KR102423591B1

KR102423591B1 - 연자성 합금 및 자성 부품

Info

Publication number: KR102423591B1
Application number: KR1020200122289A
Authority: KR
Inventors: 가즈히로 요시도메; 아키히로 하라다; 히로유키 마쓰모토; 겐지 호리노; 아키토 하세가와; 겐스케 아라; 하지메 아마노; 마사카즈 호소노
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2022-07-21
Also published as: CN110033916A; EP3511958B1; EP3511958A3; US20190221341A1; KR102281002B1; CN110033916B; TW202020187A; EP3511958A2; KR20190086359A; KR20200111663A; TWI707050B; TW201930615A; TWI697571B

Abstract

조성식 (Fe_(1-(α+β))X1_αX2_β)_{(1-(a+b+c+d+e+f+g))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_fTi_g로 이루어지는 주성분으로 이루어지는 연자성 합금이다. X1은 Co 및 Ni로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상, X2는 Al, Mn, Ag, Zn, Sn, As, Sb, Cu, Cr, Bi, N, O 및 희토류 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상, M은 Nb, Hf, Zr, Ta, Mo, W 및 V로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다. 0.020≤a≤0.14, 0.020<b≤0.20, 0≤d≤0.060, 0≤f≤0.010, 0≤g≤0.0010, α≥0, β≥0, 0≤α+β≤0.50이다. f와 g 중 적어도 하나 이상이 0보다 크다. c 및 e는 소정의 범위 내로 한다. 나노 헤테로 구조 또는 Fe기 나노 결정으로 이루어지는 구조를 갖는다.

Description

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

본 발명은 연자성 합금 및 자성 부품에 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 사용되는 자성 소자의 자심에는 포화 자속 밀도의 향상, 코어 로스(자심 손실)의 저감 및 투자율(透磁率)의 향상이 요구되고 있다. 코어 로스를 저감시키면, 전력 에너지의 로스가 작아지고, 투자율을 향상시키면, 자성 소자를 소형화할 수 있으므로 고효율화 및 에너지 절약화가 도모된다.

특허문헌 1에는, Fe-B-M(M=Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W)계의 연자성 비정질 합금이 기재되어 있다. 본 연자성 비정질 합금은 시판되는 Fe 아모르퍼스와 비교하여 높은 포화 자속 밀도를 갖는 등, 양호한 연자기 특성을 갖는다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

(특허문헌 1) 일본국 특허 제3342767호

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

특허문헌 1의 Fe기 연자성 합금은 미세 결정상을 석출시킴으로써, 연자기 특성을 향상시킬 수 있는 것이 기재되어 있다. 그러나, 미세 결정상을 안정적으로 석출시킬 수 있는 조성에 대해서는 충분히 검토되어 있지 않다.

본 발명자들은 미세 결정상을 안정적으로 석출시킬 수 있는 조성에 대해 검토를 실시했다. 그 결과, 특허문헌 1에 기재된 조성과는 상이한 조성에 있어서도 미세 결정상을 안정적으로 석출시킬 수 있는 것을 알아내었다.

본 발명은, 높은 포화 자속 밀도 및 낮은 보자력을 동시에 갖고, 또한 표면성을 개선한 연자성 합금 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 관점에 관련된 연자성 합금은,

조성식 (Fe_(1-(α+β))X1_αX2_β)_{(1-(a+b+c+d+e+f+g))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_fTi_g로 이루어지는 주성분으로 이루어지는 연자성 합금으로서,

X1은 Co 및 Ni로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상,

X2는 Al, Mn, Ag, Zn, Sn, As, Sb, Cu, Cr, Bi, N, O 및 희토류 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상,

M은 Nb, Hf, Zr, Ta, Mo, W 및 V로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이고,

0.020≤a≤0.14

0.020<b≤0.20

0.040<c≤0.15

0≤d≤0.060

0≤e≤0.030

0≤f≤0.010

0≤g≤0.0010

α≥0

β≥0

0≤α+β≤0.50

이고,

f와 g 중 적어도 하나 이상이 0보다 크고,

초기 미결정이 비정질 중에 존재하는 나노 헤테로 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제2 관점에 관련된 연자성 합금은,

X1은 Co 및 Ni로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상,

0.020≤a≤0.14

0.020<b≤0.20

0<c≤0.040

0≤d≤0.060

0.0005<e<0.0050

0≤f≤0.010

0≤g≤0.0010

α≥0

β≥0

0≤α+β≤0.50

이고,

f와 g 중 적어도 하나 이상이 0보다 크고,

본 발명의 제1 관점 및 제2 관점에 관련된 연자성 합금은, 상기 초기 미결정의 평균 입경이 0.3∼10㎚이어도 된다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제3 관점에 관련된 연자성 합금은,

X1은 Co 및 Ni로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상,

0.020≤a≤0.14

0.020<b≤0.20

0.040<c≤0.15

0≤d≤0.060

0≤e≤0.030

0≤f≤0.010

0≤g≤0.0010

α≥0

β≥0

0≤α+β≤0.50

이고,

f와 g 중 적어도 하나 이상이 0보다 크고,

상기 연자성 합금이 Fe기 나노 결정으로 이루어지는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제4 관점에 관련된 연자성 합금은,

X1은 Co 및 Ni로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상,

0.020≤a≤0.14

0.020<b≤0.20

0<c≤0.040

0≤d≤0.060

0.0005<e<0.0050

0≤f≤0.010

0≤g≤0.0010

α≥0

β≥0

0≤α+β≤0.50

이고,

f와 g 중 적어도 하나 이상이 0보다 크고,

본 발명의 제3 관점 및 제4 관점에 관련된 연자성 합금은, 상기 Fe기 나노 결정의 평균 입경이 5∼30㎚이어도 된다.

