JPS5929644B2 - 高透磁率アモルフアス合金の磁気特性改質方法 - Google Patents
高透磁率アモルフアス合金の磁気特性改質方法Info
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- JPS5929644B2 JPS5929644B2 JP751509A JP150975A JPS5929644B2 JP S5929644 B2 JPS5929644 B2 JP S5929644B2 JP 751509 A JP751509 A JP 751509A JP 150975 A JP150975 A JP 150975A JP S5929644 B2 JPS5929644 B2 JP S5929644B2
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- amorphous alloy
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/12—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
- C21D8/1205—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving particular fabrication steps or treatments of ingots or slabs
- C21D8/1211—Rapid solidification; Thin strip casting
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- Organic Chemistry (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
10本発明は高透磁率アモルファス合金の磁気特性改質
方法に関する。
方法に関する。
従来結晶構造を有する高透磁率金属材料として、Fe−
Si合金、Fe−Ni合金・ Fe−Al合金、Fe−
Si−Al合金などがあ9、それぞれ15の特性に応じ
て多くの分野で使用されているが、これらの合金にはな
おそれぞれ特性上及び使用上の欠点がある。
Si合金、Fe−Ni合金・ Fe−Al合金、Fe−
Si−Al合金などがあ9、それぞれ15の特性に応じ
て多くの分野で使用されているが、これらの合金にはな
おそれぞれ特性上及び使用上の欠点がある。
Fe−Si合金は、変圧器、モータ等の鉄心として高透
磁率合金中最も多量に使用されているが20製造工程が
複雑であり、これを製造するのに要する燃料ならびに電
力も多大であるから、終局的には原材料費の割合には高
価な合金となつている。
磁率合金中最も多量に使用されているが20製造工程が
複雑であり、これを製造するのに要する燃料ならびに電
力も多大であるから、終局的には原材料費の割合には高
価な合金となつている。
Fe−Ni合金は、弱電関係の鉄心として使用されてお
V)なかでもNi78%を含有するパー25マロイは透
磁率が非常に高く、変成器、磁気ヘッド用として、また
デルタマツクズ(Ni50%と鉄を含有する磁性合金の
商品名)は履歴曲線が急峻な角形性を有するので、磁気
増巾器等の鉄心として使用されている。しかし製造方法
はFe一3()Si合金と同様に複雑である上に高価な
Niを多量に使用するので非常に高価な材料である点で
実用上難点がある。Fe−Al合金であるアルパームは
Al約16%を含有する高導磁率合金であるが、塑性加
工が35非常に困難であり、またFe−Si−Al合金
であるセンタスト(Fe−10%Si−5%Al)は全
く塑性加工ができないという欠点があるので特に高い硬
度と高い固有抵抗を有しているという特性が生かされる
特殊な用途に限つて特殊加工の上使用されている。
V)なかでもNi78%を含有するパー25マロイは透
磁率が非常に高く、変成器、磁気ヘッド用として、また
デルタマツクズ(Ni50%と鉄を含有する磁性合金の
商品名)は履歴曲線が急峻な角形性を有するので、磁気
増巾器等の鉄心として使用されている。しかし製造方法
はFe一3()Si合金と同様に複雑である上に高価な
Niを多量に使用するので非常に高価な材料である点で
実用上難点がある。Fe−Al合金であるアルパームは
Al約16%を含有する高導磁率合金であるが、塑性加
工が35非常に困難であり、またFe−Si−Al合金
であるセンタスト(Fe−10%Si−5%Al)は全
く塑性加工ができないという欠点があるので特に高い硬
度と高い固有抵抗を有しているという特性が生かされる
特殊な用途に限つて特殊加工の上使用されている。
すなわち前者は録画用磁気ヘツドとして温間加工により
