KR101147570B1 - 자성 합금, 비정질 합금 박대, 및 자성 부품 - Google Patents

Abstract

본 발명은, FeCo계 나노 결정 연자성 재료에 있어서 1.85T 이상의 높은 포화 자속밀도를 나타내고, 노즐 수명이 길고 박대 제조가 용이한 연자성 합금, 그것을 제조하기 위한 비정질 합금 박대, 및 상기 연자성 합금을 이용한 자성 부품을 제공한다. 상기 연자성 합금은, 조성식: Fe_100-x-y-aCo_aCu_xB_y(단, 원자%로, 1<x≤3, 10≤y≤20, 10<a<25)로 표시되고, 조직 중 적어도 일부가 결정 입경 60nm 이하(0은 불포함)의 결정상이며, 또한 포화 자속밀도가 1.85T 이상, 보자력이 200A/m 이하이다.

연자성 합금, 비정질 합금, 박대, 포화 자속밀도, 보자력

Description

자성 합금, 비정질 합금 박대, 및 자성 부품{MAGNETIC ALLOY, AMORPHOUS ALLOY RIBBON, AND MAGNETIC PART}

본 발명은, 자성 합금, 특히, 각종 변압기, 각종 반응 장치, 노이즈 대책, 레이저 전원, 가속기용 펄스 파워 자성 부품, 각종 모터, 각종 발전기 등에 사용되는 높은 포화 자속밀도의 연자성(軟磁性) 합금, 상기 자성 합금을 제조하기 위한 비정질 합금 박대, 및 상기 자성 합금을 사용한 자성 부품에 관한 것이다.

각종 변압기, 각종 반응 장치, 노이즈 대책, 레이저 전원, 가속기용 펄스 파워 자성 부품, 각종 모터, 각종 발전기 등에 사용되는 높은 포화 자속밀도, 낮은 보자력의 자성 재료로서는 규소강, 페라이트, 비정질 합금이나 Fe 기재(基材)의 나노 결정 합금 재료 등이 알려져 있다.

규소강판은, 재료가 염가이고 자속밀도가 높지만, 고주파의 용도에 대하여는 자심(磁心) 손실이 크다는 문제가 있다. 제조 방법상, 비정질 박대 수준으로 얇게 가공하는 것은 극히 어렵고, 와전류(渦電流) 손실이 크기 때문에, 이에 따른 손실이 커서 불리했다. 또한, 페라이트 재료는 포화 자속밀도가 낮고, 온도 특성이 나쁜 문제가 있으므로, 동작 자속밀도가 큰 하이파워의 용도에는 자기적으로 포화되기 쉬운 페라이트는 적합하지 않았다.

또한, Co 기재의 비정질 합금은, 포화 자속밀도가 실용적인 재료에서는 1T 이하로 낮고, 열적으로 불안정한 문제가 있다. 그러므로, 하이파워의 용도에 사용한 경우, 부품이 커지게 되는 문제나 경시 변화 때문에 자심 손실이 증가하는 문제가 있다.

또한, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 것과 같은 Fe 기재의 비정질 연자성 합금은, 양호한 각형(角形) 특성이나 낮은 보자력을 가지고, 우수한 연자기 특성을 나타내지만, Fe기 비정질 합금계에 있어서는, 포화 자속밀도는, 1.7T가 거의 물리적 상한치로 되어 있다. 또한, Fe기 비정질 합금은, 자석 불균일이 크고 응력에 의해 특성이 열화되는 문제나, 가청 주파수대의 전류가 중첩되는 용도에서는 소음이 크다는 과제가 있다. 그러므로, 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같은, 나노 결정을 가지는 연자성 재료가 개발되고, 다양한 용도에 사용되고 있다. 비정질 합금에 있어서 보다 높은 포화 자속밀도를 나타내는 것으로서 FeCo계의 비정질 합금이 알려져 있지만, 포화 자속밀도는 1.8T 정도가 한계이며, 자석 불균일도 매우 크다는 과제가 있다. 또한, 높은 투자율과 아울러, 높은 포화 자속밀도의 연자성 성형체로서, 특허 문헌 3에 기재되어 있는 바와 같은 기술도 개시되었다. 또한, 나노 결정 연자성 재료에 있어서, 포화 자속밀도를 더욱 향상시킬 목적으로 Co를 첨가하는 것이 시도되어 있다. 특허 문헌 4에는, FeCoCuNbSiB 합금에 있어서 1.8T를 초과하는 높은 포화 자속밀도를 얻을 수 있는 것이 보고되어 있다.

