JPH0375342A - 軟磁性合金およびその製造方法 - Google Patents

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、軟磁性合金、特に高耐食性で低磁歪のＦｅ基
基磁磁性合金、その製造方法とに関する。

〈従来の技術〉 軟磁性材料に求められる要求特性は、年々厳しくなって
いる。

しかし、基本的には、高飽和磁化、高透磁率および低鉄
損であることが求められる。　これらの要求特性を満足
するために、軟磁性材料は以下に示す特性を満足する必
要がある。

（Ｌ）磁歪定数Ｌｓが小さいこと（ルＳ＝±５ＸＩＯ−
’以内にあること）。

（２）結晶磁気異方性が小さいこと。

この２つの要求特性を満足しない限りにおいては、十分
な基本特性が得られないか、または用途によっては全く
使用できない軟磁性材料となってしまう。

より詳述すると、磁気ヘッド等の使用時に応力が常にか
かる用途、あるいは圧粉コア等のコア自体の製造過程、
あるいはコア自体に応力が常に印加されたままの状態に
ある用途においては、磁歪定数は、Ｌｓ＝Ｏ〜−５Ｘ　
１０−’であることが必須条件である。

Ｆｅ基合金軟磁性材料としては、純鉄、珪素鋼、センダ
スト合金、アモルファス合金等が知られており、高飽和
磁束密度であることが特徴である。

これら軟磁性材料において、Ｆｅ基アモルファス合金が
その高飽和磁束密度、低損失の特徴により、広く使用さ
れるようになってきた。

しかしながら、Ｆｅ基アモルファス合金は高磁歪定数を
有するため、その用途が限定されていた。　特に磁気ヘ
ッド、平滑チョークコイル、圧粉コア、磁気シールド等
の応力がかかる用途に対しては、磁気特性が大きく劣化
してしまうという根本的な問題が発生するために、用途
拡大がいま一歩進まない状況にある。

一方、アモルファス合金の中でもＣＯ基アモルファス合
金のように、磁歪定数がほぼ零に近い合金がある。　し
かしながら、この合金は飽和磁束密度が低く、かつ高価
であるという欠点がある。　このため、その用途は、磁
気ヘッド等の素材のコストがあまり問題にならない分野
に限定されていた。

アモルファス合金のこのような問題を解決するために、
欧州特許公開０２７１６５７号公報では、微結晶相から
なる軟磁性合金を提案している。　この軟磁性合金は、
まずアモルファス合金を作製し、これに熱処理を施すこ
とにより微結晶相を形成するものである。

この合金は、従来のＦｅ基アモルファス合金の欠点をか
なり改善する発明である。　特に、飽和磁歪定数が大き
く減少することは、好ましいことである。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、この合金にしてもまだ特性が不十分であ
る。　特に、磁歪定数が零か負の合金が作製できないこ
とに問題があり、従って、磁気ヘッド等の応力のかかる
用途には、現実的には使用できないという欠点がある。

前記公報には、ホウ素Ｂの含有量が約５％の近傍で磁歪
定数がほぼ零になる実施例が記載されている（例えば、
Ｆ　ｅｙ４Ｃｕｌ　Ｎ　ｂ＊　Ｓ　ｉ　ｌ？Ｂ６合金）
　　しかしながら、ホウ素Ｂの含有量が５％程度の合金
がアモルファス化し難いことは、−船釣に広く知られて
いることである。

また、このような合金は、金属材料を使用する上で基本
的に重要な耐食性が、著しく低いという欠点がある。

ところで、微結晶相を有する合金は、上記したようにア
モルファス合金に熱処理を施すことにより製造され、ア
モルファス合金は、単ロール法や双ロール法等の液体急
冷法により製造される。　単ロール法や双ロール法は、
合金溶湯をノズルから射出して冷却ロール表面に衝突さ
せることにより高速急冷し、アモルファス合金の薄帯や
薄片を得る方法である。　高速急冷は、合金溶湯の酸化
を防ぐために非酸化性雰囲気中で行なわれることが望ま
しい。

しかし、厳密な非酸化性雰囲気とすることは非常に困難
であり、また、製造コストも高くなってしまう。　従っ
て、通常、特に急冷の際の雰囲気は酸素を多少含むもの
であり、このため、ノズル先端部付近において合金溶湯
が酸化される。　合金溶湯の酸化、物はスケールとなっ
てノズル先端部に堆積するため、合金溶湯の射出を続け
るとノズルが閉塞し、さらには破壊され、ノズル交換が
必要となったり、装置自体の破壊を引き起こすことがあ
る。

このようなノズル閉塞は、合金溶湯射出を長時間連続的
に行なう量産の際に特に問題となる。

また、合金溶湯の粘度が高いと、酸化物によるノズル径
減少により射出が困難となり、ノズルの閉塞か加速され
る。

このようにノズルの閉塞が生じることにより、量産性が
低下し、また、コスト高となる。

本発明は、上記したような事情からなされたものであり
、微結晶相を有する軟磁性合金であって、耐食性が著し
く向上し、しかも、磁歪定数が極めて小さい軟磁性合金
、特に磁歪定数がほぼ零に近いか、零から負の範囲に存
在する軟磁性合金であり、しかも、量産性が高く低コス
トで得られる軟磁性合金と、その製造方法とを提供する
ことを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 このような目的は、下記（１）〜（５）の本発明により
達成される。

（１）微結晶相を有する軟磁性合金であって、原子比で
下記式（Ｉ）で表わされる組成を有することを特徴とす
る軟磁性合金。

［式（Ｉ）］ （Ｆｅ　ｌ　−ａＮＩ　Ｊ　Ｉ　Ｇｏ　−Ｘ　−１１−
１−ｐ−Ｑ　−ｒｃｕＪ１ｙＢｘｃｆ’ｐＶｑＭｎｒ（
但し、上記式（Ｉ）において、 Ｏ≦ａ≦０．５、 Ｏ３ｌ≦Ｘ≦５． ６≦ｙ≦２０． ６≦Ｚ≦２０． １５≦ｙ十ｚ≦３０゜ ０．５≦ｐ≦１０ ０．５≦ｑ≦２．５ ０≦ｒ ３≦ｐ＋ｑ＋ｒ≦１２．５ である。Ｊ （２）磁歪定数ルＳが±５Ｘ１０−’以内である上記（
１）に記載の軟磁性合金。

