JPH05263197A - 高飽和磁束密度Fe系軟磁性合金 - Google Patents

高飽和磁束密度Fe系軟磁性合金

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JPH05263197A
JPH05263197A JP6073692A JP6073692A JPH05263197A JP H05263197 A JPH05263197 A JP H05263197A JP 6073692 A JP6073692 A JP 6073692A JP 6073692 A JP6073692 A JP 6073692A JP H05263197 A JPH05263197 A JP H05263197A
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JP
Japan
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alloy
soft magnetic
flux density
magnetic flux
high saturation
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Withdrawn
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JP6073692A
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English (en)
Inventor
Yoshitaka Tanaka
義孝 田中
Seisaku Suzuki
清策 鈴木
Takeshi Masumoto
健 増本
Akihisa Inoue
明久 井上
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Nippon Denko Co Ltd
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Nippon Denko Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高飽和磁束密度、高透磁率を兼備し、かつ高
い機械強度と高い熱安定性を併せ持つ軟磁性合金。 【構成】 次式で示される組成からなることを特徴とす
る高飽和磁束密度Fe系軟磁性合金。Fe100-x-y-z-ux
yzCuu 但し、Mは、Nb,Mo,Ta,W,N
i,Pd,Pt,Si,Geからなる群から選ばれた1
種又は2種以上の元素であり、1≦x≦3、y≦15、4
≦z≦18、 y+z≦30、u≦4.5(原子%)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気ヘッド、トラン
ス、チョークコイル等に用いられる軟磁性合金に関する
ものであり、特に、高飽和磁束密度であり軟磁気特性に
優れたFe系軟磁性合金に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気ヘッド、トランス 、チョークコイ
ル等に用いられる軟磁性合金において一般的に要求され
る諸特性は以下の通りである 飽和磁束密度が高いこと。 透磁率が高いこと。 低保磁力であること。 薄い形状が得やすいこと。
【0003】また、磁気ヘッドに対しては、前記〜
に記載の特性の他に耐摩耗性の観点から以下の特性が要
求される。 硬度が高いこと。
【0004】従って軟磁性合金あるいは磁気ヘッドを製
造する場合、これらの観点から種々の合金系において材
料研究がなされている。従来、前述の用途に対しては、
センダスト、パーマロイ、けい素鋼等の結晶質合金が用
いられ、最近ではFe基およびCo基の非晶質合金も使用
されるようになってきている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかるに磁気ヘッドの
場合、高記録密度化に伴う磁気記録媒体の高保磁力化に
対応するため、より好適な高性能磁気ヘッド用の磁性材
料が望まれている。またトランス、チョークコイルの場
合は、電子機器の小型化に伴い、より一層の小型化が必
要であるため、より高性能の磁性材料が望まれている。
【0006】ところが、前記のセンダストは、軟磁気特
性には優れるものの、飽和磁束密度が約11KGと低い
欠点があり、パーマロイも同様に、軟磁気特性に優れる
合金組成においては、飽和磁束密度が約8KGと低い欠
点があり、けい素鋼は飽和磁束密度は高いものの軟磁気
特性に劣る欠点がある。
【0007】一方、非晶質合金において、Co基合金は
軟磁気特性に優れるものの飽和磁束密度が10KG程度
と不十分である。また、Fe基合金は飽和磁束密度が高
く、15KGあるいはそれ以上のものが得られるが、軟
磁気特性が不十分である。また、非晶質合金の熱安定性
は十分ではなく、未だ未解決の面がある。前述のごとく
高飽和磁束密度と優れた軟磁気特性を兼備することは難
しい。
【0008】本発明の目的は、高飽和磁束密度、高透磁
率を兼備し、かつ高い機械強度と高い熱安定性を併せ持
つ軟磁性合金を提供することである。
【0009】本発明は前記問題点を解決するために以下
の組成を有したものであり、従来実用合金と同程度ある
いはより優れた軟磁気特性を有し、しかも高い透磁率と
高飽和磁束密度を併せ持つFe系軟磁性合金を得ること
