JPH0351785B2 - - Google Patents
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- Soft Magnetic Materials (AREA)
Description
本発明は、高い透磁率、低い磁気歪、低い保磁
力、低い交流コア損(ac core loss)、低い励磁
電力および高い熱安定性をもつ少くとも90%ガラ
ス質の金属ガラスに関する。
周知のとおり、金属ガラスは広範囲にわたる秩
序をもたない準安定性物質である。ガラス様合金
のX線回折走査は、無機酸化物ガラスに関して観
察されるものと類似の散乱ハロを示すにすぎな
い。
金属ガラス(非晶質合金)は米国特許第
3856513号(1974年12月24日にH.S.チエンらに付
与)明細書に示されている。これらの合金には、
式MaYbZcをもつ組成物が含まれる。式中Mは
鉄、ニツケル、コバルト、バナジウムおよびクロ
ムよりなる群から選ばれる金属であり、Yはリ
ン、ホウ素および炭素よりなる群から選ばれる元
素であり、Zはアルミニウム、ケイ素、スズ、ゲ
ルマニウム、インジウム、アンチモンおよびベリ
リウムよりなる群から選ばれる元素であり、“a”
は約60〜90原子%の範囲にあり、“b”は約10〜
30原子%の範囲にあり、“c”は約0.1〜15原子%
の範囲にある。また式TiXjをもつ金属ガラス線
も示されている。式中Tは少なくとも1種の遷移
金属であり、Xはリン、ホウ素、炭素、アルミニ
ウム、ケイ素、スズ、ゲルマニウム、インジウ
ム、ベリリウムおよびアンチモンよりなる群から
選ばれ、“i”は約70〜87原子%の範囲にあり、
“j”は約13〜30原子%の範囲にある。これらの
材料は今日では当技術分野で周知の加工技術を用
いてメルトから急冷することにより好都合に製造
される。
金属ガラスは米国特許第4067732号(1978年1
月10日付与)明細書にも示されている。これらの
ガラス様合金には式MaM′bCrcM″dBeをもつ組成
物が含まれる。式中Mは鉄族元素(鉄、コバルト
およびニツケル)のうちの1種であり、M′は残
りの鉄族元素2種のうち少なくとも1種であり、
M″はバナジウム、マンガン、モリブデン、タン
グステン、ニオブおよびタンタルのうち少なくと
も1種の元素であり、Bはホウ素であり、“a”
は約40〜85原子%、“b”は0〜約45原子%、
“c”および“d”は双方とも0〜約20原子%、
“e”は約15〜25原子%の範囲にあり、ただし
“b”、“c”および“d”は同時に0ではない。
このようなガラス様合金は改良された極限引張り
強さ、改善された硬度、および改善された熱安定
性という予想外の組合わせをもつと記載されてい
る。
これらの記載は、広範な特許請求の範囲に包含
される多くの金属ガラスに関する格別なまたは独
特の磁性についても述べている。しかし、テープ
レコーダーヘツド、リレーコア、変成器など特殊
な用途のためには先行技術による金属ガラスより
も高い透磁率、低い磁気歪、低い保磁力、低いコ
ア損、低い励磁電力、および高い熱安定性を合わ
せもつ金属ガラスが必要とされる。
本発明によれば、高い透磁率、低い磁気歪、低
い保磁力、低い交流コア損、低い励磁電力および
高い熱安定性を合わせもつ少くとも90%ガラス質
の金属ガラスが提供される。これらの金属ガラス
は本質的に鉄66〜82原子%(この金属の1〜8原
子はニツケル及びコバルトのうち少くとも1種に
より置換されている。)、クロム、モリブデン、タ
ングステン、バナジウム、ニオブ、タンタル、チ
タン、ジルコニウムおよびハフニウムよりなる群
から選ばれる少なくとも1種の元素1〜6原子
%、ホウ素17〜28原子%(このホウ素の0.5〜6
原子%はケイ素により置換されているか、又は
0.5〜6原子%はケイ素により、さらに2原子%
までは炭素により置換されている。)ならびに付
随する不純物よりなる。本発明の金属ガラスはテ
ープレコーダーヘツド、リレーコア、変成器など
に使用するのに適している。
本発明の金属ガラスは、高い透磁率、低い飽和
磁気歪、低い保磁力、低い交流コア損、低い励磁
電力、および高い熱安定性の組合わせにより特色
づけられる。本発明のガラス質合金は、少くとも
90%ガラス質のものであり、本質的に鉄66〜82原
子%(この金属の1〜8原子%はニツケルおよび
コバルトのうち少なくとも1種により置換されて
いる)、クロム、モリブデン、タングステン、バ
ナジウム、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニ
ウムおよびハフニウムよりなる群から選ばれる少
なくとも1種の元素1〜6原子%、ホウ素17〜28
原子%(このホウ素の0.5〜6原子%はケイ素に
より置換されていてもよく、このメタロイドの2
原子%までは炭素により置換されている)ならび
に付随する不純物よりなる。Cr、Mo、W、V、
Nb、Ta、Ti、Zrおよび/またはHfの濃度が1
原子%よりも低いと、透磁率、飽和磁気歪、保磁
力、交流コア損および熱安定性が十分に改善され
ない。またこれらの元素のうち少なくとも1種の
濃度が6原子%よりも大きいと、キユリー温度が
許容できないほど低くなる。
鉄は室温で高い飽和磁化をもたらす。従つて金
属含量は好ましくは鉄が実質的であり、クロム、
モリブデン、タングステン、バナジウム、ニオ
ブ、タンタル、チタン、ジルコニウムおよび/ま
たはハフニウムの存在による室温飽和磁化の低下
を補償するために8原子%までがニツケルおよ
び/またはコバルトである。ニツケルを添加する
と透磁率が高まる。
本発明の金属ガラスの例には下記のものが含ま
れる。
Fe80Ni1Mo1B16Si2、Fe76Ni4Mo2B17.5Si0.5、
Fe75Ni2Co2Mo3B16Si2、Fe75Co4Mo3B16Si2、
Fe75Ni4Mo3B16Si2、Fe77Ni2Mo3B16Si2、
Fe75Ni4Mo3B14Si4、Fe71Ni4Mo3B17Si5、
Fe74Ni4Mo4B16Si2、Fe70Ni6Mo6B15Si3、
Fe75Ni4V3B14Si2C2、Fe71Ni4Mo3B16Si4C2、
Fe78Ni2Mo2B12Si4C2、Fe78Ni2Cr2B16Si2、
Fe75Ni4Nb3B16Si2、Fe75Ni4W3B16Si2、
Fe75Ni4V3B16Si2、Fe79Ni4Ta1B16Si2、
Fe75Ni4Ti3B16Si2、Fe75Ni4Zr3B16Si2、
Fe79Ni4Hf1B16Si2、Fe72Ni2Mo2B22Si2、
Fe70Ni2Mo2B22Si2、およびFe70Ni2Mo2B24Si2
(下方に書かれた数値は原子%である)。すべての
合金の純度は商業的に普通に認められるものであ
る。
クロム、モリブデン、タングステン、バナジウ
ム、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウムお
よび/またはハフニウムの存在により結晶化温度
が上昇し、一方では同時にガラス様合金をキユリ
ー温度が低下する。これらの温度の間隔が大きく
なることにより磁気アニーリング、すなわちキユ
リー温度付近での熱アニーリングが容易になる。
周知のように磁性材料をそのキユリー温度付近で
アニーリングすると一般に改善された特性が得ら
れる。クロム、モリブデン、タングステン、バナ
ジウム、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウ
ムおよび/またはハフニウムの濃度の上昇に伴つ
て結晶化温度が上昇し、その結果キユリー温度付
近であつて結晶化温度よりも低い、高められた温
度において容易にアニーリングを行なうことがで
きる。このようなアニーリングは、本発明の合金
に類似するがこれらの元素を含有しない多くの合
金については行なうことができない。他方、クロ
ム、モリブデン、タングステン、バナジウム、ニ
オブ、タンタル、チタン、ジルコニウムおよび/
またはハフニウムの濃度が高すぎると、ある種の
用途には望ましくないと思われる水準にまでキユ
リー温度が低下する。ホウ素およびケイ素がそれ
ぞれ主メタロイド成分および副メタロイド成分で
ある金属ガラスについて好ましいクロム、モリブ
デン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タン
タル、チタン、ジルコニウムおよび/またはハフ
ニウムの濃度は2〜4原子%である。
メタロイド含量は本質的に(1)少量のケイ素を含
む実質量のホウ素、(2)ホウ素プラスケイ素、およ
び(3)ホウ素およびケイ素プラス少量の炭素よりな
ることが好ましい。メタロイ含量は17〜28原子%
の範囲にあることが最大の熱安定性を得るために
好ましい。
好ましい金属ガラス系は下記のものである。
1 Fe−M−Mo−B−Si:Fe100-a-b-c-dM
aMobBcSid。
式中MHはニツケルおよびコバルトのうち少な
くとも1種である、(c+d)が18である場合、
a、b、cおよびdの好ましい範囲はそれぞれ2
〜8、1〜4、14〜17.5および0.5〜4である。
(c+d)が22である場合、a、b、cおよびd
の好ましい範囲はそれぞれ2〜8、1〜6、15〜
20.5および0.5〜6である。(c+d)が25の場
合、a、b、cおよびdの好ましい範囲はそれぞ
れ2〜8、1〜6、21〜25および1〜6である。
これらの金属ガラスは飽和誘導(BS)1.0〜1.4テ
スラ(Tesla)、飽和磁気歪(λS)12〜24ppm、
