JPH03197651A - Ｆｅ基高透磁率磁性合金 - 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】 【発明の目的】

（産業上の利用分野） 本発明は、優れた磁気特性を有する高透磁率磁性合金に
係わり、例えば、各種トランス、チョークコイル、可飽
和リアクトル等の磁心材料や磁気シールド材料などとし
て好適に利用されるＦｅ基高透磁率磁性合金に関するも
のである。 （従来の技術） この種の高透磁率磁性材料は、飽和磁束密度が高く、保
磁力が低く、透磁率が高く、ヒステリシス損が小ざく、
比抵抗が大きいことなどが要望されている。 従来、各種トランス、チオ−クコイル、可飽和リアクト
ル等の磁心材料としては、うず電流損失が少ないなどの
利点を有するフェライトが多く用いられている。 しかしながら、このフェライトは飽［ｒｅ　宋密度が低
く、温度特性もあまり良くないため、各種トランスやチ
ョークコイルなどの磁心材料として用いる場合に磁心を
小型のものにすることが困難であるという欠点を有して
いた。 そして、このようなフェライトに代わる高透磁率磁性合
金として、Ｆｅ系やＣｏ系の非晶質合金が開発されるに
至っている。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、Ｆｅ系の非晶質合金では素材コストがＣ
ｏ系の非晶質合金に比較して安価ではあるものの、高周
波においてＣｏ系の非晶質合金よりもコア損失が大きく
、透磁率も低いという課題があった。 一方、Ｃｏ系の非晶質合金では高周波のコア損失が小さ
く、透磁率も高いものの、Ｆｅ系非晶買合金に比べ飽和
磁束密度が低く、コア損失や透磁率の経時変化が大きく
、高価なＣＯを多く用いるためコスト高になるなどの課
題があった。 （発明の目的） 本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされた
もので、Ｃｏ系合金に比較してコスト的に有利であると
共に、従来のＦｅ系合金よりも透磁率を高いものとする
ことが可能であるＦｅ基高透磁率磁性合金を提供するこ
とを目的としている。

【発明の構成】

（課題を解決するための手段） 本発明に係わるＦｅ基高透磁率磁性合金は、次式、 （Ｆｅ　１−ａ　Ｍａ）１００−ｘ−ｙ−α−，１３−
ｙ”　Ｍ　’　　Ｍ　′’　　Ｓ　ｚ　ａ　Ｂ　ｐ　ｘ
ｙｙ で表わされ、 Ｘ元素：Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２種、Ｍ′元素
：Ｐｄ，Ｐｔのうちの１種または２種、 Ｍ′　元素：Ｓｃ、Ｔｉ　、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ。 Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｓｎ。 ＲＥＭ、Ｈｆ　、Ｔａ　、Ｗ、ＡｕｃＦ）うちの１種ま
たは２種以上、 Ｘ元素：Ｌｉ　、Ｂｅ、Ｃ，Ｎ、０．Ｍｇ、ＡＭ。 Ｐ、Ｓ、Ｃａ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｒ。 Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、ＢａｃＦ）うちの１種または
２種以上、 であり、原子比で、 ０≦ａ≦０．５ ０．１≦ｘ≦１０ ０．１≦ｙ≦２０ ０≦α≦３０ ０≦β≦３０ ０≦γ≦３０ ５≦α＋β＋γ≦３５ の組成をなし、 組織が微細な結晶粒を有している構成としたことを特徴
としており、実施態様においては５前記Ｍ”元素がＴｉ
　、　Ｚｒ　、　Ｎｂ　、Ｍｏ　、Ｈｆ　。 Ｔａ、Ｗのうちの１種または２種以上であり、Ｘ元素が
Ｃ，Ｐのうちの１種または２種である構成としたことを
特徴としており、同じ〈実施態様においては、Ｏ≦ａ≦
０．３，０．５≦ｘ≦５゜０　、５≦ｙ≦５　、　Ｃ）
；、ａ≦３０　、　Ｏ≦β≦３０゜０≦γ≦３０．１５
≦α十ρ＋γ≦３０である構成としたことを特徴として
おり、このようなＦｅ基嵩高透磁率磁性合金構成を前述
した従来の課題を解決するための手段としている。 本発明に係わる高透磁率磁性合金はＦｅ基よりなるもの
であり、Ｆｅの一部をＸ元素すなわちＣｏ、Ｎｉのうち
