TW202000945A

TW202000945A - 軟磁性合金和磁性部件

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Publication number: TW202000945A
Application number: TW108119475A
Authority: TW
Inventors: 吉留和宏; 松元裕之; 堀野賢治; 天野一; 長谷川暁斗
Original assignee: 日商Ｔｄｋ股份有限公司
Priority date: 2018-06-13
Filing date: 2019-06-05
Publication date: 2020-01-01
Also published as: CN110600218A; KR102214392B1; EP3581672A3; US20190385770A1; TWI701350B; EP3581672A2; JP2019214774A; US11521770B2; CN110600218B; KR20190141084A; EP3581672B1; JP6631658B2

Abstract

提供熔化金屬溫度低於以往也可製作，且具有良好軟磁特性的軟磁性合金等。具有（Fe_（ ₁ _－（ _α _＋ _β _）） X1_α X2_β ）_（ ₁ _－（ _a _＋ _b _＋ _c _＋ _d _＋ _e _＋ _f _＋ _g _）） M_a Ti_b B_c P_d Si_e S_f C_g 所示組成。X1為選自Co和Ni的1種以上，X2為選自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O和稀土元素的1種以上，M為選自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W和V的1種以上。0.020≤a＋b≤0.140、0.001≤b≤0.140、0.020＜c≤0.200、0.010≤d≤0.150、0≤e≤0.060、a≥0、f≥0、g≥0、a＋b＋c＋d＋e＋f＋g＜1、α≥0、β≥0、0≤α＋β≤0.50。具有奈米異質結構或Fe基奈米結晶構成的結構。

Description

軟磁性合金和磁性部件

本發明涉及軟磁性合金和磁性部件。

近年來，在電子、資訊、通信設備等中要求低消耗電力化和高效率化。而且，為了實現低消耗電力化和高效率化，要求具有良好的軟磁特性（低矯頑力和高飽和磁通密度）的軟磁性合金。

另外，一般在製作軟磁性合金時使用使原料金屬熔化而成的熔化金屬。藉由降低此時的熔化金屬的溫度，可以削減製造成本。這是因為用於製造工藝的耐火物等材料的壽命增加，另外，所使用的耐火物自身也可以使用更廉價的材料。

專利文獻1中記載了含有Fe、Si、B、C和P的鐵系非晶質合金等發明。現有技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本特開2002－285305號公報

[發明所要解決的技術問題]

本發明的目的在於：提供即使熔化金屬的溫度低於以往，也可製作，且具有良好的軟磁特性的軟磁性合金等。 [用於解決技術問題的技術方案]

為了實現上述的目的，本發明的第一觀點的軟磁性合金的特徵在於：具有由組成式（Fe_（ ₁ _－（ _α _＋ _β _）） X1_α X2_β ）_（ ₁ _－（ _a _＋ _b _＋ _c _＋ _d _＋ _e _＋ _f _＋ _g _）） M_a Ti_b B_c P_d Si_e S_f C_g 所示的組成， X1為選自Co和Ni中的1種以上， X2為選自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O和稀土元素中的1種以上， M為選自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W和V中的1種以上， 0.020≤a＋b≤0.140， 0.001≤b≤0.140， 0.020＜c≤0.200， 0.010≤d≤0.150， 0≤e≤0.060， a≥0， f≥0， g≥0， a＋b＋c＋d＋e＋f＋g＜1， α≥0， β≥0， 0≤α＋β≤0.50，具有初期微結晶存在於非晶質中的奈米異質結構。

本發明的第一觀點的軟磁性合金即使熔化金屬的溫度低於以往，也可以製作。另外，藉由熱處理容易製作同時具有低矯頑力和高飽和磁通密度的軟磁性合金。

上述初期微結晶的平均粒徑可以為0.3～10nm。

本發明的第二觀點的軟磁性合金的特徵在於：具有由組成式（Fe_（ ₁ _－（ _α _＋ _β _）） X1_α X2_β ）_（ ₁ _－（ _a _＋ _b _＋ _c _＋ _d _＋ _e _＋ _f _＋ _g _）） M_a Ti_b B_c P_d Si_e S_f C_g 所示的組成， X1為選自Co和Ni中的1種以上， X2為選自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O和稀土元素中的1種以上， M為選自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W和V中的1種以上， 0.020≤a＋b≤0.140， 0.001≤b≤0.140， 0.020＜c≤0.200， 0.010≤d≤0.150， 0≤e≤0.060， a≥0， f≥0， g≥0， a＋b＋c＋d＋e＋f＋g＜1， α≥0， β≥0， 0≤α＋β≤0.50，具有由Fe基奈米結晶構成的結構。

