KR20190092286A

KR20190092286A - 연자성 합금 및 자성 부품

Info

Publication number: KR20190092286A
Application number: KR1020190009170A
Authority: KR
Inventors: 가즈히로 요시도메; 히로유키 마쓰모토; 겐지 호리노; 아키토 하세가와; 쇼타 고토; 마사카즈 호소노; 하지메 아마노; 이사오 나카하타
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2019-08-07
Also published as: US20190237229A1; EP3521457A1; JP2019131853A; JP6501005B1; CN110098029B; CN110098029A; TWI680192B; KR102214391B1; TW201932619A

Abstract

Fe를 주성분으로 하고, P를 함유하는 연자성 합금이다. Fe-rich상 및 Fe-poor상을 포함한다. Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 연자성 합금에 있어서의 P의 평균 농도에 대해 원자수비로 1.5배 이상인 것을 특징으로 한다.

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 한층 강해지고 있다. 그 때문에, 전자·정보·통신 기기 등의 전원 회로에도, 에너지 손실의 저감이나 전원 효율의 향상이 요구되고 있다. 그리고, 전원 회로에 사용되는 자기 소자의 자심에는 투자율의 향상 및 코어 로스(자심 손실)의 저감이 요구되고 있다. 코어 로스를 저감시키면, 전력 에너지의 로스가 작아져, 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 시판의 Fe 아몰퍼스와 비교해 높은 포화 자속 밀도를 가지는 등, 양호한 연자기 특성을 가진다.

일본국 특허 제3342767호

자심의 코어 로스를 저감하는 방법으로서, 자심을 구성하는 자성체의 보자력을 저감하는 것을 생각할 수 있다.

본 발명의 목적은, 포화 자속 밀도 Bs가 높고, 보자력 Hc가 낮고, 비저항 ρ가 높은 연자성 합금을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 연자성 합금은,

Fe를 주성분으로 하고, P를 함유하는 연자성 합금으로서,

Fe-rich상 및 Fe-poor상을 포함하고,

상기 Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 상기 연자성 합금에 있어서의 P의 평균 농도에 대해 원자수비로 1.5배 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 연자성 합금은, 상기의 특징을 가짐으로써, 포화 자속 밀도 Bs가 높고, 보자력 Hc가 낮고, 비저항 ρ가 높은 연자성 합금이 된다.

본 발명에 따른 연자성 합금은, 상기 Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 1.0at% 이상 50at% 이하여도 된다.

본 발명에 따른 연자성 합금은, 상기 Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 상기 Fe-rich상에 있어서의 P의 평균 농도의 3.0배 이상이어도 된다.

본 발명에 따른 연자성 합금은, 조성식 (Fe₁ _- _αX_α)_(1- _{(a＋b＋c＋d＋e)} ₎Cu_aM1_bP_cM2_dSi_e로 표시되는 연자성 합금으로서,

X는 Co 및 Ni로부터 선택되는 1종 이상이며,

M1은 Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V, W, Cr, Al, Mn, Zn, La, Y, S로부터 선택되는 1종 이상이며,

M2는 B 및 C로부터 선택되는 1종 이상이며,

0≤a≤0.030

0≤b≤0.150

0.001≤c≤0.150

0≤d≤0.200

0≤e≤0.200

0≤α≤0.500

이어도 된다.

본 발명에 따른 연자성 합금은, Fe기 나노 결정을 가지고 있어도 된다.

본 발명에 따른 연자성 합금은, 상기 Fe기 나노 결정의 평균 입경이 5nm 이상 30nm 이하여도 된다.

본 발명에 따른 연자성 합금은, 박대(薄帶) 형상이어도 된다.

본 발명에 따른 연자성 합금은, 분말 형상이어도 된다.

본 발명에 따른 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 나타내는 모식도이다.
도 3은, 단롤법의 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.

본 실시 형태에 따른 연자성 합금은, Fe를 주성분으로 하고, P를 함유하는 연자성 합금이다. Fe를 주성분으로 한다는 것은, 구체적으로는, 연자성 합금 전체에서 차지하는 Fe의 함유량이 65at% 이상인 것을 가리킨다.

이하, 본 실시 형태에 따른 연자성 합금의 미세 구조, Fe의 분포 및 P의 분포에 대해서 도면을 참고로 하여 설명한다.

본 실시 형태에 따른 연자성 합금에 대해서 Fe의 분포를 3차원 아톰 프로브(이하, 3DAP라고 표기하는 경우가 있다)를 이용하여 두께 5nm로 관찰하면 도 1에 나타내는 바와 같이 Fe의 함유량이 많은 부분과 적은 부분이 존재하고 있는 것을 관찰할 수 있다.

여기서, 도 1과는 다른 측정 개소에 대해서 동일한 측정 방법으로 관찰하고, Fe의 농도가 높은 부분과 낮은 부분으로 2치화한 결과의 개략도가 도 2이다. 그리고, Fe의 농도가 연자성 합금에 있어서의 Fe의 평균 농도 이상인 부분을 Fe-rich상(11), Fe의 농도가 연자성 합금에 있어서의 Fe의 평균 농도보다 0.1at% 이상, 낮은 부분을 Fe-poor상(13)으로 한다. 또한, 연자성 합금에 있어서의 Fe의 평균 농도란 연자성 합금의 조성에 있어서의 Fe의 함유량과 동일하다. 도 2에서는 Fe-rich상(11)이 섬형으로 존재하고, 그 주위에 Fe-poor상(13)이 위치하고 있는 경우가 많다. 그러나, 반드시 Fe-rich상(11)이 섬형으로 존재하고 있지 않아도 되고, Fe-poor상(13)이 Fe-rich상(11)의 주위에 위치하고 있지 않아도 된다. 또한, 연자성 합금 전체에서 차지하는 Fe-rich상(11)의 면적 비율 및 Fe-poor상(13)의 면적 비율은 임의이다. 예를 들면, Fe-rich상(11)의 면적 비율이 20% 이상 80% 이하이며, Fe-poor상(13)의 면적 비율이 20% 이상 80% 이하이다.

