KR101783553B1 - 질소가 첨가된 비정질 연자성 합금 및 이의 제조 방법 - Google Patents

질소가 첨가된 비정질 연자성 합금 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 질소를 포함하는 비정질 연자성 합금으로서, 조성식 Fe100-a-b-c-d-eBaPbXcCdNe로 표현되고, 상기 X는 Hf 및 Co 중에서 선택되는 적어도 1종이고, 10≤a≤15, 0<b≤5, 0<c≤3, 3≤d≤5, 0<e≤5인 비정질 연자성 합금에 관한 것이다.
본 발명에 따른 질소를 포함하는 비정질 연자성 합금은 높은 포화자속밀도를 갖는 비정질 연자성 합금으로, 전자기기의 소형화 및 고효율화에 부응할 수 있는 연자성 특성 보유할 수 있다.

Description

질소가 첨가된 비정질 연자성 합금 및 이의 제조 방법{SOFT MAGNETIC AMORPHOUS ALLOY HAVING NITROGEN AND PREPARING METHOD THEREOF}
본 발명의 기술적 사상은 비정질 연자성 합금에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 비정질 형성능을 갖는 동시에 높은 포화자속밀도를 가지는 질소가 첨가된 비정질 연자성 합금에 관한 것이다.
대부분의 금속 합금은 액상으로부터 응고 시 원자의 배열이 규칙적인 결정상이 형성된다. 그러나 응고 시 냉각속도가 임계 값 이상으로 충분히 커서 결정상의 핵 생성 및 성장이 제한되어 질 수 있다면, 액상의 불규칙적인 원자 구조가 그대로 고상으로 유지될 수 있다. 이와 같은 합금을 통상 비정질 합금(amorphous alloy) 혹은 금속기 비정질(metallic glass)이라 칭한다.
비정질 금속재료는 원자 구조 배열의 성질에 의해 결정질 금속재료보다 훨씬 더 높은 인장강도를 가지며, 인성 및 내식성 등 우수한 특성을 가진다. 특히, 비정질 형성능을 가지는 동시에, 높은 포화자속밀도를 가지는 기술의 개발이 필요한 실정이다.
1. 대한민국 등록특허 제10-0262205호 2. 대한민국 등록특허 제10-0561891호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 비정질 형성능을 갖는 동시에 높은 포화자속밀도를 가지는 비정질 연자성 합금으로 전자기기의 소형화 및 고효율화에 부응할 수 있는 연자성 특성 보유하는 비정질 연자성 합금을 제공하는데 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 높은 포화자속밀도를 갖는 비정질 연자성 합금 분말의 제조방법을 제공하는데 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 비정질 연자성 합금은 조성식 Fe100-a-b-c-d-eBaPbXcCdNe로 표현되고, 상기 X는 Hf 및 Co 중에서 선택되는 적어도 1종이고, 10≤a≤15, 0<b≤5, 0<c≤3, 3≤d≤5, 0<e≤5일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 비정질 연자성 합금은 b+e = 5일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 포화자속밀도가 1.2 T 이상, 2.5 T 이하일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 조성식에서 0<e≤1.5 이고, 포화자속밀도가 1.2~1.5 T 일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 조성식에서 1.5<e≤2.5 이고, 포화자속밀도가 1.5~1.8 T일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 조성식에서 2.5<e≤3.5 이고, 포화자속밀도가 1.8~2.1 T일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 조성식에서 3.5<e≤5 이고, 포화자속밀도가 2.1~2.5 T일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 비정질 연자성 합금은 리본 형상일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 전력변환용 소자는 본 발명에 따른 비정질 연자성 합금을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 비정질 연자성 합금 제조방법은 Fe계 비정질 연자성 합금 재료를 용해하여 모합금을 제조하는 단계, 질화철(Fe Nitride) 분말을 소결하여 벌크화하는 단계 및 상기 모합금에 상기 벌크 질화철을 배합하고 급속응고법(melt spinning)을 통하여 리본을 제조하는 단계를 포함하여, 조성식 Fe100-a-b-c-d-eBaPbXcCdNe로 표현되고, 상기 X는 Hf 및 Co 중에서 선택되는 적어도 1종이고, 10≤a≤15, 0<b≤5, 0<c≤3, 3≤d≤5, 0<e≤5인 합금을 제조할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제조된 비정질 연자성 합금을 700K 내지 800K에서 열처리하여 나노 결정상을 석출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 비정질 연자성 합금은 높은 포화자속밀도를 가질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 비정질 연자성 합금은 전자기기의 소형화 및 고효율화에 부응할 수 있는 연자성 특성 보유할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1a은 질소를 포함하지 않는 Fe-B-P-Hf-C 합금의 모합금 및 리본을 나타낸 사진이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 모합금 및 리본을 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 합금의 XRD 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 합금의 자기적 특성(자기이력 곡선, 자속밀도(B) 대 자기장 세기(H)의 거동, 이하 동일)을 나타낸 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 질소 포함하는 합금 및 질소를 포함하지 않은 합금의 자기적 특성을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 합금의 열처리 전후의 XRD 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 합금의 열처리 전후의 자기적 특성을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 비정질 연자성 합금은 조성식 Fe100 -a-b-c-d- eBaPbXcCdNe로 표현되고, 상기 X는 Hf 및 Co 중에서 선택되는 적어도 1종이고, 10≤a≤15, 0<b≤5, 0<c≤3, 3≤d≤5, 0<e≤5일 수 있다.
