KR102195302B1

KR102195302B1 - 연자성 합금 및 자성 부품

Info

Publication number: KR102195302B1
Application number: KR1020180164178A
Authority: KR
Inventors: 가즈히로 요시도메; 히로유키 마쓰모토; 겐지 호리노; 아키토 하세가와; 하지메 아마노; 겐스케 아라; 아키히로 하라다
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2020-12-24
Also published as: TW201930608A; EP3511957A2; JP6439884B6; US20190214171A1; JP2019121738A; EP3511957A3; CN110021469B; JP6439884B1; CN110021469A; TWI707957B; US10991495B2; KR20190085474A

Abstract

나노 결정부 및 비정질부를 포함하는 연자성 합금이다. 나노 결정부는 주성분으로서 αFe(-Si)를 포함하고, 부성분으로서 B, P, C, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V, W, Cr, Al, Mn, Zn, Cu에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함한다. 나노 결정부에 있어서의 부성분의 합계 함유 비율을 α(at％), 상기 비정질부에 포함되는 상기 나노 결정부의 부성분의 합계 함유 비율을 β(at％)로 하여, 0.01≤(α／β)≤0.40이고, 결정화도가 5％ 이상 70％ 이하이다.

Description

연자성 합금 및 자성 부품{SOFT MAGNETIC ALLOY AND MAGNETIC DEVICE}

본 발명은 연자성 압분 자심의 제조 방법 및 연자성 압분 자심에 관한 것이다.

최근, 전자·정보·통신 기기 등에 있어서 저소비 전력화 및 고효율화가 요구되고 있다. 또한 저탄소화 사회를 향하여, 상기의 요구가 더욱 강해지고 있다. 그 때문에, 전자·정보·통신 기기 등의 전원 회로에도, 에너지 손실의 저감이나 전원 효율의 향상이 요구되고 있다. 그리고, 전원 회로에 사용시키는 자기 소자의 자심에는 투자율(透磁率)의 향상 및 코어 로스(자심 손실)의 저감이 요구되고 있다. 코어 로스를 저감시키면, 전력 에너지의 로스가 작아져, 고효율화 및 에너지 절약화가 도모된다.

특허문헌 1에는, αFe(-Si) 결정상을 부분적으로 석출시킨 나노 결정 연자성 합금 분말을 사용하는 압분 자심의 발명이 기재되어 있다. 그러나, 현재는 보다 포화 자속 밀도가 높고 코어 로스가 작은 자심이 요구되고 있다.

일본국 특허공개 2015-167183호 공보

자심의 코어 로스를 저감시키는 방법으로서, 자심을 구성하는 자성체의 보자력을 저감시키는 것이 생각된다.

본 발명의 목적은, 보자력이 낮고, 포화 자속 밀도가 높은 연자성 합금을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관련된 연자성 합금은,

나노 결정부 및 비정질부를 포함하는 연자성 합금으로서,

상기 나노 결정부는 주성분으로서 αFe(-Si)를 포함하고, 부성분으로서 B, P, C, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V, W, Cr, Al, Mn, Zn, Cu에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 연자성 합금은, 상기의 특징을 가짐으로써, 보자력이 낮아지고, 포화 자속 밀도가 높아진다.

본 발명에 관련된 연자성 합금은, 결정화도가 15％ 이상 70％ 이하이어도 된다.

본 발명에 관련된 연자성 합금은, 상기 나노 결정부에 있어서의 부성분의 합계 함유 비율을 α(at％)로 하여, 0.5≤α≤20이어도 된다.

본 발명에 관련된 연자성 합금은, 상기 비정질부에 포함되는 상기 나노 결정부의 부성분의 합계 함유 비율을 β(at％)로 하여, 10≤β≤60이어도 된다.

본 발명에 관련된 연자성 합금은, 상기 나노 결정부에 있어서의 부성분의 합계 함유 비율을 α(at％), 상기 비정질부에 포함되는 상기 나노 결정부의 부성분의 합계 함유 비율을 β(at％)로 하여, 0.05<(α／β)<0.20이어도 된다.

본 발명에 관련된 연자성 합금은, 조성식 Fe_aCu_bM1_cSi_dM2_e로 표시되고,

M1은 Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V, W, Cr, Al, Mn, Zn에서 선택되는 1종 이상이고,

M2는 B, P, C에서 선택되는 1종 이상이고,

a+b+c+d+e=100

0.0≤b≤3.0

0.0≤c≤15.0

0.0≤d≤17.5

0.0≤e≤20.0

이어도 된다.

본 발명에 관련된 연자성 합금은, 박대(薄帶) 형상이어도 된다.

본 발명에 관련된 연자성 합금은, 분말 형상이어도 된다.

본 발명에 관련된 자성 부품은, 상기 중 어느 하나에 기재된 연자성 합금으로 이루어진다.

도 1은, 본 발명의 연자성 합금에 있어서의 Fe의 분포를 3DAP로 관찰한 결과이다.
도 2는, 본 발명의 연자성 합금을 3DAP로 관찰하고, Fe의 함유량으로 2치화한 결과를 표시하는 모식도이다.
도 3은, 단롤법의 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

본 실시형태에 관련된 연자성 합금은, 주성분으로서 αFe(-Si)를 포함한다. 주성분으로서 αFe(-Si)를 포함한다는 것은, 구체적으로는, 연자성 합금 전체에서 차지하는 αFe(-Si)의 함유량이 합계 80원자％ 이상인 것을 가리킨다. 또한 부성분으로서, B, P, C, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V, W, Cr, Al, Mn, Zn, Cu에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함한다.

이하, 본 실시형태에 관련된 연자성 합금의 미세 구조에 대해 도면을 참고로 하여 설명한다.

본 실시형태에 관련된 연자성 합금에 대해 Fe의 분포를 3차원 아톰 프로브(이하, 3DAP라고 표기하는 경우가 있다)를 사용하여 두께 5㎚로 관찰하면 도 1에 나타내는 바와 같이 Fe의 함유량이 많은 부분과 적은 부분이 존재하고 있는 것을 관찰할 수 있다. 또한, 도 1은 후술하는 실시예, 시료 No.54에 대해 3DAP를 사용하여 관찰한 결과이다.

여기서, 도 1과는 다른 측정 지점에 대해 Fe의 함유량이 많은 부분과 적은 부분으로 2치화한 결과의 개략도가 도 2이다. 그리고, Fe의 함유량이 많은 부분을 나노 결정부(11), Fe의 함유량이 적은 부분을 비정질부(13)로 한다. 또한 구체적으로는, 연자성 합금 전체의 평균 조성에 대해, Fe의 함유량이 평균 조성보다 많은 부분을 나노 결정부(11), Fe의 함유량이 평균 조성 미만이며 또한 Fe가 존재하는 부분을 비정질부(13)로 한다. 나노 결정부(11)의 Fe 및 Si 중 적어도 일부는 αFe(-Si) 나노 결정의 양태로 존재하고 있는 것으로 생각된다. 본 실시형태에서는, 나노 결정이란 입경이 대체로 5㎚ 이상 50㎚ 이하인 결정을 가리킨다.

