WO2016171232A1 - L10型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物、L10型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法、アモルファスを主相とするFeNi合金組成物、アモルファス材の母合金、アモルファス材、磁性材料および磁性材料の製造方法 - Google Patents

L10型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物、L10型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法、アモルファスを主相とするFeNi合金組成物、アモルファス材の母合金、アモルファス材、磁性材料および磁性材料の製造方法 Download PDF

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Definitions

  • L1 0 type FeNi FeNi alloy composition comprising ordered phase L1 0 type method for producing a FeNi FeNi alloy composition comprising ordered phase, L1 0 type FeNi order phase can generate amorphous a FeNi alloy composition comprising FeNi alloy composition as the main phase a mother alloy of amorphous material, the mother alloy from the resulting amorphous material, FeNi alloy composition containing this amorphous material L1 0 type FeNi ordered phase obtained from the above L1 0
  • the present invention relates to a magnetic material containing an FeNi alloy composition containing a regular FeNi ordered phase, and a method for producing the magnetic material.
  • An iron meteorite having a Widmannstetten structure is an alloy mainly composed of Fe and Ni. This structure is formed by slow cooling in outer space at an extremely slow rate of about 0.3 K / million years (Non-Patent Document 1).
  • the Widmannstetten structure found in octahedrite-type meteorite (octahedron crystal iron) (pig iron) is unique and has a distinct phase separation (body-centered cubic structure ⁇ -FeNi, mineral name: kamasite) And a ⁇ phase (face-centered cubic structure fcc-FeNi, mineral name: tenite).
  • Lamellar tenite has different Ni concentration zones (28 to 50%) (Non-Patent Document 2).
  • L1 0 phase of Fe-Ni Both disordered fcc phase and regulations L1 0 phase of Fe-Ni were detected.
  • L1 0 type FeNi ordered phase also known as "Tetra Tape Knight" high saturation magnetization ( ⁇ 1270emu ⁇ cm -3) and a large uniaxial magnetocrystalline anisotropy ( ⁇ 1.3 ⁇ 10 7 erg ⁇ cm -3) is a hard magnetism having a (5 from the non-patent document 3).
  • L1 0 type theoretical maximum energy product of FeNi ordered phase ( ⁇ 42 mg ⁇ Oe) shows a value close to the maximum value of the recently developed rare earth-based hard magnet (Non-Patent Document 3).
  • rare earth element-free magnet In view of the disadvantages of rare earth elements used in the manufacture of high-quality permanent magnet, rare earth element-free magnet, i.e., it is necessary and important to develop an L1 0 type FeNi-based hard magnets. In practice, it is impossible to industrially produce the L1 0 type FeNi ordered alloy in the same way as meteorites. Because, L1 0 type FeNi ordered phase phase rule - disordered phase transformation temperature is because it is 320 ° C. (Non-Patent Documents 2 and 3). The diffusion coefficient of Fe and Ni near this temperature is extremely low, and no diffusion occurs in practice. This is why the L1 0 type FeNi ordered phase is generated which took the same 10 billion years the universe origin products (meteorite).
  • Non-patent Document 6 L1 0 type FeNi ordered phase since 1960s found, irradiation of the particle beam (Non-patent Document 6), particle method (Non-Patent Document 7), mechanical alloying (Non-Patent Document 8), monatomic layered (non Various attempts such as Patent Document 9) and high-pressure strain processing (Non-Patent Document 10) have been made to artificially produce this phase.
  • Patent Document 1 discloses a process for the preparation of L1 0 type iron-nickel alloy particles, iron-containing compounds, nickel-containing compounds and the protective polymer dispersed and / or dissolved in a solvent Step (1) of preparing a liquid, a precursor containing iron and nickel by adding a reducing agent for iron ions contained in the iron-containing compound and nickel ions contained in the nickel-containing compound to the obtained liquid preparing a particle (2), and wherein the precursor particles are heated in a hydrogen atmosphere, the reduction of the precursor particles, and comprising the step (3) for ordering the structure of alloy particles in L1 0 type A manufacturing method is disclosed. In this fabrication method, there is a possible synthesis of L1 0 type FeNi alloy having a high degree of order.
  • Non-Patent Documents 10 and 11 disclose non-equilibrium processes using nanocrystallization using an alloy having an amorphous main phase as a starting material. By adopting such a process, it is possible to expect generation of a unique alloy phase that cannot be achieved by a normal crystalline alloy.
  • Patent Document 2 discloses a nanostructured magnetic alloy composition having a chemical formula of Fe (0.5-a) Ni (0.5-b) X a + b (where X is Ti , V, Al, S, P, B, or C, with 0 ⁇ (a + b) ⁇ 0.1), and with an L1 0 phase structure.
  • Patent Document 2 has the following description as a method for obtaining this composition. That is, a melt of one or more elements selected from the group consisting of Fe, Ni, and Ti, V, Al, S, P, B and C is prepared, and the melt is cooled by a melt spinning method. The melt is made into a solid shape, the solid shape is mechanically milled to reduce the solid shape into a plurality of nanocrystals, and the plurality of nanoparticles are compressed to form a nanostructured magnetic alloy composition. Form.
  • Patent Document 2 does not disclose an example. That is, Patent Document 2, the experimental results indicate that the magnetic alloy composition is actually formed with an L1 0 phase structure is not shown, also, a method of producing a magnetic alloy composition is disclosed However, the specific conditions of the individual steps constituting the method are not described at all. Further, it is explicitly described that the maximum amount of the element represented by X is 10 atomic% or less in order to reduce the influence on the magnetic characteristics.
  • the present invention in the different technical point of view the FeNi alloy compositions described in Patent Document 2, an object to provide a FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase.
  • the invention as disclosed in Non-Patent Document 10 and 11, using a non-equilibrium process utilizing nanocrystalline the alloy amorphous main phase as a precursor, FeNi alloy containing L1 0 type FeNi ordered phase process for producing a composition, L1 0 type FeNi FeNi alloy composition as a main phase capable of generating amorphous a FeNi alloy composition comprising ordered phase, master alloy amorphous material, the amorphous material obtained from the mother alloy, this FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase obtained from amorphous material, to provide magnetic materials containing FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase above, and the manufacturing method of the magnetic material With the goal.
  • this alloy contains phosphorus (P) as an element, as is present in NWA6259 meteorite (Non-patent Document 3). These characteristics are those characterizing promises hard to develop L1 0 type FeNi-based hard magnets. Therefore, the results of investigations by using an alloy composition that a portion of the Fe in FeNiSiBPCu alloy was replaced by Ni, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase is obtained a new finding that the resulting .
  • P phosphorus
  • a FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase, L1 0 type FeNi ordered phase sum of the content and the Ni content of Fe is equal to or less than 90 atomic% FeNi alloy composition containing.
  • the amorphous element, Si, B and comprises one or more selected from the group consisting of P, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to the above (2).
  • the sum of the content of the amorphous element is than 35 atomic%, the (2) or FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to (3).
  • the sum of the content of the amorphous element is 25 atomic% or less, (2) or FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to (3).
  • the sum of the content of the amorphous element is less than 20 atomic%, the (2) or FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to (3).
  • It FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase, characterized in that contains Si.
  • the content of Si is 0.5 atomic% or more, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to the above (7).
  • the content of Si is not more than 20 atomic%, the (7) or FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to (8).
  • (11) further comprises an amorphous element other than Si, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to any one of (7) (10).
  • the amorphous element comprises at least one of B and P, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to the above (11).
  • the sum of the content of the amorphous element is less 35 atomic%, the (11) or FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to (12).
  • the sum of the content of the amorphous element is more than 25 atomic%, the (11) or FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to (12).
  • the sum of the content of the amorphous element is less than 20 atomic%, the (11) or FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to (12).
  • the ratio of content of Ni in the Fe content is 0.3 to 5, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to any one of (1) (15) .
  • the ratio of content of Ni in the Fe content is 0.6 to 1.5, FeNi alloy containing L1 0 type FeNi ordered phase of any one of (1) (16) Composition.
  • the sum of the content and the Ni content of Fe is 65 atom% or more, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to any one of (1) (17).
  • (21) is free of components derived from meteorites, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to any one of (1) (20).
  • L1 for 0 type FeNi ordered phase when measuring the nanobeam electron diffraction (NBD) patterns, long-range order of the calculated based on the measurement result the L1 0 type FeNi order phase (LRO) parameter S is 0. has a portion at 65 or more, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to any one of (1) (21).
  • the parameter S has a portion is 0.75 or more, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to the above (22).
  • Residual coercivity Hcr is 1 ⁇ 10 5 A / m or more, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to any one of (1) (23).
  • the FeNi alloy composition wherein the L1 0 type FeNi ordered phase ordered phase comprising - disordered phase transformation temperature is 450 ° C. or higher 600 ° C. or less, any one of (1) (24) FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase.
  • the crystallization temperature of the solid to the main phase of the amorphous obtained in solidification step is 300 ° C. or higher 550 ° C. or less, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to the above (28) Manufacturing method.
  • the method of producing the crystallization temperature is 300 ° C. or higher 500 ° C. or less, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to the above (29).
  • the heat treatment the heating temperature is 300 ° C. or higher 550 ° C. or less in the method of manufacturing an FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase of any one of (28) (30).
  • the heating temperature is 300 ° C. or higher 500 ° C.
  • a method for fabricating FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to the above (31).
  • the heating temperature in the heat treatment step is a solid crystallization temperature or more of a main phase of the amorphous, including L1 0 type FeNi ordered phase of any one of (28) (32) FeNi A method for producing an alloy composition.
  • a composition of (1) to (21) FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi order phase as described in any one of the mother alloy of the amorphous material.
  • the “amorphous material” means a solid having an amorphous phase as a main phase formed from a combined financial body.
  • a specific example of the forming method is a liquid quenching method.
  • (42) containing the (1) to (27) and FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase is described in any of (41), a magnetic material.
  • thermophysical parameters of the FeNi alloy composition such as the order-disorder phase transformation temperature and the crystallization temperature means the value measured when heated at a heating rate of 40 ° C./min. To do.
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase.
  • L1 0 type method for producing a FeNi FeNi alloy composition comprising ordered phase FeNi alloy composition as a main phase capable of generating amorphous a FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase the mother alloy of the amorphous material, the amorphous material obtained from the mother alloy, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase resulting from this amorphous material, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase of the A magnetic material containing a product and a method for producing the magnetic material are provided.
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to an embodiment of the present invention is to produce a solid as the main phase an amorphous by the alloy melt body and liquid quenching containing Fe and Ni, resulting amorphous It is produced by a production method for crystallizing a solid having a main phase.
  • the main phase is amorphous means that the phase having the highest volume fraction in the target material (such as a solid obtained by liquid quenching of a combined financial body containing Fe and Ni). It means an amorphous phase.
  • the crystallization temperature of the solid having the amorphous phase as a main phase is 300 ° C. or higher and 550 ° C. or lower
  • the heating temperature for crystallization of the solid having the amorphous phase as a main phase is 300 ° C. or higher. It is 550 degrees C or less
  • the crystallization temperature of the solid containing the amorphous phase as a main phase is 300 ° C. or higher and 500 ° C. or lower
  • the heating temperature for crystallizing the solid containing the amorphous phase as a main phase is 300 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. It may be preferable.
  • crystallization temperature is low, it is possible to obtain with high productivity a FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase.
  • the crystallization temperature may be more preferably 300 ° C. or more and 400 ° C. or less.
  • L1 0 type FeNi order phase FeNi alloy composition comprising, it is preferable sum of the content and the Ni content of Fe is 90 atom% to 65 atom%.
  • the sum of the content and the Ni content of Fe is in the above range, it becomes easy increased content of L1 0 type FeNi ordered phase in FeNi alloy composition.
  • the sum of the Fe content and the Ni content may be less than 90 atomic%, 88 atomic% or less, 87 atomic% or less, 86 atomic% or less, 85.5 atomic% or less, 85 atomic%.
  • any of 84.5 atomic% or less, 84 atomic% or less, 83.5 atomic% or less, and 83 atomic% or less may be used.
  • the total of the Fe content and the Ni content is more preferably 70 atomic% to 85 atomic%.
  • L1 0 type FeNi FeNi alloy composition comprising a ordered phase
  • Ni content of the Fe content is 0.6 to 1.5.
  • the ratio to the content of Ni in the Fe content is in the above range, it becomes easy increased content of L1 0 type FeNi ordered phase in FeNi alloy composition.
  • the ratio of the Fe content to the Ni content may be more preferably 0.8 or more and 1.2 or less.
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase from the viewpoint of making it possible to include an L1 0 type FeNi ordered phase, is the ratio to the content of Ni in the Fe content is 0.3 or more In some cases, it is preferably 0.35 or more, and more preferably 0.4 or more.
  • L1 FeNi alloy composition comprising 0 type FeNi ordered phase
  • Ni content of the Fe content is 5 or less
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase, Si, P, may include amorphous elements such as B.
  • Amorphous element is an element which contributes to the solid primary phase positioned as a precursor for forming a FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase and amorphous.
  • the sum total of the contents of the amorphizing element is not limited.
  • the total content of amorphizing elements may be preferably 20 atomic percent or less, may be more preferably 18 atomic percent or less, and may be more preferably 16 atomic percent or less. .