본 발명의 제1 관점에 관련된 연자성 합금은, 상기의 특징을 가짐으로써, 열처리에 의해 본 발명의 제3 관점에 관련된 연자성 합금을 얻기 쉬워진다. 본 발명의 제2 관점에 관련된 연자성 합금은, 상기의 특징을 가짐으로써, 열처리에 의해 본 발명의 제4 관점에 관련된 연자성 합금을 얻기 쉬워진다. 그리고, 당해 제3 관점에 관련된 연자성 합금 및 제4 관점에 관련된 연자성 합금은, 높은 포화 자속 밀도 및 낮은 보자력을 동시에 갖고, 또한 표면성을 향상시킨 연자성 합금이 된다.

본 발명에 관련된 연자성 합금에 관한 이하의 기재는 제1 관점∼제4 관점에서 공통되는 내용이다.

본 발명에 관련된 연자성 합금은, 0≤α{1-(a+b+c+d+e+f+g)}≤0.40이어도 된다.

본 발명에 관련된 연자성 합금은,α=0이어도 된다.

본 발명에 관련된 연자성 합금은, 0≤β{1-(a+b+c+d+e+f+g)}≤0.030이어도 된다.

본 발명에 관련된 연자성 합금은, β=0이어도 된다.

본 발명에 관련된 연자성 합금은,α=β=0이이도 된다.

본 발명에 관련된 연자성 합금은, 박대(薄帶) 형상이어도 된다.

본 발명에 관련된 연자성 합금은, 분말 형상이어도 된다.

또, 본 발명에 관련된 자성 부품은, 상기의 연자성 합금으로 이루어진다.

도 1은, 단롤법의 모식도이다.
도 2는, 단롤법의 모식도이다.

이하, 본 발명의 제1 실시형태∼제5 실시형태에 대해 설명한다.

(제1 실시형태)

본 실시형태의 연자성 합금은, 조성식 (Fe_(1-(α+β))X1_αX2_β)_{(1-(a+b+c+d+e+f+g))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_fTi_g로 이루어지는 주성분으로 이루어지는 연자성 합금으로서,

*X1은 Co 및 Ni로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상,

0.020≤a≤0.14

0.020<b≤0.20

0.040<c≤0.15

0≤d≤0.060

0≤e≤0.030

0≤f≤0.010

0≤g≤0.0010

α≥0

β≥0

0≤α+β≤0.50

이고,

f와 g 중 적어도 하나 이상이 0보다 크고,

초기 미결정이 비정질 중에 존재하는 나노 헤테로 구조를 갖는다.

제1 실시형태의 연자성 합금을 열처리하는 경우에는, Fe기 나노 결정을 석출하기 쉽다. 바꿔 말하면, 제1 실시형태의 연자성 합금은, Fe기 나노 결정을 석출시킨 연자성 합금의 출발 원료로 하기 쉽다.

상기의 연자성 합금(본 발명의 제1 관점에 관련된 연자성 합금)을 열처리하는 경우에는, 연자성 합금 중에 Fe기 나노 결정을 석출하기 쉽다. 바꿔 말하면, 상기의 연자성 합금은, Fe기 나노 결정을 석출시킨 연자성 합금(본 발명의 제3 관점에 관련된 연자성 합금)의 출발 원료로 하기 쉽다. 또한, 상기 초기 미결정은 평균 입경이 0.3∼10㎚인 것이 바람직하다.

본 발명의 제3 관점에 관련된 연자성 합금은, 제1 관점에 관련된 연자성 합금과 동일한 주성분을 갖고, Fe기 나노 결정으로 이루어지는 구조를 갖는다.

Fe기 나노 결정이란, 입경이 나노 오더이고, Fe의 결정 구조가 bcc(체심 입방 격자 구조)인 결정을 말한다. 본 실시형태에 있어서는, 평균 입경이 5∼30㎚인 Fe기 나노 결정을 석출시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 Fe기 나노 결정을 석출시킨 연자성 합금은, 포화 자속 밀도가 높아지기 쉽고, 보자력이 낮아지기 쉽다.

이하, 본 실시형태에 관련된 연자성 합금의 각 성분에 대해 상세하게 설명한다.

M은 Nb, Hf, Zr, Ta, Mo, W 및 V로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다.

M의 함유량(a)은 0.020≤a≤0.14를 만족시킨다. M의 함유량(a)은 0.040≤a≤0.10인 것이 바람직하고, 0.050≤a≤0.080인 것이 더욱 바람직하다. a가 작은 경우에는, 열처리 전의 연자성 합금에 입경 30㎚보다 큰 결정으로 이루어지는 결정상이 생기기 쉽고, 결정상이 생기는 경우에는, 열처리에 의해 Fe기 나노 결정을 석출시킬 수 없다. 그리고, 보자력이 높아지기 쉬워진다. a가 큰 경우에는, 포화 자속 밀도가 저하되기 쉬워진다.

B의 함유량(b)은 0.020<b≤0.20을 만족시킨다. 또, 0.025≤b≤0.20이어도 되고, 0.060≤b≤0.15인 것이 바람직하고, 0.080≤b≤0.12인 것이 더욱 바람직하다. b가 작은 경우에는, 열처리 전의 연자성 합금에 입경 30㎚보다 큰 결정으로 이루어지는 결정상이 생기기 쉽고, 결정상이 생기는 경우에는, 열처리에 의해 Fe기 나노 결정을 석출시킬 수 없다. 그리고, 보자력이 높아지기 쉬워진다. b가 큰 경우에는, 포화 자속 밀도가 저하되기 쉬워진다.