キユリー温度(θf約475〜705Kおよび第1結晶化
温度750〜880Kを合わせもつ。適切に熱処理した
場合、これらの合金は特に高周波数(f>103Hz)
において優れた交番磁性をもつ。たとえば熱処理
されたFe75Ni4Mo3B16Si2合金ガラスのf=50kHz
および誘導水準Bn=0.1テラスにおいて求められ
た交流コア損(L)励磁電力(Pe)はそれぞれ
6.5W/Kgおよび13.4VA/Kgである。これらの数
値を、Fe79B16Si5の組成をもつ同一厚さの先行技
術による熱処理された金属ガラスに関するL=
7W/KgおよびPe=20VA/Kgと比較すべきであ
る。Bn=0.01テスラにおける透磁率は熱処理さ
れたFe75Ni3Mo4B16Si2およびFe79B16Si5につき
それぞれ10500および8000である。前記の先行技
術による合金についての飽和磁気歪(λS)=
30ppmに比して本発明合金の飽和磁気歪は20ppm
とより小さいため、本発明の合金は高周波数変成
器の心など磁気装置に用いるために特に適してい
る。f=50kHzを越えると、本発明の合金はほぼ
0.8テスラのBSをもつ結晶性スーパーマロイに関
する透磁率に匹敵するかまたはこれより高い透磁
率をもつ。本発明の合金に関するBSの値はより
高いため、これらの合金はf=50kHzの磁場を加
えることにつきスーパーマロイよりも適切とな
る。
Fe−M−M′−B−Si:Fe100-a-b-c-dMaM
′bBcSid。
式中Mはニツケルおよび/またはコバルトであ
り、M′はCr、W、V、Nb、Ta、Ti、Zrまたは
Hfから選ばれる。(c+d)が18である場合、
a、b、cおよびdの好ましい範囲はそれぞれ2
〜8、1〜4、14〜17.5および0.5〜4である。
(c+d)が22である場合、a、b、cおよびd
の好ましい範囲はそれぞれ2〜8、1〜6、16〜
21.5および0.5〜6である。(c+d)が25に近い
場合、a、b、cおよびdの好ましい範囲はそれ
ぞれ2〜8、1〜6、21〜25および1〜6であ
る。
Fe−M−M′−B−Si−C:Fe100-a-b-c-d
MaM′bBcSidCe。
式中Mはニツケルおよび/またはコバルトであ
り、M′はCr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zrま
たはHfよりなる群から選ばれる。(c+d)が18
である場合、a、b、c、dおよびeの好ましい
範囲はそれぞれ2〜8、1〜4、12〜17.5、0.5
〜4および0〜2である。(c+d)が22である
場合、a、b、c、dおよびeの好ましい範囲は
それぞれ2〜8、1〜6、14〜21.5、0.5〜6お
よび0〜2である。(c+d)が25に近い場合、
a、b、c、dおよびeの好ましい範囲はそれぞ
れ2〜8、1〜6、20〜27、1〜6および0〜2
である。
透磁率は加えられた磁場に対する磁気誘導の比
である。透磁率が高いほどある物質は応答が増大
するためテープレコーダーヘツドなど特定の用途
にいつそう有用になる。本発明のガラス様合金の
透磁率の周波数依存性は、中−高周波数領域(1
〜50kHz)では4−79パーロマイのものに類似し
ており、より高周波領域(約50kHz〜1MHz)で
は透磁率は超パーマロイのものに匹敵する。特に
注目すべき点は1kHzおよび誘導水準0.01テスラに
おいては、熱処理さたFe75Ni4Mo3B16Si2金属ガ
ラスは24000の透磁率をもち、一方最良の条件下
で熱処理された先行技術によるFe40Ni36Mo4B20
金属ガラスは14000の透磁率をもつ。
飽和磁気歪は、飽和磁場の作用下における長さ
の変化である。飽和磁気歪が小さいほどその物質
はテープレコーダーヘツドなど特定の用途にいつ
そう有利になる。磁気歪は通常はもとの長さに対
する長さの変化の比という表現で論じられ、ppm
で示される。先行技術による鉄含有金属ガラス
は、周期表のB、BおよびB族に属するい
ずれかの元素(たとえばモリブデン)が存在しな
い金属ガラスと同様にほぼ30ppmの飽和磁気歪を
示す。たとえば高周波用に考案され、Fe47B16Si5
の組成をもつ先行技術の鉄に富む金属ガラスは、
ほぼ30ppmの飽和磁気歪をもつ。これに対し、
Fe75Ni4Mo3B16Si2の組成をもつ本発明の金属ガ
ラスはほぼ20ppmの磁気歪をもつ。飽和磁気歪が
小さいほど、励磁場と得られる誘導との間の位相
角は小さくなる。その結果、のちに論じるように
励磁電力がより小さくなる。
交流コア損は熱として消失するエネルギー損失
である。これは交番磁場におけるヒステリシスで
あり、低周波数(約1kHz以下)に関してはB−
Hループの面積により測定され、高周波数(約
1kHz−1MHz)に関しては励磁コイルにおける複
素入力から測定される。高周波領域における交流
コア損の主な部分は、磁束の変化に際して発生す
る渦流により生じる。しかし、より小さいヒステ
リシス損失、従つて小さい保磁力の方が望まし
い。コア損が小さいほどある物質はテープレコー
ダーヘツドおよび変成器など特定の用途にいつそ
う有用になる。コア損はW/Kgの単位で論じられ
る。先行技術による熱処理された金属ガラスは、
0.1テスラの誘導および1kHzの周波数領域におい
て一般に約0.05〜0.1ワツト/Kgの交流コア損を
示す。たとえばFe40Ni36Mo4B20の組成をもつ先
行技術による熱処理された金属ガラスは、0.1テ
スラの誘導および1kHzの周波数において0.07W/
Kgの交流コア損を示し、一方Fe76Mo4B20の組成
をもつ金属ガラスは、0.1テスラの誘電および同
一周波数において0.08W/Kgの交流コア損を示
す。これに対しFe75Ni4Mo3B16Si2の組成をもつ
本発明の金属ガラス性合金は、0.1テスラの誘電
および同一周波数において、0.02W/Kgの交流コ
ア損を示す。
励磁電力はある磁性材料において特性の磁束密
度を維持するために必要な電力の尺度である。従
つて磁気装置に用いられる磁性材料の励磁電力は
できる限り低いことが望ましい。励磁電力(Pe)
は、L=Pecosδ(式中δは励磁場とその結果生じ
る誘導との間の位相差である)という関係によ
り、上記のコア損(L)と関連性がある。この位
相差もまた、磁気歪の値が小さいほど位相差が小
さくなるという形で磁気歪と関連性がある。従つ
て、磁気歪の値ができるだけ小さい方が有利であ
る。先に述べたように、Fe79B16Si5のように鉄に
富む先行技術の金属ガラスは、本発明の金属ガラ
スの磁気歪の値約20ppmに比して、ほぼ30ppmの
磁気歪の値をもつ。この差のため、位相差がかな
り異なる。たとえば最適な条件下でアニーリング
された先行技術による金属ガラスFe79B16Si5はほ
ぼ70°のδをもつのに対し、本発明の金属ガラス
はほぼ50°のδをもつ。その結果、一定のコア損
については、本発明の金属ガラスよりも先行技術
による金属ガラスの方がフアクター2だけ高い励
磁電力を示す。
結晶化温度は、金属ガラスが結晶化し始める温
度である。結晶化温度が高いほどある物質は高温
での用途にいつそう有用となり、結晶化温度より
も実質的に低いキユリー温度と関連して、キユリ
ー温度よりもわずかに高い温度で磁気アニーリン
グを行うことができる。ある種の金属ガラスは多
段階で結晶化する。このような場合、第1の結晶
化温度(最低の結晶化温度)はその物質の熱安定
性に関する限り重要である。ここで論じる結晶化
温度は差動走査熱量測定法により測定される。先
行技術によるガラス様合金は約660〜750Kの結晶
化温度を示す。たとえばFe78Mo2B20の組成をも
つ金属ガラスは680Kの結晶化温度をもち、一方
Fe74Mo6B20の組成をもつ金属ガラスは750Kの結
晶化温度をもつ。これに対して本発明の金属ガラ
スは750Kを越える水準にまで結晶化温度の上昇
を示す。
本発明の金属ガラスの磁性は、アニーリング温
度(Ta)の選択、保持時間(ta)、加えられた磁
場(リボンの方向およびリボンの面に平行かまた
は直角)および処理後の冷却速度により特色づけ
られる熱処理によつて改善されている。本発明の
合金について、最適の特性は、ガラス様マトリツ
クスから一定数の結晶粒子を制御された状態で沈
殿させるアニーリングののちに得られる。これら
の条件下では、17〜20原子%の範囲のホウ素含量
をもつ組成物に関して個別の粒子は体心立方構造
をもつ。これらの粒子は本質的に鉄よりなり、鉄
の22原子%まではニツケル、コバルト、クロム、
モリブデン、タングステン、バナジウム、ニオ
ブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、ハフニウ
ム、ケィ素および炭素のうち少なくとも1種によ
り置換されるよう合わせられている。21〜25原子
%の範囲のホウ素含量および69〜78原子%の範囲
の鉄含量をもつ組成物に関しては、各個別の粒子
は本質的には粒子の混合物よりなり、この混合物
の主要な部分はFe3B構造の結晶をもつ粒子を含
有する。このような部分の粒子は鉄およびホウ素
よりなり、鉄の14原子%まではニツケル、コバル
ト、クロム、モリブデン、タングステン、バナジ
ウム、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム
およびハフニウムのうち少なくとも1種により置
換されるように合わせられており、ホウ素の2原
子%までは炭素により置換されるよう合わせられ