製作され、後者はカードリーダー用の磁気ヘツドとして
放電加工或は研削加工によつて製作されているか、前記
欠点のためその用途は自から制限されている。本発明は
、従来用いられている高透磁率金属材料が有する前記諸
欠点のない新規な高透磁率アモルフアス合金の磁気特性
の改質方法を提供することを目的とし、P,CおよびB
のうち何れか1種または2種以上を7〜35原子%を含
み残部常温で強磁性を有するFeおよびCOの少なくと
も1種よりなるアモルフアス合金、またはこれに更に原
子%で(イ)Ni5O%以下、(ロ)Si25%以下、
(ハ)CrおよびMnの少なくとも1種15%以下、(
ニ)MO,Zr,Ti,All,V,Nb,Ta,WC
u,Ge,BeおよびBiのうちから選ばれた何れか1
種または2種以上を10%以下、ならびに(ホ)Pr,
Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,TbDyおよびHOの
うちから選ばれた何れか1種または2種以上を5%以下
、の前記(イ),(ロ),(ハ),(ニ)および(ホ)
のうちから選ばれた何れか1または2以上の成分を合計
50%以下で含有するアモルフアス合金を結晶温度以下
で焼鈍処理し、あるいは前記焼鈍処理を応力の作用下で
、または磁場中で、または応力の作用下でかつ磁場中で
行い、履歴曲線の形状を変化調整させることによつてそ
の目的を達成することができる。
製作され、後者はカードリーダー用の磁気ヘツドとして
放電加工或は研削加工によつて製作されているか、前記
欠点のためその用途は自から制限されている。本発明は
、従来用いられている高透磁率金属材料が有する前記諸
欠点のない新規な高透磁率アモルフアス合金の磁気特性
の改質方法を提供することを目的とし、P,CおよびB
のうち何れか1種または2種以上を7〜35原子%を含
み残部常温で強磁性を有するFeおよびCOの少なくと
も1種よりなるアモルフアス合金、またはこれに更に原
子%で(イ)Ni5O%以下、(ロ)Si25%以下、
(ハ)CrおよびMnの少なくとも1種15%以下、(
ニ)MO,Zr,Ti,All,V,Nb,Ta,WC
u,Ge,BeおよびBiのうちから選ばれた何れか1
種または2種以上を10%以下、ならびに(ホ)Pr,
Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,TbDyおよびHOの
うちから選ばれた何れか1種または2種以上を5%以下
、の前記(イ),(ロ),(ハ),(ニ)および(ホ)
のうちから選ばれた何れか1または2以上の成分を合計
50%以下で含有するアモルフアス合金を結晶温度以下
で焼鈍処理し、あるいは前記焼鈍処理を応力の作用下で
、または磁場中で、または応力の作用下でかつ磁場中で
行い、履歴曲線の形状を変化調整させることによつてそ
の目的を達成することができる。
通常金属は固体状態では結晶状態であるが、ある特殊な
条件(合金の組成、急冷凝固)下では固体状態でも液体
に類似した結晶構造をもたない原子構造が得られ、この
ような金属又は合金はアモルフアス金属(又は非晶質金
属)と呼ばれている。
条件(合金の組成、急冷凝固)下では固体状態でも液体
に類似した結晶構造をもたない原子構造が得られ、この
ような金属又は合金はアモルフアス金属(又は非晶質金
属)と呼ばれている。
本発明者等は先に新規なアモルフアス合金ならびにその
新規な製造方法を発明し、アモルフアス合金の中にはそ
の成分組成によつて特に機械特性耐食性が驚異的に優れ
たものがあることを新規に知見することができた。また
さらに、本発明者等は前記特定の成分組成を有するアモ
ルフアス合金が極めて優れた透磁性を有することを新規
に知見した。
新規な製造方法を発明し、アモルフアス合金の中にはそ
の成分組成によつて特に機械特性耐食性が驚異的に優れ
たものがあることを新規に知見することができた。また
さらに、本発明者等は前記特定の成分組成を有するアモ
ルフアス合金が極めて優れた透磁性を有することを新規
に知見した。
第1表にそれらの一部の合金の成分組成ならびに磁気特
性中最大透磁率および保磁力を示す。なお第1表には従
来知られた高透磁率金属材料の磁気特性を併記する。F
e系、CO系、Fe−CO系アモルフアス合金のFeお
よびまたはCOを前記種々の元素をもつて部分的に置換
することによつて機械特性ならびに耐食性を向上させる
ことができる棋に、優れた磁気特性を有せしめることが
判る。特VcCr,Ni,SiはFe系およびCO系ア
モルフアス合金の透磁率を向上させるに有効な成分元素
であリ、また前記各種元素成分を添加することにより固
有抵抗が高くなり、高周波特性が非常に向上する。次に
前記成分組成のアモルフアス合金を製造する方法の1例
を図面により説明する。図は前記アモルフアス合金を製