  • the FeNi alloy composition may have excellent magnetic properties, and the total content of the amorphizing elements is 35 atomic% (in other words, the upper limit of the total sum is 25 atomic%). In other words (in other words, the upper limit of the total is 35 atomic%).
  • the FeNi alloy composition may have excellent magnetic properties.
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase may contain crystallization elements such as Cu.
  • Crystallization element is an element which contributes to the amorphous solid was crystallized to main phase to form a FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase.
  • L1 FeNi alloy composition comprising 0 type FeNi ordered phase may contain both amorphous elemental and crystallization element.
  • the content of the crystallization element is not limited.
  • the content of the crystallization element may be preferably 5 atomic% or less, more preferably 2 atomic% or less, and even more preferably 1 atomic% or less.
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to an embodiment of the present invention, as an element other than the above elements, Co, Ti, Zr, Hf , V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, platinum group element, Au, Ag, Zn, In, Sn, As, Sb, Bi, S, Y, N, O, C, and one or more selected from the group consisting of rare earth elements
  • An optional additive element X may be contained.
  • the optional additive element X includes an element capable of performing the same function as Fe and Ni, an amorphizing element similar to Si, B, P, and the like, and a crystallization element similar to Cu.
  • the optional additive element X may be contained so as to replace a part of Fe and / or Ni depending on its function.
  • the FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi rule phase comprises amorphous elemental and / or crystallization element may contain any element to replace the part.
  • the addition amount of the optional additive element X is appropriately set according to the function to be performed by the optional additive element X.
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to an embodiment of the present invention, in addition to the components based on the above elements, may contain inevitable impurities.
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to an embodiment of the present invention, from the viewpoint of ensuring stable supply of as an industrial product, it may be preferably free of components derived from meteorites.
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase may contain alpha-Fe. by containing alpha-Fe can be confirmed from X-ray diffraction pattern of FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase. alpha-Fe is solid as a main phase an amorphous positioned as a precursor for forming a FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase is estimated those generated by crystallization.
  • the distance rule (LRO) parameter S may preferably include a portion that is 0.65 or greater, may more preferably include a portion that is 0.70 or greater, and may be a portion that is 0.75 or greater. Inclusion may be particularly preferred.
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to an embodiment of the present invention
  • it may be preferable residual coercive force Hcr is 1 ⁇ 10 5 A / m ( 100kA / m) or more.
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to an embodiment of the present invention, L1 0 type FeNi ordered phase ordered phase - disordered phase transformation temperature which may be 600 ° C. or less 450 ° C. or higher.
  • L1 0 type FeNi ordered phase contained in FeNi alloy composition is transformed into the disordered phase, FeNi alloy composition L1 0 type FeNi rules
  • the composition is substantially free of phase.
  • the residual coercive force Hcr in this state is about 8 ⁇ 10 4 A / m. Therefore, the residual coercive force Hcr of FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to an embodiment of the present invention is 1 ⁇ 10 5 A / m or more, according to one embodiment of the present invention FeNi alloy composition, to the extent that the magnetic properties derived from the L1 0 type FeNi ordered phase manifested stably, meaning that it contains appropriate amounts of L1 0 type FeNi ordered phase.
  • Residual coercive force Hcr of FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase may more preferably be at 1.1 ⁇ 10 5 A / m or more, 1.2 X10 5 A / m or more may be more preferable, 1.3 x 10 5 A / m or more may be particularly preferable, and 1.4 x 10 5 A / m or more. May be significantly better.
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase may contain Fe-rich phase and Ni-rich phases.
  • the Fe rich phase and the Ni rich phase can be confirmed by using an energy dispersive X-ray analyzer (EDS) provided in an electron microscope.
  • EDS energy dispersive X-ray analyzer
  • the Fe-rich phase is a phase that is measured when the Fe content is higher than other phases, and may contain ⁇ -Fe. Further, when the FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase contains B as amorphous element, Fe-rich phase is likely to contain B.
  • the Ni-rich phase is a phase that is measured when the Ni content is higher than other phases.
  • L1 0 type FeNi FeNi alloy composition comprising ordered phase contains Si or P as amorphous element
  • Ni-rich phase may contain Si and P.
  • L1 0 type FeNi ordered phase may be present between the Fe-rich phase and a Ni-rich phase.
  • Additional FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to an embodiment of the present invention can be produced by a production method comprising a solidification step and the heat treatment step described below.
  • a solid (amorphous material) whose main phase is amorphous is produced by liquid quenching of a combined financial body containing Fe and Ni.
  • the method of liquid quenching is not limited. Examples thereof include a quenched ribbon method such as a single roll method and a twin roll method, an atomizing method such as a gas atomizing method, and a water atomizing method. From the viewpoint of facilitating the increase in the cooling rate and the degree as a non-equilibrium process, it is preferably produced by a quenching ribbon method.
  • a master alloy (hereinafter simply abbreviated as “mother alloy”) that provides a combined financial body containing Fe and Ni so as to easily obtain a solid whose main phase is amorphous is obtained.
  • it preferably contains an amorphizing element such as Si, P, or B, and more preferably contains one or more elements selected from the group consisting of Si, P, and B. preferable.
  • Another example of the amorphizing element is C.
  • the addition amount of Si in is preferably 0.5 atomic percent or more and 10 atomic percent or less, and more preferably 2 atomic percent or more and 8 atomic percent or less.
  • FeNi alloy that amount of Si is too large, there is a possibility to be associated with a decrease in the magnetic properties of FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase, the content of Si is not more than 20 atomic%
  • the composition may have excellent magnetic properties.
  • the amount of the element added to obtain the master alloy is substantially equal to the content of the element in the joint financial body obtained from the master alloy, and is formed from the joint financial body.
  • the content of the element in the obtained FeNi alloy composition is substantially equal.
  • the amount and the composition obtained from the mother alloy elements into the mother alloys of the elements in means a substantially equal amount.
  • the amount of B added is preferably 2 atomic percent or more and 15 atomic percent or less, more preferably 4 atomic percent or more and 12 atomic percent or less, and sometimes 4 atomic percent or more and 10 atomic percent or less. It may be more preferable to. FeNi alloy that the added amount of B is too large, there is a decreased possibility of associated magnetic properties of FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase, the content of B is less than 20 atomic% The composition may have excellent magnetic properties.
  • the addition amount of P in is preferably 2 atomic% or more and 8 atomic% or less, and more preferably 3 atomic% or more and 6 atomic% or less.
  • L1 0 type FeNi but ordered phase which may be associated with a decrease in the magnetic properties of FeNi alloy composition comprising, FeNi alloy content of P is not more than 20 atomic%
  • the composition may have excellent magnetic properties.
  • the heating conditions are appropriately set according to the properties of the solid whose main phase is amorphous. Since it is crystallized by heating, it is preferable that the heating temperature in the heat treatment step is higher than the crystallization temperature of the solid having the amorphous phase as the main phase.
  • the crystallization temperature of the solid containing the above amorphous as a main phase is 300 ° C. or higher and 550 ° C. or lower.
  • the heating temperature in the heat treatment step may be 300 ° C. or higher and 550 ° C. or lower.
  • the crystallization temperature of the solid containing the above amorphous as a main phase is 300 ° C. or more and 500 ° C. or less.
  • the heating temperature in the heat treatment step may be 300 ° C. or more and 500 ° C. or less.
  • the crystallization temperature of the solid containing the above amorphous as a main phase is 300 ° C. or higher and 400 ° C.
  • the heating temperature in the heat treatment step may be 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
  • the heating time is appropriately set according to the heating temperature. As a basic tendency, when the heating temperature is high, the heating time is set short, and when the heating temperature is low, the heating time is set long. For example, the heating time is selected from a range of 30 minutes to 300 hours. As described above, in nature, given that it takes a billion years about also the time to form a FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase, L1 by heating at about 300 hours 0 It is surprising that an FeNi alloy composition is formed that includes a type FeNi ordered phase.
  • Shortening such L1 0 type FeNi order phase generation time is also supported by simulation by molecular dynamics method. That is, the calculation results showing the values of the Fe and Ni self-diffusion coefficients that are at least two orders of magnitude higher in the case of the amorphous phase than in the case of the equilibrium crystal phase are obtained.
  • the master alloy preferably contains a crystallization element such as Cu.
  • Describing Cu as a specific example by adding Cu to the mother alloy, crystallization of a solid containing amorphous as a main phase easily proceeds in the heat treatment step.
  • the amount of Cu added to the combined financial body containing Fe and Ni is excessively large, it is highly likely that an alloy having an amorphous main phase is difficult to obtain even when the combined financial body including Fe and Ni is rapidly cooled. And there is a high possibility that the uniformity of the resulting amorphous alloy will be reduced.
  • the amount of Cu added in the case of adding Cu to the master alloy is: It may be preferable to be 0.1 atomic% or more and 3 atomic% or less, more preferably 0.2 atomic% or more and 1.5 atomic% or less, and 0.4 atomic% or more and 1.0 atomic% or less. In some cases, it is more preferable that the atomic% or less.
  • alloy melt comprising Fe and Ni is the sum of the added amount and the amount of Ni Fe 65
  • the ratio of the added amount of Fe to the added amount of Ni may be 0.6 to 1.5.
  • Fe 42 Ni 41.3 Si x B 12-x P 4 Cu 0.7 (numerical value means atomic%, x is 2 or more and 8 or less. The same applies hereinafter.
  • the binary alloy of FeNi can be or perform adjustment of the production process or changing the composition, thereby realizing the industrial production of L1 0 type FeNi ordered phase is extremely difficult is there.
  • FeNi alloy composition as a main phase an amorphous there can generate FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase, the content and the Ni content of Fe The total is 65 atom% or more and 90 atom% or less, and includes an amorphizing element and a crystallization element.
  • the manufacturing method of the FeNi alloy composition having such an amorphous main phase is not limited. By carrying out solidification step of the manufacturing method of FeNi alloy composition containing the L1 0 type FeNi ordered phase comprises the solid to an amorphous resulting product of the process as a main phase is a main phase of the above amorphous It can correspond to the FeNi alloy composition.
  • the crystallization temperature of the FeNi alloy composition containing amorphous as the main phase is preferably 300 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, and more preferably 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
  • Materials containing FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to an embodiment of the present invention can be suitably used as a magnetic material.
  • materials containing FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase produced by the method of FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to an embodiment of the present invention also, as a magnetic material It can be suitably used.
  • materials containing FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase amorphous according to an embodiment was generated from FeNi alloy composition as the main phase of the present invention also can be suitably used as a magnetic material .
  • a Fe 42 Ni 41.3 Si x B 12-x P 4 Cu 0.7 master alloy was prepared by high frequency melting, and a ribbon-like sample (ribbon material) was obtained by a single roll liquid quenching method in the atmosphere.
  • the heat treatment was performed by sealing the ribbon sample in a silica tube filled with argon gas. These tubes were heat treated in a heat treatment furnace preheated at a predetermined heat treatment temperature to obtain an FeNi alloy composition.
  • the ribbon material whose main phase is amorphous was crystallized by heat treatment at 400 ° C. for 288 hours.
  • FIG. Figure 1 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern (solid line) and X-ray diffraction pattern obtained by calculation of FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase prepared according to the present embodiment (dashed line).
  • the inset on the right side is an enlarged view of the (001) diffraction 2 ⁇ in the range of 20 ° to 30 °.
  • An ion microscope sample was obtained by subjecting a part of the ribbon material after crystallization to ion milling in an argon atmosphere.
  • a transmission electron microscope (“JEM-ARM200F” manufactured by JEOL Ltd.)
  • the microstructure of the sample was observed in scanning transmission (STEM) mode at an acceleration voltage of 200 kV.
  • This apparatus was equipped with a cold cathode type electrolytic emission electron gun and an irradiation system aberration corrector (Cs collector).
  • the nanobeam electron diffraction (NBD) pattern was observed by scanning the surface of the sample with a convergent electron beam having a size of about 0.1 nm (converging half angle of 4 mrad).
  • the composition analysis was performed using an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS) attached to the STEM.
  • the sample thickness was estimated in STEM mode by electron energy loss spectroscopy (EELS).
  • FIG. 2a shows a STEM-bright field image after annealing the Fe 42 Ni 41.3 Si 8 B 4 P 4 Cu 0.7 alloy at 400 ° C. for 288 hours.
  • Figure 2 is a diagram illustrating the observation and calculation results of the microstructural observation and electron diffraction image by a scanning transmission electron microscope (STEM) of FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase prepared according to the present embodiment.
  • FIG. 2a is a STEM-bright field image.
  • Figure 2b is a STEM-EDX element mapping, bright portions are Fe-rich phase, a dark color portion is Ni-rich phase, neutral portion is an alloy of Fe and Ni, L1 0 type FeNi ordered phase It is thought that it is contained in the alloy part.
  • NBD nanobeam electron diffraction
  • the structure was composed of polycrystalline grains having a grain size of 30-50 nm.
  • these microstructures are composed of at least three phases of an Fe-rich phase, an Ni-rich phase, and an Fe—Ni alloy phase in the vicinity of the iso-composite composition, as shown in FIG. 2b. There was found.
  • Si and P were detected in the Ni-rich phase, but not in the Fe-rich phase and the Fe—Ni alloy phase.
  • solute concentration distribution is indicative of a Fe-rich phase corresponding to ⁇ -Fe as detected from X-ray measurements (FIG. 1).