그리고, 본 실시 형태에 따른 연자성 합금은, Fe-poor상(13)에 있어서의 P의 평균 농도가 연자성 합금에 있어서의 P의 평균 농도에 대해 원자수비로 1.5배 이상인 것을 특징으로 한다. 즉, 본 실시 형태에 따른 연자성 합금은, 3DAP를 이용하여 두께 5nm로 관찰하는 경우에 있어서 Fe의 농도에 편차가 있으며, 또한, Fe의 농도가 작은 부분에 많은 P가 존재하고 있다. 본 실시 형태에 따른 연자성 합금은, 당해 특징을 가짐으로써, Fe-poor상(13)을 고저항화할 수 있고, 양호한 자기 특성을 가지면서 비저항 ρ를 향상시킬 수 있다. 양호한 자기 특성이란, 구체적으로는 포화 자속 밀도 Bs가 높고, 보자력 Hc가 낮은 것을 가리킨다.

또, Fe-poor상(13)에 있어서의 P의 평균 농도가 1.0at% 이상 50at% 이하인 것이 바람직하다. Fe-poor상(13)에 있어서의 P의 평균 농도가 상기의 범위 내임으로써, 특히 포화 자속 밀도 Bs가 향상되기 쉬워진다.

또한, Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 Fe-rich상(11)에 있어서의 P의 평균 농도의 3.0배 이상인 것이 바람직하다.

또, Fe-rich상(11)은 Fe기 나노 결정으로 이루어지는 구조를 가지며, Fe-poor상(13)은 비정질로 이루어지는 구조를 가진다. 본 실시 형태에서는, Fe기 나노 결정이란 입경이 50nm 이하이며, Fe의 함유량이 70at% 이상인 결정을 가리킨다.

본 실시 형태에 따른 Fe기 나노 결정의 입경에는 특별히 제한은 없지만, 평균 입경이 5nm 이상 30nm 이하인 것이 바람직하고, 10nm 이상 30nm 이하인 것이 더 바람직하다. 평균 입경이 상기의 범위 내임으로써, 보자력 Hc가 보다 낮아지는 경향이 있다. 또한, 나노 결정의 평균 입경에 대해서는, XRD를 이용한 분말 X선 회절에 의해 측정할 수 있다.

본 실시 형태에 따른 연자성 합금은, Fe-rich상(11)에 있어서, 상술한 Fe 및 P 이외에, 부성분으로서, B, C, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V, W, Cr, Al, Mn, Zn, Cu, Si, La, Y, S로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함해도 된다. Fe-rich상(11)에 부성분이 포함됨으로써, 포화 자속 밀도를 유지한 채로, 보자력이 저하된다. 즉, 연자기 특성이 향상된다. 특히 고주파 영역에 있어서 적합한 연자기 특성이 얻어진다. 또, Fe-poor상(13)에서도, 상술한 Fe 및 P 이외에, 상기의 부성분을 더 포함해도 된다.

연자성 합금 전체의 조성은 ICP 측정 및 형광 X선 측정에 의해 확인하는 것이 가능하다. 또, Fe-rich상(11)의 조성 및 Fe-poor상(13)의 조성은 3DAP에 의해 측정하는 것이 가능하다. 그리고, Fe-rich상(11)에 있어서의 P의 평균 농도 및 Fe-poor상(13)에 있어서의 P의 평균 농도도 상기의 측정 결과로부터 산출할 수 있다.

본 실시 형태에 따른 연자성 합금의 조성은, Fe 및 P를 포함하는 점 이외에는 임의이다. 바람직하게는, 하기의 조성 (1)의 범위 내의 조성이다.

조성 (1)은 이하의 조성이다.

조성식 (Fe_1-αX_α)_{(1-(a＋b＋c＋d＋e))}Cu_aM1_bP_cM2_dSi_e로 표시되며,

X는 Co 및 Ni로부터 선택되는 1종 이상이며,

M2는 B 및 C로부터 선택되는 1종 이상이며,

0≤a≤0.030

0≤b≤0.150

0.001≤c≤0.150

0≤d≤0.200

0≤e≤0.200

0≤α≤0.500

이다.

또한, 이하의 기재에서는, 연자성 합금의 각 원소의 함유율에 대해서, 특히 모수의 기재가 없는 경우는, 연자성 합금 전체를 100at%로 한다. 또, 연자성 합금의 조성이 상기의 조성 (1)인 경우에는, 연자성 합금에 있어서의 Fe의 평균 농도가 100×(1-α)(1-(a＋b＋c＋d＋e))(at%)가 된다. 또한, 연자성 합금에 있어서의 P의 평균 농도가 100×c(at%)가 된다.

Cu의 함유량(a)은, 3.0at% 이하(0을 포함한다)인 것이 바람직하다. 즉, Cu를 함유하지 않아도 된다. 또, Cu의 함유량이 적을 수록, 후술하는 단롤법에 의해 Fe-rich상(11) 및 Fe-poor상(13)을 포함하는 연자성 합금으로 이루어지는 박대를 제작하기 쉬워지는 경향이 있다. 한편, Cu의 함유량이 많을 수록, 보자력을 감소시키는 효과가 커진다. 보자력을 감소시키는 관점에서는 Cu의 함유량은, 0.1at% 이상인 것이 바람직하다.

M1은 Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V, W, Cr, Al, Mn, Zn, La, Y, S로부터 선택되는 1종 이상이다. 바람직하게는, Zr, Hf, Nb로부터 선택되는 1종 이상으로 한다. 후술하는 단롤법에 의해 Fe-rich상(11) 및 Fe-poor상(13)을 포함하는 연자성 합금으로 이루어지는 박대를 제작하기 쉬워지는 경향이 있다.

M1의 함유량(b)은, 15.0at% 이하(0을 포함한다)인 것이 바람직하다. 즉, M1을 함유하지 않아도 된다. M1의 함유량을 15.0at% 이하(0을 포함한다)로 함으로써 포화 자속 밀도 Bs를 향상시키기 쉬워진다.

P의 함유량(c)은, 0.1at% 이상 15.0at% 이하인 것이 바람직하다. P의 함유량을 상기의 범위 내로 함으로써 포화 자속 밀도 Bs를 향상시키기 쉬워진다.

M2는 B 및 C로부터 선택되는 1종 이상이다.

M2의 함유량(d)은, 20.0at% 이하(0을 포함한다)인 것이 바람직하다. 즉, M2를 함유하지 않아도 된다. M2를 상기의 범위 내에서 첨가함으로써 포화 자속 밀도 Bs를 향상시키기 쉬워진다.