本發明的第二觀點的軟磁性合金即使熔化金屬的溫度低於以往，也可以製作。另外，同時具有低矯頑力和高飽和磁通密度。

所述Fe基奈米結晶的平均粒徑可以為5～30nm。

本發明的第一觀點的軟磁性合金和第二觀點的軟磁性合金可以是0.010≤b/（a＋b）≤0.500。

本發明的第一觀點的軟磁性合金和第二觀點的軟磁性合金可以是0≤f≤0.020和0≤g≤0.050。

本發明的第一觀點的軟磁性合金和第二觀點的軟磁性合金可以是0.730≤1－（a＋b＋c＋d＋e＋f＋g）≤0.950。

本發明的第一觀點的軟磁性合金和第二觀點的軟磁性合金可以是0≤α｛1－（a＋b＋c＋d＋e＋f＋g）｝≤0.40。

本發明的第一觀點的軟磁性合金和第二觀點的軟磁性合金可以是α＝0。

本發明的第一觀點的軟磁性合金和第二觀點的軟磁性合金可以是0≤β｛1－（a＋b＋c＋d＋e＋f＋g）｝≤0.030。

本發明的第一觀點的軟磁性合金和第二觀點的軟磁性合金可以是β＝0。

本發明的第一觀點的軟磁性合金和第二觀點的軟磁性合金可以是α＝β＝0。

本發明的第一觀點的軟磁性合金和第二觀點的軟磁性合金可以是薄帶形狀。

本發明的第一觀點的軟磁性合金和第二觀點的軟磁性合金可以是粉末形狀。

本發明的磁性部件包含上述的軟磁性合金。

（第一實施方式）

本發明的第一實施方式的軟磁性合金是具有由組成式（Fe_（ ₁ _－（ _α _＋ _β _）） X1_α X2_β ）_（ ₁ _－（ _a _＋ _b _＋ _c _＋ _d _＋ _e _＋ _f _＋ _g _）） M_a Ti_b B_c P_d Si_e S_f C_g 所示的組成的軟磁性合金， X1為選自Co和Ni中的1種以上， X2為選自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O和稀土元素中的1種以上， M為選自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W和V中的1種以上， 0.020≤a＋b≤0.140， 0.001≤b≤0.140， 0.020＜c≤0.200， 0.010≤d≤0.150， 0≤e≤0.060， a≥0， f≥0， g≥0， a＋b＋c＋d＋e＋f＋g＜1， α≥0， β≥0， 0≤α＋β≤0.50，具有初期微結晶存在於非晶質中的奈米異質結構。

具有以上述的原子數比表示的組成的軟磁性合金包含非晶質，容易製成不含由粒徑大於30nm的結晶構成的結晶相的軟磁性合金。而且，第一實施方式的軟磁性合金具有初期微結晶存在於非晶質中的奈米異質結構。此外，所謂初期微結晶是指粒徑為15nm以下（優選為0.3～10nm）的微結晶。另外，所謂奈米異質結構是指上述初期微結晶存在於上述非晶質中的結構。

本實施方式的軟磁性合金具有奈米異質結構，因此在後述的熱處理時容易析出Fe基奈米結晶。而且，含有Fe基奈米結晶的軟磁性合金（後述的第二實施方式的軟磁性合金）容易具有良好的磁特性。

換句話說，具有上述的組成的軟磁性合金容易成為析出了Fe基奈米結晶的軟磁性合金（後述的第二實施方式的軟磁性合金）的初始原料。

以下，對本實施方式的軟磁性合金的各成分詳細說明。此外，以下記載的矯頑力和飽和磁通密度是指藉由後述的熱處理得到之含有Fe基奈米結晶的軟磁性合金（第二實施方式的軟磁性合金）的情況的第二實施方式的軟磁性合金的矯頑力和飽和磁通密度。

M為選自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W和V所組成的族群中的1種以上。從提高飽和磁通密度的觀點考慮，相對於 M全體，優選Nb的含有比例為50at%以上。另外，從提高飽和磁通密度的觀點考慮，相對於M和Ti的合計，優選M的含有比例超過50%。

M的含量（a）實質上是任意的，滿足a≥0即可。也可以是a＝0，即不含M。但是，根據與後述的Ti的含量（b）的關係，為0.020≤a＋b≤0.140。由於0.020≤a＋b≤0.140，飽和磁通密度容易增高，矯頑力容易降低。a＋b過小的情況下，矯頑力容易增高。a＋b過大的情況下，矯頑力容易增高，飽和磁通密度容易降低。

