JPH03177546A

JPH03177546A - 磁性合金材料

Info

Publication number: JPH03177546A
Application number: JP1314768A
Authority: JP
Inventors: Jun Saito; 準斉藤; Hiroshi Watanabe; 洋渡辺
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Priority date: 1989-12-04
Filing date: 1989-12-04
Publication date: 1991-08-01

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】及且ユ藍五没近本発明は、Ｆｅ５ｉＢ系軟磁性合金材料に関しさらに詳
しくは、高飽和磁束密度および優れた軟磁気特性を有し
たＦｅ５ｉＢ系軟磁性合金材料に関する。

の　術　　　ならびにその　題占高周波用のチョーク、　トランスなどの磁心用材料とし
て（九　小さな印加磁界でただちに大きな磁束密度が得
ら瓜　かつそのヒステリシスループの囲む面積が小さく
、電力損失の小さな材料、いわゆる軟磁性材料が用いら
れている。

従志　このような軟磁性材料としては、Ｆｅ系アモルフ
ァス合金、ｃｏ系アモルファス合金、モリブデンバーマ
ロイ、ハードパーマロイなどのパーマロイ系合金、フェ
ライト、アルパーム、センダストなどが主に用いられて
いる。この中でも、Ｆｅ系アモルファス合金は高飽和磁
束密度が期待できる材料のひとつである。しかしながら
、Ｆｅ−半金属系アモルファス合金（ＦｅＳｉＢ系、Ｆ
ｅＰＣ系等）においては飽和磁歪が大きく、また、Ｆｅ
−遷移金属系アモルファス合金（ＦｅＺｒ系等）におい
ては、キュリー温度が室温近傍と低いため、いずれの系
においても、良好な軟磁気特性が実現されず、磁心用材
料として充分な特性を有しているとはいえなかつ九近％ＡｕとＮｂを複合添加したＦｅ系アモルファス合金
に熱処理を施し、結晶化させると、良好な磁気特性を有
した軟磁性材料となることが知られている（松志　温間
、増水　日本金属学会春期大会講演概要＆ｐ、ｇ７．１
９８９年４月）。しかしながら、この材料は軟磁気特性
には優れるものの、必須元素であるＡｕの存在力ξ　熱
処理前の初期状態である非晶質状態の形成能を著しく低
下させるという欠点を有していｆ、　　またＡｕが固相
状態でＦｅと固溶しないため、Ａｕが母合金中に偏析し
やすくなり、従来のＦｅ系非晶質合金材料と比較して、
作製しにくく、生産性に劣るという問題点があることが
わかってきｆ。

笈旦立且迦本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたもの
であって、高飽和磁束密度および優れた軟磁気特性を有
狐　かつ作製しやすく、生産性に優れたＦｅ５ｉＢ系磁
性合金材料を提供することを目的としている。

及映二鷹１本発明に係る磁性合金材料（戴　組成式％式％で示される組成を有していることを特徴としている。

ただ獣　上記式において、Ｍは、　　Ｚｎ、　　　Ｓｎ、　　　Ｓｂ、　　　Ｇａ
、　　　Ｇｅ、　　　Ｉｎ。

Ｃｕ、Ｂｅ、ＡＩＳ　Ｈｇ、Ｓｅ、Ｔｅ。

Ｃｄ、Ｍｇ１　Ｃａ、Ｓｒから選ばれる少なくとも一種
以上の元素であり、Ｎは、　　Ｔｉ、　　　ＺｒＳ　　Ｈｆ％　Ｖ、　　Ｎ
ｂＳ　Ｔａ１Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎから選ばれる少なく
とも一種以上の元素であり、上記ｘＳａ、　　ｂ、　　ｃ、　　ｄは、ｘ：０．１〜
゛０．８ａ：ｏ、１〜８ｂ：　　０．０１〜１０ｃ：２０以下ｄ：　５〜２５ｃ＋ｄ：　　１５〜３０である。

