JPH03260036A - 高周波用磁性合金 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はＮｉ、ＭｏおよびＦｅよりなる高周波用磁性合
金およびＮｉ　、ＭｏおよびＦｅを主成分とし、副成分
としてＣｏ、Ｇｅ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｉ　。

Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｔａ、ＡＩ！、、Ｔｉ、Ｚｒ。

Ｈｆ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｆ、白金族元素、希
土類元素、Ｂｅ、Ｂ、Ｐの１種または２種以上を含有す
る高周波用磁性合金ならびにその製造法に関するもので
、その目的とするところは鍛造、加工が容易で飽和磁束
密度が５０００　Ｇ以上で、実効透磁率が大きく、（１
００｝＜００１＞の再結晶集合組織を有して、高周波帯
域における磁気特性が優れた高周波用磁性合金に関する
もので、スイ・ンチングｉｉｔ源のコア材料等の磁性合
金として用し）る。

（従来の技術） スイッチング電源は、スイッチング方式によって制御さ
れた直流安定化電源で高効率で小型、軽量という特徴を
生かし、現在情報および通信機器などから家電機器に至
るまで組込まれ使用されている。

近年の電子機器の小型化、高性能化に対応して、スイッ
チング電源も小型化、高効率化が求められており、この
ためスイッチング周波数の高周波化に伴ない、そのコア
材料としては高い飽和磁束密度とともに、数百キロヘル
ツにおける実効透磁率の大きな磁性材料が要望されてい
る。従来このような特性を有する磁性材料として、主と
してフェライト（Ｍｎ○−ＺｎＯＦｅｚｅｓ　）が用い
られている。しかし、この系のフェライトは高周波帯域
における実効透磁率は大きいが、飽和磁束密度は５００
０　Ｇ以下であるため、最近の小型化、高性能化に対応
することが困難であり、より一層飽和磁束密度が高く、
高周波帯域における実効透磁率の大きな磁性材料が望ま
れている。

（発明が解決しようとする課題） Ｎｉ３２〜４０％を含有するＦｅ−Ｎｉ合金は、鍛造、
加工が容易で高い飽和磁束密度を有しており、比電気抵
抗および透磁率も比較的大きいが、数百キロヘルツの高
周波帯域における実効透磁率は小さく、スイッチング電
源のコア材料として用いることはできい。

（課題を解決するための手段） 本発明の特徴とする所は下記のとおりである。

第１発明 重量比にてＮｉ３２〜４０％、Ｍｏ１〜８％および残部
Ｆｅと少量の不純物とからなり、飽和磁束密度が５００
０　Ｇ以上で、且つ（１００）　＜００１＞の再結晶集
合組織を有することを特徴とする高周波用磁性合金。

第２発明 重量比にてＮｉ３２〜４０％、Ｍｏ　１〜８％および残
部Ｆｅを主成分とし、副成分としてＣｏ、ＧｅＶ、Ｎｂ
　、Ｓｉをそれぞれ７％以下、Ｃｒ、ＷＣｕ　、Ｍｎ　
、Ｔａをそれぞれ１５％以下、Ａｌ。

Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｉｎ。

Ｔｆｆｉ、白金族元素をそれぞれ５％以下、希土類元素
、Ｂｅをそれぞれ３％以下、Ｂ、Ｐをそれぞれ１％以下
の１種または２種以上の合計０．０１〜１５％、少量の
不純物とからなり、飽和磁束密度が５０００　Ｇ以上で
、且つ（１００）　＜００１＞の再結晶集合組織を有す
ることを特徴とする高周波用磁性合金。

第３発明 重量比にてＮｉ３２〜４０％、Ｍｏ１〜８％および残部
Ｆｅと少量の不純物とからなる合金に加工率５０％以上
の冷間加工を施した後、７００℃以上融点以下の温度で
加熱することにより、飽和磁束密度が５０００　Ｇ以上
で、且つ（１００）　＜００１＞の再結晶集合組織を形
成せしめることを特徴とする高周波用磁性合金の製造法
。

第４発明 重量比にてＮｉ３２〜４０％、Ｍｏ　１〜８％および残
部Ｆｅを主成分とし、副成分としてＣｏ、Ｇｅ。

Ｖ、Ｎｂ、Ｓｉをそれぞれ７％以下、Ｃｒ、Ｗ。

Ｃｕ　、Ｍｎ　、Ｔａをそれぞれ１５％以下、Ａｌ。

Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｉｎ。

ＴＩ、白金族元素をそれぞれ５％以下、希土類元素、Ｂ
ｅをそれぞれ３％以下、Ｂ、Ｐをそれぞれ１％以下の１
種または２種以上の合計０．０１〜１５％、少量の不純
物とからなる合金に加工率５０％以上の冷間加工を施し
た後、７００°Ｃ以上融点以下の温度で加熱することに
より、飽和磁束密度が５００００以上で、且つ（１００
）　＜００１＞の再結晶集合組織を形成せしめることを
特徴とする高周波用磁性合金の製造法。

