JPH07145442A - 軟磁性合金圧密体およびその製造方法 - Google Patents
軟磁性合金圧密体およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH07145442A JPH07145442A JP6011980A JP1198094A JPH07145442A JP H07145442 A JPH07145442 A JP H07145442A JP 6011980 A JP6011980 A JP 6011980A JP 1198094 A JP1198094 A JP 1198094A JP H07145442 A JPH07145442 A JP H07145442A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- soft magnetic
- amorphous alloy
- alloy
- compact
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/006—Amorphous articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/20—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by extruding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
- H01F1/15308—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Fe/Ni
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
- H01F1/15341—Preparation processes therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
- H01F1/15341—Preparation processes therefor
- H01F1/1535—Preparation processes therefor by powder metallurgy, e.g. spark erosion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本願発明は、優秀な軟磁気特性と高い飽和磁
束密度を兼ね備えたバルク状の軟磁性合金圧密体を提供
すること、および、その軟磁性合金圧密体を製造する方
法を提供することを目的とする。 【構成】 本願発明は、FeおよびBを含み更にTi、
Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1種ま
たは2種以上の元素を含んでなるFe-B系の非晶質合
金を主体とする粉粒体が加圧成形されてなり、非晶質合
金相と結晶粒径30nm以下のbcc構造の微細結晶相
が混在されてなるものである。
束密度を兼ね備えたバルク状の軟磁性合金圧密体を提供
すること、および、その軟磁性合金圧密体を製造する方
法を提供することを目的とする。 【構成】 本願発明は、FeおよびBを含み更にTi、
Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1種ま
たは2種以上の元素を含んでなるFe-B系の非晶質合
金を主体とする粉粒体が加圧成形されてなり、非晶質合
金相と結晶粒径30nm以下のbcc構造の微細結晶相
が混在されてなるものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気ヘッドのコアやパ
ルスモータの磁心などに使用される軟磁性合金圧密体お
よびその製造方法に関する。
ルスモータの磁心などに使用される軟磁性合金圧密体お
よびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、磁気ヘッドのコアやパルスモー
タの磁心あるいはトランスやチョークコイルなどに用い
られている軟磁性合金に要求される特性は、飽和磁束密
度が高いこと、透磁率が高いこと、低保磁力であるこ
と、薄い形状が得やすいことなどである。従って軟磁性
合金の開発においては、これらの観点から種々の合金系
において材料研究がなされている。従来、前述の用途に
対する材料として、センダスト、パーマロイ、けい素鋼
等の結晶質合金が用いられ、特に最近では、Fe系やC
o系の非晶質合金も使用されるようになってきている。
しかるに、磁気ヘッドの場合、高記録密度化に伴う磁気
記録媒体の高保磁力化に対応するために、より高性能の
磁気ヘッド用磁性材料が望まれている。また、パルスモ
ータ、トランスやチョークコイルなどの場合、小型化、
高周波数化に対応するために、より磁気特性の優れた材
料が望まれている。
タの磁心あるいはトランスやチョークコイルなどに用い
られている軟磁性合金に要求される特性は、飽和磁束密
度が高いこと、透磁率が高いこと、低保磁力であるこ
と、薄い形状が得やすいことなどである。従って軟磁性
合金の開発においては、これらの観点から種々の合金系
において材料研究がなされている。従来、前述の用途に
対する材料として、センダスト、パーマロイ、けい素鋼
等の結晶質合金が用いられ、特に最近では、Fe系やC
o系の非晶質合金も使用されるようになってきている。
しかるに、磁気ヘッドの場合、高記録密度化に伴う磁気
記録媒体の高保磁力化に対応するために、より高性能の
磁気ヘッド用磁性材料が望まれている。また、パルスモ
ータ、トランスやチョークコイルなどの場合、小型化、
高周波数化に対応するために、より磁気特性の優れた材
料が望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のセン
ダストは、軟磁気特性には優れるものの、飽和磁束密度
が約11kG程度と低い欠点があり、パーマロイも同様
に、軟磁気特性に優れる合金組成においては飽和磁束密
度が約8kGと低い欠点があり、けい素鋼は飽和磁束密
度は高いものの、軟磁気特性に劣る欠点がある。
ダストは、軟磁気特性には優れるものの、飽和磁束密度
が約11kG程度と低い欠点があり、パーマロイも同様
に、軟磁気特性に優れる合金組成においては飽和磁束密
度が約8kGと低い欠点があり、けい素鋼は飽和磁束密
度は高いものの、軟磁気特性に劣る欠点がある。
【0004】一方、Co基の非晶質合金は、軟磁気特性
には優れるものの、飽和磁束密度が10kG程度と不十
分である。また、Fe基の非晶質合金は、飽和磁束密度
が高く、15kGあるいはそれ以上のものが得られる
が、軟磁気特性が不十分な傾向がある。更に、非晶質合
金の熱安定性は十分ではなく、未だ未解決の面がある。
以上のことから従来の材料では、高飽和磁束密度と優れ
た軟磁気特性を兼備することが難しい問題があった。
には優れるものの、飽和磁束密度が10kG程度と不十
分である。また、Fe基の非晶質合金は、飽和磁束密度
が高く、15kGあるいはそれ以上のものが得られる
が、軟磁気特性が不十分な傾向がある。更に、非晶質合
金の熱安定性は十分ではなく、未だ未解決の面がある。
以上のことから従来の材料では、高飽和磁束密度と優れ
た軟磁気特性を兼備することが難しい問題があった。
【0005】このような背景から本発明者らは、前記の
各課題を解決し得る軟磁性合金として、特開平5ー93
249号、特開平4ー333546号、特願平3ー78
613号、特願平3ー78614号、特願平5ー190
674号などの特許出願において、液体急冷法で製造し
たFe-B系の非晶質軟磁性合金を特許出願している。
これらの特許出願に係る合金は、非晶質相と微細な結晶
相を混在させたものであり、優秀な軟磁気特性と高い飽
和磁束密度と高硬度を兼ね備えるものであった。ところ
が、前記の液体急冷法により得られる軟磁性合金は、製
造した時は薄帯状のものであるがために、それを磁気ヘ
ッドのコアやパルスモータの磁心として利用するために
は、加工が難しい問題があった。
各課題を解決し得る軟磁性合金として、特開平5ー93
249号、特開平4ー333546号、特願平3ー78
613号、特願平3ー78614号、特願平5ー190
674号などの特許出願において、液体急冷法で製造し
たFe-B系の非晶質軟磁性合金を特許出願している。
これらの特許出願に係る合金は、非晶質相と微細な結晶
相を混在させたものであり、優秀な軟磁気特性と高い飽
和磁束密度と高硬度を兼ね備えるものであった。ところ
が、前記の液体急冷法により得られる軟磁性合金は、製
造した時は薄帯状のものであるがために、それを磁気ヘ
ッドのコアやパルスモータの磁心として利用するために
は、加工が難しい問題があった。
【0006】そこで本発明者らは、先に特許出願してい
る軟磁性合金について、磁気ヘッドのコアやパルスモー
タの磁心あるいはトランスのコアなどへの適用を考慮
し、前記組成の軟磁性合金を粉末化してから加圧成形す
ることによって所望の形状に成形する試みを行い、本発
明に到達した。
る軟磁性合金について、磁気ヘッドのコアやパルスモー
タの磁心あるいはトランスのコアなどへの適用を考慮
し、前記組成の軟磁性合金を粉末化してから加圧成形す
ることによって所望の形状に成形する試みを行い、本発
明に到達した。
【0007】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、優秀な軟磁気特性と高い飽和磁束密度を兼ね備え
たバルク状の軟磁性合金圧密体を提供すること、およ
び、その軟磁性合金圧密体を製造する方法を提供するこ
とを目的とする。
あり、優秀な軟磁気特性と高い飽和磁束密度を兼ね備え
たバルク状の軟磁性合金圧密体を提供すること、およ
び、その軟磁性合金圧密体を製造する方法を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は前
記課題を解決するために、FeおよびBを含み、更にT
i、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1
種または2種以上の元素を含んでなるFe-B系の非晶
質合金を主体とする粉粒体が加圧成形されてなり、非晶
質合金相と結晶粒径30nm以下のbcc構造の微細結
晶相が混在されてなるものである。
記課題を解決するために、FeおよびBを含み、更にT
i、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1
種または2種以上の元素を含んでなるFe-B系の非晶
質合金を主体とする粉粒体が加圧成形されてなり、非晶
質合金相と結晶粒径30nm以下のbcc構造の微細結
晶相が混在されてなるものである。
【0009】請求項2記載の発明は前記課題を解決する
ために、FeおよびBを含み、更にTi、Zr、Hf、
V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1種または2種以上
の元素を含むFe-B系の非晶質合金を主体とする粉粒
体が加圧成形されてなり、熱処理によりbcc構造の微
細結晶相が主体となるように変質されてなるものであ
る。
ために、FeおよびBを含み、更にTi、Zr、Hf、
V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1種または2種以上
の元素を含むFe-B系の非晶質合金を主体とする粉粒
体が加圧成形されてなり、熱処理によりbcc構造の微
細結晶相が主体となるように変質されてなるものであ
る。
【0010】請求項3記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項1または2記載のFe-B系の非晶質合
金を主体とする粉粒体を加圧成形した成形体が非晶質単
相であり、熱処理後において、結晶粒径30nm以下の
bcc構造を主体とした微結晶組織を有するものであ
る。
ために、請求項1または2記載のFe-B系の非晶質合
金を主体とする粉粒体を加圧成形した成形体が非晶質単
相であり、熱処理後において、結晶粒径30nm以下の
bcc構造を主体とした微結晶組織を有するものであ
る。
【0011】請求項4記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項3に記載の加圧成形体をFe100-d-e M
d Beなる組成を示す合金から形成したものである。た
だし、MはZr,Hfのうち、1種または2種を示し、
6原子%≦d≦9原子%、2原子%≦e≦9原子%であ
る。
ために、請求項3に記載の加圧成形体をFe100-d-e M
d Beなる組成を示す合金から形成したものである。た
だし、MはZr,Hfのうち、1種または2種を示し、
6原子%≦d≦9原子%、2原子%≦e≦9原子%であ
る。
【0012】請求項5記載の発明は前記課題を解決する
ために、FeおよびBを含み、更にTi、Zr、Hf、
V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1種または2種以上
の元素を含んでなるFe-B系の非晶質合金を主体とす
る粉粒体に温間押出加工を施して1次成形体を形成し、
この1次成形体を熱処理して非晶質合金相の少なくとも
一部を結晶粒径30μm以下のbcc構造の微細結晶相
に変質させることを特徴とするものである。
ために、FeおよびBを含み、更にTi、Zr、Hf、
V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1種または2種以上
の元素を含んでなるFe-B系の非晶質合金を主体とす
る粉粒体に温間押出加工を施して1次成形体を形成し、
この1次成形体を熱処理して非晶質合金相の少なくとも
一部を結晶粒径30μm以下のbcc構造の微細結晶相
に変質させることを特徴とするものである。
【0013】請求項6記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項5記載の温間押出加工を行うに際し、F
e-B系の非晶質合金の軟化点近傍の温度で粉粒体を軟
化させつつ押出加工するものである。
ために、請求項5記載の温間押出加工を行うに際し、F
e-B系の非晶質合金の軟化点近傍の温度で粉粒体を軟
化させつつ押出加工するものである。
【0014】請求項7記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項5または6記載の温間押出加工の圧力を
500〜1300MPa、温間押出加工の温度を300
〜600℃の範囲に設定するものである。
ために、請求項5または6記載の温間押出加工の圧力を
500〜1300MPa、温間押出加工の温度を300
〜600℃の範囲に設定するものである。
【0015】請求項8記載の発明は前記課題を解決して
成形体の相対密度を上げるために、請求項7記載の温間
押出加工を行うに際し、押出加工圧力を900〜130
0MPaの範囲に設定して成形を行い、成形後の相対密
度を96%以上とするものである。
成形体の相対密度を上げるために、請求項7記載の温間
押出加工を行うに際し、押出加工圧力を900〜130
0MPaの範囲に設定して成形を行い、成形後の相対密
度を96%以上とするものである。
