KR101497046B1

KR101497046B1 - 연자성 합금 및 이를 이용한 자기부품과 이들의 제조방법

Info

Publication number: KR101497046B1
Application number: KR1020097021514A
Authority: KR
Inventors: 아키리 우라타; 히로유키 마츠모토; 아키히로 마키노
Original assignee: 엔이씨 도낀 가부시끼가이샤; 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2015-02-27
Also published as: JPWO2008129803A1; CN103540872B; CN103540872A; DE112008000720T5; CN101636515B; US20100097171A1; WO2008129803A1; US8287665B2; JP5632608B2; CN101636515A; TWI451452B; TW200903534A; KR20090130054A

Abstract

본 발명은, P, B, Cu를 필수성분으로서 함유하는 연자성 합금에 관한 것이다. 바람직한 예는, Fe기 합금으로서, 70원자% 이상의 Fe, 5~25원자%의 B, 1.5원자% 이하의 Cu(0을 포함하지 않음), 10원자% 이하(0을 포함하지 않음)의 Ｐ를 포함하는 조성을 갖는다.

Description

연자성 합금 및 이를 이용한 자기부품과 이들의 제조방법{SOFT MAGNETIC ALLOY, MAGNETIC COMPONENT USING THE SAME, AND THEIR PRODUCTION METHODS}

본 발명은, 연자성 분말이나 연자성 리본 등의 연자성 합금 및 이를 이용한 자심(magnetic core)이나 인덕터, 그리고 이들의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 휴대기기의 발전이나 지구 온난화에 따라 환경 부하가 작은 기기가 필요해짐에 따라, 전자기기의 소형화, 에너지 절약화가 종래보다 강하게 요구되게 되었다. 이 때문에, 트랜스포머, 초크 코일 등의 전자기기에 이용되는 자성 전자부품도 소형화, 고주파, 고효율, 박형화(a smaller thickness) 등이 종래보다 강하게 요구되고 있다. 이들 자성 전자부품의 재료로서는, 종래부터 Mn-Zn, Ni-Zn 페라이트 등이 많이 이용되어 왔다. 그러나 현재로서는 수지 등으로 절연을 실시한 포화자속밀도가 높은 금속자성재료의 적층자심(multilayer magnetic cores), 권자심(wound magnetic cores), 압분자심(dust cores)으로 치환되게 되었다. 이 중에서도 압분자심은, 자성분말과, 절연, 결합의 역할을 담당하는 결합제(바인더)를 결합하여 부품형상으로 성형하는 자심으로서, 3차원 형상을 용이하게 성형할 수 있기 때문에, 용도를 광범위하게 예측할 수 있는 가능성이 높아 주목받고 있다.

자심의 재료로서는, 예컨대 포화자속밀도가 비교적 높은 Fe, Fe-Si, Fe-Si- Cr을 들 수 있다. 또한, 자기변형(磁歪, magnetostriction)이나 결정 자기이방성(magnetic crystalline anisotropy)이 작고, 연자기 특성(soft magnetic property)이 우수한 퍼멀로이(Ni-Fe계 합금)나 센더스트(등록상표, Fe-Si-Al 합금)를 들 수 있다. 그러나, 상기한 바와 같은 재료는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다. 먼저, Fe, Fe-Si, Fe-Si-Cr은, 포화자속밀도는 다른 자심재료보다 우수하기는 하지만, 연자기 특성이 뒤떨어진다. 퍼멀로이나 센더스트(등록상표)는, 연자기 특성은 다른 자심재료보다 우수하기는 하지만, Fe나 Fe-Si에 비하면 포화자속밀도는 절반이다.

한편, 최근, 비정질(非晶質)의 연자성 재료가 주목을 받고 있다. 이러한 종류의 비정질 연자성 재료로서 Fe기, Co기의 비정질 재료가 있다. Fe기 비정질 재료는 결정 자기이방성이 없기 때문에, 다른 자심재료에 비해 저철손(低鐵損)의 재료이지만, 비정질 형성능(形成能)이 낮고, 단일 롤 액체급냉법(a single-roll liquid quenching method) 등에 의해 제작된 두께 20~30㎛의 리본 등으로 한정되어 있다. Co기 비정질 재료는 영자기변형(zero-magnetostriction) 조성이 존재하고, 다른 자심재료에 비해 우수한 연자기 특성을 가지지만, 포화자속밀도가 페라이트와 같이 낮고, 또한 고가인 Co가 주성분이기 때문에, 상업재료로는 적합하지 않다는 등의 결점이 있다. 또 비정질 형성능이 우수한 Fe-Al-Ga-P-C-B-Si(특허문헌 1, 2)나 (Fe, Co)-Si-B-Nb(비특허문헌 1) 등의 금속유리합금에 대해서 근래 보고된 바 있지만 Fe의 함유량이 낮기 때문에 포화자속밀도가 1.2T 정도로 크게 저하된다. 또 Ga나 Co 등 가격이 높은 원료를 이용하고 있어 Co기 비정질 재료와 마찬가지로 공업적으로 바람직하지 않다.

또한, 저보자력(低保磁力, low magnetic coercive force), 고투자율의 자심재료로서, Fe-Cu-Nb-Si-B(비특허문헌 2, 3, 특허문헌 3, 4)나 Fe-(Zr, Hf, Nb)-B(비특허문헌 4, 특허문헌 5), Fe-Al-Si-Nb-B (비특허문헌 5)와 같은 나노결정재료가 주목받고 있다. 나노결정재료는, 비정질조직 내에 수 ㎚~수 10㎚ 정도의 나노결정을 석출시킨 재료로서, 자기변형이 종래의 Fe기 비정질 재료에 비해 작고, 그중에는 포화자속밀도가 높은 재료도 존재한다. 여기서 나노결정재료는, 비정질상태로부터 열처리에 의해 나노결정을 석출시키기 때문에, 높은 비정질 형성능을 가지며, 나노결정을 석출할 수 있는 조성이어야 하지만, 상기를 포함하는 나노결정재료는 일반적으로 비정질 형성능이 낮다.

따라서, 단일 롤 액체급냉법으로는 두께 20㎛ 정도의 리본만 제작할 수 있고, 또 냉각 속도가 비교적 느린 수분사(water atomization)법 등의 제조방법으로는 분말을 직접 제작할 수는 없다. 물론, 리본을 분쇄하여 분말을 제작할 수는 있지만, 분쇄하는 공정이 추가되기 때문에 압분자심의 제조 효율이 저하된다. 또한, 분쇄로는 분말 입경(粒徑)을 제어하기가 곤란하고, 또한 분말이 구(球)형상이 되지 않기 때문에, 성형성이나 자기특성의 향상도 곤란하다. 또한, 직접 분말을 제작할 수 있는 나노결정재료도 보고된 바 있지만(특허문헌 4), 이 나노결정재료는, 실시예의 조성으로부터 명백한 바와 같이, Fe의 함유량을 종래의 나노결정재료보다 적게 하고, B의 함유량을 많게 함으로써 비정질 형성능을 향상시키고 있기 때문에, 포화자속밀도가 종래의 나노결정재료보다 저하되는 것이 명백하다. 어쨌든 종래의 조성으로는, 우수한 연자기 특성을 가지고, 직접 분말을 제작할 수 있을 정도로 높은 비정질 형성능을 가지며, 포화자속밀도가 높은 자심재료는 얻을 수 없었다.

[비특허문헌 1] Baolong Shen, Chuntao Chang, Akihisa Inoue, “Formation, ductile deformation behavior and soft-magnetic properties of(Fe, Co, Ni)-B-Si-Nbbulk glassy alloys”, Intermetallics, 2007, Volume15, Issue1, p9

[비특허문헌 2] 야마우치, 요시자와, 「초미세 결정립 조직으로 이루어진 Fe기 연자성 합금」, 일본금속학회지, 사단법인 일본금속학회, 1989년 2월, 제53권, 제2호, p241

[비특허문헌 3] 야마우치, 요시자와, 「Fe기 초미결정 자성재료」, 일본 응용자기학회지, 사단법인 일본 응용자기학회, 1990년, 제14권, 제5호, p684

[비특허문헌 4] Suzuki, Makino, Inoue, and Masumoto, “Low corelosses of nanocrystalline Fe-M-B(M=Zr, Hf, or Nb) alloys”, Journal of AppliedPhysics, The American institute of Physics, September, 1993, Volume74, Issue5, p3316

[비특허문헌 5] 와타나베, 사이토, 타카하시, 「Fe-Al-Si-Nb-B 미결정 합금 리본의 연자기 특성과 구조」, 일본 응용자기학회지, 사단법인 일본 응용자기학회, 1993년, 제17권, 제2호, p191

[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 평09(1997)-320827호

[특허문헌 2] 일본 특허공개공보 평11(1999)-071647호

[특허문헌 3] 특허공보 제2573606호

[특허문헌 4] 일본 특허공개공보 2004-349585호

[특허문헌 5] 특허공보 제2812574호

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 우수한 연자기 특성을 가지고, 용이하게 리본이나 분말을 제작할 수 있을 정도로 높은 비정질 형성능과 높은 포화자속밀도가 양립하는 비정질 또는 나노결정의 연자성 합금을 제공하는 데 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명자들은, 상술한 과제를 해결하기 위해 다양한 합금조성에 대해서 예의 검토한 결과, P, B, Cu를 필수성분으로서 포함하는 Fe기 합금계에 있어서 여러가지의 조성 성분을 한정한 경우, 비정질 형성능은 향상하고, 비정질상(相)인 연자성 리본이나 분말, 부재 등을 얻을 수 있음을 발견하였다. 또한, 본 발명의 범위내에서는 열처리를 실시함으로써, 비정질 내에 평균 입경이 50㎚ 이하인 α-Fe 결정상(Fe를 주성분으로 한 bcc 구조를 갖는 결정립(結晶粒))을 석출시킬 수 있음을 발견하였다. 또한, 이들 비정질 또는 나노결정의 리본이나 분말을 이용함으로써, 자기특성이 우수한 권자심이나 적층자심, 압분자심 및 인덕터를 얻을 수 있음을 발견하였다. 그리고, 이러한 지견(知見)을 바탕으로 다음과 같은 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 70원자% 이상의 Fe, 5~25원자%의 B, 1.5원자% 이하의 Cu(0을 포함하지 않음), 10원자% 이하(0을 포함하지 않음)의 P를 포함하는, 용융상태의 Fe기 합금 조성물을 급냉응고시켜 이루어지는 연자성 합금을 제공한다.

상기 연자성 합금은 비정질상을 가지고 있어도 되고, 비정질상과 상기 비정질상 내에 분산된 평균 입경이 50㎚ 이하인 α-Fe 결정상을 주로 가지는 혼상(混相)조직을 가져도 된다.

(발명의 효과)

본 발명에 따르면, 우수한 연자기 특성과 높은 비정질 형성능을 가지고, 비정질 내지는 나노결정을 석출할 수 있는 연자성 합금을 제공할 수 있다.

또한, 이들 연자성 합금으로는, 이를 이용한 리본이나 분말, 나아가서는 상기 리본을 이용한 권자심이나 적층자심, 분말을 이용한 압분자심 등을 제공할 수 있고, 추가로 이들을 이용한 인덕터를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연자성 리본 및 연자성 분말의 열처리 전의 X선 회절 프로파일을 나타내는 그래프이다. 여기서, 연자성 리본은 Fe _75.91B₁₁P₆Si₇Cu_0.09로 이루어진 조성을 갖는 것이며, 연자성 분말은 Fe _79.91B₁₀P₂Si₂Nb₅Cr₁Cu_0.01로 이루어진 조성을 갖는 것이다.

도 2(a)는 실시예에 따른 인덕터를 나타내는 도면으로서, 코일을 투시한 사시도이다.

도 2(b)는 도 2(a)의 인덕터를 나타내는 도면으로서, 코일을 투시한 측면도이다.

도 3은 실시예에 따른 인덕터의 직류 중첩 특성도이다.

도 4는 실시예에 따른 인덕터의 실장 효율을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 압분자심

2 : 코일

3 : 표면실장용 단자

이하, 본 발명에 적합한 실시형태를 상세히 설명한다.

먼저, 제 1 실시형태에 따른 연자성 합금의 조성 및 구조에 대해서 설명한다. 본 발명자는, 다양하게 검토한 결과, P, B, Cu를 필수성분으로서 포함하는 Fe기 합금 조성물에 있어서, 비정질 단상(單相)으로 우수한 연자기 특성을 가진 리본이나 벌크재, 분말을 용이하게 제작할 수 있음을 발견하였다. 또한, 그 합금에 적절한 온도에서 열처리를 실시함으로써, 비정질상 내에 평균 입경이 50㎚ 이하인 α-Fe 결정상이 분산되는 혼상조직을 발현할 수 있는 점, 게다가 그 리본이나 분말을 이용함으로써, 자기특성이 우수한 권자심, 적층자심, 압분자심 및 인덕터를 얻을 수 있음을 발견하였다.