（３）微結晶相の割合が０．１〜９５％である上記（１
）または（２）に記載の軟磁性合金。

（４）原子比で下記式（Ｉ）で表わされる組成を有する
アモルファス合金に熱処理を施し、微結晶相を有する軟
磁性合金を得ることを特徴とする軟磁性合金の製造方法
。

［式（１）］ ％式％ （但し、上記式（Ｉ）において、 ０５ａ≦０．５． ０．１≦Ｘ≦５． ６≦ｙ≦２０． ６≦２≦２０゜ １５≦ｙ＋ｚ≦３０゜ ０．５≦ｐ≦１０ ０．５≦ｑ≦２．５ Ｏ≦　ｒ ３≦ｐ＋ｑ＋ｒ　≦１２．５ である。） （５）前記アモルファス合金が、合金溶湯をノズルから
射出して冷却基体に衝突させることにより製造される上
記（４）に記載の軟磁性合金の製造方法。

く作用〉 本発明の軟磁性合金は、 ＦｅＣｕＣｒ　（Ｖ、Ｍｎ）ＳｉＢ 系の組成を基本としている。

本発明の軟磁性合金は、上記合金を一旦アモルファス合
金化し、これに熱処理を施すことにより微結晶相を形成
して得られるものである。

本発明では微結晶相を有する軟磁性合金に、Ｃｒおよび
Ｖ、あるいはこれらに加えＭｎを含有させたため、磁歪
を小さく、特に磁歪を零から負とすることができるもの
であり、さらに耐食性を著しく改善できるものである。

本発明の軟磁性合金は、このように磁歪が小さいため、
例えば、軟磁性合金粉末と結合剤とを含有する磁気シー
ルド材に最適である。　すなわち、磁気シールド材を製
造する際の粉末と結合剤との混線時や結合剤の硬化収縮
時、あるいは磁気シールド材として使用する際に応力を
受けた場合でも、磁気特性の低下がほとんどなく、磁気
シールド特性が劣化しない。

また、本発明の軟磁性合金は、各種磁心にも好適である
。　例えば、ギャップ付磁心、カットコア等に適用した
場合、唸りが生じない。

また、ギャップ付磁心、カットコア等を形成するに際し
樹脂被覆を設ける場合、上記と同様に、樹脂の硬化収縮
により磁気特性が劣化しない。

さらにまた、磁歪が小さいため磁気ヘッドに好適である
ことは勿論である。

そして、本発明の軟磁性合金は、前記式（Ｉ）で表わさ
れる組成を有し、特にＶ含有量を２．５ａｔ％以下に抑
えるため、ノズルから合金溶湯な射出して高速急冷する
際に合金溶湯の酸化が防止され、また、溶湯としたとき
の粘度が低い。　従って、前記式（Ｉ）で表わされる組
成を選択することにより、ノズルの閉塞を極めて効果的
に防止することができる。

なお、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎなどを含有することにより達成さ
れる軟磁性合金の耐食性向上効果は、軟磁性合金表面に
形成される不働態膜の作用によるが、合金溶湯では不働
態膜を形成することができない。　このため、本発明者
らは合金溶湯の耐酸化性を向上させるために実験を重ね
た結果、■含有量を２゜５ａｔ％以下とすることにより
、臨界的に耐酸化性が向上することを知見し、前記本発
明に至ったものである。

〈具体的構成〉 以下、本発明の具体的構成を詳細に説明する。

本発明の軟磁性合金は、微結晶相を有し、原子比で下記
式（Ｉ）で表わされる組成を有する。

［式（Ｉ）］ （Ｆｅｄ−ａＮｌａ）ｔｏｏ−Ｘ−Ｆ−！−１１−ｑ−
ｒｃｕ、１Ｓ１ｙＢｘｃｆ”ｐＶＪｎｒ但し、上記式（
Ｉ）において、 Ｏ≦ａ≦０．５． ０．１５ｘ≦５． ６≦ｙ≦２０１ ６≦Ｚ≦２０． １５≦ｙ＋ｚ≦３０゜ ０．５≦ｐ≦１０ ０．５≦ｑ≦２．５ ０≦ｒ ３≦ｐ＋ｑ＋ｒ≦１２．５ である。

Ｎｉが含有される場合、延性および展性が向上する。　
このため、後述する媒体撹拌ミルにて粉末化する際に、
磁気シールド材用として好ましい扁平状化を行なうこと
ができる。　また、Ｎｉを含有することにより耐食性も
向上する。

ａが上記範囲を超えると、飽和磁束密度の低下が生じる
。　なお、好ましくはＯ≦ａ≦０．１である。

Ｃｕは、後述する熱処理により微結晶相を形成する際に
、必須の元素である。　Ｃｕの含有量を表わすＸが上記
範囲未満であると微結晶相の形成が困難となり、上記範
囲を超えると合金溶湯の急冷に際して薄帯化が困難とな
る。　また、Ｘが上記範囲を外れると、磁気特性、特に
透磁率が低下し、例えば、コモンモードチョーク用巻磁
心に適用した場合、良好な実効透磁率が得られない。　
なお、好ましくは０．３≦Ｘ≦２である。

ＳｉおよびＢは合金をアモルファス化するために含有さ
れる。　本発明では、上記式で表わされる組成の合金溶
湯を、単ロール法等で高速急冷することにより、あるい
は水アトマイズ法による高速急冷によりアモルファス合
金を製造し、このアモルファス合金に熱処理を施すこと
により微結晶相を形成するため、ＳｉおよびＢは、上記
範囲にて含有される必要がある。

Ｓｔの含有量を表わすｙ、Ｂの含有量を表わすＺおよび
ｙ＋ｚが上記範囲を外れると、合金のアモルファス化が
困難となる。　また、Ｂが上記範囲を超えると磁歪が増
加してしまう。

