JPH03215650A - パーミンバー特性を備えた超微結晶合金及びその製法 - Google Patents

パーミンバー特性を備えた超微結晶合金及びその製法

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JPH03215650A
JPH03215650A JP1270913A JP27091389A JPH03215650A JP H03215650 A JPH03215650 A JP H03215650A JP 1270913 A JP1270913 A JP 1270913A JP 27091389 A JP27091389 A JP 27091389A JP H03215650 A JPH03215650 A JP H03215650A
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crystalline
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克仁 吉沢
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、低い励磁磁場における比較的一定の透磁率及
びくびれたヒステリシスループをもつパーミンバー特性
を備えた超微細な結晶粒組織からなる合金及びその製造
法に関するものである。
[従来の技術] 従来、励磁磁場が低い領域で比較的一定の透磁率を有す
る合金としては、Fe−Ni−Co系のパーミンバー合
金が知られている。これらの合金は通常結晶質であり、
代表的組成としては20%It%Fe−60tzt%C
o−20wt%Niや30wt%Fe−25wt%Co
−45wt%Ni等が知られている。代表的特性は直流
の保磁力Hcが0.5 0e,初透磁率μ。が100、
残留磁束密度が7.5kGである(7,5wt%Mo−
45wt%Ni−25wtlCo−22.5wt%Fe
)。
また、近年このような特性を示すものとして、Co−F
e−Ni系のアモルファス合金が報告されている(特開
昭62−170446号)。これによれば、Bsが0.
5T(5kG)〜1.OT (10kG)、励磁磁場が
低い領域における透磁率μが2000から30000程
度の値が得られている。
ところで、このようなバーミンバー特性を示す合金は,
各種センサー材として非常に有用である。
たとえば、低励磁磁場領域で比較的一定の透磁率を示す
ことから、微弱な電流を検出する電流センサーに利用で
きる。また非線形なヒステリシス曲線を示すため、高周
波で励磁し磁化した場合、高調波が発生し、これを検出
することにより盗難防止センサー等にも利用できる。こ
れらの用途に対しては低磁場領域で比較的一定の透磁率
を示すことだけでなく、感度の点から低励磁磁場におい
てできるだけ高い透磁率を示すことも必要である。
また、信頼性の点から、経時変化が小さいことも要求さ
れる。更には、飽和磁束密度が高いことも部品の小型化
の面で重要となる。
[発明が解決しようとする課題コ しかしながら、従来の結晶質のパーミンバー合金は、H
cが大きいため低磁場領域の透磁率μ。が低く十分な感
度が得られない問題がある。これに対して,パーミンバ
ー特性を示すアモルファス合金の場合はμ。は大きいが
、熱安定性や経時安定性に劣り、過酷な条件下や特性の
変化を嫌う用途には不適である。また飽和磁束密度は前
述のアモルファス合金の場合IT(10kG)以下であ
り、十分とはいえない。
[課題を解決するための手段コ 上記問題点を解決するために,本発明者らは鋭意検討の
結果、Fe,A(Cu,Ag及びAuからなる群から選
ばれた少なくとも一種の元素)およびM(ただし阿はN
b,W,Ta,Zr,Hf,Ti,W,Mn,Cr及び
MOからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素)を
必須元素として含み,組織の少なくとも50%が平均粒
径1000人以下の微細な結晶粒からなる合金を、前記
組成の非晶質合金を製造し、これを加熱し、組織の少な
くとも50%が平均粒径1000人以下の微細な結晶と
なるように熱処理した後に、結晶化により形成したbc
cFe固溶体相のキュリー温度以下の温度で熱処理する
ことにより製造した場合に、低い励磁磁界における比較
的一定な透磁率μ。及びくびれたヒステリシスループを
もつパーミンバー特性を示す合金が得られることを見い
だし本発明に想到した。
本発明においてA (Cu , Ag及びAuからなる
群から選ばれた少なくとも一種の元素)およびM(ただ
しXはZr , Hf , Ti , V , Mn 
, Cr及びMoからなる群から選ばれる少なくとも一
種の元素)は必須元素である。A及びHの複合添加効果
により組織は著しく微細化され、低い励磁磁界における
比較的一定な透磁率及びくびれたヒステリシスループを
もつパーミンバー特性を示しかつ高透磁率で安定性に優
れた合金が得られる。組織の少なくとも50%は平均粒
径1000人以下の微細な結晶粒からなる必要がある。
これは、結晶粒が50%未満、粒径が1000人以上に
なると軟磁気特性が劣下し、バーミンバー特性を示して
も初透磁率μ。が低くなり好ましくなく、かつ熱安定性
及び経時安定性にも劣り好ましくないためである。より
好ましい平均粒径は500人以下、特に好ましくは、2
0人から200人である。代表的合金組成としては、 組成式: (Fe1−aMa)x n a −x−F−z−(X−
4−yA,SxyB,M’ al’l” axy(at
%) (但し、旧よCo及び/またはNiであり、AはCu,
 Ag、Auから選ばれる少なくとも一種の元素、『は
Nb,W,Ta,Zr,Hf,Ti,W,Mn,Cr及
びMOからなる群から選ばれた少なくとも1種の元素、
κ″はAl,白金族元素,Sc,Y,Zn,Sn,Re
からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素,XはC
,Ge,P,Ga,Sb,In,Be,Asからなる群
から選ばれた少なくとも1種の元素であり、a,X+V
+Z+C1tβ及びγはそれぞれO≦a≦0.5,0.