특히 P, B, Cu의 조성 성분을 한정하고, Fe기 합금 조성물의 조성을 70원자% 이상의 Fe, 5~25원자%의 B, 1.5원자% 이하의 Cu(0을 포함하지 않음), 10원자% 이하(0을 포함하지 않음)의 P를 포함하는 조성으로 규정함으로써, 비정질 단상이며 우수한 연자기 특성을 가진 리본이나 벌크재, 분말을 용이하게 제작할 수 있음을 발견하였다.

상기 Fe기 합금에 있어서, 주성분인 Fe는 자성을 담당하는 원소로서, 자기특성을 가지기 위해 필수적이다. 단, Fe의 비율이 70원자% 보다 적으면 포화자속밀도가 저하되는 원인이 된다. 따라서, Fe의 비율은 70원자% 이상인 것이 바람직하다.

B는 비정질 형성을 담당하는 원소로서, 비정질 형성능을 향상시키기 위해 필수적이다. 단, B의 비율이 5원자% 보다 적으면 충분한 비정질 형성능을 얻을 수 없다. 또한, B의 비율이 25원자%를 초과하면, Fe 함유량이 상대적으로 감소하여, 포화자속밀도의 저하를 초래하는 동시에, 융점의 급격한 상승, 비정질 형성능의 저하 등에 의해 리본이나 분말의 제작이 곤란해진다.

Cu는, 필수 원소로서, 나노결정의 입경을 미세화하는 작용이 있다고 생각된다. 또한, P와 동시에 첨가함으로써, 비정질 형성능을 향상시키는 작용을 가진다. 단, Cu의 비율이 1.5원자%를 초과하면 비정질 형성능이 저하되고, 분말을 직접 제작하기가 곤란해지기 때문에, 1.5원자% 이하로 하는 것이 바람직하다.

P는 B와 마찬가지로 비정질 형성을 담당하는 원소로서, 비정질 형성능을 향상시키기 위해서 필수적이다. 단, P의 비율이 10원자%를 초과하면, 자성을 담당하는 Fe 함유량이 상대적으로 감소하여 포화자속밀도의 저하를 초래하는 동시에, 열처리 후에 Fe-P의 화합물이 석출되어 연자기 특성이 저하되는 하나의 원인이 된다. 따라서, P의 비율은 10원자% 이하로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 Fe기 합금 조성물은 ΔTx(과냉각 액체영역)=Tx(결정화 개시온도)-Tg(유리천이온도, Glass Transition Temperature)에 의해 나타내지는 과냉각 액체영역을 가지고 있다. ΔTx를 가진다는 것은, 비정질상이 안정적이고 비정질 형성능이 높은 것을 의미한다. 따라서, 상기 Fe기 합금 조성물은, 단일 롤 액체급냉법보다 냉각 속도가 느린 수분사법이나 금형주조법 등의 제작법으로도 비정질화할 수 있어, 비정질 형성능을 향상시킬 수 있다. 또한, Tg 온도 근방에서 열처리함으로써 응력이 완전히 완화되어 우수한 연자기 특성이 발현되는 동시에, 나노결정을 석출시키기 위한 열처리에 있어서는, ΔTx를 통과하기 때문에, 점성이 저하되어 분말의 응력완화가 가능해진다. 또한, 보다 우수한 비정질 형성능, 연자기 특성을 얻기 위해서는, ΔTx는 20℃ 이상인 것이 바람직하다.

상기 Fe기 합금 조성물은, 후술하는 바와 같이 용융상태로부터 급냉시킴으로써 비정질상을 가진 연자성 합금이 된다. 또한, 비정질의 연자성 합금을 열처리함으로써, 비정질상과 α-Fe 결정상의 혼층 조직을 갖는 연자성 합금을 얻을 수도 있다. 본 Fe기 합금 조성물은 비정질상 내지는 비정질상과 α-Fe 결정상의 혼층(混層)조직을 가진 연자성 합금으로서, 연자기 특성이 우수하고, 저철손이며, 포화자속밀도가 높다. 또, α-Fe 결정립의 평균 입경이 50㎚를 초과하면 연자기 특성의 저하를 초래한다. 따라서, 결정립의 평균 입경은 50㎚ 이하인 것이 바람직하고, 30㎚ 이하인 것이 더 바람직하다. 또 급냉상태에서 결정립이 석출된 경우라도 결정립이 50㎚ 이하이면 된다.

다음으로, 제 1 실시형태에 관한 Fe기 합금 조성물의 제조방법에 대해서 설명한다. 먼저, 앞에서 진술한 조성의 Fe기 합금을 용융한다. 다음으로, 단일 롤 액체급냉법이나 수분사법, 금형주조법 등의 냉각방법에 의해 용융한 Fe기 합금을 급냉하면, 비정질상을 가진 연자성 리본이나 연자성 분말, 연자성 부재가 제작된다. 여기서, 제작된 연자성 리본이나 분말에 대해서 비정질 상태를 유지할 수 있는 온도, 시간으로 열처리하고, 내부응력을 완화함으로써 연자기 특성을 향상시킬 수 있다. 또 결정을 석출할 수 있는 온도 이상으로 열처리함으로써 비정질상 내에 50㎚ 이하의 결정립이 석출된다. 즉, 열처리에 의해, 비정질상과 α-Fe 결정상의 혼층조직을 가진 연자성 리본이나 분말을 얻을 수 있다. 여기서, 열처리 온도가 300℃ 보다 낮으면 내부응력을 완화할 수 없고, 또 400℃ 보다 낮으면 α-Fe 결정상이 석출되지 않으며, 700℃를 초과하면 α-Fe 결정상의 결정 입경이 50㎚를 초과하여 연자기 특성이 저하된다. 따라서, 비정질상태로 이용하는 경우에는 300℃~600℃의 범위에서 열처리하는 것이 바람직하다. 또 α-Fe 결정상의 결정립을 석출시키기 위해서는, 저온이라도 장시간에 걸쳐 유지함으로써 결정화할 수 있고, 400℃~700℃의 범위에서 열처리하는 것이 바람직하다. 열처리는 예컨대 진공, 아르곤, 질소 등의 분위기하에서 행해지지만, 대기중에서 행해도 된다. 또, 열처리 시간은 예컨대 10분에서 100분 정도이다. 또한, 자기장 중 혹은 응력하에서 열처리하여, 연자성 리본이나 분말의 자기특성을 조정해도 된다.

여기서, 제 1 실시형태의 Fe기 합금 조성물의 특징은, 합금 조성의 조정과, 상기 합금의 특성을 충분히 발현시키기 위한 용융상태로부터의 급냉응고, 열처리에 의해 얻어지는 비정질 단상 내지는 비정질과 50㎚ 이하의 α-Fe 결정상의 혼상(混相)조직에 있으므로, Fe기 합금 조성물의 제조장치로서는 종래의 장치를 그대로 이용할 수 있다. 즉, 열처리 공정을 위해, 분위기 조정이 가능하고, 300~700℃의 범 위에서 온도제어가 가능한 로(爐)가 필요하게 되는 것 이외에는, 종래의 장치를 사용할 수 있고, 예컨대 모(母)합금을 얻기 위해서는 종래의 고주파 가열장치나 아크용해장치(arc melting apparatus)를 사용할 수 있고, 리본화에는, 단일 롤 액체급냉장치나 트윈 롤 장치, 분말화에는 수분사장치, 가스분사장치, 벌크 부재(bulk member)에는 금형주조장치나 사출성형장치 등을 이용할 수 있다.

다음으로, 제 1 실시형태에 관한 Fe기 합금 조성물 중 연자성 리본을 이용한 권자심, 적층자심의 제조방법에 대해서 설명한다. 먼저 열처리 전의 연자성 리본을 소정의 폭으로 절단하고, 링형상으로 감아서 접착제나 용접에 의해 고정하여 권자심으로 한다. 또 열처리 전의 연자성 리본을 소정의 형상으로 펀칭하고, 적층해서 이용하여 적층자심으로 한다. 적층간의 결합재로서 절연이나 접착의 기능을 가진 수지를 이용해도 된다. 다음으로, 제 1 실시형태에 관한 Fe기 합금 조성물 중 연자성 분말을 이용한 압분자심의 제조방법에 대해서 설명한다. 먼저, 열처리 전의 연자성 분말(비정질상을 가진 연자성 분말)을 결합제와 결합하여 혼합물을 제작한다. 다음으로, 혼합물을 프레스기 등에 의해 원하는 형상으로 성형하여 성형체를 제작한다. 마지막으로, 성형체에 의해 열처리하여 압분자심이 완성된다. 권자심, 적층자심, 압분자심에 이용하는 결합재로서는, 열경화성 고분자를 이용할 수 있고, 용도나 필요한 내열성에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예컨대, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 크실렌 수지, 디알릴프탈레이트(diallyl phthalate) 수지, 실리콘 수지, 폴리아미드이미드, 폴리이미드 등을 들 수 있지만, 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다. 비정질상태로 이용하는 경우에는 300℃~600℃ 정도에서 결정화되지 않은 범위에서 응력완화의 열처리를 실시한다. 또한 나노 결정화의 상태로 해서 이용하는 경우에는 400℃~700℃의 범위에서 열처리를 실시함으로써, 비정질상 내에 50㎚ 이하의 결정립을 석출시켜, 결정립의 석출과, 성형에 의해 생긴 내부응력의 완화가 동시에 가능해진다. 또, 열처리 전의 연자성 리본이나 분말이 아닌 열처리 후의 연자성 리본이나 분말을 이용하여 권자심, 적층자심, 압분자심을 제조해도 된다. 이 경우에는, 최후의 열처리 공정의 열처리 온도는 결합재를 경화시키는 정도의 온도여도 되고, 또 응력완화의 열처리를 실시해도 된다. 또한, 권자심, 적층자심, 압분자심을 제조하는 공정에 대해서도, 기본적으로는 종래의 장치를 그대로 이용할 수 있다.

다음으로, 제 1 실시형태에 관한 Fe기 합금 조성물 중 연자성 리본이나 분말을 이용한 인덕터의 제조방법에 대해서 설명한다. 전술한 바와 같이 권자심, 적층자심이나 압분자심을 제작하고, 압분자심을 코일의 근방에 배치함으로써, 인덕터가 완성된다. 또, 열처리 전의 연자성 리본이나 분말이 아닌 열처리 후의 연자성 리본이나 분말을 이용하여 인덕터를 제조해도 된다. 이 경우에는, 최후의 열처리 공정의 열처리 온도는, 결합재를 경화시키는 정도의 온도여도 되고, 또 응력완화의 열처리를 실시해도 된다. 또한, 인덕터를 제조하는 공정에 대해서도, 기본적으로는 종래의 장치를 그대로 이용할 수 있다. 다음으로, 제 1 실시형태에 관한 연자성 분말을 이용한 인덕터의 제조방법의 변형예에 대해서 설명한다. 먼저, 열처리 전의 연자성 분말을 실리콘 수지 등과 결합제와 결합하여 혼합물을 제작한다. 다음으로, 혼합물과 코일을 프레스기 등에 의해 원하는 형상으로 일체 성형하여 일체 성형체를 제작한다. 다음으로, 일체 성형체를 비정질상태로 이용하는 경우에는 300℃~600℃ 정도에서 결정화되지 않은 범위에서 응력완화의 열처리를 실시한다. 또 나노 결정화의 상태로 해서 이용하는 경우에는 400℃~700℃의 범위에서 열처리를 실시함으로써, 비정질상 내에 50㎚ 이하의 결정립을 석출시켜 인덕터가 완성된다. 또, 열처리 전의 연자성 분말이 아닌 열처리 후의 연자성 분말을 이용하여 인덕터를 제조해도 된다. 이 경우에는, 최후의 열처리 공정의 열처리 온도는, 결합재를 경화시키는 정도의 온도여도 되고, 또 응력완화의 열처리를 실시해도 된다. 또한, 상기 변형예에서는 압분자심과 일체화된 코일에도 열처리를 실시하므로, 코일을 구성하는 와이어 절연체의 내열성을 고려할 필요가 있다.