Si의 함유량(e)은, 20.0at% 이하(0을 포함한다)인 것이 바람직하다. 즉, Si를 함유하지 않아도 된다.

본 실시 형태에 따른 연자성 합금은, Fe의 일부를 X로 치환해도 된다. X는 Co 및 Ni로부터 선택되는 1종 이상이다.

Fe에서 X로의 치환 비율(α)은 50at% 이하(0을 포함한다)여도 된다. α가 너무 높으면 Fe-rich상(11) 및 Fe-poor상(13)이 발생하기 어려워진다.

X의 함유량(α(1-(a＋b＋c＋d＋e)))은, 40at% 이하(0을 포함한다)여도 된다.

또, 본 실시 형태에 따른 연자성 합금의 대표적인 조성으로서는, 하기의 조성 (2)~(4)를 들 수 있다.

조성 (2)는 이하의 조성이다.

X는 Co 및 Ni로부터 선택되는 1종 이상이며,

M2는 B 및 C로부터 선택되는 1종 이상이며,

0≤a≤0.030

0.020≤b≤0.150

0.001≤c≤0.150

0.025≤d≤0.200

0≤e≤0.070

0≤α≤0.500

이다.

조성 (2)에 있어서는, Cu의 함유량(a)은 3.0at% 이하(0을 포함한다)인 것이 바람직하다. 3.0at% 이하임으로써 후술하는 단롤법에 의해 Fe-rich상(11) 및 Fe-poor상(13)을 포함하는 연자성 합금으로 이루어지는 박대를 제작하기 쉬워진다.

조성 (2)에 있어서는, M1의 함유량(b)은 2.0at% 이상 12.0at% 이하인 것이 바람직하다. 2.0at% 이상임으로써 후술하는 단롤법에 의해 Fe-rich상(11) 및 Fe-poor상(13)을 포함하는 연자성 합금으로 이루어지는 박대를 제작하기 쉬워진다. 12.0at% 이하임으로써 포화 자속 밀도 Bs가 향상되기 쉬워진다.

조성 (2)에 있어서는, P의 함유량(c)은 1.0at% 이상 10.0at% 이하인 것이 바람직하다. 1.0at% 이상임으로써 비저항 ρ가 향상되기 쉬워진다. 10.0at% 이하임으로써 포화 자속 밀도 Bs가 향상되기 쉬워진다.

조성 (2)에 있어서는, M2의 함유량(d)은 2.5at% 이상 15.0at% 이하인 것이 바람직하다. 2.5at% 이상임으로써 후술하는 단롤법에 의해 Fe-rich상(11) 및 Fe-poor상(13)을 포함하는 연자성 합금으로 이루어지는 박대를 제작하기 쉬워진다. 15.0at% 이하임으로써 포화 자속 밀도 Bs가 향상되기 쉬워진다.

조성 (3)은 이하의 조성이다.

조성식 (Fe_1-αX_α)_{(1-(a＋b＋c＋d＋e))}Cu_aM1_bP_cM2_dSi_e로 표시되는 연자성 합금으로서,

X는 Co 및 Ni로부터 선택되는 1종 이상이며,

M2는 B 및 C로부터 선택되는 1종 이상이며,

0≤a≤0.030

0.010≤b≤0.100

0.001≤c≤0.070

0.020≤d≤0.140

0.070≤e≤0.175

0≤α≤0.500

이다.

조성 (3)에 있어서는, M1의 함유량(b)은 1.0at% 이상 5.0at% 이하인 것이 바람직하다. 5.0at% 이하임으로써 포화 자속 밀도 Bs가 향상되기 쉬워진다.

조성 (3)에 있어서는, P의 함유량(c)은 0.5at% 이상 5.0at% 이하인 것이 바람직하다. 0.5at% 이상임으로써 비저항 ρ가 향상되기 쉬워진다. 5.0at% 이하임으로써 포화 자속 밀도 Bs가 향상되기 쉬워진다.

조성 (3)에 있어서는, M2의 함유량(d)은 9.0at% 이상 11.0at% 이하인 것이 바람직하다. 9.0at% 이상임으로써 보자력 Hc가 저하되기 쉬워진다. 11.0at% 이하임으로써 포화 자속 밀도 Bs가 향상되기 쉬워진다. 또, B의 함유량은 2.0at% 이상 10.0at% 이하여도 된다. C의 함유량은 5.0at% 이하(0을 포함한다)여도 된다.

조성 (3)에 있어서는, Si의 함유량(e)은 10.0at% 이상 17.5at% 이하인 것이 바람직하다. 10.0at% 이상임으로써 보자력 Hc가 향상되기 쉬워진다.

조성 (4)는 이하의 조성이다.

X는 Co 및 Ni로부터 선택되는 1종 이상이며,

M2는 B 및 C로부터 선택되는 1종 이상이며,

0≤a≤0.010

0≤b＜0.010

0.010≤c≤0.150

0.090≤d≤0.130

0≤e≤0.080

0≤α≤0.500

이다.

조성 (4)에 있어서는, P의 함유량(c)은 1.0at% 이상 7.0at% 이하인 것이 바람직하다. 7.0at% 이하임으로써 포화 자속 밀도 Bs가 향상되기 쉬워진다.

조성 (4)에 있어서는, Si의 함유량(e)은 2.0at% 이상 8.0at% 이하인 것이 바람직하다. 2.0at% 이상임으로써 보자력 Hc가 저하되기 쉬워진다.

이하, 본 실시 형태에 따른 연자성 합금의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 실시 형태에 따른 연자성 합금의 제조 방법은 임의이지만, 예를 들어 단롤법에 의해 연자성 합금의 박대를 제조하는 방법을 들 수 있다.

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

다음에, 제작한 모합금을 가열하여 용융시켜, 용융 금속(용탕)을 얻는다. 용융 금속의 온도에는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 1200~1500℃로 할 수 있다.

단롤법에 이용되는 장치의 모식도를 도 3에 나타낸다. 본 실시 형태에 따른 단롤법에 있어서는, 챔버(35) 내부에 있어서, 노즐(31)로부터 용융 금속(32)을 화살표의 방향으로 회전하고 있는 롤(33)로 분사하여 공급함으로써 롤(33)의 회전 방향으로 박대(34)가 제조된다. 또한, 본 실시 형태에서는 롤(33)의 재질에는 특별히 제한은 없다. 예를 들면 Cu로 이루어지는 롤이 이용된다.