P의 함유량(c)은 0.040<c≤0.15를 만족시킨다. 또, 0.041≤c≤0.15이어도 되고, 0.045≤c≤0.10인 것이 바람직하고, 0.050≤c≤0.070인 것이 더욱 바람직하다. P를 상기의 범위 내, 특히 c>0.040이 되는 범위에서 함유함으로써, 연자성 합금의 비저항이 개선되고 보자력이 저하된다. 또한 연자성 합금의 표면성이 개선된다. 즉, 연자성 합금이 박대 형상인 경우에는 표면 조도가 작아진다. 그리고, 연자성 합금 박대로부터 얻어지는 코어의 점적률이 향상되고, 당해 코어의 포화 자속 밀도가 향상된다. 그리고, 대전류화나 소형화에 적합한 코어를 얻을 수 있다. 또, 연자성 합금이 분말 형상인 경우에는 구형도가 향상된다. 그리고, 연자성 합금 분말로부터 얻어지는 압분 자심에 있어서의 충전율이 향상된다. 또한 비저항 및 표면성의 양방이 개선됨으로써, 투자율이 향상됨과 함께, 보다 고주파수의 경우까지 높은 투자율을 유지할 수 있게 된다. c가 작은 경우에는 상기의 효과를 얻기 어렵다. c가 큰 경우에는, 포화 자속 밀도가 저하되기 쉬워진다.

Si의 함유량(d)은 0≤d≤0.060을 만족시킨다. 즉, Si는 함유하지 않아도 된다. 또, 0.005≤d≤0.030인 것이 바람직하고, 0.010≤d≤0.020인 것이 더욱 바람직하다. Si를 함유함으로써, 특히 보자력을 저하시키기 쉬워진다. d가 큰 경우에는, 보자력이 반대로 상승해 버린다.

C의 함유량(e)은 0≤e≤0.030을 만족시킨다. 즉, C는 함유하지 않아도 된다. 또, 0.001≤e≤0.010인 것이 바람직하고, 0.001≤e≤0.005인 것이 더욱 바람직하다. C를 함유함으로써, 특히 보자력을 저하시키기 쉬워진다. e가 큰 경우에는, 보자력이 반대로 상승해 버린다.

S의 함유량(f)은 0≤f≤0.010을 만족시킨다. 또, 0.002≤f≤0.010인 것이 바람직하다. S를 함유함으로써, 보자력을 저하시키기 쉬워지고, 표면성을 향상시키기 쉬워진다. f가 큰 경우에는, 보자력이 상승해 버린다.

Ti의 함유량(g)은 0≤g≤0.0010을 만족시킨다. 또, 0.0002≤g≤0.0010인 것이 바람직하다. Ti를 함유함으로써, 보자력을 저하시키기 쉬워지고, 표면성을 향상시키기 쉬워진다. g가 큰 경우에는, 열처리 전의 연자성 합금에 입경 30㎚보다 큰 결정으로 이루어지는 결정상이 생기기 쉽고, 결정상이 생기는 경우에는, 열처리에 의해 Fe기 나노 결정을 석출시킬 수 없다. 그리고, 보자력이 높아지기 쉬워진다.

본 실시형태의 연자성 합금에서는, 특히 P를 함유하고, 또한 S 및/또는 Ti를 함유하는 것이 중요하다. P를 함유하지 않는 경우, 또는 S 및 Ti를 함유하지 않는 경우에는, 특히 표면성이 저하되기 쉬워진다. 또한, S를 함유하는 것이란, f가 0이 아닌 것을 가리킨다. 또한 구체적으로는, f≥0.001인 것을 가리킨다. Ti를 함유하는 것이란, g가 0이 아닌 것을 가리킨다. 또한 구체적으로는, g≥0.0001인 것을 가리킨다.

Fe의 함유량(1-(a+b+c+d+e+f+g))에 대해서는, 특별히 제한은 없지만, 0.73≤(1-(a+b+c+d+e+f+g))≤0.95인 것이 바람직하다. (1-(a+b+c+d+e+f+g))를 상기의 범위 내로 함으로써, 제1 실시형태의 연자성 합금 제조시에 입경 30㎚보다 큰 결정으로 이루어지는 결정상이 더욱 생기기 어려워진다.

또, 제1 실시형태 및 제2 실시형태의 연자성 합금에 있어서는, Fe의 일부를 X1 및/또는 X2로 치환해도 된다.

X1은 Co 및 Ni로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다. X1의 함유량에 관해서는 α=0이어도 된다. 즉, X1은 함유하지 않아도 된다. 또, X1의 원자수는 조성 전체의 원자수를 100at％로 하여 40at％ 이하인 것이 바람직하다. 즉, 0≤α{1-(a+b+c+d+e+f+g)}≤0.40을 만족시키는 것이 바람직하다.

X2는 Al, Mn, Ag, Zn, Sn, As, Sb, Cu, Cr, Bi, N, O 및 희토류 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다. X2의 함유량에 관해서는 β=0이어도 된다. 즉, X2는 함유하지 않아도 되다. 또, X2의 원자수는 조성 전체의 원자수를 100at％로 하여 3.0at％ 이하인 것이 바람직하다. 즉, 0≤β{1-(a+b+c+d+e+f+g)}≤0.030을 만족시키는 것이 바람직하다.

Fe를 X1 및/또는 X2로 치환하는 치환량의 범위로는, 원자수 베이스로 Fe의 반 이하로 한다. 즉, 0≤α+β≤0.50으로 한다. α+β>0.50의 경우에는, 열처리에 의해 제2 실시형태의 연자성 합금을 얻는 것이 곤란해진다.

또한, 제1 실시형태 및 제2 실시형태의 연자성 합금은 상기 이외의 원소를 불가피적 불순물로서 포함하고 있어도 된다. 예를 들어, 연자성 합금 100중량％에 대하여 0.1중량％ 이하 포함하고 있어도 된다.

이하, 제1 실시형태의 연자성 합금의 제조 방법에 대해 설명한다.

제1 실시형태의 연자성 합금의 제조 방법에는 특별히 한정은 없다. 예를 들어 단롤법에 의해 연자성 합금의 박대를 제조하는 방법이 있다. 또, 박대는 연속 박대이어도 된다.