본 실시형태에 관련된 연자성 합금은, 나노 결정부(11)에 있어서, Fe 및 Si 이외에 부성분으로서 B, P, C, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V, W, Cr, Al, Mn, Zn, Cu에서 선택되는 1종 이상을 포함한다. 나노 결정부(11)에 부성분이 포함됨으로써, 내산화성이 향상된다. 또한 포화 자속 밀도를 유지한 채로, 보자력이 저하된다. 즉, 연자기 특성이 향상된다. 특히 고주파 영역에 있어서 바람직한 연자기 특성이 얻어진다.

연자성 합금 전체의 조성은 ICP 측정 및 형광 X선 측정에 의해 확인할 수 있다. 또, 나노 결정부의 조성 및 비정질부의 조성은 3DAP에 의해 측정하는 것이 가능하다. 여기서, Cu는 연자성 합금에 첨가되어 있음에도 불구하고, 나노 결정부, 비정질부로부터 검출되는 Cu량이 적거나 혹은 검출되지 않는 경우가 있다. 이것은 나노 결정부 및 비정질부와는 관계없이 Cu의 결정자가 독립적으로 존재하기 때문이다. 또한, 도 2에서는 Cu의 결정자를 생략하고 있다.

본 실시형태에 관련된 연자성 합금의 나노 결정부(11)에 있어서의 부성분의 합계 함유 비율을 α(at％)로 하여, 0.5≤α≤20인 것이 바람직하고, 1≤α≤10인 것이 보다 바람직하다. 또, 비정질부(13)에 포함되는 나노 결정부(11)의 부성분의 합계 함유 비율을 β(at％)로 하여, 10≤β≤60인 것이 바람직하고, 20≤β≤50인 것이 보다 바람직하다. 또한 0.00<(α／β)<0.80인 것이 바람직하고, 0.01≤(α／β)≤0.75인 것이 보다 바람직하다.

나노 결정부(11)에 있어서의 부성분의 합계 함유 비율 α를 0.5≤α≤20으로 제어함으로써, 보자력을 저하시키고, 연자기 특성을 향상시킬 수 있다. 또한 비정질부(13)에 포함되는 나노 결정부(11)의 부성분의 합계 함유 비율 β를 10≤β≤60으로 제어함으로써, 포화 자속 밀도의 저하를 방지할 수 있다. 요컨대 연자기 특성이 더욱 양호해진다. 또한 0.00<(α／β)<0.80임으로써 내산화성의 효과가 더해져, 연자기 특성을 향상시키고 또한 내산화성의 합금으로 하는 것이 가능해진다.

본 실시형태에 관련된 연자성 합금의 결정화도가 15％ 이상 70％ 이하인 것이 바람직하다. 연자성 합금의 결정화도는, 분말 X선 회절에 의해 측정할 수 있다. 구체적으로는, 연자성 합금을 분말화한 후에 X선 회절 장치(XRD)에 의해 X선 회절 패턴을 얻는다. 그리고, 백그라운드와 장치에 기인하는 회절의 비대칭성을 보정한다. 그 후, αFe(-Si) 결정의 회절 패턴과 비정질에 특유한 회절 패턴을 분리하고, 각각의 회절 강도를 구한다. 그리고, 전체 회절 강도에 대한 αFe(-Si) 결정의 회절 강도의 비를 계산함으로써 얻어진다.

또, 본 실시형태에 관련된 연자성 합금에 있어서, 나노 결정의 평균 입경에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 5㎚ 이상 50㎚ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 나노 결정의 평균 입경에 대해서는, XRD를 사용한 분말 X선 회절에 의해 측정할 수 있다.

본 실시형태에 관련된 연자성 합금의 조성은, 주성분으로서 αFe(-Si)를 포함하고, 부성분으로서 상기의 원소를 포함하는 점 이외에는 임의이다. 바람직하게는, 조성식 Fe_aCu_bM1_cSi_dM2_e로 표시되는 연자성 합금이며, M1은 Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V, W, Cr, Al, Mn, Zn에서 선택되는 1종 이상이고, M2는 B, P, C에서 선택되는 1종 이상이고,

a+b+c+d+e=100

0.0≤b≤3.0

0.0≤c≤15.0

0.0≤d≤17.5

0.0≤e≤20.0

이다.

또한, 이하의 기재에서는, 연자성 합금의 각 원소의 함유율에 대해, 특별히 모수의 기재가 없는 경우에는, 연자성 합금 전체를 100원자％로 한다.

Cu의 함유량(b)은, 3.0원자％ 이하(0을 포함한다)인 것이 바람직하고, 1.0원자％ 이하(0을 포함한다)인 것이 보다 바람직하다. 즉, Cu를 함유하지 않아도 된다. 또, Cu의 함유량이 적을수록, 후술하는 단롤법에 의해 연자성 합금으로 이루어지는 박대를 제조하기 쉬워지는 경향이 있다. 한편, Cu의 함유량이 많을수록, 나노 결정의 평균 입자경을 작게 하는 것이 가능해지고, 보자력을 감소시키는 효과가 커진다. 보자력을 감소시키는 관점에서는 Cu의 함유량은, 0.1원자％ 이상인 것이 바람직하다.

M1은 Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V, W, Cr, Al, Mn, Zn에서 선택되는 1종 이상이다. 바람직하게는, Nb, Zr, Hf에서 선택되는 1종 이상을 포함한다.

M1의 함유량(c)은, 15.0원자％ 이하(0을 포함한다)인 것이 바람직하고, 8원자％ 이하(0을 포함한다)인 것이 보다 바람직하다. 즉, M1을 함유하지 않아도 된다. M1을 상기의 범위 내에서 첨가함으로써 비정질부를 안정시켜 나노 결정부를 형성할 수 있다.

Si의 함유량(d)은, 바람직하게는 17.5원자％ 이하(0을 포함한다)이고, 보다 바람직하게는 15.5원자％ 이하(0을 포함한다)이다. 즉, Si를 함유하지 않아도 된다. Si의 함유량을 상기의 범위 내로 함으로써 나노 결정부의 조성을 제어할 수 있다.

M2는 B, P, C에서 선택되는 1종 이상이다. 바람직하게는, 2종 이상을 포함한다.

