JPH01290746A - 軟磁性合金 - Google Patents

軟磁性合金

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JPH01290746A
JPH01290746A JP63118334A JP11833488A JPH01290746A JP H01290746 A JPH01290746 A JP H01290746A JP 63118334 A JP63118334 A JP 63118334A JP 11833488 A JP11833488 A JP 11833488A JP H01290746 A JPH01290746 A JP H01290746A
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孝雄 沢
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は、軟磁性合金に関する。
(従来技術) 従来から、スイッチングレギュレータなど高周波で使用
する磁心としては、パーマロイ、フェライトなどの結晶
質材料が用いられている。
しかしながら、パーマロイは比抵抗が小さいので高周波
での鉄損が大きくなる。また、フェライトは高周波での
損失は小さいが、磁束密度もせいぜい5000Gと小さ
く、そのため大きな動作磁束密度での使用時にあっては
飽和に近くなり、その結果鉄損が増大する。近時、スイ
ッチングレギュレータに使用される電源トランス、平滑
チョークコイル、コモンモードチョークコイルなど高周
波で使用されるトランスにおいては、形状の小形化が望
まれているが、その場合、動作磁束密度の増大が必要と
なるため、フェライトの鉄損増大は実用上大きな問題と
なる。
このため、結晶構造を持たない非晶質磁性合金が、高透
磁率、低保磁力など優れた軟質磁気特性を示すので最近
注目を集めて一部実用化されている。これらの非晶質磁
性合金は、Fe5Co、Niなどを基本とし、これに非
晶質化元素(メタロイド)としてP、C,B55t、A
I、Geなどを包含するものである。
しかしながら、これら非晶性質磁性合金の全てが高周波
領域で鉄損が小さいというわけではない。
例えば、Fe基非晶質合金は、安価であり50〜60H
zの低周波領域ではケイ素鋼の約1/4という非常に小
さい鉄損を示すが、10〜50Hzという高周波領域に
あっては著しく大きな鉄損を示し、とてもスイッチング
レギュレータ等の高周波領域での使用に適合するもので
はない。これを改善するために、Feの一部をNbSM
o、Cr等の非磁性金属で置換することにより低磁歪化
し、低鉄損、高透磁率を図っているが、例えば樹脂モー
ルド時の樹脂の硬化収縮等による磁気特性の劣化も比較
的大きく、高周波領域で用いられる軟磁性材料としては
、充分な特性を得られるに至っていない。
一方、CO基非晶質合金は、高周波領域で低鉄損、高角
形比が得られるため可飽和リアクトルになどの電子機器
用磁性部品に実用化されるが、コストが比較的高いもの
である。
(発明が解決しようとする課題) 以上に述べたように、Fe基非晶質合金は安価な軟磁性
材料でありながら、磁歪が比較的大きく、Co基非晶質
合金に比べ鉄損、透磁率とも劣っており、高周波領域に
おける用途には問題があった。
一方Co基非晶質合金は磁気特性は良好であるものの、
素材の値段が高いため工業上有利ではなかった。
したがって本発明は、上記問題点に鑑み、高周波領域に
おいて高飽和磁束密度で優れた軟磁気特性を有する軟磁
性合金を提供することを目的とする。
[発明の概要] (課題を解決するための手段と作用) 上記目的を達成するために本願発明者らは合金粗性およ
び組織について種々検討を重ねた結果、まず第1の合金
として (F81−a−b−c  ’a C0b ”c )10
0−d”dM−二周期律表IV a 、 V a 、 
VI a族元素またはMn。
Ni、AIから選ばれる少なくとも1種以上Y  : 
