TWI820323B - 非晶形合金薄帶、非晶形合金粉末、奈米結晶合金壓粉磁心及奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法 - Google Patents
非晶形合金薄帶、非晶形合金粉末、奈米結晶合金壓粉磁心及奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI820323B TWI820323B TW109110220A TW109110220A TWI820323B TW I820323 B TWI820323 B TW I820323B TW 109110220 A TW109110220 A TW 109110220A TW 109110220 A TW109110220 A TW 109110220A TW I820323 B TWI820323 B TW I820323B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- alloy
- amorphous alloy
- powder
- amorphous
- heat treatment
- Prior art date
Links
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 183
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 177
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 159
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 159
- 239000000428 dust Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 99
- 238000007709 nanocrystallization Methods 0.000 claims description 54
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 24
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 14
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 claims description 13
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 12
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 12
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 37
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 28
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 26
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 26
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 15
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 8
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 7
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 5
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 4
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 3
- 229910017082 Fe-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017133 Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000993059 Homo sapiens Hereditary hemochromatosis protein Proteins 0.000 description 1
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002707 nanocrystalline material Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/08—Metallic powder characterised by particles having an amorphous microstructure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
- C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/24—Magnetic cores
- H01F27/255—Magnetic cores made from particles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
Abstract
本發明的非晶形合金薄帶具有由合金組成：Fe100-a-b-c-d
Cua
Sib
Bc
Snd
（此處，a、b、c、d以原子%計為0.3≦a＜1.55、1≦b≦10、11≦c≦17、0.25＜d≦1.0、a+d≦1.80）表示的組成。根據本發明的非晶形合金薄帶，可提供一種具有優異的粉碎性與軟磁特性的非晶形合金薄帶、非晶形合金粉末及使用該些而製造的奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法。
Description
本發明是有關於一種例如電視機或空調等家電設備中所採用的功率因數校正（Power Factor Correction，PFC）電路、或者太陽光發電或混合動力車及/或電動汽車等的電源電路等中所使用的奈米結晶合金壓粉磁心、及該奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法、以及成為該奈米結晶合金壓粉磁心的材料的非晶形合金薄帶、及非晶形合金粉末。