に成功し、本発明に致った。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の高飽和磁束密度
Fe系軟磁性合金は、次式で示される組成からなること
を特徴とするものである。 Fe100-x-y-z-uxyzCuu 但し、Mは、Nb,Mo,Ta,W,Ni,Pd,P
t,Si,Geからなる群から選ばれた1種又は2種以
上の元素であり、 1≦x≦3 (原子%) y≦15 4≦z≦18 y+z≦30 u≦4.5
【0011】請求項2に記載の高飽和磁束密度Fe系軟
磁性合金は、請求項1記載の高飽和磁束密度Fe系軟磁
性合金において、熱処理を施したことを特徴とするもの
である。
【0012】以下に本発明を更に詳細に説明する。本発
明の高飽和磁束密度Fe系軟磁性合金は、前記組成の非
晶質合金あるいは非晶質相を含む結晶質合金を溶湯から
急冷することにより得る工程と、スパッタ法あるいは蒸
着法等の気相急冷法により得る工程と、これらの工程で
得られたものを加熱し微細な結晶粒を析出させる熱処理
工程とによって通常得ることが出来る。
【0013】本発明において含有するPとB及びNb,
Mo,Ta,W,Ni,Pd,Pt,Si,Ge群に示
される各元素は非晶質形成能が高く非晶質相を得やすく
する。特にBには熱処理工程において磁気特性に悪影響
を及ぼす化合物相の生成を抑制する効果があると考えら
れ、このためB添加は必須である。
【0014】本発明においては、優れた軟磁気特性を得
るために4.5原子%以下のCuを添加するが、Cuの
他にも優れた軟磁気特性を得るために、Nb,Mo,T
a,W,Ni,Pd,Pt,Si,Geから選ばれた少
なくとも1種又は2種以上の元素を1〜3原子%含むこ
とが好ましい。添加量が1原子%より少ないと前記の熱
処理工程により優れた軟磁気特性を得ることが難しくな
るからである。またCuの添加量の下限を限定しなかっ
たのは、Cuの添加量が極微量であっても冷却速度を速
くすることにより透磁率を改善できるからである。
【0015】Cuと、Nb,Mo,Ta,W,Ni,P
d,Pt,Si,Ge群の添加により、軟磁気特性が著
しく改善される機構については明らかではないが、結晶
化温度を示差熱分析法により測定したところ、CuやN
b,Mo,Ta,W,Ni,Pd,Pt,Si,Ge等を
添加した合金の結晶化温度は、添加しない合金に比べて
やや低い温度であると認められた。これは前記元素の添
加により非晶質相が不均一となり、その結果、非晶質相
の安定性が低下したことに起因すると考えられる。また
不均一な非晶質相が結晶化する場合、部分的に結晶化し
やすい領域が多数でき不均一核生成するため、得られる
組織が微細結晶粒組織となると考えられる。また特にF
eに対する固溶度が著しく低い元素であるCuは相分離
傾向があるため、加熱によりミクロな組成ゆらぎが生
じ、非晶質相が不均一となる傾向がより顕著になると考
えられ、組織の微細化に寄与するものと考えられる。
【0016】以上の観点から、Cu及びその同族元素、
Nb,Mo,Ta,W,Ni,Pd,Pt,Si,Ge以
外の元素でも結晶化温度を低下させる元素には同様の効
果が期待できる。またCuのようにFeに対する固溶限
が小さい元素にも同様の効果が期待できる。
【0017】以上、本発明の高飽和磁束密度Fe系軟磁
性合金に含まれる合金元素の限定理由を説明したが、こ
れらの元素以外でも耐食性を改善するために、Cr,Ru
その他の白金族元素を添加することも可能である。ま
た、必要に応じて、Y,希土類元素,Zn,Cd,Ga,In,S
n,Pb,As,Sb,Bi,Se,Te,Li,Be,Mg,Ca,Sr,Ba
等の元素を添加することで磁歪を調整することもでき
る。その他、H,N,O,S等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本発明
の高飽和磁束密度Fe系軟磁性合金の組成と同一とみな
すことができるのは勿論である。
【0018】本発明合金におけるFeの量は、95原子
%以下である。これは、95原子%を越えると高い透磁
率が得られないためであるが、飽和磁束密度10kG以
上を得るためには、75原子%以上であることが好まし
い。
【0019】
【実施例】本発明にあたる軟磁性合金を製造し、それら
の実効透磁率と飽和磁化を測定した。以下に示す本発明
の軟磁性合金は片ロール液体急冷法により作成した。即
ち、1つの回転している鋼製ロール上におかれたノズル
より溶融金属をアルゴンガスの圧力により前記ロール上
に噴出させ、急冷して薄帯を得る。以上のように作成し
た薄帯の幅は約15mmであり、厚さは約20〜40μm
であった。
【0020】測定は得られた軟磁性合金に熱処理を施
し、急冷した後に行なった。透磁率は、薄帯を加工し、
外径10mm、内径5mmのリング状とし、これを積み重ね
たものに巻線し、インダクタンス法により測定した。実
効透磁率(μe)の測定は、0.8A/m,1kHzの条件
下のものと、0.8A/m,100kHzの条件下のも
のを測定した。また、各図中、○はアモルファス状態の
ものであり、●はアモルファス状態と結晶状態が混在し
ているものである。
【0021】〔実施例1〕Fe97-y-zMo2yzCu1
なる軟磁性合金のPとBの量を変化させたときの実効透
磁率を測定し、測定結果を図1(0.8A/m,1kH
z)と図2(0.8A/m,100kHz)に示した。
また同様に、飽和磁化(800kA/m)の測定結果を
図3に示した。尚、軟磁性合金には350〜450℃で
1時間熱処理を施してある。