  • the unknown diffraction peak of XRD may be a silicified / phosphorylated Ni phase.
  • a superlattice reflection nanobeam diffraction (NBD) pattern was obtained from one region with the Fe—Ni alloy phase.
  • 2c and d are [001] incident nanobeam electron diffraction (NBD) patterns obtained from the region circled in FIG. 2a and b.
  • NBD nanobeam electron diffraction
  • S estimated long distance rule
  • Regular lattice diffraction is shown in white letters.
  • S 0.75 or less
  • the regular lattice reflection intensity is very weak and is not actually observed.
  • the single-crystal electron diffraction pattern was successfully detected as shown in FIGS. 2c and d. This is strong experimental evidence that the L1 0 type FeNi ordered phase is formed.
  • NBD it was possible to confirm the formation of highly ordered the L1 0 type FeNi ordered phase in the melt spun ribbons which had been nanocrystallized.
  • saturation magnetization (Ms), coercive force (Hc), and DC demagnetization residual magnetization (Md) curves were measured using a vibrating sample magnetometer (VSM).
  • VSM vibrating sample magnetometer
  • a magnetic field of 10000 Oe in the positive direction was applied to the ribbon sample in a direction perpendicular to the ribbon surface.
  • the residual magnetization was recorded with a magnetic field of zero.
  • a weak magnetic field was applied in the negative direction, the magnetic field was returned to zero, and the residual magnetization was measured. Similar steps were repeated with increasing negative magnetic field to obtain an Md-H curve.
  • FIG. 3 shows a magnetic hysteresis curve (vertical axis on the left side) obtained by applying a magnetic field having a maximum magnetic field of 12000 Oe perpendicularly to the surface of a sample made of a ribbon material (ribbon sample).
  • FIG. 3 is measured by applying a maximum magnetic field of about 12000 Oe perpendicular to the ribbon sample surface.
  • the inset of FIG. 3 is a magnetic force microscope image showing the magnetic domain.
  • Dc demagnetization curve shown in FIG. 3 (ordinate right) indicates that it is necessary to at least about 3.5kOe grain magnetization reversal consisting L1 0 type FeNi ordered phase.
  • Ms Saturation magnetization
  • coercive force are respectively converted to approximately 100 emu / g (Fe 50 Ni 50 atomic fraction alloy density 8.367 g ⁇ cm ⁇ 3 obtained from the addition average of Fe and Ni pure metal densities) the saturation magnetization in the case of (Ms) was about 836.7g ⁇ cm -3) and 700 Oe.
  • the rapid increase in magnetization in the low magnetic field and the linear change in the high magnetic field suggest two processes: (1) Alignment of out-of-plane magnetization by domain wall motion in a low magnetic field, and (2) Rotation of in-plane magnetization in a high magnetic field in the direction perpendicular to the plane.
  • the latter process can be easily understood based on the presence of a soft magnetic phase (Fe rich phase and Ni rich phase) having an easy axis in the ribbon surface.
  • the axis of easy magnetization of L1 0 type FeNi ordered phase is along the c-axis, which is perpendicular to (the texture) ribbon surface. Alignment of the plane magnetization in a low magnetic field is believed due to the presence of crystal grains of a hard magnetic L1 0 type FeNi ordered phase. If the magnetic field is not present, the magnetization easy axis, i.e., tends to keep the plane of the orthogonal and soft magnetic phases of L1 0 type FeNi ordered phase. Therefore, the residual magnetization in FIG.
  • Magnetic reversal of L1 0 type FeNi ordered phase can be understood from the DC demagnetization remanence (Md) curve ( Figure 3).
  • Md is a magnetization that remains when the crystal grain consisting of saturated early L1 0 type FeNi ordered phase was applied switching field.
  • Figure 3 shows that the L1 0 type FeNi consisting ordered phase crystal grains of the magnetization reversal present in ribbon sample requires at least about 3.5 kOe.
  • the magnetic switching field of the crystal grain consisting of L1 0 type FeNi ordered phase is considered to be 3.5kOe greater.
  • This high switching field is consistent with high magnetic anisotropy of the nature of L1 0 type FeNi ordered phase.
  • Magnetic domain images were also obtained using a magnetic force microscope (MFM).
  • a typical MFM image along the surface topography is shown in the inset of FIG.
  • the distance between the tip and the sample surface was varied from 25 nm to 100 nm.
  • the MFM image is the same, indicating that the contrast of the image is mainly caused by the interaction between the magnetic chip and the magnetism in the plane of the sample.
  • the magnetic domain of the sample (inset in FIG. 3) is similar to other hard magnetic nanocomposite magnets that consist of both soft and hard magnetic phases.
  • Hard magnetic L1 0 type FeNi ordered phase chemically rules of higher quality than natural meteorite with a simple method could be artificially produced. That, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase produced according to the present embodiment is free of components derived from meteorites. Shortened FeNiSiBPCu alloy by crystallizing a solid as a main phase an amorphous phase obtained by the liquid quenching, the generation time of L1 0 type FeNi ordered phase is assumed to have taken several million years in nature meteorite 300 hours can do.
  • Artificial L1 0 type FeNi ordered phase FeNi alloy composition according to the present invention comprises showed clear 110 superlattice diffraction never previously observed, a higher magnetization reversal by at least 3.5kOe more applied magnetic field
  • Artificial L1 0 type FeNi ordered phase FeNi alloy composition according to the present invention comprises has a estimated degree of order parameter (S ⁇ 0.8), the value, L1 0 type contained naturally meteorite FeNi ordered phase order parameter parameter, L1 0 type FeNi ordered phase included in the multilayer film produced artificially manufactured other L1 0 type FeNi ordered phase rule of parameters in the composition, and by the special way Is the best of all.
  • Master alloys having the compositions shown in Tables 1 to 16 were prepared.
  • a mother alloy was prepared by high frequency melting, and a ribbon-like sample (ribbon material) was obtained by a single roll liquid quenching method in the atmosphere.
  • the heat treatment was performed by sealing the ribbon sample in a silica tube filled with argon gas. These tubes were heat treated in a heat treatment furnace preheated at a predetermined heat treatment temperature to obtain an FeNi alloy composition.
  • “Fe / Ni” is the ratio of the Fe content (atomic%) to the Ni content (atomic%) in the mother alloy. This ratio is substantially equal to the ratio of the Fe content (atomic%) to the Ni content (atomic%) in the FeNi alloy composition after heat treatment.
  • the “magnetic element ratio” is a ratio of the content (atomic%) of magnetic elements (specifically, Fe and Ni) in the mother alloy to the whole mother alloy. This ratio is substantially equal to the ratio of the content (atomic%) of magnetic elements (specifically, Fe and Ni) in the FeNi alloy composition after the heat treatment to the entire FeNi alloy composition.
  • the ribbon material (FeNi alloy composition) after heat treatment according to Example 16-3 is based on Fe 42 Ni 41.3 Si x B 12-x P 4 Cu 0.7, which was evaluated in detail in Example 1. It is equivalent to a ribbon material that is alloyed and crystallized by heat treatment at 400 ° C. for 288 hours.
  • the structure of the ribbon material (FeNi alloy composition) before and after heat treatment was identified by an X-ray diffractometer (“Smart Lab” manufactured by Rigaku Corporation). The results are shown in Tables 1 to 16.
  • the results of X-ray diffraction were displayed as follows. When it was determined that the measurement target was in an amorphous state, “A” was displayed. A slight peak was observed, but the peak could not be substantially identified, and “AA” was displayed when it was determined that the measurement target was almost amorphous. “AM” in the result of X-ray diffraction means a case where it is determined that the measurement target is in a state where the main phase is amorphous and the microcrystals are precipitated.
  • “AC” in the result of the X-ray diffraction means that the measurement object is determined to be in a state in which an amorphous phase and a crystalline phase are mixed.
  • the peak angle (2 [Theta]) is assigned as alpha-Fe located approximately 45 ° (peak alpha), angle (2 [Theta]) and the L1 0 type FeNi ordered phase located about 24 °
  • the ratio of the intensity of peak L1 0 to the intensity of peak ⁇ was displayed.
  • the case where the ratio is “0” means that although the peak L1 0 is recognized, the intensity with respect to the noise level is low, and therefore the intensity of the peak L1 0 cannot be calculated.
  • "-" In the X-ray diffraction result means that no measurement was performed.
  • the coercive force Hc and the residual coercive force Hcr were measured for the ribbon material after the heat treatment. The measurement results are shown in Tables 1 to 16.
  • the coercive force Hc was measured using a vibrating sample magnetometer (“PV-M10-5” manufactured by Toei Kogyo Co., Ltd.), and the vibration frequency in the measurement was 80 Hz.
  • the residual coercive force Hcr was measured using a vibrating sample magnetometer (“PV-M10-5” manufactured by Toei Kagaku Sangyo Co., Ltd.), and the vibration frequency in the measurement was 1.7 kHz.
  • the unit of the measurement result was the cgs-Gauss unit system (Oe), so the result converted to the SI unit system (A / m) is also shown.
  • the residual coercive force Hcr may not be measured.
  • “ ⁇ ” is indicated in the table. In other measurements, “-” means that no measurement was performed.
  • the residual coercive force Hcr is measured by applying an external magnetic field whose intensity varies in the direction opposite to the magnetization direction of the measurement object while increasing the maximum intensity stepwise. For this reason, the residual coercive force Hcr indicates the coercive force of the most strongly magnetized portion in the measurement target. If that includes L1 0 type FeNi ordered phase in the ribbon material after heat treatment (FeNi alloy composition), L1 0 type FeNi ordered phase is magnetized more strongly than other portions of FeNi alloy composition.
  • residual coercive force Hcr of FeNi alloy compositions exhibit coercive force of L1 0 type FeNi rules phase contained in FeNi alloy composition It is thought that. That is, the residual coercive force Hcr, it is possible to determine whether it contains the L1 0 type FeNi ordered phase within FeNi alloy composition in a simple manner, L1 0 type FeNi rules in FeNi alloy composition If it is determined to contain a phase from the value of the residual coercive force Hcr, it may be possible to obtain a qualitative or quantitative information of L1 0 type FeNi ordered phase.
  • the FeNi alloy compositions of Examples 3-3 were determined to contain a L1 0 type FeNi ordered phase.
  • Example 14-4 For the FeNi alloy compositions according to Example 14-4, Example 15-3 and Example 16-3, the crystal structure was observed using a transmission electron microscope (TEM), and these FeNi alloys were observed. the presence of L1 0 type FeNi order phase in the composition was observed directly.
  • the observation results of Example 14-4 are shown in FIG. 4, and the observation results of Example 15-3 are shown in FIG.
  • the FeNi alloy composition according to Example 16-3 is equal to the FeNi alloy composition evaluated in detail in Example 1, the observation result of Example 16-3 is the result shown in FIG. is there.
  • the ribbon material having the composition of Example 16 was subjected to heat treatment for crystallization (288 ° C., 1 hour), and then subjected to additional heat treatment as shown in Table 18, and after the heat treatment
  • the FeNi alloy composition (ribbon material) was measured for X-ray diffraction spectra and evaluated for magnetic properties. In the measurement of magnetic characteristics, saturation magnetization Ms (unit: emu / g) was also measured. The results are shown in Table 18.
  • the temperature range ordered phase L1 0 type FeNi rules phase contained in FeNi alloy composition - which may exceed the disordered phase transformation temperature.
  • Non-Patent Document 10 and 11 the alloy amorphous as a main phase with a non-equilibrium process utilizing nanocrystals as precursors, L1 0 type FeNi
  • An object of the present invention is to provide an FeNi alloy composition containing an ordered phase.
  • Some embodiments of the present invention is also directed to L1 0 type FeNi order phase process for producing a FeNi alloy composition comprising, and L1 0 type FeNi ordered phase main phase capable of generating amorphous a FeNi alloy composition comprising FeNi alloy composition, and a magnetic material containing FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase above, L1 is manufactured by the manufacturing method of FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi order phase 0 type FeNi rules providing a magnetic material containing FeNi alloy composition comprising a FeNi magnetic material containing the alloy composition, and L1 0 type FeNi ordered phase generated from FeNi alloy composition of the above amorphous main phase including a phase With the goal.
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase.
  • the crystallization temperature of the solid containing the amorphous main phase is 300 ° C. or more and 500 ° C. or less, and the heating temperature for crystallizing the solid containing the amorphous main phase is 300 ° C. or more and 500 ° C. or less.
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to [1].
  • the sum of the content and the Ni content of Fe is less than 90 atomic% 65 atomic% or more, the [1] or FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to [2] .
  • the ratio to the content of Ni in the Fe content is 0.6 to 1.5, FeNi alloy containing L1 0 type FeNi ordered phase of any one of [1] to [3] Composition.
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to any one of [4] to [1].
  • [6] containing the alpha-Fe, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to any one of [5] to [1].
  • the crystallization temperature of the solid having the amorphous phase as a main phase obtained in the solidification step is 300 ° C. or more and 500 ° C. or less, and the heating temperature in the heat treatment step is 300 ° C. or more and 500 ° C. or less.
  • method for producing a FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to [8].
  • the master alloy that provides the composite body containing Fe and Ni has a ratio of the addition amount of Fe to the addition amount of Ni of 0.6 to 1.5, in the above [8] to [11] method for producing a FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to any one.