Ti的含量（b）為0.001≤b≤0.140。優選為0.020≤b≤0.100。Ti特別能夠降低後述的熔化金屬的黏性。b過小的情況下，後述的熔化金屬的黏性上升。而且，低溫下的軟磁性合金的製造容易變得困難。b過大的情況下，飽和磁通密度容易降低。

此外，相對於M和Ti的合計，優選Ti的含有比例為1%以上50%以下。即優選滿足0.010≤b/（a＋b）≤0.500。更優選為0.014≤b/（a＋b）≤0.500，進一步優選為0.071≤b/（a＋b）≤0.500。藉由b/（a＋b）為上述的範圍內，進而矯頑力容易降低，飽和磁通密度容易增高。

B的含量（c）為0.020＜c≤0.200。優選為0.025≤c≤0.200，進一步優選為0.025≤c≤0.080。c過小的情況下，在後述的熱處理前的軟磁性合金中容易產生由粒徑大於30nm的結晶構成的結晶相，產生結晶相的情況下，藉由熱處理，不能析出Fe基奈米結晶，矯頑力容易增高。c過大的情況下，飽和磁通密度容易降低。

P的含量（d）滿足0.010≤d≤0.150。優選為0.010≤d≤0.030。P特別能夠降低後述的熔化金屬的熔點。d過小的情況下，後述的熔化金屬的熔點上升。而且，低溫下的軟磁性合金的製造容易變得困難。d過大的情況下，飽和磁通密度容易降低。

Si的含量（e）滿足0≤e≤0.060。也可以是e＝0，即不含Si。e過大的情況下，飽和磁通密度容易降低。

S的含量（f）和C的含量（g）實質上是任意的，滿足f≥0、g≥0即可。也可以是f＝0，即不含S。也可以是g＝0，即不含C。

含有S及/或C的情況下，與不含S和C的情況比較，能夠更加降低後述的熔化金屬的黏性，能夠更加降低熔化金屬的溫度而製造軟磁性合金。藉由更加降低熔化金屬的溫度，能夠進一步降低矯頑力。

關於S的含量（f），優選為0.005≤f≤0.020，更優選為0.005≤f≤0.010。關於C的含量（g），優選為0.010≤g≤0.050，更優選為0.010≤g≤0.030。

關於Fe的含量（1－（a＋b＋c＋d＋e＋f＋g）），可以設為任意的值。另外，優選為0.730≤1－（a＋b＋c＋d＋e＋f＋g）≤0.950。

另外，在本實施方式的軟磁性合金中，也可以由X1及/或X2置換Fe的一部分。

X1為選自Co和Ni中的1種以上。關於X1的含量，也可以是α＝0。即，也可以不含X1。另外，將組成全體的原子數設為100at%時，X1的原子數優選為40at%以下。即，優選滿足0≤α｛1－（a＋b＋c＋d＋e＋f＋g）｝≤0.400。

X2為選自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O和稀土元素中的1種以上。關於X2的含量，也可以是β＝0。即，也可以不含X2。另外，將組成全體的原子數設為100at%時，X2的原子數優選為3.0at%以下。即，優選滿足0≤β｛1－（a＋b＋c＋d＋e＋f＋g）｝≤0.030。

作為由X1及/或X2置換Fe的置換量的範圍，以原子數為基準，為Fe的一半以下。即，為0≤α＋β≤0.50。在α＋β＞0.50的情況下，藉由熱處理難以製成Fe基奈米結晶合金。

此外，本實施方式的軟磁性合金也可以含有上述以外的元素作為不可避免的雜質。例如，相對於軟磁性合金100重量%，也可以含有0.1重量%以下。

以下，對第一實施方式的軟磁性合金的製造方法進行說明。

作為第一實施方式的軟磁性合金的製造方法沒有特別限定。例如，有藉由單輥法製造第一實施方式的軟磁性合金的薄帶的方法。另外，薄帶也可以是連續薄帶。

在單輥法中，首先，準備最終得到的軟磁性合金中所含的各金屬元素的純金屬，以與最終得到的軟磁性合金同組成的方式進行秤量。而且，熔解並混合各金屬元素的純金屬製作母合金。此外，作為上述純金屬的熔解方法沒有特別限制，例如有在腔室內抽真空後，藉由高頻加熱使其熔解的方法。此外，母合金和包含初期微結晶的軟磁性合金（第一實施方式的軟磁性合金）通常為相同組成。另外，含有初期微結晶的軟磁性合金（第一實施方式的軟磁性合金）和對此含有初期微結晶的軟磁性合金進行熱處理得到的含有Fe基奈米結晶的軟磁性合金（後述的第二實施方式的軟磁性合金），通常為相同組成。

