JPH0413420B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁心材料に関し、特に電気抵抗が高
くしかも磁歪が小さく透磁率の高いコバルト基非
晶質合金からなる磁心材料に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、弱電用小型磁心、例えば捲鉄心、磁気ヘ
ツド等の材料としては、Moパーマロイ（JIS−
PC級パーマロイ）が主として用いられているが、
これらの合金はその特性を得るためには極めて厳
しい条件下での熱処理が必要であり、特に捲鉄心
として使用する際の鉄損をできるだけ少なくする
ために100〜50μｍという薄帯にしなければなら
ず、そのための圧延および熱処理の工程が複雑で
ある。又、磁気ヘツドとして長時間使用すると磁
気テープによる摩耗のために録音特性が著しく劣
化する点に問題があり、そのために現在では磁気
ヘツド用自制合金としては前述のパーマロイ系合
金のほかにフエライト、アルパームあるいはセン
ダストのような高硬度の材料も用いられている。
これらのうちフエライトは高周波において優れた
電磁気特性を示し、かつ摩耗および変形は小さい
が、一方飽和磁化が低く記録歪みを生じやすい上
に摺動ノイズが多く信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を大
きくすることができないことが本質的欠陥となつ
ている。またアルパームやセンダストは磁気特性
の点では優れているが、これらの材料は展延性及
び機械加工性に乏しいという欠点を有している。 以上述べたように、従来用いられている磁心用
材料は種々の欠点があり、十分満足しうる材料は
得られていない。 〔発明が解決しようとする課題〕 これに対し、最近、非晶質金属材料が着目され
てきた。この材料は、高い磁気特性を有すると共
に、製法の制約から本質的に薄帯状で得られるた
めに、交流磁心材料として注目されているもので
ある。 すなわち、Fe、Co、Niとその他にＰ、Ｃ、
Ｂ、Siなどの非晶質化元素を約20原子％含む成分
組成の非晶質合金は、上記の各種結晶質高透磁率
金属材料に比べ、保磁力が小さく、透磁率が大き
い等優れた磁気特性が得られることが知られてい
る。 しかしながら、これらの非晶質合金は、磁気特
性改善のために一般に結晶化温度以下の温度で熱
処理を施す必要があるが、前記熱処理によれば脆
性は逆に大きくなり、機械的性質、特に耐摩耗性
は硬度が高い割には低いという欠点がある。さら
に、例えばFe₄₀−Ni₄₀−P₁₄−B₆非晶質合金に見
られるように磁性の熱的安定性が悪いという欠点
もある。 しかも、Ｐ、Ｃ、Ｂ、Si等の半金属元素を約20
原子％も多量に含む非晶質合金は、硬度が800〜
1100Hvと高いために所望の形状に打ち抜くため
のダイスの寿命が極めて短いことが問題となつて
いる。 本発明は、従来実用されている結晶質の磁心用
高透磁率金属材料が有する前記諸欠点がなく、し
かも既知の非晶質合金が有する前記欠点をも同時
に解消し磁心材料として要求される高い電気抵抗
を有するだけでなく、さらに保持力および磁歪が
小さく、透磁率が大きく、かつこれらの磁気特性
の熱的安定性に優れていることに加え、打ち抜き
あるいは切断等の機械加工性が良く、熱処理によ
る脆化が少ないという特徴を備えた非晶質合金か
らなる磁心材料を提供することを目的とするもの
である。 〔課題を解決するための手段〕 このような目的に適合する磁心材料として本発
明は、原子比率で、Zrを７〜15％、Cr、Mo、
Ｗ、Ｖ、NbおよびTaの中から選ばれる何れか１
種または２種以上を５超〜20％、電磁気特性を改
善する作用のある下記(イ)、(ロ)、(ハ)および(ニ)の元
素
を合計で10％以下、もしくは非晶質化を助成する
作用のある下記(ホ)および(ヘ)の元素を合計で10％以
下、または(イ)〜(ニ)、(ホ)〜(ヘ)の総てを合計で20％
以
下含み、残部実質的にCoよりなる非晶質金属で
あつて、電気抵抗が120〜140μΩcmである磁心材
料、 (イ) Fe：５％以下 (ロ) Ni：５％以下 (ハ) Mn、Cu、の中から選ばれる何れか１種また
は２種：５％以下 (ニ) Ru、Rh、Pdの中から選ばれる何れか１種ま
たは２種以上：10％以下 (ホ) Ti、Hf、Ｙ、ランタニド元素の中から選ば