  • L1 be capable of generating 0 type FeNi FeNi alloy composition comprising ordered phase is not more than 90 atomic% 65 atomic% or more the total sum of the content and the Ni content of Fe, amorphous elemental and A FeNi alloy composition comprising amorphous as a main phase, characterized by containing a crystallizing element.
  • magnetic material containing the above-mentioned [13] or FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase amorphous to be described were generated from FeNi alloy composition as the main phase in [14].
  • the alloy amorphous as a main phase with a non-equilibrium process utilizing nanocrystals as precursors, FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase Provided.
  • L1 0 type method for producing a FeNi FeNi alloy composition comprising ordered phase, and FeNi alloy composition as a main phase an amorphous capable of generating FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase objects, as well as magnetic materials containing FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase above includes L1 0 type FeNi ordered phase produced by the method of FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase magnetic material containing FeNi alloy composition, and a magnetic material containing FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase generated from FeNi alloy composition of the above amorphous main phase is provided.
  • FeNi alloy composition comprising L1 0 type FeNi ordered phase according to the present invention is completely rare earth-free, and is a hard magnet material innovative next generation from feature with high mass productivity, the 21st century human society Can contribute to solving resource problems.

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Abstract

Feの含有量とNiの含有量との総和が90原子%以下であること、およびSiを含有することの少なくとも一方を満たし、好ましくは、Feの含有量のNiの含有量に対する比が0.3以上5以下であること、およびFeの含有量とNiの含有量との総和が65原子%以上であることの少なくとも一方を満たす、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物が提供される。

Description

L10型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物、L10型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法、アモルファスを主相とするFeNi合金組成物、アモルファス材の母合金、アモルファス材、磁性材料および磁性材料の製造方法
 本発明は、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を生成可能なアモルファスを主相とするFeNi合金組成物、アモルファス材の母合金、この母合金から得られたアモルファス材、このアモルファス材から得られたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物、上記のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する磁性材料、およびこの磁性材料の製造方法に関する。
 ウィドマンシュテッテン構造をもつ鉄隕石は、FeとNiを主成分とする合金である。この構造は、宇宙空間で約0.3K/100万年の極めて緩やかな速度で徐冷されることにより形成される(非特許文献1)。オクタヘドライト型隕石(八面体晶隕鉄)(隕鉄)中で見られるウィドマンシュテッテン構造は特異であり、明確に相分離したα相(体心立方構造α-FeNi、鉱物名:カマサイト)とγ相(面心立方構造fcc-FeNi、鉱物名:テーナイト)の界面に微量形成される。ラメラ状のテーナイトは異なるNi濃度ゾーン(28から50%)をもつ(非特許文献2)。Fe-Niの不規則fcc相および規則L1相の双方が検出された。興味深いことに、「テトラテーナイト」としても知られるL1型FeNi規則相は高飽和磁化(~1270emu・cm-3)および大きな単軸結晶磁気異方性(~1.3×10erg・cm-3)を有す硬質磁性である(非特許文献3から5)。L1型FeNi規則相の理論的な最大エネルギー積(~42MG・Oe)は、最近開発された希土類基硬質磁石の最高値に近い値を示す(非特許文献3)。
 高品質永久磁石の製造に使用される希土類元素の欠点を考慮すると、希土類元素フリーの磁石、すなわち、L1型FeNi基硬質磁石を開発することは重要であり必要である。実際には、隕石と同じ方法でL1型FeNi規則合金を工業的に製造することは不可能である。何故ならば、L1型FeNi規則相の相規則‐不規則相変態温度は320℃である(非特許文献2および3)ためである。この温度付近でのFeとNiの拡散係数は極めて低く、実際には拡散が生じない。このことが、宇宙起源生成物(隕石)と同じ10億年の歳月を要してL1型FeNi規則相が生成される理由である。L1型FeNi規則相が発見された1960年台以来、粒子線の照射(非特許文献6)、微粒子法(非特許文献7)、メカニカルアロイング(非特許文献8)、単原子積層(非特許文献9)、高圧ひずみ加工(非特許文献10)のような様々な試みがこの相を人工的に作製するためになされた。
 そのような試みの具体的な一例として、特許文献1には、L1型鉄ニッケル合金粒子の製造方法であって、鉄含有化合物、ニッケル含有化合物及び保護ポリマーを溶媒に分散及び/又は溶解した液体を調製する工程(1)、得られた液体に、前記鉄含有化合物に含まれる鉄イオン及び前記ニッケル含有化合物に含まれるニッケルイオンに対する還元剤を添加して、鉄及びニッケルを含有する前駆体粒子を調製する工程(2)、及び前記前駆体粒子を水素雰囲気下で加熱して、前記前駆体粒子を還元し、かつ合金粒子の構造をL1型に規則化する工程(3)を含む、製造方法が開示されている。上記の製造方法によれば、高い規則度を持つL1型FeNi合金を合成できるとされている。
 ところで、非特許文献10,11には、アモルファスを主相とする合金を出発原料としてナノ結晶化を利用する非平衡プロセスが開示されている。このようなプロセスを採用することにより、通常の結晶系合金では達成不可能な特異な合金相の生成が期待できる。
 特許文献2には、ナノ構造化された磁性合金組成物であって、その組成物は、Fe(0.5-a)Ni(0.5-b)a+bなる化学式(ただし、XはTi,V,Al,S,P,BまたはCであって、0<(a+b)≦0.1である。)を有する合金を備え、L1相構造を備えるものが記載されている。特許文献2には、この組成物を得るための方法として次の記載がある。すなわち、Fe,Ni,ならびにTi,V,Al,S,P,BおよびCからなる群から選ばれた1種またはそれ以上の元素の溶融物を用意し、メルトスピニング法により溶融物を冷却して溶融物を固体形状物とし、この固体形状をメカニカルミリングしてこの固体形状物を複数のナノ結晶体に還元し、この複数のナノ粒子を圧縮してナノ構造化された磁性合金組成物を形成する。
国際公開第2012/141205号 米国特許出願公開第2014/0210581号明細書
Goldstei.Ji & Short, J. M. "Cooling Rates of 27 Iron and Stony-Iron Meteorites." Geochim Cosmochim Ac 31,  p1001-1023, doi:10.1016/0016-7037(67)90076-2 (1967) Albertsen, J. F., Knudsen, J. M., Roy-Poulsen, N. O. & Vistisen, L. "Meteorites and Thermodynamic Equilibrium in f.c.c. Iron-Nickel Alloys (25-50% Ni)." Phys Scripta 22,  p171-175, doi:10.1088/0031-8949/22/2/014 (1980) Lewis, L. H. et al. "De Magnete et Meteorite: Cosmically Motivated Materials. " Ieee Magn Lett 5, doi:10.1109/LMAG.2014.2312178 (2014) Pauleve, J., Chamberod, A., Krebs, K. & Bourret, A. "Magnetization Curves of Fe-Ni (50-50) Single Crystals Ordered by Neutron Irradiation with an Applied Magnetic Field." J Appl Phys 39, p989-990, doi:10.1063/1.1656361 (1968) Kojima, T. et al. "Addition of Co to L10-ordered FeNi films: influences on magnetic properties and ordered structures." J Phys D Appl Phys 47, doi:10.1088/0022-3727/47/42/425001 (2014) Neel, L., Dautreppe, D., Laugier, J., Pauleve, J. & Pauthenet, R. "Magnetic Properties of Iron-Nickel Single Crystal Ordered by Neutron Bombardment." J Appl Phys 35, p873-876, doi:10.1063/1.1713516 (1964) Yang, C. W., Williams, D. B. & Goldstein, J. I. "Low-temperature phase decomposition in metal from iron, stony-iron, and stony meteorites."  Geochim Cosmochim Ac 61, p2943-2956, doi:10.1016/S0016-7037(97)00132-4 (1997) Geng, Y. et al. "Defect generation and analysis in mechanically alloyed stoichiometric Fe-Ni alloys." J Alloys Compd 633, p250-255, doi:10.1016/j.jallcom.2015.02.038 (2015) Shima, T., Okamura, M., Mitani, S. & Takanashi, K. "Structure and magnetic properties for L10-ordered FeNi films prepared by alternate monatomic layer deposition." J Magn Magn Mater 310, p2213-2214, doi:10.1016/j.jmmm.2006.10.799 (2007) Makino, A. "Nanocrystalline Soft Magnetic Fe-Si-B-P-Cu Alloys With High B of 1.8-1.9T Contributable to Energy Saving." IEEE Transactions on Magnetics 48, p1331-1335, doi:10.1109/tmag.2011.2175210 (2012). Makino, A., He, M., Kubota, T., Yubuta, K. & Inoue, A. "New Excellent Soft Magnetic FeSiBPCu Nanocrystallized Alloys With High  Bs of 1.9 T From Nanohetero-Amorphous Phase." IEEE Transactions on Magnetics 45, p4302-4305, doi:10.1109/tmag.2009.2023862 (2009)
 L1型FeNi基硬質磁石の製造は、結晶状態で原子拡散を利用する通常の材料合成では極めて困難で不可能に思える。結晶相の高い安定性および結晶合金の規則‐不規則転移温度付近での原子の極めて低い拡散が最大の障害である。L1型FeNi規則相の生成が成功するためには低温における原子の高速拡散の達成に掛かっている。高圧歪による結晶欠陥の作製および高エネルギーボールミル法は元素の拡散能の向上に役立ったが必要とされるレベルではなかった。
 特許文献2には、実施例が開示されていない。すなわち、特許文献2には、L1相構造を備える磁性合金組成物が実際に形成されたことを示す実験的結果は示されておらず、また、磁性合金組成物を製造する方法が開示されているものの、その方法を構成する個々の工程の具体的な条件等は一切記載されていない。また、磁気特性に与える影響を少なくするために、Xで示される元素の最大量は10原子%以下にすることが明示的に記載されている。
 本発明は、特許文献2に記載されるFeNi合金組成物とは異なる技術的観点で、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を提供することを目的とする。本発明は、非特許文献10および11に開示されるような、アモルファスを主相とする合金を前駆体としてナノ結晶化を利用する非平衡プロセスを用いる、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を生成可能なアモルファスを主相とするFeNi合金組成物、アモルファス材の母合金、この母合金から得られたアモルファス材、このアモルファス材から得られたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物、上記のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する磁性材料、およびこの磁性材料の製造方法を提供することを目的とする。
 アモルファス状態から結晶状態への変態の場合、低温における高速原子拡散が可能である。アモルファス合金における元素の分配は、全ての物質が液体状態であった時のビッグバン初期に類似している。しかしながら、アモルファス合金の液体的状態は室温で存在することができる。アモルファス状態から安定結晶状態に達する際の大きな違いは、転移温度(すなわち、結晶化温度)での拡散の劇的な増加である。これは溶湯合金の冷却と反対である。もし、Fe50Ni50基のある合金が規則-不規則遷移温度に近い結晶化温度をもつアモルファス状態で作製されるならば、L1型FeNi基硬質磁石の生成の大きな可能性がある。
 これまで、さまざまなFe基アモルファス合金が開発されている。しかしながら、一般に、これら合金の結晶化温度はL1型FeNi規則相の規則-不規則変態温度よりもかなり高く、450℃を超える温度である。この点に関し、本発明者は、非特許文献10および11に示されるように、新規の高磁束密度FeSiBPCu基ナノ結晶軟磁性合金を開発した。FeSiBPCu合金の初期状態はアモルファスであり、400℃より低温でα-Feと残留アモルファス母相に結晶化する。このアモルファス合金の結晶化はとても速い。すなわち、構成元素の原子拡散はとても速い。さらに、この合金は、NWA6259隕石(非特許文献3)に存在するのと同じく、リン(P)を元素として含有している。これらの特性は、L1型FeNi基硬質磁石の開発を固く約束づけるものである。そこで、FeNiSiBPCu合金のFeの一部をNiで置換した合金組成物を用いて検討を行った結果、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物が得られるとの新たな知見が得られた。
 上記知見に基づき完成された発明のいくつかの態様は次のとおりである。
(1)L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物であって、Feの含有量とNiの含有量との総和が90原子%以下であることを特徴とするL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(2)アモルファス化元素を含有する、上記(1)に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(3)前記アモルファス化元素は、Si、BおよびPからなる群から選ばれる1種または2種以上を含む、上記(2)に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(4)前記アモルファス化元素の含有量の総和は35原子%以下である、上記(2)または(3)に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(5)前記アモルファス化元素の含有量の総和は25原子%以下である、上記(2)または(3)に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(6)前記アモルファス化元素の含有量の総和は20原子%以下である、上記(2)または(3)に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(7)Siを含有することを特徴とするL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(8)Siの含有量は0.5原子%以上である、上記(7)に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(9)Siの含有量は20原子%以下である、上記(7)または(8)に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(10)Feの含有量とNiの含有量との総和が90原子%以下である、上記(7)から(9)のいずれかに記載のFeNi合金組成物。
