JPH10321429A - 軟磁気特性に優れた安価な鉄基非晶質合金 - Google Patents

軟磁気特性に優れた安価な鉄基非晶質合金

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JPH10321429A
JPH10321429A JP9133440A JP13344097A JPH10321429A JP H10321429 A JPH10321429 A JP H10321429A JP 9133440 A JP9133440 A JP 9133440A JP 13344097 A JP13344097 A JP 13344097A JP H10321429 A JPH10321429 A JP H10321429A
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amorphous alloy
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amorphous
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JP9133440A
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Kanenori Matsuki
謙典 松木
Fumio Kogiku
史男 小菊
Nobuo Shiga
信男 志賀
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Kawasaki Steel Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 Fe−Si−B系合金に、Ti:0.05〜0.2 at
%と共に、P:3〜8at%さらにはMn:0〜0.3 at%を
添加する。 【効果】 トランス用鉄心材料として有用な鉄基非晶質
合金の大幅な低価格化と鉄損特性の向上を同時に実現す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、磁心すなわちト
ランスの鉄心等の用途に用いて好適な鉄基非晶質合金に
関し、特にその鉄損特性の有利な改善を図ったものであ
る。
【0002】
【従来の技術】非晶質合金とりわけ磁気特性に優れた鉄
系非晶質合金は、トランス等の磁心材料として有望視さ
れていて、最近では配電トランス用としてフィールドテ
ストが行われるなど実用化の直前段階にある。かような
鉄系非晶質合金としては、例えば特開平8−193252号公
報に開示されているようなFe−Si−B−P,Fe−Si−B
−P−C系合金があり、周知のように、高速で回転する
冷却ロール等の冷却体を用いて溶融状態の合金を直接急
冷して薄帯とする、いわゆる急冷凝固法によって製造さ
れている。
【0003】ところで、このような方法で製造された合
金薄帯の鉄損は、W13/50 ≒0.1 W/kg程度であるが、か
ような方法で製造された合金薄帯の欠点の一つとして、
合金原料用ボロンとして低品位のフェロボロンを用いた
場合に、不純物として混入してくるTiに起因した磁気特
性の劣化が挙げられる。Tiは、磁気特性に対して極めて
有害な不純物であり、特開昭63-76842号公報によれば、
C無添加の場合に0.05wt%(≒0.05at%)のTiが不純物
として混入すると、鉄損はW13/50 >0.4 W/kgと大きく
劣化することが示されている。なお、Cを添加した場合
にはTiによる磁気特性の劣化が軽減される、という記述
が見られるが、0.05wt%(≒0.05at%)のTiが混入した
場合には、C添加量の如何にかかわらず鉄損W13/50
0.145 W/kg以上の高い値を示している。
【0004】また、特開昭64-47350号公報には、鉄系含
ボロン非晶質合金の急冷用溶湯のボロン原料として、Ti
含有量:0.04wt%(≒0.04at%)以下のフェロボロンを
用いた非晶質合金薄帯の製造方法が記述されているが、
実施例ではTi含有量が0.04wt%(≒0.04at%)以下にも
かかわらず、鉄損W13/50 は0.135 W/kgという値が示さ
れている。このような磁気特性の劣化は、Tiが非晶質薄
帯の結晶化を促進するために生じるものであり、ことほ
ど左様にTiは磁気特性に対して極めて有害な不純物とさ
れていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、上
記したようなTiの混入に起因した鉄損の劣化を効果的に
解決することにより、合金原料中へのTi含有許容量を飛
躍的に拡大し、もって安価な低品位フェロボロンの利用
を可能ならしめるところにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】さて、発明者らは、上記
の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、Ti含有Fe−