造する装置の一例を示す概略図である。
性中最大透磁率および保磁力を示す。なお第1表には従
来知られた高透磁率金属材料の磁気特性を併記する。F
e系、CO系、Fe−CO系アモルフアス合金のFeお
よびまたはCOを前記種々の元素をもつて部分的に置換
することによつて機械特性ならびに耐食性を向上させる
ことができる棋に、優れた磁気特性を有せしめることが
判る。特VcCr,Ni,SiはFe系およびCO系ア
モルフアス合金の透磁率を向上させるに有効な成分元素
であリ、また前記各種元素成分を添加することにより固
有抵抗が高くなり、高周波特性が非常に向上する。次に
前記成分組成のアモルフアス合金を製造する方法の1例
を図面により説明する。図は前記アモルフアス合金を製
造する装置の一例を示す概略図である。
図において、1は下方先端に水平方向に噴出するノズル
2を有する石英管−で、その中には原料金属3が装入さ
れ、溶解される。4は原料金属3を加熱するための加熱
炉であジ、5はモーター6により高速度、例えば500
0r,p,mで回転される回転ドラムで、これは、ドラ
ムの回転による遠心力負荷をできるだけ小さく 3する
ため、軽量で熱伝導性の良い金属、例えばアルミニウム
合金よりなり、内面には更に熱伝導性の良い金属、例え
ば銅板7で内張りされている。
2を有する石英管−で、その中には原料金属3が装入さ
れ、溶解される。4は原料金属3を加熱するための加熱
炉であジ、5はモーター6により高速度、例えば500
0r,p,mで回転される回転ドラムで、これは、ドラ
ムの回転による遠心力負荷をできるだけ小さく 3する
ため、軽量で熱伝導性の良い金属、例えばアルミニウム
合金よりなり、内面には更に熱伝導性の良い金属、例え
ば銅板7で内張りされている。
8は石英管1を支持して上下に移動するためのエアピス
トンである。
トンである。
原料金属は、先ず石英管1の4送入口1aよp流体搬送
等により装入され加熱炉4の位置で加熱溶解され、次い
でエアピストン8によ)、ノズル2が回転ドラム5の内
面に対向する如く、石英管1が図に示す位置に下降され
、次いで上昇を開始するとほぼ同時に洛融金属3にガス
圧が加えられて、金属が回転ドラムの内面に向つて噴流
される。石英管内部へは金属3の酸化を防ぐため絶えず
不活性ガス、例えばアルゴンガス9を送入し不活性雰囲
気としておくものとする。回転ドラム内面に噴流された
金属は高速回転による遠心力のため、回転ドラム内面に
強く接触せしめられることにより、超高速冷却が与えら
れてアモルフアス金属となる。本発明は、急冷状態にお
いて、前記第1表に示した如く既に高い透磁率を有して
いるアモルフアス合金に特殊な熱処理を施すことによリ
さらに高透磁率と低保磁力となすことができると共に履
歴曲線を用途に応じた形状に調整できる磁気特性の改質
方法を新規に知見したことに基づくもので、前記高透磁
率アモルフアス合金を組成あるいは形状に対応した適当
な応力下、あるいは適当な磁場中で結晶化する温度以下
に加熱した後組成に対応した適当な速度で冷却すること
、あるいは適当な応力下磁場中焼鈍することにより、履
歴曲線の形状を調整することができる。
等により装入され加熱炉4の位置で加熱溶解され、次い
でエアピストン8によ)、ノズル2が回転ドラム5の内
面に対向する如く、石英管1が図に示す位置に下降され
、次いで上昇を開始するとほぼ同時に洛融金属3にガス
圧が加えられて、金属が回転ドラムの内面に向つて噴流
される。石英管内部へは金属3の酸化を防ぐため絶えず
不活性ガス、例えばアルゴンガス9を送入し不活性雰囲
気としておくものとする。回転ドラム内面に噴流された
金属は高速回転による遠心力のため、回転ドラム内面に
強く接触せしめられることにより、超高速冷却が与えら
れてアモルフアス金属となる。本発明は、急冷状態にお
いて、前記第1表に示した如く既に高い透磁率を有して
いるアモルフアス合金に特殊な熱処理を施すことによリ
さらに高透磁率と低保磁力となすことができると共に履
歴曲線を用途に応じた形状に調整できる磁気特性の改質
方法を新規に知見したことに基づくもので、前記高透磁
率アモルフアス合金を組成あるいは形状に対応した適当
な応力下、あるいは適当な磁場中で結晶化する温度以下
に加熱した後組成に対応した適当な速度で冷却すること
、あるいは適当な応力下磁場中焼鈍することにより、履
歴曲線の形状を調整することができる。
本発明の発明者等が発明した高透磁率アモルフアス合金
は一般のアモルフアス合金と同じくその成分組成に応じ
てある温度で結晶性金属または合金に変化する結晶化温
度をもつている。
は一般のアモルフアス合金と同じくその成分組成に応じ
てある温度で結晶性金属または合金に変化する結晶化温
度をもつている。
アモルフアス合金が結晶化すると、アモルフアス合金と