なお、好ましくは、８≦ｙ≦２０．６≦Ｚ≦１６、特に
７≦Ｚ≦１６．２０≦ｙ＋ｚ≦２８である。

ＳＬおよびＢの他、ガラス化元素としてＣ１Ｇｅ、Ｐ％
Ｇａ％Ｓｂ、Ｉｎ、ＢｅおよびＡｓから選ばれる元素の
１種以上が含有されていてもよい。　これらのガラス化
元素は、ＳＬおよびＢと共にアモルファス化を助長する
作用を示し、また、キュリー温度および磁歪の調整作用
も有する。　これらガラス化元素は、ＳｉとＢの含有量
の合計、すなわちｙ＋ｚの３０％以下を置換するように
含有されることが好ましい。

これらのうち特にＰは、耐食性を向上させ、かつアモル
ファス化を助長させる元素として好ましい。

Ｃｒ、■およびＭｎは、磁歪を減少させるためおよび耐
食性を向上させるために含有される。　また、■および
Ｍｎは、後述する結晶化のための熱処理の際に、好まし
い処理温度の範囲を広げる作用も有する。　ｐ＋ｑ＋ｒ
が上記範囲未満となると、微結晶相の形成が困難となる
他、十分な低磁歪および耐食性が得られない。　また、
ｐ＋ｑ＋ｒが上記範囲を超えるとアモルファス化が困難
となる他、飽和磁束密度が低下する。

そして、■の含有量を表わすｑを上記範囲とすることに
より、溶湯としたときの耐酸化性が著しく改善され、ま
た、溶湯の粘度も低下する。　なお、ｐ、ｑ％ｒの好ま
しい範囲は、１　≦ｐ≦３ ０、５≦ｑ≦　１ Ｏ≦　ｒ　≦　０．　５ である。

本発明の軟磁性合金の磁気特性としては、１００　ｋＨ
ｚにおいて５０００以上の実効透磁率が得られ、１００
００以上、２００００にも及ぶ実効透磁率が容易に得ら
れる。　さらに、１０ｋＧ以上の飽和磁束密度が容易に
得られる。

以上に挙げた元素の他、本発明の軟磁性合金には、Ａｊ
２、白金族元素、Ｓｃ、Ｙ、希土類元素、Ａｕ、Ｚｎ、
ＳｎおよびＲｅから選択される１種以上の元素が含有さ
れていてもよい。

これらの元素が含有される場合、その含有量の合計は、
上記式で表わされる組成に対して１０％以下であること
が好ましい。

本発明の軟磁性合金は、微結晶相の占める割合が０．１
〜９５％、特に５０〜９０％であることが好ましい。　
このような結晶化率範囲とすることにより小さなんＳを
得ることができ、実効透磁率が向上する。　結晶化率は
熱処理条件により制御できる。

なお、結晶領域は、透過型電子顕微鏡写真により確認す
ることができる。　また、軟磁性合金の微結晶相以外の
部分は、実質的にアモルファスで構成される。

本発明において良好な磁気特性を得るためには、微結晶
の平均粒径を好ましくは１０００Å以下、より好ましく
は５００Å以下、さらに好ましくは２００Å以下、特に
好ましくは５０〜２００人とすることがよい。　この場
合の平均粒径は、各結晶粒の最大径の平均とする。　平
均粒径は透過型電子顕微鏡により測定することができる
。

なお、本発明の軟磁性合金には、磁気特性に悪影響を与
えない限り、Ｎ、Ｏ，Ｓ等の不可避的不純物が含有され
ていてもよい。

以下、本発明の軟磁性合金の製造方法を説明する。

本発明の軟磁性合金は、薄帯状、薄片状あるいは粉末状
のアモルファス合金に熱処理を施して、微結晶相を形成
することにより得られる。

アモルファス合金の製造には高速急冷法を用いればよく
、高速急冷法としては、合金溶湯なノズルから射出して
冷却ロール等の冷却基体表面に衝突させることにより高
速急冷する通常の液体急冷法が好ましく、また、後述す
る水アトマイズ法を用いてもよい。

このような液体急冷法としては、単ロール法や双ロール
法等のいずれであってもよい。

そして、これらの高速急冷法において、前記式で表わさ
れる組成を有する合金溶湯を用いることにより、ノズル
の閉塞を防止することができる。

本発明において、液体急冷法に用いるノズルの射出部ス
リット形状や射出圧力に特に制限はないが、本発明は閉
塞が発生し易いノズル、例えばノズルの射出部スリット
形状のリップ幅が０．１”０．５ｍｍ程度のものに対し
て特に高い効果を発揮する。

また、急冷は一般的には大気中で行なわれるが、少なく
ともノズル射出部にＡｒ等の不活性ガスを吹きつけなが
ら行なうことが好ましく、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気中
で行なうことがより好ましく、真空中で行なうことがさ
らに好ましい。

液体急冷法により製造されるアモルファス合金薄帯の厚
さは、５〜５０％、特に１０〜２５−であることが好ま
しい。

厚さが上記範囲を外れるアモルファス合金薄帯は、製造
が困難である。

液体急冷法や水アトマイズ法により作製された合金薄帯
あるいは合金粉末に施される熱処理は、真空中、あるい
は窒素、水素、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気中で行なうこ
とが好ましいが、空気中で行なってもよい。

熱処理の温度および時間は、熱処理される合金の組成、
形状、寸法などによっても変わるが、４００〜７００℃
にて５分間〜２４時間であることが好ましい。

本発明によれば、このような温度範囲のほぼ全域に亙っ
て良好な磁気特性、特に高い透磁率が得られる。

熱処理温度が上記範囲未満であると、微結晶相を形成す
ることが困難となり、上記範囲を超えると結晶粒が粗大
となり、いずれも高い磁気特性を有する軟磁性粉末が得
られない。

熱処理時間が上記範囲未満であると均一な加熱を行なう
ことが困難となり、また、上記範囲を超えると結晶粒が
粗大化し、いずれも高い磁気特性の軟磁性合金が得られ
ない。

なお、より好ましい熱処理温度および熱処理時間は、５
００〜６５０℃にて５分間〜６時間である。

なお、この熱処理は、磁場中にて行なわれてもよい。

以下、本発明の軟磁性合金の好ましい適用例を説明する
。

［巻磁心］ 本発明が適用された巻磁心は、本発明の軟磁性合金の巻
回体である。

巻磁心の形状および寸法に特に制限はなく、形状は、ト
ロイダル状、レーストラック状等の各種形状から目的に
応じて選択すればよく、また、寸法は、例えば、外径３
〜１０００ｍｍ程度、内径２〜５００ｍｍ程度、高さ１
〜１１００ｆｆ１程度である。