作為各種變壓器（transformer）、電動機（motor）、發電機、電抗器（reactor）、扼流圈（choke coil）、雜訊應對零件、雷射電源、加速器用脈衝功率磁性零件、各種感測器、磁屏蔽件或磁電路用磁軛（yoke）等中所使用的軟磁性材料，已知有Fe基奈米結晶合金。已知Fe基奈米結晶合金具有與Co基非晶形合金匹敵的小的矯頑力（coercivity）或磁致伸縮，且顯示出與Fe基非晶形合金匹敵的高飽和磁通密度。該Fe基奈米結晶合金通常可藉由如下方式製作：自液相或氣相進行急冷而製成非晶形合金後，藉由熱處理使其微晶化。作為自液相進行急冷的方法，已知有單輥法、雙輥法、離心急冷法、旋轉液中紡絲法、霧化法或空蝕法等。另外，作為自氣相進行急冷的方法，已知有濺鍍法、蒸鍍法、離子鍍法等。
已知Fe基奈米結晶合金是使利用該些方法而製作的非晶形合金微晶化而成，幾乎沒有非晶形合金中所見般的熱不穩定性，具備與Fe基非晶形合金為相同程度的高飽和磁通密度與低磁致伸縮，顯示出優異的軟磁特性。進而，已知奈米結晶合金的經時變化小，溫度特性亦優異。再者，奈米結晶合金可藉由在奈米結晶化起始溫度以上的溫度下對能夠進行奈米結晶化的非晶形合金進行熱處理（以下，亦簡稱為「奈米結晶化熱處理」）而獲得。以下，亦將奈米結晶化熱處理前的、能夠進行奈米結晶化的非晶形合金簡稱為「非晶形合金」。另外，亦將藉由對非晶形合金實施奈米結晶化熱處理而獲得的Fe基奈米結晶合金簡稱為「奈米結晶合金」。
非晶形合金通常是藉由輥急冷連續地鑄造為薄帶狀而製造，且是以長條的合金薄帶的形式來製造。因此，包含奈米結晶合金的磁心通常是使用將合金薄帶捲繞或積層而成者。然而，近年來，於電抗器等的電磁升壓電路中，就小型化等需求而言要求應對幾十kHz～幾百kHz左右的高頻用途，作為與此相適合的磁心，固定有粉末狀磁性材料的壓粉磁心增加。使用壓粉磁心的理由如下所述。
為了防止因電流的波動等引起的磁飽和，高頻電磁電路中所使用的磁心是減小磁導率來使用。固定有粉末狀磁性材料的壓粉磁心由於粉末彼此之間的微小間隙發揮降低磁導率的作用，因此可抑制磁飽和，並降低電路整體的損耗。
於幾十kHz～幾百kHz的高頻率區域中，要求幾十～幾百的磁導率，因此成為如下形態：相較於球形形狀的粉末而言扁平狀的粉末更容易使用。其理由在於：若扁平狀的粉末的面內方向與磁路平行，則磁路方向上的退磁場係數相對變低，形狀磁各向異性於磁路方向上發揮作用，因此容易提高磁導率。利用霧化法獲得的非晶形合金的粉末接近球形形狀，但將藉由輥急冷而製造的能夠進行奈米結晶化的非晶形合金的薄帶（以下，亦簡稱為「非晶形合金薄帶」）粉碎而成的非晶形合金粉末（以下，亦簡稱為「薄帶粉碎粉」）為扁平狀，因此研究使用該薄帶粉碎粉。
非晶形合金薄帶具有與Fe基非晶形合金薄帶為相同程度的硬度。因此，具有粉碎困難、粉碎後的粒徑的控制亦困難的缺點。
非晶形合金薄帶由於熱處理前的韌性優異，因此為了進行粉碎並製造薄帶粉碎粉而進行用於使合金脆化的熱處理（以下，稱為脆化熱處理）。雖然藉由該脆化熱處理而非晶形合金薄帶的韌性降低，但非晶形合金薄帶一邊被撕裂一邊被粉碎，因此於薄帶粉碎粉的局部容易殘留應力，成為磁特性劣化的一個原因。另外，脆化熱處理會成為製造步驟的瓶頸（bottleneck）。另外，於將進行了脆化熱處理的薄帶粉碎粉與黏合劑壓縮成型而製成壓粉磁心的情況下，在壓粉磁心中殘留加壓步驟中產生的內部應力，即便其後進行緩和內部應力的熱處理（以下，稱為應變消除熱處理），亦難以充分緩和應力，無法獲得充分的軟磁特性。其理由在於：若重覆進行非晶形合金的應變消除熱處理，則其改善效果降低，因此若於粉碎前進行脆化熱處理，則壓縮成型後的熱處理帶來的應力緩和並不充分。因此，有效的是開發即便不進行脆化熱處理，粉碎性亦良好的非晶形合金薄帶。
例如，專利文獻1中，課題在於對於粉碎困難的包含Fe、B、P及Cu的非晶形軟磁性合金並不進行脆化熱處理而直接進行粉碎，另外，作為該課題的解決手段，提出有一種軟磁性合金粉末，其為由組成式Fea
Sib
Bc
Px
Cuy
Snz
表示、且滿足79≦a≦86 at%、0≦b≦10 at%、1≦c≦14 at%、1≦x≦15 at%、0.4≦y≦2 at%、0.5≦z≦6 at%及0.04≦y/x≦1.20的軟磁性合金粉末，該軟磁性合金粉末為非晶形單相。
另外，於所述專利文獻1段落0022中，關於粉碎性的改善，記載為「於所述軟磁性合金粉末中，Sn為負責非晶形相的形成的元素，另外，藉由含有該Sn，可不對將熔解的合金急冷而生成的非晶形合金薄帶及/或薄片進行熱處理而直接進行粉碎，因此為必需元素」。
另外，專利文獻2中，於如下前提、即藉由包含幾%以上的Nb的FeCuNbSiB系或FeCuNbB系等的Fe基奈米結晶材料難以獲得1.7 T以上的高飽和磁通密度的合金的前提下，作為容易進行粉末製造的軟磁性合金，提出有不含Nb的組成，並且作為其一實施形態，提示有Febal
Cu1.35
Si14
B3
Sn0.5
的合金薄帶（表3，試樣No.19）。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2016-3366號公報
[專利文獻2]日本專利第5445888號公報
[發明所欲解決之課題]
但是，為了獲得能夠兼顧優異的粉碎性與軟磁特性的非晶形合金薄帶，需要進一步的研究。
因此，本發明的課題在於：提供一種具備優異的粉碎性、且藉由實施奈米結晶化熱處理而可獲得優異的軟磁特性的非晶形合金薄帶；提供一種將該非晶形合金薄帶粉碎而獲得的非晶形合金粉末；及提供一種使用該些而製造的奈米結晶合金壓粉磁心、以及奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法。
[解決課題之手段]
用於解決所述課題的具體手段包含以下態樣。
＜1＞一種非晶形合金薄帶，具有由合金組成：Fe100-a-b-c-d
Cua
Sib
Bc
Snd
（此處，a、b、c、d以原子%計為0.3≦a＜1.55、1≦b≦10、11≦c≦17、0.25＜d≦1.0、a+d≦1.80）所表示的組成。
＜2＞如＜1＞所述的非晶形合金薄帶，其中厚度為15 μm以上且50 μm以下。
＜3＞一種非晶形合金粉末，具有由合金組成：Fe100-a-b-c-d
Cua
Sib
Bc
Snd
（此處，a、b、c、d以原子%計為0.3≦a＜1.55、1≦b≦10、11≦c≦17、0.25＜d≦1.0、a+d≦1.80）所表示的組成，且
具有合金薄帶面以及斷裂面。
＜4＞一種奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法，包括：
粉碎步驟，將具有由合金組成：Fe100-a-b-c-d
Cua
Sib
Bc
Snd
（此處，a、b、c、d以原子%計為0.3≦a＜1.55、1≦b≦10、11≦c≦17、0.25＜d≦1.0、a+d≦1.80）所表示的組成、且未進行熱處理的非晶形合金薄帶粉碎而製成非晶形合金粉末；
壓縮成型步驟A，藉由將所述非晶形合金粉末與黏合劑混合並進行壓縮成型而製成壓粉體；以及