(11)Si以外のアモルファス化元素をさらに含有する、上記(7)から(10)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(12)前記アモルファス化元素はBおよびPの少なくとも一方を含む、上記(11)に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(13)前記アモルファス化元素の含有量の総和は35原子%以下である、上記(11)または(12)に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(14)前記アモルファス化元素の含有量の総和は25原子%以下である、上記(11)または(12)に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(15)前記アモルファス化元素の含有量の総和は20原子%以下である、上記(11)または(12)に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(16)Feの含有量のNiの含有量に対する比が0.3以上5以下である、上記(1)から(15)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(17)Feの含有量のNiの含有量に対する比が0.6以上1.5以下である、上記(1)から(16)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(18)Feの含有量とNiの含有量との総和が65原子%以上である、上記(1)から(17)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(19)結晶化元素を含む、上記(1)から(18)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(20)Cu,Co,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn,Re,白金族元素,Au,Ag,Zn,In,Sn,As,Sb,Bi,S,Y,N,O,Cおよび希土類元素からなる群から選ばれる1種または2種以上をさらに含有する、上記(1)から(19)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(21)隕石に由来する成分を含まない、上記(1)から(20)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(22)前記L1型FeNi規則相についてナノビーム電子回折(NBD)パターンを測定したときに、測定結果に基づき算出された前記L1型FeNi規則相の長距離規則(LRO)パラメータSが0.65以上である部分を有する、上記(1)から(21)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(23)前記パラメータSが0.75以上である部分を有する、上記(22)に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(24)残留保磁力Hcrが1×10A/m以上である、上記(1)から(23)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(25)前記FeNi合金組成物が含む前記L1型FeNi規則相の規則相-不規則相変態温度は、450℃以上600℃以下である、上記(1)から(24)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(26)α-Feを含有する、上記(1)から(25)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(27)Feリッチ相およびNiリッチ相を含有する、上記(1)から(26)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(28)FeおよびNiを含む合金融体を液体急冷してアモルファスを主相とする固体を作製する固化工程と、前記固化工程により得られた前記アモルファスを主相とする固体を加熱して結晶化させて、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を形成する熱処理工程と、を備えることを特徴とするL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
(29)前記固化工程で得られた前記アモルファスを主相とする固体の結晶化温度は300℃以上550℃以下である、上記(28)に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
(30)前記結晶化温度は300℃以上500℃以下である、上記(29)に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
(31)前記熱処理工程における加熱温度は300℃以上550℃以下である、上記(28)から(30)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
(32)前記加熱温度は300℃以上500℃以下である、上記(31)に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
(33)前記熱処理工程における加熱温度は、前記アモルファスを主相とする固体の結晶化温度以上である、上記(28)から(32)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
(34)前記熱処理工程における加熱温度は、前記FeNi合金組成物に含まれる前記L1型FeNi規則相の規則相-不規則相変態温度以下である、上記(28)から(33)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
(35)前記FeおよびNiを含む合金融体を与える母合金の組成は、上記(1)から(21)のいずれかに記載されるL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の組成からなる、上記(28)から(34)のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
(36)L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を生成可能であって、上記(1)から(21)のいずれかに記載されるL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の組成からなることを特徴とするアモルファスを主相とするFeNi合金組成物。
(37)結晶化温度が300℃以上550℃以下である、上記(36)に記載のアモルファスを主相とするFeNi合金組成物。
(38)結晶化温度が300℃以上500℃以下である、上記(36)に記載のアモルファスを主相とするFeNi合金組成物。
(39)上記(1)から(21)のいずれかに記載されるL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の組成からなる、アモルファス材の母合金。本明細書において、「アモルファス材」とは、合金融体から形成されたアモルファスを主相とする固体を意味する。形成方法の具体例として液体急冷法が挙げられる。
(40)上記(39)に記載される母合金から得られたアモルファス材。
(41)上記(40)に記載されるアモルファス材から得られたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
(42)上記(1)から(27)および(41)のいずれかに記載されるL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する、磁性材料。
(43)上記(28)から(35)のいずれかに記載される製造方法により製造されたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する、磁性材料の製造方法。
(44)上記(36)から(38)のいずれかに記載されるアモルファスを主相とするFeNi合金組成物から得られたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する、磁性材料。
 なお、本明細書において、規則相-不規則相変態温度、結晶化温度などFeNi合金組成物の熱物性パラメータの測定は、昇温速度40℃/分で加熱した場合に測定された値を意味する。
 本発明によれば、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物が提供される。また、本発明によれば、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を生成可能なアモルファスを主相とするFeNi合金組成物、アモルファス材の母合金、この母合金から得られたアモルファス材、このアモルファス材から得られたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物、上記のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する磁性材料、およびこの磁性材料の製造方法が提供される。
実施例1により製造したL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物のX線回折パターンおよび計算により求めたX線回折パターンを示す図である。 実施例1により製造したL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の電子顕微鏡による組織観察および電子回折像の観察ならびに計算結果を示す図である。 実施例1により製造したL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の磁気ヒステリシス曲線およびdc減磁曲線ならびに磁気力顕微鏡像を示す図である。 実施例14-4により製造したL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の電子顕微鏡による組織観察結果を示す図である。 実施例15-3により製造したL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の電子顕微鏡による組織観察結果を示す図である。
 以下、本発明の実施形態について詳しく説明する。
(L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物)
 本発明の一実施形態に係るL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、FeおよびNiを含む合金融体を液体急冷してアモルファスを主相とする固体を作製し、得られたアモルファスを主相とする固体を結晶化させる製造方法により製造されたものである。本明細書において、「主相がアモルファスである」とは、対象となる材料(FeおよびNiを含む合金融体を液体急冷して得られた固体など)において、最も体積分率が高い相がアモルファス相であることを意味する。
 限定されない一例において、上記のアモルファスを主相とする固体の結晶化温度が300℃以上550℃以下であって、上記のアモルファスを主相とする固体を結晶化させるための加熱温度が300℃以上550℃以下である。上記のアモルファスを主相とする固体の結晶化温度が300℃以上500℃以下であって、上記のアモルファスを主相とする固体を結晶化させるための加熱温度が300℃以上500℃以下であることが好ましい場合がある。結晶化温度が低いことにより、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を生産性高く得ることが可能となる。上記の結晶化温度は300℃以上400℃以下であることがより好ましい場合がある。
 L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、Feの含有量とNiの含有量との総和が65原子%以上90原子%以下であることが好ましい。Feの含有量とNiの含有量との総和が上記の範囲であることにより、FeNi合金組成物におけるL1型FeNi規則相の含有量が高まりやすくなる。Feの含有量とNiの含有量との総和は、90原子%未満であってもよいし、88原子%以下、87原子%以下、86原子%以下、85.5原子%以下、85原子%以下、84.5原子%以下、84原子%以下、83.5原子%以下、および83原子%以下のいずれかであってもよい。Feの含有量とNiの含有量との総和は、70原子%以上85原子%以下であることがより好ましい場合がある。
 L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、Feの含有量のNiの含有量に対する比が0.6以上1.5以下であることが好ましい。Feの含有量のNiの含有量に対する比が上記の範囲であることにより、FeNi合金組成物におけるL1型FeNi規則相の含有量が高まりやすくなる。この観点から、Feの含有量のNiの含有量に対する比は、0.8以上1.2以下であることがより好ましい場合がある。L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、L1型FeNi規則相を含むことが可能となる観点から、Feの含有量のNiの含有量に対する比が0.3以上であることが好ましい場合があり、0.35以上であることがより好ましい場合があり、0.4以上であることが更に好ましい場合がある。L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、L1型FeNi規則相を含むことが可能となる観点から、Feの含有量のNiの含有量に対する比が5以下であることが好ましい場合があり、4.6以下であることがより好ましい場合があり、4以下であることがさらに好ましい場合がある。
 L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、Si、P、Bなどのアモルファス化元素を含んでいてもよい。アモルファス化元素は、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を形成するための前駆体として位置付けられる固体の主相をアモルファスとすることに寄与する元素である。アモルファス化元素の含有量の含有量の総和は限定されない。アモルファス化元素の含有量の総和は、20原子%以下であることが好ましい場合があり、18原子%以下であることがより好ましい場合があり、16原子%以下であることがさらに好ましい場合がある。アモルファス化元素の含有量の総和が過大であることはL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の磁気特性の低下と関連付けられる可能性があるが、アモルファス化元素の含有量の総和が25原子%以下である(換言すれば、上記の総和の上限が25原子%である。)FeNi合金組成物が優れた磁気特性を有する場合があり、アモルファス化元素の含有量の総和が35原子%以下である(換言すれば、上記の総和の上限が35原子%である。)FeNi合金組成物が優れた磁気特性を有する場合がある。
 L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、Cuなどの結晶化元素を含んでいてもよい。結晶化元素は、アモルファスを主相とする固体を結晶化させてL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を形成することに寄与する元素である。L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、アモルファス化元素および結晶化元素の双方を含有してもよい。結晶化元素の含有量は限定されない。結晶化元素の含有量は、5原子%以下であることが好ましい場合があり、2原子%以下であることがより好ましい場合があり、1原子%以下であることがさらに好ましい場合がある。
 本発明の一実施形態に係るL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、上記の元素以外の元素として、Co,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn,Re,白金族元素,Au,Ag,Zn,In,Sn,As,Sb,Bi,S,Y,N,O,Cおよび希土類元素からなる群から選ばれる1種または2種以上からなる任意添加元素Xを含有してもよい。上記の任意添加元素Xは、FeやNiと同様の機能を果たすことが可能な元素、Si、B、Pなどと同様のアモルファス化元素、およびCuと同様の結晶化元素を含む。任意添加元素Xは、その機能に応じて、Feおよび/またはNiの一部を置き換えるように含有していてもよい。L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物がアモルファス化元素および/または結晶化元素を含有する場合には、その一部を置き換えるように任意元素が含まれていてもよい。任意添加元素Xの添加量は、任意添加元素Xが果たすべき機能に応じて、適宜設定される。
 本発明の一実施形態に係るL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、上記の元素に基づく成分に加えて、不可避的不純物を含有していてもよい。本発明の一実施形態に係るL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、工業製品としての供給安定性を確保する観点から、隕石に由来する成分を含まないことが好ましい場合がある。
 L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、α-Feを含有する場合がある。α-Feを含有することは、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物のX線回折パターンから確認することができる。α-Feは、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を形成するための前駆体として位置付けられるアモルファスを主相とする固体が結晶化することにより生成しているもの推測される。
 本発明の一実施形態に係るFeNi合金組成物に含まれるL1型FeNi規則相についてナノビーム電子回折(NBD)パターンを測定したときに、測定結果に基づき算出されたL1型FeNi規則相の長距離規則(LRO)パラメータSが、0.65以上である部分を含むことが好ましい場合があり、0.70以上である部分を含むことがより好ましい場合があり、0.75以上である部分を含むことが特に好ましい場合がある。