しての特性が失われることになるので、本発明の方法に
おいて熱処理温度は前記高透磁率アモルフアス合金の結
晶化温度以下でなければならない。第2表に前記高透磁
率アモルフアス合金の成分組成と結晶化温度の数例を示
す。第2表により判る如く、アモルフアス合金はその組
成により結晶化温度が異なるので、本発明の方法におい
ても、成分組成に応じた熱処理温度を選択することが必
要である。
しての特性が失われることになるので、本発明の方法に
おいて熱処理温度は前記高透磁率アモルフアス合金の結
晶化温度以下でなければならない。第2表に前記高透磁
率アモルフアス合金の成分組成と結晶化温度の数例を示
す。第2表により判る如く、アモルフアス合金はその組
成により結晶化温度が異なるので、本発明の方法におい
ても、成分組成に応じた熱処理温度を選択することが必
要である。
本発明によれば、第2表に示す急冷状態の高透磁率アモ
ルフアス合金を結晶化温度以下の比較的低温の焼鈍すな
わち300〜400℃で10〜350分間保持すること
によつて保磁力が約半分に減少する。
ルフアス合金を結晶化温度以下の比較的低温の焼鈍すな
わち300〜400℃で10〜350分間保持すること
によつて保磁力が約半分に減少する。
また、応力下焼鈍、磁場中焼鈍あるいはそれらを組合せ
た応力下磁場中焼鈍によつてさらに磁気特性を向上させ
ることができる。本発明方法の研究において、急冷状態
、種々の熱処理状態での履歴曲線と漸近飽和の領域の磁
化曲線さらにそれらの張力下、張力下焼鈍、磁場中焼鈍
効果を調べた。(1)急冷状態のヒステリシス特性とそ
の熱処理効果厚さ約30μm1幅約0.5111長さ3
0CTILのFe−13%P−7%Cの急冷状態のヒス
テリシスループをGiOffi型のB−Hループ積分器
で約20層にリボンを重ね倦きしたトロイダルコア試料
の場合および1枚の試料の場合についてB−H曲線を測
定した。
た応力下磁場中焼鈍によつてさらに磁気特性を向上させ
ることができる。本発明方法の研究において、急冷状態
、種々の熱処理状態での履歴曲線と漸近飽和の領域の磁
化曲線さらにそれらの張力下、張力下焼鈍、磁場中焼鈍
効果を調べた。(1)急冷状態のヒステリシス特性とそ
の熱処理効果厚さ約30μm1幅約0.5111長さ3
0CTILのFe−13%P−7%Cの急冷状態のヒス
テリシスループをGiOffi型のB−Hループ積分器
で約20層にリボンを重ね倦きしたトロイダルコア試料
の場合および1枚の試料の場合についてB−H曲線を測
定した。
トロイダルコアの場合を第2図1に、リボン1枚の場合
を第3図(1)にそれぞれ示した。これらの履歴曲線は
大きなバルクハウゼン効果を持つ角型ヒステリシスルー
プが特徴である。1枚で測定する場合は大体2段のバル
クハウゼン飛躍であるが、それが生ずる磁場は試料各部
で少し異つている。
を第3図(1)にそれぞれ示した。これらの履歴曲線は
大きなバルクハウゼン効果を持つ角型ヒステリシスルー
プが特徴である。1枚で測定する場合は大体2段のバル
クハウゼン飛躍であるが、それが生ずる磁場は試料各部
で少し異つている。
平均の保磁力(Hc)は約0.080eで良く吟味され
た純鉄の場合に匹敵し軟磁性に属する。CO−P−Bf
)Hcはさらに小さく約0.030eである。このよう
な軟磁性は非晶質の等方的性質に起因しているものと思
われる。しかし、残留磁気(Br)は急冷状態では必ら
ずしも大きくはない。
た純鉄の場合に匹敵し軟磁性に属する。CO−P−Bf
)Hcはさらに小さく約0.030eである。このよう
な軟磁性は非晶質の等方的性質に起因しているものと思
われる。しかし、残留磁気(Br)は急冷状態では必ら
ずしも大きくはない。
Fe−P−Cの残留磁気(Br)は約5600Gで飽和
磁気(Bs)13940の約40%にすぎない。つまV
)60%の磁化は磁場に対して大きな抵抗力を示し10
0〜2000e′(′ないと飽和しない。非晶質状態を
保持できる比較的低温の焼鈍(300℃×350min
)によつて保磁力(Hc)は約%に減少し同時に磁化は
100e程度で飽和に達するようになる。
磁気(Bs)13940の約40%にすぎない。つまV
)60%の磁化は磁場に対して大きな抵抗力を示し10
0〜2000e′(′ないと飽和しない。非晶質状態を
保持できる比較的低温の焼鈍(300℃×350min
)によつて保磁力(Hc)は約%に減少し同時に磁化は
100e程度で飽和に達するようになる。
原子配列の無秩序性を理由に対称性から生ずる結晶磁気
異方性を無視したとして、なお残る抗磁力の原因を磁歪
を通じての磁気弾性効果と仮定すると、焼鈍による保磁
力(Hc)の減少は潜在的内部応力の緩和によると考え
られる。さらに進んだ熱処理(350℃×2day)で
非晶質状態は体心立方晶に変り、保磁力(Hc)は0.