특허 문헌 1: 일본 특개평5-140703호 공보(단락 0006～0010)

특허 문헌 2: 일본 특허평1-156451호 공보(제2쪽 우상란 19행째～우하란 6행 째)

특허 문헌 3: 일본 특개 2006-40906호 공보(단락 0040～0041)

특허 문헌 4: 일본 특개 2006-241569호 공보(단락 0016～0017)

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

상기의 Co를 포함하는 나노 결정 연자성 재료에 있어서 포화 자속밀도가 1.8T를 초과하는 것도 보고되어 있지만, 특히 1.85T를 초과하는 재료에서는, 박대를 제조하기 위한 노즐 수명이 짧다고 하는 문제나 Co량이 25원자%보다 많아 원료 가격이 높아지는 등의 해결해야 할 과제가 있었다.

본 발명의 목적은, FeCo계 나노 결정 연자성 재료에 있어서 1.85T 이상의 고포화 자속밀도를 나타내고, 노즐 수명이 길고 박대의 제조가 용이한 연자성 합금, 및 그것을 만들기 위한 비정질 합금 박대, 및 그 연자성 합금을 사용한 자성 부품을 제공하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명에서는, FeCo계 합금으로, 포화 자속밀도 B_S가 1.85T 이상으로 양호한 연자성을 얻을 수 있고, 노즐 수명이 길어 양산성이 우수한 고포화 자속밀도의 연자성 합금을 실현하는 것을 목적으로 연구 검토했다. 그 결과, 조성식: Fe_100-x-y-aCo_aCu_xB_y(단, 원자%로, 1<x≤3, 10≤y≤20, 10<a<25)으로 표시되고, 조직 중 적어도 일부가 결정 입경 60nm 이하(0은 불포함)의 결정상인 자성 합금이, 포화 자속밀도가 1.85T 이상이고 보자력이 200A/m 이하인 우수한 특성을 나타내고, 연자성을 얻을 수 있는 열처리 조건 범위가 넓고, 불균일도 적을 뿐 아니라 양산성이 우수하다는 것을 발견하고 본 발명에 도달했다.

본 발명에 있어서, 조성식: Fe_{100 -x-y-z-a}Co_aCu_xB_yX_z(단, X는 Si, S, C, P, Al, Ge, Ga, Be로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소이며, 원자%로, 1<x≤3, 10≤y≤20, 0<z≤10, 10<a<25, 10<y＋z≤24)으로 표시되고, 조직 중 적어도 일부가 결정 입경 60nm 이하(0은 불포함)의 결정상인 자성 합금은, 연자성을 얻을 수 있는 열처리 조건 범위가 더욱 넓어서 바람직하다. 특히, 상기 X가, Si, P로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소인 경우, 특히 열처리 온도 범위가 넓고, 불균일이 작을 수 있으므로 바람직하다.

Si를 첨가함으로써, 결정 자기 이방성이 큰 강자성 화합물상이 석출되기 시작하는 온도가 높아지기 때문에, 열처리 온도를 높일 수 있다. 고온의 열처리를 행함으로써 미세결정상의 비율이 증가하고, B_S가 증가하여 바람직한 결과를 얻을 수 있다. 또한, Si첨가는 시료 표면의 변질, 변색을 억제하는 효과가 있다.