단롤법에 있어서는, 주로 롤(33)의 회전 속도를 조정함으로써 얻어지는 박대의 두께를 조정할 수 있지만, 예를 들면 노즐(31)과 롤(33)의 간격이나 용융 금속의 온도 등을 조정함으로써도 얻어지는 박대의 두께를 조정할 수 있다. 박대의 두께에는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 15~30μm로 할 수 있다.

후술하는 열처리 전의 시점에서는, 박대는 비정질 또는 입경이 작은 미결정 만이 존재하는 상태인 것이 바람직하다. 그와 같은 박대에 대해 후술하는 열처리를 실시함으로써, 본 실시 형태에 따른 연자성 합금이 얻어진다.

또한, 열처리 전의 연자성 합금의 박대에 입경이 큰 결정이 존재하는지 여부를 확인하는 방법에는 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 입경 0.01~10μm 정도의 결정의 유무에 대해서는, 통상의 X선 회절 측정에 의해 확인할 수 있다. 또, 상기의 비정질 중에 결정이 존재하지만 결정의 체적 비율이 작은 경우에는, 통상의 X선 회절 측정으로는 결정이 없다고 판단되어 버린다. 이 경우의 결정의 유무에 대해서는, 예를 들면, 이온 밀링에 의해 박편화한 시료에 대해, 투과 전자현미경을 이용하여, 제한 시야 회절상, 나노 빔 회절상, 명시야상 또는 고분해능상을 얻음으로써 확인할 수 있다. 제한 시야 회절상 또는 나노 빔 회절상을 이용하는 경우, 회절 패턴에 있어서 비정질의 경우에는 링형의 회절이 형성되는데 반해, 비정질이 아닌 경우에는 결정 구조에 기인한 회절 반점이 형성된다. 또, 명시야상 또는 고분해능상을 이용하는 경우에는, 배율 1.00×10⁵~3.00×10⁵배로 육안으로 관찰함으로써 결정의 유무를 확인할 수 있다. 또한, 본 명세서에서는, 통상의 X선 회절 측정에 의해 결정이 있는 것을 확인할 수 있는 경우에는 「결정이 있다」라고 하고, 통상의 X선 회절 측정으로는 결정이 있는 것을 확인할 수 없지만, 이온 밀링에 의해 박편화한 시료에 대해, 투과 전자현미경을 이용하여, 제한 시야 회절상, 나노 빔 회절상, 명시야상 또는 고분해능상을 얻음으로써 결정이 있는 것을 확인할 수 있는 경우에는, 「미결정이 있다」라고 한다.

여기서, 본 발명자들은, 롤(33)의 온도 및 챔버(35) 내부의 증기압을 적절히 제어함으로써, 열처리 전의 연자성 합금의 박대를 비정질로 하기 쉬워져, 열처리 후에 P의 농도가 높은 Fe-poor상(13) 및 P의 농도가 낮은 Fe-rich상(11)을 얻기 쉬워지는 것을 발견했다. 구체적으로는, 롤(33)의 온도를 50~70℃, 바람직하게는 70℃로 하고, 노점 조정을 행한 Ar가스를 이용하여 챔버(35) 내부의 증기압을 11hPa 이하, 바람직하게는 4hPa 이하로 함으로써, 연자성 합금의 박대를 비정질로 하기 쉬워지는 것을 발견했다.

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 Fe-rich상(11) 및 Fe-poor상(13)를 얻을 수 있다. 이 때에 박대(34)가 완전한 비정질이면 상기의 바람직한 미세 구조를 얻기 쉬워진다.

본 실시 형태에서는, 열처리를 2단계로 행함으로써, 상기의 바람직한 미세 구조를 얻기 쉬워진다. 1단계째의 열처리(이하, 제1 열처리라고도 한다)는 이른바 변형 제거를 위해 행한다. 이것은, 연자성 금속을 가능한 범위에서 균일한 비정질로 하기 때문이다.

본 실시 형태에서는, 2단계째의 열처리(이하, 제2 열처리라고도 한다)를 1단계째보다 높은 온도에서 행한다. 그리고, 2단계째의 열처리에 있어서 박대의 자기 발열을 억제하기 위해, 열전도율이 높은 재료의 세터를 이용하는 것이 중요하다. 또, 세터의 재료는 비열이 낮은 것이 보다 바람직하다. 종래, 세터의 재료로서는 알루미나가 자주 이용되고 있었지만, 본 실시 형태에서는, 열전도율이 더 높은 재료, 예를 들면 카본 또는 SiC 등을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 열전도율이 150W/m 이상인 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 비열이 750J/kg 이하인 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 세터의 두께를 가능한 한 얇게 하고, 세터 아래에 제어용 열전대를 두어, 히터의 열응답을 높이는 것이 바람직하다.

열처리를 상기의 2단계로 행하는 것의 이점에 대해서 서술한다. 1단계째의 열처리의 역할에 대해서 설명한다. 본 연자성 합금은 고온으로부터 급냉하여 응고함으로써 비정질을 형성한다. 그 때, 고온으로부터 급냉되기 때문에 열수축에 의한 응력이 연자성 금속 내에 남아, 변형이나 결함이 발생한다. 1단계째의 열처리는 이 연자성 합금 내의 변형이나 결함을 열처리에 의해 완화함으로써, 균일한 비정질을 형성시킨다. 계속해서 2단계째의 열처리의 역할에 대해서 설명한다. 2단계째의 열처리에서는, P의 농도가 높은 Fe-poor상 및 P의 농도가 낮은 Fe-rich상(Fe기 나노 결정)을 생성시킨다. 1단계째의 열처리로 변형이나 결함을 억제할 수 있어, 균일한 비정질 상태를 형성하고 있기 때문에, 2단계째의 열처리에 의해 P의 농도가 높은 Fe-poor상 및 P의 농도가 낮은 Fe-rich상(Fe기 나노 결정)을 생성시킬 수 있다. 즉, 비교적 저온에서 열처리를 행해도 안정적으로 P의 농도가 높은 Fe-poor상 및 P의 농도가 낮은 Fe-rich상(Fe기 나노 결정)을 생성시키는 것이 가능해진다. 이 때문에 2단계째의 열처리에서의 열처리 온도는, 종래의 1단계로 열처리를 행하는 경우의 열처리 온도와 비교해 낮아지는 경향이 있다. 바꾸어 말하면, 1단계로 열처리를 행하는 경우에는 비정질 형성 시에 남아 있는 변형이나 결함 및 그 주변이 선행하여 Fe-rich상(Fe기 나노 결정)이 되는 반응이 진행되어 버린다. 또한, 보라이드로 이루어지는 이상(異相)을 형성해 버려, Fe-poor상에 있어서의 P농도가 충분히 높아지지 않는다. 그리고, 연자기 특성 및 비저항 ρ를 악화시켜 버린다. 또, 1단계 열처리로 가능한 한 균일하게 열처리시키기 위해서는 연자성 합금 전체에서 가능한 한 동시에 Fe-poor상 및 Fe-rich상(Fe기 나노 결정)을 생성시킬 필요가 있다. 이 때문에, 1단계 열처리에서는 상술한 2단계 열처리보다 열처리 온도가 높아지는 경향이 있다.