5〜10eと大きくなる。
異方性を無視したとして、なお残る抗磁力の原因を磁歪
を通じての磁気弾性効果と仮定すると、焼鈍による保磁
力(Hc)の減少は潜在的内部応力の緩和によると考え
られる。さらに進んだ熱処理(350℃×2day)で
非晶質状態は体心立方晶に変り、保磁力(Hc)は0.
5〜10eと大きくなる。
(2)張力効果及び張力下焼鈍効果
第3図2,3に急冷状態Fe−P−Cの張力下のヒステ
リシスループを示した。
リシスループを示した。
保磁力(He)および残留磁気(Br)が張力によつて
顕著に変る。
顕著に変る。
詳細を第4図に示した。通常、磁歪が正の結晶質磁性体
(例えば68パーマロイ)では張力によつて透磁率が弾
性限内で増加し塑性変形を始めると減少することが知ら
れている。したがつてFe−P−Cでも正の磁歪が存在
すると推定される。しかし結晶の場合と異る点は残留磁
気(Br)が60kg/Ml2といつた大きな張力下で
も増加していることで、これは非晶質体の強い機械的性
質(この合金の弾性限は約200kg/Miである)に
よるもので特に注目される。第3図3に見られるように
強い張力下ではバルクハウゼンによる磁気雑音は少なく
なリ残留磁気/飽和磁気(Br/Bs)が90%を越え
る角形性になつている。張力下焼鈍を試みた結果、20
0〜300℃の1〜3時間で効果が現われ、300℃焼
鈍ではほぼ張力の大きさに応じたヒステリシスループが
張力を取うのぞいても凍結されることが分つた。
(例えば68パーマロイ)では張力によつて透磁率が弾
性限内で増加し塑性変形を始めると減少することが知ら
れている。したがつてFe−P−Cでも正の磁歪が存在
すると推定される。しかし結晶の場合と異る点は残留磁
気(Br)が60kg/Ml2といつた大きな張力下で
も増加していることで、これは非晶質体の強い機械的性
質(この合金の弾性限は約200kg/Miである)に
よるもので特に注目される。第3図3に見られるように
強い張力下ではバルクハウゼンによる磁気雑音は少なく
なリ残留磁気/飽和磁気(Br/Bs)が90%を越え
る角形性になつている。張力下焼鈍を試みた結果、20
0〜300℃の1〜3時間で効果が現われ、300℃焼
鈍ではほぼ張力の大きさに応じたヒステリシスループが
張力を取うのぞいても凍結されることが分つた。
なお、CO−P−Bでは張力によつて残留磁気(Br)
が減少し保磁力(Hc)が増加することが見られ磁歪は
負である。このように磁化過程には磁気弾性効果がかな
り影響している。
が減少し保磁力(Hc)が増加することが見られ磁歪は
負である。このように磁化過程には磁気弾性効果がかな
り影響している。
Fe−C.O−P−CならびにFe−CO−Si−Bの
残留磁気(Br)、保磁力(Hc)のCO濃度変化を調
べた結果、HcV!.CO約40%に極大値を、Fe約
5%に極小値を持つことが分かつた。一方結晶質のFe
−CO合金においても磁歪常数がやはジ40〜50(!