【0016】請求項9記載の発明は前記課題を解決して
軟磁気特性を向上させるために、請求項7記載の温間押
出加工を行うに際し、押出加工圧力を500〜900M
Paの範囲に設定して成形を行い、成形体の保磁力を1
エルステッド以下とするものである。
軟磁気特性を向上させるために、請求項7記載の温間押
出加工を行うに際し、押出加工圧力を500〜900M
Paの範囲に設定して成形を行い、成形体の保磁力を1
エルステッド以下とするものである。
【0017】請求項10記載の発明は前記課題を解決す
るために、請求項5、6、7、8または9記載の1次成
形体に対する熱処理温度を500〜700℃に設定する
ものである。
るために、請求項5、6、7、8または9記載の1次成
形体に対する熱処理温度を500〜700℃に設定する
ものである。
【0018】請求項11記載の発明は前記課題を解決す
るために、請求項5、6、7、8、9または10に記載
のFe-B系の非晶質合金を主体とする粉粒体を得るに
際し、Fe-B系の合金溶湯を急冷して非晶質合金薄帯
を形成し、この非晶質合金薄帯を粉砕して粉砕物を得、
この粉砕物の中から粒径53μm以下の微細粉末を除去
するものである。
るために、請求項5、6、7、8、9または10に記載
のFe-B系の非晶質合金を主体とする粉粒体を得るに
際し、Fe-B系の合金溶湯を急冷して非晶質合金薄帯
を形成し、この非晶質合金薄帯を粉砕して粉砕物を得、
この粉砕物の中から粒径53μm以下の微細粉末を除去
するものである。
【0019】請求項12記載の発明は前記課題を解決す
るために、請求項5、6、7、8、9、10または11
に記載のFeおよびBを含み、更にTi、Zr、Hf、
V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1種または2種以上
の元素を含んでなるFe-B系の非晶質合金を主体とす
る粉粒体を得るに際し、Fe-B系の合金溶湯を急冷し
て非晶質合金薄帯を形成し、この非晶質合金薄帯を粉砕
して粉砕物を得、この粉砕物の中から粒径53〜100
μmの粉粒体を選択して使用するものである。
るために、請求項5、6、7、8、9、10または11
に記載のFeおよびBを含み、更にTi、Zr、Hf、
V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1種または2種以上
の元素を含んでなるFe-B系の非晶質合金を主体とす
る粉粒体を得るに際し、Fe-B系の合金溶湯を急冷し
て非晶質合金薄帯を形成し、この非晶質合金薄帯を粉砕
して粉砕物を得、この粉砕物の中から粒径53〜100
μmの粉粒体を選択して使用するものである。
【0020】
【作用】FeおよびBを含み、更にTi、Zr、Hf、
V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1種または2種以上
の元素を含んでなるFe-B系の非晶質合金を主体とす
る粉粒体が加圧成形され、結晶粒径30nm以下のbc
c構造の微細結晶粒が析出しているので、軟磁気特性に
優れ、優れた飽和磁束密度のものが得られる。また更
に、この組織状態のものに対して熱処理を施して微細結
晶粒を多く析出させたものにあっては、軟磁気特性が著
しく向上し、飽和磁束密度も十分に高いものが得られ
る。また、非晶質相のまま加圧成形することにより、熱
処理後における微細組織の均一性を向上させることがで
き、高い密度と軟磁気特性を兼ね備えた軟磁性合金圧密
体が得られる。更に、FeM(=Zr,Hf)系の組成
とすることにより、結晶化温度を高くすることができ、
非晶質のまま加圧成形が可能になる。
V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1種または2種以上
の元素を含んでなるFe-B系の非晶質合金を主体とす
る粉粒体が加圧成形され、結晶粒径30nm以下のbc
c構造の微細結晶粒が析出しているので、軟磁気特性に
優れ、優れた飽和磁束密度のものが得られる。また更
に、この組織状態のものに対して熱処理を施して微細結
晶粒を多く析出させたものにあっては、軟磁気特性が著
しく向上し、飽和磁束密度も十分に高いものが得られ
る。また、非晶質相のまま加圧成形することにより、熱
処理後における微細組織の均一性を向上させることがで
き、高い密度と軟磁気特性を兼ね備えた軟磁性合金圧密
体が得られる。更に、FeM(=Zr,Hf)系の組成
とすることにより、結晶化温度を高くすることができ、
非晶質のまま加圧成形が可能になる。
【0021】次に、本発明の方法によれば、Fe-B系
の非晶質合金を主体とする粉粒体に温間押出加工を施し
て1次成形体を形成するので、圧密化を確実に行うこと
ができ、更に熱処理することで、bcc構造の微細結晶
粒を多く析出させることにより、熱処理前よりも軟磁気
特性を向上させることができ、飽和磁束密度を高くする
ことができる効果がある。また、Fe-B系の非晶質合
金の軟化点を利用してこの軟化点近傍の温度で押し出す
ならば、非晶質合金の軟化現象を利用して押し出すこと
が可能であり、押し出しを円滑に行うことができる。更
に、前記の押出条件として押出圧力を500〜1300
MPa、押出温度を300〜600℃に設定すること
で、十分に効率良く確実に押し出しができる。特に、押
出圧力を900〜1300MPaに限定した時は、高い
相対密度の成形体が得られ、押出圧力を500〜900
MPaに限定した時は、より優れた軟磁気特性を有する
成形体が得られる。更にまた、押出後の熱処理を400
〜700℃で行うならば、bcc構造の微細結晶相の粗
大化を阻止することができ、微細な結晶相の組織を確実
に得ることができる。
の非晶質合金を主体とする粉粒体に温間押出加工を施し
て1次成形体を形成するので、圧密化を確実に行うこと
ができ、更に熱処理することで、bcc構造の微細結晶
粒を多く析出させることにより、熱処理前よりも軟磁気
特性を向上させることができ、飽和磁束密度を高くする
ことができる効果がある。また、Fe-B系の非晶質合
金の軟化点を利用してこの軟化点近傍の温度で押し出す
ならば、非晶質合金の軟化現象を利用して押し出すこと
が可能であり、押し出しを円滑に行うことができる。更
に、前記の押出条件として押出圧力を500〜1300
MPa、押出温度を300〜600℃に設定すること
で、十分に効率良く確実に押し出しができる。特に、押
出圧力を900〜1300MPaに限定した時は、高い
相対密度の成形体が得られ、押出圧力を500〜900
MPaに限定した時は、より優れた軟磁気特性を有する
成形体が得られる。更にまた、押出後の熱処理を400
〜700℃で行うならば、bcc構造の微細結晶相の粗
大化を阻止することができ、微細な結晶相の組織を確実
に得ることができる。
【0022】一方、粉粒体を製造するに際し、Fe-B
系の合金の溶湯から非晶質合金薄帯を製造し、これを粉
砕する場合に、粒径53μm以下の微細粉末を除去する
ならば、粉砕時に非晶質相が結晶質相に変化したもの、
粉砕時に異物が混入したものなどを除去することができ
る。よって、非晶質相の粉粒体のみを確実に押し出しす
ることができ、軟磁気特性の良好な飽和磁束密度の高い
圧密体を確実に得ることができる。また、同様に粉粒体
を製造するに際し、Fe-B系の合金の溶湯から非晶質
合金薄帯を製造しこれを粉砕する場合に、粒径53〜1
00μmの粉粒体を選択して用いることで、軟磁気特性
の良好な飽和磁束密度の高い圧密体を確実に得ることが
できる。
系の合金の溶湯から非晶質合金薄帯を製造し、これを粉
砕する場合に、粒径53μm以下の微細粉末を除去する
ならば、粉砕時に非晶質相が結晶質相に変化したもの、
粉砕時に異物が混入したものなどを除去することができ
る。よって、非晶質相の粉粒体のみを確実に押し出しす
ることができ、軟磁気特性の良好な飽和磁束密度の高い
圧密体を確実に得ることができる。また、同様に粉粒体
を製造するに際し、Fe-B系の合金の溶湯から非晶質
合金薄帯を製造しこれを粉砕する場合に、粒径53〜1
00μmの粉粒体を選択して用いることで、軟磁気特性
の良好な飽和磁束密度の高い圧密体を確実に得ることが
できる。
【0023】以下に本発明を更に詳細に説明する。本発
明に係る軟磁性合金圧密体を製造するには、後述する所
定組成のFe-B系の非晶質合金あるいは非晶質相を含
む結晶質合金を溶湯から急冷して薄帯状あるいは粉末状
の状態で得る工程と、前記薄帯状のものは粉砕し、前記
粉末状のものはそのまま、後述する押出加工により圧密
して1次成形体を得る工程と、得られた1次成形体を熱
処理する工程により通常得られる。前記溶湯から非晶質
合金を得る方法は、回転ドラムに溶湯を吹き付けて急冷
する方法でも良いし、溶湯を冷却用気体中に噴出して急
冷し、これにより粉末化するアトマイズ法などを用いて
も良い。
明に係る軟磁性合金圧密体を製造するには、後述する所
定組成のFe-B系の非晶質合金あるいは非晶質相を含
む結晶質合金を溶湯から急冷して薄帯状あるいは粉末状
の状態で得る工程と、前記薄帯状のものは粉砕し、前記
粉末状のものはそのまま、後述する押出加工により圧密
して1次成形体を得る工程と、得られた1次成形体を熱
処理する工程により通常得られる。前記溶湯から非晶質
合金を得る方法は、回転ドラムに溶湯を吹き付けて急冷
する方法でも良いし、溶湯を冷却用気体中に噴出して急
冷し、これにより粉末化するアトマイズ法などを用いて
も良い。
【0024】本発明において用いる非晶質合金あるいは
非晶質相を含む結晶質合金は、本発明者らが先に、特開
平5ー93249号、特開平4ー333546号、特願
平3ー78613号、特願平3ー78614号、特願平
5ー190674号などの特許出願において明らかにし
たものなどである。以下にそれらの非晶質合金あるいは
非晶質相を含む結晶質合金の組成例とそのような組成と
することが好ましい理由について説明する。 組成例1 次式で示される組成を有するもの。 (Fe1-a Za)
b Bx My 但し、ZはCo、Niのいずれか、または、両方であ
り、MはTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W
からなる群から選ばれた1種または2種以上の元素であ
り、且つ、Zr、Hfのいずれか、または両方を含み、
a≦0.05、b≦93原子%、x=0.5〜8原子%、y
=4〜9原子%である。
非晶質相を含む結晶質合金は、本発明者らが先に、特開
平5ー93249号、特開平4ー333546号、特願
平3ー78613号、特願平3ー78614号、特願平
5ー190674号などの特許出願において明らかにし
たものなどである。以下にそれらの非晶質合金あるいは
非晶質相を含む結晶質合金の組成例とそのような組成と
することが好ましい理由について説明する。 組成例1 次式で示される組成を有するもの。 (Fe1-a Za)
b Bx My 但し、ZはCo、Niのいずれか、または、両方であ
り、MはTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W
からなる群から選ばれた1種または2種以上の元素であ
り、且つ、Zr、Hfのいずれか、または両方を含み、
a≦0.05、b≦93原子%、x=0.5〜8原子%、y
=4〜9原子%である。
【0025】組成例2 次式で示される組成を有するもの。 Feb Bx My 但し、MはTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、
Wからなる群から選ばれた1種または2種以上の元素で
あり、且つ、Zr、Hfのいずれかまたは両方を含み、
b≦93原子%、x=0.5〜8原子%、y=4〜9原子
%である。
Wからなる群から選ばれた1種または2種以上の元素で
あり、且つ、Zr、Hfのいずれかまたは両方を含み、
b≦93原子%、x=0.5〜8原子%、y=4〜9原子
%である。
【0026】組成例3 次式で示される組成を有するもの。(Fe1-a Co a)
b Bx My Lz 但し、Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、M
o、Wからなる群から選ばれた1種又は2種以上の元素
であり、且つ、Zr、Hfのいずれか、又は両方を含
み、Lは、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Ptからな
る群から選ばれた1種又は2種以上の元素であり、a≦
0.05、b≦92原子%、x=0.5〜16原子%、y=
4〜10原子%、z≦4.5原子%である。
b Bx My Lz 但し、Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、M
o、Wからなる群から選ばれた1種又は2種以上の元素
であり、且つ、Zr、Hfのいずれか、又は両方を含
み、Lは、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Ptからな
る群から選ばれた1種又は2種以上の元素であり、a≦
0.05、b≦92原子%、x=0.5〜16原子%、y=
4〜10原子%、z≦4.5原子%である。
【0027】組成例4 次式で示される組成を有するもの。 Fe b Bx My
Lz 但し、Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、M
o、Wからなる群から選ばれた1種又は2種以上の元素
であり、且つ、Zr、Hfのいずれか、又は両方を含
み、Lは、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Ptからな
る群から選ばれた1種又は2種以上の元素であり、b≦
92原子%、x=0.5〜16原子%、y=4〜10原子
%、z≦4.5原子%である。
Lz 但し、Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、M
o、Wからなる群から選ばれた1種又は2種以上の元素
であり、且つ、Zr、Hfのいずれか、又は両方を含
み、Lは、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Ptからな
る群から選ばれた1種又は2種以上の元素であり、b≦
92原子%、x=0.5〜16原子%、y=4〜10原子
%、z≦4.5原子%である。
【0028】組成例5 次式で示される組成を有するもの。 (Fe1-a C
o a)b Bx M’y Lz 但し、M’は、Ti、Nb、Taの中から選ばれた1種
又は2種以上の元素であり、Lは、Cu、Ag、Au、
Ni、Pd、Ptからなる群から選ばれた1種又は2種
以上の元素であり、a≦0.05、b≦92原子%、x=
6.5〜18原子%、y=4〜10原子%、z≦4.5原子
%である。
o a)b Bx M’y Lz 但し、M’は、Ti、Nb、Taの中から選ばれた1種
又は2種以上の元素であり、Lは、Cu、Ag、Au、
Ni、Pd、Ptからなる群から選ばれた1種又は2種
以上の元素であり、a≦0.05、b≦92原子%、x=
6.5〜18原子%、y=4〜10原子%、z≦4.5原子
%である。
【0029】組成例6 次式で示される組成を有するもの。 Fe b Bx M’y
Lz 但し、M’は、Ti、Nb、Taの中から選ばれた1種
