JPS5833804A - 磁性材料 - 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】 本発明は、非晶質相を主体とし、軟磁気特性に優れた、
特に高周波における磁気特性の改善された磁性材料に関
するものである。

従来、スイッチングレギエレーター用の高周波トランス
やＴＶ用のフライバックトランス、ノイズフィルター用
コア等の高周波トランス材料としてはフェライト材料を
用いることが多かりた。

その理由は、フェライト磁性材料は飽和磁束密度Ｂｓが
５０００以下と低いにもかかわらず、電気抵抗が高いこ
とにより、ブロック状でも数１０Ｋ）ｈ以上の高周波領
域での渦電流損失が少ないため、透磁率の周波数特性が
良好であり、又高周波領域における鉄損が少ないことの
特徴を有している為である。

これに対して、金属系材料は電気抵抗が低いので渦電流
損を少なくする丸めに、圧延等の工程を経て薄板化せね
ばならず、工費が高くなりＴｏｔり使用されていないの
が現状である。

又、優れ九高周波特性を要求される磁性材料応用のもう
一つの代表例は磁気へラドコア用材料であるが、これＫ
は現在、金属系材料としてはパーマロイ、センダストが
主として用いられ、その他フェライト材料も一部用いら
れている。しかしながら、パーマロイは、飽和磁束密度
が小さく、耐摩耗性が劣り、センダストは、被加工性が
極端に悪く、フェライトは飽和磁束密度が小さい等の゛
欠点を有していた。

近年、非晶質金属材料が、単ロール法や双ロール法等の
濤湯急冷法により１５〜５０ｘ、の厚みを有する薄帯と
して連続且つ大量に製造できるようになり、その優れた
軟磁気特性が確認されるに及んで、種々のトランス材料
及びヘッド用材料としての応用が期待されている。

特にＦｅ系非晶質磁性材料は飽和磁束密度Ｂｓが組成に
よっては１００００３以上あり、比抵抗は結晶質金属の
３倍ｉｉ度の約１５０μΩ−副を有し、且つもともと１
５〜５０μ程度の薄板として得られるために、高周波磁
心材料として有利な条件を備えた材料といえる。又ヘッ
ド用材料としては、磁歪が零であ４Ｃｏ系非晶質材料が
好適な材料として検討が行なわれている。

非晶質磁性材料は、急冷されたとき導入された歪をとり
除くため、歪堆り焼鈍を行ない軟磁気特性を改善するが
本願発明者らはこのような歪取焼鈍では、直流で測定し
た抗磁力は確かに低くなるが、直流Ｂ−Ｈカーブは角形
Ｂｒ／Ｂ＠が高（Ｆｅ系非晶質材料の高周波特性はフェ
ライトに此して劣るということを見出した。又、Ｃｏ系
非晶質材料の高周波特性も、同一形状で比較すれば、現
用のヘッド材料である、パーマロイ、センダストに対し
て必ずしも優れているとはいえない。

これは、歪取り焼鈍後においても薄帯長手方向に１Ｑａ
　ｅｒｇ／ｃｃ程度−軸異方性がついており、そのため
長手方向に１８０度磁壁がのびており、これを長手方向
に高周波で励磁した場合渦電流損が大きくなることによ
ると考えられる。特に非晶質材料においては、結晶質材
における如き粒界が存在しないため、１８０度磁区が広
がっており、この為に磁壁移動に起因する異常渦電流損
大きくなり、非晶質材料の高周波特性を悪くしていると
考えられる。

本発明は上記従来技術による非晶質磁性薄帯の欠点を改
良し、高周波における磁気特性゛の伽れた金属磁性薄帯
を提供することを目的とする。

我々は、非晶質磁性材料の高周波特性の悪さが磁壁の移
動に由来する異常渦電流損に基づき、そしてこの異常渦
電流損は、単位体積あたりの磁区数の増加とともに減少
することに注目し、非晶質母相内に磁区反転の際の反転
の源となるなんらかの核を故意に導入してやれば磁区数
が増加し、従って、異、常渦電流損が減少し、その結果
として高周波域における透磁率や鉄損等の磁気特性が改
善されることを予想し冥験を行なった結果、本発明をな
すに至ったものである。