ている。この種の粒子が少数である場合平均磁壁
間隔が一定の程度減少し、同時にコア損が減少す
る。粒子の数が多すぎると保磁力が増大し、従つ
てヒステリシス損失が増大する。
Fe75Ni4Mo3B16Si2の組成をもつ本発明の金属
ガラスは最適条件下でアニーリングされた場合、
わずか2A/mの保磁力と共に低い損失および高
い透磁率を合わせもつ。これに対し最適条件下で
アニーリングされた先行技術による金属ガラス
Fe79B16Si5は約8A/mの保磁力をもつ。最適条
件下で熱処理された本発明材料の結晶粒子寸法は
100〜300nmの範囲にあり、それらの体積分率は
1%以下である。粒子間間隙は約1〜10μmであ
る。
要約すると、本発明の金属ガラスは高い透磁
率、低い飽和磁気歪、低い保持力、低い交流コア
損、低い励磁電力、および高い結晶化温度を合わ
せもち、テープヘツド、リレーコア、変成器など
として用いられる。
本発明の金属ガラスは初期の組成のメルトを金
属ガラス技術の分野で周知の急冷法により少なく
とも約105℃/秒の速度で冷却することによつて
(たとえば米国特許第3856513号明細書参照)製造
される。これらの金属ガラスは実質的に完全にガ
ラス状であり(すなわち少なくとも90%はガラス
状であり)、その結果これよりもガラス性の少な
い合金に比して保持力が低く、かつ延性がより大
きい。
連続したリボン、線材、シートなどに加工する
ためには多様な方法がある。一般に、特定の組成
を選び、所期の割合の必須元素の粉末またはグラ
ニユールを溶融し、均質化し、溶融した合金を急
速に回転しているシリンダーなどの冷却面上で急
冷する。
実施例 1
Fe−Ni−Mo−B−Si系
特定の組成のメルトを急速に回転している銅製
チルホイール(表面速度3000〜6000ft/分)上に
アルゴンの過圧により噴出させることによつて、
Fe100-a-b-c-dNiaMobBcSidにより表わされる組成
をもち、幅1〜2.5cmおよび厚さ25〜50μmの寸法
をもつリボンを製造した。
モリブデン含量を1原子%から6原子%まで変
化させ、実質的にガラス状のリボンを得た。6原
子%よりも高いモリブデン含量の場合、キユリー
温度が許容できないほど低い値にまで低下した。
透磁率、磁気歪、コア損、磁化力および保磁力
を、B−Hループ、金属ストレンゲージおよび振
動試料磁力計を使用する普通の方法で測定した。
キユリー温度および結晶化温度はそれぞれ誘導法
および差動走査熱量計により測定された。室温飽
和誘導、キユリー温度、室温飽和磁気歪および第
1結晶化温度の測定値を後記の表にまとめる。
アニーリング後のこれらガラス様合金の磁性を表
に示す。金属ガラスFe75Ni4Mo3B16Si2の最適
アニーリング条件および得られた結果を表にま
とめる。この最適条件下でアニーリングされた合
金の透磁率およびコア損の周波数依存性を表に
列記する。
モリブデンの存在により透磁率および結晶化温
度は高まり、交流コア損、励磁電力および磁気歪
は低下するように思われる。特に注目すべき点
は、最適条件下で熱処理された本発明の金属ガラ
スFe75Ni4Mo3B16Si2が2.5A/m程度の低い保磁
力をもち、さらに50kHzおよび誘導水準0.1テスラ
において6.5W/Kgという低いコア損および12500
の透磁率をもつという点である。これらの特性を
合わせもつことにより、これらの組成物が高周波
数変成器およびテープヘツドに用いるために適し
たものとなる。
The present invention relates to at least 90% vitreous metallic glasses with high magnetic permeability, low magnetostriction, low coercivity, low ac core loss, low excitation power and high thermal stability. As is well known, metallic glasses are metastable materials without extensive order. X-ray diffraction scans of glass-like alloys only show scattering halos similar to those observed for inorganic oxide glasses. Metallic glass (amorphous alloy) is covered by U.S. Patent No.
No. 3856513 (issued to HS Chien et al. on December 24, 1974). These alloys include
Included are compositions with the formula MaYbZc. In the formula, M is a metal selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt, vanadium and chromium, Y is an element selected from the group consisting of phosphorus, boron and carbon, and Z is aluminum, silicon, tin, germanium, An element selected from the group consisting of indium, antimony, and beryllium, and “a”
is in the range of approximately 60 to 90 atomic percent, and “b” is approximately 10 to 90 atomic percent.
In the range of 30 at%, “c” is about 0.1 to 15 at%
within the range of Also shown is a metallic glass wire with the formula TiXj. where T is at least one transition metal; in the range of %,
"j" ranges from about 13 to 30 atomic percent. These materials are now conveniently produced by quenching from a melt using processing techniques well known in the art. Metallic glass is disclosed in U.S. Patent No. 4067732 (1978).
(granted on the 10th of the month) is also shown on the statement. These glass-like alloys include compositions with the formula M a M′ b Cr c M″ d B e , where M is one of the iron group elements (iron, cobalt, and nickel); M′ is at least one of the remaining two iron group elements,
M″ is at least one element among vanadium, manganese, molybdenum, tungsten, niobium, and tantalum, B is boron, and “a”
is about 40 to 85 atom%, "b" is 0 to about 45 atom%,
“c” and “d” are both 0 to about 20 atomic percent;
"e" is in the range of about 15 to 25 atomic percent, with the proviso that "b", "c" and "d" are not simultaneously zero.