이와 같이, 제 1 실시형태의 연자성 분말은 P, B, Cu를 필수성분으로서 포함하는 Fe기 합금이다. 따라서, 단일 롤 액체급냉법이나 분사법, 금형주조법 등으로 직접, 비정질 리본이나 분말, 벌크 부재를 제조할 수 있으며, 열처리를 실시함으로써 응력완화시키는 것 이외에, 비정질상 내에 50㎚ 이하의 결정립을 석출시켜, 연자기 특성을 향상시키는 것도 가능하다. 따라서, 제 1 실시형태의 연자성 리본, 분말, 벌크 부재는, 연자기 특성이 우수하고, 포화자속밀도가 높고, 철손도 낮으며, 상기 연자성 리본이나 분말을 이용함으로써 우수한 특성을 구비한 권자심, 적층자심, 압분자심을 얻을 수 있다. 또한, 상기 권자심, 적층자심, 압분자심을 이용함으로써, 보다 우수한 특성을 가진 인덕터를 얻을 수 있다.

다음으로, 제 2 실시형태에 관한 Fe기 합금 조성물의 조성 및 구조에 대해서 설명한다. 본 발명자는 더욱 검토한 결과, 제 1 실시형태에 있어서, Fe기 합금의 조성을 더 한정함으로써, 보다 우수한 연자기 특성을 가지고, 단일 롤 액체급냉법 등에 의해 용이하게 리본을 제작할 수 있으며, 또 수분사법 등에 의해 직접 비정질 분말을 제작할 수 있을 만큼 높은 비정질 형성능이 얻어지는 것을 발견하였다.

즉, 제 2 실시형태의 상기 Fe기 합금 조성물은, 하기 (1)식에 나타내는 조성의 성분을 갖는다.

(Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g…(1)

단, M¹은 Co, Ni 중 적어도 어느 한 쪽의 원소, M²는 Nb, Mo, Zr, Ta, W, Hf, Ti, V, Cr, Mn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소, M³은 백금족 원소, 희토류 원소, Au, Ag, Zn, Sn, Sb, In, Rb, Sr, Cs, Ba로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소, M⁴는 C, Si, Al, Ga, Ge로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소로서, a, b, c, d, e, f, g는 각각, 0≤a≤0.5, 0≤b≤10, 5≤c≤25, 0 <d≤10, 0 <e≤1.5, 0≤f≤2, 0≤g≤8, 70≤100-b-c-d-e-f-g를 만족시키는 수치다. 또한, 백금족 원소는 Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Os로 이루어지고, 희토류 원소는 Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu로 이루어진다.

상기 Fe기 합금에 있어서, 주성분인 Fe는 자성을 담당하는 원소로서, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 자기특성을 가지기 위해 필수적이다.

M¹은 Fe와 마찬가지로 자성을 담당하는 원소로서, M¹의 첨가에 의해, 자기변 형을 조정하거나, 자기장 중 열처리 등에 의해 유도 자기이방성을 부여할 수 있게 된다. 그러나, M¹의 비율이 (1)식에서 a>0.5를 만족시키는 비율이 되면, 포화자속밀도의 저하나 연자기 특성의 열화(劣化)를 초래할 가능성이 있다. 따라서, M¹의 비율은 (1)식에서 a≤0.5를 만족시키는 비율인 것이 바람직하고, a≤0.3을 만족시키는 비율인 것이 더 바람직하다.

M²는 비정질 형성능을 높이는데 유효한 원소로서, 리본이나 분말의 제작을 쉽게 한다. 또 나노결정 합금에 있어서도 결정립의 성장을 억제하는 효과도 가지고 있다. 그러나, M²의 비율이 10원자%를 초과하면 Fe 농도가 저하되어 포화자속밀도가 저하되기 때문에, M²의 비율은 10원자% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 비정질 조직으로서 고(高)포화자속밀도를 얻기 위해서는 5원자% 이하가 바람직하고, 또 열처리에 의해 50㎚ 이하의 결정립을 얻기 위해서는, 결정립의 성장을 억제하기 위해서 1원자% 이상이 바람직하며, 또 비정질 형성능이나 포화자속밀도의 저하, 또 Fe-M²화합물이 석출되기 쉬어짐으로써 연자기 특성의 저하를 초래하기 때문에 10원자% 이하가 바람직하다.

또한 M² 중에서도 Cr은 Fe기 합금 조성물의 비저항(resistivity) 향상이나 조성물 표면의 부동태층(passive layer)에 의한 고주파 특성개선에 기여하는 원소로서, 0.1원자% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또 수분사에 의한 분말의 제작에 있어서도 0.1원자% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한 내식성(corrosion resistance)을 요하는 환경에서 사용하는 경우에는 1원자% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 방청처리(rustproof treatment) 등의 공정을 생략할 수도 있다.

B는 비정질 형성을 담당하는 원소로서, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 높은 비정질 형성능을 얻기 위해서 필수적이다. 단, B의 비율이 5원자% 보다 적으면 충분한 비정질 형성능을 얻을 수 없다. 또한, B의 비율이 25원자%를 초과하면, Fe 함유량이 상대적으로 감소하여, 포화자속밀도의 저하를 초래하는 동시에, 융점의 급격한 상승, 비정질 형성능의 저하 등에 의해 리본이나 분말의 제작이 곤란해진다. 따라서, B의 비율은 5~25원자%의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 과냉각 액체영역(ΔTx)을 가지고, 우수한 비정질 형성능을 얻기 위해서는 5~20원자%로 하는 것이 바람직하고, 또한, 열처리에 의해 나노결정조직으로 하여 우수한 연자기 특성을 얻기 위해서는 자기특성이 뒤떨어지는 Fe-B 화합물의 석출을 억제하기 위해 5~18%로 하는 것이 바람직하다.

P는 B와 마찬가지로 비정질 형성을 담당하는 원소로서, 높은 비정질 형성능을 얻기 위해서 필수적이다. 단, P의 비율이 10원자%를 초과하면, 자성을 담당하는 Fe 함유량이 상대적으로 감소하여, 포화자속밀도의 저하를 초래할 우려가 있다. 따라서, P의 비율은 10원자% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한 P의 비율이 8원자%를 초과하면 열처리에 의해 나노결정화시켰을 경우에 Fe-P 화합물이 석출되어 연자기 특성의 저하를 초래할 우려가 있기 때문에, 이 경우 P의 비율은 8원자% 이하로 하는 것이 바람직하고, 5원자% 이하가 더 바람직하다. 단, 0.2원자% 보다 적 으면 비정질 형성능이 저하되기 때문에, 0.2원자% 이상인 것이 바람직하다.

Cu는 나노결정의 입경을 미세화하는 작용이 있고, 또한 P와 동시에 첨가함으로써, 비정질 형성능을 향상시키는 작용을 가지며 0.025원자% 이상이 필요하다. 또한, Cu의 비율이 1.5원자%를 초과하면 비정질 형성능이 저하되기 때문에, 1.5원자% 이하로 하는 것이 바람직하다. 열처리에 의해 나노결정조직으로 하여 우수한 연자기 특성과 비정질 형성능을 얻기 위해서는 1원자% 이하로 하는 것이 바람직하고, 또 비정질상태에 있어서, 과냉각 액체영역(ΔTx)을 가지고, 우수한 비정질 형성능을 얻기 위해서는 0.8원자% 이하로 하는 것이 바람직하다.

M³은 열처리에 의해 석출된 결정상의 결정 입경을 미세화하는 효과가 있다. 그러나, M³의 비율이 2원자%를 초과하면 비정질 형성능이 저하되고, 또 Fe량이 상대적으로 감소하여 포화자속밀도가 저하된다. 따라서, M³의 비율은 2원자% 이하인 것이 바람직하다.

M⁴는 B나 P와 함께 첨가함으로써, 비정질 형성능의 향상을 촉진하는 동시에, 자기변형의 조정, 내식성의 향상 등의 작용도 가진다. 그러나, M⁴의 비율이 8원자%를 초과하면, 비정질 형성능이 저하되는 동시에, 열처리에 의해 나노 결정화시킨 경우 화합물이 석출되어, 연자기 특성을 저하시키는 하나의 원인이 된다. 또한, Fe량이 상대적으로 감소하여 포화자속밀도가 저하된다. 따라서, M⁴의 비율은 8원 자% 이하인 것이 바람직하다.

또, 연자성 분말의 제조방법, 압분자심의 제조방법, 인덕터의 제조방법은 제 1 실시형태와 동일하므로 그에 대한 설명을 생략한다.

이와 같이, 제 2 실시형태에서는 비정질의 연자성 리본이나 분말은, P, B, Cu를 필수성분으로서 포함하는 Fe기 합금이다. 따라서, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 나타낸다. 또한, 제 2 실시형태에 따르면, 제 1 실시형태보다 Fe기 합금의 조성을 한정하고, M¹을 첨가하고 있다. 따라서, 제 1 실시형태에 비해 자기변형을 보다 작게 할 수 있고, 또한, 자기장 중 열처리 등에 의해 유도 자기이방성을 부가할 수 있다. 또한, 제 2 실시형태에 따르면, 제 1 실시형태보다 Fe기 합금의 조성을 한정하고, M²를 첨가하고 있다. 따라서, 제 1 실시형태에 비해 포화자속밀도를 더욱 높일 수 있다. 또한, 제 2 실시형태에 따르면, 제 1 실시형태보다 Fe기 합금의 조성을 한정하고, M³을 첨가하고 있다. 따라서, 제 1 실시형태에 비해 석출된 결정립을 보다 미세화할 수 있다. 또한, 제 3 실시형태에 따르면, 제 1 실시형태 보다 Fe기 합금의 조성을 한정하고 M⁴를 첨가하고 있다. 따라서, 제 1 실시형태에 비해 비정질 형성능을 더욱 향상시킬 수 있고, 자기변형을 더욱 작게 할 수 있으며, 내식성을 보다 향상시킬 수 있다.

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

(실시예 1~24, 비교예 1~6）

Fe, B, Fe₇₅P₂₅, Si, Fe₈₀C₂₀, Cu, Al의 원료를 각각 하기의 표 1에 기재된 본 발명의 실시예 1~24, 및 비교예 1~6의 합금조성이 되도록 각각 칭량(秤量)하고, 알루미나 도가니(crucible) 속에 넣고 고주파 유도 가열장치의 진공챔버 내에 배치하여 진공흡인(vacuuming)을 행하고, 이후 감압 Ar 분위기중에서 고주파 유도 가열에 의해 용해하여 모합금을 제작하였다. 상기 모합금을 단일 롤 액체급냉법에 의해 처리하여, 다양한 두께를 가진 폭 약 3mm, 길이 약 5m의 연속 리본을 제작하였다. 이들 리본의 냉각 속도가 가장 느려지는 급냉시에 구리 롤과 접촉하고 있지 않은 리본의 면을 X선 회절법으로 평가함으로써, 각각의 리본에 대해서 최대 두께(t_max)를 측정하였다. 최대 두께(t_max)가 커지는 것은 느린 냉각속도에서도 비정질 구조가 얻어지고, 높은 비정질 형성능을 갖는 것을 의미한다. 또, 프로파일의 예로서 도 1에, 본 발명에 포함되는 Fe_75.91B₁₁P₆Si₇Cu_0.09로 이루어진 조성으로 조제한 두께 260㎛ 리본의 X선 회절의 프로파일을 나타낸다. 다음으로, 이들 리본에 대해서 DSC를 이용하여 40℃/분(0.67℃/초)의 조건에서, 열적 성질에 대해서 평가를 실시하여, Tx(결정화 개시온도), Tg(유리천이온도)를 구하고, Tx와 Tg로부터 ΔTx(과냉각 액체영역)를 산출하였다. 또한 완전히 비정질 단상인 리본에 대해서, 진동시료형 자력계(VSM:Vibrating-Samle Magnetometer)에 의해 포화자속밀도(Bs)를 평가하였다. 표 1에 본 발명의 실시예 1~24, 및 비교예 1~6의 조성에서의 비정질 합금 조성물의 포화자속밀도(Bs), 최대 두께(t_max), 두께 40㎛ 리본의 X선 회절결과 및 그 리본 폭의 측정결과를 각각 나타낸다.

[표 1]

표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1~24의 비정질 합금 조성물은, 모두 포화자속밀도(Bs)가 1.20T 이상으로서, Fe, Si, B 원소로 이루어진 종래의 비정질 조성물인 비교예 1에 비해 비정질 형성능이 높고, 40㎛ 이상의 최대 두께(t_max)를 가지고 있다.

여기서, 표 1에 나타낸 조성 중, 실시예 1~6, 비교예 2에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, B의 함유량인 c의 값을 7원자%에서 27원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 1에서 6의 경우에는, Bs≥1.20T, t_max≥40㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 c≤25의 범위가 본 발명에서의 파라미터(c)의 조건범위가 된다. c=27인 비교예 2의 경우에는, 비정질 형성능이 저하되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다. 또 실시예 6은 유리천이온도가 20℃ 미만이기 때문에 B의 함유량은 20원자% 이하가 바람직하다.