（作　用） Ｎｉ　３２〜４０％を含有するＦｅ−Ｎｉ合金は、結晶
磁気異方性定数が正で、＜００１＞方位が磁化容易軸で
あり、この＜００１＞方位に優れた磁気特性が現れる。

従って、（１００）　＜ｏｏｌ＞の再結晶集合組織を形
成させることによって、圧延方向およびこれと直角な方
向に優れた磁気特性を有した磁性合金が得られるものと
考えられる。

本発明者らはこの知見に基づいて、Ｆｅ−Ｎｉ３２〜４
０％−Ｍ０１〜８％合金の（１００）　＜００１＞再結
晶集合組織を形成させるための研究を幾多遂行した。す
なわち、Ｎｉ３２〜４０％−Ｍｏ１〜８％を加工率５０
％以上の冷間圧延加工すると（１１０）　＜１１２＞＋
　（１１２）　＜１１１＞の加工集合組織を生しるが、
これを７００　℃以上の温度で高温加熱すると、（１０
０）　＜００１＞再結晶集合組織が発達し、磁気特性が
著しく向上することを見い出したものである。

また、Ｆ　ｅ　−Ｎ　ｉ３２〜４０％合金にＭｏを添加
することによって比電気抵抗は増大し、結晶粒が微細に
なるので交流磁界における渦電流損失が減少し、このた
め実効透磁率は増大する。

要するに、Ｍｏの添加による結晶微細化効果により、（
１００）　＜００１＞再結晶集合組織が発達するととも
に高周波帯域における実効透磁率が増大し、優れた高周
波用磁性合金が得られたのである。

本発明の合金を造るには、Ｎｉ３２〜４０％、Ｍ。

１〜８％および残部Ｆｅの適当量を空気中、好ましくは
非酸化性雰囲気（水素、アルゴン、窒素など）中あるい
は真空中において適当な溶解炉を用いて溶解する。或い
は又、上記合金に副成分としてＣｏ、Ｇｅ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｓｉの７％以下、Ｃｒ。

Ｗ、Ｃｕ　、Ｍｎ　、Ｔａの１５％以下、Ａｆ、Ｔｉ。

Ｚｒ、　Ｈｆ、　Ｓｎ、　Ｓｂ、　Ｇａ、　Ｉｎ、　Ｔ
ｌ、白金族元素の５％以下、希土類元素、Ｂｅの３％以
下、Ｂ、Ｐの１％以下の１種または２種以上の合計０．
０１〜１５％の所定量を更に添加する。かくして得た混
合物を充分に撹拌して組成的に均一な溶融合金を造る。

また、鍛造性および加工性を改善するため、必要に応じ
て脱酸剤としてＣ，ＣａＭｇ等を少量（各０．５％以下
）添加する。

次にこれを適当な形および大きさの鋳型に注入して健全
な鋳塊を得、さらにこれに９００°Ｃ〜１２００°Ｃの
高温において鍛造あるいは熱間加工を施して適当な形状
のもの、例えば棒あるいは板となし、必要ならば焼鈍す
る。次いでこれに冷間圧延などの方法によって加工率５
０％以上の冷間加工を施し、目的の形状のもの、例えば
厚さ０．０２５　ｍｍの薄板を造る。次にその薄板から
例えば４５ｍｍ、内径３３ＩＩＩｌ１１の環状板を打抜
き、これを水素中その他の適当な非酸化性雰囲気（水素
、アルゴン、窒素など）中あるいは真空中で７００°Ｃ
以上融点以下の温度で適当時間加熱し、次いで冷却する
。このようにして飽和磁束密度５００００以上を有し、
且つ（１００）　＜００１＞の再結晶集合組織を有した
高周波用磁性合金が得られる。次に本発明を図面につき
説明する。

第１図はＦｅ−３４，２％Ｎｉ−３，２％Ｍｏ合金につ
いて加工率９５％で冷間圧延し、９００°Ｃで加熱した
後、４００℃／時の速度で冷却した場合の再結晶集合組
織および緒特性とＭｏ量との関係を示したものである。