 本発明の一実施形態に係るL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、残留保磁力Hcrが1×10A/m(100kA/m)以上であることが好ましい場合がある。本発明の一実施形態に係るL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、L1型FeNi規則相の規則相-不規則相変態温度が450℃以上600℃以下である場合がある。このような場合において、この温度域またはそれ以上に加熱されると、FeNi合金組成物に含有されるL1型FeNi規則相は不規則相に変態し、FeNi合金組成物はL1型FeNi規則相を実質的に含まない組成物になる。この状態での残留保磁力Hcrは8×10A/m程度である。したがって、本発明の一実施形態に係るL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の残留保磁力Hcrが1×10A/m以上であることは、本発明の一実施形態に係るFeNi合金組成物が、L1型FeNi規則相に由来する磁気特性が安定的に顕在化する程度に、L1型FeNi規則相を適量含んでいることを意味する。本発明の一実施形態に係るL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の残留保磁力Hcrは、1.1×10A/m以上であることがより好ましい場合があり、1.2×10A/m以上であることがさらに好ましい場合があり、1.3×10A/m以上であることが特に好ましい場合があり、1.4×10A/m以上であることが際立って好ましい場合がある。
 L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、Feリッチ相およびNiリッチ相を含有する場合がある。Feリッチ相およびNiリッチ相は、電子顕微鏡に設けられているエネルギー分散型X線分析装置(EDS)などを用いることにより確認することができる。Feリッチ相は、他の相に比べてFeの含有量が多いと測定される相であり、α-Feが含まれている可能性がある。また、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物がアモルファス化元素としてBを含んでいる場合には、Feリッチ相はBを含んでいる可能性がある。Niリッチ相は、他の相に比べてNiの含有量が多いと測定される相である。L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物がアモルファス化元素としてSiやPを含んでいる場合には、Niリッチ相はSiやPを含んでいることがある。L1型FeNi規則相は、Feリッチ相とNiリッチ相との間に存在している場合がある。
(L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法)
 上記の本発明の一実施形態に係るL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、次に説明する固化工程および熱処理工程を備える製造方法により製造することができる。
(1)固化工程
 まず、固化工程では、FeおよびNiを含む合金融体を液体急冷してアモルファスを主相とする固体(アモルファス材)を作製する。液体急冷の方法は限定されない。単ロール法、双ロール法等の急冷薄帯法、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法等のアトマイズ法などが例示される。冷却速度を高め、非平衡プロセスとしての程度を高めることが容易となる観点から、急冷薄帯法により製造されることが好ましい。
 前述のように、アモルファスを主相とする固体が得られることが容易になるように、FeおよびNiを含む合金融体を与える母合金(以下、単に「母合金」と略記する。)は、前述のように、Si、P、Bなどのアモルファス化元素を含有していることが好ましく、Si、PおよびBからなる群から選ばれる一種または二種以上の元素を含有していることがより好ましい。アモルファス化元素の他の例として、Cを挙げることができる。
 母合金にSiを添加することにより、アモルファスを主相とする固体が得られやすくなる。母合金におけるSiの添加量が過度に多い場合には、FeNi合金組成物に含有されるL1型FeNi規則相が少なくなる可能性が高まる。アモルファスを主相とする固体が得られやすくなることおよびL1型FeNi規則相が適切に含有されたFeNi合金組成物が得られやすくなることを実現する観点から、母合金にSiを添加する場合におけるSiの添加量は、0.5原子%以上10原子%以下とすることが好ましいことがあり、2原子%以上8原子%以下とすることがより好ましいことがある。Siの添加量が過大であることは、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の磁気特性の低下と関連付けられる可能性があるが、Siの含有量が20原子%以下であるFeNi合金組成物が優れた磁気特性を有する場合がある。なお、通常の製造方法では、母合金を得るために添加された元素の添加量は、母合金から得られた合金融体におけるその元素の含有量と実質的に等しく、その合金融体から形成されたFeNi合金組成物におけるその元素の含有量と実質的に等しい。したがって、本明細書において、母合金への元素の添加量とその母合金から得られた組成物(アモルファスを主相とする組成物、L1型FeNi規則相を含有する組成物)における元素の含有量とは実質的に等しい量を意味する。
 母合金にBを添加することにより、アモルファスを主相とする固体が得られやすくなる。母合金におけるBの添加量が過度に多い場合には、アモルファスを主相とする固体からL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を生成するための熱処理条件の範囲が狭くなる傾向がみられる場合がある。アモルファスを主相とする固体が得られやすくなることおよびL1型FeNi規則相が適切に含有されたFeNi合金組成物が得られやすくなることを実現する観点から、母合金にBを添加する場合におけるBの添加量は、2原子%以上15原子%以下とすることが好ましい場合があり、4原子%以上12原子%以下とすることがより好ましいことがあり、4原子%以上10原子%以下とすることがさらに好ましいことがある。Bの添加量が過大であることは、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の磁気特性の低下と関連付けられる可能性があるが、Bの含有量が20原子%以下であるFeNi合金組成物が優れた磁気特性を有する場合がある。
 母合金にPを添加することにより、アモルファスを主相とする固体が得られやすくなる。母合金におけるPの添加量が過度に多い場合には、FeNi合金組成物に含有されるL1型FeNi規則相が少なくなる可能性が高まる。アモルファスを主相とする固体が得られやすくなることおよびL1型FeNi規則相が適切に含有されたFeNi合金組成物が得られやすくなることを実現する観点から、母合金にPを添加する場合におけるPの添加量は、2原子%以上8原子%以下とすることが好ましいことがあり、3原子%以上6原子%以下とすることがより好ましいことがある。Pの添加量が過大であることは、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の磁気特性の低下と関連付けられる可能性があるが、Pの含有量が20原子%以下であるFeNi合金組成物が優れた磁気特性を有する場合がある。
(2)熱処理工程
 熱処理工程では、上記の固化工程により得られたアモルファスを主相とする固体を加熱して結晶化させて、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を形成する。加熱条件はアモルファスを主相とする固体の性質に応じて適宜設定される。加熱により結晶化させることから、熱処理工程における加熱温度は上記のアモルファスを主相とする固体の結晶化温度よりも高いことが好ましいことになる。
 一例において、上記のアモルファスを主相とする固体の結晶化温度は300℃以上550℃以下である。この場合には、熱処理工程における加熱温度を300℃以上550℃以下とすればよい。好ましい一例において、上記のアモルファスを主相とする固体の結晶化温度は300℃以上500℃以下である。この場合には、熱処理工程における加熱温度を300℃以上500℃以下とすればよい。さらに好ましい一例において、上記のアモルファスを主相とする固体の結晶化温度は300℃以上400℃以下である。この場合には、熱処理工程における加熱温度を300℃以上400℃以下とすればよい。加熱時間は加熱温度に応じて適宜設定される。基本的な傾向として、加熱温度が高い場合には加熱時間は短く設定され、加熱温度が低い場合には加熱時間は長く設定される。限定されない例示を行えば、加熱時間は、30分間以上300時間以下の範囲から選ばれる。前述のように、自然界では、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を形成するために10億年程度もの時間を要していることを考慮すれば、300時間程度の加熱によりL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物が形成されることは、驚くべきことである。このようなL1型FeNi規則相の生成時間の短縮は、分子動力学法によるシミュレーションによっても支持される。すなわち、FeおよびNiの自己拡散係数は、アモルファス相の場合には、平衡結晶相の場合よりも少なくとも2桁以上高い値を示す計算結果が得られる。
 熱処理工程において上記のアモルファスを主相とする固体の結晶化を容易にする観点から、母合金はCuなどの結晶化元素を含有することが好ましい。
 Cuを具体例として説明すれば、母合金にCuを添加することにより、熱処理工程においてアモルファスを主相とする固体の結晶化が進行しやすくなる。FeおよびNiを含む合金融体におけるCuの添加量が過度に多い場合には、FeおよびNiを含む合金融体を急冷してもアモルファスを主相とする合金が得られにくくなる可能性が高くなったり、得られたアモルファスを主相とする合金の均一性が低下する可能性が高くなったりする。アモルファスを主相とする固体の結晶化が容易になることおよびアモルファスを主相とする固体が得られやすくなることを実現する観点から、母合金にCuを添加する場合におけるCuの添加量は、0.1原子%以上3原子%以下とすることが好ましい場合があり、0.2原子%以上1.5原子%以下とすることがより好ましい場合があり、0.4原子%以上1.0原子%以下とすることがさらに好ましい場合がある。
 本発明の一実施形態に係るL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の組成に応じて、FeおよびNiを含む合金融体は、Feの添加量とNiの添加量との総和が65原子%以上90原子%以下であってもよいし、FeおよびNiを含む合金融体は、Feの添加量のNiの添加量に対する比が0.6以上1.5以下であってもよい。
 限定されない例示を行えば、母合金として、Fe42Ni41.3Si12-xCu0.7(数値は原子%を意味し、xは2以上8以下である。以下同じ。)の組成を有するFeNi基合金が挙げられる。上記のFeNi基合金の中でも、xが8の場合、すなわち、Fe42Ni41.3SiCu0.7は、L1型FeNi規則相をより生成しやすい。なお、FeNiの二元系合金を用いた場合には、組成を変化させたり製造方法の調整を行ったりしても、L1型FeNi規則相の工業的な生産を実現させることは極めて困難である。
(アモルファスを主相とするFeNi合金組成物)
 本発明の一実施形態に係るアモルファスを主相とするFeNi合金組成物は、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を生成可能であって、Feの含有量とNiの含有量との総和が65原子%以上90原子%以下であり、アモルファス化元素、および結晶化元素を含む。かかるアモルファスを主相とするFeNi合金組成物の製造方法は限定されない。上記のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法が備える固化工程を実施すれば、当該工程の結果物として得られるアモルファスを主相とする固体が、上記のアモルファスを主相とするFeNi合金組成物に相当しうる。
 アモルファスを主相とするFeNi合金組成物の結晶化温度が300℃以上500℃以下であることが好ましく、上記の結晶化温度が300℃以上400℃以下であることがより好ましい。
(磁性材料)
 本発明の一実施形態に係るL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する材料は、磁性材料として好適に使用されうる。また、本発明の一実施形態に係るL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法により製造されたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する材料も、磁性材料として好適に使用されうる。さらに、本発明の一実施形態に係るアモルファスを主相とするFeNi合金組成物から生成させたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する材料も、磁性材料として好適に使用されうる。
 以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
 以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。
(実施例1)
 Fe42Ni41.3Si12-xCu0.7母合金を高周波溶解で作製し、大気中で単ロール液体急冷法によりリボン状試料(リボン材)を得た。熱処理はアルゴンガスを充填したシリカチューブにリボン状試料を密封して行った。これらのチューブを所定の熱処理温度で予熱した熱処理炉で熱処理して、FeNi合金組成物を得た。
 Fe42Ni41.3Si12-xCu0.7母合金のうち、Si濃度が高い場合、すなわち、xが大きい場合に、アモルファス相が得られやすい傾向がみられた。上記の母合金におけるx=8の場合であるFe42Ni41.3SiCu0.7合金からなるリボン材の主相はアモルファスで、示差走査熱量計で測定した結晶化温度は400℃(昇温速度は40℃/分)であった。主相がアモルファスであるリボン材について、400℃で288時間の熱処理で結晶化した。
 結晶化後のリボン材について、X線回折装置(リガク社製「スマートラボ」)で構造を同定した。市販のソフトウェア(ヒューリンクス社製「クリスタルメーカー」)で実験的に得られたXRD曲線のフィッティングを行った。
 結晶化後のリボン材のX線回折パターンを図1に示す。図1は、本実施例により製造したL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物のX線回折パターン(実線)および計算により求めたX線回折パターン(破線)を示す図である。右側の挿入図は(001)回折の2θが20°から30°の範囲の拡大図である。左側の挿入図は格子定数a=3.560Åおよびc=3.615Åであって、Fe原子(明色)およびNi(暗色)原子で描かれたL1型FeNi規則相の原子配列である。
 図1に示されるように、α-Feおよび数種類の未知相とともに、L1型FeNi規則相に対応する回折ピーク(図1の挿入図)が検出された。この実験で得られたXRDパターンはL1型FeNi規則相でフィッティングされた。L1型FeNi規則相の格子定数、aおよびcは、それぞれ、3.560Åおよび3.615Åであり、L1型FeNi規則相の格子定数は、天然隕石(3.582Åおよび3.607Å)にきわめて近い結果となった。超格子回折の強度はFeおよびNiのX線散乱因子が近いために微弱であった。計算された(001)超格子反射の強度は、(111)基本面の0.3%であり、これまで実験値的に観察された値(~1.7%)よりもかなり低い結果となった。これは、リボン材の面直方向の組織の存在を示唆している。
 結晶化後のリボン材の一部に対してアルゴン雰囲気のイオンミリング処理を行い電子顕微鏡試料とした。透過電子顕微鏡(日本電子社製「JEM-ARM200F」)を用いて、加速電圧200kVにて走査透過(STEM)モードにて試料の微細組織を観察した。本装置は冷陰極型電解放射電子銃と照射系収差補正器(Csコレクター)を搭載しているものであった。ナノビーム電子回折(NBD)パターンは約0.1nmサイズの収束電子線(収束半角4mrad)を試料面上で走査することにより観察した。組成分析はSTEMに付属のエネルギー分散型X線分光器(EDS)を用いて行った。試料厚さは電子エネルギー損失分光法(EELS)によりSTEMモードにて見積もった。
 図2aにFe42Ni41.3SiCu0.7合金を400℃で288時間焼鈍した後のSTEM-明視野像を示す。図2は、本実施例により製造したL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の走査型透過電子顕微鏡(STEM)による組織観察および電子回折像の観察ならびに計算結果を示す図である。図2aは、STEM-明視野像である。図2bは、STEM-EDX元素マッピングであり、明色部がFeリッチ相であり、暗色部がNiリッチ相であり、中間色部がFeおよびNiの合金部であり、L1型FeNi規則相は合金部内に含まれていると考えられる。図2cおよび図2dは、それぞれ、図2aおよび図2b内の丸印の位置から得たナノビーム電子回折(NBD)像である。図2eは、長距離規則(LRO)パラメータSが0.8であるL1型FeNi規則構造の計算NBDパターンである。
 図2aに示されるように、組織は粒径30-50nmの多結晶粒で構成されていることが確認された。STEM-EDX元素マッピングの結果、これらの微細組織は、図2bに示されるように、Feリッチ相、Niリッチ相および等比組成近傍のFe-Ni合金相の少なくとも3相から構成されていることが判明した。このとき、SiおよびPはNiリッチ相で検出され、Feリッチ相およびFe-Ni合金相からは検出されなかった。したがって、このような溶質濃度分配は、X線測定(図1)から検出されるようなα-Feに対応するFeリッチ相を示している。XRDの未知の回折ピークはケイ化/リン化Ni相の可能性がある。
 Fe-Ni合金相のあるひとつの領域から超格子反射のナノビーム回折(NBD)パターンを得た。図2cおよびdは、図2aおよびbの○印で囲んだ領域から得られた[001]入射のナノビーム電子回折(NBD)パターンである。4回対称の110規則格子回折が明瞭に観察される。これらはc軸がリボン試料表面に垂直配向したL1型規則構造の形成を示している。この結果はXRD測定に一致する。推定された長距離規則(LRO)パラメータSはおよそ0.8以上であり、この値はLROパラメータの関数としてNBDパターンをシミュレーションすることにより評価された。この値は天然隕石の値(S=0.608)よりも高く、0.65以上である。大気圏突入の際にメテオライト表面が高温に曝されSが減少した可能性が大いにある。
 図2eにS=0.8の値をもつL1型FeNi規則構造のNBDパターン示す。規則格子回折は白文字で示している。多結晶体の場合、規則格子反射の観察頻度は低くなる。なぜなら、超格子回折の強度は晶帯軸からの方位の外れにより規則格子反射強度は急激に低下するからである。したがって規則度の分布も実験的には観察され得ない。Sが0.75以下では規則格子反射強度が極めて弱く実際上観察されない。上述したような制約にも関わらず、図2cおよびdに示されるように単結晶電子回折パターンの検出に成功した。このことは、L1型FeNi規則相が形成されたことの強い実験的証拠である。このように、NBDにより、ナノ結晶化した急冷薄帯中での高度に規則化したL1型FeNi規則相の形成を確認することができた。