여기서, 표 1에 나타낸 조성 중, 실시예 1~6, 비교예 3에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, Fe 함유량인 100-b-c-d-e-f-g의 값을 68.91원자%에서 79.91원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 1에서 6의 경우에는, Bs≥1.20T, t_max≥40㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 70.91≤100-b-c-d-e-f-g의 범위가 본 발명에서의 파라미터(100-b-c-d-e-f-g)의 조건범위가 된다. 100-b-c-d-e-f-g=68.91인 비교예 3의 경우에는, Fe 함유량의 감소에 의해 포화자속밀도(Bs)가 저하되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 1에 나타낸 조성 중, 실시예 7~10, 비교예 4에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, P의 함유량인 d의 값을 1원자%에서 12원 자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 7에서 10의 경우에는, Bs≥1.20T, t_max≥40㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 ｄ≤10의 범위가 본 발명에서의 파라미터(d)의 조건범위가 된다. d=12인 비교예 4의 경우에는, 비정질 형성능이 저하되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

표 1에 나타낸 조성 중, 실시예 11~16, 비교예 5에 관한 것은 (Fe_1-aＭ¹ _a) _{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, Cu의 함유량인 e의 값을 0.025원자%에서 2원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 11~16의 경우에는, Bs≥1.20T, t_max≥40㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 e≤1.5의 범위가 본 발명에서의 파라미터(e)의 조건범위가 된다. e=2인 비교예 5의 경우에는, 비정질 형성능이 저하되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

표 1에 나타낸 조성 중, 실시예 17~24, 비교예 6에 관한 것은 (Fe_1-aＭ¹ _a) _{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, M⁴의 함유량인 g의 값을 0원자%에서 10원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 17~24의 경우에는, Bs≥1.20T, t_max≥40㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 0≤g≤8의 범위가 본 발명에서의 파라미터(g)의 조건범위가 된다. g=10인 비교예 6의 경우에는, 비정질 형성능이 저하되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

(실시예 25~47, 비교예 7~16)

Fe, B, Fe₇₅P₂₅, Si, Fe₈₀C₂₀, Al, Cu의 원료를 각각 하기의 표 2에 기재된 본 발명의 실시예 25~47, 및 비교예 7~16의 합금조성이 되도록 각각 칭량하고, 알루미나 도가니 속에 넣고 고주파 유도 가열장치의 진공챔버 내에 배치하여 진공화시키고, 이후 감압 Ar 분위기중에서 고주파 유도 가열에 의해 용해하여 모합금을 제작하였다. 상기 모합금을 단일 롤 액체급냉법에 의해 처리하여, 다양한 두께를 가진 폭 약 3mm, 길이 약 5m의 연속 리본을 제작하였다. 이들 리본의 냉각 속도가 가장 느려지는 급냉시에 구리 롤(copper rolls)과 접촉하고 있지 않은 리본의 면을 X선 회절법으로 평가함으로써, 각각의 리본에 대해서 최대 두께(t_max)를 측정하였다. 최대 두께(t_max)가 커지는 것은 느린 냉각속도에서도 비정질 구조가 얻어지고, 높은 비정질 형성능을 갖는 것을 의미한다. 또한 완전히 비정질 단상인 리본에 대해서, VSM에 의해 포화자속밀도(Bs)를 평가하였다. 표 2에 본 발명의 실시예 25~47, 및 비교예 7~16의 조성에서의 비정질 합금 조성물의 포화자속밀도(Bs), 최대 두께(t_max) , 두께 30㎛의 리본의 X선 회절결과 및 그 리본 폭의 측정결과를 각각 나타낸다.

[표 2]

표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 25~47의 비정질 합금 조성물은, Fe의 함유량이 78원자% 이상의 조성으로서, Fe, Si, B 원소로 이루어진 종래의 비정질 조성물인 비교예 7에 비해 포화자속밀도(Bs)가 높아 모두 1.55T 이상이며, 또한 비교예 8, 9에 비해 비정질 형성능이 높고, 아몰퍼스(amorphous) 리본을 용이하게 제작할 수 있는 30㎛ 이상의 최대 두께(t_max)를 가지고 있다.

여기서, 표 2에 나타낸 조성 중, 실시예 25~28, 비교예 10에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, B 함유량인 ｃ의 값을 4원자%에서 12원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 25에서 28의 경우에는, Bs≥1.55T, t_max≥30㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 5≤c의 범위가 본 발명에서의 파라미터(c)의 조건범위가 된다. c=4인 비교예 10의 경우에는, 비정질 형성능이 저하되고, 비정질 단상의 리본을 얻을 수 없어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 2에 나타낸 조성 중, 실시예 25~31, 비교예 11에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, P 함유량인 d의 값을 0원자%에서 5원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 25에서 31의 경우에는, Bs≥1.55T, t_max≥30㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 0.2≤d의 범위가 본 발명에서의 파라미터(d)의 조건범위가 된다. d=0인 비교예 11의 경우에는, 비정질 형성능이 저하되고, 비정질 단상의 리본을 얻을 수 없어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 2에 나타낸 조성 중, 실시예 32~35, 비교예 12, 13에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, Cu의 함유량인 e의 값을 0원자%에서 1원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 32에서 35의 경우에는, Bs≥1.55T, t_max≥30㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 0.025≤e의 범위가 본 발명에서의 파라미터(e)의 조건범위가 된다. e=0, 1인 비교예 12, 13의 경우에는, 비정질 형성능이 저하되고, 비정질 단상의 리본을 얻을 수 없어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다. 이와 같이 Cu는 미량을 첨가하여도 비정질 형성능에 큰 영향을 주기 때문에, 특히 Fe의 함유량이 78원자% 이상인 조성영역에 있어서 Cu의 함유량인 e의 값은 0.025원자% 이상, 0.8원자% 이하로 하는 것이 바람직하다.

(실시예 48~56, 비교예 17, 18）

Fe, Co, Ni, B, Fe₇₅P₂₅, Si, Fe₈₀C₂₀, Cu의 원료를 각각 하기의 표 3에 기재된 본 발명의 실시예 48~56, 및 비교예 17, 18의 합금조성이 되도록 각각 칭량하고, 알루미나 도가니 속에 넣고 고주파 유도 가열장치의 진공챔버 내에 배치하여 진공흡인을 행하고, 이후 감압 Ar 분위기중에서 고주파 유도 가열에 의해 용해하여 모합금을 제작하였다. 상기 모합금을 단일 롤 액체급냉법에 의해 처리하여, 다양한 두께를 가진 폭 약 3mm, 길이 약 5m의 연속 리본을 제작하였다. 이들 리본의 냉각 속도가 가장 느려지는 급냉시에 구리 롤과 접촉하고 있지 않은 리본의 면을 X선 회절법으로 평가함으로써, 각각의 리본에 대해서 최대 두께(t_max)를 측정하였다. 최대 두께(t_max)가 커지는 것은 느린 냉각속도에서도 비정질 구조가 얻어지고, 높은 비정질 형성능을 갖는 것을 의미한다. 또한 완전히 비정질 단상인 리본에 대해서, VSM에 의해 포화자속밀도(Bs)를 평가하였다. 표 3에 본 발명의 실시예 48~56, 및 비교예 17, 18의 조성에서의 비정질 합금 조성물의 포화자속밀도(Bs), 최대 두 께(t_max), 두께 40㎛의 리본의 X선 회절결과 및 그 리본 폭의 측정결과를 각각 나타낸다.

[표 3]

표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 48~56의 비정질 합금 조성물은, 모두 포화자속밀도(Bs)가 1.20T 이상으로서, Fe, Si, B 원소로 이루어진 종래의 비정질 조성물인 비교예 17에 비해 비정질 형성능이 높고, 40㎛ 이상의 최대 두께(t_max)를 가지고 있다.

여기서, 표 3에 나타낸 조성 중, 실시예 48~56, 비교예 18에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, M¹의 함유량인 a의 값을 0에서 0.7까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 48에서 56의 경우에는, Bs≥1.20T, t_max≥40㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 ａ≤0.5의 범위가 본 발명에서의 파라미터(a)의 조건범위가 된다. a=0.7인 비교예 18의 경우에는, 포화자속밀도(Bs)가 저하되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다. 또한 M¹을 과잉으로 첨가하면 Bs의 저하가 현저해지고, 또 원료가 고가여서 공업적으로 바람직하지 않으며, 비정질 형성능도 저하되기 시작하기 때문에, M¹의 함유량인 a의 값은 0.3 이하인 것이 바람직하다.

(실시예 57~90, 비교예 19~22）

Fe, Co, Ni, B, Fe₇₅P₂₅, Si, Fe₈₀C₂₀, Al, Cu, Nb, Cr, Mo, Zr, Ta, W, Hf, Ti, V, Mn, Y, La, Nd, Sm, Dy의 원료를 각각 하기의 표 4에 기재된 본 발명의 실시예 57~90, 및 비교예 19~22의 합금조성이 되도록 각각 칭량하고, 알루미나 도가니 속에 넣고 고주파 유도 가열장치의 진공챔버 내에 배치하여 진공흡인을 행하고, 이후 감압 Ar 분위기중에서 고주파 유도 가열에 의해 용해하여 모합금을 제작하였다. 상기 모합금을 단일 롤 액체급냉법에 의해 처리하여, 다양한 두께를 가진 폭 약 3mm, 길이 약 5m의 연속 리본을 제작하였다. 이들 리본의 냉각 속도가 가장 느려지는 급냉시에 구리 롤과 접촉하고 있지 않은 리본의 면을 X선 회절법으로 평가함으로써, 각각의 리본에 대해서 최대 두께(t_max)를 측정하였다. 최대 두께(t_max)가 커지는 것은 느린 냉각속도에서도 비정질 구조가 얻어지고, 높은 비정질 형성능을 갖는 것을 의미한다. 또한 완전히 비정질 단상인 리본에 대해서, VSM에 의해 포화자속밀도(Bs)를 평가하였다. 표 4에 본 발명의 실시예 57~90 및 비교예 19~22의 조성에서의 비정질 합금 조성물의 포화자속밀도(Bs), 최대 두께(t_max), 두께 40㎛의 리본의 X선 회절결과 및 그 리본 폭의 측정결과를 각각 나타낸다.

[표 4]

표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 57~90의 비정질 합금 조성물은, 모두 포화자속밀도(Bs)가 1.20T 이상으로서, Fe, Si, B 원소로 이루어진 종래의 비정질 조성 물인 비교예 19에 비해 비정질 형성능이 높고, 40㎛ 이상의 최대 두께(t_max)를 가지고 있다.

여기서, 표 4에 나타낸 조성 중, 실시예 57~84, 비교예 20, 21에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, M²의 함유량인 b의 값을 0원자%에서 7원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 57에서 73의 경우에는, Bs≥1.20T, t_max≥40㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 b≤5의 범위가 본 발명에서의 파라미터(b)의 조건범위가 된다. b=7인 비교예 20, 21의 경우에는, 포화자속밀도(Bs)가 저하되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 4에 나타낸 조성 중, 실시예 85~90, 비교예 22에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, M³의 함유량인 ｆ의 값을 0원자%에서 3원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 85에서 90의 경우에는, Bs≥1.20T, t_max≥40㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 f≤2의 범위가 본 발명에서의 파라미터(f)의 조건범위가 된다. f=3인 비교예 22의 경우에는, 포화자속밀도(Bs)가 저하되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

(실시예 91~151, 비교예 23~34）

Fe, B, Fe₇₅P₂₅, Si, Fe₈₀C₂₀, Al, Cu, Nb, Mo, Cr의 원료를 각각 하기의 표 5-1 및 표 5-2(이하, 2개의 표를 합쳐 「표 5」라 함)에 기재된 본 발명의 실시예 91~151, 및 비교예 23~34의 합금조성이 되도록 각각 칭량하고, 알루미나 도가니 속에 넣고 고주파 유도 가열장치의 진공챔버 내에 배치하여 진공흡인을 행하고, 이후 감압 Ar 분위기중에서 고주파 유도 가열에 의해 용해하여 모합금을 제작하였다. 상기 모합금을 단일 롤 액체급냉법에 의해 처리하여, 두께 약 30㎛, 폭 약 3mm, 길이 약 5m의 연속 리본을 제작하였다. 이들 리본의 냉각 속도가 가장 느려지는 급냉시에 구리 롤과 접촉하고 있지 않은 리본의 면을 X선 회절법으로 평가하였다. 또한 완전히 비정질 단상인 30㎛ 두께의 리본에 대해서, VSM에 의해 포화자속밀도(Bs) 및 직류BH 트레이서(tracer)에 의해 보자력(Hc)을 평가하였다. 단, 비정질 형성능이 낮고, 두께 30㎛의 리본을 제작할 수 없는 조성에 대해서는 열처리 후의 평가를 실시하지 않는다. 표 5에 본 발명의 실시예 91~151, 및 비교예 23~34의 조성에서의 비정질 합금 조성물의 두께 30㎛ 리본의 X선 회절결과 및 열처리 후의 포화자속밀도(Bs), 보자력(Hc)의 측정결과를 각각 나타낸다. 또 열처리 조건은 각 시료, 결정화 온도 이상인 600℃에서 5분간, Ar 분위기 중에서 실시하여, 미결정(微結晶)을 석출시켰다. 단, P의 함유량이 5원자% 이상인 실시예에 대해서는 550℃에서 5분간, Ar 분위기 중에서 열처리를 실시하여, 미결정을 석출시켰다.