본 실시 형태에 있어서, 제1 열처리 및 제2 열처리의 바람직한 열처리 온도 및 바람직한 열처리 시간은 연자성 합금의 조성에 따라 상이하다. 제1 열처리의 열처리 온도는 대체로 350℃ 이상 550℃ 이하이며, 열처리 시간은 대체로 0.1시간 이상 10시간 이하이다. 제2 열처리의 열처리 온도는 대체로 550℃ 이상 675℃ 이하이며, 열처리 시간은 대체로 0.1시간 이상 10시간 이하이다. 그러나, 조성에 따라서는 상기의 범위를 벗어난 곳에 바람직한 열처리 온도 및 열처리 시간이 존재하는 경우도 있다.

열처리 조건이 적합하게 제어되어 있지 않은 경우나, 적합한 열처리 장치가 선택되어 있지 않은 경우에는, Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 저하되어, 양호한 연자기 특성을 얻기 어려워짐과 함께 비저항 ρ가 저하된다.

또, 본 실시 형태에 따른 연자성 합금을 얻는 방법으로서, 상기한 단롤법 이외에도, 예를 들면 물 아토마이즈법 또는 가스 아토마이즈법에 의해 본 실시 형태에 따른 연자성 합금의 분체를 얻는 방법이 있다. 이하, 가스 아토마이즈법에 대해서 설명한다.

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

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

가스 아토마이즈법으로 분체를 제작한 후에, 단롤법에 의한 경우와 마찬가지로 2단계로 열처리를 행함으로써, 적합한 미세 구조를 얻기 쉬워진다. 그리고, 특히 내산화성이 높고, 양호한 연자성 특성을 가지는 연자성 합금 분말을 얻을 수 있다.

이상, 본 발명의 일실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되지 않는다.

본 실시 형태에 따른 연자성 합금의 형상에는 특별히 제한은 없다. 상기한 대로, 박대 형상이나 분말 형상이 예시되지만, 그 이외에도 박막 형상이나 블록 형상 등도 생각할 수 있다.

본 실시 형태에 따른 연자성 합금의 용도에는 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 자심을 들 수 있다. 인덕터용, 특히 파워 인덕터용의 자심으로서 적합하게 이용할 수 있다. 본 실시 형태에 따른 연자성 합금은, 자심 외에도 박막 인덕터, 자기 헤드, 변압 트랜스에도 적합하게 이용할 수 있다.

이하, 본 실시 형태에 따른 연자성 합금으로부터 자심 및 인덕터를 얻는 방법에 대해서 설명하지만, 본 실시 형태에 따른 연자성 합금으로부터 자심 및 인덕터를 얻는 방법은 하기 방법에 한정되지 않는다.

박대 형상의 연자성 합금으로부터 자심을 얻는 방법으로서는, 예를 들면, 박대 형상의 연자성 합금을 감는 방법이나 적층하는 방법을 들 수 있다. 박대 형상의 연자성 합금을 적층할 때에 절연체를 통하여 적층하는 경우에는, 특성을 더 향상시킨 자심을 얻을 수 있다.

분말 형상의 연자성 합금으로부터 자심을 얻는 방법으로서는, 예를 들면, 적당히 바인더와 혼합한 후, 금형을 이용하여 성형하는 방법을 들 수 있다. 또, 바인더와 혼합하기 전에, 분말 표면에 산화 처리나 절연 피막 등을 실시함으로써, 비저항이 향상되어, 보다 고주파 대역에 적합한 자심이 된다.

성형 방법에 특별히 제한은 없고, 금형을 이용하는 성형이나 몰드 성형 등이 예시된다. 바인더의 종류에 특별히 제한은 없으며, 실리콘 수지가 예시된다. 연자성 합금 분말과 바인더의 혼합 비율에도 특별히 제한은 없다. 예를 들면 연자성 합금 분말 100질량%에 대해, 1~10질량%의 바인더를 혼합시킨다.

예를 들면, 연자성 합금 분말 100질량%에 대해, 1~5질량%의 바인더를 혼합시키고, 금형을 이용하여 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 들면, 연자성 합금 분말 100질량%에 대해, 1~3질량%의 바인더를 혼합시켜, 바인더의 연화점 이상의 온도 조건 하의 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 더 저하되어, 유용성이 높아진다.

또, 상기 자심에 권선을 감음으로써 인덕턴스 부품이 얻어진다. 권선을 감는 방법 및 인덕턴스 부품의 제조 방법에는 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 상기의 방법으로 제조한 자심에 권선을 적어도 1턴 이상 감는 방법을 들 수 있다.

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

또한, 연자성 합금 입자를 이용하는 경우에는, 연자성 합금 입자에 바인더 및 용제를 첨가하여 페이스트화한 연자성 합금 페이스트, 및, 코일용의 도체 금속에 바인더 및 용제를 첨가하여 페이스트화한 도체 페이스트를 번갈아 인쇄 적층한 후에 가열 소성함으로써, 인덕턴스 부품을 얻을 수 있다. 혹은, 연자성 합금 페이스트를 이용하여 연자성 합금 시트를 제작하고, 연자성 합금 시트의 표면에 도체 페이스트를 인쇄하고, 이들을 적층하여 소성함으로써, 코일이 자성체에 내장된 인덕턴스 부품을 얻을 수 있다.