Such glass-like alloys are described as having an unexpected combination of improved ultimate tensile strength, improved hardness, and improved thermal stability. These descriptions also mention special or unique magnetic properties for a number of metallic glasses that fall within the scope of the broader claims. However, for special applications such as tape recorder heads, relay cores, and transformers, it has higher magnetic permeability, lower magnetostriction, lower coercivity, lower core loss, lower excitation power, and higher thermal stability than prior art metallic glasses. A metallic glass with both of these properties is required. The present invention provides at least 90% vitreous metallic glasses that combine high magnetic permeability, low magnetostriction, low coercivity, low AC core loss, low excitation power, and high thermal stability. These metallic glasses essentially contain 66 to 82 atomic percent iron (1 to 8 atoms of this metal are replaced by at least one of nickel and cobalt), chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, niobium, 1 to 6 atom% of at least one element selected from the group consisting of tantalum, titanium, zirconium, and hafnium, 17 to 28 atom% of boron (0.5 to 6 atom% of boron)
Atomic % is substituted by silicon or
0.5 to 6 at% by silicon and an additional 2 at%
up to the point where it is replaced by carbon. ) and accompanying impurities. The metallic glass of the present invention is suitable for use in tape recorder heads, relay cores, transformers, etc. The metallic glasses of the present invention are characterized by a combination of high magnetic permeability, low saturation magnetostriction, low coercivity, low AC core loss, low excitation power, and high thermal stability. The glassy alloy of the present invention comprises at least
90% glassy, consisting essentially of 66-82 at.% iron (with 1-8 at.% of this metal replaced by at least one of nickel and cobalt), chromium, molybdenum, tungsten, vanadium , 1 to 6 at% of at least one element selected from the group consisting of niobium, tantalum, titanium, zirconium, and hafnium, and boron 17 to 28
atomic % (0.5 to 6 atomic % of this boron may be substituted by silicon, and 2 atomic % of this metalloid
up to atomic % by carbon) and accompanying impurities. Cr, Mo, W, V,
The concentration of Nb, Ta, Ti, Zr and/or Hf is 1
If it is lower than atomic %, magnetic permeability, saturation magnetostriction, coercive force, AC core loss, and thermal stability will not be sufficiently improved. Furthermore, if the concentration of at least one of these elements is greater than 6 atomic percent, the Curie temperature will become unacceptably low. Iron provides high saturation magnetization at room temperature. The metal content is therefore preferably substantial iron, chromium,
Up to 8 atom % of nickel and/or cobalt to compensate for the reduction in room temperature saturation magnetization due to the presence of molybdenum, tungsten, vanadium, niobium, tantalum, titanium, zirconium and/or hafnium. Adding nickel increases magnetic permeability. Examples of metallic glasses of the present invention include the following. Fe 80 Ni 1 Mo 1 B 16 Si 2 , Fe 76 Ni 4 Mo 2 B 17.5 Si 0.5 ,
Fe 75 Ni 2 Co 2 Mo 3 B 16 Si 2 , Fe 75 Co 4 Mo 3 B 16 Si 2 ,
Fe 75 Ni 4 Mo 3 B 16 Si 2 , Fe 77 Ni 2 Mo 3 B 16 Si 2 ,
Fe 75 Ni 4 Mo 3 B 14 Si 4 , Fe 71 Ni 4 Mo 3 B 17 Si 5 ,
Fe 74 Ni 4 Mo 4 B 16 Si 2 , Fe 70 Ni 6 Mo 6 B 15 Si 3 ,
Fe 75 Ni 4 V 3 B 14 Si 2 C 2 , Fe 71 Ni 4 Mo 3 B 16 Si 4 C 2 ,
Fe 78 Ni 2 Mo 2 B 12 Si 4 C 2 , Fe 78 Ni 2 Cr 2 B 16 Si 2 ,
Fe 75 Ni 4 Nb 3 B 16 Si 2 , Fe 75 Ni 4 W 3 B 16 Si 2 ,
Fe 75 Ni 4 V 3 B 16 Si 2 , Fe 79 Ni 4 Ta 1 B 16 Si 2 ,
Fe 75 Ni 4 Ti 3 B 16 Si 2 , Fe 75 Ni 4 Zr 3 B 16 Si 2 ,
Fe 79 Ni 4 Hf 1 B 16 Si 2 , Fe 72 Ni 2 Mo 2 B 22 Si 2 ,
Fe 70 Ni 2 Mo 2 B 22 Si 2 , and Fe 70 Ni 2 Mo 2 B 24 Si 2
(The numbers written below are atomic percent). The purity of all alloys is of commercially acceptable purity. The presence of chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, niobium, tantalum, titanium, zirconium and/or hafnium increases the crystallization temperature, while at the same time lowering the Curie temperature of the glass-like alloy. The large spacing between these temperatures facilitates magnetic annealing, that is, thermal annealing near the Curie temperature.