また、巻磁心は、耐圧性が要求される場合には眉間絶縁
を施すことが好ましい。

層間絶縁方法に特に制限はなく、ポリイミド、ポリエス
テル等の有機フィルムを眉間に挟む方法、アルミナ、マ
グネシア等の無機粉末の塗布層を眉間に介在させる方法
などの通常の方法で行なえばよい。

このような巻磁心の製造方法に特に制限はないが、上記
式で表わされる合金の溶湯な液体急冷法によりアモルフ
ァス合金薄帯とし、このアモルファス合金薄帯を巻回し
た後、上記した熱処理により微結晶相を形成することが
好ましい。

なお、熱処理は、基本的には不活性雰囲気で実施するこ
とが好ましいが、空気中等の酸化性雰囲気にても可能で
ある。　この場合薄帯表面に薄い酸化膜が形成されるた
め層間絶縁効果が得られ、特に高周波領域で使用するコ
モンモードチョーク用磁心に適用する場合、周波数特性
が改善される効果がある。

磁心の磁気特性を制御するためには、磁場中にて熱処理
することが好ましい。　巻磁心の磁束方向（薄帯の長さ
方向）に磁場を印加しながら熱処理すると、高角形特性
の巻磁心を得ることができる。　一方、巻磁心の磁束方
向と直角方向（薄帯の幅方向）に磁場を印加しながら熱
処理すると、恒透磁率特性を有する高透磁率巻磁心を作
製することができる。

なお、このようにして得られた軟磁性薄帯の巻回体をカ
ットコアやギャップ付コアとする場合、エポキシ樹脂等
の熱硬化性樹脂に゛含浸後、熱硬化して被覆を形成し、
次いで切断あるいはギャップ形成を行なう。

［圧粉磁心］ 本発明が適用された圧粉磁心は、上記式で表わされる軟
磁性合金の粉末を含有する。

圧粉磁心の形状および寸法は、上記した巻磁心と同様の
ものを含み、さらに多様なものとすることができる。

このような圧粉磁心の製造方法に特に制限はないが、下
記の方法により製造することが好ましい。

まず、上記式で表わされる組成を有する合金溶湯を液体
急冷法により高速急冷し、アモルファス合金薄帯を得る
。

次いで、このアモルファス合金薄帯に脆化のための熱処
理を施す。　この熱処理は、３００〜４５０℃程度にて
１０分〜１０時間程度行なうことが好ましい。

脆化熱処理後、振動ボールミルなどにより１０〜３００
０−程度の平均粒径に粉砕する。

得られたアモルファス合金粒子に絶縁処理を施す。　絶
縁処理方法に特に制限はないが、粒子表面に水ガラス等
の無機材料の被覆を形成することにより絶縁を行なうこ
とが好ましい。

なお、脆化のための熱処理を酸化性雰囲気中で行なうこ
とにより、前記した巻磁心と同様に絶縁膜を形成するこ
ともできる。　この場合、さらに上記のような絶縁処理
を施してもよい。

絶縁処理されたアモルファス合金粒子を、プレス成形す
る。　プレス成形する際には、必要に応じて各種無機潤
滑剤および／または有機潤滑剤を添加してもよい。

プレス時の温度は４００〜５５０℃程度、印加圧力は５
〜２０　ｔ　７ｃｍ”程度、圧力保持時間は０．１秒〜
１時間程度である。

プレス成型した後、上記した条件により熱処理を施して
アモルファス合金粒子に微結晶相を形成し、本発明の軟
磁性合金の粉末を含有する圧粉磁心を得る。　なお、磁
心中の粉末の占積率は、５０−１００％程度であり、好
ましくは、７５〜９５％である。

このようにして得られる本発明の巻磁心および圧粉磁心
は、スイッチング電源用出力平滑チ会−クコイルなどに
好適である。

［ｒｉ１気シールド材］ 本発明の軟磁性合金が適用された磁気シールド材は、本
発明の軟磁性合金を粉末化した軟磁性粉末と結合剤とを
含有する。

この軟磁性粉末は、扁平状粒子から構成されることが好
ましい。

扁平状粒子の平均厚さは１−以下、特に０．０１〜１戸
であることが好ましい。　平均厚さが０．０１ｐｍ未満
となると、結合剤への分散性が低下する。　また、透磁
率等の磁気特性が低下し、シールド特性が不十分となる
。

一方、１−を超えると、磁気シールド材を薄く塗布する
場合に扁平状粒子が均一に分散された塗膜を形成するこ
とができず、また、塗膜の厚さ方向の扁平状粒子の存在
数が少なくなるため、シールド特性が不十分となる。　
なお、平均厚さが０．０１〜０．６−となると、より好
ましい結果を得る。

平均厚さは、分析型走査型電子顕微鏡で測定すればよい
。

扁平状粒子の平均アスペクト比は１０〜３０００、特に
１０〜５００であることが好ましい。　本発明において
平均アスペクト比とは、扁平状粒子の平均粒径をその平
均厚さで除した値である。

平均アスペクト比が１０未満であると反磁界の影響が大
きくなり、透磁率などの磁気特性が低下し、シールド特
性が不十分となる。

方、上記した範囲内の平均厚さを有する扁平状粒子にお
いて平均アスペクト比が３０００を超える場合、平均粒
径が大きくなりすぎるので、結合剤と混練する際に破断
が生じ易くなり磁気特性が劣化する。

なお、この場合の平均粒径とは重量平均粒径り、。を意
味し、軟磁性粉末を構成する扁平状粒子の重量を粒径の
小さい方から積算し、この値が軟磁性粉末全体の重量の
５０％に達したときの扁平状粒子の粒径である。　また
、この場合の粒径は、光散乱法を用いた粒度分析計で測
定した粒径である。　より具体的には、光散乱法を用い
た粒度分析とは、試料を例えば循環しながらレーザー光
やハロゲンランプ等を光源としてフランホーファ回折あ
るいはミイ散乱の散乱角を測定し、粒度分布を測定する
ものである。