すなわち、本発明は、組成式Ｍ１００−ｐＸｐＹｑ　（
０≦ｐ≦３０．１２≦ｑ≦５５）で表わされる非晶質磁
性薄帯を、通常の歪取−鈍温度より高い、結晶化温度に
近い温度で焼鈍することにより、非晶質母相の中に、結
晶質相を微細に分散析出させてやれば、該微細析出結晶
相が磁化反転の際の反転磁区発生の核として働き、その
結果として磁区数が増加し、異常渦電流損が減少して高
周波磁気特性が改善されることを新規に見い出したこと
を主なる内容とするものである。

従来、磁区を増加させる手段として、薄帯表面に故意に
傷等の欠陥を導入したり、あるいは、薄帯を局所的に加
熱して結晶質を析出させる試みが公表されているが１本
発明は薄帯全体を加熱し、非晶質が本質的に不安定相で
ある結晶化温度近傍に加熱すれば結晶相が分散析出して
くることを功妙に利用したものであり、該類似技術とは
本質的に異なる。また、結晶相を析出させる際にも、均
一に分散して析出させることが本質的に重要であるが、
このことは本発明によらなければ実現できないのは明ら
かである。

本発明において、通常メタロイド元素と呼ばれる元素Ｙ
は非晶質化のための必須の元素であり、１２≦ｑ≦５ｓ
ＩＣ１ａ定したのは、この範囲以外では非晶質化が不可
能であるためである。

本発明による材料の主成分はＰｅ＊Ｃｏ、Ｎｉである。

これは、磁束密度を高く保つためで必須の成分である。

Ｘは副次゛成分あるいは添加元素である。これらは実施
例で述べるように、結晶化温度を上げる効果や、高周波
における鉄損を下げる効果を有するが飽和磁束密度を下
げるので５０％以下に限定した。

本発明の非晶質磁性薄帯により、高周波領域における磁
気特性を改善するためには、結晶化温度ＴｘＣに近い温
度式における焼鈍が必要であり、その際の焼鈍条件は極
めて厳密に管理されなければならない、なぜならば、析
出した結晶質相は、それ自体としては、結晶磁気異方性
が大きく、軟磁気材料とはかけ離れたものであるから、
従って、骸結晶質が全材料に対して存在する体積比は１
０チ以下に押えねばならないからである。そして該体積
比は焼鈍条件に極めて敏感であるからである。

該体積比は更に好ましくは、ローを越えＳＳ以下である
ことが望ましくこのことは、電顕写真による析出結晶相
の測定と、磁気特性の比較により実験的に確かめられた
。

本発明な実施例に基づきより具体的に述べる。

実施例１ 組成（Ｆｅ６，６７Ｍｎｏ、、、　）ｙｓ８　ｆｔ４ａ
ｏなる非晶質合金薄帯を片ロール法にて作製した。骸薄
帯をトロイダル状に巻き、各温度での熱処理に供した。

又該薄帯の結晶化温度Ｔｘは５２４℃、キ凰−リ一温度
Ｔｃは４０５℃であった。

熱処理温度と／＝２０ＫＨｚ　、　Ｂｍ＝２ＫＧでの鉄
損Ｗ２／２０及び／−１００ＫＨｚ　、　Ｂｍ＝２ＫＧ
での鉄損Ｗ　２／２０との関係な詞ぺ九結果を第１図に
示す。図上には合せてＴｃ　、　Ｔｘの位置を示す。Ｔ
ｃより高い４２０〜４８０℃でのよく行われる歪取り焼
鈍では、　Ｗ２／２０”　１５０−　Ｗ２／’２０”　
２５００ｒｒＷ／ＣＣ（７）値であり、市販７ｘライト
のそれに比して高い（■サンプル）。これに対して、更
に焼鈍温度を上げて、結晶化温度に近い温度で焼鈍すれ
ば、高周波における鉄損値は極小となる（■テンプル）
。更に焼鈍温度を上げると逆に鉄損は急激に上昇し結晶
化へと向う（０サンプル）。