It is well known that annealing magnetic materials near their Curie temperature generally provides improved properties. With increasing concentrations of chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, niobium, tantalum, titanium, zirconium and/or hafnium, the crystallization temperature increases, resulting in an elevated temperature near the Curie temperature but below the crystallization temperature. Annealing can be easily performed at temperatures as low as 0. Such annealing cannot be performed for many alloys similar to the alloy of the present invention but not containing these elements. On the other hand, chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, niobium, tantalum, titanium, zirconium and/or
Alternatively, if the concentration of hafnium is too high, the Curie temperature decreases to a level that may be undesirable for some applications. Preferred concentrations of chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, niobium, tantalum, titanium, zirconium and/or hafnium for metallic glasses in which boron and silicon are the major and minor metalloid components, respectively, are 2 to 4 atom %. Preferably, the metalloid content consists essentially of (1) a substantial amount of boron with a small amount of silicon, (2) boron plus silicon, and (3) boron and silicon plus a small amount of carbon. Metalloy content is 17-28 at%
is preferred for maximum thermal stability. Preferred metallic glass systems are as follows. 1 Fe-M-Mo-B-Si: Fe 100-abcd M
a Mo b B c Si d . In the formula, MH is at least one of nickel and cobalt, when (c + d) is 18,
The preferred ranges of a, b, c and d are each 2
-8, 1-4, 14-17.5 and 0.5-4.
If (c+d) is 22, then a, b, c and d
The preferred ranges are 2 to 8, 1 to 6, and 15 to 1, respectively.
20.5 and 0.5-6. When (c+d) is 25, the preferred ranges of a, b, c and d are 2-8, 1-6, 21-25 and 1-6, respectively.
These metallic glasses have saturation induction (B S ) 1.0-1.4 Tesla (Tesla), saturation magnetostriction (λ S ) 12-24 ppm,
They have a combined Curie temperature (θ f of approximately 475-705 K and a first crystallization temperature of 750-880 K. When properly heat-treated, these alloys have a particularly high frequency (f > 10 3 Hz)
It has excellent alternating magnetism. For example, f = 50kHz for heat-treated Fe 75 Ni 4 Mo 3 B 16 Si 2 alloy glass.
The AC core loss (L) and excitation power (P e ) determined at the induction level B n =0.1 terrace are respectively
6.5W/Kg and 13.4VA/Kg. These numbers can be converted into L= for a prior art heat-treated metallic glass of the same thickness with a composition of Fe 79 B 16 Si 5
It should be compared with 7W/Kg and Pe=20VA/Kg. The magnetic permeabilities at B n =0.01 Tesla are 10500 and 8000 for heat-treated Fe 75 Ni 3 Mo 4 B 16 Si 2 and Fe 79 B 16 Si 5 , respectively. Saturation magnetostriction (λ S ) for the prior art alloys mentioned above =
The saturation magnetostriction of the present alloy is 20ppm compared to 30ppm.
and smaller, making the alloys of the invention particularly suitable for use in magnetic devices such as high frequency transformer cores. Above f=50kHz, the alloy of the present invention has approximately
It has a magnetic permeability comparable to or higher than that for crystalline supermalloy with a B S of 0.8 Tesla. The higher values of B S for the alloys of the invention make these alloys more suitable than supermalloy for applying a magnetic field of f=50 kHz. Fe-M-M'-B-Si: Fe 100-abcd M a M
′ b B c Si d . In the formula, M is nickel and/or cobalt, and M′ is Cr, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr or
Selected from Hf. If (c+d) is 18,
The preferred ranges of a, b, c and d are each 2
-8, 1-4, 14-17.5 and 0.5-4.
If (c+d) is 22, then a, b, c and d
The preferred ranges are 2 to 8, 1 to 6, and 16 to
21.5 and 0.5-6. When (c+d) is close to 25, the preferred ranges of a, b, c and d are 2-8, 1-6, 21-25 and 1-6, respectively. Fe-M-M'-B-Si-C: Fe 100-abcd
M a M′ b B c Si d C e . where M is nickel and/or cobalt and M' is selected from the group consisting of Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr or Hf. (c+d) is 18
, the preferred ranges of a, b, c, d and e are 2 to 8, 1 to 4, 12 to 17.5, and 0.5, respectively.
-4 and 0-2. When (c+d) is 22, the preferred ranges of a, b, c, d and e are 2-8, 1-6, 14-21.5, 0.5-6 and 0-2, respectively. If (c+d) is close to 25,
The preferred ranges of a, b, c, d and e are 2-8, 1-6, 20-27, 1-6 and 0-2, respectively.