1≦x≦3,0≦y≦30,0≦2≦25,5≦y+z
≦30.0.1≦α≦30.0≦β≦10,0≦γ≦1
0を満たす。)により表される組成が挙げられる。組織
の残部は通常非晶質であるが、実質的に結晶質からなる
合金でも同様な特性が得られる。
もう一つの本発明は、前記組成の非晶質合金を製造する
工程とこれを加熱し、組織の少なくとも50%が平均粒
径1000人以下の微細な結晶となるように熱処理する
工程と、結晶化により形成したbccFe固溶体相のキ
ュリー温度以下の温度で熱処理する工程からなることを
特徴とする低い励磁磁界における比較的一定な透磁率μ
。及びくびれたヒステリシスループをもつパーミンバー
特性を備えた超微結晶合金の製造方法である。
上記製造方法により超微結晶合金において、低い励磁磁
界における比較的一定な透磁率μ。及びくびれたヒステ
リシスループをもつパーミンバー特性が得られかつ、初
透磁率が高く安定性にも優れた合金を製造できる。はじ
めの熱処理は組織を微細化し優れた軟磁気特性と熱的安
定性、経時安定性を得るために行い、bccFe固溶体
のキュリー温度以下で行う熱処理は比較的一定な透磁率
μ。
及びくびれたヒステリシスループをもつバーミンバー特
性を得るために行う。より好ましいキュリー温度以下の
温度の熱処理条件は300℃以上で4時間以上である。
この範囲で特に優れたパーミンバー特性が得られる。ま
た、Co,Nu等の元素を含む合金の場合よりパーミン
バー特性が得られ易い。
くびれたB−Hカーブが得られる理由は、十分明かには
なっていないが、次の理由が考えられる。
結晶化し微細結晶粒が形成した合金をキュリー温度以下
で熱処理を行うと合金の磁区構造を反映した内部磁場の
方向に構成原子が異方的に配列し誘導磁気異方性が生ず
る。このため、磁区の固着が起こり、ある方向に磁場を
印加した場合磁化しにくい領域が合金中に形成し、パー
ミンバー特性を示すようになると考えられる。しかし、
このような異方性は本発明合金の場合室温付近では生じ
にくく、非晶質合金に較べて著しく安定である.非晶質
合金の場合は、100℃付近の低い温度でも特性が変化
し安定性に欠け実用的でない。
[実施例] 以下本発明を実施例に基づいて説明するが本発明はこれ
らに限定されるものではない。
実施例1 原子2でCul.2%,Nb2.9%SL13.7%,
88.8%残部実質的にFeからなる合金溶湯を単ロー
ル法により急冷し、厚さ17μm、幅2mmの非晶質合
金薄帯を作製した。
次いで、この合金薄帯を長さ100mmに切断した。
次ぎにこの磁心を窒素ガス雰囲気中570℃で1時間熱
処理した。熱処理後の合金は透過電子顕微鏡による観察
の結果、結晶粒径約100人程度の超微細な結晶が組織
のほとんどを占めていることが確認された。主相である
bccFe相のキュリー温度は約570℃であった。
この熱処理後の合金を次ぎに450℃に12h保持し本
発明合金を作製し直流B−Hカーブを測定した。
得られた結果を第1図に示す。
くびれたヒステリシスカーブを示し、パーミンバー特性
を示すことが分かる。また、保磁力は小さく初期の透磁
率が高く優れていることが分かる。
また、飽和磁束密度は1 2kG以上ありCo基の非晶
質合金より優れている。
実施例2 原子%テcul.1%,Nb3.2%,Si13.0%
,85.1%,Mo0.6%残部実質的にFeからなる
合金溶湯を単ロール法により急冷し、板厚16μm,幅
1.5mmの非晶質合金を作製した。次ぎにこの合金を
150+amに切断し窒素ガス雰囲気中575℃で45
分間熱処理した。熱処理後の合金は透過電子顕微鏡によ
る観察の結果、結晶粒径約100人程度の超微細な結晶
が組織のほとんどを占めていることが確認された。主相
であるbccFe相のキュリー温度は約570’Cであ
った。次ぎに熱処理後の合金を第2図に示す熱処理温度
で12時間熱処理した。熱処理後の直流B−Hカーブを
第2図に示す。
特に300℃以上の熱処理の場合に大きくくびれだヒス
テリシスカーブとなり顕著なパーミンバー特性を示すこ
とが分かる。
実施例3 原子% テA u 1 . O%,Nb3.4%Si1
3.7%,89.2%,V0.6%残部実質的にFeか
らなる合金溶湯を単ロール法により急冷し、板厚16μ
m,幅1.1+n+nの非晶質合金を作製した。次ぎに
この合金を140mmに切断しArガス雰囲気中580
℃で40分熱処理した。熱処理後の合金は透過電子顕微
鏡による観察の結果、結晶粒径約100人程度の超微細
な結晶が組織のほとんどを占めていることが確認された
。主相であるbccFe相のキュリー温度は約570℃
であった。次ぎに熱処理後の合金を第3図に示す熱処理
時間熱処理を行った。熱処理温度はキュリー温度より低
い400℃とした。熱処理後の直流B−Hカーブを第3
図に示す。
実施例4 第1表に示す組成の非晶質合金を単ロール法、スパッタ
法により作製し、結晶化熱処理後、450℃で4h熱処
理を行った。熱処理後の合金は透過電子顕微鏡による観
察の結果、結晶粒径約100人程度の超微細な結晶が組