又は2種以上の元素であり、Lは、Cu、Ag、Au、
Ni、Pd、Ptからなる群から選ばれた1種又は2種
以上の元素であり、b≦92原子%、x=6.5〜18原
子%、y=4〜10原子%、z≦4.5原子%である。
Lz 但し、M’は、Ti、Nb、Taの中から選ばれた1種
又は2種以上の元素であり、Lは、Cu、Ag、Au、
Ni、Pd、Ptからなる群から選ばれた1種又は2種
以上の元素であり、b≦92原子%、x=6.5〜18原
子%、y=4〜10原子%、z≦4.5原子%である。
【0030】組成例7 次式で示される組成を有するもの。(Fe1-a Co a)
b Bx M’y Lz Qs X 但し、M’は、Ti、Nb、Taの中から選ばれた
1種又は2種以上の元素であり、Lは、Cu、Ag、A
u、Ni、Pd、Ptからなる群から選ばれた1種又は
2種以上の元素であり、Qは、ZrとHfの少なくとも
一方であり、Xは、Cr、Mo、W、Ru、Rh、Ir
から選択される元素であり、a≦0.05、b≦92原子
%、x=6.5〜18原子%、y=4〜10原子%、z≦
4.5原子%、s=4〜10原子%、t≦5原子%であ
る。
b Bx M’y Lz Qs X 但し、M’は、Ti、Nb、Taの中から選ばれた
1種又は2種以上の元素であり、Lは、Cu、Ag、A
u、Ni、Pd、Ptからなる群から選ばれた1種又は
2種以上の元素であり、Qは、ZrとHfの少なくとも
一方であり、Xは、Cr、Mo、W、Ru、Rh、Ir
から選択される元素であり、a≦0.05、b≦92原子
%、x=6.5〜18原子%、y=4〜10原子%、z≦
4.5原子%、s=4〜10原子%、t≦5原子%であ
る。
【0031】組成例8 次式で示される組成を有するもの。 Fe b Bx M’
y Lz Qs Xt 但し、M’は、Ti、Nb、Taの中から選ばれた1種
又は2種以上の元素であり、LはCu、Ag、Au、N
i、Pd、Ptからなる群から選ばれた1種又は2種以
上の元素であり、QはZrとHfの少なくとも一方であ
り、XはCr、Mo、W、Ru、Rh、Irの中から選
択される元素であり、b≦92原子%、x=6.5〜18
原子%、y=4〜10原子%、z≦4.5原子%、s=4〜
10原子%、t≦5原子%である。
y Lz Qs Xt 但し、M’は、Ti、Nb、Taの中から選ばれた1種
又は2種以上の元素であり、LはCu、Ag、Au、N
i、Pd、Ptからなる群から選ばれた1種又は2種以
上の元素であり、QはZrとHfの少なくとも一方であ
り、XはCr、Mo、W、Ru、Rh、Irの中から選
択される元素であり、b≦92原子%、x=6.5〜18
原子%、y=4〜10原子%、z≦4.5原子%、s=4〜
10原子%、t≦5原子%である。
【0032】組成例9 次式で示される組成を有するもの。 (Fe1-a Z a)
b Bx M’y 但し、ZはCo、Niのいずれか、または、両方であ
り、M’は、Ti、Nb、Taの中から選ばれた1種又
は2種以上の元素であり、a≦0.05、b≦93原子
%、x=6.5〜10原子%、y=4〜9原子%である。
b Bx M’y 但し、ZはCo、Niのいずれか、または、両方であ
り、M’は、Ti、Nb、Taの中から選ばれた1種又
は2種以上の元素であり、a≦0.05、b≦93原子
%、x=6.5〜10原子%、y=4〜9原子%である。
【0033】組成例10 次式で示される組成を有するもの。 Fe b Bx M’y 但し、M’は、Ti、Nb、Taの中から選ばれた1種
又は2種以上の元素であり、b≦93原子%、x=6.5
〜10原子%、y=4〜9原子%である。
又は2種以上の元素であり、b≦93原子%、x=6.5
〜10原子%、y=4〜9原子%である。
【0034】組成例11 次式で示される組成を有するもの。 (Fe1-a Z a)
b Bx M’y Qs Xt 但し、ZはCo、Niのいずれか、または、両方であ
り、M’は、Ti、Nb、Taの中から選ばれた1種ま
たは2種以上の元素であり、Qは、ZrとHfの少なく
とも一方であり、XはCr、Mo、W、Ru、Rh、I
rの中から選択される元素であり、a≦0.05、b≦9
3原子%、x=6.5〜10原子%、y=4〜9原子%、s
=4〜10原子%、t≦5原子%である。
b Bx M’y Qs Xt 但し、ZはCo、Niのいずれか、または、両方であ
り、M’は、Ti、Nb、Taの中から選ばれた1種ま
たは2種以上の元素であり、Qは、ZrとHfの少なく
とも一方であり、XはCr、Mo、W、Ru、Rh、I
rの中から選択される元素であり、a≦0.05、b≦9
3原子%、x=6.5〜10原子%、y=4〜9原子%、s
=4〜10原子%、t≦5原子%である。
【0035】組成例12 次式で示される組成を有するもの。 Fe b Bx M’
y Qs Xt 但し、M’は、Ti、Nb、Taの中から選ばれた1種
又は2種以上の元素であり、Qは、ZrとHfの少なく
とも一方であり、XはCr、Mo、W、Ru、Rh、I
rの中から選択される元素であり、b≦93原子%、x=
6.5〜10原子%、y=4〜9原子%、s=4〜10原
子%、t≦5原子%である。
y Qs Xt 但し、M’は、Ti、Nb、Taの中から選ばれた1種
又は2種以上の元素であり、Qは、ZrとHfの少なく
とも一方であり、XはCr、Mo、W、Ru、Rh、I
rの中から選択される元素であり、b≦93原子%、x=
6.5〜10原子%、y=4〜9原子%、s=4〜10原
子%、t≦5原子%である。
【0036】前記組成とすることが好ましい理由 前記組成の合金にはBが必ず添加されている。Bには、
軟磁性合金の非晶質形成能を高める効果、および熱処理
工程において磁気特性に悪影響を及ぼす化合物相の生成
を抑制する効果があると考えられ、このためB添加は必
須である。Bと同様にA1、Si、C、P等も非晶質形
成元素として一般に用いられており、これらの元素を添
加した場合も本発明と同一とみなすことができる。
軟磁性合金の非晶質形成能を高める効果、および熱処理
工程において磁気特性に悪影響を及ぼす化合物相の生成
を抑制する効果があると考えられ、このためB添加は必
須である。Bと同様にA1、Si、C、P等も非晶質形
成元素として一般に用いられており、これらの元素を添
加した場合も本発明と同一とみなすことができる。
【0037】組成例1、2、3、4の発明の軟磁性合金
において、非晶質相を得やすくするためには、非晶質形
成能の高いZr、Hfのいずれかを含む必要がある。ま
た、Zr、Hfはその一部を他の4A〜6A族元素のう
ち、Ti、V、Nb、Ta、Mo、Wと置換することが
できる。ここで、Crを含めなかったのはCrが他の元
素に比べ非晶質形成能が劣っているからである。
において、非晶質相を得やすくするためには、非晶質形
成能の高いZr、Hfのいずれかを含む必要がある。ま
た、Zr、Hfはその一部を他の4A〜6A族元素のう
ち、Ti、V、Nb、Ta、Mo、Wと置換することが
できる。ここで、Crを含めなかったのはCrが他の元
素に比べ非晶質形成能が劣っているからである。
【0038】組成例1、2、9〜12の発明の軟磁性合
金におけるFe、Co、Ni量のbは、93原子%以下
である。これは、bが93原子%を超えると高い透磁率
が得られないためであるが、飽和磁束密度10kG以上
を得るためには、bが75原子%以上であることがより
好ましい。
金におけるFe、Co、Ni量のbは、93原子%以下
である。これは、bが93原子%を超えると高い透磁率
が得られないためであるが、飽和磁束密度10kG以上
を得るためには、bが75原子%以上であることがより
好ましい。
【0039】組成例3、4の軟磁性合金においては、C
u、Niおよびこれらと同族元素のうちから選ばれた少
なくとも1種又は2種以上の元素を0.2〜4.5原子%
含むことが好ましい。添加量が0.2原子%より少ない
と前記の熱処理工程により優れた軟磁気特性を得ること
が難しいが、Cuの濃度が下がればFeの濃度が上昇す
るため、必然的に飽和磁束密度が向上する。従って、こ
れらの元素は0.2%以下でも良い。また、これらの元
素の中でもCuは特に好適である。Cu、Ni等の添加
により、軟磁気特性が著しく改善される機構については
明らかではないが、結晶化温度を示差熱分析法により測
定したところ、Cu、Ni等を添加した合金の結晶化温
度は、添加しない合金に比べてやや低い温度であると認
められた。これは前記元素の添加により非晶質相が不均
一となり、その結果、非晶質相の安定性が低下したこと
に起因すると考えられる。また、不均一な非晶質相が結
晶化する場合、部分的に結晶化しやすい領域が多数でき
不均一核生成するため、得られる組織が微細結晶粒組織
となると考えられる。
u、Niおよびこれらと同族元素のうちから選ばれた少
なくとも1種又は2種以上の元素を0.2〜4.5原子%
含むことが好ましい。添加量が0.2原子%より少ない
と前記の熱処理工程により優れた軟磁気特性を得ること
が難しいが、Cuの濃度が下がればFeの濃度が上昇す
るため、必然的に飽和磁束密度が向上する。従って、こ
れらの元素は0.2%以下でも良い。また、これらの元
素の中でもCuは特に好適である。Cu、Ni等の添加
により、軟磁気特性が著しく改善される機構については
明らかではないが、結晶化温度を示差熱分析法により測
定したところ、Cu、Ni等を添加した合金の結晶化温
度は、添加しない合金に比べてやや低い温度であると認
められた。これは前記元素の添加により非晶質相が不均
一となり、その結果、非晶質相の安定性が低下したこと
に起因すると考えられる。また、不均一な非晶質相が結
晶化する場合、部分的に結晶化しやすい領域が多数でき
不均一核生成するため、得られる組織が微細結晶粒組織
となると考えられる。
【0040】特にFeに対する固溶度が著しく低い元素
であるCuの場合、相分離傾向があるため、加熱により
ミクロな組成ゆらぎが生じ、非晶質相が不均一となる傾
向がより顕著になると考えられ、組織の微細化に寄与す
るものと考えられる。以上の観点からCu及びその同族
元素、NiおよびPd、Pt以外の元素でも結晶化温度
を低下させる元素には同様の効果が期待できる。またC
uのようにFeに対する固溶限が小さい元素にも同様の
効果が期待できる。
であるCuの場合、相分離傾向があるため、加熱により
ミクロな組成ゆらぎが生じ、非晶質相が不均一となる傾
向がより顕著になると考えられ、組織の微細化に寄与す
るものと考えられる。以上の観点からCu及びその同族
元素、NiおよびPd、Pt以外の元素でも結晶化温度
を低下させる元素には同様の効果が期待できる。またC
uのようにFeに対する固溶限が小さい元素にも同様の
効果が期待できる。
【0041】組成例3〜8の軟磁性合金におけるFe、
Co量のbは、92原子%以下である。これは、bが9
2原子%を越えると高い透磁率が得られないためである
が、飽和磁束密度10kG以上を得るためには、bが7
5原子%以上であることが好ましい。
Co量のbは、92原子%以下である。これは、bが9
2原子%を越えると高い透磁率が得られないためである
が、飽和磁束密度10kG以上を得るためには、bが7
5原子%以上であることが好ましい。
【0042】組成例5〜12の軟磁性合金において非晶
質相を得やすくするためには、非晶質形成能を有するT
i、Nb、Taの少なくとも1つ、および、Bを含む必
要がある。TiとNbとTaには同等の効果があるが、
これらの元素の中でもNbとTaは、融点の高い金属材
料であって熱的に安定であり、製造時に酸化しずらいも
のである。よってこれらの元素を添加している場合は、
製造条件が容易で安価に製造することができ、また、コ
ストの面でも有利である。具体的には、溶湯を急冷する
際に使用するるつぼのノズルの先端部に、不活性ガスを
部分的に供給しつつ大気中で製造もしくは大気中の雰囲
気で製造することができる。ただし、これらの元素は前
記Bに比較して非晶質形成能の面では劣るので、組成例
5〜8の軟磁性合金ではBの量を増加し、6.5〜18
%とした。
質相を得やすくするためには、非晶質形成能を有するT
i、Nb、Taの少なくとも1つ、および、Bを含む必
要がある。TiとNbとTaには同等の効果があるが、
これらの元素の中でもNbとTaは、融点の高い金属材
料であって熱的に安定であり、製造時に酸化しずらいも
のである。よってこれらの元素を添加している場合は、
製造条件が容易で安価に製造することができ、また、コ
ストの面でも有利である。具体的には、溶湯を急冷する
際に使用するるつぼのノズルの先端部に、不活性ガスを
部分的に供給しつつ大気中で製造もしくは大気中の雰囲
気で製造することができる。ただし、これらの元素は前
記Bに比較して非晶質形成能の面では劣るので、組成例
5〜8の軟磁性合金ではBの量を増加し、6.5〜18
%とした。
【0043】組成例5〜8の軟磁性合金においては、C
u、Niおよびこれらと同族元素のうちから選ばれた少
なくとも1種又は2種以上の元素を0.2〜4.5原子%
含むことが好ましい。添加量が0.2原子%より少ない
と熱処理後の軟磁気特性が若干劣るが、飽和磁束密度が
若干高くなるのでこれらの元素は0.2原子%以下でも
良い。これらの元素の中でもCuは特に好適である。C
u及びその同族元素、NiおよびPd、Pt以外の元素
でも結晶化温度を低下させる元素には同様の効果が期待
できる。またCuのようにFeに対する固溶限が小さい
元素にも同様の効果が期待できる。
u、Niおよびこれらと同族元素のうちから選ばれた少
なくとも1種又は2種以上の元素を0.2〜4.5原子%
含むことが好ましい。添加量が0.2原子%より少ない
と熱処理後の軟磁気特性が若干劣るが、飽和磁束密度が
若干高くなるのでこれらの元素は0.2原子%以下でも
良い。これらの元素の中でもCuは特に好適である。C
u及びその同族元素、NiおよびPd、Pt以外の元素
でも結晶化温度を低下させる元素には同様の効果が期待
できる。またCuのようにFeに対する固溶限が小さい
元素にも同様の効果が期待できる。
【0044】以上、本発明の軟磁性合金に含まれる合金
元素の限定理由を説明したが、これらの元素以外でも耐
食性を改善するために、Cr、Mo、あるいはRu、R
h、Irなどの白金族元素を添加することも可能であ
る。これらの元素は、5原子%よりも多く添加すると、
飽和磁束密度の劣化が著しくなるため、添加量は5原子
%以下に抑える必要がある。また、必要に応じて、Y、
希土類元素、Zn、Cd、Ga、In、Ge、Sn、P
b、As、Sb、Bi、Se、Te、Li、Be、M
g、Ca、Sr、Ba等の元素を添加することで磁歪を
調整することもできる。その他、H、N、O、S等の不
可避的不純物については所望の特性が劣化しない程度に
含有していても本発明で用いるFe-B系軟磁性合金の
組成と同一とみなすことができるのは勿論である。
元素の限定理由を説明したが、これらの元素以外でも耐
食性を改善するために、Cr、Mo、あるいはRu、R
h、Irなどの白金族元素を添加することも可能であ
る。これらの元素は、5原子%よりも多く添加すると、
飽和磁束密度の劣化が著しくなるため、添加量は5原子
%以下に抑える必要がある。また、必要に応じて、Y、
希土類元素、Zn、Cd、Ga、In、Ge、Sn、P
b、As、Sb、Bi、Se、Te、Li、Be、M
g、Ca、Sr、Ba等の元素を添加することで磁歪を