の１種または２種で置換することができる。 この場合、Ｆ　ｅ　１−ａ　Ｍａで表わされる置換量ａ
は、０≦ａ≦０．５、より望ましくはＯ≦ａ≦０．３の
範囲であり、この範囲において良好なる軟磁気特性が得
られる。 また、本発明に係わるＦｅ基嵩高透磁率磁性合金おいて
、Ｍ′元素は、Ｐｄ　、Ｐｔのうちの１種または２種で
あり、後記するＭ”元素とともにＦｅ５ＢやＦｅ３Ｐな
どの化合物の析出をおさえて結晶粒を微細なものにし、
透磁率を高いものにするのに寄与する元素であり、これ
らＭ′元素の含有量Ｘは０．１≦ｘ≦１０．より好まし
くは０．５≦ｘ≦５の範囲とするのがよい。 さらに、本発明に係わるＦｅ基嵩高透磁率磁性合金おい
て、Ｍｌ／元素は、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ。 Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ。 Ａｇ、Ｓｎ、ＲＥＭ（希土類元素のうちの１種または２
種以上）、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ａｕのうちの１種または２
種以上であり、より好ましくはＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ
、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ（７）うちの１種または２種以上であ
って、前記Ｍ′元素とともにＦｅ３ＰやＦｅ５Ｂなどの
化合物の析出をおさえると共に結晶粒を微細なものにし
、軟磁気特性を改善したり耐食性をさらに艮好なものと
したりするのに寄与する元素であるので、これらの１種
または２種以上を添加するが、含有量が多すぎると飽和
磁束密度の低下をもたらすこととなるので、これらＭ”
元素の含有量ｙは０．１≦ｙ≦２０、より好ましくは０
．５≦ｙ≦５の範囲とするのがよく、この範囲とするこ
とによってより優れた軟磁気特性を有するものを得るこ
とができる。 さらにまた、本発明に係わるＦｅ基嵩高透磁率磁性合金
おいて、Ｓｉは合金の非晶質化の調整。 結晶粒微細化および磁歪調整に有用な元素であるので、
必要に応じて添加することも望ましいが、添加量が多す
ぎると飽和磁束密度の低下をもたらすこともありうるの
で、Ｓｉの含有量αは０≦α≦３０の範囲とするのがよ
く、このような範囲とすることによって良好なる軟磁気
特性を有するものを得ることが可能となる。 さらにまた、Ｂは上記Ｓｔと同様に合金の非晶質化の調
整、結晶粒微細化および磁歪調整に有用な元素であるの
で、必要に応じて添加することも望ましいが、添加量が
多すぎると軟磁気特性が劣化しやすくなり、飽和磁束密
度の低下をもたらすこともありうるので、Ｂの含有量β
はＯ≦β≦３０の範囲とするのがよく、このような範囲
とすることによって良好なる軟磁気特性を有するものを
得ることが可能となる。 さらにまた、本発明に係わるＦｅ基嵩高透磁率磁性合金
おいて、Ｘ元素は、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｃ。 Ｎ、Ｏ，Ｍｇ、Ａ文、Ｐ、Ｓ、Ｃａ、Ｇａ。 Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ。 Ｔｅ、Ｂａのうちの１種または２挿具１であり。 より好ましくはＣ，Ｐのうちの１種または２種であって
、磁歪の調整やキュリー温度の調整、さらには非晶質化
の調整に有用な元素であるので必要に応じてこれらの１
種または２種以上を添加することも可能であり、この場
合、これらの含有量が多すぎると飽和磁束密度の低下を
もたらすおそれがでてくるので、Ｘ元素の含有量γはＯ
≦γ≦３０の範囲とするのがよく、このような範囲とす
ることによって良好なる軟磁気特性を有するものを得る
ことが可能となる。 そしてさらに、上記ＳｔとＢとＸ元素とのうちから選ば
れる元素を必須で含有させることによって良好なる軟磁
気特性のものを得ることができると共に、これらの元素
をある程度含有させることによって急冷後の非晶質化が
より一層容易なものとなるので、α＋β＋γ≧５、より
望ましくはα＋β＋γ≧１５とするのが良いが、これら