この詳細は、例えば「粉体と工業Ｊ　ＶＯＬ、１９Ｎｏ
、　７　（１９ｇ？）に記載されている。　上記のＤＩ
Ｉ。

は、このような粒度分析計により得られた粒度分布によ
り決定することができる。

扁平状粒子は、このようにして決定されるり、。が、５
〜３０−であることが好ましい。

このような扁平状粒子の主面形状において、その長軸の
長さ（最大径）をａ、短軸の長さ（最小径）をｂとした
とき、軸比の平均ａ　／　ｂは、磁気シールドに方向性
が要求される場合には１．２以上のできるだけ大きい値
が望ましい。

磁界源が方向性を有する場合には、その方向へ配向磁場
を作用させながら磁性塗料を硬化させればその方向の透
磁率の向上ができ、磁気シールド効果を大きくすること
ができる。　この場合、ａ／ｂが１．２〜５となると、
より好ましい結果を得る。　そして、後述する媒体撹拌
ミルによれば、このような軸比を容易に実現することが
できる。

粒子の長軸および短軸は、分析型透過型電子顕微鏡によ
り測定すればよい。

このような扁平状粒子からなる軟磁性粉末は、磁気シー
ルド特性向上のために以下のような磁気特性を有するこ
とが好ましい。

直流磁界での最大透磁率μ、は、２０〜８０、より好ま
しくは２５〜６０であり、保磁力Ｈｃは１〜２００ｅ、
より好ましくは１〜１４０ｅである。

なお、このような扁平状粒子からなる軟磁性粉末の磁気
特性、特゛に保磁力は、同組成の薄帯状合金の１００〜
１０００倍程度となるのが通常である。

上記したような軟磁性粉末は、下記の製造方法により製
造されることが好ましい。

この製造方法は、上記式で表わされる組成の合金溶湯を
高速急冷してアモルファス合金粉末を製造する第１工程
と、扁平状アモルファス合金粒子から構成されるアモル
ファス合金粉末を得る第２工程と、得られた扁平状アモ
ルファス合金粉末に熱処理を施して微結晶相を形成する
第３工程とを含む。

第１工程では、高速急冷に水アトマイズ法を用いること
が好ましい。　この明細書では、水アトマイズ法により
得られたアモルファス合金粉末を、水アトマイズ粉末と
称する。

第１図は、水アトマイズ法を説明する模式図である。

原料合金は誘導加熱などにより溶湯とされ、溶解炉１底
部のノズルから噴霧タンク２内に流下される。　流下さ
れた合金溶湯に噴霧ノズル３から高圧水を噴射し、冷却
して凝固・粉末化する。　なお、粉末の酸化を防ぐため
、噴霧タンク２内は、不活性ガス雰囲気とすることが好
ましい。　次いで、噴霧タンク２および排水タンク５内
から粉末を回収し、乾燥して水アトマイズ粉末を得る。

このような水アトマイズ法を用いると、合金溶湯は薄帯
形状などを経ることなく直接粒子化される。

このような水アトマイズ法において、溶湯の流下量、噴
霧ノズルからの高圧水の加圧圧力、噴射量、噴射速度、
噴射方向、噴霧ノズルの形状等を適当に制御・調整する
ことにより、後述する嵩密度および寸法の水アトマイズ
粉末を得ることができる。　水アトマイズ法のこれら各
種条件の好適例を、下記に示す。

溶湯の流下量は１０−１０００ｇ／ｓ程度であることが
好ましい。

噴霧ノズルからの高圧水の加圧圧力は１゜〜１０００気
圧程度、噴射量は５０〜１００Ｉ２／ｓｅｃ程度である
ことが好ましい。

なお、好ましい冷却速度は１０”〜１０’”Ｃ／ｓ程度
である。

また、原料合金の組成は、目的とする軟磁性粉末の組成
とすればよく、具体的には、上記式で表わされる組成か
ら選択される。

上記したような軟磁性粉末を得るためには、水アトマイ
ズ粉末を構成するアモルファス合金粒子の重量平均粒径
り、。を、５〜３０ｐｉ、特に７〜２０−とすることが
好ましい。　この範囲未満となると扁平状化しにくくな
り、この範囲を超えるとアモルファス化度が低下する。

また、水アトマイズ粉末は、嵩密度が ２　ｇ／ｃｍ”以上、特に２．１〜５　ｇ／ｃ−さらに
は２．５〜４．５ｇ／ｃｍ”であることが好ましい。

なお、嵩密度と合金粒子形状の規則性とは相関する。　
具体的には、嵩密度が小さい場合、粒子形状の不規則性
が高く、嵩密度が大きい場合、粒子形状の不規則性は低
い。　そして、嵩密度が上記範囲を超える水アトマイズ
粉末はアモルファス化度が低いため、媒体撹拌ミルによ
り扁平状化を行なっても、後述するアモルファス化度を
達成することが困難である。　また、嵩密度が上記範囲
未満である水アトマイズ粉末は合金粒子の形状不規則性
が高いため、媒体撹拌ミルによって扁平状化する際に合
金粒子の不規則な破断が生じ、前述した寸法、形状およ
び粒度分布を有する扁平状粒子とすることが困難である
。

嵩密度が上記範囲内である水アトマイズ粉末では合金粒
子がほぼ球状であるため、第２工程において媒体撹拌ミ
ルにより扁平状化を行なった場合、媒体撹拌ミルの圧延
・剪断作用が有効にはたらき、上記したような形状およ
び寸法の扁平状粒子を容易に得ることができる。

なお、前記したような軟磁性粉末を得るためには、この
ような水アトマイズ法に限らず、通常の単ロール法等の
高速冷却法により薄帯を製造し、この薄帯を粗粉砕した
後に媒体撹拌ミルによる扁平状化を行ない、扁平状アモ
ルファス合金粒子を得てもよい。