본 발명의 연자성 미세결정 합금에 있어서, 균질한 미세 조직을 얻기 위해서는, 원재료를 용해한 후, 액체 급랭법에 의해 합금 박대를 제조한 시점에서 비정질상을 주상(主相)으로 하는 조직을 얻을 수 있는 것이 중요하다. 본 발명에 있어서, 액체 급랭법에 의해 제조된 비정질 합금 박대 중에 나노 스케일의 미세한 결정입자가 분산된 상태로 존재하는 경우에 결정입자가 미세해져서 바람직한 결과를 얻을 수 있다. 그 후, 결정화 온도 이상의 온도 범위에서 열처리를 행하고, 결정 입경 60nm 이하의 체심 입방(體心立方) 구조의 결정입자가 비정질 모상(母相) 중에 체적 분율로 30% 이상 분산된 조직으로 만든다. 나노 결정입자 상이 체적 분율로 30% 이상을 차지함으로써 포화 자속밀도 B_s는 비정질 단상(單相)인 상태로부터 증가시킬 수 있다. 또한, 체적 분율로 50% 이상을 차지함으로써, Bs를 더욱 증가시킬 수 있다.

결정입자의 체적비는, 선분법(線分法), 즉 현미경 조직 중에 임의의 직선을 상정하고 그 테스트 라인의 길이 L_t, 결정상에 의해 점유되는 선의 길이 L_c를 측정하고, 결정입자에 의해 점유되는 선의 길이의 비율 L_L=L_c/L_t를 계산함으로써 구해진다. 여기서, 결정입자의 체적비 V_V=L_L이다.

Cu의 양 x는 1<x≤3으로 한다. 3.0%를 넘으면 액체 급랭 시에 비정질상을 주상으로 하는 박대를 얻는 것이 매우 어려워지고, 연자기 특성도 급격하게 악화된다. 또한, Cu의 양 x가 1% 이하이면, 적정한 열처리 조건 범위도 좁아져 보자력이 증가되고 연자성이 열화되므로 바람직하지 않다. 바람직한 Cu의 양은 1<x≤2이다. B의 양 y는 10≤y≤20으로 한다. B의 양이 10% 미만이면 비정질상을 주상으로 하는 박대를 얻는 것이 매우 어려워지고, 20%를 넘으면 포화 자속밀도의 저하를 초래하므로 바람직하지 않다. 보다 바람직한 Cu의 양 x, B의 양 y는 1.2<x≤1.8, 12≤y≤17, 보다 바람직하게는, 1.2≤x≤1.6, 14≤y≤17이며, Cu의 양, B의 양을 이와 같이 함으로써 특히 연자성이 뛰어나고 제조가 용이할 뿐 아니라 열처리에 의한 특성 불균일을 저감할 수 있다.

본 발명에서는 열처리 전의 단계에서, 합금 중에 비정질상이 존재하지 않고 결정으로 이루어지는 경우, 낮은 보자력은 얻을 수 없다. 그러나, 나노 스케일의 결정입자가 비정질상 중에 30% 미만 분산된 구조의 경우에는, 열처리 후에도 낮은 보자력을 얻을 수 있다. B는 비정질의 형성을 촉진하기 위해 불가결한 원소이며, Si, S, C, P, Al, Ge, Ga는 형성능의 향상에 기여한다. B의 농도 y는 10≤y≤20이며, Fe 함유량의 제약을 충족시키면서 비정질상이 안정적으로 얻어지는 조성 범위이다.

상기 자성 합금은, Fe의 양에 대하여, 그것의 2원자% 미만의 Ni을 포함할 수 있다. Ni의 첨가는, 유도 자기 이방성의 제어나 내식성 향상에 유효하다.

또한, 상기 자성 합금은, Fe의 양에 대하여, 그것의 1원자% 미만의 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, 백금족 원소, Au, Ag, Zn, In, Sn, As, Sb, Bi, Y, N, O 및 희토류 원소로부터 선택된 1종 이상의 원소를 포함할 수 있다. 이러한 원소의 첨가는, 미세 결정입자의 생성을 도와 연자기 특성의 개선에 기여한다.

