JPH06200357A

JPH06200357A - 非晶質合金

Info

Publication number: JPH06200357A
Application number: JP33505791A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Ogata; 安伸緒方; Taku Meguro; 卓目黒; Ryozo Sawada; 良三沢田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1994-07-19

Abstract

(57)【要約】【目的】励磁電流特性に優れた非晶質合金を提供する
こと。【構成】非晶質形成元素であるＳｉ、ＢのほかにＦ
ｅ、Ｃｏおよび添加元素をそれぞれ所定量含有せしめた
もので、これにより励磁電流特性を向上せしめた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、励磁電流特性の良好な
非晶質合金に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気移相器、磁気増幅器、直流電流検出
器、磁気変調器などには、例えば、異方性５０％Ｎｉパ
ーマロイ、スーパーマロイ、方向性ケイ素鋼などから成
る巻鉄心が使用されている。これら従来の巻鉄心は、励
磁電流特性に優れ、また飽和までの急峻性が大きいこと
で知られているが、近年より小さい電流による励磁、飽
和電圧の増加、飽和に至る急峻なＩ−Ｖ特性が求められ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】また、従来の鉄心のう
ち、特に５０Ｎｉパーマロイ、スーパーマロイ等のパー
マロイ系鉄心は、構成材料の歪感受性が大きいために、
運搬、輸送、巻線などの作業の際に、機械的歪による磁
気特性の劣化が著しく、巻鉄心としての所要機能、電気
的平衡を損なうなど大きな欠点を有している。加うる
に、これら従来の巻鉄心構成材料を製造するには、溶
解、造塊、熱間圧延、酸洗、冷間圧延などの複雑で周到
な工程を必要とするため、巻鉄心の価格を高価なものと
していた。本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、励
磁電流特性に優れた非晶質合金を提供することを目的と
するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本願発明者らは、式Ｆｅ_dＣｏ_eＴ_fＳｉ_gＢ_h（式
中ＴはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｕ、Ｎ
ｉ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、
Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙのうちの１種または２種以上で
あり、ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝１００）で示される非晶質
合金、特に上記式において、７２≦ｄ＋ｅ≦８５、０．
７０≦ｅ／ｄ＋ｅ≦０．９９、ｆ≦３、７＜ｇ＜１６、
７＜ｈ＜１０、１５≦ｇ＋ｈ≦２５なる条件を満足する
非晶質合金を磁場中で焼なまし、冷却したものを用いて
巻鉄心を構成すると優れた励磁電流特性が得られること
を見出し、本発明を完成したものである。

【０００５】

【作用】本発明において、非晶質形成元素であるＳｉと
Ｂの総和が１５原子％（以下単に％と記す）未満では非
晶質化そのものが困難となり、２５％をこえると磁束密
度の低下をきたすので、１５〜２５％とする。非晶質形
成元素として他の半金属元素、たとえばＣ、Ｐ、Ｇｅ、
Ｂｉ、Ａｌが知られているが、熱的安定性および靭性の
点でＳｉとＢとの組合せが優れている。Ｃ、Ｐ、Ｇｅ、
Ｂｉ、Ａｌを含んでいても特に本発明の効果を大きく損
なうことはないが、５％以下であることが望ましい。

【０００６】Ｂの含有量は７％未満では非晶質化が困難
であり、１０％以上では耐環境特性、たとえば耐湿性、
耐アルカリ性が大巾に低下して好ましくない。Ｓｉの含
有量は７％未満では熱的安定性が損われ１６％以上では
Ｈｃが０．１０ｅ以上となり好ましくない。ＦｅとＣｏ
の総和は７２％から８５％であり、８５％をこえると非
晶質化が困難となり、７２％未満では磁束密度の低下が
あり好ましくない。

【０００７】ＦｅはＣｏとの相互作用により磁場中焼な
まし及び冷却による誘導磁気異方性を発生せしめＢ−Ｈ
曲線の角型性を、改善し、従って励磁電流特性における
飽和までの急峻度を生じる効果を有す。また、ＦｅとＣ
ｏの比率を０．７０≦Ｃｏ／Ｆｅ＋Ｃｏ≦０．９９に限
定した理由は、これ以外の組成では、磁歪定数λ_Sを実
質的に小さくできない為である。なお、磁歪定数は、非
晶質材料の軟磁気特性を支配する重要な定数であり、こ
れを実質的に零にする事は優れた励磁電流特性を得るた
めに極めて重要である。

【０００８】また、添加元素としてＴで示す各元素を総
量で３％以下含むことが可能である。Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｄの一群は添
加により非晶質形成能を向上させ、Ｃｒ、Ｐｄは耐食
性、耐湿性を向上させる。Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙの一群は硬さを向上せしめ
るとともに結晶化温度を上げ熱的安定性を増大させる。
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒｕは非晶質形成能を
向上させ、特に他の添加元素と複合されて用いるとその
傾向が強まる。ＭｎはＨｃを低くする効果がある。これ
らの添加元素Ｔの総量は３％以下であることが高い磁束
密度を保証する上で必要である。３％をこえるとたとえ
ばＢ₁₀は急激に低下する傾向にあり、好ましくない。

【０００９】以上の組成範囲の非晶質合金をトロイダル
鉄心とし１０Ｏｅ以上の直流ないし交流磁場中で、２５
０℃から４５０℃の間の適切な温度で焼なまし、毎時３
００℃以下の冷却速度で磁場中冷却することにより、Ｈ
ｃで０．０２Ｏｅ以下、Ｂ₁₀で８０００Ｇ、Ｂｒ／
Ｂ₁₀：９０％以上の低保磁力、高磁束密度、高角型比巻
鉄心が容易に得られる。磁界の波形は従来直流が一般的
に採用されているが、半波整流及び交流（商用周波数）
でも効果はほとんど減じない。