l)COで極大にな9、10%Feで磁歪の符号が変る
ことが知られてお9、非晶質状態でも磁歪がFe約5%
で変化する。(3)磁場中焼鈍効果 4000eの磁場中で最高温度285℃から24時間/
265中の一定冷却速度を持つて常温まで磁場中冷却し
たFe−P−Cのヒステリシスループを第5図に示した
。
残留磁気(Br)、保磁力(Hc)のCO濃度変化を調
べた結果、HcV!.CO約40%に極大値を、Fe約
5%に極小値を持つことが分かつた。一方結晶質のFe
−CO合金においても磁歪常数がやはジ40〜50(!
l)COで極大にな9、10%Feで磁歪の符号が変る
ことが知られてお9、非晶質状態でも磁歪がFe約5%
で変化する。(3)磁場中焼鈍効果 4000eの磁場中で最高温度285℃から24時間/
265中の一定冷却速度を持つて常温まで磁場中冷却し
たFe−P−Cのヒステリシスループを第5図に示した
。
この場合も急冷状態に比較して保磁力(Hc)l)吠巾
に減少する。以上のごとく、Fe,CO系の非晶質金属
は磁化過程において顕著な軟磁特性を示すことが分つた
。
に減少する。以上のごとく、Fe,CO系の非晶質金属
は磁化過程において顕著な軟磁特性を示すことが分つた
。
本発明方法に適するアモルフアス合金における各成分の
含有量を限定する理由は次の如くである。
含有量を限定する理由は次の如くである。
P,CおよびBはアモルフアス組織とすることを助成す
る元素であるが、これ等のうち少くとも1種の含有量が
7原子%未満の場合と、35原子%を越えた場合にはア
モルフアス合金の製造が困難になジ、かつ合金を脆化す
るので7〜35原子%の範囲内にする必要があジ、P,
CおよびBの含有量はいずれも多いほど透磁率を高くす
るが、飽和磁束密度を低下するので、これ等の合計が2
0〜25原子%の程度とするのが最良の結果を与える。
FeとCOは常温で強磁性を示し、互いに全量置換でき
る元素であるが、FeをCOで置換して行くと飽和磁束
密度は直線的に減少し、また保磁力は徐々に増加し約4
0原子%で極大(0.150e)とな9、一方、CO系
の場合にはCOをFeで置換して行くと、飽和磁束密度
が増大し、また保磁力は著しく減少し約5原子%で極少
(0.0080e)となる。したがつて要求される特性
に応じてFeとCO量を決定することが必要である。N
iは、透磁率を向上させる元素であるが50原子%を越
えても透磁率はそれほど向上せず飽和磁束密度を減少さ
せるだけであるので50原子%以下にする必要がある。
Siは透磁率を高め、保磁力を減少させる有効な元素で
あるがとくにCO基アモルフアス合金の場合に顕著な効
果がある。しかし、25原子%を越えてもそれほど透磁
率を向上せず、飽和磁束密度を減少させるだけであるの
で25原子%以下にする必要がある。CrおよびMnを
15原子%以下とする理由は、Crは透磁率を高め、保
磁力を減少させ、さらに硬さ、耐食性を向上させる有効
な元素であ9、またMnは透磁率、保磁力を害せずにア
モルフアス合金を硬化させる元素であるが何れも15原
子%を越えると飽和磁束密度を著しく低下させるからで
ある。MO,Zr,Ti,Al,V,Nb,Ta,W,
Cu,Ge,BeおよびBiを10原子%以下とする理
由は、これ等の元素はアモルフアス構造の安定化、硬さ
、耐食性に有効な元素であるが、10原子%以下の場合
にはこれらの特性を余9害せずに磁気特性の改善の効果
があるからである。Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,G
d,Tb,Dy,HOを5原子%以下とする理由は、5
原子%以下の場合は磁気特性を改善しかつアモルフアス
合金を製造できるが、5原子%を越えるとアモルフアス
合金の製造が困難になるからである。
る元素であるが、これ等のうち少くとも1種の含有量が
7原子%未満の場合と、35原子%を越えた場合にはア
モルフアス合金の製造が困難になジ、かつ合金を脆化す
るので7〜35原子%の範囲内にする必要があジ、P,
CおよびBの含有量はいずれも多いほど透磁率を高くす
るが、飽和磁束密度を低下するので、これ等の合計が2
0〜25原子%の程度とするのが最良の結果を与える。
FeとCOは常温で強磁性を示し、互いに全量置換でき