단롤법에서는, 먼저, 최종적으로 얻어지는 연자성 합금에 포함되는 각 금속 원소의 순금속을 준비하고, 최종적으로 얻어지는 연자성 합금과 동일한 조성이 되도록 칭량한다. 그리고, 각 금속 원소의 순금속을 용해시키고, 혼합하여 모합금을 제조한다. 또한, 상기 순금속의 용해 방법에는 특별히 제한은 없지만, 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.

본 실시형태에 관련된 단롤법에 사용되는 장치의 모식도를 도 1에 나타낸다. 본 실시형태에 관련된 단롤법에 있어서, 챔버(25) 내부에 있어서, 노즐(21)로부터 용융 금속(22)을 화살표 방향으로 회전하고 있는 롤(23)에 분사하여 공급함으로써 롤(23)의 회전 방향에 박대(24)가 제조된다. 또한, 본 실시형태에서는 롤(23)의 재질에는 특별히 제한은 없다. 예를 들어 Cu로 이루어지는 롤이 사용된다.

한편, 통상 실시되고 있는 단롤법에 사용되는 장치의 모식도를 도 2에 나타낸다. 챔버(35) 내부에 있어서, 노즐(31)로부터 용융 금속(32)을 화살표 방향으로 회전하고 있는 롤(33)에 분사하여 공급함으로써 롤(33)의 회전 방향에 박대(34)가 제조된다.

종래, 단롤법에 있어서는, 냉각 속도를 향상시켜, 용융 금속을 급랭시키는 것이 바람직하다고 생각되고 있으며, 용융 금속과 롤의 접촉 시간을 길게 함으로써 냉각 속도를 향상시키는 것이 바람직하다고 생각되고 있었다. 그리고, 용융 금속과 롤의 온도차를 벌림으로써 냉각 속도를 향상시키는 것이 바람직하다고 생각되고 있었다. 그 때문에, 롤의 온도는 통상, 5∼30℃ 정도로 하는 것이 바람직하다고 생각되고 있었다.

본 발명자들은, 도 1에 나타내는 바와 같이 통상적인 롤의 회전 방향과는 반대로 회전시킴으로써, 롤(23)과 박대(24)가 접하고 있는 시간을 더욱 길게 하여, 롤(23)의 온도를 50∼70℃ 정도로 높게 해도 박대(24)를 급격하게 냉각시킬 수 있도록 했다. 제1 실시형태의 조성을 갖는 연자성 합금은, 종래보다 롤(23)의 온도를 높게 하고, 또한 롤(23)과 박대(24)가 접하고 있는 시간을 더욱 길게 함으로써, 냉각 후의 박대(24)의 균일성을 높게 하여, 입경 30㎚보다 큰 결정으로 이루어지는 결정상이 생기기 어려워진다. 그 결과, 종래의 방법에서는 입경 30㎚보다 큰 결정으로 이루어지는 결정상이 생겼던 조성에서도 입경이 30㎚보다 큰 결정으로 이루어지는 결정상을 포함하지 않는 연자성 합금으로 되게 된다. 또한, 도 1에 나타내는 바와 같이 통상적인 롤의 회전 방향과는 반대로 회전시키면서 롤의 온도는 통상과 같이 5∼30℃로 하는 경우, 박대(24)가 롤(23)로부터 바로 박리되어버려 반대로 회전시키는 효과를 얻을 수 없었다.

단롤법에 있어서는, 주로 롤(23)의 회전 속도를 조정함으로써 얻어지는 박대(24)의 두께를 조정할 수 있지만, 예를 들어 노즐(21)과 롤(23)의 간격이나 용융 금속의 온도 등을 조정하는 것으로도 얻어지는 박대(24)의 두께를 조정할 수 있다. 박대(24)의 두께에는 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 15∼30㎛로 할 수 있다.

챔버(25) 내부의 증기압에는 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 노점 조정을 실시한 Ar 가스를 사용하여 챔버(25) 내부의 증기압을 11hPa 이하로 해도 된다. 또한, 챔버(25) 내부의 증기압의 하한은 특별히 존재하지 않는다. 노점 조정한 Ar 가스를 충전하여 증기압을 1hPa 이하로 해도 되고, 진공에 가까운 상태로 하여 증기압을 1hPa 이하로 해도 된다.

본 실시형태의 연자성 합금인 박대(24)는 입경이 30㎚보다 큰 결정이 포함되어 있지 않은 비정질이다. 그리고, 초기 미결정이 비정질 중에 존재하는 나노 헤테로 구조를 갖는다. 당해 연자성 합금에 후술하는 열처리를 실시하는 경우에는, Fe기 나노 결정 합금을 얻을 수 있다.

또한, 박대(24)에 입경이 30㎚보다 큰 결정이 포함되어 있는지의 여부를 확인하는 방법에는 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 입경이 30㎚보다 큰 결정의 유무에 대해서는, 통상적인 X선 회절 측정에 의해 확인할 수 있다.

또, 상기의 초기 미결정의 유무 및 평균 입경의 관찰 방법에 대해서는, 특별히 제한은 없지만, 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 초기 미결정의 유무 및 평균 입경을 관찰할 수 있다.

롤의 온도, 회전 속도 및 챔버 내부의 분위기에는 특별히 제한은 없다. 롤의 온도는 4∼30℃로 하는 것이 비정질화를 위해서 바람직하다. 롤의 회전 속도는 빠를수록 초기 미결정의 평균 입경이 작아지는 경향이 있고, 25∼30m/sec.로 하는 것이 평균 입경 0.3∼10㎚의 초기 미결정을 얻기 위해서는 바람직하다. 챔버 내부의 분위기는 비용면을 고려하면 대기 중으로 하는 것이 바람직하다.

이하, 나노 헤테로 구조를 갖는 연자성 합금(본 발명의 제1 관점에 관련된 연자성 합금)으로 이루어지는 박대(24)를 열처리함으로써 Fe기 나노 결정 구조를 갖는 연자성 합금(본 발명의 제3 관점에 관련된 연자성 합금)을 제조하는 방법에 대해 설명한다.