상기 Fe는 본 발명에 따른 연자성 비정질 합금이 Fe계 연자성 비정질 합금에 해당하게 하는 핵심 원소로서, 상기 Fe가 100-a-b-c-d-e인 원자%에 해당하는 경우에 본 발명에서 달성하려는 높은 포화 자속밀도 및 우수한 비정질 형성능을 갖는 Fe계 연자성 비정질 합금의 제공이 가능하다. 특히, Fe 원소를 70 내지 85atm% 포함하여 합금의 연자성 특성을 확보할 수 있다. 단. Fe 원소가 70atm% 미만에서는 비정질 형성능과 포화자속밀도가 저하한다. 반면 Fe 원소가 85atm% 초과하면 과냉각 액체영역이 소멸하며, 합금의 비정질 형성능이 저하한다. 저비용의 Fe 이 주성분인 합금조성으로 높은 포화자속밀도를 갖는 비정질 합금을 낮은 가격으로 제조할 수 있다.
상기 B는 첨가되어 내마모성을 증가시키고, 결정질-비정질 변태를 결정하는 역할을 한다. B의 함량이 본 발명에 따른 합금용 조성물에서 10atm% 미만일 경우 상기와 같은 보론 첨가 효과를 충분히 발휘할 수 없고, 15atm%를 초과할 경우에는 과다 보론 함유로 인한 Fe계 비정질 합금의 취성이 증가되어 내충격성이 저하되는 문제점이 있다. B은 Fe에 비해 원자반경이 32% 작기 때문에 첨가량이 증가할수록 합금계의 액상온도를 저하시키면서 비정질 형성능이 증가하나, 15atm% 초과할 경우는 Fe2B, Fe23B6 등의 결정상이 석출되어 비정질 형성능이 감소한다.
또한, 상기 P 역시 비정질을 형성하는 핵심 원소로서, 합금의 성형성을 저하시키지 않으면서 강도를 향상시키는 역할을 한다. 첨가량이 5atm% 를 초과할 경우 강도 상승에도 불구하고, Fe계 비정질 합금의 취성이 급격히 증가할 수 있다. 특히, 7atm% 이상에서 열적안정성의 저하가 문제되므로 P의 첨가량은 5atm% 이하가 더욱 바람직하다.
상기 Hf 및 Co 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다. Hf 및 Co 중에서 선택되는 적어도 1종을 3atm% 이하를 포함하여 합금의 연자성 특성을 향상시킬 수 있으며, 3atm% 이상에서 열적안정성의 저하가 문제되므로 3atm% 이하가 바람직하다.
상기 C는 합금 내에서 침입형 고용 강화(interstitial solid solution hardening) 효과를 나타내고, Fe에 비해 원자반경이 47% 작기 때문에 첨가량이 증가할수록 합금계의 액상온도를 저하시키면서 비정질 형성능이 증가한다. 반면에 C가 3atm% 미만에서는 원하는 비정질형성능을 얻을 수 없고, 첨가량이 5atm%를 초과하는 경우 취성이 강하여 내충격성이 현저히 저하되는 문제점이 있어 3 내지 5atm% 첨가가 바람직하다. 상기 C를 3 내지 5atm%를 포함하여 높은 비정질 형성능(Glass-forming ability, GFA)의 합금 제조할 수 있다.
상기 N은 높은 포화자속밀도를 위하여 첨가하나, 5atm%를 초과하여 첨가 시에는 비정질 형성능이 급격하게 감소시키므로 그 함량은 5atm% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 특히, N은 철과 함께 자성 특성을 향상시킬 수 있어 상기 N을 0.01 내지 5atm% 포함하여 핵생성을 조장하고 낮은 냉각속도로 결정을 성장시킬 수 있는 동시에 자성특성을 향상시킬 수 있다.