る元素であるが、FeをCOで置換して行くと飽和磁束
密度は直線的に減少し、また保磁力は徐々に増加し約4
0原子%で極大(0.150e)とな9、一方、CO系
の場合にはCOをFeで置換して行くと、飽和磁束密度
が増大し、また保磁力は著しく減少し約5原子%で極少
(0.0080e)となる。したがつて要求される特性
に応じてFeとCO量を決定することが必要である。N
iは、透磁率を向上させる元素であるが50原子%を越
えても透磁率はそれほど向上せず飽和磁束密度を減少さ
せるだけであるので50原子%以下にする必要がある。
Siは透磁率を高め、保磁力を減少させる有効な元素で
あるがとくにCO基アモルフアス合金の場合に顕著な効
果がある。しかし、25原子%を越えてもそれほど透磁
率を向上せず、飽和磁束密度を減少させるだけであるの
で25原子%以下にする必要がある。CrおよびMnを
15原子%以下とする理由は、Crは透磁率を高め、保
磁力を減少させ、さらに硬さ、耐食性を向上させる有効
な元素であ9、またMnは透磁率、保磁力を害せずにア
モルフアス合金を硬化させる元素であるが何れも15原
子%を越えると飽和磁束密度を著しく低下させるからで
ある。MO,Zr,Ti,Al,V,Nb,Ta,W,
Cu,Ge,BeおよびBiを10原子%以下とする理
由は、これ等の元素はアモルフアス構造の安定化、硬さ
、耐食性に有効な元素であるが、10原子%以下の場合
にはこれらの特性を余9害せずに磁気特性の改善の効果
があるからである。Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,G
d,Tb,Dy,HOを5原子%以下とする理由は、5
原子%以下の場合は磁気特性を改善しかつアモルフアス
合金を製造できるが、5原子%を越えるとアモルフアス
合金の製造が困難になるからである。
なお特許請求の範囲記載のアモルフアス合金において、
(イ),(ロ),(ハ),(ニ)および(ホ)のうちか
ら選ばれた何れか1または2以上の成分を合計50%以
下とする理由は、これらの成分合計が50%を越えると
飽和磁気が低下するからである。次に本発明の方法を実
施例についてさらに詳細に説明する。
(イ),(ロ),(ハ),(ニ)および(ホ)のうちか
ら選ばれた何れか1または2以上の成分を合計50%以
下とする理由は、これらの成分合計が50%を越えると
飽和磁気が低下するからである。次に本発明の方法を実
施例についてさらに詳細に説明する。
実施例 1
原子%でPl3%、C7%、残部Feよυなるアモルフ
アス合金を製造し、17.9kg/Ml2の張力を加え
ながら300℃で1時間焼鈍すると、保磁力0.050
e1最大透磁率130000、角形性0.95の特性が
得られた。
アス合金を製造し、17.9kg/Ml2の張力を加え
ながら300℃で1時間焼鈍すると、保磁力0.050
e1最大透磁率130000、角形性0.95の特性が
得られた。
実施例 2
実施例1の組成と同じアモルフアス合金を4000eの
磁場中で330℃まで加熱後直ちに2時間かけて常温ま
で磁場中冷却すると保磁力0.018、最大透磁率18
0000、角形性0.36の特性が得られた。
磁場中で330℃まで加熱後直ちに2時間かけて常温ま
で磁場中冷却すると保磁力0.018、最大透磁率18
0000、角形性0.36の特性が得られた。
第6図は同組成アモルフアス合金に磁場中焼鈍を施した
際の最大透磁率と焼鈍温度、冷却速度との関係を、第7
図は保磁力と焼鈍温度、冷却速度との関係を示す図であ
り、高い最大透磁率でかつ小さな保磁力の優れた高透磁
率特性を得るための磁場中焼鈍の最適条件は、約250
〜350℃のアモルフアス状態が安定に存在し得る温度
範囲で磁化の飽和に要する200〜4000eの範囲の
磁場中で、50〜500分/100℃の冷却速度の下で
冷却することによつて得られることが判る。
際の最大透磁率と焼鈍温度、冷却速度との関係を、第7
図は保磁力と焼鈍温度、冷却速度との関係を示す図であ
り、高い最大透磁率でかつ小さな保磁力の優れた高透磁
率特性を得るための磁場中焼鈍の最適条件は、約250
〜350℃のアモルフアス状態が安定に存在し得る温度
範囲で磁化の飽和に要する200〜4000eの範囲の
磁場中で、50〜500分/100℃の冷却速度の下で