구체적인 제조 방법은, 상기 조성의 용탕(溶湯)을 단일 롤법 등의 급랭 기술에 의해 100℃/sec 이상의 냉각 속도로 급랭하고, 일단 비정질상을 주상으로 하는 합금을 제조한 후, 이것을 가공하고, 결정화 온도 근방의 온도로 열처리를 행하고, 평균 입자계가 60nm 이하인 미세결정 조직을 형성함으로써 얻어진다. 단일 롤법 등의 급랭 기술에 의한 박대의 제조 및 열처리는 대기 중 또는, Ar, He, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소의 분위기 중 또는 감압 하에서 행한다. 자계 중 열처리에 의해, 유도 자기 이방성에 의해 연자기 특성을 개선할 수 있다. 이 경우, 유도 자기 이방성을 부여하는 데에는, 열처리 중, 일정 시간 자계를 인가하고, 자계 중 열처리를 행한다. 인가하는 자계는, 직류, 교류, 반복의 펄스 자계 중 어느 하나일 수 있다. 자계 중 열처리는 200℃ 이상의 온도 영역에서 통상 20분 이상 인가한다. 승온 중, 일정 온도로 유지 중 및 냉각 중에도 자계를 인가하는 것이, 연자기 특성의 향상으로 이어진다. 또한, 본 발명의 합금은 Co를 포함하고 유도 자기 이방성이 생기기 쉽고, B-H 루프 형상을 변화시켜 자기 특성을 개량할 수 있다.

열처리는 대기 중, 진공 중, Ar, 질소 등의 불활성 가스 중에서 행할 수 있지만, 특히 불활성 가스 중에서 행하는 것이 바람직하다. 열처리 시, 최고 도달 온도는 결정화 온도로부터 그보다 70℃ 정도 높은 온도 영역이 바람직하다. 열처리의 유지 시간을 1시간 이상으로 하는 경우, 조성에 따르지만 350℃에서 470℃의 범위가 최적이다. 일정 온도로 유지하는 시간은 양산성의 관점에서 통상적으로 24시간 이하이며, 바람직하게는 4시간 이하이다. 열처리의 평균 승온 속도는 0.1℃/분으로부터 10,000℃/분이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100℃/분 이상으로 하여, 보자력의 증가를 억제할 수 있다. 열처리는 1단계가 아니고, 다단계, 복수회 행할 수도 있다. 또한, 합금에 직접 전류를 흐르게 하여, 주울(Joule) 열에 의해 열처리를 행하거나, 응력 하에서 열처리할 수도 있다.

이상과 같은 프로세스를 거쳐 본 발명의 합금을 제조함으로써, 포화 자속밀도가 1.85T 이상, 보자력이 120A/m 이하인 자성 재료를 얻는 것이 용이해진다.

본 발명의 합금에 대한 열처리는, 미세 결정 조직을 형성하는 것을 목적으로 한다. 온도와 시간이라는 2개의 파라미터를 조정함으로써, 핵 생성 및 결정입자 성장을 제어할 수 있다. 그러므로, 고온 중의 열처리라도, 매우 단시간이면 결정입자 성장을 억제할 수 있고, 보자력이 작아져서, 저자계에서의 자속밀도가 향상되고, 히스테리시스 손실도 감소되는 효과가 얻어진다. 원하는 자기 특성에 따라, 전술한 저온 장시간의 열처리와 이 고온 단시간의 열처리를 적절히 구분하여 사용할 수 있지만, 이와 같은 고온 단시간의 열처리가, 일반적으로 요구되는 자기 특성을 얻기 쉬우므로 적합하다.

유지 온도는 430℃ 이상이 바람직하다. 430℃ 미만이면, 유지 시간을 적절히 조정해도 상기의 효과가 얻어지기 어렵다. 화합물이 석출되는 온도(T_X2)에 대하여, T_X2-50℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 이 열처리에 의한 제조 방법은, 고온역에서의 열처리 속도가 특성에 영향을 주므로, 열처리 온도가 300℃를 초과할 때의 승온 속도가 100℃/분 이상인 것이 바람직하고, 350℃를 초과할 때의 승온 속도가 100℃/분 이상인 것이 보다 바람직하다.

