JPH0258343B2 - - Google Patents
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- JPH0258343B2 JPH0258343B2 JP56142251A JP14225181A JPH0258343B2 JP H0258343 B2 JPH0258343 B2 JP H0258343B2 JP 56142251 A JP56142251 A JP 56142251A JP 14225181 A JP14225181 A JP 14225181A JP H0258343 B2 JPH0258343 B2 JP H0258343B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Description
本発明は電磁気装置の磁心に用いて有効な低損
失非晶質合金に関し、更に詳しくは高周波領域で
鉄損低下の磁気特性を有しスイツチングレギユレ
ータなど高周波用磁心に好適な低損失非晶質合金
に関する。 従来から、スイツチングレギユレータなど高周
波で使用する磁心としては、パーマロイ、フエラ
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、フエライ
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つては、飽和に近くなりその
結果鉄損が増大する。近時、スイツチングレギユ
レータに使用される電源トランスなど高周波で使
用されるトランスにおいては、形状の小型化が望
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、フエライトの鉄損増大は実用上
大きな問題となる。 一方、結晶構造を持たない非晶質磁性合金は、
高透磁率、低保磁力など優れた軟質磁性特性を示
すので最近注目を集めている。これらの非晶質磁
性合金は、Fe、Co、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、Ｂ、
Si、Al、Geなどを包含するものである。 しかしながら、これら非晶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系非晶質合金は、50〜60Hz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、10〜50KHzという高周波領域にあつ
ては著しく大きな鉄損を示し、とてもスイツチン
グレギユ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。また、従来のFe系非晶質合金
にあつて、低損失を得るためには該合金を磁場中
で熱処理することが必要であり、そのため処理工
程が複雑化するなどの製造上の難点があつた。 従来、Fe系非晶質合金において、Feの一部を
Nb、Cr、Mo、Ｗ、Ｖなどの元素で置換すると、
得られた非晶質合金は高透磁率特性を具備するこ
とが知られている。 本発明者らは、Fe系非晶質合金において、高
透磁率を与える組成は必ずしも低鉄損を与える組
成ではないとの事実を見出した。 更に、本発明者らは上記事実を前提として前述
した非晶質合金に関する難点の解消のため鋭意研
究を重ねた結果、Feの一部をNb、更にはCr、
Mo、Ta、Ｗ、Ｖの１種又は２種以上の元素で所
定の原子％量置換すると、得られるFe系非晶質
合金は、高周波領域においても鉄損が小さく、か
つ無磁場中で熱処理して製造することができると
の事実を見出し、本発明非晶質合金を完成するに
到つた。 本発明は、高周波領域において鉄損低下の磁気
特性を有する非晶質合金の提供を目的とする。 本発明の非晶質合金は、次式：（Fe1-a-bNba
Mb）100-cXc （式中、ＭはCr、Mo、Ta、Ｗ、Ｖの群から選
ばれる少くとも１種の元素であり、ＸはＢ又はＢ
とSi（ただし、Siは10原子％以下である。）であ
り、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ0.01≦ａ≦0.065、0.01
≦ｂ≦0.05、0.02≦ａ＋ｂ≦0.075、15≦ｃ≦21の
関係を満足する数である。）で示されることを構
成上の特徴とするものである。 本発明非晶質合金において、NbとＭ（Cr、
Mo、Ta、Ｗ、Ｖ）は高周波領域での鉄損の低下
に寄与する成分で、その包含される量ａ、ｂはそ
れぞれ原子％で表示して、0.01≦ａ≦0.065、0.01
≦ｂ≦0.05、0.02≦ａ＋ｂ≦0.075を満足するよう
に設定される。ａが0.01未満、ｂが0.01未満、ａ