第２工程におけるアモルファス合金粒子の扁平状化は、
媒体撹拌ミルにより行なうことが好ましい。

媒体撹拌ミルはビン型ミル、ビーズミルあるいはアジテ
ータ−ボールミルとも称される撹拌機であり、例えば特
開昭６１−２５９７３９号公報などに記載がある。

第２図は、媒体撹拌ミルの構造を示す部分縦断面図であ
る。

媒体撹拌ミル１１は、円筒容器１２の内周側面およびこ
の円筒容器１２内に設けられた回転体１３の外周側面に
多数のロッド１４が植立されており、円筒容器１２内周
側面と回転体１３の外周側面との間には媒体としてビー
ズと、被撹拌物が充填される。

そして、円筒容器１２と回転体１３とが相対的に高速回
転されることにより、ロッド１４がビーズを撹拌し、被
撹拌物は主としてビーズにより圧延・剪断される。

水アトマイズ粉末を構成するアモルファス合金粒子は、
このような媒体撹拌ミルが有する圧延・剪断作用により
扁平状化され、前述したような磁気シールド材として好
適な扁平形状が得られる。

媒体撹拌ミルを用いて圧延・剪断する際の好ましい条件
としては、例えば、ビーズ径１〜５ｍｍ、ビーズ充填率
は２０〜８０％、回転体１３外周側面に設けられたロッ
ド１４先端での周速１〜２０ｍ／ｓ程度である。

なお、媒体撹拌ミル以外の手段、例えば、スタンプミル
、振動ミル、アトライター等では、前述したような形状
の扁平状合金粉末を得ることはできない。

媒体撹拌ミルにより所定形状および寸法とされた扁平状
合金粒子は、第３工程において熱処理が施される。　こ
の熱処理により、扁平状合金粒子には前述した微結晶相
が形成される。

この熱処理は、前述した熱処理と同様にして行なう。

このようにして得られる軟磁性粉末と結合剤とを含有す
る磁気シールド材は、結合剤中に軟磁性粉末を構成する
扁平状粒子が分散されているものである。

このような磁気シールド材は、素材１００％に換算した
場合の直流磁界での最大透磁率μヨを５０以上、好まし
くは１００以上、特に１５０〜４００、さらには１８０
〜３５０とすることができ、保磁力Ｈｃを２〜２００ｅ
、特に２〜１５０ｅとすることができる。

このような磁気特性が容易に得られるのは、粉砕等の加
工工数が少なく、導入される加工歪が減少するからであ
る。　このだめ、大きなμ、がえられ、十分な磁気シー
ルド効果がえられる。　また、Ｈｃは２００ｅ以下とな
り、この点でも十分な磁気シールド効果がえもれる。

なお、軟磁性粉末の磁気シールド材中で充填率は、６０
〜９５＋ｖｔ％であることが好ましい。

充填率が６０ｗｔ％未満であると磁気シールド効果が急
激に減少し、９５ｗｔ％を超えると軟磁性粉末が結合剤
によって強固に結び付くことができず、磁気シールド材
の強度が低下する。

充填率が７０〜９０ｗｔ％であると、特に良好な磁気シ
ールド効果が得られ、シールド材の強度も十分である。

用いる結合剤に特に制限はなく、公知の熱可塑性樹脂、
熱硬化性樹脂、放射線硬化性樹脂等から適当に選択する
ことができる。

なお、磁気シールド材は、軟磁性粉末および結合剤の他
、硬化剤、分散剤、安定剤、カップリング剤等を含有し
てちよい。

このような磁気シールド材は、通常、所望の形状に成形
され、あるいは必要な溶媒を用いて塗布用組成物とされ
た後に塗布され、次いで、必要に応じて加熱硬化されて
用いられる。

なお、硬化は、一般に、加熱オーブン中で５０〜８０℃
にて６〜１００時間程度加熱すればよい。

磁気シールド材を、膜状あるいは薄帯状に成形して磁気
シールド用に用いる場合、磁気シールド材の厚さは５〜
２００μであることが好ましい。

このような厚さ範囲とするのは、本発明が適用された磁
気シールド材は前記したような磁気特性を有するため、
５戸の厚さでも高い磁気シールド効果を示し、また、シ
ールド材が磁気飽和しない程度の強度を有する磁界のシ
ールドをする場合、２００μを超える厚さに形成しても
磁気シールド効果は顕著には向上せず、２００μ以下と
すればコスト的にも有利だからである。

なお、磁気シールド材を所要の形状に成形あるいは塗布
する際に、配向磁界をかけたりあるいは機械的に配向す
ることにより、方向性の高い磁気シールド材とすること
ができ、特に、磁気シールド材を板状あるいは膜状とし
たときには、膜面と平行な方向の磁界に対して高い磁気
シールド効果を示し、上記のような厚さ範囲にて十分な
効果を示すものである。

なお、磁気シールド材に適用するに際し、軟磁性粉末に
は、Ｃｕ、Ｎｉ等の導電性被膜を形成してもよい。

このような磁気シールド材は、スピーカ、ＣＲＴ等の磁
気シールドの他、極めて広い範囲に適用することができ
る。

［磁気ヘッド］ 薄板を積層した磁気ヘッド、薄膜型磁気ヘッド、あるい
はメタル・イン・ギャップ型磁気ヘッドの薄膜等、いず
れにも好適である。

〈実施例〉 以下、具体的実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説
明する。

［実施例１］ 下記表１に示す組成を有する原料合金溶湯を単ロール法
により高速急冷し、アモルファス合金薄帯を作製した。

高速急冷は、大気中で行なった。　また、冷却ロール面
に合金溶湯な射出するために用いたノズルは、射出部ス
リット形状のリップ幅が０．５ｍｍであり、合金溶湯を
Ａｒガスにより０　、　２　ｋｇｆ／ｃｍ’″に加圧す
ることにより射出した。

これらの合金について、ノズルが完全に閉塞するまでの
時間を測定し、下記基準で評価した。　結果を下記表１
に示す。

０：３０分間以上 ○：１０分間以上３０分間未満 ×：１０分間未満 次いで、高速急冷により得られたアモルファス合金薄帯
に、Ｎ２ガス中で４７０〜５５０℃にて１時間熱処理を
施して微結晶相を形成し、軟磁性薄帯サンプルを得た。