M2의 함유량(e)은, 20.0원자％ 이하(0을 포함한다)인 것이 바람직하고, 8.0∼15.0원자％ 인 것이 보다 바람직하다. 즉, M2를 함유하지 않아도 되다. M2를 상기의 범위 내에서 첨가함으로써 비정질부의 조성을 제어할 수 있다.

또한, Fe는, 바람직하게는, 조성식 Fe_aCu_bM1_cSi_dM2_e로 표시되는 연자성 합금의 잔부이다. 즉, a+b+c+d+e=100이다. 또 본 실시형태의 연자성 합금은, 전술한 바와 같이, 나노 결정부 및 비정질부를 포함한다. 여기서, M1, M2 및 Si에서 선택되는 2종 이상이 비정질부를 형성하기 위해서 필요하다. 따라서, c, d 및 e 중 적어도 2개는 0이 아니다.

또, 연자성 합금의 조성은, 조성식 (Fe_1-zX1_z)_aCu_bM1_cSi_dM2_eM3_f로 표시되어도 된다.

X1은 Co, Ni에서 선택되는 1종 이상이고,

M2는 B, P, C에서 선택되는 1종 이상이고,

M3은 S, O, N에서 선택되는 1종 이상이고,

a+b+c+d+e+f=100

0.0≤z≤0.15

64.9≤a≤94.5

0.0≤b≤3.0

0.0≤c≤15.5

0.0≤d≤17.5

2.0≤e≤23.0

0.0≤f≤3.0

이고,

c 및 d 중 적어도 1개는 0이 아니다.

Fe에 대한 X1의 치환량(z)은, 0.00≤z≤0.15이어도 된다. 또, M3은 S, O, N에서 선택되는 1종 이상이다. M3의 함유량(f)은, 3.0원자％ 이하이어도 된다.

이하, 본 실시형태에 관련된 연자성 합금의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 실시형태에 관련된 연자성 합금의 제조 방법은 임의이지만, 예를 들어 단롤법에 의해 연자성 합금의 박대를 제조하는 방법을 들 수 있다.

단롤법에서는, 먼저, 최종적으로 얻어지는 연자성 합금에 포함되는 각 금속 원소의 순금속 등의 각종 원료를 준비하고, 최종적으로 얻어지는 연자성 합금과 동일한 조성이 되도록 칭량한다. 그리고, 각 금속 원소의 순금속을 용해시키고, 혼합하여 모합금을 제조한다. 또한, 상기 순금속의 용해 방법은 임의이지만, 예를 들어 챔버 내에서 진공 흡인한 후에 고주파 가열로 용해시키는 방법이 있다. 또한, 모합금과 최종적으로 얻어지는 연자성 합금은 통상, 동일한 조성이 된다.

다음으로, 제조한 모합금을 가열하여 용융시켜, 용융 금속(용탕)을 얻는다. 용융 금속의 온도에는 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 1200∼1500℃로 할 수 있다.

단롤법에 사용되는 장치의 모식도를 도 3에 나타낸다. 본 실시형태에 관련된 단롤법에 있어서는, 챔버(35) 내부에 있어서, 노즐(31)로부터 용융 금속(32)을 화살표 방향으로 회전하고 있는 롤(33)에 분사하여 공급함으로써 롤(33)의 회전 방향으로 박대(34)가 제조된다. 또한, 본 실시형태에서는 롤(33)의 재질에는 특별히 제한은 없다. 예를 들어 Cu로 이루어지는 롤이 사용된다.

단롤법에 있어서는, 주로 롤(33)의 회전 속도를 조정함으로써 얻어지는 박대의 두께를 조정할 수 있지만, 예를 들어 노즐(31)과 롤(33)의 간격이나 용융 금속의 온도 등을 조정하는 것으로도 얻어지는 박대의 두께를 조정할 수 있다. 박대의 두께에는 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 15∼30㎛로 할 수 있다.

후술하는 열처리 전의 시점에서는, 박대는 비정질 또는 입경이 작은 미결정만이 존재하는 상태인 것이 바람직하다. 그러한 박대에 대해 후술하는 열처리를 실시함으로써, 본 실시형태에 관련된 연자성 합금이 얻어진다.

또한, 열처리 전의 연자성 합금의 박대에 입경이 큰 결정이 존재하는지의 여부를 확인하는 방법에는 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 입경 0.01∼10㎛ 정도의 결정의 유무에 대해서는, 통상적인 X선 회절 측정에 의해 확인할 수 있다. 또, 상기의 비정질 중에 결정이 존재하지만 결정의 체적 비율이 작은 경우에는, 통상적인 X선 회절 측정에서는 결정이 없다고 판단되어 버린다. 이 경우의 결정의 유무에 대해서는, 예를 들어, 이온 밀링에 의해 박편화된 시료에 대해, 투과 전자 현미경을 사용하여, 제한 시야 회절상, 나노 빔 회절상, 명시야상 또는 고분해능상을 얻음으로써 확인할 수 있다. 제한 시야 회절상 또는 나노 빔 회절상을 사용하는 경우, 회절 패턴에 있어서 비정질의 경우에는 링상의 회절이 형성되는 데에 반해, 비정질이 아닌 경우에는 결정 구조에서 기인한 회절 반점이 형성된다. 또, 명시야상 또는 고분해능상을 사용하는 경우에는, 배율 1.00×10⁵∼3.00×10⁵배로 육안으로 관찰함으로써 결정의 유무를 확인할 수 있다. 또한, 본 명세서에서는, 통상적인 X선 회절 측정에 의해 결정이 있는 것을 확인할 수 있는 경우에는 「결정이 있음」으로 하고, 통상적인 X선 회절 측정에서는 결정이 있는 것을 확인할 수 없지만, 이온 밀링에 의해 박편화된 시료에 대해, 투과 전자 현미경을 사용하여, 제한 시야 회절상, 나노 빔 회절상, 명시야상 또는 고분해능상을 얻음으로써 결정이 있는 것을 확인할 수 있는 경우에는, 「미결정이 있음」으로 한다.

여기서, 본 발명자들은, 롤(33)의 온도 및 챔버(35) 내부의 증기압을 적절히 제어함으로써, 열처리 전의 연자성 합금의 박대를 비정질로 하기 쉬워지고, 열처리 후에 바람직한 나노 결정부(11) 및 비정질부(13)를 얻기 쉬워지는 것을 알아냈다. 구체적으로는, 롤(33)의 온도를 50∼70℃, 바람직하게는 70℃로 하고, 노점 조정을 실시한 Ar 가스를 사용하여 챔버(35) 내부의 증기압을 11hPa 이하, 바람직하게는 4hPa 이하로 함으로써, 연자성 합금의 박대를 비정질로 하기 쉬워지는 것을 알아냈다.