Sl、B、P、Cから選ばれる少なくとも1種以上 0.005≦a≦0.05 0.01≦b≦0.7 0≦c≦0.1 15≦d≦28(原子%) で表わされ、微細結晶粒を有する合金、および第2の合
金として、 (F81−a−b−c ’a C0b ”c )100
−dYdM  : Ag、Au、Zn、Sn、Pb、S
b、Biから選ばれる少なくとも1種以上 M′:周期律表IVa、Va、Vla族元素またはMn
。
Ni、AIから選ばれる少なくとも1種以上Y  : 
81.B、P、Cから選ばれる少なくとも1種以上 0.005≦a≦0.05 0.01≦b≦0.7 0≦c≦0.1 15≦d≦28(原子%) で表わされ、微細結晶粒を有する合金が、軟磁性材料と
して優れた特性を有することを初めて見い出し、本発明
に至ったものである。
本発明は上記組成を有する合金中に特に微細結晶粒を有
することを特徴とする 特に微細結晶粒は、合金中に面積比で30%以上存在す
ることが好ましく、さらには前記微細結晶粒中に50〜
aooAの結晶粒が80%以上存在することが好ましい
。
以下に、本発明合金の組成限定理由および微細結晶粒の
限定理由について説明する。
まず組成限定理由について説明する。
CuあるいはMは耐食性を高め、結晶粒の粗大化を防ぐ
と共に、鉄損、透磁率など軟磁気特性を改善するのに有
効な元素であるが、その量があまり少ないと添加の効果
が得られず、逆にあまり多M′は結晶粒径の均一化に有
効であると共に、磁歪および磁気異方性を低減させ軟磁
気特性の改善、および温度変化に対する磁気特性の改善
に有効な元素であるが、その量があまり多いとキュリー
温度が低くなると共に飽和磁束密度が低くなるため、そ
の量を0〜0.1とした。好ましくは0.02〜0.1
、さらに好ましくは0.02〜0.07である。ここで
M′における各添加元素は上記効果と共にさらにそれぞ
れ、IVa族元素は最適磁気特性を得るための熱処理条
件の範囲の拡大、Va族元素およびMnは耐脆化性の向
上および切断等の加工性の向上、VTa族元素は耐食性
の向上および表面性状の向上、A1は結晶粒の微細化と
共に磁気異方性の低減に有効であり、これにより磁歪、
軟磁気特性の改善、等の効果を有している。
COは低磁歪化、高飽和磁束密度化に有効な元素である
が、その量があまり少ないと添加の効果が得られず、逆
にあまり多いと飽和磁束密度が低減するため、その量を
0.01〜0.7とした。
特に磁歪の低減を重視する場合は0.01〜0.1が好
ましく、高飽和磁束密度化を重視する場合は0.3〜0
.7が好ましいが、 0.1〜0.3でも優れた軟磁気
特性が得られる。
なおCuまたはM、M−Coの複合添加により磁気特性
の温度変化に対する改善が図れる。
Yは製造時における合金の非結晶化または直接微細結晶
を析出させるのに有効な元素であり、その量があまり少
ないと製造時における超急冷の効果が得られにくく上記
状態が得られず、逆にあまり多いと飽和磁束密度が低く
なり上記状態が得られに<<、優れた磁気特性が得られ
なくなるため、その量を15〜28原子%とした。好ま
しくは18〜2B原子%である。特に(S i、C)/
 (B、P)の比は1以上が好ましい。
上記本発明の軟磁性合金は、例えば液体急冷法により、
非晶質合金薄帯を得た後、または、アトマイズ法などに
より急冷粉末を得た後、前記非晶質合金の結晶化温度に
対し一50〜+120℃、好ましくは一30〜+100
℃の温度で1分〜10時間、好ましくは10分〜5時間
の熱処理を行い、意図する微細結晶を析出させる方法、
あるいは液体急冷法の急冷速度を制御して微細結晶粒を
析出させる方法等により得ることが可能となる。
次に本発明の軟磁合金の微細結晶粒について述べる。
本発明の合金中において、あまり微細結晶粒が少ないと
、すなわち非晶質相があまり多いと鉄損が大きく、透磁
率が低く、磁歪が大きく、樹脂モールドによる磁気特性
の劣化が増大するため、合金中の微細結晶粒は面積比で
30%以上存在することが好ましい。
さらに上記微細結晶粒中においても結晶粒径があまり小
さいと磁気特性の改善が図れず、逆にあまり大きいと磁
気特性の劣化が発生するため、上記微細結晶粒中におい
ても、結晶粒径50〜300人の結晶が80%以上存在