또한 비정질은 핵생성과 성장에 의해 결정화되기 때문에 결정화 거동은 결정상의 성장 조건을 조절하는데 직접적인 연관이 될 수 있다. 또한 비정질 합금의 결정화를 조절한다는 것은 비정질 기지 내에 나노미터 크기의 결정상이 부분결정화 된 비정질 기지 복합재를 얻는데 적용 할 수 있다. 나노 결정상이 석출된 비정질 기지 복합재는 뛰어난 기계적 특성과 우수한 자기적 성질을 가질 수 있다.
특히, 상기 비정질 연자성 합금은 b+e = 5일 수 있다. 비정질이 형성될 수 있는 비금속의 함량은 한계치를 가지고 있으므로 반(半)금속과 비(非)금속의 함량이 한계치 이상인 경우 비정질 형성을 방해할 수 있다. 반(半)금속인 상기 B 가 10 내지 15 원자% 정도를 포함하고 있으며, 반(半)금속과 비(非)금속 함량이 한계치인 20%가 넘지 않는 적정 합금 설계를 위하여 상기 P와 상기 N의 원자% 합을 5로 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 비정질 연자성 합금은, 포화자속밀도가 1.2 T 이상, 2.5 T 이하일 수 있으며, 상기 N의 포함 정도에 따라 다양한 범위의 포화자속밀도를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 비정질 연자성 합금은 상기 조성식에서 0<e≤1.5 인 경우, 포화자속밀도가 1.2~1.5 T 일 수 있으며, 0.03 Br 이상, 0.07 Br 이하의 잔류 자화 값을 가지고, 상기 조성식에서 1.5<e≤2.5 인 경우, 포화자속밀도가 1.5~1.8 T 일 수 있으며, 0.01 Br 이상, 0.03 Br 이하의 잔류 자화 값을 가진다.
또한, 상기 조성식에서 2.5<e≤3.5 인 경우, 포화자속밀도가 1.8~2.1 T 일 수 있으며, 0.1 Br 이상, 0.3 Br 이하의 잔류 자화 값을 가지고, 상기 조성식에서 3.5<e≤5 인 경우, 포화자속밀도가 2.1~2.5 T 일 수 있으며, 0.1 Br 이상, 0.2 Br 이하의 잔류 자화 값을 가진다.
본 발명에 따른 전력변환용 소자는 상기 비정질 연자성 합금을 포함할 수 있으며, 인덕터 또는 트렌스포머 등에 사용될 수 있으며, 기존의 Fe-Si-Al계 합금보다 투자율이 높고, 철손이 낮아 이를 대체할 수 있다. 높은 포화 자화와 비정질 형성능을 가져 전자기기의 소형화 및 고효율화에 부응할 수 있는 연자성 특성을 가진다.
상기 비정질 연자성 합금은 리본 형상일 수 있으며, 상기 비정질 연자성 합금 제조방법은 모합금 제조단계, 벌크 질화철 제조 단계 및 리본 제조 단계를 포함하여 조성식 Fe100-a-b-c-d-eBaPbXcCdNe로 표현되고, 상기 X는 Hf 및 Co 중에서 선택되는 적어도 1종이고, 10≤a≤15, 0<b≤5, 0<c≤3, 3≤d≤5, 0<e≤5인 합금을 제조할 수 있다.
상기 모합금 제조단계는 Fe계 비정질 연자성 합금 재료를 용해하여 모합금을 제조하는 단계이다. 용탕을 형성하기 위하여, 상기 비정질 연자서 합금 조성물을 용융 도가니 내부로 장입시키고, 용융 도가니 내부의 온도를 1500℃ 이상으로 높여 용탕을 형성한다.
상기 벌크 질화철 제조 단계는 질화철(Fe Nitride) 분말을 소결하여 벌크화하는 단계이다. 분말 질소를 첨가하는 경우, 질소가 분산되어 날아갈 수 있으나, 벌크 질화철을 제조하여 용해하여 필요량의 질소 첨가가 가능하다.
상기 리본 제조 단계는 상기 모합금에 상기 벌크 질화철을 배합하고 급속응고법(melt spinning)을 통하여 리본을 제조하는 단계이다. 상기 리본 제조 단계는 상기 모합금 및 상기 벌크 질화철을 배합하여 급속응고법(melt spinning)을 통하여 리본을 제조하는 단계이다. 2500 내지 3500rpm으로 폭 2~3mm의 리본을 제조할 수 있다.