調整することもできる。その他、H、N、O、S等の不
可避的不純物については所望の特性が劣化しない程度に
含有していても本発明で用いるFe-B系軟磁性合金の
組成と同一とみなすことができるのは勿論である。
【0045】前記の各組成になるように原料を秤量して
混合したならば、それを真空溶融あるいはアーク溶解し
てインゴットを作製し、これをるつぼで溶解するととも
に、るつぼの先端に形成した噴出孔から、回転している
銅ロールなどの金属ロールの表面にキャリアガスととも
に溶湯を吹き付けて急冷し、薄帯状(リボン状)の非晶
質合金を得る。次に、得られた非晶質合金薄帯をロータ
ースピードミル、あるいは、遊星型ボールミルなどの粉
砕機械により粉砕し、粉砕物を得る。得られた粉砕物
は、メッシュを用い、粒径53μm以下のもの、粒径5
3〜150μmのもの、粒径150μmより上のものに
分級する。
混合したならば、それを真空溶融あるいはアーク溶解し
てインゴットを作製し、これをるつぼで溶解するととも
に、るつぼの先端に形成した噴出孔から、回転している
銅ロールなどの金属ロールの表面にキャリアガスととも
に溶湯を吹き付けて急冷し、薄帯状(リボン状)の非晶
質合金を得る。次に、得られた非晶質合金薄帯をロータ
ースピードミル、あるいは、遊星型ボールミルなどの粉
砕機械により粉砕し、粉砕物を得る。得られた粉砕物
は、メッシュを用い、粒径53μm以下のもの、粒径5
3〜150μmのもの、粒径150μmより上のものに
分級する。
【0046】そして、以下の工程に用いるのは粒径53
μm以上に分級した粉粒体とする。ここで粉粒体とは、
粉体と粒体のどちらか一方、あるいは、両方を混ぜたも
のとする。前記の粒径があまり小さい粉砕物を用いる
と、その中に粉砕機械の刃などを構成するステンレスな
どの金属材料が混入している可能性が高いので好ましく
ない。即ち、前記組成の非晶質合金は極めて硬いので、
これを粉砕した場合に、粉砕機械の刃の一部、あるい
は、非晶質合金と擦れる部分が損耗するなどして分離
し、分離物が粉砕物の中に混入するおそれがある。同時
に、粒径が小さな粉砕物は、粉砕時の機械的作用と摩擦
加熱とによって、その非晶質相部分が結晶質相に変化し
ていることが考えられるので除去することが好ましい。
なお、前記の分級作業は、リボンを粉砕した場合に含ま
れると思われる不純物を除去するために行うが、アトマ
イズ法などにより不純物の混入していない非晶質合金粉
末を得ることができた場合は、その粉末を特に分級しな
くともそのまま以下の工程に使用すれば良い。
μm以上に分級した粉粒体とする。ここで粉粒体とは、
粉体と粒体のどちらか一方、あるいは、両方を混ぜたも
のとする。前記の粒径があまり小さい粉砕物を用いる
と、その中に粉砕機械の刃などを構成するステンレスな
どの金属材料が混入している可能性が高いので好ましく
ない。即ち、前記組成の非晶質合金は極めて硬いので、
これを粉砕した場合に、粉砕機械の刃の一部、あるい
は、非晶質合金と擦れる部分が損耗するなどして分離
し、分離物が粉砕物の中に混入するおそれがある。同時
に、粒径が小さな粉砕物は、粉砕時の機械的作用と摩擦
加熱とによって、その非晶質相部分が結晶質相に変化し
ていることが考えられるので除去することが好ましい。
なお、前記の分級作業は、リボンを粉砕した場合に含ま
れると思われる不純物を除去するために行うが、アトマ
イズ法などにより不純物の混入していない非晶質合金粉
末を得ることができた場合は、その粉末を特に分級しな
くともそのまま以下の工程に使用すれば良い。
【0047】前記粉粒体を用意したならば、これを押出
機により押し出して圧密する。図1に、この押出工程に
使用する装置の一例を示す。この例の押出装置1は、筒
状のコンテナ2とコンテナ2の出口部に装着されるダイ
ス3とこのダイス3を押さえるダイス押さえ4とを備
え、コンテナ2の内部に押し棒5によりビレット6を押
し込むことができるようになっており、これによりダイ
ス3を介してビレット6を押し出して、押出ビレット゛
6’とすることができ、ビレット6に収容した粉粒体を
押出成形できるようになっている。前記ビレット6は、
例えば図2に示すように、先端を閉じた筒状のケース1
0の内部にコア11が設けられ、ケース10の内部に圧
密しようとする粉粒体12を充填できるように構成され
たもので、ケース10の後端部は内部キャップ13と外
部キャップ14とにより閉じられている。なおここで、
コア11を特に用いなくとも成形はできるが、良好な押
出成形材を得るためにはコア11を用いた方が望まし
い。
機により押し出して圧密する。図1に、この押出工程に
使用する装置の一例を示す。この例の押出装置1は、筒
状のコンテナ2とコンテナ2の出口部に装着されるダイ
ス3とこのダイス3を押さえるダイス押さえ4とを備
え、コンテナ2の内部に押し棒5によりビレット6を押
し込むことができるようになっており、これによりダイ
ス3を介してビレット6を押し出して、押出ビレット゛
6’とすることができ、ビレット6に収容した粉粒体を
押出成形できるようになっている。前記ビレット6は、
例えば図2に示すように、先端を閉じた筒状のケース1
0の内部にコア11が設けられ、ケース10の内部に圧
密しようとする粉粒体12を充填できるように構成され
たもので、ケース10の後端部は内部キャップ13と外
部キャップ14とにより閉じられている。なおここで、
コア11を特に用いなくとも成形はできるが、良好な押
出成形材を得るためにはコア11を用いた方が望まし
い。
【0048】図1に示す押出装置1を用いて押し出しを
行う場合は、コンテナ2の温度を調節して押出温度が前
記各組成の合金の結晶化温度よりも若干低い温度になる
ように設定することが好ましい。具体的には、300〜
600℃の範囲が好ましい。これは、本発明者らの研究
により、この系の非晶質合金において、結晶化温度付近
の温度に、非晶質合金を軟化させる軟化点があることを
確認できたことによる。従ってこの軟化点近傍の温度で
押し出すことにより、前記非晶質合金粉粒体の押し出し
を円滑に行うことができる。また、押出圧力は500〜
1300MPaとすることが好ましい。このような圧力
が好ましいことは、本発明者らの後述する実験により4
95MPaの圧力で成形を行った場合に成形不可能であ
ることから明らかになった。また、1300MPaを超
える圧力を付加すると成型機に負担がかかりすぎる。
行う場合は、コンテナ2の温度を調節して押出温度が前
記各組成の合金の結晶化温度よりも若干低い温度になる
ように設定することが好ましい。具体的には、300〜
600℃の範囲が好ましい。これは、本発明者らの研究
により、この系の非晶質合金において、結晶化温度付近
の温度に、非晶質合金を軟化させる軟化点があることを
確認できたことによる。従ってこの軟化点近傍の温度で
押し出すことにより、前記非晶質合金粉粒体の押し出し
を円滑に行うことができる。また、押出圧力は500〜
1300MPaとすることが好ましい。このような圧力
が好ましいことは、本発明者らの後述する実験により4
95MPaの圧力で成形を行った場合に成形不可能であ
ることから明らかになった。また、1300MPaを超
える圧力を付加すると成型機に負担がかかりすぎる。
【0049】前記の組成の合金粉粒体を圧密する手段と
して、他に、HIP(熱間正水圧プレス)法も考えられ
るが、この方法では通常、800℃以上の高温で処理す
る必要があるので、このような高温で前記組成の粉粒体
を処理すると、非晶質相の内部に微細結晶相が析出する
場合に結晶粒径の粗大化が生じ、磁気特性が劣化する可
能性がある。従って圧密の手段としては、押出成形の方
が好ましい。
して、他に、HIP(熱間正水圧プレス)法も考えられ
るが、この方法では通常、800℃以上の高温で処理す
る必要があるので、このような高温で前記組成の粉粒体
を処理すると、非晶質相の内部に微細結晶相が析出する
場合に結晶粒径の粗大化が生じ、磁気特性が劣化する可
能性がある。従って圧密の手段としては、押出成形の方
が好ましい。
【0050】押出加工が終了したならば、前記ビレット
6から圧密体を取り出し、圧密体に対して熱処理を施
す。押出加工直後の圧密体は、非晶質相を主体とし、そ
の内部にbcc構造の微細な結晶相が一部析出した混相
状態になっている。ところが、このままの状態では磁気
ヘッドとして用いる場合の磁気特性の面から不足である
ので、熱処理を施して微細結晶相を多く析出させ、これ
により磁気特性を向上させる。この際の熱処理は、前記
非晶質合金の結晶化温度よりも高い温度、例えば、55
0〜650℃の範囲とすることが好ましい。これによ
り、前記の混相組織をbcc構造の30nm程度以下の
微細な結晶相を多く生じさせた結晶相主体の組織に変質
させることができ、優秀な磁気特性が得られる。前記熱
処理により圧密体の単位体積あたりの飽和磁化、飽和磁
束密度(Bs)と単位質量あたりの飽和磁化(σs)が
向上し、保磁力(Hc)は低くなる。
6から圧密体を取り出し、圧密体に対して熱処理を施
す。押出加工直後の圧密体は、非晶質相を主体とし、そ
の内部にbcc構造の微細な結晶相が一部析出した混相
状態になっている。ところが、このままの状態では磁気
ヘッドとして用いる場合の磁気特性の面から不足である
ので、熱処理を施して微細結晶相を多く析出させ、これ
により磁気特性を向上させる。この際の熱処理は、前記
非晶質合金の結晶化温度よりも高い温度、例えば、55
0〜650℃の範囲とすることが好ましい。これによ
り、前記の混相組織をbcc構造の30nm程度以下の
微細な結晶相を多く生じさせた結晶相主体の組織に変質
させることができ、優秀な磁気特性が得られる。前記熱
処理により圧密体の単位体積あたりの飽和磁化、飽和磁
束密度(Bs)と単位質量あたりの飽和磁化(σs)が
向上し、保磁力(Hc)は低くなる。
【0051】以上説明したように製造した圧密体にあっ
ては、優れた飽和磁束密度と高い透磁率を有し、保磁力
が低いものである。よってこの圧密体を磁気ヘッドのコ
アとして、あるいは、トランスのコアとして、更には、
パルスモータの磁針等のような磁気部品として広く適用
することができ、従来材に比べて優れた特性の磁気部品
を得ることができる。
ては、優れた飽和磁束密度と高い透磁率を有し、保磁力
が低いものである。よってこの圧密体を磁気ヘッドのコ
アとして、あるいは、トランスのコアとして、更には、
パルスモータの磁針等のような磁気部品として広く適用
することができ、従来材に比べて優れた特性の磁気部品
を得ることができる。
【0052】
【実施例】表1に示す組成になるように、原料を秤量し
て混合し、アーク溶解してインゴットを作製し、これを
るつぼ内で溶解し、るつぼのノズルから回転ロールに吹
き付ける液体急冷法により複数の非晶質合金薄帯試料を
得た。液体急冷法は、雰囲気アルゴンガス圧を36〜5
6cmHgに設定し、銅ロールの回転数を2500〜3
000rpm、アルゴン噴き出し圧力0.1〜1kg/
cm2にそれぞれ設定して各試料の作製を行った。
て混合し、アーク溶解してインゴットを作製し、これを
るつぼ内で溶解し、るつぼのノズルから回転ロールに吹
き付ける液体急冷法により複数の非晶質合金薄帯試料を
得た。液体急冷法は、雰囲気アルゴンガス圧を36〜5
6cmHgに設定し、銅ロールの回転数を2500〜3
000rpm、アルゴン噴き出し圧力0.1〜1kg/
cm2にそれぞれ設定して各試料の作製を行った。
【0053】
【表1】
【0054】また、得られた非晶質合金薄帯試料(リボ
ン)をローラスピードルミルで一次粉砕し、次いで、遊
星型ボールミルにより6時間かけて2次粉砕し、Ar雰
囲気中で粉末化を行った。得られた粉砕物をメッシュに
より粒径53μm以下のものと、粒径53〜150μm
のものと、粒径150μm以上のものに分級した。前記
非晶質合金試料の内、Fe84Nb7B9なる組成の非晶質
合金薄帯試料(リボン)とこのリボンから得られた前記
各粒径の試料について、それぞれX線回折試験を行った
ところ、図3に示す結果が得られた。
ン)をローラスピードルミルで一次粉砕し、次いで、遊
星型ボールミルにより6時間かけて2次粉砕し、Ar雰
囲気中で粉末化を行った。得られた粉砕物をメッシュに
より粒径53μm以下のものと、粒径53〜150μm
のものと、粒径150μm以上のものに分級した。前記
非晶質合金試料の内、Fe84Nb7B9なる組成の非晶質
合金薄帯試料(リボン)とこのリボンから得られた前記
各粒径の試料について、それぞれX線回折試験を行った
ところ、図3に示す結果が得られた。
【0055】図3に示す結果から、薄帯試料および粒径
53μmより大きい試料においてはブロードなピークの
み見られ、非晶質組織であることが明かになった。これ
に対し、粒径53μm以下の試料においては、bcc相
およびその他の相から生じたと思われるシャープなピー
クが認められた。これは、薄帯試料の粉砕時に用いたロ
ーラースピードミルあるいはボールミルで粉砕する際
に、これらの粉砕機械の内部の金属部分(例えばステン
レス鋼で作製された部分)から生じたステンレス粉など
が混入したためであると思われる。また同時に、53μ
m以下の微細な大きさまで粉砕された非晶質合金が、粉
砕時の機械的摩擦や加熱などにより一部結晶化を起こし
ているためであると思われる。よって、以降の工程に
は、前記53〜150μmの粒径の粉粒体を使用した。
また、一部の非晶質合金薄帯に対し、500℃で1時間
真空熱処理を行った後に粉砕した試料を用いた。これ
は、非晶質合金薄帯に対して結晶化温度以上に加熱して
結晶化することにより、粉砕しやすくすることを狙った
ものである。これは、bcc相の方が非晶質相よりも脆
いことを利用し、粉砕作業が容易にできるかどうか試験
したものである。
53μmより大きい試料においてはブロードなピークの
み見られ、非晶質組織であることが明かになった。これ
に対し、粒径53μm以下の試料においては、bcc相
およびその他の相から生じたと思われるシャープなピー
クが認められた。これは、薄帯試料の粉砕時に用いたロ
ーラースピードミルあるいはボールミルで粉砕する際
に、これらの粉砕機械の内部の金属部分(例えばステン
レス鋼で作製された部分)から生じたステンレス粉など
が混入したためであると思われる。また同時に、53μ
m以下の微細な大きさまで粉砕された非晶質合金が、粉
砕時の機械的摩擦や加熱などにより一部結晶化を起こし
ているためであると思われる。よって、以降の工程に
は、前記53〜150μmの粒径の粉粒体を使用した。
また、一部の非晶質合金薄帯に対し、500℃で1時間
真空熱処理を行った後に粉砕した試料を用いた。これ
は、非晶質合金薄帯に対して結晶化温度以上に加熱して
結晶化することにより、粉砕しやすくすることを狙った
ものである。これは、bcc相の方が非晶質相よりも脆
いことを利用し、粉砕作業が容易にできるかどうか試験
したものである。
【0056】次に、Fe84Nb7B9なる組成の非晶質合
金薄帯(リボン)試料と粉末試料についてそれぞれDS
C曲線(differential scanning caloriemeter:示差熱
分析計による測定値)を得、その結果を図4と図5に示
す。図4と図5に示す結果から、粉末試料のDSC曲線
は薄帯試料のDSC曲線とほぼ同等のものであり、結晶
化と思われるピークが見られる。また同時に、前記Fe