＋ｂが0.02未満のいずれかであつても非晶質合金
における上記した効果はあまりなく、またａが
0.065、ｂが0.05、ａ＋ｂが0.075を超えると逆に
鉄損が増大する。 Ｘは非晶質化のために不可欠の元素を表わし、
Ｂ又はＢとSiである。ＢとSi両者を包含させた場
合、Siの量は10原子％以下であり、Siが10原子％
を超えると得られた合金の鉄損が大きくなる。 Ｘの量：ｃは15≦ｃ≦21を満足する範囲に設定
され、ｃが15未満の場合には合金の非晶質化が困
難となり、また21を超えると鉄損に対するNb、
Ｍの添加の効果が顕著ではなくなる。ｃが17≦ｃ
≦19を満足する場合には、高周波領域における鉄
損が一層低下するので好ましい。 本発明の非晶質合金は、上記したFe、Nb、
Ｍ、Ｘ（Ｂ又はＢとSi）の各成分を所定の割合で
混合した後、溶融し、これを常法（例えば溶湯急
冷法）によつて非晶質合金化し、これを無磁場中
で380〜520℃の温度域で加熱処理することによつ
て容易に作製することができる。 以下に本発明を実施例に基づいて説明する。 実施例 １ 表に示した組成の非晶質合金を圧延急冷法で作
製した。すなわち、２個の高速回転するロールの
間に石英管ノズルから上記組成の溶融合金をアル
ゴンガス圧（1.0〜2.0Kg／cm2）で噴出させ、得ら
れた薄体を急冷して幅２mm厚み30μｍ長さ10ｍの
薄帯試料を作製した。この試料から長さ140cmを
切り取り、これを直径20mmのアルミナ製ボビンに
巻回した後、全体を無磁場中で400℃、15分間熱
処理した。これに１次及び２次コイルを施し（巻
き数、いずれも70回）、磁束密度Bm＝3KGにお
ける鉄損（ｍＷ／c.c.）をワツトメータを用いて周
波数10KHz、20KHz、に対して測定した。 また、飽和磁化は試料振動形磁力計を用い、結
晶化温度はDTA（示差熱分析法）を用いて測定し
た。これらの結果を、各組成の非晶質合金に対応
させて一括して示した。 なお、比較のために、従来からスイツチング電
源用に使用されているMn−Znフエライトの結果
も併記した。
失非晶質合金に関し、更に詳しくは高周波領域で
鉄損低下の磁気特性を有しスイツチングレギユレ
ータなど高周波用磁心に好適な低損失非晶質合金
に関する。 従来から、スイツチングレギユレータなど高周
波で使用する磁心としては、パーマロイ、フエラ
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、フエライ
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つては、飽和に近くなりその
結果鉄損が増大する。近時、スイツチングレギユ
レータに使用される電源トランスなど高周波で使
用されるトランスにおいては、形状の小型化が望
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、フエライトの鉄損増大は実用上
大きな問題となる。 一方、結晶構造を持たない非晶質磁性合金は、
高透磁率、低保磁力など優れた軟質磁性特性を示
すので最近注目を集めている。これらの非晶質磁
性合金は、Fe、Co、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、Ｂ、
Si、Al、Geなどを包含するものである。 しかしながら、これら非晶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系非晶質合金は、50〜60Hz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、10〜50KHzという高周波領域にあつ
ては著しく大きな鉄損を示し、とてもスイツチン
グレギユ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。また、従来のFe系非晶質合金
にあつて、低損失を得るためには該合金を磁場中
で熱処理することが必要であり、そのため処理工
程が複雑化するなどの製造上の難点があつた。 従来、Fe系非晶質合金において、Feの一部を
Nb、Cr、Mo、Ｗ、Ｖなどの元素で置換すると、
得られた非晶質合金は高透磁率特性を具備するこ
とが知られている。 本発明者らは、Fe系非晶質合金において、高
透磁率を与える組成は必ずしも低鉄損を与える組
成ではないとの事実を見出した。 更に、本発明者らは上記事実を前提として前述
した非晶質合金に関する難点の解消のため鋭意研
究を重ねた結果、Feの一部をNb、更にはCr、
Mo、Ta、Ｗ、Ｖの１種又は２種以上の元素で所
定の原子％量置換すると、得られるFe系非晶質
合金は、高周波領域においても鉄損が小さく、か