接著，對製作的母合金進行加熱使其熔化，得到熔化金屬（金屬熔液）。在製作本實施方式的軟磁性合金的情況下，可以使熔化金屬的溫度低於以往。例如可以設為1100℃以上且小於1200℃。優選為1150℃以上1175℃以下。從容易製作本實施方式的軟磁性合金的觀點考慮，熔化金屬的溫度越高越好。從降低製造成本的觀點和降低矯頑力的觀點考慮，熔化金屬的溫度越低越好。

在單輥法中，主要可以藉由調整輥的轉速來調整所得到的薄帶的厚度，但是例如藉由調整噴嘴和輥的間隔或熔化金屬的溫度等也能夠調整所得到的薄帶的厚度。薄帶的厚度是任意的，在製作本實施方式的軟磁性合金的情況下，薄帶的厚度可以比以往厚。薄帶的厚度例如可以設為20～60μm，優選可以設為50～55μm。薄帶的厚度藉由比以往厚，在製作捲繞有薄帶的環形鐵芯時，由於能夠提高填充密度，所以直流重疊特性良好。本實施方式的軟磁性合金與以往的軟磁性合金相比，非晶質性高。因此，即使薄帶的厚度增厚，也難以在熱處理前的階段生成粒徑大於30nm的結晶。另外，容易在熱處理後的階段製作含有Fe基奈米結晶的軟磁性合金。

第一實施方式的軟磁性合金是不含粒徑大於30nm的結晶的非晶質。對於非晶質的合金藉由實施後述的熱處理，能夠得到後述的第二實施方式的Fe基奈米結晶合金。

此外，確認在軟磁性合金的薄帶中是否含有粒徑大於30nm的結晶的方法沒有特別限制。例如，關於粒徑大於30nm的結晶的有無，能夠藉由通常的X射線繞射測定進行確認。

另外，第一實施方式的軟磁性合金是由非晶質和存在於該非晶質中的該初期微結晶構成的奈米異質結構。此外，對初期微結晶的粒徑沒有特別限制，但優選平均粒徑為0.3～10nm的範圍內。

另外，對上述的初期微結晶的有無和平均粒徑的觀察方法沒有特別限制，例如，可以藉由對利用離子銑削(milling)而薄片化的試樣，使用透射電子顯微鏡得到受限視場繞射像、奈米束繞射像、明視場像或高解析度像而進行確認。在使用受限視場繞射像或奈米束繞射像的情況下，在繞射圖案中，在非晶質的情況下形成環狀的繞射，與之相對，在不是非晶質的情況下形成結晶結構引起的繞射斑點。另外，在使用明視場像或高解析度像的情況下，藉由以倍率1.00×105～3.00×105倍進行目視觀察，能夠觀察到初期微結晶的有無和平均粒徑。

對於輥的溫度、轉速和腔室內部的環境沒有特別限制。因非晶質化而優選將輥的溫度設為4～30℃。輥的轉速越快則形成的薄帶的厚度越薄。腔室內部的環境，如果考慮惰性的環境中（氬或氮等）或者考慮成本方面，優選設為大氣中。

另外，作為得到第一實施方式的軟磁性合金的方法，除上述的單輥法以外，例如有藉由水霧化法或氣霧化法得到第一實施方式的軟磁性合金的粉體的方法。以下，對氣霧化法進行說明。

在氣霧化法中，與上述的單輥法同樣，得到1100℃以上且小於1200℃的熔化合金。之後，使上述熔化合金在腔室內噴射製作粉體。

此時，藉由將氣體噴射溫度設為50～90℃，將腔室內的蒸汽壓設為4hPa以下，容易得到本實施方式的奈米異質結構。（第二實施方式）

以下，對本發明的第二實施方式進行說明，但對於與第一實施方式重複的部分，適當省略說明。

本發明的第二實施方式的軟磁性合金是具有由組成式（Fe_（ ₁ _－（ _α _＋ _β _）） X1_α X2_β ）_（ ₁ _－（ _a _＋ _b _＋ _c _＋ _d _＋ _e _＋ _f _＋ _g _）） M_a Ti_b B_c P_d Si_e S_f C_g 所示的組成的軟磁性合金， X1為選自Co和Ni中的1種以上， X2為選自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O和稀土元素中的1種以上， M為選自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W和V中的1種以上， 0.020≤a＋b≤0.140， 0.001≤b≤0.140， 0.020＜c≤0.200， 0.010≤d≤0.150， 0≤e≤0.060， a≥0， f≥0， g≥0， a＋b＋c＋d＋e＋f＋g＜1， α≥0， β≥0， 0≤α＋β≤0.50，該軟磁性合金具有由Fe基奈米結晶構成的結構。