Ｆｅ−Ｎｉ合金は冷間圧延加工すると（１１０）　＜１
１２＞＋　（１１２）　＜１１１＞の加工集合組織が生
じるが、これを高温加熱すると（１００）　＜００１＞
と（１１０）　＜１１２＞＋（１１２）　＜１１１＞の
再結晶集合組織が生成する。しかし、これにＭｏを添加
すると（１１０）　＜１１２＞＋　（３１１）　＜１１
２＞の再結晶集合組織の生成が抑制され、（１００）　
＜００１＞の再結晶集合組織が発達し、実効透磁率は増
大するが、Ｍｏ１％以下ではその実効透磁率を向上する
効果が少なく、また８％以上では飽和磁束密度が５００
０Ｇ以下となるとともに、鍛造加工が困難となり好まし
くない。

第２図はＦｅ−３４，２％Ｎ　ｉ−３，２％Ｍｏ合金に
ついて、９００°Ｃで加熱した場合の再結晶集合組織お
よび実効透磁率と冷間加工率との関係を示したもので、
冷間加工率の増加は（１００１＜００１＞の再結晶集合
組織の発達をもたらし、実効透磁率を高め加工率５０％
以上において特に著しい。

第３図はＦｅ−３４，２％Ｎｉ−３，２％Ｍｏ合金を冷
間加工率９５％で圧延した後の加熱温度と再結晶集合組
織および実効透磁率との関係を示したもので、加熱温度
の上昇とともに（１１０）　＜１１２＞＋（１１２）　
＜１１１＞成分は減少し、（１００｝＜ｏｏｉ＞が発達
して実効透磁率は増大するが、特に７００°Ｃ以上にお
いて著しい。

第４図はＦｅ−３４，２％Ｎ　ｉ−３，２％Ｍｏ合金に
Ｃｏ、Ｇｅ、Ｖ、ＮｂあるいはＳｉを添加した場合の飽
和磁束密度および実効透磁率の特性図で、Ｃｏ、Ｇｅ、
Ｖ、ＮｂあるいはＳｉを添加すると、何れも実効透磁率
は高くなるが、Ｓｉの７％以上では飽和磁束密度が５０
００　Ｇ以下となり好ましくない。またＮｂ、Ｖあるい
はＧｅの７％以上では鍛造加工が困難となり、、Ｃｏ７
％以上では残留磁気が大きくなり、好ましくない。

第５図は同しくＦｅ−３４，２％Ｎｉ−３，２％Ｍｏ合
金にＣｒ、Ｗ、Ｃｕ、ＭｎあるいはＴａを添加した場合
の飽和磁束密度および実効透磁率の特性図で、Ｃｒ　、
Ｗ、Ｃｏ　、ＭｎあるいはＴａを添加すると、何れも実
効透磁率は高くなり、飽和磁束密度は減少するが、Ｃｒ
を１５％以上添加すると飽和磁束密度が５０００　Ｇ以
下となりまたＷ、Ｃｕ　、ＭｎあるいはＴａの１５％以
上では鍛造加工が困難となり好ましくない。

第６図は同じ＜Ｆｅ３４．２％Ｎｉ−３，２％Ｍｏ合金
にＡＩ！、、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇａ。

Ｉｎ、ＴｆｆｉあるいはＰｔを添加した場合の特性図で
、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＧａＩｎ，Ｔ
ｌ，あるいはＰｔを添加すると何れも実効透磁率は高く
なり、飽和磁束密度は減少するが、ＡｌあるいはＧａ　
５％以上では飽和磁束密度５０００Ｇ以下となり、Ｔｉ
、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｓｂ。

Ｉｎ、Ｔ／！あるいはｐｔが５％以上では鍛造加工が困
難となり好ましくない。

第７図は同しくＦｅ−３４，２％Ｎｉ−３，２％Ｍｏ合
金にＣｅ、Ｂｅ、ＢあるいはＰを添加した場合の特性図
で、Ｃｅ、Ｂｅ、ＢあるいはＰを添加すると、何れも実
効透磁率は高くなり、飽和磁束密度は減少するが、Ｃｅ
あるいはＢｅを３％以上またＢあるいはＰを１％以上添
加すると鍛造加工が困難となり好ましくない。

本発明において、冷間加工は（１１０）　＜１１２＞＋
（１１２）　＜ｌｏ、＞の冷間加工集合組織を形威し、
これを基として（１００）　＜ｏｏｌ＞の再結晶集合組
織を発達させるために必要で、第１図および第２図に見
られるようにＭｏ１％以上において、特に加工率５０％
以上の冷間加工を施した場合に（１００）　＜００１＞
の再結晶集合組織の発達が顕著で実効透磁率は高い。