또한, 승온 속도의 제어나 다양한 온도로 일정 시간 유지하는 여러 단계의 열처리 등에 의해, 핵 생성을 제어하는 것도 가능하다. 또한, 결정화 온도보다 낮은 온도로 일정 시간 유지하고, 핵 생성에 충분한 시간을 부여한 후, 결정화 온도보다 높은 온도에서 1시간 미만 유지하는 열처리에 의해 결정입자 성장을 행하면, 결정입자끼리 서로의 성장을 서로 억제하기 때문에, 균질하고 미세한 결정 조직을 얻을 수 있다. 예를 들면, 250℃ 정도의 열처리를 1시간 이상 행하고, 그 후, 고온에서 단시간, 예를 들면, 열처리 온도가 300℃를 초과할 때의 승온 속도가 100℃/분 이상인 조건으로 열처리를 행하면, 상기의 제조 방법과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 연자성 미세결정 합금은, 필요에 따라 SiO₂, MgO, Al₂O₃ 등의 분말 또는 막으로 합금 박대 표면을 피복하거나, 화성(化成) 처리에 의해 표면 처리하고 절연층을 형성하거나, 애노드 산화 처리에 의해 표면에 산화물 절연층을 형성해 층간 절연을 행하는 등의 처리를 행하면 더욱 바람직한 결과를 얻을 수 있다. 이것은 특히 층간을 지나는 고주파에서의 와전류의 영향을 저감하고, 고주파에서의 자심 손실을 개선하는 효과가 있기 때문이다. 이 효과는 표면 상태가 양호하고, 또한 광폭의 박대로 구성된 자심에 사용한 경우에 특히 현저하다. 또한, 본 발명의 합금으로부터 자심을 제조할 때, 필요에 따라 함침이나 코팅 등을 행하는 것도 가능하다. 본 발명의 합금은 고주파의 용도로서 특히 펄스형 전류가 흐르는 응용에 가장 양호한 성능을 발휘하지만, 센서나 저주파의 자성 부품의 용도에도 사용 가능하다. 특히, 자기 포화가 문제시 되는 용도에 우수한 특성을 발휘할 수 있어, 하이파워의 파워 일렉트로닉스 용도에 특히 적합하다.

사용 시에 자화되는 방향과 거의 수직인 방향으로 자계를 인가하면서 열처리한 본 발명의 합금은, 종래의 고포화 자속밀도의 재료보다 낮은 자심 손실을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 합금은 박막이나 분말에서도 우수한 특성을 얻을 수 있다.

본 발명의 연자성 미세결정 합금 중 적어도 일부 또는 전부에는 평균 입경 60nm 이하의 결정입자가 형성되어 있다. 상기 결정입자는 조직의 30% 이상 비율인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50% 이상, 특히 바람직하게는 60% 이상이다. 특히 바람직한 평균 결정 입경은 2nm 내지 30nm이며, 이 범위에 있어서 특히 낮은 보자력 및 자심 손실을 얻을 수 있다.

전술한 본 발명의 합금 중에 형성되는 미세결정 입자는 주로 Fe와 Co를 주체로 하는 체심 입방 구조(bcc)의 결정상이며, Si, B, Al, Ge나 Zr 등이 고용(固溶)될 수도 있다. 또한, 규칙 격자를 포함할 수도 있다. 상기 결정상 이외의 나머지는 주로 비정질상이지만, 실질적으로 결정상만으로 이루어지는 합금도 본 발명에 포함된다. Cu나 Au를 포함하는 면심(面心) 입방 구조의 상(fcc 상)이 존재할 수도 있다.

또한, 비정질상이 결정입자의 주위에 존재하는 경우, 저항률이 높아지고, 결정입자 성장의 억제에 의해, 결정입자가 미세화되고 연자기 특성이 개선되므로 보다 바람직한 결과를 얻을 수 있다.

본 발명의 합금에 있어서 화합물상이 존재하지 않는 경우에, 보다 낮은 자심 손실을 나타내지만, 화합물상을 일부에 포함시킬 수도 있다.

본 발명의 제2 측면은, 상기 자성 합금을 이용한 자성 부품에 관한 것이다. 상기 본 발명의 자성 합금에 의해 자성 부품을 구성함으로써, 애노드 반응 장치 등의 대전류용(大電流用)의 각종 반응 장치, 액티브 필터용 초크 코일, 평활 초크 코일, 각종 변압기, 자기 차폐(shield), 전자 차폐 재료 등의 노이즈 대책 부품, 레이저 전원, 가속기용 펄스 파워 자성 부품, 모터, 발전기 등에 바람직한 고성능 또는 소형의 자성 부품을 실현할 수 있다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 각종 변압기, 대전류용의 각종 반응 장치, 전자 차폐 재료 등의 노이즈 대책 부품, 레이저 전원, 가속기용 펄스 파워 자성 부품, 액티브 필터용 초크 코일, 평활 초크 코일, 모터, 발전기 등에 사용되는 고포화 자속밀도이고 특히 낮은 자심 손실을 나타내고, 적정한 열처리 조건 범위가 넓고 열처리가 용이한 고포화 자속밀도 저손실의 연자성 미세결정 합금 및 그것을 사용한 고성능 자성 부품을 실현할 수 있으므로, 그 효과는 현저한 것이다.

