JPH0417649A - 鉄基低磁歪非晶質合金 - 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〕 この発明は、高周波用の磁心材料などに用いられる鉄基
低磁歪非晶質合金に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、磁気ヘッド、高周波トランス、チョークコイル、
ノイズフィルター等の磁心材料として用いうわているも
のに、パーマロイ、フェライト。

センダスト、けい素鋼等の結晶質の材料がある。

この磁心材料どして要求＝　Ｊ’Ｌる軟磁気特性に、例
えば飽和磁束密度、透磁率、損失特性等がある。フェラ
イトは比抵抗か大きく、高周波領域において低損失が得
られるため高周波用磁心として主流をなしている。しか
し、飽和磁束密度か金属系磁心と比へて小さく、また、
キュリー温度も低いために使用温度か限定される。また
、パーマロイ、センダスト、けい素鋼等の金属系は飽和
磁束密度は大きいか、比抵抗が小さいため高周波領域に
おいては透磁率か低下し鉄損が大きくなる。このように
、従来の磁心材料はそわぞれ一長一短の性質をもってい
る。

近年、軟磁気特性に優れた非晶質合金が開発されている
。すなわち、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏを主成分にし、メタロイ
ド元素としてＳｉ、Ｂ、Ｐ。

Ｇｅ、または金属系のＺｒ、Ｈｆ等を含有した溶融金属
を１０５〜ｂ 度て急冷凝固させると、無秩序な原子配列を持つ非晶質
合金薄帯が得られる。このような結晶構造を持たない非
晶質合金は、本質的に結晶磁気異方性がないため、高透
磁率、低保磁力など優れた軟磁気特性を示す。

ＣＯとＦｅの比か約９４＝６の組成比を有するＣｏ基非
晶質合金は磁歪定数λＳがほぼ０に近く、優れた軟磁気
特性を有するため、高周波用磁心２Ｍｉ気ヘッド等に幅
広く使用されている。

一方、Ｆｅを主成分としたＦｅ基基孔晶質合金飽和磁束
密度が大きく、Ｃｏ基非晶質合金を凌ぎ、コスト的にも
安く有利である。しかしながら、Ｆｅ基非晶貢合金は一
般的に磁歪定数λＳが大きく、このため商用周波数では
低損失が得られるが、高周波領域では鉄損の増大が著し
くて低損失が得られず、磁心としての使用に際して周波
数領域の制約が生じている。その結果、飽和磁束密度が
高いことかより重要な用途を中心に使用されており、磁
歪定数λＳを減少させることか必須の研究課題であった
。

本発明者らは、磁歪定数λＳを低下させ高周波領域にお
いて低鉄損を得るための研究を行い、かかる研究の一環
として先に特開平１−１２３０５０号公報に記載の発明
に至った。この発明は、Ｆｅの一部をＭｎて置換するこ
とにより磁歪定数λＳを低下させ、高周波領域における
低鉄損を実現し、安価なＦｅ基基孔晶質合金提供したも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記Ｆｅ−Ｍｎ系非晶質合金を用いて磁心を製作し高周
波用部品として使用した場合、前述したＦｅ基非晶貿合
金の欠点を容易に解決することか可能となった。しかし
なから、上記Ｆｅ−Ｍｎ系非晶質合金は耐食性において
未た不十分であり、磁心として使用した際に錆か発生し
て軟磁気特性の経時変化が懸念される。このため、磁心
として使用する際には錆防止を目的としたコーティング
処理などが必要とされる。また、トルクセンサなどのよ
うに軸材に非晶質合金を接着固定して、軸材のねしり応
力を磁歪の変化として検出する場合、錆の発生は接着強
度すなわち剥離強度の低下を招き、信頼性を著しく低下
させる原因となる。

また、コーチインクなとの処理は感度の鈍化を招くこと
になる。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、磁歪を減少させるとともに、高周波領域にお
ける低鉄損化を計り、かつ、耐食性に優れた鉄基低磁歪
非晶質合金を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段〕 この発明は、原子％による組成式がＦｅａＭｎｂ　Ｃｒ
ｃ　ｓｉ、Ｂｅであって、７０≦ａ≦８０．３≦ｂ≦１
０，１≦ｃ≦７．５≦ｄ≦１５．７≦ｅ≦１５であり、
かつａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００としたことを特徴とす
る鉄基低磁歪非晶質合金に係り、前記目的を達成しよう
とするものである。