84Nb7B9合金の結晶化温度(bcc相出現温度)は4
97℃であることが判明した。以上のことから、非晶質
相の状態でこの組成の合金を固化成形しようとすれば、
結晶化温度の497℃以下の温度で成形する必要がある
ことが明かになった。
金薄帯(リボン)試料と粉末試料についてそれぞれDS
C曲線(differential scanning caloriemeter:示差熱
分析計による測定値)を得、その結果を図4と図5に示
す。図4と図5に示す結果から、粉末試料のDSC曲線
は薄帯試料のDSC曲線とほぼ同等のものであり、結晶
化と思われるピークが見られる。また同時に、前記Fe
84Nb7B9合金の結晶化温度(bcc相出現温度)は4
97℃であることが判明した。以上のことから、非晶質
相の状態でこの組成の合金を固化成形しようとすれば、
結晶化温度の497℃以下の温度で成形する必要がある
ことが明かになった。
【0057】次に、Fe84Nb7B9なる組成の非晶質合
金薄帯試料のTMA(Thermo Mech-anical Analysis)
曲線を求めた結果を図6に示す。Fe84Nb7B9なる組
成の非晶質合金薄帯試料は、455〜522℃の間にお
いて急激に伸びており、軟化していることが明らかであ
る。ここで、先に図4と図5に示したDSC曲線の結果
と合わせて比較すると、bcc相の結晶化が起こる温度
で試料が軟化しており、結晶化温度付近に軟化点がある
ことが判明した。以上のことを考慮すると、押出成形
は、結晶化温度近傍で粉粒体を軟化させてから固化成形
することが有効であることが明かになった。
金薄帯試料のTMA(Thermo Mech-anical Analysis)
曲線を求めた結果を図6に示す。Fe84Nb7B9なる組
成の非晶質合金薄帯試料は、455〜522℃の間にお
いて急激に伸びており、軟化していることが明らかであ
る。ここで、先に図4と図5に示したDSC曲線の結果
と合わせて比較すると、bcc相の結晶化が起こる温度
で試料が軟化しており、結晶化温度付近に軟化点がある
ことが判明した。以上のことを考慮すると、押出成形
は、結晶化温度近傍で粉粒体を軟化させてから固化成形
することが有効であることが明かになった。
【0058】前記のように作製した各試料について、図
1と図2に示す装置を用い、ビレット内を1×10-4to
rr以下に排気した後に100トン温間押出プレス機によ
り押出加工を行い、圧密化を試みた。押出温度と速度と
圧力と断面減少率はいずれも表1に示すように設定し
た。押出温度はコンテナおよび試料の温度を示し、押出
速度は押し棒の速度を示し、断面減少率(RA)は、押
出前のビレットの直径をD1、押出後のビレットの直径
をD2とすると、RA={(D1−D2)/D1}×100
(%)で表される。また、ビレット材質において、ケー
スの材質を示すSS41はJIS規定の鋼材で、P<
0.05%、S<0.05%、残部Feの組成とした一般
構造用圧延鋼材を示す。更に、コア材質を示すS45C
はJIS規定の鋼材で、C=0.42〜0.48%、Si
=0.15〜0.35%、Mn=0.6〜0.9%、P≦
0.030%、S≦0.035%、残部Feとした炭素鋼
鋼材を示し、SKD4は、JIS規定の鋼材で、C=
0.25〜3.5%、Si=0.40%以下、Mn=0.6
0%以下、P=0.030%以下、S=0.030%以
下、Cr=2.00〜3.00%、W=5.00〜6.00
%、V=0.30〜0.50%残部Feとした鋼材を示
す。その結果を表2に示す。
1と図2に示す装置を用い、ビレット内を1×10-4to
rr以下に排気した後に100トン温間押出プレス機によ
り押出加工を行い、圧密化を試みた。押出温度と速度と
圧力と断面減少率はいずれも表1に示すように設定し
た。押出温度はコンテナおよび試料の温度を示し、押出
速度は押し棒の速度を示し、断面減少率(RA)は、押
出前のビレットの直径をD1、押出後のビレットの直径
をD2とすると、RA={(D1−D2)/D1}×100
(%)で表される。また、ビレット材質において、ケー
スの材質を示すSS41はJIS規定の鋼材で、P<
0.05%、S<0.05%、残部Feの組成とした一般
構造用圧延鋼材を示す。更に、コア材質を示すS45C
はJIS規定の鋼材で、C=0.42〜0.48%、Si
=0.15〜0.35%、Mn=0.6〜0.9%、P≦
0.030%、S≦0.035%、残部Feとした炭素鋼
鋼材を示し、SKD4は、JIS規定の鋼材で、C=
0.25〜3.5%、Si=0.40%以下、Mn=0.6
0%以下、P=0.030%以下、S=0.030%以
下、Cr=2.00〜3.00%、W=5.00〜6.00
%、V=0.30〜0.50%残部Feとした鋼材を示
す。その結果を表2に示す。
【0059】
【表2】
【0060】表2において、◎で示す試料は、得られた
圧密体を顕微鏡観察した結果、気孔がほとんどなく良好
に圧密化されたもので、○で示す試料は、気孔がわずか
に見られるものの十分に圧密化されたもので、△で示す
試料は、気孔が多少存在するものの圧密化できたもの
で、×で示す試料は一応固まっているが圧密不十分なも
のを示す。図2に示す結果から、非晶質合金薄帯をその
まま粉砕して圧密した試料は圧密できたが、非晶質合金
薄帯を一端熱処理してbcc相とし、粉砕しやくすして
から圧密した試料は、非晶質相のままで圧密した試料と
同じ条件では圧密化できなかった。また、良好な圧密状
態を示すサンプルは、900MPa以上の押出圧力で圧
密化した試料である。
圧密体を顕微鏡観察した結果、気孔がほとんどなく良好
に圧密化されたもので、○で示す試料は、気孔がわずか
に見られるものの十分に圧密化されたもので、△で示す
試料は、気孔が多少存在するものの圧密化できたもの
で、×で示す試料は一応固まっているが圧密不十分なも
のを示す。図2に示す結果から、非晶質合金薄帯をその
まま粉砕して圧密した試料は圧密できたが、非晶質合金
薄帯を一端熱処理してbcc相とし、粉砕しやくすして
から圧密した試料は、非晶質相のままで圧密した試料と
同じ条件では圧密化できなかった。また、良好な圧密状
態を示すサンプルは、900MPa以上の押出圧力で圧
密化した試料である。
【0061】次に圧密化した試料について、400〜7
50℃の範囲の温度でそれぞれ熱処理した結果得られた
試料の磁気特性の測定結果を表3に示し、X線回折試験
結果を図7に示す。また、比較のために、粉砕する以前
の非晶質合金薄帯試料を熱処理した場合のX線回折試験
結果を図8に示す。なお、表3の熱処理温度550℃に
おけるHcは、未飽和状態の値を示す。
50℃の範囲の温度でそれぞれ熱処理した結果得られた
試料の磁気特性の測定結果を表3に示し、X線回折試験
結果を図7に示す。また、比較のために、粉砕する以前
の非晶質合金薄帯試料を熱処理した場合のX線回折試験
結果を図8に示す。なお、表3の熱処理温度550℃に
おけるHcは、未飽和状態の値を示す。
【0062】
【表3】
【0063】表3に示す結果から、熱処理温度を600
℃以上に上げた方が良好な磁気特性が得られることが明
かになり、磁気ヘッド用などとして高密度記録などに対
応する目的に使用できる。ただし、押出直後のものにお
いても、BsとσSとは、従来材料に比べて同程度の特
性を備えているので、使用目的によっては十分に実用に
耐えるものである。例えば、本発明者らが先に行った特
許出願に記載した測定結果から、前記の非晶質合金にb
cc相を析出させた材料は、ビッカース硬度で700〜
1400DPNもの値を示すので、この硬さを利用する
ならば、従来材料と同定度の磁気特性であっても従来材
料よりも硬い圧密材料を提供できる。
℃以上に上げた方が良好な磁気特性が得られることが明
かになり、磁気ヘッド用などとして高密度記録などに対
応する目的に使用できる。ただし、押出直後のものにお
いても、BsとσSとは、従来材料に比べて同程度の特
性を備えているので、使用目的によっては十分に実用に
耐えるものである。例えば、本発明者らが先に行った特
許出願に記載した測定結果から、前記の非晶質合金にb
cc相を析出させた材料は、ビッカース硬度で700〜
1400DPNもの値を示すので、この硬さを利用する
ならば、従来材料と同定度の磁気特性であっても従来材
料よりも硬い圧密材料を提供できる。
【0064】一方、図7から、圧密化した試料において
は、500℃以上の熱処理においてbcc相のピークが
見られ、750℃での熱処理後においても、ほぼbcc
単相であることがわかる。また、400℃以下の熱処理
においては、ブロードなピークが見られ、非晶質相に近
似した相であることが推察されるが、押出成形を400
℃で行っていることを考えると、加工時の摩擦発熱によ
り試料の一部では500℃付近まで温度上昇しているも
のと考えられ、一部bcc相が析出しているものと思わ
れる。これに対し、図8に示す粉砕する以前の非晶質合
金薄帯試料においては、400℃以下の熱処理後におい
てブロードなピークのみ見られ、非晶質相であることが
わかる。また、500℃以上の熱処理においてbcc相
の明瞭なピークが見られる。先に示した図4のDSC曲
線においても497℃にbcc相の結晶化ピークが見ら
れるが、このX線回折試験結果と一致している。
は、500℃以上の熱処理においてbcc相のピークが
見られ、750℃での熱処理後においても、ほぼbcc
単相であることがわかる。また、400℃以下の熱処理
においては、ブロードなピークが見られ、非晶質相に近
似した相であることが推察されるが、押出成形を400
℃で行っていることを考えると、加工時の摩擦発熱によ
り試料の一部では500℃付近まで温度上昇しているも
のと考えられ、一部bcc相が析出しているものと思わ
れる。これに対し、図8に示す粉砕する以前の非晶質合
金薄帯試料においては、400℃以下の熱処理後におい
てブロードなピークのみ見られ、非晶質相であることが
わかる。また、500℃以上の熱処理においてbcc相
の明瞭なピークが見られる。先に示した図4のDSC曲
線においても497℃にbcc相の結晶化ピークが見ら
れるが、このX線回折試験結果と一致している。
【0065】図9に押出直後の試料のDSC曲線を示
す。この試料においても490℃付近よりbcc相の析
出と思われる発熱ピークが見られ、非晶質相が存在して
いることがわかる。しかしながら、その反応量は、図5
に示す粉末の場合の反応量に比べて小さいので、すで
に、ある程度の量のbcc相が析出しているためと思わ
れる。このことから、押出直後の試料は、非晶質相とb
cc相の混相組織であることが明かになった。
す。この試料においても490℃付近よりbcc相の析
出と思われる発熱ピークが見られ、非晶質相が存在して
いることがわかる。しかしながら、その反応量は、図5
に示す粉末の場合の反応量に比べて小さいので、すで
に、ある程度の量のbcc相が析出しているためと思わ
れる。このことから、押出直後の試料は、非晶質相とb
cc相の混相組織であることが明かになった。
【0066】次に、図10に、X線回折bcc(11
0)ピークにより求めた結晶粒径の熱処理温度依存性を
示す。650℃、あるいは、700℃以下の温度では、
Fe84Nb7B9なる組成の押出試料およびFe84Nb7
B9なる組成の薄帯試料ともに10nm程度の微細な結
晶粒であるが、750℃熱処理後は急激なbcc結晶粒
の成長が見られる。
0)ピークにより求めた結晶粒径の熱処理温度依存性を
示す。650℃、あるいは、700℃以下の温度では、
Fe84Nb7B9なる組成の押出試料およびFe84Nb7
B9なる組成の薄帯試料ともに10nm程度の微細な結
晶粒であるが、750℃熱処理後は急激なbcc結晶粒
の成長が見られる。
【0067】次に、図11に、前記のように熱処理され
た試料について、熱処理温度と磁気特性の関係を示す。
図11に示す結果から、熱処理を行うことにより、飽和
磁束密度(Bs)と(σs)が上昇する傾向が見られる
が、これはbcc相の結晶化に起因するものと見られ
る。
た試料について、熱処理温度と磁気特性の関係を示す。
図11に示す結果から、熱処理を行うことにより、飽和
磁束密度(Bs)と(σs)が上昇する傾向が見られる
が、これはbcc相の結晶化に起因するものと見られ
る。
【0068】次に図12に、Fe84Nb7B9なる組成の
押出試料と、同一組成の押出前の非晶質合金薄帯試料の
保磁力の熱処理温度依存性を示す。図12に示す結果か
ら、保磁力に関し、650℃付近に極小値を示すことが
明かになり、この図から、500〜700℃で熱処理す
ることが好ましいことが明かになった。更に、図13
に、前記各種の試料の押出成形条件と、押出固化させた
試料の最適熱処理温度(650℃)における成形状態へ
の影響を測定した結果を示す。この例における押出圧力
の測定結果から、900〜1200MPaの広い範囲で
良好な成形体が得られたことが判明した。
押出試料と、同一組成の押出前の非晶質合金薄帯試料の
保磁力の熱処理温度依存性を示す。図12に示す結果か
ら、保磁力に関し、650℃付近に極小値を示すことが
明かになり、この図から、500〜700℃で熱処理す
ることが好ましいことが明かになった。更に、図13
に、前記各種の試料の押出成形条件と、押出固化させた
試料の最適熱処理温度(650℃)における成形状態へ
の影響を測定した結果を示す。この例における押出圧力
の測定結果から、900〜1200MPaの広い範囲で
良好な成形体が得られたことが判明した。
【0069】次に、前記と同等の組成の押出試料におい
て、各圧力で押出成形した合金バルク材の飽和磁束密度
(Bs)と保磁力(Hc)と磁気歪(λs)を図14に
示す。押出圧力を変えた試料において、飽和磁束密度の
値に明確な差は見られないが、650℃熱処理における
保磁力は押出圧力が低い試料において、比較的低い値を
示している。即ち、低い押出圧力で成形することにより
高い飽和磁束密度を保持したまま、良好な磁気特性を示
す材料を得ることができることが明らかである。
て、各圧力で押出成形した合金バルク材の飽和磁束密度
(Bs)と保磁力(Hc)と磁気歪(λs)を図14に
示す。押出圧力を変えた試料において、飽和磁束密度の
値に明確な差は見られないが、650℃熱処理における
保磁力は押出圧力が低い試料において、比較的低い値を
示している。即ち、低い押出圧力で成形することにより
高い飽和磁束密度を保持したまま、良好な磁気特性を示
す材料を得ることができることが明らかである。
【0070】図15は、前記と同じ条件で作製した試料
の平均結晶粒径と熱処理温度の関係を示す。図10にお
いても、平均結晶粒径の熱処理温度依存性を示している
が、この図15は、押出条件を変えた試料の結晶粒成長
の差を示したものである。図15から、押出圧力が高い
試料は、押出圧力が低い試料に比較して結晶粒径の成長
が速いことがわかる。以上のことにより、押出圧力が高
い試料では、押出成形時における加工発熱により合金の
一部が結晶化しており、熱処理により不均一な粒成長を
引き起こしているものと想定できる。よって図14にお
いて低い押出圧力で成形した試料が良好な磁気特性を発
揮するのはこのことが要因になっているものと思われ
る。
の平均結晶粒径と熱処理温度の関係を示す。図10にお
いても、平均結晶粒径の熱処理温度依存性を示している
が、この図15は、押出条件を変えた試料の結晶粒成長
の差を示したものである。図15から、押出圧力が高い