の含有量が多すぎると飽和磁束密度の低下および軟磁気
特性の劣化が生ずることがあるので、α＋β＋γ≦３５
、より望ましくはα＋β＋γ≦３０とするのが良い。 そのほか、Ｎ　、　Ｏ、Ｓｉ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かま
わないのはもちろんのことである。 本発明に係わるＦｅ基嵩高透磁率磁性合金、単ロール法
、双ロール法、遠心急冷法等により急冷して非晶質薄帯
を作製した後熱処理を行うことによって微細な結晶粒を
形成する方法や、アトマイズ法、キャビテーション法等
により非晶質粉末を得た後熱処理を行うことによって結
晶化させる方法や、蒸着法、スパッタリング法、イオン
ブレーテインク法等の気相急冷法によって非晶質膜を作
製した後熱処理を行うことによって結晶化させる方法や
、回転液中紡糸法、ガラス被覆紡糸法等によって非晶質
線材を形成した後熱処理を行うことによって結晶化させ
る方法などの各種の方法で製造することができる。 したがって、本発明に係わる磁性合金は、粉末、線材、
薄帯２膜など各種の形態のものとして製造することがで
き、必要に応じてバルク体としても製造することができ
る。 上記した熱処理は磁性合金の内部歪を小さくし、微細な
結晶粒組織として軟磁気特性を向上させるとともに、磁
歪を小さくするために行われるが、この熱処理は、真空
中または水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性
ガス雰囲気中において行われ、場合によっては大気中で
も行われている。 このような熱処理における熱処理温度および加熱時間は
、非晶質合金材料の形状、大きさ９組成などにより異な
り、この熱処理の際の昇温、冷却条件も任意に変えるこ
とができる。 また、同じ温度ないしは異なる温度で数回にわけて熱処
理を行ったり、多段の熱処理パターンで熱処理を行った
りすることもでき、さらには、上記熱処理を交流あるい
は直流の磁場中で行うこともでき、磁場中熱処理によっ
て磁気異方性化生しさせることもできる。そして、磁場
中で熱処理を行う場合において、磁場は熱処理の間すべ
てにわたってかける必要はなく、合金のキュリー温度よ
りも低い温度であればどの時期であっても十分効果があ
る。 そのほか、応力下で熱処理することによって磁気特性を
調整することもできる。 （発明の作用） 本発明に係わるＦｅ基嵩高透磁率磁性合金、（Ｆｅ　、
Ｎ　ｉ　、Ｃｏ）　−（Ｐｄ　、Ｐｔ）−Ｍ−Ｓｉ−Ｂ
−Ｘ系合金であって、上述した構成のものとしているの
で、従来のＦｅ基合金に比べて保磁力が十分に低いと共
に、透磁率がより一層高いものとなる。 （実施例） この実施例では、単ロールを用いた液体急冷法によって
、種々の化学組成を有する合金溶湯をＡｒ雰囲気中にお
いてＣｕロール上に流下させることにより、幅約５ｍｍ
、厚さ約２５ｇｍのリボンを作製した。 これら各リボンの化学組成は第１表にボｔとおりであり
、液体急冷のままではほぼすべてが非晶賀状愈のもので
あった。 次いで、各リボンに絶縁処理を施したのち、外径２０ｍ
ｍ、内径１５ｍｍのトロイダルコイル形状に巻き、次い
で同じく第１表に示すように５３０〜６３０℃の間で真
空中においてそれぞれ１時間加熱する熱処理を施した。 ここで、熱処理を施した各リボン材に対してＸ線回折を
行ったところ、実施例の化学組成のものではいずれもα
−Ｆｅ固溶体のみのピークが認められたが、比較例の化
学組成のものではＦｅ５Ｂ、Ｆｅ３Ｐなどの化合物のピ
ークが認められた。 また、透過電子顕微鏡によりミクロ組織の観察を行った
ところ、実施例の化学組成のものではいずれも１００〜
２００人の微細で均一な結晶の組織が観察されたが、比
較例の化学組成のものではＦｅ３　Ｂ　、Ｆｅ３Ｐなど
と思われる大きな結晶粒が観察され、不均一な組織のも
のとなっていた。 続いて、熱処理後に巻線を行ったのち直流および交流で
の磁気特性を測定し、直流での磁気特性の測定にあたっ
てはＢ−Ｈ曲線を描くことにより保磁力（Ｈｃ）を測定
し、交流での磁気特性の測定にあたってはＬＣＲメータ
により磁界強さＨ＝５ｍＯｅ、周波数ｆ＝１００ｋＨｚ
におけるインククタンス透磁率（ｇＬ）を測定した。 これらの測定結果を同じく第１表に示す。 第１表に示すように、本発明に係わるＦｅ基磁性合金の