본 실시형태의 연자성 합금을 제조하기 위한 열처리 조건에는 특별히 제한은 없다. 연자성 합금의 조성에 따라 바람직한 열처리 조건은 상이하다. 통상, 바람직한 열처리 온도는 대체로 450∼650℃, 바람직한 열처리 시간은 대체로 0.5∼10시간이 된다. 그러나, 조성에 따라서는 상기의 범위를 벗어난 부분에 바람직한 열처리 온도 및 열처리 시간이 존재하는 경우도 있다. 또, 열처리시의 분위기에는 특별히 제한은 없다. 대기 중과 같은 활성 분위기하에서 실시해도 되고, Ar 가스 중과 같은 불활성 분위기하에서 실시해도 된다.

또, 열처리에 의해 얻어진 연자성 합금에 포함되는 Fe기 나노 결정의 평균 입경의 산출 방법에는 특별히 제한은 없다. 예를 들어 투과 전자 현미경을 사용하여 관찰함으로써 산출할 수 있다. 또, 결정 구조가 bcc(체심 입방 격자 구조)인 것을 확인하는 방법에도 특별히 제한은 없다. 예를 들어 X선 회절 측정을 사용하여 확인할 수 있다.

그리고, 열처리에 의해 얻어진 연자성 합금으로 이루어지는 박대는 표면성이 높다. 여기서, 박대의 표면성이 높은 경우에는, 박대의 표면 조도가 작아진다. 본 실시형태의 연자성 합금으로 이루어지는 박대에서는, 특히 표면 조도 Rv 및 표면 조도 Rz가 종래의 연자성 합금으로 이루어지는 박대와 비교하여 명확하게 작아지는 경향이 있다. 또한, 표면 조도 Rv란 조도 곡선의 최대 골 깊이를 말하고, 표면 조도 Rz란 최대 높이 조도를 말한다. 그리고, 표면 조도가 작은 연자성 합금으로 이루어지는 박대를 권취함으로써 얻어지는 코어나 적층함으로써 얻어지는 코어는 자성체의 체적률이 높다. 따라서, 양호한 코어(특히 토로이달 코어)가 얻어진다.

또, 본 실시형태의 연자성 합금을 얻는 방법으로서, 상기한 단롤법 이외에도, 예를 들어 물 아토마이즈법 또는 가스 아토마이즈법에 의해 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∼200℃로 하고, 챔버 내의 증기압을 4hPa 이하로 함으로써, 상기의 바람직한 나노 헤테로 구조를 얻기 쉬워진다.

가스 아토마이즈법으로 나노 헤테로 구조를 갖는 연자성 합금으로 이루어지는 분체를 제조한 후에, 400∼600℃에서 0.5∼10분, 열처리를 실시함으로써, 각 분체끼리가 소결하여 분체가 조대화(粗大化)되는 것을 막으면서 원소의 확산을 촉진시키고, 열역학적 평형 상태에 단시간에 도달시킬 수 있고, 변형이나 응력을 제거할 수 있어, 평균 입경이 10∼50㎚인 Fe기 연자성 합금을 얻기 쉬워진다.

제1 실시형태 및 후술하는 제2 실시형태의 연자성 합금으로 이루어지는 분체는, 표면성이 우수하고, 구형도가 높다. 그리고, 구형도가 높은 연자성 합금으로 이루어지는 분체로부터 얻어지는 압분 자심의 충전율이 향상된다.

(제2 실시형태)

이하, 본 발명의 제2 실시형태에 대해 설명한다. 제1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

제2 실시형태에서는, 열처리 전의 연자성 합금이 비정질만으로 이루어진다. 열처리 전의 연자성 합금이 비정질만으로 이루어지고, 초기 미결정을 포함하지 않고, 나노 헤테로 구조를 갖지 않는 경우에도, 열처리를 실시함으로써 Fe기 나노 결정 구조를 갖는 연자성 합금, 즉, 본 발명의 제3 관점에 관련된 연자성 합금으로 할 수 있다.

단, 제1 실시형태와 비교하여, 열처리에 의해 Fe기 나노 결정을 석출시키기 어렵고, Fe기 나노 결정의 평균 입경의 제어도 곤란하다. 따라서, 제1 실시형태와 비교하여 우수한 특성을 얻는 것이 어렵다.

(제3 실시형태)

이하, 본 발명의 제3 실시형태에 대해 설명한다. 제1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

본 실시형태에 관련된 연자성 합금은, 조성식 (Fe_(1-(α+β))X1_αX2_β)_{(1-(a+b+c+d+e+f+g))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_fTi_g로 이루어지는 주성분으로 이루어지는 연자성 합금으로서,

X1은 Co 및 Ni로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상,

0.020≤a≤0.14

0.020<b≤0.20

0<c≤0.040

0≤d≤0.060

0.0005<e<0.0050

0≤f≤0.010

0≤g≤0.0010

α≥0

β≥0

0≤α+β≤0.50

이고,

*f와 g 중 적어도 하나 이상이 0보다 크고,

상기의 연자성 합금(본 발명의 제2 관점에 관련된 연자성 합금)을 열처리하는 경우에는, 연자성 합금 중에 Fe기 나노 결정을 석출하기 쉽다. 바꿔 말하면, 상기의 연자성 합금은, Fe기 나노 결정을 석출시킨 연자성 합금(본 발명의 제4 관점에 관련된 연자성 합금)의 출발 원료로 하기 쉽다. 또한, 상기 초기 미결정은 평균 입경이 0.3∼10㎚인 것이 바람직하다.

본 발명의 제4 관점에 관련된 연자성 합금은, 제2 관점에 관련된 연자성 합금과 동일한 주성분을 갖고, Fe기 나노 결정으로 이루어지는 구조를 갖는다.