　これらの軟磁性薄帯サンプルの厚さは２２μ、幅は３
Ｉ！１ｍであった。

これらのサンプルに対し、飽和磁歪定数λＳの測定、耐
食性の評価および応力印加による保磁力Ｈｃの変化率の
測定を行なった。

耐食性は、各サンプルを５％食塩水に２４時間浸漬した
後の表面状態を、下記の基準で評価した。

○：変化なし Δ：部分的に発錆 ×：発錆面積大 ××：全面に発錆 保磁力Ｈｃの変化率は、以下のようにして測定した。

上記各薄帯サンプルを外径１４■、内径１゜１、高さ３
ｍｍのトロイダル状に巻回し、終端を固定して巻磁心と
した。　この巻磁心の保磁力Ｈｃｏを測定した。

次いで、これらの巻磁心に５００ｇの重りを載せて応力
を印加し、このときの巻磁心の保磁力Ｈｃ＋を測定した
。　表１に示す保磁力の変化率は、Ｈｃ　＋　／　Ｈｃ
　ｏである。

なお、透過型電子顕微鏡により観察した結果、本発明の
サンプルにおける平均粒径１０００Å以下の結晶粒から
なる微結晶相の割合は、８０〜９０％であった。

表１に示される結果から、ＣｒおよびＶを含有する本発
明の軟磁性合金は、磁歪定数λＳが小さく、かつ耐食性
が良好であることが明らかである。

そして、■含有量を２．５ａｔ％以下とすることにより
、ノズルの閉塞が著しく改善されることが明らかである
。

［実施例２］ 実施例１のサンプルＮｏ、　３作製に用いたアモルファ
ス合金薄帯を３５０℃にて１時間熱処理することにより
脆化し、次いで振動ボールミルにより粒径１０５〜５０
０−の範囲になるよう粉砕した。　得られた粉末に水ガ
ラスの被覆を形成し、さらに印加圧力１０　ｔ　７ｃｍ
２で４８０℃にて１分間プレスした。　さらに実施例１
と同様な熱処理を施し、外径１４ｍｍ、内径１０ｍｍ、
高さ３ｎｕｏの圧粉磁心を得た。

この圧粉磁心中の合金粉末の占積率は、９１ｖｏ１％で
あった。

この圧粉磁心をスイッチング電源用平滑チョークコイル
として用いたところ、唸りは認められなかった。

なお、この圧粉磁心の１　ｋＨｚでの透磁率は３５０で
あった。

また、この圧粉磁心に含有される合金粉末を透過型電子
顕微鏡により観察した結果、平均粒径１０００Å以下の
結晶粒からなる微結晶相の割合は８０〜９０％であった
。

［実施例３］ 実施例１のサンプルＮｏ、　２作製に用いたアモルファ
ス合金薄帯を巻回した。　さらに、実施例１と同様な熱
処理を施して微結晶相を形成し、外径１４ＩＩＩＩ１１
１内径１０ｍｍ、高さ３ａｕｎの巻回体を得た。

得られた巻回体をエポキシ樹脂に含浸した後、熱硬化を
行ない巻磁心とした。

次いで、この巻磁心にギャップ長０．８ｍｍのギャップ
を形成し、さらに巻線を施した。　これをスイッチング
電源用平滑チョークコイルとして用いたところ、ギャッ
プ形成部の唸りは認められなかった。

なお、この巻磁心の１　ｋＨｚでの透磁率は２５０であ
り、保磁力は０．２’Ｏｅ、飽和磁束密度は１０ｋＧで
あった。

また、この巻磁心を構成する合金薄帯を透過型電子顕微
鏡により観察した結果、平均粒径１０００Å以下の結晶
粒からなる微結晶相の割合は８０〜９０％であった。

［実施例４］ 第１図に示すような水アトマイズ装置を用いて水アトマ
イズ粉末を得た。　原料合金の組成は、実施例１のサン
プルＮ００３のものを用いた。

なお、水アトマイズ装置の溶解炉１底部のノズル内径は
、２ｍｍとし、射出圧力は０．２ｋｇｆ／ｃｍ”とした
。　また、射出時の雰囲気は、酸素を１％未満含有する
Ａｒガス雰囲気とした。

このような条件で合金溶湯の射出を続けたところ、３０
分以上、ノズルの閉塞はみられなかった。

次いで、水アトマイズ粉末を第２図に示すような媒体撹
拌ミルで扁平状化した。　次いで、扁平状化された水ア
トマイズ粉末に実施例１と同様な熱処理を施した。　熱
処理後の水アトマイズ粉末を透過型電子顕微鏡により観
察した結果、平均粒径１０００Å以下の結晶粒からなる
微結晶相の割合は８０〜９０％であった。　水アトマイ
ズ粉末のＤ６゜は１２戸、平均厚さは０．１−であり、
ａ　／　ｂは、１．４であった。

なお、平均厚さは分析型走査型電子顕微鏡により測定し
、Ｉ）ｓｏは光散乱を利用した粒度分析計により測定し
た。

次に、得られた軟磁性粉末を下記の結合剤、硬化剤およ
び溶剤と混合し、磁気シールド材を作製した。

（結合剤） 塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体 ［エスレックＡ（漬水化学社製）］ １１００重量 部リウレタン［ニラポラン２３０４　（日本ポリウレタ
ン社製）］　　　　　　　１１００重量部固型分換算） （硬化剤） ポリイソシアネート［コロネートＨＬ（日本ポリウレタ
ン社製）］　　　　　１１０重量部溶　剤） ＭＥＫ　　　　　　　　　　　８５０重量部磁気シール
ド材中の軟磁性粉末の充填率は８０ｗｔ％とじた。

得られた磁気シールド材を、厚さ７５μの長尺ＰＥＴ基
板に１００μ厚に塗布し、ロール状に巻き取った後、６
０℃にて６０分間加熱して結合剤を硬化した。　次いで
磁気シールド材をシート状に切断してシールド板とした
。

このシールド板についてシールド比を測定した。

シールド比は、シールド板を磁石上に設置し、シールド
板から０．５ｃｍの位置での漏れ磁束φを測定し、これ
とシールド板がない場合の磁束φ。とを比較した比φ／
φ。で表わした。