Si−B系合金に、PさらにはMnを添加することにより、
Tiの有害作用が無害化されるどころか、逆に鉄損特性が
一層改善されることの知見を得た。この発明は、上記の
知見に立脚するものである。
【0007】すなわち、この発明は、 化学式:Fe100-x-y-z-u-v-w x Siy z Tiu Mnv w ここで、x:8〜20at% y:4〜20at% z:3〜8at% u:0.05〜0.2 at% v:0〜0.3 at% w:0〜2at% で示される組成になる、軟磁気特性に優れた安価な鉄基
非晶質合金である。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、この発明の解明経緯につい
て説明する。周知のとおり、Fe−Si−B系非晶質合金薄
帯は、けい素鋼板等に比べて鉄損は優れているものの、
原料として高価なボロンを含むために、コストの点では
けい素鋼板に劣っていた。そこで、発明者らは、原料と
してより安価な低品位のフェロボロンを利用できないか
と考えた。しかしながら、フェロボロン中に不純物とし
て混入するTiは、前述したとおり、磁気特性に対し極め
て有害であるため、原料のコストダウンにはTiの悪影響
を排除する必要がある。
【0009】そこで、発明者らは、Tiの悪影響を排除す
べく、種々の合金元素の添加を試みたところ、PとMnが
とりわけ有効であることが究明されたのである。図1〜
5に、単ロール法で作製した各合金組成の鋳造ままのリ
ボンのロール面側のX線回折図形を示す。図1は、Fe78
Si139 組成になるいわゆるFe−Si−B三元合金、図2
はこの三元合金にTiを 0.1at%含有させたもの、図3は
このようなTi含有Fe−Si−B系合金にMnを 0.3at%含有
させたもの、図4は同じくPを7at%含有させたもの、
図5は同じくMn:0.3 at%とP:7at%を複合含有させ
たものである。
【0010】図2に示したように、Fe78Si12.99Ti0.1
合金では、α−Feの顕著なピークが見られた。これに対
し、Fe78Si12.69Ti0.1Mn0.3 合金では、図3に示した
ように、α−Feのピークは非常に小さくなった。また、
Fe78Si5.99Ti0.17 合金(図4)ではα−Feのピー
クは殆ど消滅し、さらに Fe78Si5.69Ti0.1Mn0.37
合金(図5)に至っては全く認められなかった。
【0011】Ti添加による磁気特性の劣化は、Tiが非晶
質薄帯の結晶化を促進するために生じることは、図2に
示したα−Feに起因する回折ピークから明らかである。
この点、PやMnを添加した場合には、かような結晶化が
効果的に抑制されている。特に、P添加および(P+M
n)複合添加の場合にその効果は大きい。この理由は、M
nによる結晶化温度上昇、非晶質安定化効果およびPに
よる非晶質形成能増大効果によるものと考えられる。
【0012】また、Fe−Si−B合金へのPの単独添加の
場合よりも、従来、有害元素と考えられていたTiを積極
的に添加した上で、Pまたは(P+Mn)を添加した場合
の方が、鉄損特性は良好であった。この理由は、Pが非
晶質形成能を高めると同時に正磁歪を増加させる元素で
あるため、そもそも正磁歪のFe−Si−B合金へのPの単
独添加では磁歪ゼロが実現できないのに対し、Ti, Mnは
負磁歪を増加させる元素であるため、P, TiまたはP,
Ti, Mnを複合添加した場合には、磁歪ゼロに近い状態が
実現されるためと考えられる。
【0013】以下、この発明において、非晶質合金の成
分組成を前記の範囲に限定した理由について説明する。 B:8〜20at% B含有量が8at%に満たないと非晶質化が著しく困難と
なる。一方、B含有量は多すぎても、非晶質化の面で不
具合が生じることはないが、該合金系における共晶組成
以上に添加しても顕著な非晶質形成能の向上は見られ
ず、むしろ過度の添加は磁束密度の低下を招くので、上
限は20at%とした。なお、安価な低品位原料の利用によ
る製品のコストダウンという趣旨からは、B含有量は8
〜10at%程度とすることが好ましい。
【0014】Si:4〜20at% Siが4at%より少ないと磁歪の低減が不十分で、優れた
磁気特性が得難く、一方20at%より多いと非晶質化が困
難となるので、Si含有量は4〜20at%の範囲に限定し
た。
【0015】P:3〜8at% Pの添加によって磁歪はプラス方向に変化するが、P量
が3at%より少ないとTiの結晶化を抑制するだけの非晶
質形成能の付与には十分といえず、またTi添加によって
負となった磁歪をゼロにするにも不十分である。一方、
P量が8at%より多いと磁歪がゼロ近傍を通り越して正
磁歪となると同時に、リボンの脆化が著しくなるので、
P含有量は3〜8at%の範囲に限定した。
【0016】C:0〜2at% 前掲した特開昭63-76842号公報の場合と異なり、この発
明では、Cが無添加の場合においても不都合はない。し
かしながら、Cを添加すると、この発明の合金組成のよ
うにPを比較的多量に含有する合金においてはBの歩留