９２図に、Ｄ、ＣＢｆ（カーブ及びＡ、ＣＢ−Ｈカーブ
の焼鈍温度による変化を示す。低温の歪取り焼鈍材では
Ａ、Ｃにおいては、Ｈｃが小さく、角形性のよいＢ−Ｈ
カーブを示す（■サンプル）。

しかしながら、２０ＫＨｚの高周波では、逆にＨｅが大
きく膨らんだＢ−Ｈカーブを示し、Ｂ−Ｈカーブが囲む
面積は大きい。

これに対して、■の温度で焼鈍した材料は、ＤＣでは出
はｏ、１ｓｏｅと大きく、角形比が悪いＢ−Ｈカーブを
示す。それにもかかわらず２０ＫＨｚでは、ＨｃＦ）増
加の割合は少なく、Ｂ−Ｈカーブの囲む面積も少ない。

更に焼鈍温度な上げるとＤＣ、ＡＣともカーブは寝てし
まい（０サンプル）、一定の磁束密度まで励磁するのに
大きな磁場が必要となる。

最適熱処理条件及びその前後で熱処理し九■■Ｏの試料
のり、Ｓ、Ｃパターン、及びＸ４！１回折パターンを第
３図に示す。Ｄ、ＣＢ−Ｈカーブが角形を示す■の試料
では、Ｘ線パターンは非晶質特有のハローパターンを示
し、Ｄ、８．０カーブもＡＳＱＵＢＮＣＨＩｉｆＤ試料
のそれと変わらない。

これに対して、高周波での鉄損が極小値をとる■サンプ
ルでは、　Ｄ、８．Ｃカーブに若干の変化を生じ、Ｘ線
パターンも結晶がわずかに析出していることを示す弱い
ピークが２１：４５．５に表われている。

更に焼鈍温度を上げた０状態では、Ｄ、Ｓ、Ｃカーブの
様相は変化し、Ｘ線パターンに表われたピークも成長し
ている。

鉄損の！特から、■及び■サンプルの鉄損の分解を第４
図に示す。鉄損の分解は次の如く行なりた。

Ｗ　＝　Ｗｈ　＋Ｗｍｏｎｏ　＋Ｗｗｘｏ＊。

ここで、怖＝ヒステリシス損 ％１□。、。＝マクロ渦電流損 Ｗ、、Ｏ，、＝マクロ渦電流損 ■状態では、怖は小さいが、磁壁移動に由来するＷＭ　
Ｘ　ＯＲＯが周波数が高くなるにつれて急激に増大し、
磁区中が大きいことが予想される。これに対して、■の
状態では萄は大きいが、ＷＭＸＯＩ。が小さいため、結
果的に、高周波での状態より■状膣の方が低い鉄損をも
ち、磁区中が細かくなっていると考えられる。なぜなら
、単位長あたりの磁壁数をｎとすると、一般的ＫＷｗｘ
ｏ＊ｏニーであることがわかうているからである。

第４図より■状態では磁区が細分化されていること及び
■状態でＸ線パターンより結晶質相の析出がみられるこ
とより、低鉄損化に■状態で実現される原因は、結晶質
相が非晶質マトリックスに分散析出し、これが反転磁区
の核になっているためと考えられる。

実施例２ 組成（Ｆｅａ、ｅｙＣｒａ・５）ｎｓｌやａ６なる非晶
質合金薄帯につい【１、実施例１で述べたのと同様の実
験を行なり九結果、実施例１と同様に、通常の歪取り焼
鈍温度より高温で焼鈍を行なうことにより、非晶質母相
の中に体積比で約０．５％の結晶相を分散析出させた材
料で、高周波で最少の鉄損が得られ九、。