P의 함유량(c)은는 0<c≤0.040을 만족시킨다. 또, 0.010≤c≤0.040인 것이 바람직하고, 0.020≤c≤0.030인 것이 더욱 바람직하다. P를 상기의 범위 내에서 함유함으로써, 연자성 합금의 보자력이 저하된다. c=0인 경우에는 상기의 효과가 얻어지지 않는다.

C의 함유량(e)은 0.0005<e<0.0050을 만족시킨다. 또, 0.0006≤e≤0.0045인 것이 바람직하고, 0.0020≤e≤0.0045인 것이 더욱 바람직하다. e가 0.0005보다 커지도록 함으로써, 연자성 합금의 보자력이 특히 저하되기 쉬워진다. e가 지나치게 큰 경우에는, 포화 자속 밀도 및 표면성이 저하된다.

(제4 실시형태)

이하, 본 발명의 제4 실시형태에 대해 설명한다. 제3 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

제4 실시형태에서는, 열처리 전의 연자성 합금이 비정질만으로 이루어진다. 열처리 전의 연자성 합금이 비정질만으로 이루어지고, 초기 미결정을 포함하지 않고, 나노 헤테로 구조를 갖지 않는 경우에도, 열처리를 실시함으로써 Fe기 나노 결정 구조를 갖는 연자성 합금, 즉, 본 발명의 제4 관점에 관련된 연자성 합금으로 할 수 있다.

단, 제3 실시형태와 비교하여, 열처리에 의해 Fe기 나노 결정을 석출시키기 어렵고, Fe기 나노 결정의 평균 입경의 제어도 곤란하다. 따라서, 제3 실시형태와 비교하여 우수한 특성을 얻는 것이 어렵다.

(제5 실시형태)

제5 실시형태에 관련된 자성 부품, 특히 자심 및 인덕터는 제1 실시형태∼제4 실시형태 중 어느 하나에 관련된 연자성 합금으로부터 얻어진다. 이하, 제5 실시형태에 관련된 자심 및 인덕터를 얻는 방법에 대해 설명하지만, 연자성 합금으로부터 자심 및 인덕터를 얻는 방법은 하기 방법에 한정되지 않는다. 또, 자심의 용도로는, 인덕터 외에도, 트랜스 및 모터 등을 들 수 있다.

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 0.45T 이상, 또한 비저항이 1Ω·㎝ 이상인 자심을 얻을 수 있다. 상기의 특성은, 일반적인 페라이트 자심과 동등 이상의 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·㎝ 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, 더욱 코어 로스가 저하되어, 유용성이 높아진다. 또한, 자심의 코어 로스는, 자심을 구성하는 자성체의 보자력을 저감시킴으로써 저하된다.

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 위해서, 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.

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

연자성 합금의 형상에는 특별히 제한은 없다. 상기 서술한 바와 같이, 박막 형상이나 분말 형상이 예시되지만, 그 이외에도 블록 형상 등도 생각된다.

제1 실시형태∼제4 실시형태의 연자성 합금(Fe기 나노 결정 합금)의 용도에는 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 자성 부품을 들 수 있고, 그 중에서도 특히 자심을 들 수 있다. 인덕터용, 특히 파워 인덕터용 자심으로서 적합하게 사용할 수 있다. 본 실시형태에 관련된 연자성 합금은, 자심 외에도 박막 인덕터, 자기 헤드에도 바람직하게 사용할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

(실험예 1)

하기 표에 나타내는 각 실시예 및 비교예의 합금 조성이 되도록 원료 금속을 칭량하고, 고주파 가열로 용해시켜, 모합금을 제조했다. 또한, 시료 번호 13 및 14의 조성은 일반적으로 잘 알려진 아모르퍼스 합금의 조성이다.

그 후, 제조한 모합금을 가열하여 용융시키고, 1250℃의 용융 상태의 금속으로 한 후에, 롤을 회전 속도 25m/sec.로 회전시키는 단롤법에 의해 상기 금속을 롤에 분사시켜, 박대를 제조했다. 또한, 롤의 재질은 Cu로 했다.

도 1에 나타내는 방향으로 롤을 회전시키고, 롤 온도는 70℃로 했다. 또, 챔버 내와 분사 노즐 내의 차압 105㎪, 노즐 직경 5㎜ 슬릿, 유화량(流化量) 50g, 롤 직경 φ300㎜로 함으로써, 얻어지는 박대의 두께를 20∼30㎛, 박대의 폭을 4㎜∼5㎜, 박대의 길이를 수십 m로 했다.

얻어진 각 박대에 대해 X선 회절 측정을 실시하여, 입경이 30㎚보다 큰 결정의 유무를 확인했다. 그리고, 입경이 30㎚보다 큰 결정이 존재하지 않는 경우에는 비정질상으로 이루어지는 것으로 하고, 입경이 30㎚보다 큰 결정이 존재하는 경우에는 결정상으로 이루어지는 것으로 했다. 또한, 후술하는 시료 번호 322를 제외한 모든 실시예에 있어서, 초기 미결정이 비정질 중에 존재하는 나노 헤테로 구조를 가지고 있었다.

그 후, 각 실시예 및 비교예의 박대에 대해, 하기 표에 나타내는 조건으로 열처리를 실시했다. 열처리 후의 각 박대에 대해, 포화 자속 밀도, 보자력 및 표면 조도(Rv 및 Rz)를 측정했다. 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. 표면 조도(Rv 및 Rz)는 레이저 현미경을 사용하여 측정했다.

실험예 1∼3에서는, 포화 자속 밀도는 1.30T 이상을 양호로 하고, 1.35T 이상을 보다 양호로 하고, 1.40T 이상을 더욱 양호로 했다. 보자력은 3.0A/m 이하를 양호로 하고, 2.5A/m 이하를 보다 양호로 하고, 2.0A/m 이하를 더욱 양호로 하고, 1.5A/m 이하를 가장 양호로 했다. 표면 조도 Rv는 12㎛ 이하를 양호로 했다. 표면 조도 Rz는 20㎛ 이하를 양호로 했다.