れる何れか１種または２種以上：５％以下 (ヘ) Ｂ、Ｐ、Be、Al、Si、Ge、Snの中から選ば
れる何れか１種または２種以上：４％未満 を提案する。 〔作用〕 通常、固体の金属、合金は結晶構造を有する
が、適当な組成をもつ合金を液体状態から急速に
冷却するか、あるいは蒸着法、スパツタ法、メツ
キ法等の種々の技術を用いることにより液体に類
似した周期的原子配列を持たない非結晶構造の固
体が得られる。このような金属は、非晶質金属あ
るいは非晶質合金と呼ばれる（以下、「非晶質金
属」あるいは「非晶質合金」を合わせて“非晶質
合金”と称す）。この非晶質合金は、前述のよう
に種々の技術を適当に用いても得られることがよ
く知られており（例えば特開昭49−91014号）、中
でも気相から超急冷するスパツタ法によれば液体
急冷法により得られる非晶質合金の組成範囲より
も広い組成範囲で非晶質合金が得られることが知
られている。 なお、液体急冷法の例としては、第１図ａに示
す如く高速回転する１つの円板の外周面上または
第１図ｂに示す如く高速に互いに逆回転する２つ
のロールの間に液体金属を連続的に噴出させ、回
転円板または双ロールの表面上で10⁴〜10⁶℃／秒
程度の冷却速度で急冷凝固させる方法がある。 この非金属合金を組織的に見ると、遷移金属元
素と半金属元素とを組み合わせた合金系（半金属
量は約10〜30原子％）と、原子半径が異なる２種
又は３種以上の遷移金属元素を組み合わせた合金
系との２種の合金系が知られている。 後者の合金系の一例としては、遷移金属元素で
ある鉄族元素とジルコニウムからなる非晶質合金
が知られており、本発明者らは上記鉄族元素とジ
ルコニウムを含む各種非晶質合金の中に強磁性を
有する合金があることを新規に知見し、特願昭54
−43838号（特公昭60−30734号；特許第1314339
号）として、先に特許出願した。 本発明者らは、上記鉄族元素とジルコニウムを
含む非晶質合金のうち、特にCoを主成分とする
非晶質合金につき、種として磁心材料としての適
用に関し、さらに詳細な研究を行なつた。その結
果、所定成分組成を有する上記合金を、液相、気
相から超急冷して得た非晶質合金、又はこれに所
定の熱処理を磁場中あるいは応力下で施した材料
は、120〜140μΩcmという高い電気抵抗を示すと
同時に磁歪が小さく透磁率が高く、熱的ならびに
経時的に安定した磁気特性を備え、耐摩耗性に富
み、さらに半金属元素を多量に含む従来の非晶質
合金に比べて脆化し難く、かつ打ち抜き、研磨あ
るいは切断等の機械加工性が良好であるというこ
とが判明した。 本発明の磁心材料は、機械加工によつてその上
記磁気特性等がほとんど変化しないという特長を
も有するものである。すなわち、透磁率、保磁
力、残留磁束密度などは、この磁心材料に張力を
加えても殆んど一定で変わらず、外部応力に対し
て不感である。したがつて、本発明の磁心材料
を、切断、打ち抜きあるいは研磨等の機械加工に
よつて磁気特性が殆んど劣化しないので、磁心材
料を所定の寸法、形状に打ち抜き、研磨あるいは
切断して得られる薄片を使用する際に非常に有利
である。 以上の説明から判るように、本発明磁心材料
は、電気抵抗が120〜140μΩcmと高く、しかも20
〜40μｍ程度の薄帯に製造できるので、高周波特
性の良い磁心材料として好適と言えるものであ
る。 次に本発明の磁心材料を実験データに基いてさ
らに詳しく説明する。 本実験において用いた磁心材料は、幅約２mm、
厚さ約20μｍの非晶質合金からなる薄帯である。
この薄帯は、本発明磁心材料の条件：成分組成を
満足する合金溶湯を、第１図ａに示す如く高速回
転する１つの円板の外周面に連続的に噴出させ
て、回転円板の表面上で10⁵〜10⁶℃／秒程度の冷
却速度で急冷凝固させて得た。さらに、前記のよ
うに超急冷してなる磁心材料である。この材料を
約350〜500℃の温度範囲で、かつその材料の結晶
化温度未満の温度において焼鈍した後、室温まで
冷却し磁気特性を測定した。 第１表に本発明の磁心材料、既知の金属−半金
属系非晶質合金の一部ならびに従来一般に用いら
れている各種結晶質高透磁率金属材料について、
それらの成分組成および磁気特性を示した。

〔実施例〕

実施例 １ 本発明のCo₇₇Mo₁₀B₂Zr₁₁系非晶質磁心材料を、
420℃×30分間磁場中焼まなしを施して、保磁力
10ｍOe、実効透磁率（1KHz）27000を得たが、