[표 5-1]

[표 5-2]

표 5에 나타낸 바와 같이, 실시예 91~151의 비정질 합금 조성물은, 결정화 온도 이상의 온도에서 열처리를 실시함으로써, 미세한 결정을 석출시키고 있으며, 모두 포화자속밀도(Bs)가 1.30T 이상이고, 연속적으로 리본의 양산이 가능한 30㎛ 이상의 최대 두께(t_max)를 가지며, 또한 열처리 후 20A/ｍ 이하의 보자력(Hc)을 가진다. 여기서 t_max≥30㎛의 조건을 만족시키기 위해서는 두께가 30㎛인 리본의 X선 회절결과가 비정질상이면 된다.

여기서, 표 5에 나타낸 조성 중, 실시예 91~104, 비교예 23, 24에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, B의 함유량인 c의 값을 4원자%에서 20원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 91에서 104의 경우에는, Bs≥1.30T, t_max≥30㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 5≤c≤18의 범위가 본 발명에서의 파라미터(c)의 조건범위가 된다. c=4인 비교예 23의 경우에는 비정질 형성능이 저하되고, 또한 c=20인 비교예 24의 경우에는 보자력(Hc)이 열화되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 5에 나타낸 조성 중, 실시예 105~111, 비교예 25, 26에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, P의 함유량인 d의 값을 0원자%에서 10원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 105에서 111의 경우에는, Bs≥1.30T, t_max≥30㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 0.2≤d≤8의 범위가 본 발명에서의 파라미터(d)의 조건범위가 된다. d= 0, 10인 비교예 25, 26의 경우에는 비정질 형성능이 저하되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 5에 나타낸 조성 중, 실시예 112~119, 비교예 27, 28에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, Cu의 함유량인 e의 값을 0원자%에서 1.5원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 112에서 119의 경우에는, Bs≥1.30T, t_max≥30㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 0.025≤e≤1의 범위가 본 발명에서의 파라미터(e)의 조건범위가 된다. e=0, 1.5인 비교예 27, 28의 경우에는 비정질 형성능이 저하되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 5에 나타낸 조성 중, 실시예 120~128, 비교예 29에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, M⁴의 함유량인 ｇ의 값을 0원자%에서 10원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 120~128의 경우에는, Bs≥1.30T, t_max≥30㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 파라미터(g)의 조건범위는 g≤8이 바람직하다. g=10인 비교예 29는 비정질 형성능이 저하되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 5에 나타낸 조성 중, 실시예 129~145, 비교예 30, 31에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, M²의 함유량인 b의 값을 0원자%에서 12원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 129에서 145의 경우에는, Bs≥1.30T, t_max≥30㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 파라미터(b)의 조건범위는 1≤b≤10이 바람직하다. b=0인 비교예 30의 경우에는 보자력(Hc)이 열 화되고, 또한 b=12인 비교예 31의 경우에는 비정질 형성능이 저하되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 5에 나타낸 조성 중, 실시예 146~151, 비교예 32에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, M³의 함유량인 f의 값을 0원자%에서 3원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 146에서 151의 경우에는, Bs≥1.30T, t_max≥30㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 파라미터(f)의 조건범위는 0≤f≤2이 바람직하다. f=3인 비교예 32의 경우에는 비정질 형성능이 저하되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

(실시예 152~158, 비교예 35~37）

Fe, Co, Ni, B, Fe₇₅P₂₅, Si, Fe₈₀C₂₀, Al, Cu, Nb, Mo, Cr의 원료를 각각 하기의 표 6에 기재된 본 발명의 실시예 152~158, 및 비교예 35~37의 합금조성이 되도록 각각 칭량하고, 알루미나 도가니 속에 넣고 고주파 유도 가열장치의 진공챔버 내에 배치하여 진공흡인을 행하고, 이후 감압 Ar 분위기중에서 고주파 유도 가열에 의해 용해하여 모합금을 제작하였다. 상기 모합금을 단일 롤 액체급냉법에 의해 처리하여, 두께 약 30㎛, 폭 약 3mm, 길이 약 5m의 연속 리본을 제작하였다. 이들 리본의 냉각 속도가 가장 느려지는 급냉시에 구리 롤과 접촉하지 않은 리본의 면을 X선 회절법으로 평가하였다. 또한 완전히 비정질 단상인 30㎛ 두께의 리본에 대해서, VSM에 의해 포화자속밀도(Bs) 및 직류 BH 트레이서에 의해 보자력(Hc)을 평가하였다. 단, 비정질 형성능이 낮고, 두께 30㎛의 리본을 제작할 수 없는 조성에 대해서는 열처리 후의 평가를 실시하지 않는다. 표 6에 본 발명의 실시예 152~158, 및 비교예 35~37의 조성에서의 비정질 합금 조성물의 두께 30㎛ 리본의 X선 회절결과 및 열처리 후의 포화자속밀도(Bs), 보자력(Hc)의 측정결과를 각각 나타낸다. 또 열처리 조건은 각 시료, 결정화 온도 이상인 600℃에서 5분간, Ar 분위기중에서 실시하여, 미결정을 석출시켰다.

[표 6]

표 6에 나타낸 바와 같이, 실시예 152~158의 비정질 합금 조성물은, 결정화 온도 이상의 온도에서 열처리를 실시함으로써, 미세한 결정을 석출시키고 있으며, 모두 포화자속밀도(Bs)가 1.30T 이상이고, 연속적으로 리본의 양산이 가능한 30㎛ 이상의 최대 두께(t_max)를 가지며, 또한 열처리 후 20A/ｍ 이하의 보자력(Hc)을 가진다. 여기서 t_max≥30㎛의 조건을 만족시키기 위해서는 두께가 30㎛인 리본의 X선 회절결과가 비정질상이면 된다.

여기서, 표 6에 나타낸 조성 중, 실시예 152~158, 비교예 35에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, M¹의 함유량인 a의 값을 0에서 0.7까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 152에서 158의 경우에는, Bs≥1.30T, t_max≥30㎛의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 0≤a≤0.5의 범위가 본 발명에서의 파라미터(a)의 조건범위가 된다. a=0.7인 비교예 35의 경우에는 포화자속밀도(Bs)가 저하되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다. 또한 M¹을 과잉으로 첨가하면 Bs의 저하가 현저해지고, 또 원료가 고가여서 공업적으로 바람직하지 않으며, 비정질 형성능도 저하되기 시작하기 때문에, M¹의 함유량인 ａ의 값은 0.3 이하인 것이 바람직하다.

(실시예 159~193, 비교예 38~48）

Fe, B, Fe₇₅P₂₅, Ai, Fe₈₀C₂₀, Al, Cu, Nb, Cr, Mo, Ta, W, Al의 원료를 각각 하기의 표 7에 기재된 본 발명의 실시예 159~193, 및 비교예 38~48의 합금조성이 되도록 각각 칭량하고, 알루미나 도가니 속에 넣고 고주파 유도 가열장치의 진공챔버 내에 배치하여 진공흡인을 행하고, 이후 감압 Ar 분위기중에서 고주파 유도 가열에 의해 용해하여 모합금을 제작하였다. 상기 모합금을 수분사법에 의해 처리하여, 평균 입경 10㎛의 연자성 분말을 제작하였다. 상기 분말을 X선 회절법에 의해 측정하고, 상(相)을 판정하였다. 또한 완전히 비정질 단상인 분말에 대해서, VSM에 의해 포화자속밀도(Bs)를 평가하였다. 단, 비정질 형성능이 낮고, 결정이 석출된 연자성 분말에 대해서는 평가를 실시하지 않는다. 다음으로, 연자성 분말과 실 리콘 수지의 고형분과의 비율이 중량비로, 100/5이 되도록, 열처리 전의 분말과 실리콘 수지의 용액을 혼합하여 조립(造粒)하고, 조립(造粒)분말을 성형 압력 1000Mpa로 프레스 성형하여, 외형 18mm, 내경 12mm, 두께 3mm의 토로이달(toroidal) 형상의 성형체(압분자심)를 제작하였다. 그리고, 각각의 성형체에 대하여, 바인더로서의 실리콘 수지를 경화시키기 위한 열처리를 실시하여, 평가용 압분자심을 제작하였다. 또한, 종래 재료로서, 수분사에 의해 제작된 Fe 및 Fe₈₈Si₃Cr₉조성의 분말에 대해서도 동일한 조건으로 성형, 열처리를 실시하여, 평가용 압분자심을 제작하였다. 그리고, 교류 BH 애널라이저를 이용하여, 100kHz-100ｍT의 여자조건에서, 이들 압분자심의 철손을 측정하였다. 이때 각각의 시료에 대해서 400℃에서 60분간 열처리를 실시하였다. 또한, Fe 분말에 대해서는 500℃, Fe₈₈Si₃Cr₉분말에 대해서는 700℃에서 각각 60분간 열처리를 실시하였다. 표 7에 본 발명의 실시예 159~193, 및 비교예 38~48의 조성에서의 비정질 합금 조성물의 분말의 X선 회절결과 및 열처리 후의 포화자속밀도(Bs)와 철손(Pcv)의 측정결과를 각각 나타낸다.

[표 7]

표 7에 나타낸 바와 같이, 실시예 159~193의 비정질 합금 조성물은, 수분사 법에 의해 평균 입경이 10㎛인 비정질 단상의 분말을 제작할 수 있고, 모두 포화자속밀도(Bs)가 1.20T 이상이며, 또한 열처리 후에 있어서 4900mW/cc 미만의 철손(Pcv)을 가진다.

여기서, 표 7에 나타낸 조성 중, 실시예 159~166, 비교예 39, 40에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, B의 함유량인 c의 값을 3원자%에서 22원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 159에서 166의 경우에는, 비정질 단상의 분말을 얻을 수 있고, Bs≥1.20T, Pcv<4900mW/cc의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 5≤c≤20의 범위가 본 발명에서의 파라미터(c)의 조건범위가 된다. c=3, 22인 비교예 39, 40의 경우에는, 비정질 형성능이 저하되고, 비정질 단상의 연자성 분말을 얻을 수 없어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 7에 나타낸 조성 중, 실시예 167~171, 비교예 41, 42에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, P의 함유량인 d의 값을 0원자%에서 12원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 167에서 171의 경우에는, 비정질 단상의 분말을 얻을 수 있고, Bs≥1.20T, Pcv <4900mW/cc의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 0.2≤d≤10의 범위가 본 발명에서의 파라미터(d)의 조건범위가 된다. d=0, 12인 비교예 41, 42의 경우에는, 비정질 형성능이 저하되고, 비정질 단상의 연자성 분말을 얻을 수 없어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 7에 나타낸 조성 중, 실시예 172~177, 비교예 43, 44에 관한 것 은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, Cu의 함유량인 e의 값을 0원자%에서 1.5원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 172에서 177의 경우에는, 비정질 단상의 분말을 얻을 수 있고, Bs≥1.20T, Pcv<4900mW/cc의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 ｅ≤1의 범위가 본 발명에서의 파라미터(e)의 조건범위가 된다. e=0, 1.5인 비교예 43, 44의 경우에는, 비정질 형성능이 저하되고, 비정질 단상의 연자성 분말을 얻을 수 없어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 7에 나타낸 조성 중, 실시예 178~185, 비교예 45에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, M⁴의 함유량인 g의 값을 0원자%에서 10원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 178에서 185의 경우에는, 비정질 단상의 분말을 얻을 수 있고, Bs≥1.20T, Pcv<4900mW/cc의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 g≤8의 범위가 본 발명에서의 파라미터(g)의 조건범위가 된다. g=10인 비교예 45의 경우에는, 비정질 형성능이 저하되고, 비정질 단상의 연자성 분말을 얻을 수 없어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 7에 나타낸 조성 중, 실시예 159, 186~193, 비교예 46에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, M²의 함유량인 b의 값을 0원자%에서 6원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 159 및 186에서 193의 경우에는 비정질 단상의 분말을 얻을 수 있고, Bs≥1.20T, Pcv<4900mW/cc의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 0≤b≤5의 범위가 본 발명에서의 파라미터(b) 의 조건범위가 된다. b=6인 비교예 46의 경우에는, 포화자속밀도가 저하되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