つ無磁場中で熱処理して製造することができると
の事実を見出し、本発明非晶質合金を完成するに
到つた。 本発明は、高周波領域において鉄損低下の磁気
特性を有する非晶質合金の提供を目的とする。 本発明の非晶質合金は、次式：（Fe1-a-bNba
Mb）100-cXc （式中、ＭはCr、Mo、Ta、Ｗ、Ｖの群から選
ばれる少くとも１種の元素であり、ＸはＢ又はＢ
とSi（ただし、Siは10原子％以下である。）であ
り、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ0.01≦ａ≦0.065、0.01
≦ｂ≦0.05、0.02≦ａ＋ｂ≦0.075、15≦ｃ≦21の
関係を満足する数である。）で示されることを構
成上の特徴とするものである。 本発明非晶質合金において、NbとＭ（Cr、
Mo、Ta、Ｗ、Ｖ）は高周波領域での鉄損の低下
に寄与する成分で、その包含される量ａ、ｂはそ
れぞれ原子％で表示して、0.01≦ａ≦0.065、0.01
≦ｂ≦0.05、0.02≦ａ＋ｂ≦0.075を満足するよう
に設定される。ａが0.01未満、ｂが0.01未満、ａ
＋ｂが0.02未満のいずれかであつても非晶質合金
における上記した効果はあまりなく、またａが
0.065、ｂが0.05、ａ＋ｂが0.075を超えると逆に
鉄損が増大する。 Ｘは非晶質化のために不可欠の元素を表わし、
Ｂ又はＢとSiである。ＢとSi両者を包含させた場
合、Siの量は10原子％以下であり、Siが10原子％
を超えると得られた合金の鉄損が大きくなる。 Ｘの量：ｃは15≦ｃ≦21を満足する範囲に設定
され、ｃが15未満の場合には合金の非晶質化が困
難となり、また21を超えると鉄損に対するNb、
Ｍの添加の効果が顕著ではなくなる。ｃが17≦ｃ
≦19を満足する場合には、高周波領域における鉄
損が一層低下するので好ましい。 本発明の非晶質合金は、上記したFe、Nb、
Ｍ、Ｘ（Ｂ又はＢとSi）の各成分を所定の割合で
混合した後、溶融し、これを常法（例えば溶湯急
冷法）によつて非晶質合金化し、これを無磁場中
で380〜520℃の温度域で加熱処理することによつ
て容易に作製することができる。 以下に本発明を実施例に基づいて説明する。 実施例 １ 表に示した組成の非晶質合金を圧延急冷法で作
製した。すなわち、２個の高速回転するロールの
間に石英管ノズルから上記組成の溶融合金をアル
ゴンガス圧（1.0〜2.0Kg／cm2）で噴出させ、得ら
れた薄体を急冷して幅２mm厚み30μｍ長さ10ｍの
薄帯試料を作製した。この試料から長さ140cmを
切り取り、これを直径20mmのアルミナ製ボビンに
巻回した後、全体を無磁場中で400℃、15分間熱
処理した。これに１次及び２次コイルを施し（巻
き数、いずれも70回）、磁束密度Bm＝3KGにお
ける鉄損（ｍＷ／c.c.）をワツトメータを用いて周
波数10KHz、20KHz、に対して測定した。 また、飽和磁化は試料振動形磁力計を用い、結
晶化温度はDTA（示差熱分析法）を用いて測定し
た。これらの結果を、各組成の非晶質合金に対応
させて一括して示した。 なお、比較のために、従来からスイツチング電
源用に使用されているMn−Znフエライトの結果
も併記した。
【表】
結果から明らかなように、本発明の非晶質合金
は磁束密度がフエライトよりも大きく、かつフエ
ライトよりも鉄損が小さい。 実施例 ２ ＭとしてCrを選びその添加量を変化させて実
施例１と同様の方法で、（Fe0.98-bNb0.02
Crb）82Si6B12の非晶質合金（ａ＝0.02）を作製し
た。これを磁束密度Bm＝3KG下において、10K
Hz、20KHzの周波数で鉄損を測定した。その結果
を、Cr添加量(b)の関係として図に示した。図か
ら明らかなように、0.01≦ｂ≦0.05したがつて、
0.03≦ａ＋ｂ≦0.07の範囲においてその鉄損が特
に小さくなることが判明した。 同様にＭとして、Mo、Ta、Ｗ、Ｖをそれぞれ
選択し、同様の測定を行なつたところCrの場合
と同様な結果が得られた。 以上、本発明の非晶質合金は磁束密度がフエラ
イトよりも大きく、高周波での鉄損がフエライト
よりも優れており、しかも鉄を主体にした材料で
あるため低価格であり、高周波トランスなどの小
形化が可能となるので、工業上有益なものであ
る。
は磁束密度がフエライトよりも大きく、かつフエ
ライトよりも鉄損が小さい。 実施例 ２ ＭとしてCrを選びその添加量を変化させて実
施例１と同様の方法で、（Fe0.98-bNb0.02
Crb）82Si6B12の非晶質合金（ａ＝0.02）を作製し
た。これを磁束密度Bm＝3KG下において、10K
Hz、20KHzの周波数で鉄損を測定した。その結果