試料は、押出圧力が低い試料に比較して結晶粒径の成長
が速いことがわかる。以上のことにより、押出圧力が高
い試料では、押出成形時における加工発熱により合金の
一部が結晶化しており、熱処理により不均一な粒成長を
引き起こしているものと想定できる。よって図14にお
いて低い押出圧力で成形した試料が良好な磁気特性を発
揮するのはこのことが要因になっているものと思われ
る。
【0071】図16は、押出温度425℃で押出形成し
たFe84Nb7B9なる組成の試料について、650℃熱
処理後における保磁力および透磁率の押出圧力依存性と
相対密度の押出圧力依存性を示す。押出圧力が低い試料
ほど低い保磁力を示していることが明らかである。透磁
率においては、押出圧力が低い試料において、より高い
値が得られており、低い押出圧力で成形した成形体は、
より良好な軟磁気特性を示すことがわかる。1エルステ
ッド(Oe)以下の低いHcが得られるのは、押出圧力
が900MPa以下の範囲である。また、粒径100μ
m以下の粉末を用いた場合では、粒径53〜150μm
の粉末を用いた場合より良好な特性を示すことが明らか
になった。これは、粉末粒径が小さい方が、押出成型時
に加わる剪断応力が小さいために、不均一な結晶化が起
こり難いためであると推定される。以上のことから、用
いる粉末材料の粒径は、53〜100μmの範囲のもの
が好適であるものと思われる。
たFe84Nb7B9なる組成の試料について、650℃熱
処理後における保磁力および透磁率の押出圧力依存性と
相対密度の押出圧力依存性を示す。押出圧力が低い試料
ほど低い保磁力を示していることが明らかである。透磁
率においては、押出圧力が低い試料において、より高い
値が得られており、低い押出圧力で成形した成形体は、
より良好な軟磁気特性を示すことがわかる。1エルステ
ッド(Oe)以下の低いHcが得られるのは、押出圧力
が900MPa以下の範囲である。また、粒径100μ
m以下の粉末を用いた場合では、粒径53〜150μm
の粉末を用いた場合より良好な特性を示すことが明らか
になった。これは、粉末粒径が小さい方が、押出成型時
に加わる剪断応力が小さいために、不均一な結晶化が起
こり難いためであると推定される。以上のことから、用
いる粉末材料の粒径は、53〜100μmの範囲のもの
が好適であるものと思われる。
【0072】また、図16に、相対密度と押出圧力の関
係を示した結果からみれば、押出圧力が低くなると相対
密度が低くなっていることが明らかである。また、約9
50MPa以上の圧力において約99%以上の相対密度
が得られる。これは、押し出す際の圧力が低くなると、
成形状態が悪くなるためである。従って、押出圧力が低
すぎると成形材料はもろくなり、成形後の機械加工に耐
えられなくなる。機械加工に耐えられるような成形材を
得るためには、500MPa以上の圧力が必要であると
思われる。この理由は、同様な材料を用いて495MP
aで成形した試料は、成形不可能であったことによる。
なおまた、押出圧力は1300MPa以下が好ましい。
押出圧力が高いと、試料の成形状態は良好になるもの
の、圧力が高すぎると押出装置への負担が大きくなり、
押出装置のコンテナおよび押し棒を破損することになる
おそれが高い。押し棒の材質(SKD)から鑑みて13
00MPa程度が限界と思われる。
係を示した結果からみれば、押出圧力が低くなると相対
密度が低くなっていることが明らかである。また、約9
50MPa以上の圧力において約99%以上の相対密度
が得られる。これは、押し出す際の圧力が低くなると、
成形状態が悪くなるためである。従って、押出圧力が低
すぎると成形材料はもろくなり、成形後の機械加工に耐
えられなくなる。機械加工に耐えられるような成形材を
得るためには、500MPa以上の圧力が必要であると
思われる。この理由は、同様な材料を用いて495MP
aで成形した試料は、成形不可能であったことによる。
なおまた、押出圧力は1300MPa以下が好ましい。
押出圧力が高いと、試料の成形状態は良好になるもの
の、圧力が高すぎると押出装置への負担が大きくなり、
押出装置のコンテナおよび押し棒を破損することになる
おそれが高い。押し棒の材質(SKD)から鑑みて13
00MPa程度が限界と思われる。
【0073】図17は、図16に示す組成の試料に42
5℃の温度で押出成形した場合の押出圧力と単位質量あ
たりの飽和磁化の関係を示す。押出圧力が上昇するにつ
れて飽和磁化の値が大きくなっていることが明らかであ
る。このように、成形直後における飽和磁化が増加する
のは、成形体中に一部のbcc相が析出していることを
意味している。押出圧力が高いほど析出しているbcc
相の体積率が大きいことがわかる。
5℃の温度で押出成形した場合の押出圧力と単位質量あ
たりの飽和磁化の関係を示す。押出圧力が上昇するにつ
れて飽和磁化の値が大きくなっていることが明らかであ
る。このように、成形直後における飽和磁化が増加する
のは、成形体中に一部のbcc相が析出していることを
意味している。押出圧力が高いほど析出しているbcc
相の体積率が大きいことがわかる。
【0074】図18は、Fe84Nb7B9なる組成の押出
成形材試料の押出圧力別のDSC曲線を示す。なお、こ
の図における各DSC曲線は、比較のために、各々縦軸
方向に順次上下にずらして整列させた状態で記載してあ
る。よって、圧力の高い試料の方が発熱量が大きいこと
を示しているわけではなく、実際には3つの曲線のスタ
ート地点は同じ発熱量に相当する位置になっている。図
18に示す押出圧力が高い試料は押出圧力が低い試料に
比べ、bccの反応熱量(発熱ピークの山の面積に相当
する)は小さくなり、高温側にシフトする。これによ
り、成形したままの状態において、既に非晶質中に一部
のbcc相が析出していることが明らかになり、残りの
非晶質部分が結晶化温度の高い状態へ変化していること
が示唆される。押出圧力が高い試料ほど、この傾向が大
きいことは、押出圧力が高い試料ほどbcc相の析出量
が多いことを意味しており、これは図17の説明と一致
する。なお、図18において、627℃近傍の発熱ピー
クがbccの反応熱量を示し、827℃近傍の鋭いピー
クを示す発熱はFeとBとの化合物相等の析出によるも
のと思われる。
成形材試料の押出圧力別のDSC曲線を示す。なお、こ
の図における各DSC曲線は、比較のために、各々縦軸
方向に順次上下にずらして整列させた状態で記載してあ
る。よって、圧力の高い試料の方が発熱量が大きいこと
を示しているわけではなく、実際には3つの曲線のスタ
ート地点は同じ発熱量に相当する位置になっている。図
18に示す押出圧力が高い試料は押出圧力が低い試料に
比べ、bccの反応熱量(発熱ピークの山の面積に相当
する)は小さくなり、高温側にシフトする。これによ
り、成形したままの状態において、既に非晶質中に一部
のbcc相が析出していることが明らかになり、残りの
非晶質部分が結晶化温度の高い状態へ変化していること
が示唆される。押出圧力が高い試料ほど、この傾向が大
きいことは、押出圧力が高い試料ほどbcc相の析出量
が多いことを意味しており、これは図17の説明と一致
する。なお、図18において、627℃近傍の発熱ピー
クがbccの反応熱量を示し、827℃近傍の鋭いピー
クを示す発熱はFeとBとの化合物相等の析出によるも
のと思われる。
【0075】更にここで、図15を基に先に説明したb
cc相の平均結晶粒径の熱処理温度依存性の関係と、図
18に示す結果を含めて押出後の加熱状態を推察する。
図15に示すように、高い圧力で成形した試料におい
て、一部bcc相の粒成長が既に起こっていることを考
慮すると、成形したままの状態において生成していた一
部のbcc相の方が、残りの非晶質相から生成して成長
するbcc相の方よりも早い段階で成長し、不均一な微
細組織が生成されるものと思われる。図16に示すよう
に高い押出圧力で成形したバルク状の試料において、軟
磁気特性が優れないのは、この成形したままの状態で既
に生成されていた一部bcc相が比較的大きな結晶粒に
成長し、これに加えて後で非晶質相から生成したbcc
相の微細組織が混在することになるため、組織の不均一
性が増すことに起因しているものと考えられる。
cc相の平均結晶粒径の熱処理温度依存性の関係と、図
18に示す結果を含めて押出後の加熱状態を推察する。
図15に示すように、高い圧力で成形した試料におい
て、一部bcc相の粒成長が既に起こっていることを考
慮すると、成形したままの状態において生成していた一
部のbcc相の方が、残りの非晶質相から生成して成長
するbcc相の方よりも早い段階で成長し、不均一な微
細組織が生成されるものと思われる。図16に示すよう
に高い押出圧力で成形したバルク状の試料において、軟
磁気特性が優れないのは、この成形したままの状態で既
に生成されていた一部bcc相が比較的大きな結晶粒に
成長し、これに加えて後で非晶質相から生成したbcc
相の微細組織が混在することになるため、組織の不均一
性が増すことに起因しているものと考えられる。
【0076】図19は、Fe82Nb7B11なる組成のバ
ルク材試料とFe80Zr7B13なる組成のバルク材試料
の磁化(H800)と透磁率μe(300Hz)とbcc
相の平均結晶粒径および同じ組成の薄帯試料の磁歪(λ
s)の値を示すものである。これらの組成では、Fe84
Nb7B9合金と異なり、熱処理後において零磁歪は得ら
れないが、それにもかかわらず、1000程度の高い透
磁率が得られていることがわかる。
ルク材試料とFe80Zr7B13なる組成のバルク材試料
の磁化(H800)と透磁率μe(300Hz)とbcc
相の平均結晶粒径および同じ組成の薄帯試料の磁歪(λ
s)の値を示すものである。これらの組成では、Fe84
Nb7B9合金と異なり、熱処理後において零磁歪は得ら
れないが、それにもかかわらず、1000程度の高い透
磁率が得られていることがわかる。
【0077】図20は、Fe84Nb7B9なる組成とFe
90Zr7B3なる組成のバルク材試料のDSC曲線を示す
ものである。この図においても図18と同様に、比較し
易いように各曲線を上下に並べて表示してある。Fe90
Zr7B3なる組成の試料は、Fe84Nb7B9なる組成の
試料と比較すると、高い結晶化温度を示していることが
わかる。従って同じ条件で押出成形したとき、Fe90Z
r7B3合金は、より非晶質に近い状態で固化成形できる
ことがわかる。すなわち、熱処理後の微細結晶相組織生
成を阻害する固化成形時のbcc相の析出を抑えつつ加
工できる。
90Zr7B3なる組成のバルク材試料のDSC曲線を示す
ものである。この図においても図18と同様に、比較し
易いように各曲線を上下に並べて表示してある。Fe90
Zr7B3なる組成の試料は、Fe84Nb7B9なる組成の
試料と比較すると、高い結晶化温度を示していることが
わかる。従って同じ条件で押出成形したとき、Fe90Z
r7B3合金は、より非晶質に近い状態で固化成形できる
ことがわかる。すなわち、熱処理後の微細結晶相組織生
成を阻害する固化成形時のbcc相の析出を抑えつつ加
工できる。
【0078】図21は、Fe90Zr7B3なる組成のバル
ク材試料の磁化(H800)と透磁率μe(300Hz)
とbcc相の平均結晶粒径および同じ組成の薄帯試料の
磁歪(λs)の値を示すものである。これらの組成で
は、熱処理後において、ほぼ零磁歪が得られており、9
00MPa以上の比較的高い押出圧力で形成されたにも
かかわらず、1800の高い透磁率が得られている。ま
た、このバルク材成形試料の光学顕微鏡写真を図22に
示すが、良好な形成状態であることがわかる。この材料
の相対密度は99%以上であった。
ク材試料の磁化(H800)と透磁率μe(300Hz)
とbcc相の平均結晶粒径および同じ組成の薄帯試料の
磁歪(λs)の値を示すものである。これらの組成で
は、熱処理後において、ほぼ零磁歪が得られており、9
00MPa以上の比較的高い押出圧力で形成されたにも
かかわらず、1800の高い透磁率が得られている。ま
た、このバルク材成形試料の光学顕微鏡写真を図22に
示すが、良好な形成状態であることがわかる。この材料
の相対密度は99%以上であった。
【0079】図23は、Fe90Zr7B3なる組成のバル
ク材試料のDSC曲線を示す。バルク材のbcc相への
結晶化反応熱量は、急冷薄帯材とほぼ同じであり、Fe
84Nb7B9なる組成の前記の試料に比べて非晶質に近い
状態で固化成形できていると言える。以上の各試料で得
られた特性を以下の表4にまとめて記載した。
ク材試料のDSC曲線を示す。バルク材のbcc相への
結晶化反応熱量は、急冷薄帯材とほぼ同じであり、Fe
84Nb7B9なる組成の前記の試料に比べて非晶質に近い
状態で固化成形できていると言える。以上の各試料で得
られた特性を以下の表4にまとめて記載した。
【0080】
【表4】
【0081】以上の結果から、高い熱処理温度と低い磁
歪を実現することにより、非晶質に近い状態で固化成形
できる組成として、請求項4に記載した組成が有効であ
る。急冷直後において非晶質相を得るためには、6原子
%≦d、2原子%≦eである必要があり、また熱処理後b
cc単相で磁歪が零近くになるためには、d≦9原子
%、e≦9原子%であることが必要である。よって、請
求項4に記載した発明においては、6原子%≦d≦9原
子%、2原子%≦e≦9原子%に限定した。
歪を実現することにより、非晶質に近い状態で固化成形
できる組成として、請求項4に記載した組成が有効であ
る。急冷直後において非晶質相を得るためには、6原子
%≦d、2原子%≦eである必要があり、また熱処理後b
cc単相で磁歪が零近くになるためには、d≦9原子
%、e≦9原子%であることが必要である。よって、請
求項4に記載した発明においては、6原子%≦d≦9原
子%、2原子%≦e≦9原子%に限定した。
【0082】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、F
e-M(=Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、
W)-B系の非晶質合金を主体とする粉粒体が加圧成形
され、結晶粒径30nm以下のbcc構造の微細結晶粒
が析出しているので、軟磁気特性に優れ、優れた飽和磁
束密度のものが得られる。また更に、この組織状態のも
のに対して熱処理を施して微細結晶粒を多く析出させた
ものにあっては、軟磁気特性が著しく向上し、飽和磁束
密度も十分に高いものが得られる。よって、従来よりも
更に高い記録密度の媒体に使用される磁気ヘッド用ある
いはパルスモータの磁心用、トランスのコア用などとし
て好適であり、その場合に種々の形状に容易に対応する
ことができる。また、加圧成形体として、Fe100-d-e
Md Beなる組成、ただし、MはZr,Hfのうち、1
種または2種を示し、6原子%≦d≦9原子%、2原子
%≦e≦9原子%のものを用いることが好ましく、この
組成のものを用いた場合に、非晶質に近い状態で固化成
形することができ、熱処理後に微細組織を得易く、その
場合に、磁歪を零近くにすることができる。
e-M(=Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、
W)-B系の非晶質合金を主体とする粉粒体が加圧成形