도 1은 Fe_{82 .65- x}Co_xCu_{1 .35}B₁₄Si₂ 합금의 포화 자속밀도 Bs와 보자력 Hc를 나타낸 도면이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명을 실시예에 따라서 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

Fe_bal.Co₁₅Cu_1.5B₁₄Si₂(원자%)의 합금 용탕을 단일 롤법에 의해 급랭하고, 폭 10mm, 두께 19㎛의 비정질 합금 박대를 얻었다. X선 회절과 투과 전자 현미경 관찰의 결과, 비정질 합금 박대 중에는, 체적 분율로 30% 미만의 입경이 10nm 미만인 나노 스케일의 극미세한 결정입자가 형성되어 있는 것이 확인되었다. 이 결정입자는 주로 체심 입방 구조(bcc 구조)의 FeCo를 주체로 하는 고용체상인 것으로 생각된다.

승온 속도 200℃/분으로, 430℃까지 승온시켜 1시간 유지한 후,가열로에서 꺼내어 공냉했다. 열처리 후 시료에 대해, X선 회절 및 투과 전자 현미경에 의한 조직 관찰을 행하였다. 입경 약 25nm의 bcc 구조의 나노 결정입자상이 비정질 모상 중에 체적 분율로 50% 이상을 차지하고 있었다. 이들 시료를 길이 12cm로 가공하고, 자기 측정을 행하였다. 8000A/m의 자계에서 거의 포화되어 있고, 8000A/m에서의 자속밀도를 Bs로 하였다. 포화 자속밀도 Bs=1.94T, 보자력 Hc=17A/m을 나타내고, 높은 Bs에서 낮은 보자력을 나타내는 것으로 나타났다. 또한, 노즐 수명은, 같은 정도의 Bs를 나타내는 종래의 Fe_{bal .}Co_{29 .4}Cu₁Nb₂B₁₂Si₁ 합금의 약 1.5배였다.

(실시예 2)

조성식 Fe_82.65-xCo_xCu_1.35B₁₄Si₂(원자%)로 표시되는 합금 용탕을 단일 롤법에 의해 급랭하고, 폭 5mm, 두께 18㎛의 비정질 합금 박대를 제조하였다. 이어서, X선 회절과 투과 전자 현미경 관찰을 행하였다. 비정질 합금 박대 중에는, 체적 분율로 30% 미만의 입경이 10nm 미만인 나노 스케일 결정입자가 형성되어 있는 것이 확인되었다. 이 결정입자는 주로 체심 입방 구조(bcc 구조)의 FeCo를 주체로 하는 고용체상인 것으로 생각된다.

다음에, 승온 속도 200℃/분으로 430℃까지 승온하고, 1시간 유지하고 가열로에서 꺼내어 공냉하는 열처리를 행하였다. 이어서, X선 회절 및 투과 전자 현미경에 의한 조직 관찰을 행하였다. 입경 약 25nm의 bcc 구조의 나노 결정입자상이 비정질 모상 중에 체적 분율로 50% 이상을 차지하고 있었다. 이들 시료를 길이 12cm로 가공하고, 자기 측정을 행하였다. 도 1에 포화 자속밀도 Bs와 보자력 Hc의 Co량 의존성을 나타낸다. Co량 x가 10<x<25(원자%)인 범위에서 Bs가 1.85T 이상, Hc가 200A/m 이하인 우수한 특성을 얻을 수 있었다.