또, 롤(33)의 온도는 50∼70℃로 하고, 또한 챔버(35) 내부의 증기압을 11hPa 이하로 하는 것이 바람직하다. 롤(33)의 온도 및 챔버(35) 내부의 증기압을 상기의 범위 내로 제어함으로써, 용융 금속(32)이 균등하게 냉각되어, 얻어지는 연자성 합금의 열처리 전의 박대를 균일한 비정질로 하기 쉬워진다. 또한, 챔버 내부의 증기압의 하한은 특별히 존재하지 않는다. 노점 조정한 아르곤을 충전하여 증기압을 1hPa 이하로 해도 되고, 진공에 가까운 상태로 하여 증기압을 1hPa 이하로 해도 된다. 또, 증기압이 높아지면 열처리 전의 박대를 비정질로 하기 어려워져, 비정질이 되어도, 후술하는 열처리 후에 상기의 바람직한 미세 구조를 얻기 어려워진다.

얻어진 박대(34)를 열처리함으로써 상기의 바람직한 나노 결정부(11) 및 비정질부(13)를 얻을 수 있다. 이 때에 박대(34)가 완전한 비정질이면 상기의 바람직한 미세 구조를 얻기 쉬워진다.

본 실시형태에서는, 열처리를 2단계로 실시함으로써, 상기의 바람직한 미세 구조를 얻기 쉬워진다. 1단계째의 열처리(이하, 제1 열처리라고도 한다)는 이른바 변형 제거를 위해서 실시한다. 이것은, 연자성 금속을 가능한 범위에서 균일한 비정질로 하기 때문이다.

본 실시형태에서는, 2단계째의 열처리(이하, 제2 열처리라고도 한다)를 1단계째보다 높은 온도에서 실시한다. 그리고, 2단계째의 열처리에 있어서 박대의 자기 발열을 억제하기 위해, 열전도율이 높은 재료의 세터를 사용하는 것이 중요하다. 또, 세터의 재료는 비열이 낮은 것이 보다 바람직하다. 종래, 세터의 재료로는 알루미나가 자주 사용되고 있었지만, 본 실시형태에서는, 열전도율이 더욱 높은 재료, 예를 들어 카본 또는 SiC 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 열전도율이 150W/m 이상인 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 비열이 750J/㎏ 이하인 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 세터의 두께를 가능한 한 얇게 하여, 세터의 아래에 제어용 열전대를 두고, 히터의 열응답을 높이는 것이 바람직하다.

열처리를 상기의 2단계로 실시하는 것의 이점에 대해 서술한다. 1단계째의 열처리의 역할에 대해 설명한다. 본 연자성 합금은 고온으로부터 급랭시켜 응고됨으로써 비정질을 형성한다. 그 때, 고온으로부터 급랭되기 때문에 열수축에 의한 응력이 연자성 금속 내에 남아, 변형이나 결함이 발생한다. 1단계째의 열처리는 이 연자성 합금 내의 변형이나 결함을 열처리에 의해 완화시킴으로써, 균일한 비정질을 형성시킨다. 계속해서 2단계째의 열처리의 역할에 대해 설명한다. 2단계째의 열처리에서는, αFe(-Si) 결정을 생성시킨다. 1단계째의 열처리에서 변형이나 결함을 억제할 수 있어, 균일한 비정질 상태를 형성하고 있기 때문에, 2단계째의 열처리에 의해 생성되는 αFe(-Si) 결정의 입경을 균일화할 수 있다. 즉, 비교적 저온에서 열처리를 실시해도 안정적으로 αFe(-Si) 결정을 생성시키는 것이 가능해진다. 이 때문에 2단계째의 열처리에서의 열처리 온도는, 종래의 1단계로 열처리를 실시하는 경우의 열처리 온도와 비교하여 낮아지는 경향이 있다. 바꿔 말하면, 1단계로 열처리를 실시하는 경우에는 비정질 형성시에 남아 있는 변형이나 결함 및 그 주변이 선행하여 αFe(-Si) 결정이 되는 반응이 진행되어 버려 αFe(-Si) 결정의 입경을 균일화할 수 없다. 또한, 보라이드로 이루어지는 이상(異相)을 형성해 버려, 연자기 특성을 악화시켜 버린다. 또, 1단계 열처리에서 가능한 한 균일하게 열처리시키기 위해서는 연자성 합금 전체에서 가능한 한 동시에 αFe(-Si) 결정을 생성시킬 필요가 있다. 이 때문에, 1단계 열처리에서는 전술한 2단계 열처리보다 열처리 온도가 높아지는 경향이 있다.

본 실시형태에 있어서, 제1 열처리 및 제2 열처리의 바람직한 열처리 온도 및 바람직한 열처리 시간은 연자성 합금의 조성에 따라 상이하다. 대체로, Si를 포함하는 조성쪽이 Si를 포함하지 않는 조성과 비교하여 열처리 온도가 낮아지는 경향이 있다. 제1 열처리의 열처리 온도는 대체로 350℃ 이상 550℃ 이하이고, 열처리 시간은 대체로 0.1시간 이상 10시간 이하이다. 제2 열처리의 열처리 온도는 대체로 475℃ 이상 675℃ 이하이고, 열처리 시간은 대체로 0.1시간 이상 10시간 이하이다. 그러나, 조성에 따라서는 상기의 범위를 벗어난 부분에 바람직한 열처리 온도 및 열처리 시간이 존재하는 경우도 있다.

열처리 조건이 적합하게 제어되어 있지 않은 경우나, 바람직한 열처리 장치가 선택되어 있지 않은 경우에는, 나노 결정부에 부성분이 함유되지 않고, 내산화성이 저하되는 것 외에, 양호한 연자기 특성을 얻기 어려워진다.

또, 본 실시형태에 관련된 연자성 합금을 얻는 방법으로서, 상기한 단롤법 이외에도, 예를 들어 물 아토마이즈법 또는 가스 아토마이즈법에 의해 본 실시형태에 관련된 연자성 합금의 분체를 얻는 방법이 있다. 이하, 가스 아토마이즈법에 대해 설명한다.

가스 아토마이즈법에서는, 상기한 단롤법과 동일하게 하여 1200∼1500℃의 용융 합금을 얻는다. 그 후, 상기 용융 합금을 챔버 내에서 분사시켜, 분체를 제조한다.

이 때, 가스 분사 온도를 50∼100℃로 하고, 챔버 내의 증기압을 4hPa 이하로 함으로써, 최종적으로 상기의 바람직한 미세 구조를 얻기 쉬워진다.

가스 아토마이즈법으로 분체를 제조한 후에, 단롤법에 의한 경우와 동일하게 2단계로 열처리를 실시함으로써, 바람직한 미세 구조를 얻기 쉬워진다. 그리고, 특히 내산화성이 높고, 양호한 연자성 특성을 갖는 연자성 합금 분말을 얻을 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되지 않는다.