本発明に係る磁性合金材料ＩｊＦｅＳｉＢ系合金材料に
Ｚｎ、ＳｎＳ　ＳｂＳ　ＧａＳ　Ｇｅ、　　Ｉｎ。

Ｃｕ、Ｂｅ、ＡＩ、Ｈｇ５ＳｅＳＴｅＳＣｄ。

ＭｇＳ　Ｃａ、Ｓｒがら選ばれる少なくとも一種以上の
元素およびＴｉ、Ｚｒ５Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ。

Ｔａ、　　Ｃｒ、　　Ｍｏ、ＷＳ　Ｍｎから選ばれる少
なくとも一種以上の元素を特定量添加してなるので、高
飽和磁束密度と良好な軟磁気特性とを併せ持ち、かつ作
製しやすく、生産性にも優れている。

日　の　　　　　　　　Ｊ　　日以下本発明に係る磁性合金材料について具体的に説明す
る。

本発明に係る磁性合金材料の組成は、Ｆｅ＋＠５−ａ−ｂ−ｃ−ｄ（Ａｕ＋−＊　Ｍｘ）　ｓ
　Ｎｂ　Ｓ　１　ｏ　Ｂｄで示される。

Ｍは、　　Ｚｎ１　　Ｓｎ、　　　Ｓｂ、　　　Ｇａ、
　　　Ｇｅ、　　　Ｉｎ。

ＣｕＳＢｅ、ＡＩ、Ｈｇ、５ｅＳＴｅ、Ｃｄ１Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｓｒから選ばれる少なくとも一種以上の元素であり
、このうちＺｎＳＳｎ、Ｓｂ。

Ｃｕから選ばれる少なくとも一種以上の元素であること
が好ましい。

Ｎは、　　Ｔｉ、　　　Ｚｒ、　　　Ｈｆ、　　　Ｖ、
　　Ｎｂ、　　　Ｔａ。

Ｃｒ、　　Ｍｏ、　　Ｗ、　　Ｍｎがら選ばれる少なく
とも一種以上の元素であり、このうち、Ｔｉ、Ｚｒ。

Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｈｆがら選ばれる少なくとも一種以
上の元素であることが好ましい。

上記式において、ｘｌａ、　　ｂ、　　ｃＳｄは、下記
の範囲にある。

ｘ：ｏ、１〜０．８好ましくは、　０．３〜０．６ａ：
ｏ、１〜８好ましくは、１〜３ｂ：　　０．０１〜１０好ましくは、２〜４Ｃ：　２０
以下好ましくは、１０〜１５ｄ゛　５〜２５好ましく１
転　６〜１５ｃ＋ｄ：　　１５〜３０好ましくは、１８
〜２５本発明に係る磁性合金材料は上記の組成を有しか
つ少なくともその一部が結晶化されており、その結晶化
度は好ましくは１０〜１００％であり、特に好ましくは
、　６０〜１００％である。なお、ここで結晶化度とは
、Ｘ線回折法により求められたものであり、具体的には
、完全に結晶化した状態（Ｘｉ回折強度が飽和した状態
）のＸ線回折強度を基準とし　これに対する測定すべき
磁性合金材料のＸ線回折の強度の割合を百分率であられ
したものである。

本発明に係る磁性合金材料（気　上記のようにＦｅ５ｉ
Ｂ系磁性合金材料にＡｕを特定量添加上Ｚｎ、ＳｎＳ　
Ｓｂ、Ｇａ５Ｇｅ、Ｉｎ、Ｃｕ。

ＢｅｌＡｌＳＨｇ、５ｅＳＴｅ、Ｃｄ５Ｍｇ。

Ｃａ、Ｓｒから選ばれる少なくとも一種以上の元素を特
定量添加Ｌ−％Ｔ　ｉ、　　Ｚｒ、　　Ｈ−ｆ、　　Ｖ
、　　Ｎｂ。

Ｔａ、ＣｒＳ　Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎがら選ばれる少なくとも
一種以上の元素を特定量添加して得られている。