織のほとんどを占めていることが確認された。
第 1 表 次ぎにこの合金をキュリー温度以下で熱処理し、直流B
−Hカーブ及び透磁率μ。を測定した。熱処理後の合金
は実施例1と同様にパーミンバー特性を示した。次ぎに
この合金を150℃に保持し、初期の透磁率μ。。,と
100時間後のμ。100を測定した。
初期の透磁率μ。。,と100時間後のμ。100の比
μ。。/μo100を示す。
本発明合金は従来の非晶質合金に較べμ。。/μ。
100の値が1に近く安定である。また従来の結晶材に
較べ著しくμ。が大きく感度を高くできるため磁気応用
により適することがわかる。
[発明の効果] 本発明によれば、低い励磁磁界における比較的一定な透
磁率及びくびれたヒステリシスループをもつパーミンバ
ー特性を示し、透磁率が高く安定性にも優れた超微結晶
合金及びその製法を提供できるためその効果は著しいも
のがある。
【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明合金の直流B−Hカーブの一例を示し
た図、第2図は本発明番J係わる合金の直流B−}1カ
ーブの熱処理温度による変化を示した図、第3図は本発
明に係わる合金の直流B−Hカーブの熱処理時間による
変化を示した図である。 第 1 図 第 2 図 第 3 図 手 続 補 正 」茎 口 (自発) 平成 2年 5月22日 特a庁長官 殿 1、事イ′1の表示 重成 1年 特 許 願 第27091 3号 2、発明の名称 パーミンバー特性を備えた超微結晶台金及ひ゛その製1
人 3、補[I:.ち・する者 事イ1との関係

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Fe,A(Cu,Ag及びAuからなる群から選
    ばれた少なくとも一種の元素)およびM(ただしMはN
    b,W,Ta,Zr,Hf,Ti,V,Mn,Cr及び
    Moからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素)を
    必須元素として含み、組織の少なくとも50%が平均粒
    径1000Å以下の微細な結晶粒からなり、低い励磁磁
    界における比較的一定な透磁率及びくびれたヒステリシ
    スループをもつパーミンバー特性を備えたことを特徴と
    する超微結晶合金。
  2. (2)組成式: (Fe_1_−_aM_a)_1_0_0_−_x_−
    _y_−_z_−_α_−_β_−_γA_xSi_y
    B_zM’_αM”_βX_γ(at%) (但し、MはCo及び/またはNiであり、AはCu、
    Ag、Auから選ばれる少なくとも一種の元素、M’は
    Nb,W,Ta,Zr,Hf,Ti,V,Mn,Cr及
    びMoからなる群から選ばれた少なくとも1種の元素、
    M”はAl,白金族元素,Sc,Y,Zn,Sn,Re
    からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素、XはC
    ,Ge,P,Ga,Sb,In,Be,Asからなる群
    から選ばれた少なくとも1種の元素であり、a,x,y
    ,z,α,β及びγはそれぞれ0≦a≦0.5,0.1
    ≦x≦3,0≦y≦30,0≦z≦25,5≦y+z≦
    30,0.1≦α≦30,0≦β≦10,0≦γ≦10
    を満たす。)により表される組成からなることを特徴と
    する請求項1に記載の超微結晶磁性合金。
  3. (3)組織の残部が非晶質であることを特徴とする請求
    項1乃至2のいずれかに記載の超微結晶磁性合金。
  4. (4)実質的に結晶質からなることを特徴とする請求項
    1乃至2のいずれかに記載の超微結晶磁性合金。
  5. (5)前記組成の非晶質合金を製造する工程とこれを加
    熱し、組織の少なくとも50%が平均粒径1000Å以
    下の微細な結晶となるように熱処理する工程と、結晶化
    により形成したbccFe固溶体相のキュリー温度以下
    の温度で熱処理する工程からなることを特徴とする低い
    励磁磁界における比較的一定な透磁率及びくびれたヒス
    テリシスループをもつパーミンバー特性を備えた超微結
    晶合金の製造方法。
  6. (6)キュリー温度以下の温度の熱処理を300℃以上
    でかつ4時間以上行うことを特徴とする請求項5に記載
    の超微結晶磁性合金の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006525655A (ja) * 2003-04-02 2006-11-09 バクームシュメルツェ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニ コマンディートゲゼルシャフト 鉄心とその製造および使用方法

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