(실시예 194~242, 비교예 49~62）

Fe, B, Fe₇₅P₂₅, Si, C, Al, Cu, Nb, Mo, Cr, Ta, r, Hf, Y, Pd의 원료를 각각 하기의 표 8-1 및 표 8-2(이하, 2개의 표를 합쳐 「표 8」이라 함)에 기재된 본 발명의 실시예 194~242, 및 비교예 49~62의 합금조성이 되도록 각각 칭량하고, 알루미나 도가니 속에 넣고 고주파 유도 가열장치의 진공챔버 내에 배치하여 진공흡인을 행하고, 이후 감압 Ar 분위기중에서 고주파 유도 가열에 의해 용해하여 모합금을 제작하였다. 상기 모합금을 수분사법에 의해 처리하여, 평균 입경 10㎛의 연자성 분말을 제작하였다. 상기 분말을 X선 회절법에 의해 측정하고, 상을 판정하였다. 또, 프로파일의 예로서, 도 1에, 본 발명에 포함되는 Fe_79.91B₁₀P₂Si₂Nb₅Cr₁Cu_0.09로 이루어진 조성으로 조제한 연자성 분말의 열처리 전의 X선 회절의 프로파일을 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 브로드한 피크만으로 이루어진 상태이며, 「비정질상」으로 판정되는 것이다. 또한 완전히 비정질 단상인 분말에 대해서, VSM에 의해 포화자속밀도(Bs)를 평가하였다. 단, 비정질 형성능이 낮고, 결정이 석출된 연자성 분말에 대해서는 평가를 실시하지 않는다. 다음으로, 연자성 분말과 실리콘 수지의 고형분과의 비율이 중량비로, 100/5이 되도록, 열처리 전의 분말과 실리콘 수지의 용액을 혼합하여 조립하고, 조립분말을 성형 압력 1000MPa로 프레스 성형하여, 외형 18mm, 내경 12mm, 두께 3mm의 토로이달 형상의 성형체(압분자심)를 제작하였다. 그리고, 각각의 성형체에 대하여, 바인더로서의 실리콘 수지를 경화시키기 위한 열처리를 실시하여, 평가용 압분자심을 제작하였다. 또한, 종래 재료로서, 수분사에 의해 제작된 Fe 및 Fe₈₈Si₃Cr₉조성의 분말에 대해서도 동일한 조건으로, 성형, 열처리를 실시하여, 평가용 압분자심을 제작하였다. 그리고, 교류 BH 애널라이저를 이용하여, 100kHz-100ｍT의 여자조건에서, 이들 압분자심의 철손을 측정하였다. 이때 각각의 시료에 대해서 600℃에서 10분간 열처리하여 미결정을 석출시켰다. 또한, Fe 분말에 대해서는 500℃, Fe₈₈Si₃Cr₉분말에 대해서는 700℃에서 각각 60분간 열처리하여, 미결정을 석출시켰다. 표 8에 본 발명의 실시예 194~242, 및 비교예 49~62의 조성에서의 비정질 합금 조성물의 분말의 X선 회절결과 및 열처리 후의 포화자속밀도(Bs) 및 철손(Pcv)의 측정결과를 각각 나타낸다.

[표 8-1]

[표 8-2]

표 8에 나타낸 바와 같이, 실시예 194~242의 비정질 합금 조성물은, 수분사법에 의해 평균 입경이 10㎛인 비정질 단상의 분말을 제작할 수 있으며, 모두 포화자속밀도(Bs)가 1.30T 이상이고, 4900mW/cc 미만의 철손(Pcv)을 가진다.

여기서, 표 8에 나타낸 조성 중, 실시예 194~200, 비교예 49, 50에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, B의 함유량인 c의 값을 4원자%에서 20원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 194에서 200의 경우에 는, 비정질 단상의 분말을 얻을 수 있고, 열처리 후 Bs≥1.30T, Pcv<4900mW/cc의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 c≤18의 범위가 본 발명에서의 파라미터(c)의 조건범위가 된다. c=4, 20인 비교예 49, 50의 경우에는, 비정질 형성능이 저하되고, 비정질 단상의 분말을 얻을 수 없어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 8에 나타낸 조성 중, 실시예 201~207, 비교예 51, 52에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, P의 함유량인 d의 값을 0원자%에서 10원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 201에서 207의 경우에는, 비정질 단상의 분말을 얻을 수 있고, 열처리 후 Bs≥1.30T, Pcv<4900mW/cc의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 0.2≤d≤8의 범위가 본 발명에서의 파라미터(d)의 조건범위가 된다. d=0인 비교예 51인 경우에는, 비정질 형성능이 저하되고, 비정질 단상의 분말을 얻을 수 없으며, 또한 d=10인 비교예 52의 경우에는, P의 함유량이 과잉이기 때문에 철손(Pcv)이 열화되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다. 또는 철손(Pcv)을 보다 저감시키기 위해서는 P의 함유량은 5원자% 이하가 바람직하다.

여기서, 표 8에 나타낸 조성 중, 실시예 208~214, 비교예 53, 54에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, Cu의 함유량인 e의 값을 0원자%에서 1.5원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 208에서 214의 경우에는, 비정질 단상의 분말을 얻을 수 있고, 열처리 후 Bs≥1.30T, Pcv<4900mW/cc 의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 0.025≤e≤1.0의 범위가 본 발명에서의 파라미터(e)의 조건범위가 된다. e=0, 1.5인 비교예 53, 54의 경우에는, 비정질 형성능이 저하되고, 비정질 단상의 분말을 얻을 수 없어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 8에 나타낸 조성 중, 실시예 215~228, 비교예 55에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, M⁴의 함유량인 g의 값을 0원자%에서 10원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 215에서 228의 경우에는, 비정질 단상의 분말을 얻을 수 있고, 열처리 후 Bs≥1.30T, Pcv <4900mW/cc의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 0≤g≤8의 범위가 본 발명에서의 파라미터(g)의 조건범위가 된다. g=10인 비교예 55의 경우에는, 비정질 형성능이 저하되고, 비정질 단상의 분말을 얻을 수 없어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 8에 나타낸 조성 중, 실시예 229~239, 비교예 56, 57에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, M²의 함유량인 b의 값을 0원자%에서 12원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 229에서 239의 경우에는, 비정질 단상의 분말을 얻을 수 있고, 열처리 후 Bs≥1.30T, Pcv <4900mW/cc의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 1≤b≤10의 범위가 본 발명에서의 파라미터(b)의 조건범위가 된다. b=0인 비교예 56의 경우에는, 철손(Pcv)도 열화되고, b=12인 비교예 57의 경우에는, Nb의 함유량이 과잉이 되었기 때문에 포화자속밀 도(Bs)가 저하되고, 또 철손(Pcv)도 열화되었기 때문에, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 8에 나타낸 조성 중, 실시예 240~242, 비교예 58에 관한 것은, (Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g에 있어서, M³의 함유량인 f의 값을 0원자%에서 3원자%까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 240에서 242의 경우에는, 비정질 단상의 분말을 얻을 수 있고, 열처리 후 Bs≥1.30T, Pcv<4900mW/cc의 조건을 만족시키고 있으며, 이 경우의 0≤f≤2의 범위가 본 발명에서의 파라미터(f)의 조건범위가 된다. f=3인 비교예 58의 경우에는, 비정질 형성능이 저하되고, 비정질 단상의 분말을 얻을 수 없어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

(실시예 243~251, 비교예 63）

Fe, B, Fe₇₅P₂₅, Si, Fe₈₀C₂₀, Al, Cu, Nb, Cr의 원료를 각각 하기의 표 9에 기재된 본 발명의 실시예 243~251, 및 비교예 63의 합금조성이 되도록 각각 칭량하고, 알루미나 도가니 속에 넣고 고주파 유도 가열장치의 진공챔버 내에 배치하여 진공흡인을 행하고, 이후 감압 Ar 분위기중에서 고주파 유도 가열에 의해 용해하여 모합금을 제작하였다. 상기 모합금을 단일 롤 액체급냉법에 의해 처리하여, 두께 약 30㎛, 폭 약 5mm, 길이 약 5m의 연속 리본을 제작하였다. 상기 리본 표면을 X선 회절법에 의해 측정하여, 비정질 단상임을 확인하고, 또한 VSM에 의해 포화자속밀도(Bs)를 평가하였다. 또 연속 리본을 길이 약 3cm로 절단하고, 60℃-95% RH 조건에서의 항온고습시험을 실시하여, 24시간 후 및 100시간 후의 리본 표면의 변색 유무를 평가하였다. 또한 모합금을 수분사(water atomization)법에 의해 처리하여, 평균 입경 10㎛의 연자성 분말을 제작하였다. 수분사 후의 상기 분말의 표면상태를 관찰하고, 또 X선 회절법에 의해 측정하여, 비정질 단상임을 확인하였다. 표 9에 본 발명의 실시예 243~251, 및 비교예 63의 조성에서의 리본의 포화자속밀도(Bs)와 항온고습시험 후의 표면상태 및 분사 후의 분말의 표면상태의 관찰 결과를 각각 나타낸다.

[표 9]

표 9에 나타낸 바와 같이, 실시예 243~251의 비정질 합금 조성물은, 단일 롤 액체급냉법에 의해 두께가 30㎛인 비정질 단상의 연속 리본 및 수분사법에 의해 평균 입경이 10㎛인 비정질 단상의 분말을 제작할 수 있으며, 모두 포화자속밀도(Bs)가 1.20T 이상이다. 또 비교예 63은 Cr의 과잉첨가에 의해 포화자속밀도(Bs)가 1.20T 미만이다. 실시예 243~251 및 비교예 63에 대해서 내식성을 평가하면 항온고습시험 후의 리본 및 분사 후에 분말이 변색되어 있는 Cr을 함유하지 않은 실시예 243은 자기특성에 대해서는 변화가 없지만 외관상 바람직하지 못하다. Cr은 0.1원자% 이상이 바람직하고, 1원자% 이상이 더 바람직하다. 또 비교예 63에 있어서는 M²의 함유량이 5원자%를 초과하고, 포화자속밀도(Bs)가 1.20T 미만으로서, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

(실시예 252~258, 비교예 64）

Fe, B, Fe₇₅P₂₅, Si, Fe₈₀C₂₀, Cu, Nb, Cr의 원료를 각각 하기의 표 10에 기재된 본 발명의 실시예 252~258, 및 비교예 64의 합금조성이 되도록 각각 칭량하고, 알루미나 도가니 속에 넣고 고주파 유도 가열장치의 진공챔버 내에 배치하여 진공흡인을 행하고, 이후 감압 Ar 분위기중에서 고주파 유도 가열에 의해 용해하여 모합금을 제작하였다. 상기 모합금을 단일 롤 액체급냉법에 의해 처리하여, 두께 약 30㎛, 폭 약 5mm, 길이 약 5m의 연속 리본을 제작하였다. 또한 600℃에서 5분간, Ar 분위기중에서 열처리를 실시하여, 나노결정을 석출시켰다. 상기 리본을 VSM에 의해 포화자속밀도(Bs)를 평가하고, 또 60℃-95% RH 조건에서의 항온고습시험을 실시하여, 24시간 후 및 100시간 후의 리본 표면의 변색 유무를 평가하였다. 또 모합금을 수분사법에 의해 처리하여, 평균 입경이 10㎛인 연자성 분말을 제작하였다. 수분사 후의 상기 분말의 표면상태를 관찰하고, 또 X선 회절법에 의해 측정하여, 비정질 단상임을 확인하였다. 표 10에 본 발명의 실시예 252~258, 및 비교예 64의 조성에서의 리본의 포화자속밀도(Bs)와 항온고습시험 후의 표면상태 및 분사 후의 분말의 표면상태의 관찰 결과를 각각 나타낸다.