특히, 상기 제조된 비정질 연자성 합금을 700K 내지 800K에서 열처리하여 나노 결정상을 석출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 비정질 합금이 나노결정질이 되었을 때 연자성특성이 더 향상될 수 있다. 700K 내지 800K에서 열처리하는 경우, 비정질에서 나노 결정상들을 석출시키면서 보자력 감소와 포화자속밀도 증가의 효과를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 연자성 합금은 포화자속밀도가 1.2 T 이상, 2.5 T 이하일 수 있고, 잔류 자화가 0.01 Br 이상, 0.3 Br 이하일 수 있다. 이와 같이, 높은 포화 자화와 비정질 형성능을 가져 전자기기의 소형화 및 고효율화에 부응할 수 있는 연자성 특성 보유할 수 있다. 또한 상기 N의 포함 정도에 따라 다양한 범위의 포화자속밀도를 가져 사용 용도에 따라 적용가능한 장점이 있다.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명 과정의 세부 사항을 설명하고자 한다.
표 1은 질소를 포함하지 않은 Fe-B-P-Hf-C 합금 및 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 형성능이 우수한 합금의 조성을 나타낸 표이고, 도 1a는 질소를 포함하지 않는 Fe-B-P-Hf-C 합금의 모합금 및 리본을 나타낸 사진 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 모합금 및 리본을 나타낸 사진이다.
아래 표 1과 같은 합금 조성을 가진 합금을 진공 arc 용해로를 통해 용해하여 모합금을 제조하고, 상기 모합금을 melt spinning(급속 응고법)을 활용하여(3000rpm) 리본을 제조(ribbon의 폭 3~5mm) 하였다.
　 Fe B P N Hf C Total
비교예 77 13 5 0 1 4 100
(A) 77 13 4 1 1 4 100
(B) 77 13 3 2 1 4 100
(C) 77 13 2 3 1 4 100
(D) 77 13 1 4 1 4 100
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 합금의 XRD 결과를 나타낸 그래프이다. 도 2와 같이, 각각의 회절도형은 특별한 결정 peak이 관찰되지 않았고, 전형적인 비정질 상의 halo pattern인 broad한 peak을 나타내었다. 이를 통하여 급속 응고법을 이용해 제조된 리본의 경우는 95% 이상 비정질상이 형성되었음을 알 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 합금의 자기적 특성(자기이력 곡선, 자속밀도(B) 대 자기장 세기(H)의 거동, 이하 동일)을 나타낸 그래프이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 질소 포함하는 합금(실시예 (C)) 및 질소를 포함하지 않은 합금의 자기적 특성을 비교하여 나타낸 그래프이다. 또한 표 2는 제조된 합금의 특성치(포화자속밀도, 이론 밀도값, 잔류 자화)를 나타낸 표이다.
조성
(at%)		 포화자속밀도Bs
(T)		 보자력 Hc
(A/cm)		 잔류 자화 Br
(T)		 밀도
(g/cm3)
Fe-B-P-Hf-C Febal.B13P5Hf1C4 1.162 165 0.014 6.646
(A) Febal.B13P4N1Hf1C4 1.460 340.95 0.058 7.097
(B) Febal.B13P3N2Hf1C4 1.589 265.14 0.022 7.011
(C) Febal.B13P2N3Hf1C4 2.055 31.38 0.263 7.486
(D) Febal.B13P1N4Hf1C4 2.273 72.93 0.016 8.192
본 발명에 따른 연자성 합금은 포화자속밀도가 1.2 T 이상, 2.5 T 이하 값을 가지고, 잔류 자화가 0.01 Br 이상, 0.3 Br 이하 값을 가진다. 또한, 상기 N의 포함 정도에 따라 다양한 범위의 포화자속밀도를 가져 사용 용도에 따라 적용가능한 장점이 있다.
도 4는 Fe계 비정질 합금(Febal.B13P2N3Hf1C4)의 열처리 전후의 XRD 결과를 나타낸 그래프이다. 도 4와 같이, 700K 내지 800K에서 열처리를 진행하여 비정질에서 나노 결정상들을 석출시킬 수 있다.
도 5는 Fe계 비정질 합금(Febal.B13P2N3Hf1C4)의 열처리 전후의 자기적 특성을 나타낸 그래프이고, 표 3은 열처리 전후 합금(Febal.B13P2N3Hf1C4)의 특성치(포화자속밀도, 이론 밀도값, 잔류 자화)를 나타낸 표이다. 열처리 전의 합금은 급속응고만 된 상태이며, 열처리 후 합금은 40K/min 의 승온 속도로 하여 738K에서 5분 유지하여 열처리하였다.