上述的組成是與第一實施方式的軟磁性合金相同的組成。然而，第二實施方式的軟磁性合金與第一實施方式的軟磁性合金不同，具有由Fe基奈米結晶構成的結構。

所謂Fe基奈米結晶是指粒徑為奈米級，Fe的結晶結構為bcc（體心立方晶格結構）的結晶。在本實施方式中，優選析出平均粒徑為5～30nm的Fe基奈米結晶。析出這種Fe基奈米結晶的軟磁性合金的飽和磁通密度容易增高，矯頑力容易降低。

以下，對第二實施方式的軟磁性合金的製造方法進行說明。

第二實施方式的軟磁性合金的製造方法是任意的。例如可以藉由對第一實施方式的具有奈米異質結構的軟磁性合金進行熱處理而製造。但是，也可以藉由對沒有奈米異質結構而含有初期微結晶沒有觀察到結晶的軟磁性合金進行熱處理而製造。

對用於製造Fe基奈米結晶合金的熱處理條件沒有特別限制。根據軟磁性合金的組成、熱處理前的軟磁性合金的奈米異質結構的有無等，優選的熱處理條件不同，優選的熱處理溫度大致為500～650℃，優選的熱處理時間大致為0.1～3小時。但是，根據組成和形狀等，有時也有偏離上述的範圍時才存在優選的熱處理溫度和熱處理時間。例如對具有奈米異質結構的軟磁性合金（第一實施方式的軟磁性合金）進行熱處理的情況下，與對沒有奈米異質結構的軟磁性合金進行熱處理的情況相比，優選的熱處理溫度處於下降的傾向。另外，熱處理時的環境優選為Ar氣中這樣的惰性環境下。

另外，對所得到的Fe基奈米結晶合金的平均粒徑的計算方法沒有特別限制。例如可以藉由使用透射電子顯微鏡進行觀察而算出。另外，對確認結晶結構為bcc（體心立方晶格結構）的方法也沒有特別限制。例如，可以使用X射線繞射測定進行確認。

以上，對本發明的一個實施方式進行了說明，但本發明不限定於上述的實施方式。

對第一實施方式和第二實施方式的軟磁性合金的形狀沒有特別限制。如上所述，例示有薄帶形狀或粉末形狀，但除此以外還考慮塊(block)形狀等。

對第二實施方式的軟磁性合金（Fe基奈米結晶合金）的用途沒有特別限制。例如可以列舉磁性部件，其中，可以特別列舉磁芯。能夠優選用作感應器用、特別是強力感應器用的磁芯。第二實施方式的軟磁性合金除適用於磁芯以外，還可以適用於薄膜感應器、磁頭。

以下，對由第二實施方式的軟磁性合金得到磁性部件、特別是磁芯和感應器的方法進行說明，但由第二實施方式的軟磁性合金得到磁芯和感應器的方法不限於下述的方法。另外，作為磁芯的用途，除感應器以外，還可以列舉變壓器和電動機等。

作為由薄帶形狀的軟磁性合金得到磁芯的方法，例如可以列舉將薄帶形狀的軟磁性合金捲繞的方法或疊層的方法。疊層薄帶形狀的軟磁性合金時經由絕緣體進行疊層的情況下，能夠獲得進一步提高了特性的磁芯。

作為由粉末形狀的軟磁性合金得到磁芯的方法，例如可以列舉與黏合劑適當混合後，使用模具成形的方法。另外，在與黏合劑混合之前，藉由在粉末表面實施氧化處理或包覆絕緣膜等，成為比電阻提高，更適於高頻帶的磁芯。

對成形方法沒有特別限制，可以例示使用模具的成形或模制成形等。對黏合劑的種類沒有特別限制，可以例示矽酮樹脂。對軟磁性合金粉末和黏合劑的混合比率也沒有特別限制。例如相對於軟磁性合金粉末100質量%，混合1～10質量%的黏合劑。