【００１０】熱処理温度は組成の変化により最適温度が
ずれるが４５０℃をこえると脆化が著しくなり、また、
２５０℃未満では焼なましによる応力緩和が不可能であ
り、効果がほとんどない。磁場中冷却速度が毎時３００
℃をこえると冷却むらが発生し易く７５％以上のＢｒ／
Ｂ₁₀が得られない。

【００１１】

【実施例】以下、実施例に基き詳細に説明する。表１
は、従来のスーパーマロイと５０Ｎｉパーマロイに対す
る本発明の巻鉄心を構成する非晶質合金鉄心の直流磁性
の例を示す。いずれの組成においても表１中に示す直流
磁場中にて同表中の熱処理条件により製造した場合であ
る。また、比較例については最適の熱処理温度を採った
場合である。

【００１２】

【表１】

【００１３】表１から明らかなように、本発明の非晶質
合金はスーパーマロイと同等以下の低い保磁力を示して
おり、Ｂｒ／Ｂ₁₀は５０Ｎｉパーマロイと同等レベルの
ものがあり総合的に従来材の長所を兼備した優れた性能
をもっており、良好な励磁電流特性を示すことが明らか
である。

【００１４】図１は、表１中の合金Ｎｏ．２（３）、Ｎ
ｏ．１６（４）よりなる巻鉄心の５０Ｈｚにおける励磁
電流特性をスーパーマロイ（１）、５０Ｎｉパーマロイ
（２）との対比で示したものである（（）内は図中の符
号を示す）。巻鉄心の鉄心寸法は内径２５ｍｍφ、外径
３５ｍｍφ、高さ５ｍｍ、励磁巻数は１次、２次側とも
１５ターンである。図１から明らかなように本発明によ
ると低い励磁起磁力（励磁電流）が出力電圧の高いレベ
ルまで維持され、またこの間の直線性が良好であり、優
れた励磁特性を有している。

【００１５】表２, 表３は、本発明合金を用いた巻鉄心
の直流の角形比Ｂｒ／Ｂ₁₀とＢ_m＝２ＫＧ、周波数１０
０ｋＨｚの鉄損Ｗ₂／₁₀₀ｋを、従来のスーパーマロ
イ、５０Ｎｉパーマロイと比較した例を示したものであ
る。いずれも各組成のものについて、表２, ３中に示す
直流磁場中にて同表中の熱処理条件により製造した場合
である。また、比較例については最適の熱処理温度を採
った場合である。

【００１６】

【表２】

【００１７】

【表３】

【００１８】表２, 表３から明らかなように、本発明合
金は従来の５０％Ｎｉパーマロイと角形比は同等である
が高周波における鉄損は著しく小さく、スーパーマロイ
より角形比が高く鉄損も小さい。このため、従来の巻鉄
心より発熱が小さく制御性も同等以上である。

【００１９】表４は、従来のアモルファス巻鉄心と本発
明にかかるアモルファス巻鉄心を、温度８０℃、湿度９
５％の恒温槽に入れて加速試験を行ない、１２０時間後
の鉄損の変化率ΔＷを比較した表である。ここで、ΔＷ＝（Ｗ₂ ¹²⁰／₁₀₀ｋ−Ｗ₂ ⁰／₁₀₀ｋ）／Ｗ
₂ ⁰／₁₀₀ｋただし、Ｗ₂ ¹²⁰／₁₀₀ｋ：１２０時間後のＢｍ＝２Ｋ
Ｇ, ｆ＝１００ｋＨｚの鉄損Ｗ₂ ⁰／₁₀₀ｋ：Ｂｍ＝２ＫＧ, ｆ＝１００ｋＨｚの初期
の鉄損なお、いずれも各組成のものについて、表４中に示す交
流磁場中にて同表中の熱処理条件により製造した場合で
ある。また、比較例については最適の熱処理温度を採っ
た場合である。

【００２０】

【表４】

【００２１】表４から明らかなように、本発明合金を用
いた巻鉄心は従来のアモルファス巻鉄心と比較し、温度
の高い環境下においても特性の変化が小さく優れている
ものである。

【００２２】上記実施例から明らかな如く、本発明合金
の励磁特性は極めて優れており、磁気増巾器、磁気移相
器、直流電流検出器、磁気変調器などの制御用巻鉄心と
して優れたものである。また、鉄心素材の非晶質合金が
本来的に持っている強度と靭性から本発明の巻鉄心は応
力感受性が低く、耐衝撃性に優れた信頼性の高いもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明合金を用いた巻鉄心の５０Ｈｚにおける
励磁電流特性を従来合金を用いた巻鉄心の特性と対比し
て示した図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】組成式Ｆｅ_dＣｏ_eＳｉ_gＢ_h（式中、
ｄ＋ｅ＋ｇ＋ｈ＝１００、７２≦ｄ＋ｅ≦８５、０．７
０≦ｅ／（ｄ＋ｅ）≦０．９９、７＜ｇ＜１６、７＜ｈ
＜１０、１５≦ｇ＋ｈ≦２５）で示されることを特徴と
する非晶質合金。
【請求項２】組成式Ｆｅ_dＣｏ_eＴ_fＳｉ_gＢ_h（式
中、ＴはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｚｒ、
Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｕ、
Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙのうちの１種または２種以
上、ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝１００、７２≦ｄ＋ｅ≦８
５、０．７０≦ｅ／（ｄ＋ｅ）≦０．９９、ｆ≦３、７
＜ｇ＜１６、７＜ｈ＜１０、１５≦ｇ＋ｈ≦２５）で示
されることを特徴とする非晶質合金。