본 실시형태에 관련된 연자성 합금의 형상에는 특별히 제한은 없다. 상기한 바와 같이, 박대 형상이나 분말 형상이 예시되지만, 그 이외에도 박막 형상이나 블록 형상 등도 생각할 수 있다.

본 실시형태에 관련된 연자성 합금의 용도에는 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 자심을 들 수 있다. 인덕터용, 특히 파워 인덕터용 자심으로서 적합하게 사용할 수 있다. 본 실시형태에 관련된 연자성 합금은, 자심 외에도 박막 인덕터, 자기 헤드, 변압 트랜스에도 적합하게 사용할 수 있다.

이하, 본 실시형태에 관련된 연자성 합금으로부터 자심 및 인덕터를 얻는 방법에 대해 설명하지만, 본 실시형태에 관련된 연자성 합금으로부터 자심 및 인덕터를 얻는 방법은 하기 방법에 한정되지 않는다.

박대 형상의 연자성 합금으로부터 자심을 얻는 방법으로는, 예를 들어, 박대 형상의 연자성 합금을 권취하는 방법이나 적층하는 방법을 들 수 있다. 박대 형상의 연자성 합금을 적층할 때에 절연체를 개재하여 적층하는 경우에는, 더욱 특성을 향상시킨 자심을 얻을 수 있다.

분말 형상의 연자성 합금으로부터 자심을 얻는 방법으로는, 예를 들어, 적절히 바인더와 혼합한 후, 금형을 사용하여 성형하는 방법을 들 수 있다. 또, 바인더와 혼합하기 전에, 분말 표면에 산화 처리나 절연 피막 등을 실시함으로써, 비저항이 향상되고, 보다 고주파 대역에 적합한 자심이 된다.

성형 방법에 특별히 제한은 없고, 금형을 사용하는 성형이나 몰드 성형 등이 예시된다. 바인더의 종류에 특별히 제한은 없고, 실리콘 수지가 예시된다. 연자성 합금 분말과 바인더의 혼합 비율에도 특별히 제한은 없다. 예를 들어 연자성 합금 분말 100질량％에 대하여, 1∼10질량％의 바인더를 혼합시킨다.

예를 들어, 연자성 합금 분말 100질량％에 대하여, 1∼5질량％의 바인더를 혼합시키고, 금형을 사용하여 압축 성형함으로써, 점적률(분말 충전율)이 70％ 이상, 1.6×10⁴A/m의 자계를 인가했을 때의 자속 밀도가 0.4T 이상, 또한 비저항이 1Ω·cm 이상인 자심을 얻을 수 있다. 상기의 특성은, 일반적인 페라이트 자심보다 우수한 특성이다.

또, 예를 들어, 연자성 합금 분말 100질량％에 대하여, 1∼3질량％의 바인더를 혼합시키고, 바인더의 연화점 이상의 온도 조건하의 금형으로 압축 성형함으로써, 점적률이 80％ 이상, 1.6×10⁴A/m의 자계를 인가했을 때의 자속 밀도가 0.9T 이상, 또한 비저항이 0.1Ω·cm 이상인 압분 자심을 얻을 수 있다. 상기의 특성은, 일반적인 압분 자심보다 우수한 특성이다.

또한 상기의 자심을 이루는 성형체에 대해, 변형 제거 열처리로서 성형 후에 열처리함으로써, 코어 로스가 더욱 저하되어, 유용성이 높아진다.

또, 상기 자심에 권선을 실시함으로써 인덕턴스 부품이 얻어진다. 권선의 실시 방법 및 인덕턴스 부품의 제조 방법에는 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 상기의 방법으로 제조한 자심에 권선을 적어도 1턴 이상 권취하는 방법을 들 수 있다.

또한 연자성 합금 입자를 사용하는 경우에는, 권선 코일이 자성체에 내장되어 있는 상태에서 가압 성형하여 일체화함으로써 인덕턴스 부품을 제조하는 방법이 있다. 이 경우에는 고주파 또한 대전류에 대응한 인덕턴스 부품을 얻기 쉽다.

또한 연자성 합금 입자를 사용하는 경우에는, 연자성 합금 입자에 바인더 및 용제를 첨가하여 페이스트화한 연자성 합금 페이스트, 및 코일용 도체 금속에 바인더 및 용제를 첨가하여 페이스트화한 도체 페이스트를 교대로 인쇄 적층한 후에 가열 소성함으로써, 인덕턴스 부품을 얻을 수 있다. 혹은, 연자성 합금 페이스트를 사용하여 연자성 합금 시트를 제조하고, 연자성 합금 시트의 표면에 도체 페이스트를 인쇄하고, 이들을 적층하여 소성함으로써, 코일이 자성체에 내장된 인덕턴스 부품을 얻을 수 있다.

여기서, 연자성 합금 입자를 사용하여 인덕턴스 부품을 제조하는 경우에는, 최대 입경이 체 직경으로 45㎛ 이하, 중심 입경(D50)이 30㎛ 이하인 연자성 합금 분말을 사용하는 것이, 우수한 Q 특성을 얻는 데에 있어서 바람직하다. 최대 입경을 체 직경으로 45㎛ 이하로 하기 위해, 눈금 간격 45㎛의 체를 사용하여, 체를 통과하는 연자성 합금 분말만을 사용해도 된다.

최대 입경이 큰 연자성 합금 분말을 사용할수록 고주파 영역에서의 Q값이 저하되는 경향이 있고, 특히 최대 입경이 체 직경으로 45㎛를 초과하는 연자성 합금 분말을 사용하는 경우에는, 고주파 영역에서의 Q값이 크게 저하되는 경우가 있다. 단, 고주파 영역에서의 Q값을 중시하지 않는 경우에는, 편차가 큰 연자성 합금 분말을 사용할 수 있다. 편차가 큰 연자성 합금 분말은 비교적 저렴하게 제조할 수 있기 때문에, 편차가 큰 연자성 합금 분말을 사용하는 경우에는, 비용을 저감시키는 것이 가능하다.

본 실시형태에 관련된 압분 자심의 용도에는 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 인덕터용, 특히 파워 인덕터용 자심으로서 바람직하게 사용할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

(실험예 1)

Fe:84원자％, B:9.0원자％, Nb:7.0원자％의 조성의 모합금이 얻어지도록 각종 원료 금속 등을 각각 칭량했다. 그리고, 챔버 내에서 진공 흡인한 후, 고주파 가열로 용해시켜 모합금을 제조했다.