され、結晶粒径30nm以下のbcc構造の微細結晶粒
が析出しているので、軟磁気特性に優れ、優れた飽和磁
束密度のものが得られる。また更に、この組織状態のも
のに対して熱処理を施して微細結晶粒を多く析出させた
ものにあっては、軟磁気特性が著しく向上し、飽和磁束
密度も十分に高いものが得られる。よって、従来よりも
更に高い記録密度の媒体に使用される磁気ヘッド用ある
いはパルスモータの磁心用、トランスのコア用などとし
て好適であり、その場合に種々の形状に容易に対応する
ことができる。また、加圧成形体として、Fe100-d-e
Md Beなる組成、ただし、MはZr,Hfのうち、1
種または2種を示し、6原子%≦d≦9原子%、2原子
%≦e≦9原子%のものを用いることが好ましく、この
組成のものを用いた場合に、非晶質に近い状態で固化成
形することができ、熱処理後に微細組織を得易く、その
場合に、磁歪を零近くにすることができる。
【0083】次に、本発明の方法によれば、Fe-M-B
系の非晶質合金を主体とする粉粒体に温間押出加工を施
して1次成形体を形成するので、圧密化を満足に行うこ
とができ、これに熱処理することで、bcc構造の微細
結晶粒を多く析出させることにより、熱処理前よりも軟
磁気特性を向上させるとこができ、飽和磁束密度を高く
することができる効果がある。また、Fe-B系の非晶
質合金の軟化温度を利用してこの軟化温度近傍の温度で
押し出すならば、非晶質合金の軟化を利用して押し出す
ことが可能であり、押出を円滑に行うことができる。更
に、前記の押出条件として押出圧力を900〜1300
MPa、押出温度を300〜600℃に設定すること
で、十分に効率良く確実に押し出しができる。更にま
た、押出後の熱処理を500〜700℃で行うならば、
bcc相の結晶粒の粗大化を阻止することができ、微細
な結晶相の組織を得ることができる。
系の非晶質合金を主体とする粉粒体に温間押出加工を施
して1次成形体を形成するので、圧密化を満足に行うこ
とができ、これに熱処理することで、bcc構造の微細
結晶粒を多く析出させることにより、熱処理前よりも軟
磁気特性を向上させるとこができ、飽和磁束密度を高く
することができる効果がある。また、Fe-B系の非晶
質合金の軟化温度を利用してこの軟化温度近傍の温度で
押し出すならば、非晶質合金の軟化を利用して押し出す
ことが可能であり、押出を円滑に行うことができる。更
に、前記の押出条件として押出圧力を900〜1300
MPa、押出温度を300〜600℃に設定すること
で、十分に効率良く確実に押し出しができる。更にま
た、押出後の熱処理を500〜700℃で行うならば、
bcc相の結晶粒の粗大化を阻止することができ、微細
な結晶相の組織を得ることができる。
【0084】一方、前記の製造方法において、粉粒体を
製造するに際し、Fe-B系の合金の溶湯から非晶質合
金薄帯を製造しこれを粉砕する場合に、粒径53μm以
下の微細粉末を除去するならば、粉砕時に非晶質相が結
晶質相に変化したもの、粉砕時に異物が混入したものな
どを除去することができる。よって、非晶質相の粉粒体
のみを確実に押し出しすることができ、軟磁気特性の良
好な飽和磁束密度の高い圧密体を確実に得ることができ
る。また、粒径53〜100μmの粉粒体を選別して使
用するならば、粉砕時に非晶質相が結晶質相に変化した
もの、粉砕時に異物が混入したものなどを除去すること
ができる上に、押出成形時に粉粒体に加わる剪断力を小
さくして不均一な結晶化を起こりにくくできるので、軟
磁気特性の良好な飽和磁束密度の高い圧密体を確実に得
ることができる。
製造するに際し、Fe-B系の合金の溶湯から非晶質合
金薄帯を製造しこれを粉砕する場合に、粒径53μm以
下の微細粉末を除去するならば、粉砕時に非晶質相が結
晶質相に変化したもの、粉砕時に異物が混入したものな
どを除去することができる。よって、非晶質相の粉粒体
のみを確実に押し出しすることができ、軟磁気特性の良
好な飽和磁束密度の高い圧密体を確実に得ることができ
る。また、粒径53〜100μmの粉粒体を選別して使
用するならば、粉砕時に非晶質相が結晶質相に変化した
もの、粉砕時に異物が混入したものなどを除去すること
ができる上に、押出成形時に粉粒体に加わる剪断力を小
さくして不均一な結晶化を起こりにくくできるので、軟
磁気特性の良好な飽和磁束密度の高い圧密体を確実に得
ることができる。
【図1】図1は本発明方法に使用する押出装置の一例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図2】図2は図1に示す押出装置に使用されるビレッ
トの断面図である。
トの断面図である。
【図3】図3はFe84Nb7B9なる組成の非晶質合金粉
末のX線回折試験結果を示す図である。
末のX線回折試験結果を示す図である。
【図4】図4はFe84Nb7B9の組成の非晶質合金薄帯
のDSC曲線を示す図である。
のDSC曲線を示す図である。
【図5】図5はFe84Nb7B9の組成の非晶質合金粉末
のDSC曲線を示す図である。
のDSC曲線を示す図である。
【図6】図6はFe84Nb7B9の組成の非晶質合金粉末
のTMA曲線を示す図である。
のTMA曲線を示す図である。
【図7】図7はFe84Nb7B9の組成の押出材の熱処理
温度によるX線回折試験結果を示す図である。
温度によるX線回折試験結果を示す図である。
【図8】図8はFe84Nb7B9の組成の非晶質合金薄帯
の熱処理温度によるX線回折試験結果を示す図である。
の熱処理温度によるX線回折試験結果を示す図である。
【図9】図9はFe84Nb7B9の組成の押出材のDSC
曲線を示す図である。
曲線を示す図である。
【図10】図10は熱処理温度と結晶粒径の関係を示す
図である。
図である。
【図11】図12は熱処理温度と飽和磁束密度の関係を
示す図である。
示す図である。
【図12】図12は熱処理温度と保磁力の関係を示す図
である。
である。
【図13】図13は押出温度および押出圧力と保磁力の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図14】図14は各圧力で押出形成した合金試料の磁
気特性を示す図である。
気特性を示す図である。
【図15】図15は図14に示す試料と同等の条件で製
造した試料の熱処理温度と平均結晶粒径を示す図であ
る。
造した試料の熱処理温度と平均結晶粒径を示す図であ
る。
【図16】図16は透磁率と保磁力および相対密度の押
出圧力依存性を示す図である。
出圧力依存性を示す図である。
【図17】図17は押出圧力と飽和磁化の関係を示す図
である。
である。
【図18】図18はFe84Nb7B9の組成の非晶質合金
のDSC曲線を示す図である。
のDSC曲線を示す図である。
【図19】図19はFe80Nb7B13の組成とFe82Z
r7B11の組成の非晶質合金に対する熱処理温度と磁化
と透磁率と結晶粒径と磁歪定数の関係を示す図である。
r7B11の組成の非晶質合金に対する熱処理温度と磁化
と透磁率と結晶粒径と磁歪定数の関係を示す図である。
【図20】図20はFe84Nb7B9の組成とFe90Zr
7B3の組成の非晶質合金のDSC曲線を示す図である。
7B3の組成の非晶質合金のDSC曲線を示す図である。
【図21】図21はFe90Zr7B3の組成の非晶質合金
に対する熱処理温度と磁化と透磁率と結晶粒径と磁歪定
数の関係を示す図である。
に対する熱処理温度と磁化と透磁率と結晶粒径と磁歪定
数の関係を示す図である。
【図22】図22はFe90Zr7B3の組成の非晶質合金
組織顕微鏡写真の模式図である。
組織顕微鏡写真の模式図である。
【図23】図23はFe90Zr7B3の組成の非晶質合金
バルク材試料のDSC曲線を示す図である。
バルク材試料のDSC曲線を示す図である。
1 押出装置、 2 コンテナ、 3 ダイス、 6 ビレット、 12 非晶質合金粉粒体、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/14 45/02 A H01F 1/153 (72)発明者 小島 章伸 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 半谷 勝章 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 吉田 昌二 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 牧野 彰宏 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 増本 健 宮城県仙台市青葉区上杉3丁目8−22 (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内無番地 川内住宅 11−806
Claims (12)
- 【請求項1】 FeおよびBを含み、更に、Ti、Z
r、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1種また
は2種以上の元素を含んでなるFe-B系の非晶質合金
を主体とする粉粒体が加圧成形されてなり、非晶質合金
相と平均結晶粒径30nm以下のbcc構造の微細結晶
相が混在されてなることを特徴とする軟磁性合金圧密
体。 - 【請求項2】 FeおよびBを含み、更に、Ti、Z
r、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1種また
は2種以上の元素を含んでなるFe-B系の非晶質合金
を主体とする粉粒体が加圧成形されてなり、熱処理によ
り平均結晶粒径30nm以下のbcc構造の微細結晶相
が主体となるように変質されてなることを特徴とする軟
磁性合金圧密体。 - 【請求項3】 請求項1または2記載のFe-B系の非
晶質合金を主体とする粉粒体を加圧成形した成形体がほ
ぼ非晶質単相であり、熱処理後において、平均結晶粒径
30nm以下のbcc構造を主体とした微結晶組織を有
することを特徴とする軟磁性合金圧密体。 - 【請求項4】 請求項3に記載の加圧成形体がFe
100-d-e Md Beなる組成を示す合金からなることを特
徴とする軟磁性合金圧密体。ただし、MはZr,Hfの
うち、1種または2種を示し、6原子%≦d≦9原子
%、2原子%≦e≦9原子%である。 - 【請求項5】 FeおよびBを含み、更に、Ti、Z
r、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1種また
は2種以上の元素を含んでなるFe-B系の非晶質合金
を主体とする粉粒体に温間押出加工を施して1次成形体
を形成し、この1次成形体を熱処理して非晶質合金相の
少なくとも一部を平均結晶粒径30nm以下のbcc構
造の微細結晶相に変質させることを特徴とする軟磁性合
金圧密体の製造方法。 - 【請求項6】 請求項5記載の温間押出加工を行うに際
し、Fe-B系の非晶質合金の軟化点近傍の温度で粉粒
体を軟化させつつ押出加工することを特徴とする軟磁性
合金圧密体の製造方法。 - 【請求項7】 前記温間押出加工の圧力を500〜13
00MPa、温間押出加工の温度を300〜600℃の
範囲に設定することを特徴とする請求項5または6記載
の軟磁性合金圧密体の製造方法。 - 【請求項8】 請求項7記載の温間押出加工を行うに際
し、押出加工圧力を900〜1300MPaの範囲に設
定して成形を行い、相対密度を96%以上とすることを
特徴とする軟磁性合金圧密体の製造方法。 - 【請求項9】 請求項7記載の温間押出加工を行うに際
し、押出加工圧力を500〜900MPaの範囲に設定
して成形を行い、成形体の保磁力を1エルステッド以下
とすることを特徴とする軟磁性合金圧密体の製造方法。 - 【請求項10】 1次成形体に対する熱処理温度を50
0〜700℃に設定することを特徴とする請求項5、
6、7、8または9記載の軟磁性合金圧密体の製造方
法。 - 【請求項11】 FeおよびBを含み、更に、Ti、Z
r、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1種また
は2種以上の元素を含んでなるFe-B系の非晶質合金
を主体とする粉粒体を得るに際し、Fe-B系の合金溶
湯を急冷して非晶質合金薄帯を形成し、この非晶質合金
薄帯を粉砕して粉砕物を得、この粉砕物の中から粒径5
3μm以下の微細粉末を除去することを特徴とする請求
項5、6、7、8、9または10記載の軟磁性合金圧密
体の製造方法。 - 【請求項12】 FeおよびBを含み、更に、Ti、Z
r、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wのうち、1種また
は2種以上の元素を含んでなるFe-B系の非晶質合金
を主体とする粉粒体を得るに際し、Fe-B系の合金溶
湯を急冷して非晶質合金薄帯を形成し、この非晶質合金
薄帯を粉砕して粉砕物を得、この粉砕物の中から粒径5
3〜100μmの粉粒体を選択して使用することを特徴
とする請求項5、6、7、8、9、10または11記載
の軟磁性合金圧密体の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6011980A JPH07145442A (ja) | 1993-03-15 | 1994-02-03 | 軟磁性合金圧密体およびその製造方法 |
| US08/312,847 US5509975A (en) | 1993-03-15 | 1994-09-27 | Soft magnetic bulky alloy and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5422493 | 1993-03-15 | ||
| JP5-54224 | 1993-09-30 | ||
| JP24570993 | 1993-09-30 | ||
| JP5-245709 | 1993-09-30 | ||
| JP6011980A JPH07145442A (ja) | 1993-03-15 | 1994-02-03 | 軟磁性合金圧密体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07145442A true JPH07145442A (ja) | 1995-06-06 |
Family
ID=27279661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6011980A Pending JPH07145442A (ja) | 1993-03-15 | 1994-02-03 | 軟磁性合金圧密体およびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5509975A (ja) |
| JP (1) | JPH07145442A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005057230A (ja) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Amotech Co Ltd | Fe系非晶質金属粉末の製造方法およびこれを用いた軟磁性コアの製造方法 |