 結晶化後のリボン材について、振動試料磁力計(VSM)を用いて、飽和磁化(Ms)、保磁力(Hc)および直流減磁残留磁化(Md)曲線を測定した。垂直試料面の直流減磁残留磁化(Md)を測定するために、リボン試料をリボン面に対して垂直方向に正方向の10000Oeの磁界を与えた。磁場を零として残留磁化を記録した。その後、負方向に微弱な磁場を与え、磁場を零に戻し残留磁化を測定した。負の磁場を増加させて同様のステップを繰り返してMd-H曲線を得た。
 リボン材からなる試料(リボン試料)の表面に垂直に最大磁場が12000Oeの磁場を印加して測定して得られた磁気ヒステリシス曲線(縦軸は左側)を図3に示す。図3は、リボン試料面に垂直に約12000Oeの最大磁場を印加して測定したものである。図3の挿入図は磁気ドメインを示す磁気力顕微鏡像である。図3に示されるdc減磁曲線(縦軸は右側)は、少なくとも約3.5kOeがL1型FeNi規則相からなる結晶粒の磁化反転に必要であることを示している。
 飽和磁化(Ms)および保磁力は、それぞれ、約100emu/g(FeおよびNiの純金属の密度の加算平均から得たFe50Ni50原子分率合金の密度8.367g・cm-3で換算した場合の飽和磁化(Ms)は約836.7g・cm-3)および700Oeであった。低磁場における磁化の急激な増加および高磁場における直線的変化は、次の2つのプロセスを示唆する:
(1)低磁場におけるドメイン壁運動による面外磁化の整列(アライメント)、および
(2)高磁場における面内磁化の面直方向への回転。
 後者のプロセスは、リボン面内に磁化容易軸をもつ軟磁性相(Feリッチ相およびNiリッチ相)の存在に基づき容易に理解できる。L1型FeNi規則相の磁化容易軸はc軸に沿っており、(テクスチャーにより)リボン表面に垂直である。低磁場における面外磁化の整列は、硬質磁性L1型FeNi規則相からなる結晶粒の存在のためと思われる。磁場が無い場合、磁化は、磁化容易軸、すなわち、L1型FeNi規則相の面直および軟磁性相の面内を保つ傾向がある。それゆえ、図3中の残留磁化(Mr)は、ほぼL1型FeNi規則相からなる結晶粒によるものであるが、面直の保磁力は面内磁化の回転による影響を強く受けるため、軟磁性相の体積分率がより高いほど試料の保磁力は低くなる。
 L1型FeNi規則相の磁気的反転は直流減磁残留磁化(Md)曲線(図3)から理解できる。基本的にMdは初期に飽和したL1型FeNi規則相からなる結晶粒が反転磁場を印加したときに残留する磁化である。図3は、リボン試料中に存在するL1型FeNi規則相からなる結晶粒の磁化反転には少なくとも約3.5kOeが必要であることを示している。L1型FeNi規則相からなる結晶粒の他方向への規則化[例えば(111)など]は、より低い反転磁場で磁気的反転が生じる。したがって、L1型FeNi規則相からなる結晶粒の磁気的反転磁場は3.5kOe超であると考えられる。この高い反転磁場はL1型FeNi規則相の高い磁気異方性の性質に合致する。磁気力顕微鏡(MFM)を用いて磁気ドメインイメージも得た。表面地形に沿った典型的なMFM像を図3の挿入図に示す。MFM像における表面地形の効果を排除するために、チップと試料表面との距離は25nmから100nmで変化させた。全ての場合でMFM像は同じであり、像のコントラストは主に磁気チップと試料の面直の磁気との相互作用により生じていることを示している。試料の磁気ドメイン(図3の挿入図)は、軟磁性相と硬質磁性相の双方から成る他の硬質磁性ナノコンポジット磁石に類似している。以上の構造的および磁気的キャラクタリゼーションの双方により、人工的なL1型FeNi規則相の生成を確認したと考える。
 以上の実施例により、以下の内容が理解される。
 天然隕石よりも高品質の化学的規則化した硬質磁性L1型FeNi規則相を簡便な方法で人工的に作製することできた。すなわち、本実施例により製造されたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、隕石に由来する成分を含まない。FeNiSiBPCu合金を液体急冷して得られるアモルファス相を主相とする固体を結晶化することにより、天然隕石では数億年要したと想定されるL1型FeNi規則相の生成時間を300時間に短縮することができる。
 本発明に係るFeNi合金組成物が含む人工的なL1型FeNi規則相は、これまで観察されたことのない明瞭な110超格子回折を示し、少なくとも3.5kOe以上の印加磁場による高い磁化反転を有する。本発明に係るFeNi合金組成物が含む人工的なL1型FeNi規則相は、推定される規則度パラメータ(S≧0.8)を持ち、この値は、天然隕石に含有されるL1型FeNi規則相の規則度パラメータ、人工的に製造された他の組成物中のL1型FeNi規則相の規則度パラメータ、および特別な方法により作製された積層膜に含まれるL1型FeNi規則相の中で最高である。
 液体急冷非平衡アモルファス相の結晶化で人工的なL1型FeNi規則相が短時間で生成する理由は以下の3因子を同時に満足しているためると考えられる:
(因子1)アモルファス中の構成元素の高速拡散、
(因子2)アモルファスからL1型FeNi規則相が析出する際の高駆動力、および
(因子3)不均一アモルファス中のL1型FeNi規則相を含有するクラスターの内在。
(実施例2から実施例24)
 表1から表16に示される組成の母合金を用意した。母合金を高周波溶解で作製し、大気中で単ロール液体急冷法によりリボン状試料(リボン材)を得た。熱処理はアルゴンガスを充填したシリカチューブにリボン状試料を密封して行った。これらのチューブを所定の熱処理温度で予熱した熱処理炉で熱処理して、FeNi合金組成物を得た。なお、表1中、「Fe/Ni」は、母合金におけるFeの含有量(原子%)のNiの含有量(原子%)に対する比である。この比は、熱処理後のFeNi合金組成物におけるFeの含有量(原子%)のNiの含有量(原子%)に対する比と実質的に等しい。また、「磁性元素比率」は、母合金における磁性元素(具体的にはFeおよびNi)の含有量(原子%)の母合金全体に対する比である。この比は、熱処理後のFeNi合金組成物における磁性元素(具体的にはFeおよびNi)の含有量(原子%)のFeNi合金組成物全体に対する比と実質的に等しい。なお、実施例16-3に係る熱処理後のリボン材(FeNi合金組成物)は、実施例1において詳細評価した、Fe42Ni41.3Si12-xCu0.7を母合金とし、400℃で288時間の熱処理で結晶化したリボン材に等しい。
 熱処理前および熱処理後のリボン材(FeNi合金組成物)について、X線回折装置(リガク社製「スマートラボ」)で構造を同定した。その結果を表1から表16に示した。X線回折の結果は次のようにして表示した。測定対象がアモルファス状態であると判定された場合には、「A」を表示した。若干のピークが認められるがそのピークを実質的に同定不能であり、測定対象がほぼアモルファス状態であると判定された場合には「AA」を表示した。X線回折の結果における「AM」は、測定対象が主相をアモルファスとしつつ微結晶が析出した状態であると判定された場合を意味する。X線回折の結果における「AC」は、測定対象がアモルファス相と結晶相とが混在する状態であると判定された場合を意味する。熱処理後のリボン材において、角度(2θ)が45°程度に位置するα-Feと帰属されるピーク(ピークα)と、角度(2θ)が24°程度に位置するL1型FeNi規則相と帰属されるピーク(ピークL1)とが認められた場合には、ピークαの強度に対するピークL1の強度の比を表示した。この比が「0」の場合とは、ピークL1は認められるもののノイズレベルに対する強度が低いため、ピークL1の強度を算出不能であったことを意味する。X線回折の結果における「‐」は、測定が行われなかったことを意味する。
 熱処理後のリボン材について、保磁力Hcおよび残留保磁力Hcrを測定した。測定結果を表1から表16に示した。保磁力Hcの測定は振動試料型磁力計(東英工業社製「PV-M10-5」)を用い、測定における振動周波数は80Hzであった。残留保磁力Hcrの測定は振動試料型磁力計(東栄科学産業社製「PV-M10-5」)を用い、測定における振動周波数は1.7kHzであった。測定器の機能に基づき、測定結果の単位はcgs-Gauss単位系(Oe)であったため、SI単位系(A/m)に換算した結果も示した。残留保磁力Hcrについては測定しない場合もあり、この場合には、表中「‐」と表示した。他の測定においても、「‐」は測定が行われなかったことを意味する。
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 残留保磁力Hcrは、測定対象の磁化の向きとは反対向きで強度が変動する外部磁場をその最大強度を段階的に高めながら印加して測定する。このため、残留保磁力Hcrは、測定対象内で最も強く磁化された部分の保磁力を示している。熱処理後のリボン材(FeNi合金組成物)にL1型FeNi規則相が含まれる場合には、L1型FeNi規則相はFeNi合金組成物における他の部分よりも強く磁化されている。このため、FeNi合金組成物にL1型FeNi規則相が含まれる場合には、FeNi合金組成物の残留保磁力Hcrは、FeNi合金組成物に含まれるL1型FeNi規則相の保磁力を示していると考えられる。すなわち、残留保磁力Hcrによって、FeNi合金組成物内にL1型FeNi規則相が含まれているか否かを簡易的に判別することが可能であり、FeNi合金組成物内にL1型FeNi規則相が含まれていると判定された場合には、残留保磁力Hcrの値から、L1型FeNi規則相の質的または量的な情報を得ることが可能であると考えられる。例えば、実施例3-3に係るFeNi合金組成物では、X線回折ではピークL1の強度を算出不能であったが、残留保磁力Hcrは1.9×10A/mであり、十分に高い値となった。したがって、実施例3-3に係るFeNi合金組成物にはL1型FeNi規則相が含まれていると判定された。
 実施例14-4、実施例15-3および実施例16-3のそれぞれに係るFeNi合金組成物については、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、結晶構造の観察を行い、これらのFeNi合金組成物におけるL1型FeNi規則相の存在を直接的に観察した。実施例14-4の観察結果を図4に示し、実施例15-3の観察結果を図5に示した。前述のように、実施例16-3に係るFeNi合金組成物は実施例1において詳細評価したFeNi合金組成物と等しいため、実施例16-3の観察結果とは図2に示された結果である。
(実施例25)
 実施例16の組成を有するリボン材(表17参照)について、結晶化のための熱処理(288℃、1時間)を行った後、表18に示されるような追加的な熱処理を行い、熱処理後のFeNi合金組成物(リボン材)について、X線回折スペクトルの測定および磁気特性の評価を行った。磁気特性の測定では飽和磁化Ms(単位:emu/g)も測定した。結果を表18に示す。
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 表18に示されるように、追加熱処理の条件における加熱温度を高めると残留保磁力Hcrは低下し、追加熱処理の温度が600℃以上の場合には、1×10A/m未満になった。この温度域はFeNi合金組成物に含まれるL1型FeNi規則相の規則相-不規則相変態温度を超えている可能性がある。
 本発明のいくつかの態様は、非特許文献10および11に開示されるような、アモルファスを主相とする合金を前駆体としてナノ結晶化を利用する非平衡プロセスを用いて、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を提供することを目的とする。本発明のいくつかの態様は、また、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法、およびL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を生成可能なアモルファスを主相とするFeNi合金組成物、ならびに上記のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する磁性材料、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法により製造されたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する磁性材料、および上記のアモルファスを主相とするFeNi合金組成物から生成したL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する磁性材料を提供することを目的とする。
 上記の目的のために提供される本発明はいくつかの態様は、次のとおりである。
〔1〕FeおよびNiを含む合金融体を液体急冷してアモルファスを主相とする固体を作製し、得られた前記アモルファスを主相とする固体を結晶化させる製造方法により製造されたことを特徴とする、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
〔2〕前記アモルファスを主相とする固体の結晶化温度が300℃以上500℃以下であって、前記アモルファスを主相とする固体を結晶化させるための加熱温度が300℃以上500℃以下である、上記〔1〕に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
〔3〕Feの含有量とNiの含有量との総和が65原子%以上90原子%以下である、上記〔1〕または〔2〕に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
〔4〕Feの含有量のNiの含有量に対する比が0.6以上1.5以下である、上記〔1〕から〔3〕のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
〔5〕アモルファス化元素および結晶化元素を含む、上記〔1〕から〔4〕のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
〔6〕α-Feを含有する、上記〔1〕から〔5〕のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
〔7〕Feリッチ相およびNiリッチ相を含有する、上記〔1〕から〔6〕のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
〔8〕FeおよびNiを含む合金融体を液体急冷してアモルファスを主相とする固体を作製する固化工程と、前記固化工程により得られた前記アモルファスを主相とする固体を加熱して結晶化させて、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を形成する熱処理工程と、を備えることを特徴とするL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
〔9〕前記固化工程で得られた前記アモルファスを主相とする固体の結晶化温度は300℃以上500℃以下であって、前記熱処理工程における加熱温度は300℃以上500℃以下である、上記〔8〕に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
〔10〕前記FeおよびNiを含む合金融体を与える母合金は、アモルファス化元素および結晶化元素を含む、上記〔8〕または〔9〕に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
〔11〕前記FeおよびNiを含む合金融体を与える母合金は、Feの添加量とNiの添加量との総和が65原子%以上90原子%以下である、上記〔8〕から〔10〕のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
〔12〕前記FeおよびNiを含む合金融体を与える母合金は、Feの添加量のNiの添加量に対する比が0.6以上1.5以下である、上記〔8〕から〔11〕のいずれかに記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
〔13〕L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を生成可能であって、Feの含有量とNiの含有量との総和が65原子%以上90原子%以下であり、アモルファス化元素および結晶化元素を含むことを特徴とするアモルファスを主相とするFeNi合金組成物。
〔14〕結晶化温度が300℃以上500℃以下である、上記〔13〕に記載のアモルファスを主相とするFeNi合金組成物。
〔15〕上記〔1〕から〔7〕のいずれかに記載されるL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する磁性材料。
〔16〕上記〔8〕または〔12〕のいずれかに記載される製造方法により製造されたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する磁性材料。
〔17〕上記〔13〕または〔14〕に記載されるアモルファスを主相とするFeNi合金組成物から生成させたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する磁性材料。
 上記の本発明のいくつかの態様によれば、アモルファスを主相とする合金を前駆体としてナノ結晶化を利用する非平衡プロセスを用いて、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物が提供される。また、本発明によれば、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法、およびL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を生成可能なアモルファスを主相とするFeNi合金組成物、ならびに上記のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する磁性材料、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法により製造されたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する磁性材料、および上記のアモルファスを主相とするFeNi合金組成物から生成したL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する磁性材料が提供される。
 本発明に係るL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物は、完全レアアースフリーであり、かつ、高い大量生産性をもつ特色から革新的次世代の硬質磁石材料であり、21世紀の人類社会が抱える資源問題の解決に貢献可能である。

Claims (35)

  1.  L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物であって、