結晶化熱處理步驟A，對所述壓粉體實施用於使該壓粉體中所含的所述非晶形合金粉末奈米結晶化的熱處理。
＜5＞一種奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法，包括：
粉碎步驟，將具有由合金組成：Fe100-a-b-c-d
Cua
Sib
Bc
Snd
（此處，a、b、c、d以原子%計為0.3≦a＜1.55、1≦b≦10、11≦c≦17、0.25＜d≦1.0、a+d≦1.80）所表示的組成、且未進行熱處理的非晶形合金薄帶粉碎而製成非晶形合金粉末；
結晶化熱處理步驟B，對所述非晶形合金粉末實施用於奈米結晶化的熱處理，獲得奈米結晶合金粉末；以及
壓縮成型步驟B，藉由將所述經奈米結晶化的奈米結晶合金粉末與黏合劑混合並進行壓縮成型而製成壓粉體。
＜6＞一種奈米結晶合金壓粉磁心，含有非晶形合金粉末，所述非晶形合金粉末具有由合金組成：Fe100-a-b-c-d
Cua
Sib
Bc
Snd
（此處，a、b、c、d以原子%計為0.3≦a＜1.55、1≦b≦10、11≦c≦17、0.25＜d≦1.0、a+d≦1.80）所表示的組成，且具有平均結晶粒徑60 nm以下的體心立方結構的晶粒以體積分率計而為30體積%以上地分散於非晶形母相中而成的組織，並具有合金薄帶面以及斷裂面。
[發明的效果]
根據本發明，可提供一種具備優異的粉碎性、且藉由實施奈米結晶化熱處理而可獲得優異的軟磁特性的非晶形合金薄帶、將該非晶形合金薄帶粉碎而獲得的非晶形合金粉末、及使用該些而製造的奈米結晶合金壓粉磁心、以及奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法。
其次，藉由實施形態來具體說明本發明，但本發明並不受該些實施形態的限定。再者，於本說明書中，使用「～」來表示的數值範圍是指包含「～」前後所記載的數值作為下限值及上限值的範圍。於本說明書中階段性地記載的數值範圍中，一個數值範圍中所記載的上限值或下限值亦可置換為其他階段性地記載的數值範圍的上限值或下限值。另外，於本說明書中所記載的數值範圍中，該數值範圍的上限值或下限值亦可置換為實施例中所示的值。
＜非晶形合金薄帶＞
本實施形態的非晶形合金薄帶滿足以下的合金組成。
合金組成：Fe100-a-b-c-d
Cua
Sib
Bc
Snd
（此處，a、b、c、d以原子%計為0.3≦a＜1.55、1≦b≦10、11≦c≦17、0.25＜d≦1.0、a+d≦1.80）
所述合金組成的非晶形合金薄帶為粉碎性優異、並且藉由實施奈米結晶化熱處理而可獲得優異的軟磁特性（高飽和磁通密度）的軟磁性材料。
本實施形態中的非晶形合金薄帶可藉由單輥、或者雙輥等輥急冷來製造，所述單輥、或者雙輥等輥急冷是將以成為所述合金組成的方式秤量的原料利用高頻感應熔解等手段熔解後，經由噴嘴噴出至高速旋轉的冷卻輥的表面而進行急冷凝固。再者，就容易進行連續鑄造而提高非晶形合金薄帶的製造效率的觀點、以及延遲熔液的冷卻速度並有目的地產生脆化而提高粉碎性、進而提高薄帶粉碎粉的製造效率的觀點而言，非晶形合金薄帶的厚度較佳為15 μm以上。另外，就提高粉碎性而提高薄帶粉碎粉的製造效率的觀點而言，非晶形合金薄帶的厚度較佳為50 μm以下。
再者，本實施形態的非晶形合金薄帶不僅包含完全帶狀者，亦包含藉由輥急冷而獲得的薄帶片狀者。再者，所謂薄帶片狀，是指帶狀薄帶局部破裂或斷裂而分離為多個而成者。另外，以下將藉由單輥、或者雙輥等輥急冷來鑄造合金薄帶的方法稱為「輥鑄造」。
＜非晶形合金粉末＞
另外，本實施形態的非晶形合金粉末具有由合金組成：Fe100-a-b-c-d
Cua
Sib
Bc
Snd
（此處，a、b、c、d以原子%計為0.3≦a＜1.55、1≦b≦10、11≦c≦17、0.25＜d≦1.0、a+d≦1.80）表示的組成，且具有合金薄帶面以及斷裂面。再者，所謂合金薄帶面，是指與藉由輥鑄造而形成的非晶形合金薄帶的相向的兩平面相當的面。
該非晶形合金粉末為藉由實施奈米結晶化熱處理而具有高飽和磁通密度的奈米結晶合金粉末。詳情將於後述。
以下對本實施形態的非晶形合金薄帶、非晶形合金粉末、奈米結晶合金壓粉磁心的合金組成進行說明。
本實施形態的非晶形合金薄帶、非晶形合金粉末、奈米結晶合金壓粉磁心為並未添加Nb或Mo的組成且具有高飽和磁通密度。
本實施形態的非晶形合金薄帶、及非晶形合金粉末（以下，有時亦將本實施形態的非晶形合金薄帶、及非晶形合金粉末簡稱為「非晶形合金薄帶等」）的合金組成為能夠進行奈米結晶化的組成。另外，對本實施形態的非晶形合金薄帶等實施奈米結晶化熱處理而獲得的奈米結晶合金薄帶或奈米結晶合金粉末的組織較佳為平均粒徑30 nm以下的晶粒以面積分率計超過0%且小於30%地分散於非晶形母相中而成的組織。
藉由對該非晶形合金薄帶等實施奈米結晶化熱處理，可獲得具有如下奈米結晶組織的奈米結晶合金薄帶或奈米結晶合金粉末，所述奈米結晶組織是平均結晶粒徑為60 nm以下的奈米結晶分散於非晶形相中而成。藉由對本實施形態的非晶形合金薄帶等實施奈米結晶化熱處理，可將所獲得的奈米結晶合金薄帶或奈米結晶合金粉末的奈米結晶相的體積分率設為30%以上。該奈米結晶為體心立方結構的晶粒，且平均結晶粒徑較佳為10 nm～50 nm。
以下對非晶形合金薄帶等的合金組成進行說明。
Fe（鐵）為決定飽和磁通密度Bs的元素。為了獲得高飽和磁通密度Bs，非晶形合金薄帶等的合金組成中的Fe的原子%較佳為77原子%以上，更佳為79原子%以上。
Cu（銅）具有使非晶形合金薄帶脆化而使粉碎容易的效果。Cu於Fe-B非晶形基質中，與該些元素的混合熱為正，因此為了降低位能（potential energy），於製造時的冷卻過程中Cu原子彼此聚集而形成簇（cluster）。於簇周邊，Fe濃度上升，因此產生高Fe濃度的高密度區域。推測該密度的變異使粉碎容易。另外，奈米結晶以Cu原子為核而於合金組織內均勻地生成，因此必須添加Cu。
為了獲得所述效果，非晶形合金薄帶等的合金組成中的Cu的原子%為0.3原子%以上，較佳為0.5原子%以上，更佳為0.7原子%以上，進而佳為0.8原子%以上。
就抑制因急冷凝固後（奈米結晶化熱處理前）的熱處理而成長為粗大晶粒的比較大的結晶於非晶形合金薄帶等中生成，藉此獲得軟磁特性優異的奈米結晶合金壓粉磁心的觀點、以及於藉由對非晶形合金薄帶等進行熱處理而獲得的奈米結晶合金薄帶或奈米結晶合金粉末中增加緩和殘留應力的非晶形相，藉此提高奈米結晶合金壓粉磁心的軟磁特性的觀點而言，非晶形合金薄帶等的合金組成中的Cu的原子%小於1.55原子%，較佳為1.4原子%以下，更佳為1.2原子%以下，進而佳為小於1.0原子%。
Si（矽）為藉由熱處理而生成作為奈米結晶相的Fe與合金並形成bcc相（（Fe-Si）bcc相）的元素。另外，為於急冷凝固時以形成非晶形的能力發揮作用的元素。為了再現性良好地於急冷凝固後形成非晶形相，非晶形合金薄帶等的合金組成中的Si的原子%為1原子%以上，較佳為2原子%以上，更佳為2.5原子%以上。另一方面，為了確保合金熔液的黏度的再現性而為10原子%以下，較佳為8原子%以下，更佳為7原子%以下。