例如，相對於軟磁性合金粉末100質量%，混合1～5質量%的黏合劑，使用模具進行壓縮成形，由此能夠得到佔積率（粉末填充率）為70%以上、施加了1.6×10⁴ A/m的磁場時的磁通密度為0.45T以上、且比電阻為1Ω‧cm以上的磁芯。上述的特性是與一般的鐵氧體磁芯同等以上的特性。

另外，例如，相對於軟磁性合金粉末100質量%，混合1～3質量%的黏合劑，利用黏合劑的軟化點以上的溫度條件下的模具進行壓縮成形，由此能夠得到佔積率為80%以上、施加了1.6×10⁴ A/m的磁場時的磁通密度為0.9T以上、且比電阻為0.1Ω‧cm以上的壓粉磁芯。上述的特性是比一般的壓粉磁芯更優異的特性。

另外，對於形成上述的磁芯的成形體，作為去應變熱處理，在成形後進行熱處理，由此磁芯損耗進一步降低，有用性提高。另外，磁芯的損耗由於降低構成磁芯的磁性體的矯頑力而降低。

另外，藉由在上述磁芯實施卷線能夠得到電感部件。對卷線的實施方法和電感部件的製造方法沒有特別限制。例如，可以列舉在利用上述的方法製造的磁芯上捲繞至少1匝以上的卷線的方法。

另外，在使用軟磁性合金顆粒的情況下，有藉由在將卷線線圈內置於磁性體的狀態下進行加壓成形一體化來製造電感部件的方法。該情況下，容易得到與高頻且大電流對應的電感部件。

另外，在使用軟磁性合金顆粒的情況下，藉由將在軟磁性合金顆粒中添加黏合劑和溶劑而膏化的軟磁性合金膏，和在線圈用的導體金屬中添加黏合劑和溶劑而膏化的導體膏，交替印刷疊層後進行加熱燒制，能夠得到電感部件。或者藉由使用軟磁性合金膏製作軟磁性合金片，在軟磁性合金片的表面印刷導體膏，將它們進行疊層而燒制，能夠得到線圈被內置於磁性體的電感部件。

在此，在使用軟磁性合金顆粒製造電感部件的情況下，從得到優異的Q特性的方面考慮，優選使用最大粒徑以篩徑計為45μm以下、中心粒徑（D50）為30μm以下的軟磁性合金粉末。為了將最大粒徑以篩徑計設為45μm以下，也可以使用網眼45μm的篩，僅使用通過篩的軟磁性合金粉末。

使用最大粒徑越大的軟磁性合金粉末，則具有高頻區域中的Q值越低的傾向，特別是在使用最大粒徑以篩徑計超過45μm的軟磁性合金粉末的情況下，有時高頻區域中的Q值大幅度降低。但是，在不重視高頻區域中的Q值的情況下，可以使用偏差大的軟磁性合金粉末。由於偏差大的軟磁性合金粉末能夠較廉價地製造，因此在使用偏差大的軟磁性合金粉末的情況下，可以降低成本。 [實施例]

以下，基於實施例，對本發明具體說明。（實驗例1）

以成為下表所示的各實施例和比較例的合金組成的方式秤量原料金屬，藉由高頻加熱進行熔解，製作母合金。

之後，對製作的母合金進行加熱使其熔化，製成下表的噴射溫度的熔化狀態的金屬後，在惰性環境（Ar環境）中藉由以轉速15m/sec.使用25℃的輥的單輥法，使上述金屬向輥進行噴射，製作厚度50μm的薄帶。此外，對可否噴射進行了評價。在下表中，在能夠製作薄帶的情況下，在噴射欄記入○，在不能製作薄帶的情況下，在噴射欄記入×。另外，薄帶的寬度約為1mm，薄帶的長度約為10m。

對於所得到的各薄帶，將藉由輥而急冷的面設為輥面，將輥面的相反側的面設為自由面。對所得到的各薄帶的自由面進行X射線繞射測定，在2θ＝40°～50°確認α－Fe引起的峰值的有無。而且，在α－Fe引起的峰值不存在的情況下，由非晶質相構成。在α－Fe引起的峰值存在的情況下，進一步解析該α－Fe引起的峰值，在粒徑大於30nm的結晶存在的情況下，由結晶相構成。此外，僅含有粒徑為15nm以下的初期微結晶的情況，也由非晶質相構成，但是在後述的實驗例1和實驗例2的各實施例中未確認有初期微結晶。