本発明によれＩｆ、Ｆｅ５ｉＢ系磁性合金材料に添加さ
れるＡｕの一部がＺｎ、Ｓｎ、ＳｂＳ　Ｇａ。

Ｇｅ、Ｉｎ５Ｃｕ、Ｂｅ、Ａｌ１Ｈｇ５Ｓｅ。

ＴｅＳ　Ｃｄ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒがら選ばれる少なくと
も一種以上の元素により置換されており、がつその置換
率は、Ｚｎ、ＳｎＳ　Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ。

Ｉｎ、Ｃｕ、Ｂｅ、ＡｌＳＨｇ５　Ｓｅ、Ｔｅ。

Ｃｄ、ＭｇＳ　Ｃａ、Ｓｒから選ばれる少なくとも一種
以上の元素をＭと表した場合、Ｍ／Ａｕ（ｉ子比）で１
／９〜８／２、好ましくは３／７〜６／４である。

また、本発明のＦｅ５ｉＢ系磁性合金材料にはＴｉ、Ｚ
ｒ％　ＨｆＳ　Ｖｌ　Ｎｂ、、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ。

ＷＳ　Ｍｎから選ばれる少なくとも一種以上の元素カー
　磁性合金材料中に含まれる全原子数に対して０．０１
〜１０７１７子％、好ましくは２〜４原子％添加されて
いる。

本発明に係る磁性合金材料は上記のような組成を有して
いるので、得られる磁性合金材料の飽和磁束密度は大き
くなり、また透磁率等の軟磁気特性も良好である。しか
も、本発明に係る磁性合金材料においては、磁性合金材
料に添加されるＡｕの一部を他の元素で置換することに
より、磁性合金材料中のＡｕｎｔを減少させているので
、熱処理前の初期状態である非晶質状態の形成能を高め
ることができ、同時に、母合金中において、Ａｕが偏析
することを避けられるので、作製が容易になり生産性も
向上する。

本発明に係る磁性ζ金材料中Ｆ　ｅ　１＠＠−６−ｂ−、−ｄ（Ａ　ｕ　Ｈ−１Ｍｙ
　）　＠　Ｎ＞　Ｓ　１６　Ｂ４系非晶質合金薄膜を成
膜した後、これを熱処理し少なくともその一部を結晶化
させることにより製造される。しかしながら、磁性合金
材料に含まれるＢ（ホウ素）原子の数が、磁性合金材料
中に含まれる全原子数に対して５〜２５原子％、好まし
くは６〜１５原子％の範囲にないと、非晶質合金を作製
することが困難になる傾向が生ずる。また磁性合金材料
に含まれるＢ（ホウ素）原子数とＳｉ（ケイ素）原子数
の和の（、磁性合金材料中に含まれる全原子数に対して
１５〜３０原千％、好ましくは１８〜２５原子％の範囲
にないと、非晶質合金を作製することが困難になる傾向
が生ずる。

一般に、Ｓｉが強磁性成分であるＦｅに固溶した場合、
得られるＦｅＳ　ｉ系磁性合金材料の結晶磁気異方性定
数および磁歪定数は減少し　この結果、軟磁気特性が向
上する。しかしながら、Ｓｉの添加量が増加するにつへ
　飽和磁束密度およびキュリー温度は低下する傾向が生
じる。このため本発明に係るＦｅ５ｉＢ系磁性合金材料
において、磁性合金材料に含まれるＳｉ［子の数（転　
磁性ζ金材料中に含まれる全原子数に対して２ｏ原子％
以下、好ましくは１０−１５原子％の範囲にあることが
望ましい。

また、Ａｕの一部を置換するＺｎ、ＳｎＳ　Ｓｂ。

Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｂｅ、ＡＩ、Ｈｇ。

Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃｄ、ＭｇＳ　Ｃａ、Ｓｒから選ばれる少
なくとも一種以上の元素によるＡｕの置換率を、Ｍ／Ａｕ　　（Ｗ子比）［ただし、　Ｍは、　Ｚｎ、Ｓ
ｎ、Ｓｂ、　　Ｇａ１　ＧｅＳ　Ｉｎ、Ｃｕ、Ｂｅ、Ａ
ｌ。