B（硼）與Si同樣地為於急冷凝固時以形成非晶形的能力發揮作用的元素。另外，B具有使成為奈米結晶的核的Cu原子並不偏在而均勻地存在於合金組織內（非晶形相中）的作用。
為了再現性良好地於急冷凝固後形成非晶形相並使Cu原子均勻地存在於所述非晶形相中，非晶形合金薄帶等的合金組成中的B的原子%為11原子%以上，較佳為12原子%以上。另外，雖亦和與後述的Si量的合計量有關，但就獲得具有高飽和磁通密度Bs的奈米結晶合金壓粉磁心的觀點而言，合金組成中的B的原子%為17原子%以下，較佳為15.5原子%以下。
另外，如上所述，Fe為決定飽和磁通密度Bs的元素。因此，若非晶形合金薄帶等中的Fe量減少，則飽和磁通密度Bs的降低傾向變大。進而，關於飽和磁通密度Bs，Si與B對Fe的影響相對較大。因此，就獲得具有高飽和磁通密度Bs的奈米結晶合金壓粉磁心的觀點而言，非晶形合金薄帶等的合金組成中的Si的原子%與B的原子%的合計（b+c）較佳為20原子%以下（即，b+c≦20），更佳為18原子%以下（b+c≦18）。
Sn（錫）具有使非晶形合金薄帶等脆化的效果。另外，藉由複合添加Sn與Cu，非晶形合金薄帶等的脆化進一步變顯著。低熔點的Sn即便於比較低的溫度下，亦可於非晶形合金薄帶等內移動，可無遺漏地分佈於非晶形合金薄帶等整體中。認為Sn與Cu和形成化合物有關，且Sn具有使Cu（Sn）簇以更高的數量密度廣泛地分散於非晶形合金薄帶等整體中的效果。另外，Sn具有抑制非晶形合金薄帶等的熱處理後的粗大晶粒的生成的作用效果。
為了獲得該些效果，非晶形合金薄帶等的合金組成中的Sn的原子%超過0.25原子%，較佳為0.26原子%以上，更佳為0.27原子%以上，進而佳為0.28原子%以上。另一方面，就抑制使軟磁特性降低的化合物的析出的觀點而言，非晶形合金薄帶等的合金組成中的Sn的原子%為1.0原子%以下，較佳為小於0.50原子%，更佳為0.48原子%以下，進而佳為0.45原子%以下。
非晶形合金薄帶等的合金組成中的Cu量與Sn量的合計（a+d）是設為1.80原子%以下。若合金組成中的Cu量與Sn量的合計為1.80原子%以下，則容易獲得飽和磁通密度大的奈米結晶合金薄帶或奈米結晶合金粉末。就獲得飽和磁通密度大的奈米結晶合金薄帶或奈米結晶合金粉末的觀點而言，非晶形合金薄帶等的合金組成中的Cu量與Sn量的合計較佳為1.6原子%以下，更佳為1.5原子%以下，進而佳為1.45原子%以下。就獲得粉碎性優異的非晶形合金薄帶的觀點、及獲得飽和磁通密度大的奈米結晶合金薄帶或奈米結晶合金粉末的觀點而言，非晶形合金薄帶等的合金組成中的Cu量與Sn量的合計較佳為0.8原子%以上，更佳為1.0原子%以上，進而佳為1.2原子%以上，進而更佳為1.25原子%以上。
本實施形態的非晶形合金薄帶等較佳為於非晶形（基質）中分散有微細的晶粒。於Fe量多的合金中，並非製作完全非晶形合金，而是於製作在非晶形（基質）中分散有微細的晶粒的非晶形合金後進行熱處理，推進結晶化，該情況下成為微細的晶粒組織，從而可實現優異的軟磁特性。
若為本實施形態中規定的合金組成，則容易藉由輥鑄造而獲得於非晶形（基質）中分散有微細的晶粒的非晶形合金薄帶等。再者，所謂分散有微細的晶粒的狀態，是指成為平均粒徑30 nm以下的晶粒以體積分率計超過0%且小於30%地分散於非晶形母相中而成的組織的狀態。
Fe-B系或Fe-B-Si系的合金組成容易形成非晶形相，藉由在其中添加適量的與Fe不固溶的Cu或Sn，可於利用超急冷法進行的鑄造不久之後的Fe基合金（中間合金）中適度地形成微細的晶粒的核。包含該組織的非晶形合金於奈米結晶化熱處理前的階段中形成微細晶粒，藉由適當的熱處理，晶粒不會粗大化，從而可獲得奈米結晶合金，可獲得良好的軟磁特性。另外，由於微細晶粒隨機地分散，因此可使脆性高至藉由180°彎折便發生斷裂的程度。因此，即便不使用銑削（milling）裝置等強力的粉碎機構亦能夠進行粉碎，所獲得的非晶形合金粉末的殘留應力小。
再者，所述合金組成除了包含所表述的元素以外亦可包含雜質。作為雜質，例如為P（磷）、S（硫）、N（氮）、C（碳）等。將所述組成式的原子%設為100原子%時，該雜質可於小於其中的1.0原子%的範圍內與Fe進行置換。
尤其是，P雖為於急冷凝固時以形成非晶形的能力發揮作用的元素，但亦會成為使粉碎性惡化的主要原因。為了確保粉碎性，需要進一步添加具有脆化效果的Sn，但由於Sn原本為降低軟磁特性的元素，因此Sn的大量添加欠佳。因此，將所述合金組成的原子%設為100原子%時，非晶形合金薄帶等的合金組成中的P的原子%的上限較佳為小於1.0原子%，更佳為0.5原子%以下，進而佳為0.3原子%以下，進而更佳為0.2原子%以下，進而尤佳為0.1原子%以下。
C於鑄造時的合金熔液的黏度的穩定化方面有效果，因此於將P設為所述範圍的前提下，非晶形合金薄帶等亦可於0.40原子%以下的範圍內含有C。非晶形合金薄帶等的合金組成中的C的原子%較佳為0.37原子%以下，更佳為0.35原子%以下。另外，就獲得鑄造時的合金熔液的黏度的穩定化的觀點而言，非晶形合金薄帶等的合金組成中的C的原子%較佳為0.10原子%以上，更佳為0.20原子%以上，進而佳為0.22原子%以上。
（粉碎與分級）
所述合金組成的非晶形合金薄帶的粉碎可採用噴霧器、或者球磨機或噴射磨機、搗碎機（stamp mill）等已知的機構。所獲得的非晶形合金薄帶的粉碎粉具有藉由輥鑄造而形成的合金薄帶面以及斷裂面。
再者，於本實施形態中，藉由進行粉碎後的分級，可製成具有所期望的平均粒徑的非晶形合金粉末。
例如，關於分級後的非晶形合金粉末，可使中值徑D50（相當於累計50體積%的粒子徑）為20 μm以上且40 μm以下。具體而言，亦可對非晶形合金粉末進行篩選而加以分級，從而使粒徑超過40 μm的粉末為粉末整體的10質量%以下，使粒徑超過20 μm且40 μm以下的粉末為粉末整體的30質量%以上且90質量%以下，使粒徑20 μm以下的粉末為粉末整體的5質量%以上且60質量%以下。
根據該分級，較佳為使粒徑超過40 μm的非晶形合金粉末為非晶形合金粉末整體的10質量%以下。該粒徑超過40 μm的非晶形合金粉末穩定而不易獲得非晶形相、或非晶形相與微細結晶相的混合相。因此，較佳為使粒徑超過40 μm的非晶形合金粉末為10質量%以下，更佳為5質量%以下，進而佳為0質量%。
如上所述，粒徑超過40 μm的非晶形合金粉末較佳為少。而且，可特別指定剩餘的大量的非晶形合金粉末中的、粒徑20 μm以下的非晶形合金粉末與粒徑超過20 μm且40 μm以下的非晶形合金粉末的比率。
此時，粒徑20 μm以下的非晶形合金粉末即便於高頻用途中亦可獲得可抑制磁飽和的具有高飽和磁通密度Bs的Fe基奈米結晶合金粉末，粒徑超過20 μm且40 μm以下的非晶形合金粉末適合於具有高初始磁導率μi及優異的直流重疊特性的磁心。因此，能夠以獲得所期望的磁特性的方式設定該些的量。