また上記の冷間加工に次いで行われる加熱は、組織の均
一化、加工歪の除去とともに、（１００）　＜００１＞
の再結晶集合組織を発達させ、高い実効透磁率を得るた
めに必要であるが、第３図に見られるように特に７００
°Ｃ以上の加熱によって実効透磁率は顕著に向上する。

（実施例） 次に本発明を実施例につき説明する。

合金番号８（組成Ｎｆ　＝３４．２％、　Ｍｏ　＝３．
２％。

Ｆｅ−残部）の合金の製造 原料として９９．８％純度の電解ニッケル、９９．９％
純度の電解鉄および９９．９％純度のモリブデンを用い
た。試料を造るには、原料を全重量８００　ｇでアルミ
ナ坩堝に入れ、真空中で高周波誘導電気炉によって溶か
した後、よく撹拌して均質な溶融合金とした。次にこれ
を直径２５ｍｍ、高さ１７０　ｍｍの孔をもつ鋳型に注
入し、得られた鋳塊を約１１００″Ｃで鍛造して厚さ７
ｎｍの板とした。さらに９００°Ｃ〜１２００°Ｃの間
で適当な厚さまで熱間圧延し、ついで常温で種々な加工
率で冷間圧延を施して０．０２５　ｍｍの薄板とし、そ
れから外径４５ｍｍ、内径３３ｍｍの環状板を打ち抜い
た。

つぎにこれに種々な熱処理を施して、磁気特性の測定を
行ない、第１表のような特性を得た。

なお、 代表的な合金の特性は第２表に示すとおっである。

上記のように本発明合金は鍛造、加工が容易で、５００
０　Ｇ以上の飽和磁束密度、高い実効透磁率、低保磁力
を有しでいるので、スイッチング電源のコア用磁性合金
として好適であるばかりでなく、高周波帯域において高
い実効透磁率を必要とする一般の電磁器機の磁性材料と
しても好適である。

次に本発明において合金の１ＪｌＦ′ｌｊ、をＮｉ３２
〜４０％、Ｍｏ　１〜８％および残部Ｆｅと限定し、こ
れに副成分として添加する元素をＣｏ、Ｇｅ、Ｖ、Ｎｂ
。

Ｓｉを７％以下、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｔａを１５％
以下、Ａｌ，Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｓｂ。

Ｇａ　、Ｉｎ　、ＴＩ、白金族元素を５％以下、希土類
元素、Ｂｅを３％以下、Ｂ、Ｐを１％以下の１種または
２種以上の合計で０．０１〜１５％と限定した理由は、
実施例、第２表および図面中第４図ないし第７図で明ら
かなように、この組成範囲の飽和磁束密度は５０００　
Ｇ以上で、且つ（１００）　＜００１＞の再結晶集合組
織を有し、高い実効透磁率が得られるが、この組成範囲
をはずれると磁気特性あるいは鍛造加工が困難になるか
らである。

すなわちＮ１３２％以下では飽和磁束密度が５０００Ｃ
以下になり、Ｎｉ４０％以上では残留磁気が大きくなり
好ましくない。Ｍｏ１％以下では（１００）　＜ｏｏｌ
＞の再結晶集合組織が充分発達しないので実効透磁率が
小さく、Ｍｏ８％以上では鍛造加工が困難となり、また
、飽和磁束密度が５０００Ｇ以下になるからである。

そして、Ｎｉ３２〜４０％、Ｍｏ１〜８％および残部Ｆ
ｅのａ或範囲の合金は、飽和磁束密度５０００　Ｇ以上
で、実効透磁率が大きく、且つ加工性が良好であるが、
一般にこれにさらにＣｏ、Ｇｅ、Ｖ。