之後，在600℃，對各實施例和比較例的薄帶進行了30分鐘熱處理。對熱處理後的各薄帶測定矯頑力和飽和磁通密度。熔點使用差示掃描熱量計（DSC）進行測定。矯頑力（Hc）使用直流BH描圖器(tracer)在磁場5kA/m下進行測定。飽和磁通密度（Bs）使用振動試樣型磁力計（VSM）在磁場1000kA/m下進行測定。在本實施例中，將矯頑力為3.0A/m以下的情況記為良好，將小於2.5A/m的情況記為更良好。將飽和磁通密度為1.40T以上的情況記為良好，將飽和磁通密度為1.55T以上的情況記為更良好。

此外，在以下所示的實施例中，只要沒有特別的記載，則全部藉由X射線繞射測定和使用透射電子顯微鏡的觀察來確定具有平均粒徑為5～30nm且結晶結構為bcc的Fe基奈米結晶。

表1

表1是將噴射溫度（熔化金屬的溫度）設為1200℃或1175℃，對Ti及/或P的有無產生的不同點進行確認的結果。

關於含有Ti和P且噴射溫度為1175℃的試樣編號7，矯頑力和飽和磁通密度良好。與此相對，關於不含Ti和P的情況，噴射溫度為1200℃的試樣編號1和2僅薄帶的厚度不同。在試樣編號1中，因薄帶薄而能夠製作由均勻的非晶質相構成的薄帶。在試樣編號2中，因薄帶的厚度比試樣編號1厚，所以薄帶的熱容量大，不能使薄帶整體均勻地急速冷卻。其結果在試樣編號2中不能形成均勻的非晶質。因此，在試樣編號2中熱處理前的薄帶由結晶相構成，熱處理後的薄帶的矯頑力明顯增大。在噴射溫度為1175℃的試樣編號3中，不能製作薄帶。另外，不含Ti或P而噴射溫度為1175℃的試樣編號4和5也不能製作薄帶。另外，關於含有Ti和P且噴射溫度為1200℃的試樣編號6，熱處理前的薄帶由結晶相構成，熱處理後的矯頑力明顯增大。（實驗例2）

在實驗例2中，除去後述的試樣編號52、59～64，將噴射溫度設為1175℃，改變母合金的組成，除此以外，與實驗例1同樣製作薄帶。將結果示於表2～表6。

表2

表3

表4

表5

表6

表2的試樣編號12～25是改變了M的含量（a）、Ti的含量（b）和a＋b的實施例和比較例。

0.001≤b≤0.140且0.020≤a＋b≤0.140的各實施例的矯頑力和飽和磁通密度良好。與此相對，b＝0的試樣編號12不能製作薄帶。a＋b＝0.015的試樣編號20的矯頑力增大。a＋b＝0.150的試樣編號19的矯頑力增大，飽和磁通密度降低。b＝0.150的試樣編號25的飽和磁通密度降低。

表2的試樣編號26～33是改變了B的含量（c）的實施例和比較例。

滿足0.020＜c≤0.200的各實施例的矯頑力和飽和磁通密度良好。與此相對，關於c＝0.020的試樣編號26，熱處理前的薄帶由結晶相構成，熱處理後的矯頑力明顯增大。c＝0.210的試樣編號33的飽和磁通密度降低。

表2的試樣編號34～40是改變了P的含量（d）的實施例和比較例。

滿足0.010≤d≤0.150的各實施例的矯頑力和飽和磁通密度良好。與此相對，d＝0的試樣編號34不能製作薄帶。d＝0.160的試樣編號40的飽和磁通密度降低。

表2的試樣編號41～44是基於試樣編號29改變了Si的含量（e）的實施例和比較例。

滿足0≤e≤0.060的各實施例的矯頑力和飽和磁通密度良好。與此相對，e＝0.070的試樣編號44的飽和磁通密度降低。

表3的試樣編號45～51是將a＋b設為一定值B：0.070，並且改變了a和b的比例的實施例和比較例。

0.001≤b≤0.140的各實施例的矯頑力和飽和磁通密度良好。與此相對，b＝0的試樣編號45不能製作薄帶。另外，滿足0.010≤b/（a＋b）≤0.500的試樣編號46～49與滿足b/（a＋b）＞0.500的試樣編號50～51相比，飽和磁通密度優異。

表4的試樣編號53～58是基於試樣編號29改變了S的含量（f）、C的含量（g）的實施例。另外，試樣編號52是基於試樣編號29使噴射溫度變成為1150℃的比較例，試樣編號59～64是基於試樣編號53～58使噴射溫度變成為1150℃的實施例。