[표 10]

표 10에 나타낸 바와 같이, 실시예 252~258의 비정질 합금 조성물은, 단일 롤 액체급냉법에 의해 두께가 30㎛인 비정질 단상의 연속 리본 및 수분사법에 의해 평균 입경이 10㎛인 비정질 단상의 분말을 제작할 수 있으며, 모두 포화자속밀도(Bs)가 1.30T 이상이다. 또 비교예 64는 Cr의 과잉첨가에 의해 포화자속밀도(Bs)가 1.30T 미만이다. 실시예 252~258 및 비교예 64에 대해서 내식성을 평가하면 Cr을 함유하고 있지 않은 실시예 252는 자기특성에 대해서는 변화가 없지만 외관상 바람직하지 못하다. Cr은 0.1원자% 이상이 바람직하고, 1원자% 이상이 더 바람직하다. 또 비교예 64에 있어서는 M²의 함유량이 12원자%를 초과하고, 포화자속밀도(Bs)가 1.30T 미만으로서, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

(실시예 259~266）

Fe, B, Fe₇₅P₂₅, Si, Fe₈₀C₂₀, Cu, Nb, Cr의 원료를 각각 하기의 표 11에 기재된 본 발명의 실시예 259~266의 합금조성이 되도록 각각 칭량하고, 알루미나 도가니 속에 넣고 고주파 유도 가열장치의 진공챔버 내에 배치하여 진공화시키고, 이후 감압 Ar 분위기중에서 고주파 유도 가열에 의해 용해하여 모합금을 제작하였다. 상기 모합금을 단일 롤 액체급냉법에 의해 처리하여, 두께 25㎛, 폭 약 5mm, 길이 약10m의 연속 리본을 제작하였다. 상기 리본에 대해서 저항계를 이용하여 비저항을 평가하였다. 또한 리본을 이용하여 내경 15mm, 외경 25mm, 높이 5mm인 권자심을 제작하고, 임피던스 애널라이저(analyzer)를 이용하여 10kHz와 100kHz의 초기 투자율(initial magnetic permeability)을 평가하였다. 또 열처리 조건은 실시예 259~262까지의 각 시료에 대해서는 400℃에서 60분간, Ar 분위기중에서 수행하여 내부응력을 완화시키고, 실시예 263~266까지의 각 시료에 대해서는 600℃에서 5분간, Ar 분위기중에서 수행하여 나노결정을 석출시키고 있다. 표 11에 본 발명의 실시예 259~266의 조성에서의 연자성 합금 조성물의 비저항, 및 10kHz와 100kHz에서의 초기 투자율 및 10kHz에서 100kHz로의 고주파화에서의 초기 투자율의 감소율의 평가 결과를 각각 나타낸다.

[표 11]

표 11에 나타낸 실시예 259~266에 대해서 비저항과 초기 투자율을 평가하면, Cr을 함유하고 있지 않은 실시예 259, 263은 Cr을 함유하고 있는 조성에 비해 비저 항이 낮고, 또한 그 초기 투자율도 고주파수 영역에서 감소율이 50% 이상으로 크기 때문에, Cr은 0.1원자% 이상이 바람직하다.

(실시예 267~277, 비교예 65~76）

Fe, B, Fe₇₅P₂₅, Si, Cu, Nb, Cr의 원료를 Fe_73.91B₁₁P₆Si₇Nb₁Cr₁Cu_0.09, Fe _79.91B₁₂P₃Nb₅Cu_0.09 및 Fe_79.91B₁₀P₂Si₂Nb₅Cr₁Cu_0.09가 되도록 각각 칭량하고, 알루미나 도가니 속에 넣고 고주파 유도 가열장치의 진공챔버 내에 배치하여 진공화시키고, 이후 감압 Ar 분위기중에서 고주파 유도 가열에 의해 용해하여 모합금을 제작하였다. 상기 모합금을 수분사법에 의해 처리하여, 평균 입경 10㎛의 연자성 분말을 제작하였다. 상기 분말을 X선 회절법에 의해 측정하여, 비정질 단상임을 확인하였다. 다음으로, 연자성 분말과 실리콘 수지의 고형분과의 비율이 중량비로, 100/5이 되도록, 열처리 전의 분말과 실리콘 수지의 용액을 혼합하여 조립하고, 조립분말을 성형 압력 1000MPa에서 프레스 성형하고, 외형 18mm, 내경 12mm, 두께 3mm의 토로이달 형상의 성형체(압분자심)를 제작하였다. 그리고, 각각의 성형체에 대하여, 바인더로서의 실리콘 수지를 경화시키기 위한 열처리를 실시하여, 평가용 압분자심을 제작하였다. 또한 분말 및 제작한 압분자심에 대해서 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800℃에서 Fe_73.91B₁₁P₆Si₇Nb₁Cr₁Cu_0.09조성에 대해서는 각 60분, Fe_79.91B₁₂P₃Nb₅Cu_0.09 및 Fe_79.91B₁₀P₂Si₂Nb₅Cr₁Cu_0.09조성에 대해서는 각 10분간 열처리를 실시하여 평가용 시료로 한다. 또한, 종래 재료로서, 수분사에 의해 제작된 Fe 및 Fe₈₈Si₃Cr₉조성의 분말에 대해서도, 동일한 조건으로 성형하고, Fe 분말에 대해서는 500℃, Fe₈₈Si₃Cr₉ 분말에 대해서는 700℃에서 각각 60분간 열처리를 실시하였다. 다음으로 열처리를 실시한 분말에 대하여 X선 회절법에 의해 측정을 실시하고, 얻어진 X선 회절 피크의 반값폭(half-widths)으로부터 세러식(Scherrer's equation)을 이용하여 석출한 나노결정의 결정 입경을 구하고, VSM에 의해 포화자속밀도(Bs)를 평가하였다. 또 압분자심의 시료는 BH 애널라이저를 이용하여, 100kHz-100ｍT의 여자조건에서 철손을 측정하였다. 표 12에 본 발명의 실시예 267~277, 및 비교예 65~76의 조성에서의 비정질 합금 조성물의 열처리 조건에 대한 분말의 포화자속밀도(Bs), 평균 결정 입경 및 압분자심의 철손(Pcv)의 측정결과를 각각 나타낸다.

[표 12]

표 12에 나타낸 바와 같이, 실시예 267~270의 비정질 합금 조성물은 모두 포화자속밀도(Bs)가 1.20T 이상이고, 또 실시예 271~277의 나노결정 조성물은 적절한 열처리를 실시함으로써 모두 포화자속밀도(Bs)가 1.30T 이상이며, 또한 모두 4900mW/cc 미만의 철손(Pcv)이 된다.

여기서, 표 12에 Fe_73.91B₁₁P₆Si₇Nb₁Cr₁Cu_0.09 조성의 열처리 조건 중, 실시예 267~270, 비교예 65에서 67에 관한 것은, 200℃에서 800℃의 열처리 온도에 상당한다. 이 중 실시예 267에서 270의 경우에는, 열처리 후에 있어서 Bs≥1.20T, Pcv <4900mW/cc의 조건을 만족시키고 있으며, 비정질상으로서 이용되는 합금 조성물로 서는 600℃ 이하의 범위가 본 발명에서의 열처리 조건으로서 바람직하다. 열처리 온도가 200℃인 비교예 65의 경우에는 열처리 온도가 낮기 때문에 성형시에 인가된 내부응력을 완화할 수 없어 철손(Pcv)이 열화되고, 또 열처리 조건이 700~800℃인 비교예 66, 67의 경우에는, 결정화 온도 이상의 열처리 조건으로서, 본 조성에서는 석출된 결정이 조대화(粗大化, bulked)되었기 때문에 철손(Pcv)이 열화되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 12에 나타낸 Fe_79.91B₁₂P₃Nb₅Cu_0.09, Fe_79.91B₁₀P₂Si₂Nb₅Cr₁Cu_0.09 조성의 열처리 조건 중, 실시예 271~277, 비교예 68~74에 관한 것은, 200℃에서 800℃의 열처리 온도에 상당한다. 이 중 실시예 271에서 277의 경우에는, 열처리 후에 있어서 Bs≥1.30T, Pcv <4900mW/cc의 조건을 만족시키고 있으며, 비정질상으로부터 열처리에 의해 나노결정을 석출시키는 합금 조성물로서는 400℃에서 700℃의 범위가 본 발명에서의 열처리 조건으로서 바람직하다. 열처리 온도가 낮은 비교예 68~70, 72, 73의 경우에는 나노결정이 석출되지 않기 때문에 포화자속밀도(Bs)가 낮고, 또 열처리 조건이 800℃인 비교예 71, 74의 경우에는, 열처리 온도가 고온에 의해 결정이 조대화되었기 때문에 철손(Pcv)이 열화되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

여기서, 표 12에 나타낸 실시예 267~277, 비교예 65~74에 관한 것은, 220㎚까지의 평균 결정 입경에 상당한다. 이 중 실시예 267에서 277의 경우에는, 열처리 후에 있어서 Bs≥1.30T, Pcv<4900mW/cc의 조건을 만족시키고 있으며, 비정질상 으로부터 열처리에 의해 나노결정을 석출시키는 합금 조성물로서는 50㎚의 범위가 본 발명에서의 평균 결정 입경의 범위가 된다. 평균 결정 입경이 50㎚을 초과하는 비교예 66, 67, 71, 74의 경우에는 철손(Pcv)이 열화되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

(실시예 278~287, 비교예 77~80）

Fe, Si, B, Fe₇₅P₂₅, Cu, Nb, Cr의 원료를 Fe_73.91B₁₁P₆Si₇Nb₁Cr₁Cu_0.09 및 Fe_79.9B₁₀P₂Si₂Nb₅Cr₁Cu_0.09가 되도록 각각 칭량하고, 알루미나 도가니 속에 넣고 고주파 유도 가열장치의 진공챔버 내에 배치하여 진공흡인을 행하고, 이후 감압 Ar 분위기 중에서 고주파 유도 가열에 의해 용해하여 모합금을 제작하였다. 상기 모합금을 수분사법에 의해 처리하고, 분급(分級)을 더 수행함으로써 평균 입경 1~200㎛의 연자성 분말을 제작하였다. 상기 분말을 X선 회절법에 의해 측정하여, 비정질 단상임을 확인하였다. 다음으로, 연자성 분말과 실리콘 수지의 고형분과의 비율이 중량비로, 100/5이 되도록, 열처리 전의 분말과 실리콘 수지의 용액을 혼합하여 조립하고, 조립분말을 성형 압력 1000Mpa로 프레스 성형하여, 외형 18mm, 내경 12mm, 두께 3mm의 토로이달 형상의 성형체(압분자심)를 제작하였다. 그리고, 각각의 성형체에 대하여, 바인더로서의 실리콘 수지를 경화시키기 위한 열처리를 실시하여, 평가용 압분자심을 제작하였다. 또한 제작한 압분자심에 대해서 Fe_73.91B₁₁P₆Si₇Nb₁Cr₁Cu_0.09 조성은 400℃에서 60분간, 또 Fe_79.9B₁₀P₂Si₂Nb₅Cr₁Cu_0.09 조성은 600℃에서 10분간 열처리를 실시하여 평가용 시료로 한다. 또한, 종래재료로서, 수분사에 의해 제작된 Fe 및 Fe₈₈Si₃Cr₉조성의 분말에 대해서도, 동일한 조건으로, 성형을 실시하고, Fe 분말에 대해서는 500℃, Fe₈₈Si₃Cr₉분말에 대해서는 700℃에서 각각 60분간 열처리를 실시하였다. 또 압분자심의 시료는 BH 애널라이저를 이용하여, 100kHz-100ｍT의 여자조건에서 철손을 측정하였다. 표 13에 본 발명의 실시예 278~287, 및 비교예 77~80의 조성에서의 비정질 합금 조성물의 분말 입경 및 압분자심의 철손(Pcv)의 측정결과를 각각 나타낸다.

[표 13]

표 13에 나타낸 바와 같이, 실시예 278~287의 비정질 합금 조성물은, 적절한 연자성 분말의 분말 입경을 사용함으로써 모두 4900mW/cc 미만의 철손(Pcv)이 된다.