(실시예 3)

표 1에 나타내는 다양한 조성의 합금 용탕을 단일 롤법에 의해 급랭하고, 폭 5mm, 두께 18～25㎛의 비정질 합금 박대를 얻었다. 이들 합금 박대를, 350℃～460℃의 범위에서 열처리하고, 열처리 후의 단일 판형 시료를 B-H 트레이서로 평가했다. 이러한 열처리 후의 자성 합금은, 어느 것이나 조직 중 적어도 일부가 결정 입경 60nm 이하(0은 불포함)의 결정입자를 포함하는 것이었다. 또한, 나노 결정입자상이 비정질 모상 중에 체적 분율로 50% 이상을 차지하고 있었다.

표 1에 이들 시료 중 보자력이 가장 낮은 열처리 조건의 포화 자속밀도 B_s, 보자력 H_c, 최대 투자율 μ_m을 나타낸다. 비교를 위해, 종래의 나노 결정 합금의 자기 특성도 나타낸다.

본 발명의 합금은, 종래의 나노 결정 합금과 비교하면 1.85T 이상의 합금에 대하여는, 보자력이 낮고, 최대 투자율이 높고, 연자성이 우수하다. 종래의 보자력이 낮고 연자성이 우수한 나노 결정 합금은, 포화 자속밀도 Bs가 1.85T 미만이며, 본 발명의 합금보다 Bs가 낮다. 이상과 같이 본 발명의 합금은 종래의 나노 결정 합금과 비교하여 포화 자속밀도가 높음에도 관계없이 연자성도 우수하여, 초크 코일이나 변압기 등의 철심 재료에 사용한 경우, 소형화, 저손실화에 기여할 수 있다.

[표 1]

Claims (11)

1. 조성식: Fe_100-x-y-aCo_aCu_xB_y(단, 원자%로, 1<x≤3, 10≤y≤20, 10<a<25)로 표시되고, 조직 중 적어도 일부가 결정 입경 60nm 이하(0은 불포함)의 결정상이며, 또한 포화 자속밀도가 1.85T 이상이고, 보자력이 200A/m 이하인 자성 합금.
2. 조성식: Fe_{100 -x-y-z-a}Co_aCu_xB_yX_z(단, X는 Si, S, C, P, Al, Ge, Ga, Be으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소이며, 원자%로, 1<x≤3, 10≤y≤20, 0<z≤10, 10<a<25, 10<y＋z≤24)로 표시되고, 조직 중 적어도 일부가 결정 입경 60nm 이하(0은 불포함)의 결정상이며, 또한 포화 자속밀도가 1.85T 이상이고, 보자력이 200A/m 이하인 자성 합금.
3. 제2항에 있어서,

   상기 X는 Si, P로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소인, 자성 합금.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 Cu의 양 x가 1<x≤2인, 자성 합금.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 자성 합금은, Fe의 양에 대하여, 그것의 2원자% 미만의 Ni를 포함하는, 자성 합금.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 자성 합금은, Fe의 양에 대하여, 그것의 1원자% 미만의 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, 백금족 원소, Au, Ag, Zn, In, Sn, As, Sb, Sb, Bi, Y, N, O 및 희토류 원소로부터 선택된 1종 이상의 원소를 포함하는, 자성 합금.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 자성 합금을 사용한 자성 부품.
8. 조성식: Fe_100-x-y-aCo_aCu_xB_y(단, 원자%로, 1<x≤3, 10≤y≤20, 10<a<25)로 표시되는 비정질 합금 박대.
9. 조성식: Fe_100-x-y-z-aCo_aCu_xB_yX_z(단, X는 Si, S, C, P, Al, Ge, Ga, Be으로 이루어지는 1종 이상의 원소이며, 원자%로, 1<x≤3, 10≤y≤20, 0<z≤10, 10<a<25, 10<y＋z≤24로 표시되는 비정질 합금 박대.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    상기 비정질 합금 박대는, Fe의 양에 대하여, 그것의 2원자% 미만의 Ni를 포함하는, 비정질 합금 박대.
11. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    상기 비정질 합금 박대는, Fe의 양에 대하여, 그것의 1원자% 미만의 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, 백금족 원소, Au, Ag, Zn, In, Sn, As, Sb, Sb, Bi, Y, N, O 및 희토류 원소로부터 선택된 1종 이상의 원소를 포함하는, 비정질 합금 박대.

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