〔作用〕

この発明の鉄基低磁歪非晶質合金は、ＦｅＭｎ系非晶質
合金のＭｎの一部を特定量のＣｒで置換することにより
、耐食性に優れ、かつ磁歪を減少させることにより高周
波領域において低損失特性を有することになる。この発
明に係る鉄基低磁歪非晶質合金の化学組成の限定理由は
次の通りである。

すなわち、Ｆｅを主成分として、Ｍｎは磁歪を小さくす
る他、結晶化温度を上げ、磁区構造を変えて高周波領域
における鉄損を下げる作用をなし、その含有Ｊｉｂは原
子％て３≦ｂ≦１０を満足するように設定される。これ
はｂ　ｈ）３原子％未満では磁歪および鉄損の低下か認
められず、１０原子％を越えると飽和磁束密度およびキ
ュリー点か低下して磁性材料として適性てなくなるのて
、特に４≦ｂ≦８か望ましい。

Ｃｒは磁歪を低下させるとともに、耐食性を著しく向上
するものであり、その含有１１ｃは原子％て１≦ｃ≦７
の範囲か好ましい。これはＣか１原子％以下ては顕著な
耐食性の向上が認められず、７原子％を越えると磁束密
度か低下し磁性材料として適性でなくなるためである。

ＳｉおよびＢは非晶質化のために必須のメタロイト元素
である。Ｓｉ含有量ｄは５原子％未満では熱安定性が損
なわれ、１５原子％を越えると薄帯か作りにくくなるた
め、原子％て５≦ｄ≦１５の範囲か好ましい。

Ｂ含有量ｅは原子％で７≦ｅ≦１５を満足するように設
定される。こわはｅか７原子％未満では非晶質化か困難
となり、１５原子％を越えると耐環境性、例えば耐湿性
、耐アルカリ性などか大幅に低下してしまうためである
。

残りのＦｅの組成ａは７０≦ａ≦８０を満足する範囲と
なり、良好な磁性を保持する。

〔実施例〕

以下、−この発明に係る鉄基低磁歪非晶質合金の実施例
を図を用いて説明する。

Ｆｅｔ３（Ｍｎ＋−ｘ　Ｃｒｘ　）ａ　５ｉ７Ｂ＋２で
ある組成式（ａ＝７３．ｂ＋ｃ＝８．ｄ＝７．ｅ＝１２
）を有し、ｘ＝０．１２５〜０．８７５の鉄基低磁歪非
晶質合金を単ロール法により複数個成形した。即ち、上
記組成の溶融合金を高速回転する直径３００ｍｍの鋼製
ロール表面上に、ノズルを通して噴出させて急冷固化し
、幅１０ｍｍ、厚さ１７〜２５μｍの非晶質合金薄帯を
得た。

この時のノズル形状は、幅０．４ｍｍ、長さ１０ｍｍの
スリットて、噴出圧力は０．６５〜０　、　７　ｋ　ｇ
　／　Ｃｍ　２ケージ圧、ロール速度は１８００〜２０
００ｒｐｍに設定した。

これらの薄帯から磁歪測定用試料を採取した。また、外
径１４ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍのトロイダル
状コアを成形し、窒素雰囲気中で熱処理を行って磁気測
定用試料を得た。熱処理条件は、無磁場中において結晶
化温度より低く、キュリー温度より高い温度で１時間保
持した後急冷した。

磁歪λＳの測定は、薄帯に半導体ストレインゲージを張
りつけた後、ソレノイド中に挿入し、飽和磁束密度にお
ける磁歪と磁束密度のりサージュ図形を描いて、図より
λｐ−ｐを読みとった。鉄損は岩通製交流磁気測定装置
５Ｙ８６１７Ｂを用いて測定した。また、耐食性の試験
は、ＪＩＳＺ２３７１による塩水噴霧試験方法（塩濃度
５±１％、噴霧室温度３５±２℃）により行った。なお
、腐食の評価は目視により錆発生面積車を求め、これを
錆発生率として表した。