여기서, 연자성 합금 입자를 이용하여 인덕턴스 부품을 제조하는 경우에는, 최대 입경이 체직경으로 45μm 이하, 중심 입경(D50)이 30μm 이하인 연자성 합금 분말을 이용하는 것이, 우수한 Q 특성을 얻는데 있어서 바람직하다. 최대 입경을 체직경으로 45μm 이하로 하기 위해, 체눈 45μm의 체를 이용하여, 체를 통과하는 연자성 합금 분말 만을 이용해도 된다.

최대 입경이 큰 연자성 합금 분말을 이용할 수록 고주파 영역에서의 Q값이 저하되는 경향이 있으며, 특히 최대 입경이 체직경으로 45μm를 넘는 연자성 합금 분말을 이용하는 경우에는, 고주파 영역에서의 Q값이 크게 저하되는 경우가 있다. 단, 고주파 영역에서의 Q값을 중시하지 않는 경우에는, 편차가 큰 연자성 합금 분말을 사용 가능하다. 편차가 큰 연자성 합금 분말은 비교적 염가로 제조할 수 있기 때문에, 편차가 큰 연자성 합금 분말을 이용하는 경우에는, 비용을 저감하는 것이 가능하다.

본 실시 형태에 따른 압분 자심의 용도에는 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 인덕터용, 특히 파워 인덕터용의 자심으로서 적합하게 이용할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

(실험예 1)

Fe：81.0at%, Nb：7.0at%, P：3.0at%, B：9.0at%의 조성의 모합금이 얻어지도록 각종 원료 금속 등을 각각 칭량했다. 그리고, 챔버 내에서 진공 흡인한 후, 고주파 가열로 용해하여 모합금을 제작했다.

그 후, 제작한 모합금을 가열하여 용융시켜, 1250℃의 용융 상태의 금속으로 한 후에, 롤 온도 70℃, 챔버 내의 증기압 4hPa, 챔버 내의 온도 30℃로 하여 단롤법에 의해 상기 금속을 롤에 분사시켜, 박대를 작성했다. 또, 롤의 회전수를 적절히 조정함으로써 얻어지는 박대의 두께를 20μm로 했다. 증기압은 노점 조정을 행한 Ar가스를 이용함으로써 조정했다.

다음에, 제작한 각 박대에 대해 열처리를 행하여, 단판형의 시료를 얻었다. 본 실험예에서는, 시료 No.6~10 이외의 시료에 대해서는, 2회의 열처리를 행했다. 열처리 조건을 표 1에 나타낸다. 또, 각 박대에 대해 열처리를 행할 때에는, 표 1에 기재한 재질의 세터 상에 박대를 두고, 세터 아래에 제어용 열전대를 두었다. 이 때의 세터 두께는 1mm로 통일했다. 또한, 알루미나는 열전도율 31W/m, 비열 779J/kg인 것을 이용했다. 카본은 열전도율 150W/m, 비열 691J/kg인 것을 이용했다. SiC(탄화 규소)는 열전도율 180W/m, 비열 740J/kg인 것을 이용했다.

열처리 전의 각 박대의 일부를 분쇄하여 분말화한 후에 X선 회절 측정을 행하여, 결정의 유무를 확인했다. 또한, 투과 전자현미경을 이용하여 제한 시야 회절상 및 30만배로 명시야상을 관찰하여 결정 및 미결정의 유무를 확인했다. 그 결과, 각 실시예 및 비교예의 박대에는 입경 20nm 이상의 결정이 존재하지 않고 비정질인 것을 확인했다. 또한, 입경 20nm 이상의 결정이 존재하지 않고 입경 20nm 미만의 초기 미결정 만이 존재하고 있는 경우도 비정질이라고 간주한다. 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 이용하여 자기장 1000kA/m로 측정했다. 보자력(Hc)은 직류 BH 트레이서를 이용하여 자기장 5kA/m로 측정했다. 비저항(ρ)은 4탐침법에 의한 저항률 측정으로 측정했다. 또한, 각 박대를 열처리한 후의 각 시료에 대해서 X선 회절 측정을 행한 결과, 후술하는 실험예 7 이외의 각 실험예의 모든 실시예에 있어서, 열처리한 후의 각 박대에 있어서의 Fe기 나노 결정의 평균 입경은 5~30nm였다.

실험예 1 등의 모든 실험예에 있어서, 포화 자속 밀도 Bs는 1.00T 이상을 양호로 했다. 보자력 Hc는 10.0A/m 미만을 양호로 했다. 또, 이하에 나타내는 표에서는, 비저항은, 110μΩcm 이상을 ◎, 100μΩcm 이상 110μΩcm 미만을 ○, 100μΩcm 미만을 ×로 했다. 또, ◎, ○, ×의 순서로 평가가 높고, ◎ 또는 ○인 경우를 양호로 했다.

또한, 각 시료에 대해서 3DAP(3차원 아톰 프로브)를 이용하여 관찰 범위 40nm×40nm×200nm의 범위를 관찰했다. 그 결과, X선 회절 측정에서 결정 및 미결정이 존재하지 않았던 시료가 모두 Fe-poor상 및 Fe-rich상을 포함하는 것을 확인했다. 또한, 당해 Fe-poor상이 비정질로 이루어지며, 당해 Fe-rich상이 나노 결정으로 이루어지는 것을 확인했다. 그리고, 3DAP를 이용하여 Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도 및 Fe-rich상에 있어서의 P의 평균 농도를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1로부터, 세터의 재질이, 열전도율이 비교적 높고 비열이 비교적 낮은 카본 또는 SiC이며, 또한, 열처리 온도를 2단계로 행하여, 제1 열처리 온도 및 제2 열처리 온도를 적절히 제어한 실시예는, 연자성 합금 전체의 P의 평균 농도에 대해 Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 높아졌다. 그리고, 포화 자속 밀도 Bs, 보자력 Hc 및 비저항 ρ가 양호한 결과가 되었다. 이에 반해, 세터의 재질이, 열전도율이 비교적 낮고 비열이 비교적 높은 알루미나인 시료 No.1-5, 열처리를 1단계로 행한 시료 No.6-11, 제1 열처리의 온도가 너무 낮은 시료 No.19, 및, 제1 열처리의 온도가 너무 높은 시료 No.24는, 모두 보자력 Hc 및/또는 비저항 ρ가 뒤떨어지는 결과가 되었다.