또한, 이하에 나타내는 실시예에서는 특별히 기재가 없는 한, 모두 평균 입경이 5∼30㎚이고 결정 구조가 bcc인 Fe기 나노 결정을 가지고 있던 것을 X선 회절 측정, 및 투과 전자 현미경을 사용한 관찰로 확인했다. 또, 열처리의 전후에서 합금 조성에 변화가 없는 것에 대해 ICP 분석을 사용하여 확인했다.

표 1로부터, 각 성분의 함유량이 소정의 범위 내이고, 롤 접촉 거리 및 롤 온도가 바람직한 시료 번호 9∼12는 모든 특성이 양호했다. 이에 대해, 어떠한 성분의 함유량이 소정의 범위 밖인 시료 번호 1∼8, 13 및 14는, 표면 조도가 악화되었다.

(실험예 2)

실험예 2에서는, 하기 표에 나타내는 각 실시예 및 비교예의 합금 조성이 되도록 원료 금속을 칭량하고, 고주파 가열로 용해시키고, 모합금을 제조한 점 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 실시했다.

표 2∼표 11은 수종류의 a∼e의 조합에 대해 S의 함유량(f) 및 Ti의 함유량(g)을 변화시킨 실시예 및 비교예를 기재한 것이다. 또한, M의 종류는 Nb로 하고 있다. 각 성분의 함유량이 소정의 범위 내인 실시예는 포화 자속 밀도 Bs, 보자력 Hc 및 표면 조도가 양호했다.

S 및 Ti를 함유하지 않는 비교예는 표면 조도가 악화되었다.

S의 함유량(f)이 지나치게 큰 비교예는, 열처리 전의 박대가 결정상으로 이루어지기 쉽다. 열처리 전의 박대가 결정상으로 이루어지는 경우에는 열처리 후의 보자력 Hc가 현저하게 커졌다. 열처리 전의 박대가 비정질상으로 이루어지는 경우에도 보자력 Hc가 커졌다.

Ti의 함유량(g)이 지나치게 큰 비교예는, 열처리 전의 박대가 결정상으로 이루어지기 쉽고, 열처리 후의 보자력이 현저하게 커졌다.

표 12에 있어서, 각 성분의 함유량이 소정의 범위 내인 실시예는 포화 자속 밀도 Bs, 보자력 Hc 및 표면 조도가 양호했다.

표 12의 시료 번호 235∼243은 M의 함유량(a)을 변화시킨 실시예 및 비교예를 기재한 것이다. M의 함유량(a)이 지나치게 작은 시료 번호 235는 열처리 전의 박대가 결정상으로 이루어지고, 열처리 후의 보자력 Hc가 현저하게 커졌다. M의 함유량(a)이 지나치게 큰 시료 번호 243은 포화 자속 밀도 Bs가 저하되었다.

표 12의 시료 번호 244∼251은 B의 함유량(b)을 변화시킨 실시예 및 비교예를 기재한 것이다. B의 함유량(b)이 지나치게 작은 시료 번호 244는 열처리 전의 박대가 결정상으로 이루어지고, 열처리 후의 보자력 Hc가 현저하게 커졌다. B의 함유량(b)이 지나치게 큰 시료 번호 243은 포화 자속 밀도 Bs가 저하되었다.

표 12의 시료 번호 252∼259는 P의 함유량(c)을 변화시킨 실시예 및 비교예를 기재한 것이다. P의 함유량(c)이 지나치게 작은 시료 번호 252는 열처리 후의 보자력 Hc가 커지고, 표면 조도가 악화되었다. P의 함유량(c)이 지나치게 큰 시료 번호 259는 포화 자속 밀도 Bs가 저하되었다.

표 12의 시료 번호 260∼274는 Si의 함유량(d) 및 C의 함유량(e)을 변화시킨 실시예 및 비교예를 기재한 것이다. Si의 함유량(d)이 지나치게 큰 시료 번호 270은 열처리 후의 보자력 Hc가 커졌다. C의 함유량(e)이 지나치게 큰 시료 번호 264는 열처리 후의 보자력 Hc가 커졌다.

표 13∼표 15는 시료 번호 24의 Fe의 일부를 X1 및/또는 X2로 치환한 실시예이다.

표 13∼표 15로부터, Fe의 일부를 X1 및/또는 X2로 치환해도 양호한 특성을 나타냈다.

표 16은 M의 종류 이외에는 시료 번호 237, 24 또는 241과 동일한 실시예이다. 시료 번호 237a∼237i는 시료 번호 237과 동일하고, 시료 번호 24a∼24i는 시료 번호 24와 동일하고, 시료 번호 241a∼241i는 시료 번호 241과 동일하다.

표 16으로부터, M의 종류를 변화시켜도 양호한 특성을 나타냈다.

(실험예 3)

실험예 3에서는, 시료 번호 24에 대해, 용융 상태의 금속 온도 및 박대 제조 후의 열처리 조건을 적절히 변화시켜 초기 미결정의 평균 입경 및 Fe기 나노 결정 합금의 평균 입경을 변화시켰다. 결과를 표 17에 나타낸다.

표 17로부터, 초기 미결정의 평균 입경이 0.3∼10㎚이고, Fe기 나노 결정 합금의 평균 입경이 5∼30㎚인 경우에는, 상기의 범위를 벗어나는 경우와 비교하여 포화 자속 밀도와 보자력이 함께 양호했다.

(실험예 4)

하기 표 18∼21에 나타내는 각 실시예 및 비교예의 합금 조성이 되도록 원료 금속을 칭량하고, 고주파 가열로 용해시켜, 모합금을 제조했다.