所述中，使粒徑超過20 μm且40 μm以下的非晶形合金粉末為非晶形合金粉末整體的30質量%以上且90質量%以下，使粒徑20 μm以下的非晶形合金粉末為非晶形合金粉末整體的5質量%以上且60質量%以下。如上所述，分量可根據所要求的磁特性而變更。
粒徑20 μm以下的非晶形合金粉末於非晶形合金粉末整體中較佳為10質量%以上，更佳為20質量%以上，且較佳為50質量%以下，更佳為40質量%以下。另外，粒徑超過20 μm且40 μm以下的非晶形合金粉末於非晶形合金粉末整體中較佳為35質量%以上，更佳為40質量%以上，且較佳為85質量%以下，更佳為80質量%以下。
＜奈米結晶合金壓粉磁心＞
使用有所述非晶形合金粉末的第一本實施形態的奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法包括：
粉碎步驟，將具有由合金組成：Fe100-a-b-c-d
Cua
Sib
Bc
Snd
（此處，a、b、c、d以原子%計為0.3≦a＜1.55、1≦b≦10、11≦c≦17、0.25＜d≦1.0、a+d≦1.80）表示的組成、且未進行熱處理的非晶形合金薄帶粉碎並製成非晶形合金粉末；
壓縮成型步驟A，藉由將所述非晶形合金粉末與黏合劑混合並進行壓縮成型而製成壓粉體；以及
結晶化熱處理步驟A，對所述壓粉體實施用於使該壓粉體中所含的所述非晶形合金粉末奈米結晶化的熱處理。
另外，使用有所述非晶形合金粉末的第二本實施形態的奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法包括：
粉碎步驟，將具有由合金組成：Fe100-a-b-c-d
Cua
Sib
Bc
Snd
（此處，a、b、c、d以原子%計為0.3≦a＜1.55、1≦b≦10、11≦c≦17、0.25＜d≦1.0、a+d≦1.80）表示的組成、且未進行熱處理的非晶形合金薄帶粉碎並製成非晶形合金粉末；
結晶化熱處理步驟B，對所述非晶形合金粉末實施奈米結晶化熱處理，獲得奈米結晶合金粉末；以及
壓縮成型步驟B，藉由將所述經奈米結晶化的奈米結晶合金粉末與黏合劑混合並進行壓縮成型而製成壓粉體。
再者，所述第一本實施形態及第二本實施形態的奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法的粉碎步驟中的熱處理為脆化熱處理或奈米結晶化熱處理，例如200℃以上的溫度下的熱處理與之相當。脆化熱處理較佳為於250℃以上進行。
根據該第一本實施形態及第二本實施形態的奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法，由於未對粉碎前的非晶形合金薄帶實施脆化熱處理或奈米結晶化熱處理，因此於在結晶化熱處理步驟A或結晶化熱處理步驟B中對非晶形合金粉末或壓粉體實施奈米結晶化熱處理時，可進行充分的應力緩和，從而可獲得飽和磁通密度等軟磁特性優異的壓粉磁心。
根據所述第一本實施形態的奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法（對壓粉體實施奈米結晶化熱處理的實施形態），藉由奈米結晶化熱處理，可與非晶形合金粉末的奈米結晶化一同，同時進行基於黏合劑的硬化的一體化、與賦予至非晶形合金粉末的壓縮應變的應力緩和。
根據所述第二本實施形態的奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法（對非晶形合金粉末實施奈米結晶化熱處理的實施形態），藉由奈米結晶化熱處理，可與非晶形合金粉末的奈米結晶化一同，同時進行賦予至非晶形合金粉末的壓縮變形的應力緩和。
再者，第一本實施形態的奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法及第二本實施形態的奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法亦可於獲得壓粉體後包括用於使該壓粉體中所含的黏合劑硬化的熱處理步驟、或進行壓粉體的應變消除熱處理的熱處理步驟。
利用所述方法，可將非晶形合金薄帶粉碎而獲得非晶形合金粉末，且可獲得視需要經分級的非晶形合金粉末。可使用該非晶形合金粉末並利用下述製造方法來製造奈米結晶合金壓粉磁心。
加入非晶形合金粉末、矽酮樹脂等黏合劑、以及視需要的有機溶劑，進行混練。壓縮成型時，在使用有機溶劑的情況下，其後使有機溶劑蒸發。另外，亦可於混練後進行造粒。將該混練物放入壓製模具中，壓縮成型為環形（toroidal）形狀等所期望的磁心形狀，藉此獲得壓粉體。此時，對非晶形合金粉末實施奈米結晶化熱處理，或者對壓粉體實施奈米結晶化熱處理。
於對非晶形合金粉末實施奈米結晶化熱處理的情況下，亦可對壓粉體實施用於使黏合劑硬化的熱處理。
另外，於對壓粉體實施奈米結晶化熱處理的情況下，亦可同時進行使黏合劑硬化的熱處理。
＜奈米結晶化熱處理＞
以下，對奈米結晶化熱處理進行說明。
奈米結晶化熱處理中，升溫至如下溫度、即基於奈米結晶析出的發熱峰值（第一發熱峰值）出現的溫度-30℃以上、且小於基於粗大結晶析出的發熱峰值（第二發熱峰值）出現的溫度的溫度。此處，第一發熱峰值與第二發熱峰值可利用示差掃描熱量計（Differential Scanning Calorimeter，DSC）對合金進行測定而掌握。例如，可利用示差掃描熱量計（DSC）對合金進行測定（升溫速度20℃/分鐘），並將最初（低溫側）的發熱峰值設為基於奈米結晶析出的發熱峰值（第一發熱峰值），將第二（高溫側）的發熱峰值設為基於粗大結晶析出的發熱峰值（第二發熱峰值）。再者，之所以將溫度的下限設為第一發熱峰值出現的溫度-30℃，是因為於對壓粉磁心進行熱處理的情況、或以一個批次對大量的非晶形合金粉末進行熱處理的情況下，考慮到升溫速度及發熱，可於第一發熱峰值的±30℃左右的溫度（例如，400℃～460℃）下進行，因此將第一發熱峰值出現的溫度-30℃設為下限。
另一方面，於對非晶形合金粉末進行熱處理的情況下，無需考慮奈米結晶化產生的發熱引起的溫度上升，有效的是於第一發熱峰值與第二發熱峰值之間的溫度下進行熱處理。
再者，奈米結晶化熱處理較佳為於氮氣等非氧化性環境中進行。
另外，奈米結晶化熱處理中的升溫速度、最高溫度下的保持時間、降溫速度可根據合金成分而適宜設定。升溫速度較佳為0.001℃/秒～1000℃/秒。其中，若為高的升溫速度（例如，10℃/秒以上），則有時因伴隨非晶形合金粉末的結晶化的自發熱而最高溫度成為第二發熱峰值以上，因此需要同時留意進行處理的非晶形合金粉末的量。最高到達溫度需要為比第二發熱峰值低的溫度，亦可為比第二發熱峰值-30℃低的溫度。可認為若於最高溫度下將非晶形合金粉末放置1秒以上，則奈米結晶化完成。其中，於採用芯形態等的情況下，需要使熱傳導良好地進行，從而確實地進行熱處理，就該觀點而言，可保持60秒以上，於為大的形狀的情況下，較佳為600秒、1800秒的保持時間。保持時間需要考慮到效率與奈米結晶化來決定。降溫通常為利用空氣或氣體進行的冷卻，冷卻速度並無特別制約，於最高溫度接近第二發熱峰值的情況下，需要特別注意，理想的是迅速冷卻至第一發熱峰值以下的溫度區域。具體而言，較佳為於300秒以內成為400℃以下，更佳為於600秒以內成為300℃以下。