     Feの含有量とNiの含有量との総和が90原子%以下であることを特徴とするL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  2.  アモルファス化元素を含有する、請求項1に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  3.  前記アモルファス化元素は、Si、BおよびPからなる群から選ばれる1種または2種以上を含む、請求項2に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  4.  前記アモルファス化元素の含有量の総和は35原子%以下である、請求項2または3に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  5.  Siを含有することを特徴とするL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  6.  Siの含有量は0.5原子%以上である、請求項5に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  7.  Siの含有量は20原子%以下である、請求項5または6に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  8.  Feの含有量とNiの含有量との総和が90原子%以下である、請求項5から7のいずれか一項に記載のFeNi合金組成物。
  9.  Si以外のアモルファス化元素をさらに含有する、請求項5から8のいずれか一項に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  10.  前記アモルファス化元素はBおよびPの少なくとも一方を含む、請求項9に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  11.  前記アモルファス化元素の含有量の総和は35原子%以下である、請求項9または10に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  12.  Feの含有量のNiの含有量に対する比が0.3以上5以下である、請求項1から11のいずれか一項に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  13.  Feの含有量とNiの含有量との総和が65原子%以上である、請求項1から12のいずれか一項に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  14.  結晶化元素を含む、請求項1から13のいずれか一項に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  15.  Cu,Co,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn,Re,白金族元素,Au,Ag,Zn,In,Sn,As,Sb,Bi,S,Y,N,O,Cおよび希土類元素からなる群から選ばれる1種または2種以上をさらに含有する、請求項1から14のいずれか一項に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  16.  隕石に由来する成分を含まない、請求項1から15のいずれか一項に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  17.  前記L1型FeNi規則相についてナノビーム電子回折(NBD)パターンを測定したときに、測定結果に基づき算出された前記L1型FeNi規則相の長距離規則(LRO)パラメータSが0.65以上である部分を有する、請求項1から16のいずれか一項に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  18.  残留保磁力Hcrが1×10A/m以上である、請求項1から17のいずれか一項に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  19.  前記FeNi合金組成物が含む前記L1型FeNi規則相の規則相-不規則相変態温度は、450℃以上600℃以下である、請求項1から18のいずれか一項に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  20.  α-Feを含有する、請求項1から19のいずれか一項に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  21.  Feリッチ相およびNiリッチ相を含有する、請求項1から20のいずれか一項に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  22.  FeおよびNiを含む合金融体を液体急冷してアモルファスを主相とする固体を作製する固化工程と、
     前記固化工程により得られた前記アモルファスを主相とする固体を加熱して結晶化させて、L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を形成する熱処理工程と、
    を備えることを特徴とするL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
  23.  前記固化工程で得られた前記アモルファスを主相とする固体の結晶化温度は300℃以上550℃以下である、請求項22に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
  24.  前記熱処理工程における加熱温度は300℃以上550℃以下である、請求項22または23に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
  25.  前記熱処理工程における加熱温度は、前記アモルファスを主相とする固体の結晶化温度以上である、請求項22から24のいずれか一項に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
  26.  前記熱処理工程における加熱温度は、前記FeNi合金組成物に含まれる前記L1型FeNi規則相の規則相-不規則相変態温度以下である、請求項22から25のいずれか一項に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
  27.  前記FeおよびNiを含む合金融体を与える母合金の組成は、請求項1から16のいずれか一項に記載されるL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の組成からなる、請求項22から26のいずれか一項に記載のL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法。
  28.  L1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を生成可能であって、請求項1から16のいずれか一項に記載されるL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の組成からなることを特徴とするアモルファスを主相とするFeNi合金組成物。
  29.  結晶化温度が300℃以上550℃以下である、請求項28に記載のアモルファスを主相とするFeNi合金組成物。
  30.  請求項1から16のいずれか一項に記載されるL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の組成からなる、アモルファス材の母合金。
  31.  請求項30に記載される母合金から得られたアモルファス材。
  32.  請求項31に記載されるアモルファス材から得られたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物。
  33.  請求項1から21および32のいずれか一項に記載されるL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する、磁性材料。
  34.  請求項22から27のいずれか一項に記載される製造方法により製造されたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する、磁性材料の製造方法。
  35.  請求項28または29に記載されるアモルファスを主相とするFeNi合金組成物から得られたL1型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物を含有する、磁性材料。
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EP16783253.4A EP3287534A4 (en) 2015-04-23 2016-04-21 FeNi ALLOY COMPOSITION CONTAINING L10-TYPE FeNi ORDERED PHASE, METHOD FOR PRODUCING FeNi ALLOY COMPOSITION INCLUDING L10-TYPE FeNi ORDERED PHASE, FeNi ALLOY COMPOSITION HAVING AMORPHOUS MAIN PHASE, PARENT ALLOY OF AMORPHOUS MEMBER, AMORPHOUS MEMBER, MAGNETIC MATERIAL, AND METHOD FOR PRODUCING MAGNETIC MATERIAL
JP2016555845A JP6195285B2 (ja) 2015-04-23 2016-04-21 L10型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物、L10型FeNi規則相を含むFeNi合金組成物の製造方法、アモルファスを主相とするFeNi合金組成物、アモルファス材の母合金、アモルファス材、磁性材料および磁性材料の製造方法
CN201680023541.3A CN107614715A (zh) 2015-04-23 2016-04-21 含有l10型铁镍规则相的铁镍合金组成物、含有l10型铁镍规则相的铁镍合金组成物的制造方法、以非晶作为主相的铁镍合金组成物、非晶材的母合金、非晶材、磁性材料以及磁性材料的制造方法
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017064989A1 (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 株式会社デンソー FeNi規則合金およびFeNi規則合金の製造方法
JP2017075388A (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 株式会社デンソー FeNi規則合金、FeNi規則合金の製造方法、および、FeNi規則合金を含む磁性材料
WO2018190405A1 (ja) * 2017-04-13 2018-10-18 株式会社デンソー FeNi規則合金、FeNi規則合金磁石およびFeNi規則合金の製造方法
WO2018212299A1 (ja) * 2017-05-17 2018-11-22 株式会社デンソー FeNi規則合金を含む磁性材料およびその製造方法
WO2018235856A1 (ja) * 2017-06-21 2018-12-27 株式会社日立製作所 永久磁石
US20200071811A1 (en) * 2017-05-17 2020-03-05 Denso Corporation MAGNETIC MATERIAL COMPRISING Fe-Ni ORDERED ALLOY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
WO2021149590A1 (ja) * 2020-01-23 2021-07-29 株式会社東北マグネットインスティテュート 合金および成形体

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6501005B1 (ja) * 2018-01-30 2019-04-17 Tdk株式会社 軟磁性合金および磁性部品
CN109530697A (zh) * 2018-12-28 2019-03-29 钢铁研究总院 一种高强度低密度低膨胀铁镍合金及其制备方法
CN109858110B (zh) * 2019-01-15 2020-08-21 燕山大学 基于分子动力学仿真的非晶合金中的缺陷表征方法
CN111690881A (zh) * 2020-06-11 2020-09-22 湘潭大学 一种提高铁镍合金有序转变温度的方法
CN111961983B (zh) * 2020-07-10 2021-12-21 瑞声科技(南京)有限公司 低温助剂合金粉末、软磁合金及其制备方法
CN113025912B (zh) * 2021-03-01 2022-07-19 西北工业大学重庆科创中心 一种铁镍基硬磁材料及其制备方法
CN115637394B (zh) * 2022-10-21 2023-11-07 西北工业大学 一种钴强化铁镍基硬磁合金及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004311607A (ja) * 2003-04-04 2004-11-04 Canon Inc 磁性体、磁気記録媒体、磁気記録再生装置、情報処理装置及びその製造方法
WO2009038105A1 (ja) * 2007-09-18 2009-03-26 Japan Science And Technology Agency 金属ガラス及びそれを用いた磁気記録媒体並びにその製造方法
WO2012141205A2 (ja) * 2011-04-11 2012-10-18 国立大学法人北海道大学 L10型FeNi合金粒子及びその製造方法、磁性組成物並びに磁石
WO2015053006A1 (ja) * 2013-10-08 2015-04-16 国立大学法人東北大学 L10型FeNi規則合金の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102007522B1 (ko) * 2008-08-22 2019-08-05 가부시키가이샤 토호쿠 마그네토 인스티튜트 합금 조성물, Fe계 나노 결정 합금 및 그 제조 방법, 및 자성 부품
US8541855B2 (en) * 2011-05-10 2013-09-24 Magic Technologies, Inc. Co/Ni multilayers with improved out-of-plane anisotropy for magnetic device applications
US10332661B2 (en) * 2011-07-14 2019-06-25 Northeastern University Rare earth-free permanent magnetic material
US8871365B2 (en) * 2012-02-28 2014-10-28 Headway Technologies, Inc. High thermal stability reference structure with out-of-plane aniotropy to magnetic device applications
JP6388190B2 (ja) * 2012-11-29 2018-09-12 善治 堀田 L10型FeNi規則合金を含むFeNi系材料の製造方法、及びFeNi系材料
US9142350B2 (en) * 2013-03-13 2015-09-22 GM Global Technology Operations LLC Synthesis of ordered L10-type FeNi nanoparticles

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004311607A (ja) * 2003-04-04 2004-11-04 Canon Inc 磁性体、磁気記録媒体、磁気記録再生装置、情報処理装置及びその製造方法
WO2009038105A1 (ja) * 2007-09-18 2009-03-26 Japan Science And Technology Agency 金属ガラス及びそれを用いた磁気記録媒体並びにその製造方法
WO2012141205A2 (ja) * 2011-04-11 2012-10-18 国立大学法人北海道大学 L10型FeNi合金粒子及びその製造方法、磁性組成物並びに磁石
WO2015053006A1 (ja) * 2013-10-08 2015-04-16 国立大学法人東北大学 L10型FeNi規則合金の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3287534A4 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10724112B2 (en) 2015-10-14 2020-07-28 Denso Corporation FeNi ordered alloy and method for manufacturing FeNi ordered alloy
JP2017075388A (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 株式会社デンソー FeNi規則合金、FeNi規則合金の製造方法、および、FeNi規則合金を含む磁性材料
US11313004B2 (en) 2015-10-14 2022-04-26 Denso Corporation FeNi ordered alloy and method for manufacturing FeNi ordered alloy
US10920292B2 (en) 2015-10-14 2021-02-16 Denso Corporation FeNi ordered alloy and method for manufacturing FeNi ordered alloy
WO2017064989A1 (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 株式会社デンソー FeNi規則合金およびFeNi規則合金の製造方法
WO2018190405A1 (ja) * 2017-04-13 2018-10-18 株式会社デンソー FeNi規則合金、FeNi規則合金磁石およびFeNi規則合金の製造方法
JP2018182081A (ja) * 2017-04-13 2018-11-15 株式会社デンソー FeNi規則合金、FeNi規則合金磁石およびFeNi規則合金の製造方法
US20200071811A1 (en) * 2017-05-17 2020-03-05 Denso Corporation MAGNETIC MATERIAL COMPRISING Fe-Ni ORDERED ALLOY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
WO2018212299A1 (ja) * 2017-05-17 2018-11-22 株式会社デンソー FeNi規則合金を含む磁性材料およびその製造方法
US11667998B2 (en) * 2017-05-17 2023-06-06 Denso Corporation Magnetic material comprising Fe—Ni ordered alloy and method for manufacturing the same
WO2018235856A1 (ja) * 2017-06-21 2018-12-27 株式会社日立製作所 永久磁石
WO2021149590A1 (ja) * 2020-01-23 2021-07-29 株式会社東北マグネットインスティテュート 合金および成形体
CN115003837A (zh) * 2020-01-23 2022-09-02 株式会社村田制作所 合金和成型体

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