그 후, 제조한 모합금을 가열하여 용융시켜, 1300℃의 용융 상태의 금속으로 한 후에, 롤 온도 70℃, 챔버 내의 증기압 4hPa로 하여 단롤법에 의해 상기 금속을 롤에 분사시켜, 박대를 제조했다. 또, 롤의 회전수를 적절히 조정함으로써 얻어지는 박대의 두께를 20㎛로 했다. 증기압은 노점 조정을 실시한 Ar 가스를 사용함으로써 조정했다.

다음으로, 제조한 각 박대에 대해 열처리를 실시하여, 단판상의 시료를 얻었다. 본 실험예에서는, 시료 No.7∼12 이외의 시료에 대해서는, 2회의 열처리를 실시했다. 열처리 조건을 표 1에 나타낸다. 또, 각 박대에 대해 열처리를 실시할 때에는, 표 1에 기재한 재질의 세터의 위에 박대를 두고, 세터의 아래에 제어용 열전대를 두었다. 이 때의 세터 두께는 1㎜로 통일했다. 또한, 알루미나는 열전도율 31W/m, 비열 779J/㎏의 것을 사용하였다. 카본은 열전도율 150W/m, 비열 691J/㎏의 것을 사용하였다. SiC(탄화규소)는 열전도율 180W/m, 비열 740J/㎏의 것을 사용하였다.

열처리 전의 각 박대의 일부를 분쇄하여 분말화한 후에 X선 회절 측정을 실시하여, 결정의 유무를 확인했다. 또한 투과 전자 현미경을 사용하여 제한 시야 회절상 및 30만배로 명시야상을 관찰하여 미결정의 유무를 확인했다. 그 결과, 각 실시예 및 비교예의 박대에는 결정 및 미결정이 존재하지 않고 비정질인 것을 확인했다. 또한, 시료 전체의 조성은 모합금의 조성과 거의 일치하는 것을 ICP 측정 및 형광 X선 측정에 의해 확인했다.

그리고, 각 박대를 열처리한 후의 각 시료의 포화 자속 밀도 및 보자력을 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 포화 자속 밀도(Bs)는 진동 시료형 자력계(VSM)를 사용하여 자기장 1000kA/m로 측정했다. 보자력(Hc)은 직류 BH 트레이서를 사용하여 자기장 5kA/m로 측정했다. 또, 각 시료에 대해 내산화성을 평가했다. 구체적으로는 온도 80도, 습도 85％ 중에서 3시간, 고온 내습 시험을 실시하고, 표면을 관찰하여 점녹이 생겼는지의 여부를 판단했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

또한 각 시료에 대해 3DAP(3차원 아톰 프로브)를 사용하여 관찰 범위 40㎚×40㎚×200㎚의 범위를 관찰하고, 모든 시료가 나노 결정부 및 비정질부를 포함하는 것을 확인했다. 또한 3DAP를 사용하여 나노 결정부 조성 및 비정질부 조성을 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한 나노 결정부에 있어서의 나노 결정의 평균 입경 및 나노 결정부에 있어서의 결정화도에 대해서도 XRD를 사용하여 산출했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

표 1로부터, 세터의 재질이, 열전도율이 비교적 높고 비열이 비교적 낮은 카본 또는 SiC이고, 또한, 열처리 온도를 2단계로 실시하고, 제1 열처리 온도 및 제2 열처리 온도를 적절히 제어한 실시예는, 내산화성이 특히 양호한 결과가 되었다. 이에 반해, 세터의 재질이, 열전도율이 비교적 낮고 비열이 비교적 높은 알루미나인 시료 No.1-5, 열처리를 1단계로 실시한 시료 No.7-12, 제2 열처리의 온도가 지나치게 높은 시료 No.19 및 39, 제1 열처리의 온도가 지나치게 낮은 시료 No.20, 및 제1 열처리의 온도가 지나치게 높은 시료 No.24a는, 모두 내산화성이 실시예보다 떨어지는 결과가 되었다.

표 2로부터, 각 실시예에서는 나노 결정부에 M1(Nb) 및/또는 M2(B)가 포함되어 있던 것에 반해, 각 비교예에서는 나노 결정부에는 M1 및 M2가 포함되지 않았던 것을 알 수 있다.

(실험예 2)

Fe:73.5원자％, Cu:1.0원자％, Nb:3.0원자％, Si:13.5원자％, B:9.0원자％의 조성의 모합금이 얻어지도록 각종 원료 금속 등을 각각 칭량했다. 그리고, 챔버 내에서 진공 흡인한 후, 고주파 가열로 용해시켜 모합금을 제조했다. 이하, 실험예 1과 동일하게 하여 시료 No.40∼63의 시료를 제조했다. 결과를 표 3 및 표 4에 나타낸다.

또한, 열처리 전의 각 박대에 대해 X선 회절 측정을 실시하여, 결정의 유무를 확인했다. 또한 투과 전자 현미경을 사용하여 제한 시야 회절상 및 30만배로 명시야상을 관찰하여 미결정의 유무를 확인했다. 그 결과, 각 실시예 및 비교예의 박대에는 결정 및 미결정이 존재하지 않고 비정질인 것을 확인했다. 시료 전체의 조성은 모합금의 조성과 거의 일치하는 것을 ICP 측정 및 형광 X선 측정에 의해 확인했다.

표 3으로부터, 세터의 재질이, 열전도율이 비교적 높고 비열이 비교적 낮은 카본 또는 SiC이고, 또한 열처리 온도를 2단계로 실시하고, 제1 열처리 온도 및 제2 열처리 온도를 적절히 제어한 실시예는, 내산화성이 특히 양호한 결과가 되었다. 이에 반해, 세터의 재질이, 열전도율이 비교적 낮고 비열이 비교적 높은 알루미나인 시료 No.40-45, 열처리를 1단계로 실시한 시료 No.46-51, 제2 열처리의 온도가 지나치게 높은 시료 No.56, 57, 62 및 63은, 모두 연자기 특성 및 내산화성을 양립할 수 없어, 실시예보다 떨어지는 결과가 되었다.

표 4로부터, 각 실시예에서는 나노 결정부에 M1(Nb), M2(B) 및/또는 Cu가 포함되어 있던 것에 반해, 각 비교예에서는 나노 결정부에는 M1, M2 및 Cu가 포함되지 않았던 것을 알 수 있다.