如上所述，藉由本實施形態獲得的奈米結晶合金壓粉磁心是使用合金粉末而構成，所述合金粉末具有所述合金組成，且具有平均結晶粒徑60 nm以下的體心立方結構的晶粒以體積分率計30體積%以上地分散於非晶形母相中而成的組織，並具有藉由輥鑄造而形成的合金薄帶面以及斷裂面。
另外，若對本實施形態的非晶形合金薄帶、非晶形合金粉末實施奈米結晶化熱處理，則亦可具有相同的組織。實施了奈米結晶化熱處理的非晶形合金薄帶、非晶形合金粉末、或奈米結晶合金壓粉磁心由於具有奈米結晶結構，因此可顯現出隨機磁各向異性的效果，可維持與非晶形相比肩的良好的軟磁特性。進而，伴隨結晶化，相較於非晶形相而言磁化高的結晶相的體積分率增加，因此整體的磁化增加5%～15%左右。
關於本實施形態的奈米結晶合金壓粉磁心，可使飽和磁通密度為1.65 T以上。
奈米結晶的平均結晶粒徑（D）可根據熱處理後的合金粉末的X射線繞射（X-Ray Diffraction，XRD）圖案求出（Fe-Si）bcc峰值的半值寬度（弧度（radian）角度），並利用以下的謝勒（Scherrer）的式子進行求出。
D=0.9×λ/（（半值寬度）×cosθ）
（λ：X射線源的X射線波長）（例如，於X射線源CoKα中，λ=0.1789 nm）
另外，奈米結晶相的體積分率是利用穿透式電子顯微鏡（TEM）對粉末的內部進行觀察，將大致圓狀的結晶的面積加以合計，並根據相對於觀察視野的面積的比率進行算出。
[實施例]
（實施例1）
藉由輥鑄造，製造合金組成是以原子%計且由Febal
Cux
Si4
B14
Sny
（x+y=1.40，y=0、0.25、0.40、0.50、0.70、1.00、1.40）表示的試樣1～試樣7的非晶形合金薄帶。非晶形合金薄帶的厚度為25 μm。再者，薄帶的厚度是根據密度與重量及尺寸（長度×寬度）來算出。另外，對該合金薄帶實施奈米結晶化熱處理（410℃），並根據施加磁場8000 A/m的直流B-H曲線求出飽和磁通密度Bs與矯頑力Hc。將其值示於表1中。再者，試樣1、試樣2、試樣7為比較例，試樣3～試樣6為實施例。
為了驗證該非晶形合金薄帶的粉碎性而分別按照以下順序進行粉碎，回收粒度為106 μm以下者、與粒度為63 μm以下者，求出回收率。回收率越高，越可大量地獲得細小的粉碎粉，因此判斷為粉碎性良好。
具體而言，粉碎是按照以下順序進行。首先，將非晶形合金薄帶切斷而製成約0.3 g的試驗片，測定試驗片的重量w1後，放入金屬製的研缽中，使缽運轉1分鐘而進行粉碎。其後，放入篩孔106 μm的篩子中，藉由振動器使篩子振動1分鐘，藉此獲得通過篩子的106 μm以下的粉末。測定該粉末的重量w2。而且，將w2/w1（%）設為106 μm以下的粉末的回收率。同樣地進行粉碎後，放入篩孔63 μm的篩子中，藉由振動器使篩子振動1分鐘，藉此獲得63 μm以下的粉末，測定重量w3，將w3/w1（%）設為63 μm以下的粉末的回收率。
圖3是本實施形態的薄帶粉碎粉的外觀照片。薄帶粉碎粉可觀察到平坦的藉由輥鑄造而形成的合金薄帶面以及斷裂面。
圖4是對本實施形態的薄帶粉碎粉實施奈米結晶化熱處理而成的粉末（以下，實施奈米結晶化粉末）的剖面TEM照片。圖5是對未添加Sn的比較形態的非晶形合金薄帶的薄帶粉碎粉實施奈米結晶化熱處理而成的粉末（以下，比較奈米結晶化粉末）的剖面TEM照片。兩者均是對斷裂面的附近進行拍攝。圖4的實施奈米結晶化粉末無論是於斷裂面附近（自斷裂面起至1 μm為止的範圍）還是於內部（自斷裂面起超過1 μm的粉末內部）均可觀察到實質上相同的結晶結構。相對而言，圖5的比較奈米結晶化粉末中，相較於內部而言，斷裂面附近的結晶的輪廓模糊。亦即，比較奈米結晶化粉末於斷裂面附近並未成為作為奈米結晶合金而要求的結晶結構，另外，推斷使用有該比較奈米結晶化粉末的壓粉磁心的磁特性容易降低。
圖1是表示Sn置換量x與106 μm以下的粉末的回收率的關係的圖。圖2是表示Sn置換量x與63 μm以下的粉末的回收率的關係的圖。另外，表1中記載有所繪製的試樣的Cu添加量x、Sn添加量y、Cu與Sn的總和的添加量、106 μm以下與63 μm以下的粉末的回收率、非晶形合金薄帶的飽和磁通密度Bs與矯頑力。再者，此處，對非晶形合金薄帶實施奈米結晶化熱處理，測定飽和磁通密度Bs與矯頑力。藉此，得知實施例的非晶形合金薄帶為藉由實施奈米結晶化熱處理而可獲得優異的軟磁特性（高飽和磁通密度）的非晶形合金薄帶。亦即，即便於薄帶粉碎粉中，藉由實施奈米結晶化熱處理，亦可獲得優異的軟磁特性（高飽和磁通密度）。
y=0.25與1.40的非晶形合金薄帶中，106 μm以下的粉末的回收率為54%以下，63 μm以下的粉末的回收率為20%以下。然而，y=0.40、0.50、0.70、1.00的非晶形合金薄帶中，106 μm以下的粉末的回收率超過54%，63 μm以下的粉末的回收率超過20%。另外，本實施形態的非晶形合金薄帶藉由實施奈米結晶化熱處理而飽和磁通密度Bs為1.70 T以上，矯頑力Hc為12.0 A/m以下。如此，本實施形態的非晶形合金薄帶具有優異的粉碎性、與藉由實施奈米結晶化熱處理而優異的軟磁特性。
[表1]
（標註*的試樣No.的例子表示比較例，[--]表示並無測定值）
| Cu x（原子%） | Sn y（原子%） | Cu+Sn （%） | 106 μm以下的 粉末的回收率（%） | 63 μm以下的 粉末的回收率（%） | Bs （T） | Hc （A/m） | |
| 1* | 1.40 | 0.00 | 1.40 | 53% | 14% | 1.76 | 7.2 |
| 2* | 1.15 | 0.25 | 1.40 | 54% | 20% | 1.75 | 8.2 |
| 3 | 1.00 | 0.40 | 1.40 | 81% | 37% | 1.74 | 8.5 |
| 4 | 0.90 | 0.50 | 1.40 | 87% | 37% | 1.74 | 8.5 |
| 5 | 0.70 | 0.70 | 1.40 | 75% | 37% | 1.72 | 9.2 |
| 6 | 0.40 | 1.00 | 1.40 | 68% | 28% | 1.70 | 11.2 |
| 7* | 0.00 | 1.40 | 1.40 | 1% | 1% | 1.65 | -- |
（實施例2）
藉由輥鑄造，製造合金組成以原子%計為Febal
Cux
Si4
B14
Sny