することが好ましい。
本発明の軟磁性合金は高周波での軟磁気特性に優れてい
るため、例えば磁気ヘッド、薄膜ヘッド、大電力用を含
む高周波トランス、可飽和リアクトル、コモンモードチ
ョークコイル、ノーマルモ−トチヨークコイル、高電圧
パルス用ノイズフィルタ、レーザ電源等に用いられる磁
気スイッチなど高周波で用いられる磁心、電源センサー
、方位センサー、セキュリティセンサー等の各種センサ
ー用の磁性材料等磁性部品の合金として優れた特性を示
している。
(実施例) 下記第1表に示す本願の第1の発明の組成の合金および
第2表に示す本願の第2の発明の組成の合金より単ロー
ル法により厚さ約21μmの非晶質合金薄帯を得た。そ
の後得られた非晶質合金薄帯を巻回し、外径18mm、
内径12+am、高さ4.5mmのトロイダル状磁心に
成形し、各試料の結晶化温度(昇温速度10deg/a
linで測定)より約50℃高い温度で約40分間熱処
理し測定に供した。
また比較として前記巻回後の磁心に各試料の結晶化温度
(昇温速度10deg/winで測定)より約70℃低
い温度で約40分間熱処理した非晶質状態の磁心を作成
した。
得られた磁心を構成する薄帯中の微細結晶粒の割合とそ
の中での50〜300λの微細結晶粒の割合をそれぞれ
A、B(%)として併せて第1表および第2表に示す。
さらに本発明の微細結晶が存在する磁心と比較例の微細
結晶粒が存在しない磁心についてそれぞれ5個用い、B
−3KG、f−50KHzでの熱処理後の鉄損、磁歪I
KHz2mOeでの透磁率、飽和磁化を併せて第1表お
よび第2表に示す。
以下余白 上記第1表および第2表により明らかなように、本願発
明の合金は微細結晶を設けることにより、同組成の非晶
性質合金薄帯よりなる磁心または他の合金組成の磁心に
比べ鉄損が低く、低磁歪で高透磁率であり、高周波にお
いて優れた軟磁気特性を示している。
また、これらの磁心をエポキシ系樹脂により含浸硬化を
行ったところ、本発明の微細結晶粒を有する磁心の鉄損
の増大はいずれも5%以下であり、良好な磁気特性を保
持しているが、比較として示した合金および非晶質合金
薄帯を用いた磁心の鉄損の増大は3倍程度となり、本発
明との差が一層顕著となった。
[発明の効果] 本発明の合金は、所望の合金組成において、微細結晶粒
を設けることにより、高周波領域において高飽和磁束密
度で優れた軟磁気特性を有するFe基基磁磁性合金提供
することが可能となる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)(Fe_1_−_a_−_b_−_cCu_aC
    o_bM′_c)_1_0_0_−_dY_dM′:周
    期律表IVa,Va,VIa族元素またはMn,Ni,Al
    から選ばれる少なくとも1種以上 Y:Si,B,P,Cから選ばれる少なくとも1種以上 0.005≦a≦0.05 0.01≦b≦0.7 0≦c≦0.1 15≦d≦28(原子%) で表わされ、微細結晶粒を有することを特徴とする高飽
    和磁束密度で優れた軟磁気特性を有する軟磁性合金。 (2)一般式 (Fe_1_−_a_−_b_−_cM_aCo_bM
    ′_c)_1_0_0_−_dY_dM:Ag,Au,
    Zn,Sn,Pb,Sb,Biから選ばれる少なくとも
    1種以上 M′:周期律表IVa,Va,VIa族元素またはMn,N
    i,Alから選ばれる少なくとも1種以上Y:Si,B
    ,P,Cから選ばれる少なくとも1種以上 0.005≦a≦0.05 0.01≦b≦0.7 0≦c≦0.1 15≦d≦28(原子%) で表わされ、微細結晶粒を有することを特徴とする高飽
    和磁束密度で優れた軟磁気特性を有する軟磁性合金。 (3)微細結晶粒は合金中に面積比で30%以上存在し
    、その中で結晶粒径50〜300Åの結晶が80%以上
    存在することを特徴とする請求項1および請求項2の軟
    磁性合金。
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