여기서, 표 13에 나타낸 조성 중, 실시예 278~287, 비교예 77, 78에 관한 것은, 1㎛에서 225㎛의 분말 입경에 상당한다. 이 중 실시예 278에서 287의 경우에 는 Pcv<4900mW/cc의 조건을 만족시키고 있고, 150㎛ 이하의 범위가 본 발명에서의 분말 입경의 범위가 된다. 분말의 평균 입경이 220, 225㎛인 비교예 77, 78의 경우에는 철손(Pcv)이 열화되어, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

(실시예 288)

다음으로, 본 발명의 연자성 분말을 성형하여 얻어지는 압분자심에 코일을 배치한 인덕터를 제작하고, 평가를 실시한 결과에 대해서 설명한다. 또한, 제작한 인덕터는, 압분자심 내부에 코일이 내장된, 일체 성형 타입의 인덕터이다. 도 2는 본 실시예의 인덕터를 나타내는 도면으로서, 도 2(a)는 코일을 투시한 사시도, 도 2(b)는 마찬가지로 코일을 투시한 측면도이다. 또, 도 2에 있어서, 1은 압분자심으로, 윤곽을 파선으로 나타내고 있으며, 2는 코일, 3은 표면 실장용 단자이다. 먼저, 본 발명재료로서 Fe_79.9B₁₀P₂Si₂Nb₅Cr₁Cu_0.09로 이루어진 조성이 되도록 칭량한 시료를 준비하였다. 다음에, 이 시료를 알루미나 도가니 내에서 진공흡인을 행한 후, 감압 Ar 분위기중에서 고주파 가열에 의해 용해하여 모합금을 제작하였다. 이후, 제작한 모합금을 이용하여 수분사법에 의해 평균 입경이 10㎛인 분말을 제작하였다. 다음으로, 이들 분말에 대해서 600℃에서 15분간 열처리하여, 원료분말을 제작하였다. 상기 원료분말에 바인더로서 실리콘 수지의 용액을 첨가하고, 균일해질 때까지 혼합반죽(混合混練)하면서 조립하고, 건조에 의해 용매를 제거하고, 조립원료 분말을 얻었다. 또, 연자성 분말과 실리콘 수지의 고형분과의 비율은, 중량비로, 100/5로 하였다. 다음에, 코일로서, 도 2에 나타낸 코일(2)을 준비하였다. 코일(2)은, 단면 형상이 2.0×0.6mm이고, 표면에 두께가 20㎛인 폴리아미드이미드로 이루어진 절연층을 갖는 평각도체(flat type conductor)를, 가장자리를 따라(edgewise) 감은 것으로, 감김 수는 3.5턴이다. 상기 코일(2)을 미리 금형내에 배치한 상태에서, 금형의 캐비티에 상기 원료분말을 충전하고, 800MPa의 압력으로 성형하였다. 다음에, 성형체를 금형으로부터 빼내어, 바인더의 경화 처리를 실시하고, 코일 단말의 성형체 외부에 연장되어 존재하는 부분에 포밍가공(forming)을 실시하고, 표면 실장용 단자(3)로 한 후, 400℃에서 15분간 열처리를 실시하였다. 이렇게 하여 얻어진 인덕터에 대해서, 직류 중첩특성과 실장 효율을 측정하였다. 도 3에는 본 실시예의 인덕터의 직류 중첩특성을, 도 4에는 본 실시예의 인덕터의 실장 효율을 나타내었다. 여기에서는 실시예를 실선으로, 비교예를 파선으로 나타내었다. 또, 도 3에서의 비교예란, 연자성 분말로서, Fe기 비정질 분말과 Fe 분말을, 중량비로 6/4의 비율로 혼합한 분말을 이용한 것 이외에는, 본 실시예와 동일하게 하여 조제한 인덕터를 말한다. 또한, 도 4에 나타낸 인덕터의 실장 효율에서는 실시예, 비교예의 인덕터가 모두 L=0.6μH가 되도록 성형 압력을 조정하였다. 도 3, 도 4로부터 명백한 바와 같이, 실시예의 인덕터는, 비교예보다도 우수한 특성을 나타내고 있다.

(실시예 289~291, 비교예 81~83)

Fe, B, Fe₇₅P₂₅, Si, Fe₈₀C₂₀, Cu, Nb, Cr, Ga, Al의 원료를 각각 하기의 표 14에 기재된 본 발명의 실시예 289~291, 및 비교예 81~83의 합금조성이 되도록 각각 칭량하고, 알루미나 도가니 속에 넣고 고주파 유도 가열장치의 진공챔버 내에 배치하여 진공흡인을 행하고, 이후 감압 Ar 분위기중에서 고주파 유도 가열에 의해 용해하여 모합금을 제작하였다. 상기 모합금을 구리주형 주조법에 의해 직경 1mm의 원기둥형상 및 두께 0.3mm, 폭 5mm의 판형상의 구멍을 가진 구리주형에 각각 주입하고, 다양한 직경으로 길이 약 15mm의 로드형상 시료를 제작하였다. 이들 로드형상(rod-like) 시료의 단면을 X선 회절법으로 평가함으로써, 비정질 단상인지 결정상인지를 판단하였다. 또한 DSC에 의해 유리천이온도(Tg), 결정화 온도(Tx)의 측정으로부터 과냉각 액체영역(ΔTx)을 산출하는 한편, VSM에 의해 포화자속밀도(Bs)를 측정하였다. 표 14에 본 발명의 실시예 289~291 및 비교예 81~83의 조성에서의 비정질 합금 조성물의 포화자속밀도(Bs), 과냉각 액체영역(ΔTx) 및 직경 1mm 로드재와 두께 0.3mm 판재의 X선 회절의 측정결과를 각각 나타낸다.

[표 14]

표 14에 나타낸 바와 같이, 실시예 289~291의 비정질 합금 조성물은, 구리주형 주조법으로 두께 0.3mm 이상의 판형상 또는 직경 1mm 이상의 로드형상의 비정질 단상의 부재를 제작할 수 있고, 모두 포화자속밀도(Bs)가 1.20T 이상이다. 비교예 81은 비정질 형성능이 낮고, 또한 비교예 82, 83은 포화자속밀도(Bs)가 1.20T 미만으로, 위에 든 조건을 만족시키지 않는다.

표 14에 나타낸 바와 같이, 실시예 289~291, 비교예 81~83에 관한 것은, 과냉각 액체영역(ΔTx)을 0에서 55℃까지 변화시킨 경우에 상당한다. 이 중 실시예 289에서 291의 경우에는 구리주형 주조법에 의해 두께 0.3mm 이상의 판형상 또는 직경 1mm 이상의 로드형상의 비정질 단상의 부재를 제작할 수 있으며, 모두 포화자속밀도(Bs)가 1.20T 이상이고, 이 경우 과냉각 액체영역은 20℃ 이상이 바람직하다. 또 구리주형 주조법에 의해 두께 0.3mm 이상의 판형상 또는 직경 1mm 이상의 로드형상의 비정질 단상의 부재를 제작할 수 있으며, 과냉각 액체영역을 갖는 합금조성은 분말이나 리본을 용이하게 제작할 수 있다.

이러한 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 관한 연자성 합금은, 조성을 한정함으로써 비정질 형성능이 우수하여, 분말 및 리본, 벌크재의 다양한 부재를 얻을 수 있고, 또한 적절한 열처리를 실시함으로써 우수한 연자기 특성을 얻는 동시에, 조성을 더 한정함으로써 비정질상 내에 50㎚ 이하의 미세한 결정립을 석출시킴으로써 고포화자속밀도를 얻을 수 있음을 파악하였다. 또한, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 관한 연자성 리본, 분말을 이용함으로써, 고투자율, 저철손의 권자심, 적층자심, 압분자심 등을 얻을 수 있음을 파악하였다. 또한, 얻어진 권자심, 적층자심, 압분자심 등을 이용하여 제작한 인덕터는, 종래 재료를 이용하여 제작된 인덕터보다 우수한 특성을 나타내는 것을 파악하였다. 따라서, 본 발명의 연자성 합금은, 중요한 전자부품인 인덕터의 원료로서 이용함으로써, 인덕터 특성 향상, 소형 경량화에 크게 기여한다고 생각된다. 특히 실장 효율의 향상은, 에너지 절약에 대한 기여가 크다고 할 수 있는 것으로, 환경 문제 측면에서도 유용하다. 이상, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태 및 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시형태 및 실시예에 좌우되지 않는다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주내에서 각종 변경예 또는 수정예로 생각해 낼 수 있음은 명백하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.

Claims

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Fe기 합금 조성물을 포함하는 연자성 합금으로서,

(Fe_1-aＭ¹ _a)_{100-b-c-d-e-f-g}Ｍ² _bB_cP_dCu_eＭ³ _fＭ⁴ _g로 나타내는 조성의 성분을 가지며,

여기서, M¹은 Co, Ni 중 적어도 어느 한 쪽의 원소, M²는 Nb, Mo, Zr, Ta, W, Hf, Ti, V, Cr, Mn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소, M³은 백금족 원소, 희토류 원소, Au, Ag, Zn, Sn, Sb, In, Rb, Sr, Cs, Ba로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소, M⁴는 C, Si, Al, Ga, Ge로 이루어진 군으로 선택되는 적어도 1종의 원소로서, a, b, c, d, e, f, g는 각각, 0≤a≤0.5, 0≤b≤10, 5≤c≤25, 0<d≤10, 0<e≤1.5, 0≤f≤2, 0≤g≤8, 70≤100-b-c-d-e-f-g를 만족시키는 수치이며, 백금족 원소는 Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Os로 이루어지고, 희토류 원소는 Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu로 이루어진, 연자성 합금.
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제 4항에 있어서,

M² 원소에는 0.1원자% 이상의 Cr 원소가 포함되는, 연자성 합금.
제 8항에 있어서,

M² 원소에는 1.0원자% 이상의 Cr 원소가 포함되는, 연자성 합금.
제 4항에 있어서,

ΔTx(과냉각 액체영역)=Tx(결정화 개시온도)-Tg(유리천이온도)에 의해 나타내는 과냉각 액체영역을 갖는, 연자성 합금.
제 10항에 있어서,

상기ΔTx(과냉각 액체영역)은 20℃ 이상인, 연자성 합금.
제 4항에 기재된 연자성 합금으로 이루어지고, 두께가 10㎛ 이상, 300㎛ 이하인, 연자성 리본.
제 12항에 기재된 연자성 리본으로 이루어진 권자심.
제 12항에 기재된 연자성 리본으로 이루어진 적층자심.
제 4항에 기재된 연자성 합금으로 이루어지고, 두께 0.3mm 이상의 판형상 또는 외경 1mm 이상의 로드형상을 갖는, 연자성 부재.
제 4항에 기재된 연자성 합금으로 이루어지고, 평균 입경 1㎛ 이상, 150㎛ 이하인, 연자성 분말.
제 4항에 기재된 연자성 합금으로 이루어지고, 수분사법에 의해 제작된, 연자성 분말.
제 16항에 기재된 연자성 분말과 상기 연자성 분말을 절연·결합하는 결합제를 포함하는 혼합물을 성형하여 이루어진, 압분자심.
제 13항에 기재된 권자심을 코일의 근방에 배치하여 이루어진, 인덕터.
제 14항에 기재된 적층자심을 코일의 근방에 배치하여 이루어진, 인덕터.
제 18항에 기재된 압분자심을 코일의 근방에 배치하여 이루어진, 인덕터.
제 4항에 기재된 Fe기 합금 조성물로서 용융상태의 Fe기 합금 조성물을 급냉응고시켜 리본 또는 분말로 형성하는 공정(a)과,

상기 분말을 400℃ 이상, 700℃ 이하의 온도에서 열처리하는 공정(b)을 갖는, 연자성 리본 또는 분말의 제조방법.
제 13항에 기재된 권자심을, 400℃ 이상, 700℃ 이하의 온도에서 열처리하는 공정을 갖는, 권자심의 제조방법.
제 14항에 기재된 적층자심을, 400℃ 이상, 700℃ 이하의 온도에서 열처리하는 공정을 갖는, 적층자심의 제조방법.
제 18항에 기재된 압분자심을, 400℃ 이상, 700℃ 이하의 온도에서 열처리하는 공정을 갖는, 압분자심의 제조방법.
제 16항에 기재된 연자성 분말과, 상기 연자성 분말을 절연·결합하는 결합제를 포함하는 혼합물을 성형하여 압분체를 얻는 공정(c)과,

코일의 근방에 상기 압분체를 배치하는 공정(d)과,

상기 압분체를 400℃ 이상, 700℃ 이하의 온도에서 열처리하는 공정(e)을 갖는, 인덕터의 제조방법.
제 16항에 기재된 연자성 분말과, 상기 연자성 분말을 절연·결합하는 결합제를 포함하는 혼합물을 코일과 일체로 성형하여 일체 성형체를 얻는 공정(f)과,

상기 일체 성형체를 400℃ 이상, 700℃ 이하의 온도에서 열처리하는 공정(g)을 갖는, 인덕터의 제조방법.
제 4항에 기재된 연자성 합금을 이용한 권자심 내지는 적층자심, 압분자심 또는 인덕터의 제조방법으로서, 300℃ 이상, 600℃ 이하의 온도에서 열처리하는 공정을 갖는, 권자심 내지는 적층자심, 압분자심 또는 인덕터의 제조방법.