その後に150℃で10000分間時効させたところ、保
磁力、実効透磁率共に全く変化はなかつた。 実施例 ２ 第２表に示す組成の本発明磁心材料について、
幅約15mm、厚さ約30μｍの薄帯から10mmφ×６mm
φのリング試料を打ち抜き、無磁界中にて各材料
の結晶化温度より50℃低い温度で20分間加熱後、
水冷した後その磁気特性を調べた。 いずれも高い実効透磁率と低い保磁力が得られ
た。

【表】 実施例 ３ 第３表に示す組成の本発明磁心材料について、
幅約10mm、厚さ約30μｍの薄帯を長手方向に
200Oeの磁界を印加しながら、各材料の結晶化温
度より50℃低い温度で20分間加熱し冷却した後、
薄帯を巻いてトロイダル状試料となし、磁気特性
を調べた。何れの材料も8000G以上の高い飽和磁
束密度と低い保磁力及び高い最大透磁率が得ら
れ、巻磁心として有用である事がわかつた。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の磁心材料は、高い
電気抵抗を有すると共に、保磁力が小さく、かつ
透磁率の高い優れた軟磁気特性を有するだけでな
く、耐摩耗性が特に大きく、さらに磁心材料とし
ての適用に当たつて、好適な形態である薄帯状又
は薄膜状試料を容易に製造することができ、しか
も従来知られている半金属元素を多量に含む非晶
質合金に比べ、切断、打ち抜き、研磨等の機械加
工がはるかに容易であるという大きな特長を兼ね
備えているので、磁気ヘツド、高周波トランス等
の磁心材料として極めて好適に使用することかで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の磁心材料を溶融状態から超
急冷するのに用いられる２つの装置の例を示す略
線図、第２図は、本発明のCo₇₉Mo₉Si₂Zr₁₀系非
晶質磁心材料を無磁場中で、150〜490℃の間で20
分間焼なました際の実効透磁率（1KHz）の変化
を示す図、第３図は、Co₈₀Ni₁Mo₁₀Zr₉系非晶質
磁心材料の張力に対する保磁力および残留磁束密
度の影響を示す図である。 １……溶融合金、２……急冷凝固された合金、
３……冷却回転円板、４……ロール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子比率で、Zrを７〜15％、Cr、Mo、Ｗ、
   Ｖ、NbおよびTaの中から選ばれる何れか１種ま
   たは２種以上を５超〜20％、そして電磁気特性改
   善成分として、Fe、Ni、Mn、Cu、Ru、Rhおよ
   びPdの中から選ばれる何れか１種をそれぞれ５
   ％以下、またはこれらの２種以上を合計で10％以
   下を含み、残部実質的にCoよりなる非晶質合金
   であつて、電気抵抗が120〜140μΩcmである磁心
   材料。 ２ 原子比率で、Zrを７〜15％、Cr、Mo、Ｗ、
   Ｖ、NbおよびTaの中から選ばれる何れか１種ま
   たは２種以上を５超〜20％、そして非晶質化助成
   成分として、それぞれ５％以下含有させるTi、
   Hf、Ｙおよびランタニド元素、またはそれぞれ
   ４％以下含有させるＢ、Ｐ、Be、Al、Si、Geお
   よびSnの中から選ばれる何れか１種、またはこ
   れらの２種以上を合計で10％以下含み、残部実質
   的にCoよりなる非晶質合金であつて、電気抵抗
   が120〜140μΩcmである磁心材料。 ３ 原子比率で、Zrを７〜15％、Cr、Mo、Ｗ、
   Ｖ、NbおよびTaの中から選ばれる何れか１種ま
   たは２種以上を５超〜20％、そして、電磁気特性
   改善成分として、Fe、Ni、Mn、Cu、Ru、Rhお
   よびPdの中から選ばれる何れか１種をそれぞれ
   ５％以下、またはこれらの２種以上を合計で10％
   以下を含み、 かつ非晶質化助成成分として、それぞれ５％以
   下含有させるTi、Hf、Ｙおよびランタニド元素
   またはそれぞれ４％以下含有させるＢ、Ｐ、Be、
   Al、Si、GeおよびSnの中から選ばれる何れか１
   種、またはこれらの２種以上を合計で10％以下含
   み、さらに上記電磁気特性改善成分ならびに非晶
   質化助成成分の合計で20％以下含有し、残部実質
   的にCoよりなる非晶質合金であつて、電気抵抗
   が120〜140μΩcmである磁心材料。