【0022】〔実施例2〕Fe97-y-zPd2yzCu1
なる軟磁性合金のPとBの量を変化させたときの実効透
磁率を測定し、測定結果を図4(0.8A/m,1kH
z)と図5(0.8A/m,100kHz)に示した。
また同様に、飽和磁化(800kA/m)の測定結果を
図6に示した。尚、軟磁性合金には350〜400℃で
1時間熱処理を施してある。
【0023】〔実施例3〕Fe97-y-zNb2yzCu1
なる軟磁性合金のPとBの量を変化させたときの実効透
磁率を測定し、測定結果を図7(0.8A/m,1kH
z)と図8(0.8A/m,100kHz)に示した。
また同様に、飽和磁化(800kA/m)の測定結果を
図9に示した。尚、軟磁性合金には400〜500℃で
1時間熱処理を施してある。
【0024】図1〜9から、Fe97-y-z2yzCu1
で示される軟磁性合金(但し、MはMo,Pd,Nb)
であって、y≦15、4≦z≦18、y+z≦30である本
実施例の軟磁性合金は高い実効透磁率と飽和磁化を有し
ていることがわかる。しかしながら、y及びzは多過ぎて
も実効透磁率が低下し、yが15原子%を超えたり、zが
18原子%を超えると実効透磁率が低過ぎて好ましくな
いことがわかる。また、y及びzが小さい軟磁性合金はア
モルファス状態と結晶状態が混在することから、換言す
れば、PとBの添加が非晶質を形成することがわかる。
【0025】従って、本発明の組成を有する非晶質合金
を熱処理により結晶化させ、超微細結晶粒を主とする組
織を得ることにより、高い透磁率と高飽和磁束密度を有
し且つ軟磁気特性に優れ、更に高い硬さと高い熱安定性
を有する優れた特性を得ることができる。また、冷却速
度を上げることで透磁率の改善をすることもできる。ま
た、アモルファス合金は高い生産性と省エネルギ的な製
造法で製造できるので製造に関しても有利である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来の実用合金と同程度あるいはそれより優れた軟磁気特
性を有し、更に高い透磁率と飽和磁束密度を備えたFe
系軟磁性合金を提供することができる。しかも本発明の
軟磁性合金は、高い機械強度を有し、高い熱安定性も兼
ね備えている。以上のことから本発明のFe系軟磁性合
金は、磁気記録媒体の高保磁力化に対応することが必要
な磁気ヘッド、より一層の小型化が要求されているトラ
ンス、チョークコイル用として好適であって、これらの
用途に供した場合、これらの性能の向上と小型軽量化を
なしえる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明合金の一例であるFe97-y-zMo2y
zCu1において、P量およびB量と実効透磁率の関係を
示すグラフである。
【図2】本発明合金の一例であるFe97-y-zMo2y
zCu1において、P量およびB量と実効透磁率の関係を
示すグラフである。
【図3】本発明合金の一例であるFe97-y-zMo2y
zCu1において、P量およびB量と飽和磁化の関係を示
すグラフである。
【図4】本発明合金の一例であるFe97-y-zPd2y
zCu1において、P量およびB量と実効透磁率の関係を
示すグラフである。
【図5】本発明合金の一例であるFe97-y-zPd2y
zCu1において、P量およびB量と実効透磁率の関係を
示すグラフである。
【図6】本発明合金の一例であるFe97-y-zPd2y
zCu1において、P量およびB量と飽和磁化の関係を示
すグラフである。
【図7】本発明合金の一例であるFe97-y-zNb2y
zCu1において、P量およびB量と実効透磁率の関係を
示すグラフである。
【図8】本発明合金の一例であるFe97-y-zNb2y
zCu1において、P量およびB量と実効透磁率の関係を
示すグラフである。
【図9】本発明合金の一例であるFe97-y-zNb2y
zCu1において、P量およびB量と飽和磁化の関係を示
すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 391021765 日本電工株式会社 東京都中央区銀座2丁目11番8号 (72)発明者 田中 義孝 東京都中央区銀座2丁目11番8号 日本電 工株式会社内 (72)発明者 鈴木 清策 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 増本 健 宮城県仙台市青葉区上杉3丁目8−22 (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内無番地川内住宅11 −806

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次式で示される組成からなることを特徴
    とする高飽和磁束密度Fe系軟磁性合金。 Fe100-x-y-z-uxyzCuu 但し、Mは、Nb,Mo,Ta,W,Ni,Pd,P
    t,Si,Geからなる群から選ばれた1種又は2種以
    上の元素であり、 1≦x≦3 (原子%) y≦15 4≦z≦18 y+z≦30 u≦4.5
  2. 【請求項2】 熱処理を施したことを特徴とする請求項
    1記載の高飽和磁束密度Fe系軟磁性合金。
JP6073692A 1992-03-17 1992-03-17 高飽和磁束密度Fe系軟磁性合金 Withdrawn JPH05263197A (ja)

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