(실험예 3)

실험예 3에서는, 모합금의 조성을 표 5∼표 9에 기재된 조성으로 변화시켰다. 그리고, 열처리 공정 전까지는 실험예 1 및 실험예 2와 동일한 조건으로 실시했다. 그리고, 열처리를 1단계로 실시하는 경우와 2단계로 실시하는 경우에서 보자력 및 내산화성의 차이를 확인했다. 결과를 표 5∼표 9에 나타낸다. 1단계로 열처리를 실시하는 경우에는 675℃에서 60분간으로 했다. 2단계로 열처리를 실시하는 경우에는, 제1 열처리를 450℃에서 60분간, 제2 열처리를 650℃에서 60분간으로 했다. 열처리는 세터의 재질을 실험예 1과 동일한 카본으로 하여 실시하였다. 또한, 열처리 전의 박대에 결정이 존재하고 있던 경우에 대해서는, 1단계 열처리에서의 보자력이 현저하게 커졌기 때문에, 2단계 열처리를 실시하지 않았다. 또, 2단계 열처리 후의 시료에 대해서는, 3DAP를 사용하여 나노 결정부에 있어서의 M1+M2+Cu의 함유량(α), 비정질부에 있어서의 M1+M2+Cu의 함유량(β)을 측정했다. 또한 나노 결정의 평균 입경 및 나노 결정부의 결정화도에 대해서도 측정했다. 또 내산화성에 대해서는 온도 80도, 습도 85％ 중에서, 고온 내습 시험을 실시하고, 30분 후마다 표면을 관찰하여 점녹이 생겼는지의 여부를 판단했다. 2단계 열처리에 있어서의 점녹 발생까지의 시간이 1단계 열처리에 있어서의 점녹 발생까지의 시간보다 2.0배 이상이었을 경우를 ◎, 1.2배 이상 2.0배 미만인 경우를 ○, 1.0배 초과 1.2배 미만인 경우를 △로 하고, 1.0배 이하인 경우를 ×로 했다. 또한, ◎, ○, △, ×의 차례로 우수하고, 본 실험예에서는 △ 이상의 평가인 경우를 양호로 했다.

각 실시예에서는, 조성을 적절히 변화시켜도, 열처리를 2단계로 실시하는 경우에 있어서, 1단계로 실시하는 경우와 비교하여, 보자력이 현저하게 저하되고, 내산화성이 향상되었다. 또, 2단계로 열처리를 실시하는 경우에는, 나노 결정부에 M1, M2 및/또는 Cu가 존재했다.

(실험예 4)

실험예 4에서는, 모합금의 조성을 표 10에 기재된 조성으로 변화시켰다. 그리고, 열처리 공정 전까지는 실험예 1 및 실험예 2와 동일한 조건으로 실시했다. 그리고, 열처리를 1단계로 실시하는 경우와 2단계로 실시하는 경우에서 보자력 및 내산화성의 차이를 확인했다. 결과를 표 10에 나타낸다. 1단계로 열처리를 실시하는 경우에는 450℃에서 60분간으로 했다. 2단계로 열처리를 실시하는 경우에는, 제1 열처리를 350℃에서 60분간, 제2 열처리를 425℃에서 60분간으로 했다. 열처리는 세터의 재질을 실험예 1과 동일한 카본으로 하여 실시하였다. 또한, 열처리 전의 박대에 결정이 존재하고 있던 경우에 대해서는, 1단계 열처리에서의 보자력이 현저하게 커졌기 때문에, 2단계 열처리를 실시하지 않았다. 또, 2단계 열처리 후의 시료에 대해서는, 3DAP를 사용하여 나노 결정부에 있어서의 M1+M2+Cu의 함유량(α), 비정질부에 있어서의 M1+M2+Cu의 함유량(β)을 측정했다. 또한 나노 결정의 평균 입경 및 나노 결정부의 결정화도에 대해서도 측정했다. 또 내산화성에 대해서는 온도 80도, 습도 85％ 중에서, 고온 내습 시험을 실시하고, 30분 후마다 표면을 관찰하여 점녹이 생겼는지의 여부를 판단했다. 2단계 열처리에 있어서의 점녹 발생까지의 시간이 1단계 열처리에 있어서의 점녹 발생까지의 시간보다 2.0배 이상이었을 경우를 ◎, 1.2배 이상 2.0배 미만인 경우를 ○, 1.0배 초과 1.2배 미만인 경우를 △로 하고, 1.0배 이하인 경우를 ×로 했다. 또한, ◎, ○, △, ×의 차례로 우수하고, 본 실험예에서는 △ 이상의 평가인 경우를 양호로 했다.

실험예 4의 각 실시예에서는, 조성을 적절히 변화시켜도, 열처리를 2단계로 실시하는 경우에 있어서, 1단계로 실시하는 경우와 비교하여, 보자력이 현저하게 저하되고, 내산화성이 향상되었다. 또, 2단계로 열처리를 실시하는 경우에는, 나노 결정부에 M1, M2 및/또는 Cu가 존재했다.

(실험예 5)

실험예 5에서는, 모합금의 조성을 표 11에 기재된 조성으로 변화시켰다. 그리고, 열처리 공정 전까지는 실험예 1 및 실험예 2와 동일한 조건으로 실시했다. 그리고, 열처리를 1단계로 실시하는 경우와 2단계로 실시하는 경우에서 보자력 및 내산화성의 차이를 확인했다. 결과를 표 11에 나타낸다. 1단계로 열처리를 실시하는 경우에는 550℃에서 60분간으로 했다. 2단계로 열처리를 실시하는 경우에는, 제1 열처리를 425℃에서 60분간, 제2 열처리를 525℃에서 60분간으로 했다. 열처리는 세터의 재질을 실험예 1과 동일한 카본으로 하여 실시하였다. 또한, 열처리 전의 박대에 결정이 존재하고 있던 경우에 대해서는, 1단계 열처리에서의 보자력이 현저하게 커졌기 때문에, 2단계 열처리를 실시하지 않았다. 또, 2단계 열처리 후의 시료에 대해서는, 3DAP를 사용하여 나노 결정부에 있어서의 M1+M2+Cu의 함유량(α), 비정질부에 있어서의 M1+M2+Cu의 함유량(β)을 측정했다. 또한 나노 결정의 평균 입경 및 나노 결정부의 결정화도에 대해서도 측정했다. 또 내산화성에 대해서는 온도 80도, 습도 85％ 중에서, 고온 내습 시험을 실시하고, 30분 후마다 표면을 관찰하여 점녹이 생겼는지의 여부를 판단했다. 2단계 열처리에 있어서의 점녹 발생까지의 시간이 1단계 열처리에 있어서의 점녹 발생까지의 시간보다 2.0배 이상이었을 경우를 ◎, 1.2배 이상 2.0배 미만인 경우를 ○, 1.0배 초과 1.2배 미만인 경우를△ 로 하고, 1.0배 이하인 경우를 ×로 했다. 또한, ◎, ○, △, ×의 차례로 우수하고, 본 실험예에서는 △ 이상의 평가인 경우를 양호로 했다.