実施例１，２で得られた結果をまとめて、第１表に示す
。

第１表 冥施例３ ＣＯ系材料をも含め、多くの合金系において、実施例１
，２と同様の実験を行ない、分散析出結晶相の体積比と
高周波における鉄損との関係を求めた結果を第５図に示
す。なお、結晶質相の量の測定は電顕写真により行なっ
た。

この結果より、本特許の本発明の効果は明らかである。

【図面の簡単な説明】

９１図は、鉄損と熱処理温度との関係を示す曲線図、第
２図は各試料のり、Ｃ及びＡ、ＣでのＢ−Ｈ曲線図、第
３図はり、８ぽ票析及びＸ線解析結果を示す説明図、第
４図は鉄損の分解説明図、第５図は析出結晶質相の体積
比と高周波鉄損との関寸　２　目 ′ｔ′３　　図 第４図 ＃ｅｑｕｅｎｃｙ　（ＫＨｚ） 才５図 １、！許庁長宮殿 昭和５６年特許願第１３２３７９　　号発明の名称 磁性材料 補正をする者 名　称　＋ＳＯ８＋　　日立金属株式会社代表者河野　
典夫 代　　　理　　　人 傭正命令の日付　　昭和５７年１月１！６日（発送日）
補ＩＥの対象 □、５７．９・２０．１ 特許庁長官殿 事件の表示 昭和５６年特許願第１３１３？９　　号発明の名称 磁性材料 補正をする者 名　称　　＋６０８１　　日立金属株式会社代ｒｉ書河
野　典夫 代　　　理　　　人 居　　所　　　東京都千代田区丸の内２丁目１番２号日
立金属株式会社内電話　東京　ａ８４一番１８４ｇ補正
の対象 明覇書ｆＩＪ！明の＃輻な説明」の媚。 補正の内容 Ｌ　明細書の「発明の詳細な説明」の−の記載を下記の
通り訂正する〇 記 （１）明細書第４頁第７行の「直ｆｌ／ｌＢ−■カーブ
」を「交ｔＩｆＪＢ−Ｈカーブ」に訂正する。 （２）回書第ｉｌｌ第１２行の［（Ｆｅα９？Ｏｒαｏ
ｓ）ｙａ８１１４１１１ｉａＪをｒ　（ｒｅαｓ＋ｙｏ
ｒαＱ３）？＋５３ｉ１４ＢＩＯ）Ｊに訂正する。 （３）同書同頁第１７行の「最小の」を「低い」に訂正
する。 （４）同書同頁第１ワ行の後に次の文を挿入する。 ｒｔｔ、詳細は抜くが、Ｏｒ、Ｍ、Ｖ　等（Ｆ）　ｙｅ
、ｏｏ。 Ｎ１　　以外の遷移元素全小量添加したものでは所定の
効果を得るための熱処理が容易になり１かつ、鉄損値も
より低減することが確認されている０」 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　実質的に組成式（ＩＩ子１ｓ） Ｎｉ鉛−ｐ−ｑ　Ｘｐ　Ｙｑ 但し、０≦ｐ≦３０ １２≦ｑ≦３５ Ｍ　：　Ｐａ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１１！１又は２種以
   上Ｘ　：　Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ以外の遷移金属元素のうち
   の１種又は２種以上 Ｙ　：　　５ｓＩｎＩＣ，人Ｌ　ｓ　Ｐ　＃　Ｇ　ａ　
   ａ　Ｇ　ｅ　ｓ　８　ｎ　ｓ　Ｂ　ｉのうちの１種又は
   ２種以上 で表わされ、体積比で１０−以下が結晶質であり残部が
   非晶質であることを特徴とする磁性材料。 ２、特許請求の範囲第１項記載の材料において、特に体
   積比で結晶質が５慢以下であり、残部が非晶質であるこ
   とを特徴とする磁性材料。 本　特許請求の範囲１ｇ１項または第２項記載の材料に
   おいて、％に結晶質が非晶質母相の中に分散析出してい
   ることを＄１１にとする磁性材料。