Ｈｇ、　　Ｓｅ、Ｔｅ、　　Ｃｄ、Ｍｇ、　　ＣａＳ　
Ｓｒから選ばれる少なくとも一種以上の元素コで表した場合Ｍ　／　Ａ　ｕが１／９以下であると、非
晶質状態の形成能が低下し　また母合金中においてＡｕ
が偏析する傾向が生じる。またＭ／Ａｕが８／２以上で
あると磁性合金材料の軟磁気特性が低下する傾向が生じ
る。このため上記したようにＡｕの置換の割合を示すＸ
の値は０．１〜０．８、好ましくは０．　３〜０６の範
囲にあることが望ましい。

また上記のような、Ａｕｗ、子およびＡｕの一部を置換
するＺｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇａ、ＧｅＳ　Ｉｎ、Ｃｕ％　
Ｂｅ５Ａｌ、Ｈｇ、Ｓｅ、Ｔｅ５Ｃｄ。

Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒから選ばれる少なくとも一種以上の元
素の量が、磁性合金材料中に含まれる全原子数に対して
８原子％を越えると、非晶質合金を作製することが困難
になる傾向が生医　その量が０、ＩＪにＣ子％未満であ
ると、充分な軟磁気特性の向上がみられない。したがっ
て、上記したようにａの値は０．　１〜８、好ましくは
１〜３であることが望ましい。

また本発明に係る磁性合金材料に含まれるＴｉ、Ｚｒ５
Ｈｆ、　　Ｖ、　　Ｎｂ、　　Ｔａ、　　ＣｒＳＭｏ、
　　Ｗ。

Ｍｎから選ばれる少なくとも一種以上の元素が、磁性合
金材料中に含まれる全原子数に対して、１０ｉ子％を越
えると、磁性合金材料の飽和磁束密度が著しく低下する
傾向が生じるとともに、非晶質合金を作製することが困
難になる傾向が生じる。このため上記したようにｂの値
は、０．　０１〜１０．　　好ましくは２〜４であるこ
とが望ましい。

次に本発明に係る磁性合金材料の製造方法について説明
する。

本発明に係る磁性合金材料１戴　単ロール法、双ロール
法、その他公知の液体急冷法により非晶質薄帯を作製し
た後、得られた非晶質薄帯を熱処理し　少なくともその
一部を結晶化させることにより製造される。ここで、非
晶質薄帯の板厚（戯　特に限定はされないが、２５μｍ
以下であることが好ましい。

得られた非晶質薄帯の熱処理は、非晶質薄帯が酸化しな
い程度の真空中、あるいは充分に真空排気した後のアル
ゴンガスもしくは窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中等
で行なう。熱処理温度は４５０〜６００℃、好ましくは
５００〜５８０℃、さらに好ましくは５００〜５５０℃
であり、また熱処理時間は０．２〜３時間、好ましくは
０．５〜１時間であることが望ましい。このような条件
下で熱処理を行なうことにより、非晶質薄帯は少なくと
もその一部が結晶化さへ　本発明に係る磁性合金材料が
得られる。

なお本発明において１九　非晶質薄帯を熱処理する際に
磁場を印加してもよい。

このようにして得られた本発明に係る磁性合金材料（Ｌ
　高飽和磁束密度と優れた軟磁気特性とを併せもち、か
つ作製しやすく生産性に優れるため、高周波用磁心材料
などへの利用が期待できる。

また本発明に係る磁性合金材軒店　透磁率が大きく、そ
のヒステリシス曲線の囲む面積が小さいので、変圧器や
モーターなどの鉄芯の代りに用いることができ、この結
果、電力ロスの低減がはかれる。