根據表4，能夠確認即使添加S及/或C，矯頑力和飽和磁通密度也良好。另外，與未添加S及/或C的情況相比，能夠確認藉由添加S及/或C，在更低的噴射溫度下能夠製作薄帶。另外，能夠確認藉由降低噴射溫度，矯頑力更加良好。

表5的試樣編號65～73是基於試樣編號29改變了M的種類的實施例。即使改變M的種類，矯頑力和飽和磁通密度也良好。

表6的試樣編號74～90是基於試樣編號29改變了X1及/或X2的種類和含量的實施例。即使改變了X1及/或X2的種類和含量，矯頑力和飽和磁通密度也良好。（實驗例3）

實驗例3除了改變輥的轉速並且改變熱處理溫度以外，在與實驗例2的試樣編號29相同的條件下實施。將結果示於下表。此外，下表記載的各試樣全部是薄帶的厚度為50～55μm的試樣。

表7

根據表7，確認藉由降低輥的轉速，在熱處理前的薄帶中產生初期微結晶。另外，確認初期微結晶的平均粒徑越小，則Fe基奈米結晶的平均粒徑越小，且熱處理溫度越低，則Fe基奈米結晶的平均粒徑越小。而且，在具有Fe基奈米結晶的全部的實施例中，矯頑力和飽和磁通密度良好。與此相對，在沒有Fe基奈米結晶的試樣編號91a中，矯頑力上升且飽和磁通密度降低。另外，根據試樣編號91a和92的比較，能夠確認在初期微結晶存在的情況下，比初期微結晶不存在的情況更容易產生Fe基奈米結晶。

無。

Claims

一種軟磁性合金，其特徵在於：具有由組成式（Fe_（ ₁ _－（ _α _＋ _β _）） X1_α X2_β ）_（ ₁ _－（ _a _＋ _b _＋ _c _＋ _d _＋ _e _＋ _f _＋ _g _）） M_a Ti_b B_c P_d Si_e S_f C_g 所示的組成， X1為選自Co和Ni中的1種以上， X2為選自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O和稀土元素中的1種以上， M為選自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W和V中的1種以上， 0.020≤a＋b≤0.140， 0.001≤b≤0.140， 0.020＜c≤0.200， 0.010≤d≤0.150， 0≤e≤0.060， a≥0， f≥0， g≥0， a＋b＋c＋d＋e＋f＋g＜1， α≥0， β≥0， 0≤α＋β≤0.50，該軟磁性合金具有初期微結晶存在於非晶質中的奈米異質結構。
如申請專利範圍第1項所述的軟磁性合金，其中，所述初期微結晶的平均粒徑為0.3～10nm。
一種軟磁性合金，其特徵在於：具有由組成式（Fe_（ ₁ _－（ _α _＋ _β _）） X1_α X2_β ）_（ ₁ _－（ _a _＋ _b _＋ _c _＋ _d _＋ _e _＋ _f _＋ _g _）） M_a Ti_b B_c P_d Si_e S_f C_g 所示的組成， X1為選自Co和Ni中的1種以上， X2為選自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O和稀土元素中的1種以上， M為選自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W和V中的1種以上， 0.020≤a＋b≤0.140， 0.001≤b≤0.140， 0.020＜c≤0.200， 0.010≤d≤0.150， 0≤e≤0.060， a≥0， f≥0， g≥0， a＋b＋c＋d＋e＋f＋g＜1， α≥0， β≥0， 0≤α＋β≤0.50，上述軟磁性合金具有由Fe基奈米結晶構成的結構。
如申請專利範圍第3項所述的軟磁性合金，其中，上述Fe基奈米結晶的平均粒徑為5～30nm。
如申請專利範圍第3或4項所述的軟磁性合金，其中， 0.010≤b/（a＋b）≤0.500。
如申請專利範圍第3或4項所述的軟磁性合金，其中， 0≤f≤0.020、0≤g≤0.050。
如申請專利範圍第3或4項所述的軟磁性合金，其中， 0.730≤1－（a＋b＋c＋d＋e＋f＋g）≤0.950。
如申請專利範圍第3或4項所述的軟磁性合金，其中，上述軟磁性合金為薄帶形狀。
如申請專利範圍第3或4項所述的軟磁性合金，其中，上述軟磁性合金為粉末形狀。
一種磁性部件，由申請專利範圍第1～9項中任一項所述的軟磁性合金構成。