도 1에 나타내는 방향으로 롤을 회전시키고, 롤 온도는 70℃로 했다. 또, 챔버 내와 분사 노즐 내의 차압 105㎪, 노즐 직경 5㎜ 슬릿, 유화량 50g, 롤 직경 φ300㎜로 함으로써, 얻어지는 박대의 두께를 20∼30㎛, 박대의 폭을 4㎜∼5㎜, 박대의 길이를 수십 m로 했다.

그 후, 각 실시예 및 비교예의 박대에 대해, 하기 표에 나타내는 조건으로 열처리를 실시했다. 열처리 후의 각 박대에 대해, 포화 자속 밀도, 보자력 및 표면 조도(Rv 및 Rz)를 측정했다. 포화 자속 밀도(Bs)는 진동 시료형 자력계(VSM)를 사용하여 자기장 1000kA/m으로 측정했다. 보자력(Hc)은 직류 BH 트레이서를 사용하여 자기장 5kA/m으로 측정했다. 표면 조도(Rv 및 Rz)는 레이저 현미경을 사용하여 측정했다.

실험예 4 및 5에서는, 포화 자속 밀도는 1.50T 이상을 양호로 했다. 보자력은 3.0A/m 이하를 양호로 하고, 2.5A/m 이하를 보다 양호로 하고, 2.0A/m 이하를 더욱 양호로 하고, 1.5A/m 이하를 가장 양호로 했다. 표면 조도 Rv는 12㎛ 이하를 양호로 했다. 표면 조도 Rz는 20㎛ 이하를 양호로 했다.

표 18∼표 19로부터, 각 성분의 함유량이 소정의 범위 내였던 실시예는 모든 특성이 양호했다. 이에 대해, 어떠한 성분의 함유량이 소정의 범위 밖인 비교예는, 보자력, 포화 자속 밀도 및 표면 조도 중 하나 이상이 악화되었다. 또한 a가 지나치게 작은 비교예, b가 지나치게 작은 비교예 및 g가 지나치게 큰 비교예에서는, 열처리 전의 박대가 결정상으로 이루어지고, 열처리 후의 보자력 Hc가 현저하게 커졌다. 또한 표면 조도가 악화된 경우도 있었다.

표 20은 시료 번호 410의 Fe의 일부를 X1 및/또는 X2로 치환한 실시예이다.

표 20으로부터, Fe의 일부를 X1 및/또는 X2로 치환해도 양호한 특성을 나타냈다.

표 21은 시료 번호 410의 M의 종류를 변화시킨 실시예이다.

표 21로부터, M의 종류를 변화시켜도 양호한 특성을 나타냈다.

(실험예 5)

실험예 5에서는, 시료 번호 410에 대해, 용융 상태의 금속 온도 및 박대 제조 후의 열처리 조건을 적절히 변화시켜 초기 미결정의 평균 입경 및 Fe기 나노 결정 합금의 평균 입경을 변화시켰다. 결과를 표 22에 나타낸다.

표 22로부터, 초기 미결정의 평균 입경이 0.3∼10㎚이고, Fe기 나노 결정 합금의 평균 입경이 5∼30㎚인 경우에는, 상기의 범위를 벗어나는 경우와 비교하여 포화 자속 밀도와 보자력이 함께 양호했다.

21, 31…노즐
22, 32…용융 금속
23, 33…롤
24, 34…박대
25, 35…챔버
26…박리 가스 분사 장치

Claims

원자수비로 조성식 (Fe_(1-(α+β))X1_αX2_β)_{(1-(a+b+c+d+e+f+g))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_fTi_g로 이루어지는 연자성 합금으로서,
X1은 Co 및 Ni로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상,
X2는 Al, Mn, Ag, Zn, Sn, As, Sb, Cu, Cr, Bi, N, O 및 희토류 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상,
M은 Nb, Hf, Zr, Ta, Mo, W 및 V로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이고,
0.020≤a≤0.14
0.020<b≤0.20
0<c≤0.040
0≤d≤0.060
0.0006≤e≤0.0045
0≤f≤0.010
0≤g≤0.0010
α≥0
β≥0
0≤α+β≤0.50
이고,
f와 g 중 적어도 하나 이상이 0보다 크고,
그 밖의 불가피한 불순물의 함유량이 상기 연자성 합금 100중량%에 대하여 0.1중량% 이하이고,
초기 미결정이 비정질 중에 존재하는 나노 헤테로 구조를 가지며, 상기 초기 미결정의 평균 입경이 0.3∼10㎚인, 연자성 합금.
삭제
원자수비로 조성식 (Fe_(1-(α+β))X1_αX2_β)_{(1-(a+b+c+d+e+f+g))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_fTi_g로 이루어지는 연자성 합금으로서,
X1은 Co 및 Ni로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상,
X2는 Al, Mn, Ag, Zn, Sn, As, Sb, Cu, Cr, Bi, N, O 및 희토류 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상,
M은 Nb, Hf, Zr, Ta, Mo, W 및 V로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이고,
0.020≤a≤0.14
0.020<b≤0.20
0<c≤0.040
0≤d≤0.060
0.0006≤e≤0.0045
0≤f≤0.010
0≤g≤0.0010
α≥0
β≥0
0≤α+β≤0.50
이고,
f와 g 중 적어도 하나 이상이 0보다 크고,
그 밖의 불가피한 불순물의 함유량이 상기 연자성 합금 100중량%에 대하여 0.1중량% 이하이고,
상기 연자성 합금이 Fe기 나노 결정으로 이루어지는 구조를 가지며, 상기 Fe기 나노 결정의 평균 입경이 5∼30㎚인, 연자성 합금.
삭제
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
0.73≤1-(a+b+c+d+e+f+g)≤0.95인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
0≤α{1-(a+b+c+d+e+f+g)}≤0.40인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
α=0인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
0≤β{1-(a+b+c+d+e+f+g)}≤0.030인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
β=0인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
α=β=0인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
박대(薄帶) 형상인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
분말 형상인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 연자성 합금으로 이루어지는 자성 부품.