りが向上するため、添加した場合は良好な磁気特性が得
られる範囲がより低いボロン組成にまで拡大する。とは
いえ、2at%を超えるとリボンの経年変化に対する安定
性が劣化するので、添加する場合にはC量は2at%以下
とする必要がある。
【0017】Ti:0.05〜0.2 at% Tiの添加は、磁歪をマイナス方向に変化させるが、Tiが
0.05at%より少ないと正の磁歪をもつ無添加材の磁歪を
ゼロにするには不十分であり、Pの添加と共に磁歪が増
大した場合にも磁歪ゼロ近傍を通過することはない。一
方、Tiが 0.2at%より多いとこの発明のように多量のP
による非晶質形成能をもってしても薄帯の結晶化を抑え
ることはできない。従って、Tiの含有量は0.05〜0.2 at
%の範囲に限定した。
【0018】Mn:0〜0.3 at% Mnの添加は、Tiと同様に、磁歪をマイナス方向に変化さ
せるが、その効果はTi程には顕著ではない。従って、Ti
が0.05at%以上含有されていれば、Mnは無添加でも特に
不都合はない。しかしながら、Mnは、結晶化の抑制効果
が大きいので、Tiの添加量が多い場合には、Tiと同量か
それ以上の添加が望ましい。とはいえ、Mnが 0.3at%よ
り多いと磁束密度の低下が生じるので、Mn含有量は0〜
0.3 at%の範囲に限定した。
【0019】
【実施例】表1〜4に示す成分組成になる合金溶湯か
ら、単ロール法を用いて厚み:20μm の非晶質合金薄帯
を製造した。得られた各合金薄帯の鉄損特性について調
べた結果を表1〜4に併記する。なお、薄帯の製造条件
は次のとおりである。 ・ロール周速:27 m/s ・ロール・ノズル間隔:0.2 mm ・ノズルスリット幅:0.7 mm ・ノズルスリット長さ:20mm ・射出圧力:0.2 kgf/cm2
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】同表から明らかなように、この発明に従
い、Fe−Si−B系にTiと適量のPさらにはMnを含有させ
た場合には、優れた鉄損特性を得ることができた。
【0025】
【発明の効果】かくして、この発明によれば、従来、合
金原料として低品位のフェロボロンを用いた場合に懸念
された、Tiの混入による磁気特性の劣化を、効果的に改
善できるどころか、鉄損をより一層向上させることがで
き、従って、トランス用鉄心材料として有用な鉄基非晶
質合金の大幅な低価格化と特性の向上を同時に実現する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Fe78Si139 合金のX線回折プロフィルを示し
た図である。
【図2】Fe78Si12.99Ti0.1合金のX線回折プロフィル
を示した図である。
【図3】Fe78Si12.69Ti0.1Mn0.3 合金のX線回折プロ
フィルを示した図である。
【図4】Fe78Si5.99Ti0.17 合金のX線回折プロフ
ィルを示した図である。
【図5】Fe78Si5.69Ti0.1Mn0.37 合金のX線回折
プロフィルを示した図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】化学式:Fe100-x-y-z-u-v-w x Siy z
    Tiu Mnv w ここで、x:8〜20at% y:4〜20at% z:3〜8at% u:0.05〜0.2 at% v:0〜0.3 at% w:0〜2at% で示される組成になる、軟磁気特性に優れた安価な鉄基
    非晶質合金。
JP9133440A 1997-05-23 1997-05-23 軟磁気特性に優れた安価な鉄基非晶質合金 Withdrawn JPH10321429A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016117929A (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 新日鐵住金株式会社 軟磁気特性に優れたFe系非晶質合金及び非晶質合金薄帯
WO2016152269A1 (ja) * 2015-03-20 2016-09-29 アルプス電気株式会社 Fe基合金組成物、軟磁性体粉末、成形部材、圧粉コア、電気・電子部品、電気・電子機器、磁性シート、通信部品、通信機器および電磁干渉抑制部材
JP2019214774A (ja) * 2018-06-13 2019-12-19 Tdk株式会社 軟磁性合金および磁性部品

Cited By (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPWO2016152269A1 (ja) * 2015-03-20 2018-02-22 アルプス電気株式会社 Fe基合金組成物、軟磁性体粉末、成形部材、圧粉コア、電気・電子部品、電気・電子機器、磁性シート、通信部品、通信機器および電磁干渉抑制部材
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