It is. Magnetic permeability is the ratio of magnetic induction to applied magnetic field. Higher magnetic permeability increases the response of some materials, making them useful in certain applications such as tape recorder heads. The frequency dependence of the magnetic permeability of the glass-like alloy of the present invention is found in the medium to high frequency region (1
~50kHz), its permeability is similar to that of 4-79 permalloy, and in the higher frequency range (approximately 50kHz to 1MHz) its permeability is comparable to that of ultrapermalloy. Of particular note is that at 1 kHz and an induction level of 0.01 Tesla, the heat-treated Fe 75 Ni 4 Mo 3 B 16 Si 2 metallic glass has a permeability of 24000, whereas that of the prior art heat-treated under the best conditions Fe 40 Ni 36 Mo 4 B 20
Metallic glass has a magnetic permeability of 14,000. Saturation magnetostriction is the change in length under the action of a saturation magnetic field. The lower the saturation magnetostriction, the more advantageous the material is for certain applications such as tape recorder heads. Magnetostriction is usually discussed in terms of the ratio of change in length to the original length, and is expressed as ppm
It is indicated by. Iron-containing metallic glasses according to the prior art exhibit a saturation magnetostriction of approximately 30 ppm, similar to metallic glasses in the absence of B, B, and any element belonging to group B of the periodic table (eg, molybdenum). For example, it was devised for high frequencies, and Fe 47 B 16 Si 5
Prior art iron-rich metallic glasses with the composition of
It has a saturation magnetostriction of approximately 30ppm. In contrast,
The metallic glass of the present invention with the composition Fe 75 Ni 4 Mo 3 B 16 Si 2 has a magnetostriction of approximately 20 ppm. The lower the saturation magnetostriction, the smaller the phase angle between the excitation field and the resulting induction. As a result, the excitation power becomes smaller, as will be discussed later. AC core loss is energy loss that is dissipated as heat. This is hysteresis in an alternating magnetic field, and for low frequencies (below about 1 kHz), B-
It is measured by the area of the H-loop, and is measured at high frequencies (approximately
1kHz-1MHz) is measured from the complex input at the excitation coil. The main part of AC core loss in the high frequency region is caused by eddy currents generated when magnetic flux changes. However, lower hysteresis losses and therefore lower coercivity are desirable. The lower the core loss, the more useful a material becomes in certain applications such as tape recorder heads and transformers. Core losses are discussed in units of W/Kg. Heat-treated metallic glass according to the prior art
It typically exhibits AC core losses of about 0.05 to 0.1 Watts/Kg in the 0.1 Tesla induction and 1 kHz frequency range. For example, a heat-treated metallic glass according to the prior art with the composition Fe 40 Ni 36 Mo 4 B 20 has a power consumption of 0.07 W/at an induction of 0.1 Tesla and a frequency of 1 kHz.
Kg, while a metallic glass with the composition Fe 76 Mo 4 B 20 exhibits an AC core loss of 0.08 W/Kg at a dielectric of 0.1 Tesla and the same frequency. In contrast, the metal-glass alloy of the present invention with the composition Fe 75 Ni 4 Mo 3 B 16 Si 2 exhibits an AC core loss of 0.02 W/Kg at a dielectric of 0.1 Tesla and at the same frequency. Excitation power is a measure of the power required to maintain a characteristic magnetic flux density in a magnetic material. Therefore, it is desirable that the excitation power of the magnetic material used in the magnetic device be as low as possible. Excitation power (P e )
is related to the core loss (L) mentioned above by the relationship L=P e cos δ, where δ is the phase difference between the excitation field and the resulting induction. This phase difference is also related to magnetostriction in that the smaller the value of magnetostriction, the smaller the phase difference. Therefore, it is advantageous for the magnetostriction value to be as small as possible. As mentioned earlier, iron-rich prior art metallic glasses such as Fe 79 B 16 Si 5 have magnetostriction values of approximately 30 ppm, compared to magnetostriction values of approximately 20 ppm for the metallic glasses of the present invention. have. Due to this difference, the phase difference is quite different. For example, the prior art metallic glass Fe 79 B 16 Si 5 annealed under optimal conditions has a δ of approximately 70°, whereas the metallic glass of the present invention has a δ of approximately 50°. As a result, for a given core loss, the prior art metallic glass exhibits a factor 2 higher excitation power than the inventive metallic glass. Crystallization temperature is the temperature at which metallic glass begins to crystallize. The higher the crystallization temperature, the more useful a material is for high-temperature applications, and in conjunction with the Curie temperature, which is substantially lower than the crystallization temperature, magnetic annealing can be carried out at a temperature slightly above the Curie temperature. can. Some metallic glasses crystallize in multiple stages. In such cases, the first crystallization temperature (lowest crystallization temperature) is important as far as the thermal stability of the material is concerned. The crystallization temperatures discussed herein are measured by differential scanning calorimetry. Glass-like alloys according to the prior art exhibit crystallization temperatures of about 660-750K. For example, a metallic glass with the composition Fe 78 Mo 2 B 20 has a crystallization temperature of 680 K, while
A metallic glass with the composition Fe 74 Mo 6 B 20 has a crystallization temperature of 750K. In contrast, the metallic glass of the present invention exhibits an increase in crystallization temperature to a level exceeding 750K. The magnetic properties of the metallic glasses of the present invention are determined by the choice of annealing temperature (T a ), holding time (t a ), applied magnetic field (in the direction of the ribbon and parallel or perpendicular to the plane of the ribbon) and the cooling rate after processing. Improved by featured heat treatment. For the alloys of the present invention, optimum properties are obtained after annealing, which results in controlled precipitation of a certain number of crystal grains from the glass-like matrix. Under these conditions, the individual particles have a body-centered cubic structure for compositions with boron contents in the range of 17 to 20 atom %. These particles consist essentially of iron, with up to 22 atomic percent of iron being nickel, cobalt, chromium,
At least one of molybdenum, tungsten, vanadium, niobium, tantalum, titanium, zirconium, hafnium, silicon, and carbon is substituted. For compositions with a boron content in the range 21-25 atom % and an iron content in the range 69-78 atom %, each individual particle consists essentially of a mixture of particles, the major part of which is Contains particles with crystals of Fe 3 B structure. The particles of such part consist of iron and boron, up to 14 atomic percent of the iron being replaced by at least one of nickel, cobalt, chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, niobium, tantalum, titanium, zirconium and hafnium. It is adjusted such that up to 2 atom % of the boron is replaced by carbon. When the number of particles of this type is small, the average domain wall spacing is reduced to a certain extent, and at the same time the core loss is reduced. Too many particles will increase the coercivity and therefore the hysteresis losses. When the metallic glass of the present invention with the composition Fe 75 Ni 4 Mo 3 B 16 Si 2 is annealed under optimal conditions,
It has a coercive force of only 2 A/m, combined with low loss and high magnetic permeability. In contrast, prior art metallic glasses annealed under optimal conditions
Fe 79 B 16 Si 5 has a coercive force of about 8 A/m. The grain size of the inventive material heat-treated under optimal conditions is
They range from 100 to 300 nm, and their volume fraction is less than 1%. The interparticle spacing is approximately 1-10 μm. In summary, the metallic glass of the present invention has high magnetic permeability, low saturation magnetostriction, low coercive force, low AC core loss, low excitation power, and high crystallization temperature, and can be used as tape heads, relay cores, transformers, etc. . The metallic glasses of the present invention are prepared by cooling the initial composition of the melt at a rate of at least about 10 5 C/sec by quenching techniques well known in the metallic glass art (see, e.g., U.S. Pat. No. 3,856,513). Manufactured. These metallic glasses are substantially completely glassy (i.e., at least 90% glassy), resulting in lower coercivity and greater ductility than less glassy alloys. . There are various methods for processing into continuous ribbons, wires, sheets, etc. Generally, a specific composition is chosen, powders or granules of the essential elements in desired proportions are melted, homogenized, and the molten alloy is quenched on a cooling surface such as a rapidly rotating cylinder. Example 1 Fe-Ni-Mo-B-Si system By ejecting a melt of a specific composition onto a rapidly rotating copper chill wheel (surface velocity 3000-6000 ft/min) with argon overpressure. ,
Ribbons were produced having a composition represented by Fe 100-abcd Nia Mob Bc Si d and having dimensions of 1-2.5 cm wide and 25-50 μm thick. The molybdenum content was varied from 1 atomic % to 6 atomic %, resulting in a substantially glassy ribbon. For molybdenum contents higher than 6 atom %, the Curie temperature decreased to unacceptably low values. Magnetic permeability, magnetostriction, core loss, magnetizing force and coercive force were measured in conventional manner using B-H loops, metal strain gauges and vibrating sample magnetometers.