なお、測定の際には、シールド板を曲率半径７０ｎ＋ｍ
に湾曲させて応力を加えた。

このシールド板のシールド比は、０．０２以下であった
。

また、結合剤の硬化前と硬化後に、それぞれ磁気シール
ド材の保磁力を測定したところ、これらの間に差はみら
れなかった。

［実施例５］ Ｆｅ５ｓ、　５ｃｕｏ、　５ｃｒｉ、　ｓＬ＋、　ｏｓ
ｉ＋ｓ、Ｊ１４．０の原子比組成を有する合金溶湯を単
ロール法により高速急冷し、アモルファス合金薄帯を作
成した。

このアモルファス合金薄帯の巻回体を作製した。　この
巻回体の形状は、外径１４ｍｍ、内径８ｍ＋ｎ、高さ１
０ｍｍのトロイダル形状とした。

この巻回体をＮ２ガス雰囲気中にて５１０℃にて１時間
熱処理し、巻磁心を得た。　熱処理後に薄帯のＸ線回折
を行なったところ、結晶を表わすピークが明瞭に観察さ
れた。　微結晶相の確認のために透過型電子顕微鏡にて
その組織を観察したところ、平均粒径１０００Å以下の
結晶粒からなる微結晶相の割合は８０〜９０％であった
。

得られた巻磁心について、ノイズフィルター用コモンモ
ードチョークコイルに適用する場合の基本特性である実
効透磁率μｅを測定したところ、測定周波数１００ｋＨ
ｚ、測定磁界２　　ｍＯｅにて、１ｔｅ　＝１９，００
０であった。

この値は、従来のＦｅ基アモルファス合金では達成でき
ない値であり、よく調整されたＧ。

基アモルファス合金でようやく得られる値である。

また、この巻磁心の飽和磁束密度Ｂｓは１２ｋＧであっ
た。　この値は、−船釣なＣＯ基アモルファス合金のそ
れの３倍程度である。

なお、比較のために、Ｍｎ−Ｚｎフェライト磁心とＦｅ
基アモルファス合金を用いた巻磁心についても同様な測
定を行なった。　上記の本発明合金を用いた巻磁心の測
定結果と、これらの磁心の測定結果とを下記表２に示す
。

表　　　　　２ Ｂ　ｓ　（ｋＧ）　　　　　　μｅ 本発明　　　　　　１２　　　　　１９．０００フエラ
イト　　　　　４．１　　　　　５．５００アモルファ
ス　　　１２　　　　　５．５００【実施例６］ 下記表３に示す組成の軟磁性合金薄帯を上記実施例に準
じて作製しこれらの合金薄帯の磁歪定数んＳ、実効透磁
率μｅ、および飽和磁束密度Ｂｓを測定した。　なお、
実効透磁率は、測定周波数１００ｋＨｚ、測定磁界２　
　ｍｏｅで測定した。

結果を表３に示す。

なお、透過型電子顕微鏡により観察した結果、本発明の
サンプルにおける平均粒径１０００Å以下の結晶粒から
なる微結晶相の割合は、８０〜９０％であった。

表３に示される結果から、本発明の軟磁性合金は磁歪が
小さく、しかも磁気特性が良好であることが明らかであ
る。

以上の実施例から本発明の効果が明らかである。

〈発明の効果〉 本発明では、微結晶相を有する軟磁性合金において、Ｃ
ｒおよびＶを添加し、必要に応じさらにＭｎを添加した
組成により、低磁歪かつ高耐食性の軟磁性合金が実現し
、しかも、原料アモルファス合金を製造する際に、合金
溶湯を射出するノズルの閉塞が防止されるため、高い量
産性および低コスト化が実現する。

４、

【図面の簡単な説明】

第１図は、水アトマイズ法を説明するための模式図であ
る。 第２図は、媒体撹拌ミルの構造を示す部分縦断面図であ
る。 Ｆ　工　Ｇ。 符号の説明 １・・・溶解炉 ２・・・噴霧タンク ３・・・噴霧ノズル ４・・・水 ５・・・排水タンク １１・・・媒体撹拌ミル １２・・・円筒容器 １３・・・回転体 １４・・・ロッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）微結晶相を有する軟磁性合金であって、原子比で
   下記式（Ｉ）で表わされる組成を有することを特徴とす
   る軟磁性合金。 【式（Ｉ）］ （Ｆｅ＿１＿−＿ａＮｉ＿ａ）＿１＿０＿０＿ｘ＿ｙ＿
   ｚ＿ｐ＿ｑ＿ｒＣｕ＿ｘＳｉ＿ｙＢ＿ｚＣｒ＿ｐＶ＿ｑ
   Ｍｎ＿ｒ（但し、上記式（Ｉ）において、 ０≦ａ≦０．５、 ０．１≦ｘ≦５、 ６≦ｙ≦２０、 ６≦ｚ≦２０、 １５≦ｙ＋ｚ≦３０、 ０．５≦ｐ≦１０ ０．５≦ｑ≦２．５ ０≦ｒ ３≦ｐ＋ｑ＋ｒ≦１２．５ である。） （２）磁歪定数λｓが±５×１０＾−＾６以内である請
   求項１に記載の軟磁性合金。 （３）微結晶相の割合が０．１〜９５％である請求項１
   または２に記載の軟磁性合金。 （４）原子比で下記式（Ｉ）で表わされる組成を有する
   アモルファス合金に熱処理を施し、微結晶相を有する軟
   磁性合金を得ることを特徴とする軟磁性合金の製造方法
   。 ［式（Ｉ）］ （Ｆｅ＿１＿−＿ａＮｉ＿ａ）＿１＿０＿０＿ｘ＿ｙ＿
   ｚ＿ｐ＿ｑ＿ｒＣｕ＿ｘＳｉ＿ｙＢ＿ｚＣｒ＿ｐＶ＿ｑ
   Ｍｎ＿ｒ（但し、上記式（Ｉ）において、 ０≦ａ≦０．５、 ０．１≦Ｘ≦５、 ６≦ｙ≦２０、 ６≦ｚ≦２０、 １５≦ｙ＋ｚ≦３０、 ０．５≦ｐ≦１０ ０．５≦ｑ≦２．５ ０≦ｒ ３≦ｐ＋ｑ＋ｒ≦１２．５ である。） （５）前記アモルフアス合金が、合金溶湯をノズルから
   射出して冷却基体に衝突させることにより製造される請
   求項４に記載の軟磁性合金の製造方法。