜３×１０＾−＾６である請求項
   １又は２項記載の磁性合金。