The Curie temperature and crystallization temperature were measured by induction method and differential scanning calorimetry, respectively. Measured values of room temperature saturation induction, Curie temperature, room temperature saturation magnetostriction, and first crystallization temperature are summarized in the table below.
The magnetic properties of these glass-like alloys after annealing are shown in the table. The optimal annealing conditions for the metallic glass Fe 75 Ni 4 Mo 3 B 16 Si 2 and the results obtained are summarized in the table. The frequency dependence of magnetic permeability and core loss for alloys annealed under these optimum conditions is listed in the table. The presence of molybdenum appears to increase the magnetic permeability and crystallization temperature, while decreasing the AC core loss, excitation power, and magnetostriction. Of particular note is that the metallic glass Fe 75 Ni 4 Mo 3 B 16 Si 2 of the present invention heat-treated under optimal conditions has a coercive force as low as 2.5 A/m, and even at 50 kHz and an induction level of 0.1 Tesla. Low core loss of 6.5W/Kg and 12500
It has a magnetic permeability of . These properties together make these compositions suitable for use in high frequency transformers and tape heads.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】
実施例 2
Fe−Ni−M−B−Si系
実施例1と同様にしてFe100-a-b-c-dM−M′−
B−Si(式中Mがニツケルおよび/またはコバル
トである場合、M′はクロム、モリブデン、タン
グステン、バナジウム、ニオブ、タンタル、チタ
ン、ジルコニウムおよびハフニウムのうち1種の
元素である)で表わされる組成をもち、幅1cmお
よび厚さ25〜50μmの寸法をもつリボンを製造し
た。
金属“M′”の含量を1原子%から6原子%ま
で変化させ、実質的にガラス状のリボンを得た。
“M′”含量がこれよりも高いとキユリー温度が許
容できないほど低い値にまで低下した。
磁気的および熱的データを後記の表にまとめ
る。アニーリング後のこれらの合金の磁性は表
に示されている。
低磁場におけるこれらの金属ガラスの磁性は、
モリブデンを含有する金属ガラスに関する磁性に
相当するものであつた(実施例1)。
本発明の金属ガラスにおいては、高周波数にお
ける低い交流コア損および高い透磁率という組合
わせが達成される。高い結晶化温度によつて表わ
されるように、熱安定性が優れていることも示さ
れる。本発明の金属ガラスがもつこれらの改善さ
れた特性の組合わせにより、これらの組成物は変
成器の磁気コア、テープレコーデイングヘツドな
どに適している。[Table] Example 2 Fe-Ni-M-B-Si system Fe 100-abcd M-M'-
A composition represented by B-Si (where M is nickel and/or cobalt, M' is one element among chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, niobium, tantalum, titanium, zirconium and hafnium) Ribbons with dimensions of 1 cm width and 25-50 μm thickness were produced. The content of metal "M'" was varied from 1 atomic % to 6 atomic %, resulting in substantially glassy ribbons.
Higher "M'" contents lowered the Curie temperature to unacceptably low values. The magnetic and thermal data are summarized in the table below. The magnetic properties of these alloys after annealing are shown in the table. The magnetism of these metallic glasses in a low magnetic field is
This corresponded to the magnetism associated with metallic glass containing molybdenum (Example 1). In the metallic glasses of the present invention, a combination of low AC core loss and high magnetic permeability at high frequencies is achieved. Excellent thermal stability is also shown, as expressed by high crystallization temperatures. The combination of these improved properties of the metallic glasses of the present invention makes these compositions suitable for magnetic cores in transformers, tape recording heads, and the like.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】
実施例 3
Fe−Ni−M−B−Si−C系
実施例1と同様にしてFe100-a-b-c-d-eNiaM′bBc
SidCe(式中M′はCr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti
またはZrである)で表わされる組成をもち、幅
1cmおよび厚さ25〜50μmの寸法をもつリボンを
製造した。金属“M′”含量を1原子%から6原
子%まで変化させた。実質的にガラス状のリボン
が得られる炭素含量は2原子%までであつた。金
属“M′”の含量が6原子%よりも大きいと、キ
ユリー温度が許容できないほど低い値にまで低下
した。
磁気的およびに熱的データを後記の表にまと
める。これらの金属のアニーリング後の磁性を表
に示す。本発明の金属ガラスがもつ低い交流コ
ア損、高い透磁率、および高い熱安定性の組合わ
せにより、これの組成物は変成器の磁気コア、レ
コーデイングヘツドなどに適したものとなる。[Table] Example 3 Fe-Ni-M-B-Si-C system Fe 100-abcde Ni a M' b B c in the same manner as in Example 1
Si d C e (where M′ is Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti
Ribbons were produced having the composition represented by Zr or Zr) and having dimensions of 1 cm width and 25-50 μm thickness. The metal "M'" content was varied from 1 at.% to 6 at.%. Carbon contents of up to 2 atom % resulted in substantially glassy ribbons. When the content of metal "M'" was greater than 6 atom %, the Curie temperature decreased to unacceptably low values. The magnetic and thermal data are summarized in the table below. The magnetism of these metals after annealing is shown in the table. The combination of low AC core loss, high magnetic permeability, and high thermal stability of the metallic glasses of the present invention makes the compositions suitable for transformer magnetic cores, recording heads, and the like.