조성
(at%)		 포화자속밀도Bs
(T)		 보자력 Hc
(A/cm)		 잔류 자화 Br
(T)		 밀도
(g/cm3)
As-cast Febal.B13P2N3Hf1C4 2.055 31.38 0.263 7.486
738K Febal.B13P2N3Hf1C4 2.492 0.76 0.731 7.486
도 4 및 도 5와 같이, Fe계 비정질 합금의 자성특성은 열처리 후 보자력 감소와 포화자속밀도 증가를 나타낸다. 상기 비정질 합금을 700K 내지 800K에서 열처리하는 경우, 비정질에서 나노 결정상들을 석출시키면서 보자력 감소와 포화자속밀도 증가의 효과를 가질 수 있다.
이와 같이, 높은 포화 자화와 비정질 형성능을 가져 전자기기의 소형화 및 고효율화에 부응할 수 있는 연자성 특성 보유할 수 있으며, 또한, 상기 N의 포함 정도에 따라 다양한 범위의 포화자속밀도를 가져 사용 용도에 따라 적용가능한 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술 분야 에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (11)

  1. 조성식 Fe100 -a-b-c-d- eBaPbXcCdNe로 표현되고,
    상기 X는 Hf 및 Co 중에서 선택되는 적어도 1종이고, 10≤a≤15, 0<b≤5, 0<c≤3, 3≤d≤5, 0<e≤5인 비정질 연자성 합금.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비정질 연자성 합금은 b+e = 5인 비정질 연자성 합금.
  3. 제1항에 있어서,
    포화자속밀도가 1.2 T 이상, 2.5 T 이하인 비정질 연자성 합금.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조성식에서 0<e≤1.5 이고, 포화자속밀도가 1.2~1.5 T 인 비정질 연자성 합금.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조성식에서 1.5<e≤2.5 이고, 포화자속밀도가 1.5~1.8 T 인 비정질 연자성 합금.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조성식에서 2.5<e≤3.5 이고, 포화자속밀도가 1.8~2.1 T 인 비정질 연자성 합금.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조성식에서 3.5<e≤5 이고, 포화자속밀도가 2.1~2.5 T 인 비정질 연자성 합금.
  8. 제1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비정질 연자성 합금은 리본 형상인 비정질 연자성 합금.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 비정질 연자성 합금을 포함하는 전력변환용 소자.
  10. Fe계 비정질 연자성 합금 재료를 용해하여 모합금을 제조하는 단계;
    질화철(Fe Nitride) 분말을 소결하여 벌크화하는 단계; 및
    상기 모합금에 상기 벌크 질화철을 배합하고 급속응고법(melt spinning)을 통하여 리본을 제조하는 단계를 포함하여,
    조성식 Fe100-a-b-c-d-eBaPbHfcCdNe로 표현되고, 10≤a≤15, 0<b≤5, 0<c≤3, 3≤d≤5, 0<e≤5인 합금을 제조하는 비정질 연자성 합금의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제조된 비정질 연자성 합금을 738K 내지 800K에서 열처리하여 나노 결정상을 석출하는 단계를 더 포함하는 비정질 연자성 합금의 제조방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3643797A1 (en) 2018-10-25 2020-04-29 LG Electronics Inc. Fe-based soft magnetic alloy and method for manufacturing the same
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109652746A (zh) * 2019-01-09 2019-04-19 王静然 一种非晶带材母合金及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000073148A (ja) 1998-08-25 2000-03-07 Alps Electric Co Ltd Ｆｅ基軟磁性合金

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000144349A (ja) * 1998-08-27 2000-05-26 Alps Electric Co Ltd Ｆｅ基軟磁性合金
JP5288226B2 (ja) * 2005-09-16 2013-09-11 日立金属株式会社 磁性合金、アモルファス合金薄帯、および磁性部品
CN103540872B (zh) * 2007-03-20 2016-05-25 Nec东金株式会社 软磁性合金及使用该软磁性合金的磁气部件以及它们的制造方法
KR101387961B1 (ko) * 2011-12-23 2014-04-24 인제대학교 산학협력단 철계 나노결정립 연자성 합금 분말 코어 및 그 제조 방법
KR101509638B1 (ko) * 2013-02-25 2015-04-08 주식회사 포스코 철계 고탄소 비정질 합금

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000073148A (ja) 1998-08-25 2000-03-07 Alps Electric Co Ltd Ｆｅ基軟磁性合金

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3643797A1 (en) 2018-10-25 2020-04-29 LG Electronics Inc. Fe-based soft magnetic alloy and method for manufacturing the same
KR20240018015A (ko) 2022-08-01 2024-02-13 한국생산기술연구원 연자성 비정질 합금 및 이의 제조방법

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