| JP2005064444A (ja) * | 2003-08-14 | 2005-03-10 | Amotech Co Ltd | 高周波特性に優れたナノ結晶粒金属粉末の製造方法及びこれを用いた高周波用軟磁性コアの製造方法 |
| JP2010275172A (ja) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Tokai Univ | 磁性炭素複合材料の製造方法および磁性炭素複合材料 |
| JP2016181620A (ja) * | 2015-03-24 | 2016-10-13 | 三菱電機株式会社 | カレントトランス用磁心、カレントトランスおよび電力量計 |
| JP2017186625A (ja) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | 住友電気工業株式会社 | 焼結体の製造方法、および焼結体 |
| KR20180034532A (ko) | 2015-07-31 | 2018-04-04 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 연자성 압분 자심의 제조 방법 및 연자성 압분 자심 |
| JP2019106414A (ja) * | 2017-12-11 | 2019-06-27 | Tdk株式会社 | 軟磁性圧粉磁心の製造方法および軟磁性圧粉磁心 |
| JP2019135326A (ja) * | 2019-04-02 | 2019-08-15 | 住友電気工業株式会社 | 焼結体の製造方法 |
| JP2021150622A (ja) * | 2020-03-23 | 2021-09-27 | Tdk株式会社 | 軟磁性合金粉末、磁気コア、磁性部品および電子機器 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5976274A (en) * | 1997-01-23 | 1999-11-02 | Akihisa Inoue | Soft magnetic amorphous alloy and high hardness amorphous alloy and high hardness tool using the same |
| TW455631B (en) * | 1997-08-28 | 2001-09-21 | Alps Electric Co Ltd | Bulky magnetic core and laminated magnetic core |
| US6669899B2 (en) * | 2002-01-25 | 2003-12-30 | Yonsei University | Ductile particle-reinforced amorphous matrix composite and method for manufacturing the same |
| CN1826669A (zh) * | 2003-07-30 | 2006-08-30 | 住友电气工业株式会社 | 软磁性材料、压粉磁芯、变压器磁芯、电机磁芯和制备压粉磁芯的方法 |
| CN1308096C (zh) * | 2004-04-12 | 2007-04-04 | 北京有色金属研究总院 | 一种块体非晶合金坯件的加工方法及其所使用的设备 |
| WO2008007345A2 (en) * | 2006-07-12 | 2008-01-17 | Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg | Method for the production of magnet cores; magnet core and inductive component with a magnet core |
| DE102007034925A1 (de) * | 2007-07-24 | 2009-01-29 | Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung von Magnetkernen, Magnetkern und induktives Bauelement mit einem Magnetkern |
| US9057115B2 (en) * | 2007-07-27 | 2015-06-16 | Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg | Soft magnetic iron-cobalt-based alloy and process for manufacturing it |
| CN104148430B (zh) * | 2014-08-27 | 2015-12-23 | 山东科技大学 | 一种非晶态合金圆管挤压成形装置及工艺 |
| US10636567B2 (en) * | 2016-02-09 | 2020-04-28 | Tohoku Magnet Institute Co., Ltd. | Heat treatment apparatus for laminated body of amorphous alloy ribbon and soft magnetic core |
| JP6237853B1 (ja) * | 2016-09-30 | 2017-11-29 | Tdk株式会社 | 軟磁性合金 |
| JP6226093B1 (ja) * | 2017-01-30 | 2017-11-08 | Tdk株式会社 | 軟磁性合金および磁性部品 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3999216A (en) * | 1970-07-30 | 1976-12-21 | Eastman Kodak Company | Material for magnetic transducer heads |
| US4197146A (en) * | 1978-10-24 | 1980-04-08 | General Electric Company | Molded amorphous metal electrical magnetic components |
| US4881989A (en) * | 1986-12-15 | 1989-11-21 | Hitachi Metals, Ltd. | Fe-base soft magnetic alloy and method of producing same |
| JP2713363B2 (ja) * | 1987-06-04 | 1998-02-16 | 日立金属 株式会社 | Fe基軟磁性合金圧粉体及びその製造方法 |
| JP2611994B2 (ja) * | 1987-07-23 | 1997-05-21 | 日立金属株式会社 | Fe基合金粉末およびその製造方法 |
| US5178689A (en) * | 1988-05-17 | 1993-01-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fe-based soft magnetic alloy, method of treating same and dust core made therefrom |
| US5192375A (en) * | 1988-12-20 | 1993-03-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fe-based soft magnetic alloy |
| DE68921856T2 (de) * | 1988-12-20 | 1995-12-07 | Toshiba Kawasaki Kk | Weichmagnetische auf Fe-basierende Legierung. |
| US5252148A (en) * | 1989-05-27 | 1993-10-12 | Tdk Corporation | Soft magnetic alloy, method for making, magnetic core, magnetic shield and compressed powder core using the same |
-
1994
- 1994-02-03 JP JP6011980A patent/JPH07145442A/ja active Pending
- 1994-09-27 US US08/312,847 patent/US5509975A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005057230A (ja) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Amotech Co Ltd | Fe系非晶質金属粉末の製造方法およびこれを用いた軟磁性コアの製造方法 |
| JP2005064444A (ja) * | 2003-08-14 | 2005-03-10 | Amotech Co Ltd | 高周波特性に優れたナノ結晶粒金属粉末の製造方法及びこれを用いた高周波用軟磁性コアの製造方法 |
| JP2010275172A (ja) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Tokai Univ | 磁性炭素複合材料の製造方法および磁性炭素複合材料 |
| JP2016181620A (ja) * | 2015-03-24 | 2016-10-13 | 三菱電機株式会社 | カレントトランス用磁心、カレントトランスおよび電力量計 |
| KR20180034532A (ko) | 2015-07-31 | 2018-04-04 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 연자성 압분 자심의 제조 방법 및 연자성 압분 자심 |
| US12030122B2 (en) | 2015-07-31 | 2024-07-09 | Jfe Steel Corporation | Method of manufacturing soft magnetic dust core |
| JP2017186625A (ja) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | 住友電気工業株式会社 | 焼結体の製造方法、および焼結体 |
| WO2017175772A1 (ja) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | 住友電気工業株式会社 | 焼結体の製造方法、および焼結体 |
| JP2019106414A (ja) * | 2017-12-11 | 2019-06-27 | Tdk株式会社 | 軟磁性圧粉磁心の製造方法および軟磁性圧粉磁心 |
| JP2019135326A (ja) * | 2019-04-02 | 2019-08-15 | 住友電気工業株式会社 | 焼結体の製造方法 |
| JP2021150622A (ja) * | 2020-03-23 | 2021-09-27 | Tdk株式会社 | 軟磁性合金粉末、磁気コア、磁性部品および電子機器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5509975A (en) | 1996-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2611994B2 (ja) | Fe基合金粉末およびその製造方法 | |
| EP0187235B1 (en) | Production of increased ductility in articles consolidated from a rapidly solidified alloy | |
| JP4591633B2 (ja) | ナノコンポジットバルク磁石およびその製造方法 | |
| CN104789909B (zh) | 合金组成物、铁基纳米结晶合金及其制造方法 | |
| EP0018096A1 (en) | Boron containing transistion metal alloys comprising a dispersion of an ultrafine crystalline metallic phase and method for making said alloys, method of making an article from a metallic glass body | |
| EP0406770A1 (en) | Amorphous alloys superior in mechanical strength, corrosion resistance and formability | |
| US5509975A (en) | Soft magnetic bulky alloy and method of manufacturing the same | |
| EP3872197A1 (en) | Composite copper alloy comprising high-entropy alloy, and manufacturing method therefor | |
| JP3365625B2 (ja) | ナノコンポジット磁石粉末および磁石の製造方法 | |
| JPWO2016162990A1 (ja) | 希土類永久磁石およびその製造方法 | |
| WO2019031464A1 (ja) | 結晶質Fe基合金粉末及びその製造方法 | |
| JPS61250123A (ja) | 圧縮態金属物品及びその製造方法 | |
| JPH0851010A (ja) | 軟磁性合金圧密体とその製造方法および軟磁性合金圧密体形成用コーティング粉末 | |
| JPH02125801A (ja) | 扁平状Fe基軟磁性合金微粉末およびその製造方法 | |
| EP0093487B1 (en) | Nickel-based alloy | |
| JPH05335129A (ja) | Fe基軟磁性合金粉末およびその製造方法 | |
| CN101370606A (zh) | 稀土类烧结磁体及其制造方法 | |
| CN111681846A (zh) | 软磁性合金和磁性零件 | |
| KR20260027909A (ko) | 수소 저장 재료, 수소 저장 용기 및 수소 공급 장치 | |
| EP0577944B1 (en) | High-strength aluminum-based alloy, and compacted and consolidated material thereof | |
| JP3534218B2 (ja) | Fe基軟磁性金属ガラス焼結体の製造方法 | |
| JPH08337839A (ja) | 軟磁性合金圧密体およびその製造方法 | |
| JP2812573B2 (ja) | 磁気ヘッド | |
| JPH09263913A (ja) | 硬磁性合金圧密体およびその製造方法 | |
| JPH08109448A (ja) | 軟磁性合金薄帯と軟磁性合金粉末および軟磁性合金圧密体とその製造方法 |