第１図に磁歪λＳとＭ　ｎ　／　Ｃｒ含有量の関係を示
す。図中、比較例として示した８原子％Ｍｎ含有の非晶
質合金は先に開示したものであり、磁歪λ５は３．５Ｘ
１０−６を得ている。Ｃｒｆｉの増加とともに磁歪λＳ
はわずかに増加する傾向にあるものの、はぼ低磁歪を保
持している。

また、第２図は磁束密度Ｂ＝３にガウス、周波数ｆ＝１
００にＨ２における鉄損とＭ　ｎ　／　Ｃｒ含有量の関
係を示す。図中、比較例として示した８原子％Ｍｎ非晶
質合金の鉄損値は２０００ｍ　ｗ　／　ｃ　ｍ　３と優
れた特性を示している。Ｃｒ量の増加にともない鉄損値
はさらに改善され、原子％でＭｎ／Ｃｒ＝５／３　（ｘ
＝０．６７５１０．３７５）で最小の鉄損値１４００ｍ
ｗ／ｃｍ”を得た。さらにＣｒ量が増加すると鉄損値も
漸増する。

第３図は塩水噴霧試験による耐食性の評価結果を示した
。実施例としてＦｅ７３Ｍｎ３（：ｊ５Ｓｉ７Ｂ＋２合
金を示す。比較例のＦｅ−Ｍｎ系合金の錆発生率は４０
時間で４５％に達し、約９０時間では薄帯表面の全面に
錆が発生した。しかし、実施例のＦｅ、３Ｍｎ３Ｃｒｓ
　Ｓ　１７Ｂ１２合金は、１００時間まで錆の発生は認
められず、約５２０時間で３７％、８００時間では５７
％と、著しく耐食性を改善することができた。

以上のことから、Ｃｒの含有量はＩＪ９ｊ子％（Ｘ＝０
．１２５）以上７原子％（ｘ＝０．８７５）以下が良好
であり、特に磁気特性を考慮した場合、１原子％（ｘ＝
０．１２５）以上５原子％（ｘ＝０．６２５）以下が好
ましい。

なお、上記実施例に示していないが、７原子％Ｓｉ、お
よび１２原子％Ｂ配合以外の鉄基低磁歪非晶質合金にお
いても上記実施例と同様の効果が得られた。

また、本発明に係る鉄基低磁歪非晶質合金を結晶化温度
以下ないしキュリー温度以上の温度範囲の無磁場中で熱
処理することにより、高周波領域における鉄損が小さく
なり、耐食性を著しく改善する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、Ｆｅ−Ｍｎ系非晶質
合金のＭｎの一部を特定量のＣｒて置換することにより
、磁歪を減少して高周波領域における低鉄損か得られる
鉄基低磁歪非晶質合金を実現できる。さらに、耐食性か
著しく改善され、高周波用磁心等の電子部品として使用
するのに最適な鉄基低磁歪非晶質合金である。

なお、この鉄基低磁歪非晶質合金は、Ｃｒを添加してい
るので、薄帯の表面層が化学的に安定しており酸化膜が
生し難い利点を有している。すなわち、軸材に接着固定
してトルク等を検出するトルクセンサへの適用に際して
は、接着強度いわゆる剥離強度が増大し、信頼性の向上
をはかることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る鉄基低磁歪非晶質合金のＭ　ｎ
　／　Ｃｒ含有量と磁歪の関係を示す線図、第２図はこ
の発明に係る鉄基低ｉｆｉ歪非晶貿合金のＭ　ｎ　／　
Ｃｒ含有量と鉄損の関係を示す線図、第３図はこの発明
に係る鉄基低磁歪非晶質合金の塩水噴霧試験による錆発
生率と時間の関係を示す線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　原子％による組成式がＦｅ＿ａＭｎ＿ｂＣｒ＿ｃＳｉ
   ＿ｄＢ＿ｅであって、７０≦ａ≦８０，３≦ｂ≦１０，
   １≦ｃ≦７，５≦ｄ≦１５，７≦ｅ≦１５であり、かつ
   ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００としたことを特徴とする鉄
   基低磁歪非晶質合金。