発１土９」Ｌ畳以上説明してきたように、本発明に係る磁性合金材料は
、Ｆｅ５ｉＢ系合金にＡｕと、Ｚｎ。

Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｂｅ。

Ａｌ、Ｈｇ、Ｓｅ、ＴｅｌＣｄ５Ｍｇ、Ｃａ。

Ｓｒから選ばれる少なくとも一種以上の元素３よび、　
　Ｔｉ、　　　ＺｒＳ　　ＨｆＳ　　Ｖ、　　Ｎｂ、　
　ＴａＳ　　Ｃｒ。

Ｍｏ、　　ｗ、Ｍｎから選ばれる少なくとも一種以上の
元素を特定量添加して得られた非晶質薄帯を熱処理獣　
少なくともその一部を結晶化させることによって製造さ
れており、高飽和磁束密度と優れた軟磁気特性とを併せ
もち、かつ作製しやすく生産性に優れるため、高周波用
磁心材料などに好ましく用いられる磁性合金材料を提供
することが可能になる。

［実施例］以下、本発明をさらに実施例によって説明する力Ｃ１本
発明は、これら実施例に限定されるものではない。

実」Ｉ乳ユ単ロール法を用いて、アルゴンガス１気圧雰囲気中でＦ
ｅ５ｉＢ系合金にＡｕ−Ｚｎ合金とＮｂを複合添加した
非晶質薄帯を作製し九　得られた薄帯の幅は５ｍｍ、　
　板厚は約２０μｍであっ九得られた非晶質薄帯の組成
分析をプラズマ発光分光法（ＩＣＰ）により行っ九　作
製した非晶質薄帯を内径１５ｍｒｒＬ、外径１８ｍｍの
巻磁心とした後、窒素ガス雰囲気中で熱処理を行っ九　
その際、熱処理温度を５４０℃、熱処理時間を１時間と
し九　熱処理後、得られた巻磁心の鉄損を、周波数１０
０ｋＨｚ、　　最大磁束密度０２Ｔにて、デジタルオシ
ロスコープを用いて測定した交流ヒステリシスループの
囲む面積から決定しあ　また透磁率を周波数１００ｋＨ
ｚにて、ＬＣＲメータを用いてインダクタンスＬを測定
することにより決定しあ　また、飽和磁束密度を、振動
試料型磁力計を用いて決定しあ結果を表１に示す。

夫轟里ユニ」合金の組成を変化させた以外は実施例１と同様の操作を
行なつｔら結果を表１に示す。

比較例１〜３従来の軟磁性材料であるＦｅ５ｉＢ第５ｉＢ合金、Ｍ　
ｎ　−Ｚ　ｎ　７　エライト、ＦｅＡｕ５ｉＢ系合金材
料の鉄損、透磁水　飽和磁束密度を実施例１と同様に決
定しん結果を表２に示す。

以上の結果から、本発明に係る磁性合金材料は従来材と
比較して、大きな透磁率と飽和磁束密度、小さな電力損
失を併せて有していることがわかる。

Claims

【特許請求の範囲】１、組成式：Ｆｅ＿１＿０＿０＿−＿ａ＿−＿ｂ＿−＿ｃ＿−＿ｄ（
Ａｕ＿１＿−＿ｘＭ＿ｘ）＿ａＮ＿ｂＳｉ＿ｃＢ＿ｄで
示される組成を有していることを特徴とする磁性合金材
料。［ただし、上記式において、Ｍは、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｂ
ｅ、Ａｌ、Ｈｇ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒから選ばれる少なくとも一種以上の元素であり、Ｎは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ
、Ｗ、Ｍｎから選ばれる少なくとも一種以上の元素であ
り、上記ｘ、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、ｘ：０．１〜０．８ａ：０．１〜８ｂ：０．０１〜１０ｃ：２０以下ｄ：５〜２５ｃ＋ｄ：１５〜３０］２、前記組成式においてＭがＺｎであることを特徴とす
る請求項第１項に記載の磁性合金材料。