化学組成を満足する実施例ＮＯ，１〜１０では、保磁力
（Ｈｃ）がかなり低１．％値を示すと共に高周波におけ
る透磁率（ＩＬＬ）がかなり高し）イ直を示すものとな
っており、各種トランス、チョークコイルなどの磁心材
料や磁気シールド材料などに適したものであることが認
められた。 これに対して、本発明に係わる磁性台金のイヒ学組成を
満足しない比較倒動、１１〜１２でｔ±、イし合物の析
出をおさえることができず結晶粒の粗大化を生じている
ため、保磁力（Ｈｃ）を低Ｉ／）（Ｉｌｌのものにする
ことができないと共に、高周波にお（する透磁率（ｕ−
Ｌ）がかなり低１．％値を示すものとなっていた・

【発明の効果】

本発明に係わるＦｅ基高透磁率磁性合金ｔよ、次式。 （Ｆ　’　　１−ａ　　Ｍ　ａ　）　１００−冨−ｙ−
α−β　−γ＊Ｍ’　　Ｍ”　　Ｓｉ　　Ｂ　　Ｘ で表わされ、 Ｘ元素：Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２種、Ｍ′元素
：　Ｐｄ　、Ｐｔのうちの１種または２種、 Ｍ”元素：Ｓｃ、Ｔｉ　、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ。 Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｓｎ。 ＲＥＭ、Ｈｆ　、Ｔａ、Ｗ、Ａｕのうちの１種または２
種以上、 Ｘ元素：Ｌｉ　、Ｂｅ、Ｃ，Ｎ、Ｏ，Ｍｇ、ＡｊｌＰ、
Ｓ、Ｃａ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｒ。 Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂａのうちの１種または２種
以上、 であり、原子比で、 ０≦ａ≦０．５ ０．１≦ｘ≦ｉ。 ０．１≦ｙ≦２０ ０≦α≦３０ ０≦β≦３０ ０≦γ≦３０ ５≦α＋β＋γ≦３５ の組成をなし、組織が微細な結晶粒を有してｌ／）る構
成となっているので、保磁力が十分に低くかつ透磁率が
より一層高い軟磁気特性に優れた軟磁性合金となってお
り、各種トランス、チョークコイルなどの磁心材料や磁
気シールド材料などの軟磁性材料として適したものであ
るという著しく優れた効果がもたらされる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）次式、 （Ｆｅ＿１＿−＿ａＭ＿ａ）＿　１＿０＿０＿−＿ｘ＿
   −＿ｙ＿−＿α＿−＿β＿−＿γ・Ｍ′＿ｘＭ″＿ｙＳ
   ｉ＿αＢ＿βＸ＿γ で表わされ、 Ｍ元素：Ｃｏ，Ｎｉのうちの１種または２種、Ｍ′元素
   ：Ｐｄ，Ｐｔのうちの１種または２種、 Ｍ″元素：Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ， Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｓｎ，ＲＥＭ，Ｈ
   ｆ，Ｔａ，Ｗ，Ａｕのうちの１種または２種以上、 Ｘ元素：Ｌｉ，Ｂｅ，Ｃ，Ｎ，Ｏ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｐ，Ｓ
   ，Ｃａ，Ｇａ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｓｅ，Ｓｒ，Ｃｄ，Ｉｎ，
   Ｓｂ，Ｔｅ，Ｂａのうちの１種または２種以上、 であり、原子比で、 ０≦ａ≦０．５ ０．１≦ｘ≦１０ ０．１≦ｙ≦２０ ０≦α≦３０ ０≦β≦３０ ０≦γ≦３０ ５≦α＋β＋γ≦３５ の組成をなし、 組織が微細な結晶粒を有していることを特徴とするＦｅ
   基高透磁率磁性合金。 （２）Ｍ″元素がＴｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ
   ，Ｗのうちの１種または２種以上であり、Ｘ元素がＣ，
   Ｐのうちの１種または２種である請求項第（１）項に記
   載のＦｅ基高透磁率磁性合金。 （３）０≦ａ≦０．３ ０．５≦ｘ≦５ ０．５≦ｙ≦５ ０≦α≦３０ ０≦β≦３０ ０≦γ≦３０ １５≦α＋β＋γ≦３０ である請求項第（１）項または第（２）項に記載のＦｅ
   基高透磁率磁性合金。