(실험예 2)

실험예 2에서는, 모합금의 조성을 표 2에 기재된 조성(상기 조성 (2) 또는 상기 조성 (2)에 가까운 조성)으로 변화시켰다. 그리고, 표 1의 시료 번호 16과 동일 조건으로 열처리를 행했다. 구체적으로는, 세터의 재질을 카본으로 하고, 1회째의 열처리 온도를 450℃, 1회째의 열처리 시간을 1시간, 2회째의 열처리 온도를 650℃, 2회째의 열처리 시간을 1시간으로 했다.

또한, 모든 실시예 및 비교예에 대해서 실험예 1과 동일하게 하여 각종 측정을 행했다. X선 회절 측정의 결과, 결정이 존재한 비교예에서는, 연자성 합금 전체적으로는 Fe농도가 일정하고 Fe-poor상 및 Fe-rich상이 존재하지 않았다. 또한, 실험예 2에서는, 포화 자속 밀도 Bs는 1.30T 이상을 더욱 양호로 하고, 1.40T 이상을 특히 양호로 했다. 보자력 Hc는 4.0A/m 이하를 특히 양호로 했다. 결과를 표 3에 나타낸다.

표 2 및 표 3으로부터, 연자성 합금 전체의 P의 평균 농도에 대해 Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 높아진 각 실시예는 포화 자속 밀도 Bs, 보자력 Hc 및 비저항 ρ가 양호해졌다. 특히, 합금 전체의 조성이 상기의 조성 (1) 및 조성 (2)의 범위 내인 실시예는 포화 자속 밀도 Bs 및 보자력 Hc가 특히 양호해졌다.

이에 반해, Fe-poor상이 존재하지 않았던 각 비교예는 보자력 Hc가 현저하게 높아졌다. 특히 시료 번호 48 및 57은 비저항 ρ도 저하되었다.

또, 연자성 합금이 P를 함유하지 않는 시료 번호 40a는 비저항 ρ가 저하되었다. 또, 보자력 Hc도 표 2 및 표 3의 다른 실시예와 비교해 상승했다.

(실험예 3)

실험예 3에서는, 모합금의 조성을 표 4에 기재된 조성(상기 조성 (3) 또는 상기 조성 (3)에 가까운 조성)으로 변화시켰다. 그리고, 표 1의 시료 번호 16과 동일 조건으로 열처리를 행했다. 구체적으로는, 세터의 재질을 카본으로 하고, 1회째의 열처리 온도를 450℃, 1회째의 열처리 시간을 1시간, 2회째의 열처리 온도를 650℃, 2회째의 열처리 시간을 1시간으로 했다.

또한, 모든 실시예 및 비교예에 대해서 실험예 1과 동일하게 하여 각종 측정을 행했다. X선 회절 측정의 결과, 모든 실시예 및 비교예는 비정질이었다. 그리고, 모든 실시예 및 비교예에서 Fe-poor상 및 Fe-rich상이 존재했다. 그러나, 시료 번호 83은 P를 함유하지 않기 때문에, Fe-poor상에서도 Fe-rich상에서도 연자성 합금 전체에서도 P농도는 0이었다. 또한, 실험예 3에서는, 포화 자속 밀도 Bs는 1.00T 이상을 더욱 양호로 하고, 1.10T 이상을 특히 양호로 했다. 보자력 Hc는 1.0A/m 이하를 더욱 양호로 하고, 0.5A/m 이하를 특히 양호로 했다. 또, 비저항은 P를 함유하지 않는 비교예인 시료 번호 83을 기준으로 하여, 130μΩcm 이상을 ◎, 시료 번호 83의 비저항 초과 130μΩcm 미만을 ○, 시료 번호 83의 비저항 이하를 ×로 했다. 또, ◎, ○, ×의 순서로 평가가 높고, ◎ 또는 ○인 경우를 양호로 했다. 또한, 시료 번호 83의 비저항은 100μΩcm 미만이며, 시료 번호 84의 비저항은 100μΩcm 이상이다. 결과를 표 5에 나타낸다.

표 4 및 표 5로부터, 연자성 합금 전체의 P의 평균 농도에 대해 Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 높아진 각 실시예는 포화 자속 밀도 Bs, 보자력 Hc 및 비저항 ρ가 양호해졌다. 특히, 합금 전체의 조성이 상기의 조성 (1) 및 조성 (3)의 범위 내인 실시예는 포화 자속 밀도 Bs 및 보자력 Hc가 특히 양호해졌다.

이에 반해, P를 함유하지 않았던 시료 번호 83은 비저항 ρ가 저하되었다.

(실험예 4)

실험예 4에서는, 모합금의 조성을 표 6에 기재된 조성(상기 조성 (4) 또는 상기 조성 (4)에 가까운 조성)으로 변화시켰다. 그리고, 표 1의 시료 번호 16과 동일 조건으로 열처리를 행했다. 구체적으로는, 세터의 재질을 카본으로 하고, 1회째의 열처리 온도를 450℃, 1회째의 열처리 시간을 1시간, 2회째의 열처리 온도를 650℃, 2회째의 열처리 시간을 1시간으로 했다.

또한, 모든 실시예 및 비교예에 대해서 실험예 1과 동일하게 하여 각종 측정을 행했다. X선 회절 측정의 결과, 모든 실시예 및 비교예는 비정질이었다. 그리고, 모든 실시예에서 Fe-poor상 및 Fe-rich상이 존재했다. 또한, 실험예 4에서는, 포화 자속 밀도 Bs는 1.40T 이상을 더욱 양호로 하고, 1.45T 이상을 특히 양호로 했다. 보자력 Hc는 7.0A/m 이하를 더욱 양호로 하고, 5.0A/m 이하를 특히 양호로 했다. 결과를 표 7에 나타낸다.

표 6 및 표 7로부터, 연자성 합금 전체의 P의 평균 농도에 대해 Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 높아진 각 실시예는 포화 자속 밀도 Bs, 보자력 Hc 및 비저항 ρ가 양호해졌다. 특히, 합금 전체의 조성이 상기의 조성 (1) 및 조성 (4)의 범위 내인 실시예는 포화 자속 밀도 Bs 및 보자력 Hc가 특히 양호해졌다.