を、Cr添加量(b)の関係として図に示した。図か
ら明らかなように、0.01≦ｂ≦0.05したがつて、
0.03≦ａ＋ｂ≦0.07の範囲においてその鉄損が特
に小さくなることが判明した。 同様にＭとして、Mo、Ta、Ｗ、Ｖをそれぞれ
選択し、同様の測定を行なつたところCrの場合
と同様な結果が得られた。 以上、本発明の非晶質合金は磁束密度がフエラ
イトよりも大きく、高周波での鉄損がフエライト
よりも優れており、しかも鉄を主体にした材料で
あるため低価格であり、高周波トランスなどの小
形化が可能となるので、工業上有益なものであ
る。
図は本発明の非晶質合金におけるCrの添加量
と磁束密度Bm＝3KGにおける周波数10KHz、
20KHzでの鉄損との関係図である。
と磁束密度Bm＝3KGにおける周波数10KHz、
20KHzでの鉄損との関係図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 次式：（Fe1-a-bNbaMb）100-cXc （式中、ＭはCr、Mo、Ta、Ｗ、Ｖの群から選
ばれる少くとも１種の元素であり、ＸはＢ又はＢ
とSi（ただし、Siは10原子％以下である。）であ
り、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ0.01≦ａ≦0.065、0.01
≦ｂ≦0.05、0.02≦ａ＋ｂ≦0.075、15≦ｃ≦21の
関係を満足する数である。） で示されることを特徴とする低損失非晶質合金。 ２ ｃが17≦ｂ≦19を満足する数である特許請求
の範囲第１項記載の低損失非晶質合金。 ３ 無磁場中において、結晶化温度以下の温度で
熱処理されて成る特許請求の範囲第１項又は第２
項記載の低損失非晶質合金。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56142251A JPS5845356A (ja) | 1981-09-11 | 1981-09-11 | 低損失非晶質合金 |
| US06/415,489 US4462826A (en) | 1981-09-11 | 1982-09-07 | Low-loss amorphous alloy |
| KR8204067A KR870000039B1 (ko) | 1981-09-11 | 1982-09-08 | 저철손 비정질합금 |
| DE8282108364T DE3275103D1 (en) | 1981-09-11 | 1982-09-10 | Low-loss amorphous alloy |
| EP82108364A EP0074640B1 (en) | 1981-09-11 | 1982-09-10 | Low-loss amorphous alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56142251A JPS5845356A (ja) | 1981-09-11 | 1981-09-11 | 低損失非晶質合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5845356A JPS5845356A (ja) | 1983-03-16 |
| JPH0258343B2 true JPH0258343B2 (ja) | 1990-12-07 |
Family
ID=15310959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56142251A Granted JPS5845356A (ja) | 1981-09-11 | 1981-09-11 | 低損失非晶質合金 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5845356A (ja) |
| KR (1) | KR870000039B1 (ja) |
-
1981
- 1981-09-11 JP JP56142251A patent/JPS5845356A/ja active Granted
-
1982
- 1982-09-08 KR KR8204067A patent/KR870000039B1/ko not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR840001642A (ko) | 1984-05-16 |
| JPS5845356A (ja) | 1983-03-16 |
| KR870000039B1 (ko) | 1987-02-07 |
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