Ｎｂ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｔａ、Ａｌ。

Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇａ、Ｉｎ。

Ｔｌ、白金族元素、希土類元素、Ｂｅ、Ｂ、Ｐ等を添加
すると、特に実効透磁率を高める効果があり、Ｃｏを添
加すると特に飽和磁束密度を高める効果がある。

（発明の効果） 要するに、本発明合金は鍛造加工が容易で（１００）　
＜００１＞の再結晶集合組織を形成させることによって
飽和磁束密度が５０００　Ｇ以上で、実効透磁率が高い
ので、スイッチング電源のコア用磁性合金として好適で
あるばかりでなく、高い実効透磁率を必要とする一般の
電磁器機の磁性材料としても好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＦｅ−３４，２％Ｎｉ−３，２％Ｍｏ合金の緒
特性とＭｏ量との関係を示す特性図、 第２図はＦｅ−３４，２％Ｎ　ｉ−３、２％Ｍｏ合金の
再結晶集合組織および実効透磁率と冷間加工率との関係
を示す特性図、 第３図はＦｅ−３４，２％Ｎｉ−３，２％Ｍｏ合金の再
結晶集合組織および実効透磁率と加熱温度との関係を示
す特性図、 第４図はＦｅ−３４，２％Ｎｉ−３，２％Ｍｏ合金にＣ
ｏ、Ｇｅ、Ｖ、Ｎｂ、あるいはＳｉを添加した場合の緒
特性と各元素の添加量との関係を示す特性図、 第５図はＦｅ−３４，２％Ｎｉ−３，２％Ｍｏ合金にＣ
ｒ　、Ｗ、Ｃｕ　、ＭｎあるいはＴａを添加した場合の
緒特性と各元素の添加量との関係を示す特性図、 第６図はＦｅ−３４，２％Ｎｉ−３，２％Ｍｏ合金にＡ
ｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｉｆ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＧａＩｎ、Ｔｆあ
るいは白金族元素を添加した場合の緒特性と各元素の添
加量との関係を示す特性図、第７図はＦｅ−３４，２％
Ｎｉ−３，２％Ｍｏ合金に希土類元素、Ｂｅ、Ｂあるい
はＰを添加した場合の緒特性と各元素の添加量との関係
を示す特性図である。 忠結晶菓合動沫薮（任意ズケール） 実効ａ砿１．ａｅ　（３ｏｏＫｓ、） 加勲１度（°Ｃ） Ａ（舌晶藁＠ＭＭｉ　（４土竜スケール）館勲磁求１度
Ｂｓ（バの 第４図 Ｃｏ、Ｇｅ、Ｖ、Ｎｂ　ｏｒＳｉ（％）第５図 Ｃ（、Ｗ、　Ｃａ　、Ｍｎ　（Ｔ　Ｔａ　（％）第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．重量比にてＮｉ３２〜４０％、Ｍｏ１〜８％および
   残部Ｆｅと少量の不純物とからなり、飽和磁束密度が５
   ０００Ｇ以上で、且つ｛１００｝＜００１＞の再結晶集
   合組織を有することを特徴とする高周波用磁性合金。
2. ２．重量比にてＮｉ３２〜４０％、Ｍｏ１〜８％および
   残部Ｆｅを主成分とし、副成分として Ｃｏ，Ｇｅ，Ｖ，Ｎｂ，Ｓｉをそれぞれ７％以下、Ｃｒ
   ，Ｗ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｔａをそれぞれ１５％以下、Ａｌ，
   Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，白
   金族元素をそれ ぞれ５％以下、希土類元素，Ｂｅをそれぞれ３％以下、
   Ｂ，Ｐをそれぞれ１％以下の１種または２種以上の合計
   ０．０１〜１５％、少量の不純物とからなり、飽和磁束
   密度が５０００Ｇ以上で、且つ｛１００｝＜００１＞の
   再結晶集合組織を有することを特徴とする高周波用磁性
   合金。
3. ３．重量比にてＮｉ３２〜４０％、Ｍｏ１〜８％および
   残部Ｆｅと少量の不純物とからなる合金に加工率５０％
   以上の冷間加工を施した後、７００℃以上融点以下の温
   度で加熱することにより、飽和磁束密度が５０００Ｇ以
   上で、且つ｛１００｝＜００１＞の再結晶集合組織を形
   成せしめることを特徴とする高周波用磁性合金の製造法
   。
4. ４．重量比にてＮｉ３２〜４０％、Ｍｏ１〜８％および
   残部Ｆｅを主成分とし、副成分として Ｃｏ，Ｇｅ，Ｖ，Ｎｂ，Ｓｉをそれぞれ７％以下、Ｃｒ
   ，Ｗ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｔａをそれぞれ１５％以下、Ａｌ，
   Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，白
   金族元素をそれ ぞれ５％以下、希土類元素，Ｂｅをそれぞれ３％以下、
   Ｂ，Ｐをそれぞれ１％以下の１種または２種以上の合計
   ０．０１〜１５％、少量の不純物とからなる合金に加工
   率５０％以上の冷間加工を施した後、７００℃以上融点
   以下の温度で加熱することにより、飽和磁束密度が５０
   ００Ｇ以上で、且つ｛１００｝＜００１＞の再結晶集合
   組織を形成せしめることを特徴とする高周波用磁性合金
   の製造法。