、且為表2所示的x、y的試樣8～試樣12的非晶形合金薄帶。非晶形合金薄帶的厚度為25 μm。再者，薄帶的厚度是根據密度與重量及尺寸（長度×寬度）來算出。對該非晶形合金薄帶實施奈米結晶化熱處理（410℃），測定飽和磁通密度Bs與矯頑力Hc（與實施例1同樣地進行測定），將結果示於表2中。再者，試樣8、試樣9、試樣12為比較例，試樣10、試樣11為實施例。
與實施例1同樣地求出粒度為106 μm以下的粉末、與粒度為63 μm以下的粉末的回收率。
No.10的試樣（x=0.90、y=0.40）與No.11的試樣（x=0.80、y=0.50）中，106 μm以下的粉末的回收率超過60%以上，63 μm以下的粉末的回收率超過20%以上。另外，本實施形態的非晶形合金薄帶藉由實施奈米結晶化熱處理而飽和磁通密度Bs為1.70 T以上，矯頑力Hc為10 A/m以下。如此，本實施形態的非晶形合金薄帶具有優異的粉碎性、與藉由實施奈米結晶化熱處理而優異的磁特性。
[表2]
（標註*的試樣No.的例子表示比較例，[--]表示並無測定值）
| Cu x（原子%） | Sn y（原子%） | Cu+Sn （%） | 106 μm以下的 粉末的回收率（%） | 63 μm以下的 粉末的回收率（%） | Bs （T） | Hc （A/m） | |
| 8* | 0.00 | 1.00 | 1.00 | 4% | 1% | -- | -- |
| 9* | 1.05 | 0.25 | 1.30 | 15% | 3% | 1.73 | 200 |
| 10 | 0.90 | 0.40 | 1.30 | 79% | 29% | 1.75 | 8.7 |
| 11 | 0.80 | 0.50 | 1.30 | 85% | 46% | 1.75 | 8.8 |
| 12* | 1.30 | 0.20 | 1.50 | 53% | 14% | 1.75 | 13.0 |
再者，Cu與Sn的添加量以總和計超過1.80原子%的合金薄帶中，飽和磁通密度Bs降低而無法供於實際應用。
無
圖1是表示Sn置換量x與106 μm以下的粉末的回收率的關係的圖。
圖2是表示Sn置換量x與63 μm以下的粉末的回收率的關係的圖。
圖3是本實施形態的薄帶粉碎粉的外觀照片。
圖4是實施了用於奈米結晶化的熱處理的本實施形態的薄帶粉碎粉的穿透式電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope，TEM）照片。
圖5是實施了用於奈米結晶化的熱處理的比較形態的薄帶粉碎粉的TEM照片。
Claims (6)
- 一種非晶形合金薄帶，具有由合金組成：Fe100-a-b-c-dCuaSibBcSnd(此處，a、b、c、d以原子%計為0.3≦a<1.0、1≦b≦10、11≦c≦17、0.25<d≦1.0、a+d≦1.80)所表示的組成。
- 如請求項1所述的非晶形合金薄帶，其中厚度為15μm以上且50μm以下。
- 一種非晶形合金粉末，具有由合金組成：Fe100-a-b-c-dCuaSibBcSnd(此處，a、b、c、d以原子%計為0.3≦a<1.0、1≦b≦10、11≦c≦17、0.25<d≦1.0、a+d≦1.80)所表示的組成，且具有合金薄帶面以及斷裂面。
- 一種奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法，包括：粉碎步驟，將具有由合金組成：Fe100-a-b-c-dCuaSibBcSnd(此處，a、b、c、d以原子%計為0.3≦a<1.0、1≦b≦10、11≦c≦17、0.25<d≦1.0、a+d≦1.80)所表示的組成、且未進行熱處理的藉由輥鑄造而形成的非晶形合金薄帶粉碎並製成非晶形合金粉末；壓縮成型步驟A，藉由將所述非晶形合金粉末與黏合劑混合並進行壓縮成型而製成壓粉體；以及結晶化熱處理步驟A，對所述壓粉體實施用於使所述壓粉體中所含的所述非晶形合金粉末奈米結晶化的熱處理。
- 一種奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法，包括： 粉碎步驟，將具有由合金組成：Fe100-a-b-c-dCuaSibBcSnd(此處，a、b、c、d以原子%計為0.3≦a<1.0、1≦b≦10、11≦c≦17、0.25<d≦1.0、a+d≦1.80)所表示的組成、且未進行熱處理的藉由輥鑄造而形成的非晶形合金薄帶粉碎並製成非晶形合金粉末；結晶化熱處理步驟B，對所述非晶形合金粉末實施用於奈米結晶化的熱處理，獲得奈米結晶合金粉末；以及壓縮成型步驟B，藉由將所述經奈米結晶化的奈米結晶合金粉末與黏合劑混合並進行壓縮成型而製成壓粉體。
- 一種奈米結晶合金壓粉磁心，含有非晶形合金粉末，所述非晶形合金粉末具有由合金組成：Fe100-a-b-c-dCuaSibBcSnd(此處，a、b、c、d以原子%計為0.3≦a<1.0、1≦b≦10、11≦c≦17、0.25<d≦1.0、a+d≦1.80)所表示的組成，且具有平均結晶粒徑60nm以下的體心立方結構的晶粒以體積分率計而為30體積%以上地分散於非晶形母相中而成的組織，並具有合金薄帶面以及斷裂面。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019-059118 | 2019-03-26 | ||
| JP2019059118 | 2019-03-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202100771A TW202100771A (zh) | 2021-01-01 |
| TWI820323B true TWI820323B (zh) | 2023-11-01 |
Family
ID=72609890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW109110220A TWI820323B (zh) | 2019-03-26 | 2020-03-26 | 非晶形合金薄帶、非晶形合金粉末、奈米結晶合金壓粉磁心及奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7148876B2 (zh) |
| CN (1) | CN113365764B (zh) |
| TW (1) | TWI820323B (zh) |
| WO (1) | WO2020196608A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113151774B (zh) * | 2021-03-10 | 2022-05-24 | 南京理工大学 | 一种具有双梯度的竹节式纳米结构金属材料及其制备方法 |