【表】【table】
【表】
以上に本発明をきわめて詳細に記載したが、こ
の詳論に厳密に固執する必要はなく、当業者には
各種の変更および修正をなしうることは明らかで
あり、これらはすべて特許請求の範囲に定められ
た本発明の範囲内に含まれる。[Table] Although the present invention has been described in great detail above, it is not necessary to adhere strictly to this detailed discussion, and it is obvious that various changes and modifications can be made to those skilled in the art, all of which are within the scope of the patent claims. within the scope of the invention.
Claims (1)
子%はニツケル、コバルトおよびそれらの混合物
よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素に
より置換されている)、クロム、モリブデン、タ
ングステン、バナジウム、ニオブ、タンタル、チ
タン、ジルコニウムおよびハフニウムよりなる群
から選ばれる少なくとも1種の元素1〜6原子
%、ホウ素17〜28原子%(このホウ素の0.5〜6
原子%はケイ素により置換されている)、ならび
に付随する不純物よりなる、高い透磁率、低い磁
気歪、低い保磁力、低い交流コア損、低い励磁電
力および高い熱安定性を合わせ有する少なくとも
90%ガラス質の金属ガラス。 2 本質的に鉄66〜79原子%、ニツケル、コバル
トおよびそれらの混合物よりなる群から選ばれる
少なくとも1種の元素2〜8原子%、ならびにク
ロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、
ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウムおよび
ハフニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1
種の元素2〜4原子%を含む特許請求の範囲第1
項に記載の金属ガラス。 3 金属ガラスが実質的にホウ素と0.5〜4原子
%のケイ素との組合せであるメタロイド元素を有
するものである特許請求の範囲第1項又は第2項
に記載の金属ガラス。 4 メタロイド元素が17〜26原子%の範囲にある
特許請求の範囲第1〜3項のいずれかに記載の金
属ガラス。 5 本質的に鉄70〜79原子%、ニツケル、コバル
トおよびそれらの混合物よりなる群から選ばれる
少なくとも1種の元素2〜4原子%、モリブデン
およびクロムよりなる群から選ばれる少なくとも
1種の元素2〜4原子%ならびに17〜22原子%の
範囲のメタロイドよりなる、特許請求の範囲第
1,3,4項のいずれかに記載の金属ガラス。 6 本質的に鉄66〜82原子%(この鉄の1〜8原
子%はニツケル、コバルトおよびそれらの混合物
よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素に
より置換されている)、クロム、モリブデン、タ
ングステン、バナジウム、ニオブ、タンタル、チ
タン、ジルコニウムおよびハフニウムよりなる群
から選ばれる少なくとも1種の元素1〜6原子
%、ホウ素17〜28原子%(このホウ素の0.5〜6
原子%はケイ素により、又2原子%までがさらに
炭素により置換されている)、ならびに付随する
不純物よりなり、高い透磁率、低い磁気歪、低い
保磁力、低い交流コア損、低い励磁電力および高
い熱安定性を合わせもつ少なくとも90%ガラス質
の金属ガラス。 7 本質的に鉄66〜79原子%、ニツケル、コバル
トおよびそれらの混合物よりなる群から選ばれる
少なくとも1種の元素2〜8原子%、ならびにク
ロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、
ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウムおよび
ハフニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1
種の元素2〜4原子%を含む、特許請求の範囲第
6項に記載の金属ガラス。 8 金属ガラスが実質的にホウ素と0.5〜4原子
%のケイ素と2原子%以下の炭素の組合せよりな
るメタロイド元素を有するものである特許請求の
範囲第6項または第7項のいずれかに記載の金属
ガラス。 9 メタロイド元素が17〜26原子%の範囲にある
特許請求の範囲第6〜8項のいずれかに記載の金
属ガラス。[Scope of Claims] 1 Essentially 66 to 82 atomic percent of iron (1 to 8 atomic percent of this iron is replaced by at least one element selected from the group consisting of nickel, cobalt, and mixtures thereof) , chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, niobium, tantalum, titanium, zirconium, and hafnium.
at least 1 atomic % is substituted by silicon) and accompanying impurities, which has a combination of high magnetic permeability, low magnetostriction, low coercive force, low AC core loss, low excitation power and high thermal stability.
90% vitreous metal glass. 2 essentially 66 to 79 atom% of iron, 2 to 8 atom% of at least one element selected from the group consisting of nickel, cobalt and mixtures thereof, and chromium, molybdenum, tungsten, vanadium,
At least one selected from the group consisting of niobium, tantalum, titanium, zirconium and hafnium
Claim 1 containing 2 to 4 at% of the species element
Metallic glass as described in section. 3. The metallic glass according to claim 1 or 2, wherein the metallic glass contains a metalloid element which is essentially a combination of boron and 0.5 to 4 at % silicon. 4. The metallic glass according to any one of claims 1 to 3, wherein the metalloid element is in the range of 17 to 26 at %. 5. At least one element selected from the group consisting essentially of 70 to 79 atomic percent iron, 2 to 4 atomic percent of at least one element selected from the group consisting of nickel, cobalt, and mixtures thereof, and at least one element selected from the group consisting of molybdenum and chromium. 5. A metallic glass according to any one of claims 1, 3 and 4, comprising metalloids in the range of ~4 at.% and 17-22 at.%. 6 Essentially 66 to 82 atom % of iron (1 to 8 atom % of this iron is replaced by at least one element selected from the group consisting of nickel, cobalt and mixtures thereof), chromium, molybdenum, tungsten , vanadium, niobium, tantalum, titanium, zirconium, and hafnium.
% by silicon and up to 2 atomic % further substituted by carbon) and incidental impurities, resulting in high magnetic permeability, low magnetostriction, low coercive force, low AC core loss, low excitation power and high A metallic glass that is at least 90% vitreous and has thermal stability. 7 Essentially 66 to 79 atom% of iron, 2 to 8 atom% of at least one element selected from the group consisting of nickel, cobalt and mixtures thereof, and chromium, molybdenum, tungsten, vanadium,
At least one selected from the group consisting of niobium, tantalum, titanium, zirconium and hafnium
7. The metallic glass according to claim 6, comprising 2 to 4 at.% of the seed element. 8. According to either claim 6 or 7, the metallic glass has a metalloid element consisting essentially of a combination of boron, 0.5 to 4 atomic % silicon, and 2 atomic % or less carbon. metal glass. 9. The metallic glass according to any one of claims 6 to 8, wherein the metalloid element is in the range of 17 to 26 at %.
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Cited By (1)
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-
1982
- 1982-08-21 JP JP57145407A patent/JPS5842759A/en active Granted
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110643910A (en) * | 2019-10-23 | 2020-01-03 | 济南大学 | Soft magnetic Fe-based amorphous alloy and preparation method thereof |
CN110643910B (en) * | 2019-10-23 | 2021-10-08 | 济南大学 | Soft magnetic Fe-based amorphous alloy and preparation method thereof |
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JPS5842759A (en) | 1983-03-12 |
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