(실험예 5)

실험예 5에서는, 시료 번호 16의 Fe의 일부를 X1로 치환한 점 이외에는 실험예 2와 동일 조건으로 실시하여 평가했다. X선 회절 측정의 결과, 모든 실시예는 비정질이었다. 그리고, 모든 실시예에서 Fe-poor상 및 Fe-rich상이 존재했다. 결과를 표 8에 나타낸다.

표 8로부터, Fe의 일부를 X1로 치환해도 연자성 합금 전체의 P의 평균 농도에 대해 Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 높아진 각 실시예는 포화 자속 밀도 Bs, 보자력 Hc 및 비저항 ρ가 양호해졌다.

(실험예 6)

실험예 6에서는, 시료 번호 50의 M의 종류를 변화시킨 점 이외에는 실험예 2와 동일 조건으로 시료 번호 123~135의 연자성 합금을 제작했다. 시료 번호 52의 M의 종류를 변화시키고, b를 0.080에서 0.060으로 변화시킨 점 이외에는 실험예 2와 동일 조건으로 시료 번호 136~148의 연자성 합금을 제작했다. 시료 번호 54의 M의 종류를 변화시킨 점 이외에는 실험예 2와 동일 조건으로 시료 번호 149~161의 연자성 합금을 제작했다. 그리고, 실험예 2와 동일하게 평가했다. X선 회절 측정의 결과, 결정이 존재한 비교예에서는, 연자성 합금 전체적으로는 Fe농도가 일정하고 Fe-poor상 및 Fe-rich상이 존재하지 않았다. 또, 각 비교예에 대해서는 비저항 ρ의 측정을 행하지 않았다.

표 9로부터, M의 종류를 변화시켜도 연자성 합금 전체의 P의 평균 농도에 대해 Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 높아진 각 실시예는 포화 자속 밀도 Bs, 보자력 Hc 및 비저항 ρ가 양호해졌다. 이에 반해, Fe-poor상 및 Fe-rich상이 존재하지 않았던 각 비교예는 보자력 Hc가 현저하게 상승했다.

(실험예 7)

박대 제작 시에 있어서의 용융 금속의 온도, 및 열처리 조건을 변화시킨 점 이외에는 실시예 16과 동일 조건으로 실시했다. 시험 조건을 표 10에 나타낸다. 또, 실험예 7에서는 열처리 전의 초기 미결정의 평균 입경 및 열처리 후의 Fe기 나노 결정의 평균 입경을 기재했다. 또한, 모든 실시예에 있어서 열처리 전의 박대는 비정질이었다. 또, 표 11에는 실험예 2와 동일하게 하여 평가한 결과를 나타낸다.

실험예 7에서는, 모든 실시예에서 포화 자속 밀도, 보자력 및 비저항이 양호했다. 또한, Fe기 나노 결정의 평균 입경이 5~30nm인 실시예는 보자력이 더욱 양호하고, 10~30nm인 경우는 특히 보자력이 양호했다.

(실험예 8)

실험예 8에서는, 롤 온도 및 챔버내 증기압을 변화시킨 점 이외에는 실시예 16과 동일 조건으로 실시하고, 실험예 1과 동일하게 하여 평가했다. 결과를 표 12에 나타낸다. 또한, 표 12에서 「아르곤 충전」이라고 기재하고 있는 시료는, 노점 조정한 아르곤을 챔버 내에 충전하여 챔버 내의 증기압을 1hPa 이하로 한 시료이다. 또, 「진공」이라고 기재하고 있는 시료는, 챔버 내를 진공에 가까운 상태로 하여 증기압을 1hPa 이하로 한 시료이다.

표 12로부터, 롤 온도가 50~70℃이며, 또한 챔버 내에 있어서 11hPa 이하로 증기압을 제어한 실시예에서는 비정질의 박대가 얻어졌다. 그리고, 당해 박대를 적절히 열처리함으로써, P의 농도가 높은 Fe-poor상 및 P의 농도가 낮은 Fe-rich상을 형성했다. 그리고, 포화 자속 밀도 Bs가 높고, 보자력 Hc가 낮고, 비저항 ρ가 높은 연자성 합금이 얻어졌다.

이에 반해, 롤 온도가 30℃인 비교예(시료 No.182~187), 혹은, 롤 온도가 50℃ 또는 70℃이며, 11hPa보다 증기압이 높은 비교예(시료 No.171, 172, 176, 177)에서는, 열처리 후에 Fe-poor상이 발생하지 않았거나, Fe-poor상이 발생해도 Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 충분히 높아지지 않았다. 그리고, 포화 자속 밀도 Bs, 보자력 Hc 및 비저항 ρ 중 어느 하나 이상이 악화되었다.

11 Fe-rich상 13 Fe-poor상
31 노즐 32 용융 금속
33 롤 34 박대
35 챔버

Claims

Fe를 주성분으로 하고, P를 함유하는 연자성 합금으로서,
Fe-rich상 및 Fe-poor상을 포함하고,
상기 Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 상기 연자성 합금에 있어서의 P의 평균 농도에 대해 원자수비로 1.5배 이상인 것을 특징으로 하는 연자성 합금.
청구항 1에 있어서,
상기 Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 1.0at% 이상 50at% 이하인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 Fe-poor상에 있어서의 P의 평균 농도가 상기 Fe-rich상에 있어서의 P의 평균 농도의 3.0배 이상인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
조성식 (Fe₁ _- _αX_α)_(1- _{(a＋b＋c＋d＋e)} ₎Cu_aM1_bP_cM2_dSi_e로 표시되는 연자성 합금으로서,
X는 Co 및 Ni로부터 선택되는 1종 이상이며,
M1은 Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, V, W, Cr, Al, Mn, Zn, La, Y, S로부터 선택되는 1종 이상이며,
M2는 B 및 C로부터 선택되는 1종 이상이며,
0≤a≤0.030
0≤b≤0.150
0.001≤c≤0.150
0≤d≤0.200
0≤e≤0.200
0≤α≤0.500
인, 연자성 합금.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
Fe기 나노 결정을 가지는, 연자성 합금.
청구항 5에 있어서,
상기 Fe기 나노 결정의 평균 입경이 5nm 이상 30nm 이하인, 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.