| CN115142006B (zh) * | 2021-09-08 | 2023-10-03 | 武汉苏泊尔炊具有限公司 | 锅具的处理方法以及锅具 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101263240A (zh) * | 2005-09-16 | 2008-09-10 | 日立金属株式会社 | 纳米结晶磁性合金及其制造方法、合金薄带及磁性部件 |
| JP2014240516A (ja) * | 2013-06-12 | 2014-12-25 | 日立金属株式会社 | ナノ結晶軟磁性合金及びこれを用いた磁性部品 |
| JP6338004B1 (ja) * | 2017-10-06 | 2018-06-06 | Tdk株式会社 | 軟磁性合金および磁性部品 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2588450B2 (ja) * | 1991-09-26 | 1997-03-05 | 新日本製鐵株式会社 | 表面層の結晶化耐性を高めた非晶質合金薄帯およびその製造方法 |
| JP5316921B2 (ja) * | 2007-03-16 | 2013-10-16 | 日立金属株式会社 | Ｆｅ基軟磁性合金、およびこれを用いた磁性部品 |
| WO2013108735A1 (ja) * | 2012-01-18 | 2013-07-25 | 日立金属株式会社 | 圧粉磁心、コイル部品および圧粉磁心の製造方法 |
| JP5953618B2 (ja) * | 2014-04-18 | 2016-07-20 | Ｓａｃｏ合同会社 | 冷却ロール、非晶質合金箔帯の製造装置及び非晶質合金箔帯の製造方法 |
| JP2016003366A (ja) * | 2014-06-17 | 2016-01-12 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | 軟磁性合金粉末並びにそれを用いた圧粉磁芯及びその製造方法 |
| US11264156B2 (en) * | 2015-01-07 | 2022-03-01 | Metglas, Inc. | Magnetic core based on a nanocrystalline magnetic alloy |
-
2020
- 2020-03-25 CN CN202080012084.4A patent/CN113365764B/zh active Active
- 2020-03-25 WO PCT/JP2020/013292 patent/WO2020196608A1/ja active Application Filing
- 2020-03-25 JP JP2021509494A patent/JP7148876B2/ja active Active
- 2020-03-26 TW TW109110220A patent/TWI820323B/zh active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101263240A (zh) * | 2005-09-16 | 2008-09-10 | 日立金属株式会社 | 纳米结晶磁性合金及其制造方法、合金薄带及磁性部件 |
| JP2014240516A (ja) * | 2013-06-12 | 2014-12-25 | 日立金属株式会社 | ナノ結晶軟磁性合金及びこれを用いた磁性部品 |
| JP6338004B1 (ja) * | 2017-10-06 | 2018-06-06 | Tdk株式会社 | 軟磁性合金および磁性部品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202100771A (zh) | 2021-01-01 |
| CN113365764A (zh) | 2021-09-07 |
| CN113365764B (zh) | 2023-06-16 |
| JP7148876B2 (ja) | 2022-10-06 |
| JPWO2020196608A1 (ja) | 2021-11-25 |
| WO2020196608A1 (ja) | 2020-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6662436B2 (ja) | 圧粉磁心の製造方法 | |
| KR910002350B1 (ko) | Fe-기본 연질 자성 합금 분말, 이의 자성 코어 및 이의 제조방법 | |
| JP2713363B2 (ja) | Ｆｅ基軟磁性合金圧粉体及びその製造方法 | |
| JP6669304B2 (ja) | 結晶質Ｆｅ基合金粉末及びその製造方法 | |
| JP2012136770A (ja) | Ｆｅ基ナノ結晶合金粉末及びその製造方法、並びに、圧粉磁心及びその製造方法 | |
| JP6530164B2 (ja) | ナノ結晶軟磁性合金粉末およびそれを用いた圧粉磁芯 | |
| JP2016003366A (ja) | 軟磁性合金粉末並びにそれを用いた圧粉磁芯及びその製造方法 | |
| TWI820323B (zh) | 非晶形合金薄帶、非晶形合金粉末、奈米結晶合金壓粉磁心及奈米結晶合金壓粉磁心的製造方法 | |
| JP2016104900A (ja) | 金属軟磁性合金と磁心、およびその製造方法 | |
| US20190013129A1 (en) | Dust core | |
| JP6648856B2 (ja) | Ｆｅ基合金、結晶質Ｆｅ基合金アトマイズ粉末、及び磁心 | |
| JPH02125801A (ja) | 扁平状Ｆｅ基軟磁性合金微粉末およびその製造方法 | |
| CN111655891A (zh) | 永久磁铁 | |
| JP3560387B2 (ja) | 磁性材料とその製造法 | |
| JP6941766B2 (ja) | 軟磁性合金粉末とその製造方法、および、それを用いた圧粉磁心 | |
| JPH0768604B2 (ja) | Ｆｅ基磁性合金 | |
| KR101387961B1 (ko) | 철계 나노결정립 연자성 합금 분말 코어 및 그 제조 방법 | |
| CN114144851A (zh) | 铁基软磁合金、其制造方法以及包括其的磁性部件 | |
| JPH08144024A (ja) | 安定した保磁力を有する磁性材料およびその製法 | |
| WO2021200600A1 (ja) | 軟磁性合金粉末、磁心、磁気応用部品およびノイズ抑制シート | |
| JPH0448004A (ja) | Ｆｅ基軟磁性合金粉末とその製造方法およびそれを用いた圧粉磁心 | |
| JP2006237368A (ja) | 圧粉磁心およびその製造方法 | |
| JPH06168808A (ja) | 磁性材料とその製造方法 |