실험예 5의 각 실시예에서는, 조성을 적절히 변화시켜도, 열처리를 2단계로 실시하는 경우에 있어서, 1단계로 실시하는 경우와 비교하여, 보자력이 현저하게 저하되고, 내산화성이 향상되었다. 또, 2단계로 열처리를 실시하는 경우에는, 나노 결정부에 M1, M2 및/또는 Cu가 존재했다.

(실험예 6)

실험예 6에서는, 모합금의 조성을 표 12에 기재된 조성으로 변화시킨 점 이외에는 실험예 3과 동일한 조건으로 실시하고, 평가했다. 결과를 표 12에 나타낸다.

(실험예 7)

실험예 7에서는, 표 13에 나타내는 조성의 모합금이 얻어지도록 각종 원료를 각각 칭량했다. 그리고, 챔버 내에서 진공 흡인한 후, 고주파 가열로 용해시켜 모합금을 제조했다.

그 후, 제조한 모합금을 가열하여 용융시키고, 1500℃의 용융 상태의 금속으로 한 후 가스 아토마이즈법에 의해 하기 표 13에 나타내는 조성 조건하에서 상기 금속을 분사시켜, 분체를 제조했다. 실험예 7에서는, 가스 분사 온도를 100℃로 하고, 챔버 내의 증기압을 4hPa로 하여 시료를 제조했다. 증기압 조정은 노점 조정을 실시한 Ar 가스를 사용함으로써 실시하였다.

그리고, 각 분체에 대해, 표 13에 나타내는 조건으로 1단계 열처리 또는 2단계 열처리를 실시하여, 자기 특성 및 내산화성을 평가했다. 또한 각 시료 분말에 대해 3DAP(3차원 아톰 프로브)를 사용하여 관찰 범위 40㎚×40㎚×200㎚의 범위를 관찰하고, 모든 시료 분말이 나노 결정부 및 비정질부를 포함하는 것을 확인했다. 또한, 열처리시의 세터의 재질은 카본으로 했다. 또한 3DAP를 사용하여 나노 결정부 조성 및 비정질부 조성을 측정했다. 결과를 표 13에 나타낸다. 또한 나노 결정부에 있어서의 나노 결정의 평균 입경 및 나노 결정부에 있어서의 결정화도에 대해도 3DAP를 사용하여 산출했다. 결과를 표 14에 나타낸다. 또 내산화성에 대해서는 온도 80도, 습도 85％ 중에서 1시간, 고온 내습 시험을 실시하고, 표면을 관찰하여 녹이 생겼는지의 여부를 판단했다.

열처리를 2단계로 실시한 각 실시예는 나노 결정부에 M1, M2 및/또는 Cu가 포함되어, 내산화성이 향상되었다. 이에 대해, 열처리를 1단계로 실시한 각 비교예는 나노 결정부에 M1, M2 및 Cu가 포함되지 않아, 내산화성이 저하되었다.

(실험예 8)

실험예 8에서는, 표 5의 시료 No.65에 대해, Fe의 일부를 X1로 치환하여 실시하고, 평가했다. 또한 M3을 첨가하여 실시하고, 평가했다. 결과를 표 15에 나타낸다.

11…나노 결정부
13…비정질부
31…노즐
32…용융 금속
33…롤
34…박대
35…챔버

Claims

나노 결정부 및 비정질부를 포함하는 연자성 합금으로서,
상기 나노 결정부는 주성분으로서 αFe(-Si)를 포함하고, 부성분으로서 B, P, C, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V, W, Cr, Al, Mn, Zn, Cu에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하고, 상기 나노 결정부에 있어서의 부성분의 합계 함유 비율을 α(at％), 상기 비정질부에 포함되는 상기 나노 결정부의 부성분의 합계 함유 비율을 β(at％)로 하여, 0.01≤(α／β)≤0.40이고, 결정화도가 5％ 이상 70％ 이하이고,
상기 연자성 합금은, 조성식 Fe_aCu_bM1_cSi_dM2_e로 표시되는 연자성 합금이며, 여기서 a, b, c, d, e는 원자수 비이고,
M1은 Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V, W, Cr, Al, Mn, Zn에서 선택되는 1종 이상이고,
M2는 B, P, C에서 선택되는 1종 이상이고,
a+b+c+d+e=100
64.9≤a≤94.5
0.0≤b≤3.0
0.0≤c≤15.5
0.0≤d≤17.5
2.0≤e≤23.0
이고,
c 및 d 중 적어도 1개는 0은 아닌 것을 특징으로 하는 연자성 합금.
나노 결정부 및 비정질부를 포함하는 연자성 합금으로서,
상기 나노 결정부는 주성분으로서 αFe(-Si)를 포함하고, 부성분으로서 B, P, C, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V, W, Cr, Al, Mn, Zn, Cu에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하고, 상기 나노 결정부에 있어서의 부성분의 합계 함유 비율을 α(at％), 상기 비정질부에 포함되는 상기 나노 결정부의 부성분의 합계 함유 비율을 β(at％)로 하여, 0.01≤(α／β)≤0.40이고, 결정화도가 5％ 이상 70％ 이하이고,
상기 연자성 합금은, 조성식 (Fe_1-zX1_z)_aCu_bM1_cSi_dM2_eM3_f로 표시되는 연자성 합금이며, 여기서 a, b, c, d, e, f, z는 원자수 비이고,
X1은 Co, Ni에서 선택되는 1종 이상이고,
M1은 Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V, W, Cr, Al, Mn, Zn에서 선택되는 1종 이상이고,
M2는 B, P, C에서 선택되는 1종 이상이고,
M3은 S, O, N에서 선택되는 1종 이상이고,
a+b+c+d+e+f=100
0.00≤z≤0.15
64.9≤a≤94.5
0.0≤b≤3.0
0.0≤c≤15.5
0.0≤d≤17.5
2.0≤e≤23.0
0.0≤f≤3.0
이고,
c 및 d 중 적어도 1개는 0은 아닌 것을 특징으로 하는 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
결정화도가 15％ 이상 70％ 이하인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 나노 결정부에 있어서의 부성분의 합계 함유 비율을 α(at％)로 하여, 0.5≤α≤20인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 비정질부에 포함되는 상기 나노 결정부의 부성분의 합계 함유 비율을 β(at％)로 하여, 10≤β≤60인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 나노 결정부에 있어서의 부성분의 합계 함유 비율을 α(at％), 상기 비정질부에 포함되는 상기 나노 결정부의 부성분의 합계 함유 비율을 β(at％)로 하여, 0.05<(α／β)<0.20인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
0.0≤c≤15.0 및 2.0≤e≤20.0인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
박대(薄帶) 형상인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
분말 형상인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 연자성 합금으로 이루어지는, 자성 부품.