冷却することによつて得られることが判る。
実施例 3実施例1と同じ組成のアモルフアス合金に張
力を約40kg/Mm2およびねじり力(最大せん断応
力4kg/MI2)を加えると第8図より判る如く保磁
力0.160e、最大透磁率81000、残留磁束密度
12900ガウスでかつ完全矩形履歴曲線1の特性が得
られた。
力を約40kg/Mm2およびねじり力(最大せん断応
力4kg/MI2)を加えると第8図より判る如く保磁
力0.160e、最大透磁率81000、残留磁束密度
12900ガウスでかつ完全矩形履歴曲線1の特性が得
られた。
なお同図に比較のためデルタマスク合金の履歴曲線2を
破線で示す。すでに示した第4図に見るように高い残留
磁束密度でかつ小さな保磁力の優れた高透磁率特性を有
する張力範囲は約5〜45kg/Mm2の間にあること
が判る。以上3つの実施例で得た本発明方法のアモルフ
アス合金の磁気特性をデルタマツクズおよび78パーマ
ロードと比較すると第3表の如くである。
破線で示す。すでに示した第4図に見るように高い残留
磁束密度でかつ小さな保磁力の優れた高透磁率特性を有
する張力範囲は約5〜45kg/Mm2の間にあること
が判る。以上3つの実施例で得た本発明方法のアモルフ
アス合金の磁気特性をデルタマツクズおよび78パーマ
ロードと比較すると第3表の如くである。
同表から明らかな如く、本発明方法による高透磁率合金
の実施例1,3の合金はデルタマツクズに匹敵する磁気
特性を有し、また実施例2の合金は78パーマロイに匹
敵する磁気特性を有する。実施例 4原子%でCO8%
、Si5%、Bl5%、残部Feよりなるアモルフアス
合金を製造し、4000eの磁場中で320℃で10分
間焼鈍後、1時間100℃の割合で磁場中冷却すると、
飽和磁束密度16KG、保磁力0.0070e、最大透
磁率2000000、鉄損0.1W13イ。
の実施例1,3の合金はデルタマツクズに匹敵する磁気
特性を有し、また実施例2の合金は78パーマロイに匹
敵する磁気特性を有する。実施例 4原子%でCO8%
、Si5%、Bl5%、残部Feよりなるアモルフアス
合金を製造し、4000eの磁場中で320℃で10分
間焼鈍後、1時間100℃の割合で磁場中冷却すると、
飽和磁束密度16KG、保磁力0.0070e、最大透
磁率2000000、鉄損0.1W13イ。
(Watt/Kg)が得られた。実施例 5
原子%で下記に示すFe−Si−B合金を用いてアモル
フアス合金を製造し、2500eの磁場中で300℃か
ら360℃で10〜60分間焼鈍後1時間100℃の割
合で冷却すると第4表に示す特性が得られた。
フアス合金を製造し、2500eの磁場中で300℃か
ら360℃で10〜60分間焼鈍後1時間100℃の割
合で冷却すると第4表に示す特性が得られた。
実施例 6
Fe−Si−B三元合金を浩融状態から圧延急冷法によ
り厚さ30μm1幅1.5mm1長さ数mの試料を作製
した。
り厚さ30μm1幅1.5mm1長さ数mの試料を作製
した。
アモルフアス合金はFeが81−73原子%、Siが5
〜15原子%、Bが8〜15原子%の範囲で容易に得ら
れた。これらの合金の中でFe77.5%、Sil2.
5(F6、BlO%の合金が優秀な磁気特囲を示した。
その結果を第5表に示す。本発明の方法によれば、急冷
状態のアモルフアス合金は、アモルフアス状態を保持で
きる比較的低温焼鈍によつて保磁力は約半分に減少する
が、応力下焼鈍、磁場中焼鈍或はこれらを組合せた応力
下磁場中焼鈍によつてさらに磁気特性を向上させること
ができる。
〜15原子%、Bが8〜15原子%の範囲で容易に得ら
れた。これらの合金の中でFe77.5%、Sil2.
5(F6、BlO%の合金が優秀な磁気特囲を示した。
その結果を第5表に示す。本発明の方法によれば、急冷
状態のアモルフアス合金は、アモルフアス状態を保持で
きる比較的低温焼鈍によつて保磁力は約半分に減少する
が、応力下焼鈍、磁場中焼鈍或はこれらを組合せた応力
下磁場中焼鈍によつてさらに磁気特性を向上させること
ができる。
応力下焼鈍の場合磁歪が正の合金には張力を、負の合金
には圧縮力を加える必要がある。また応力の大きさは合
金組成に対応した最適の範囲があリ、必要以上に大きな
応力を加えると保磁力は急冷状態よりも大きくなる。合
金組成に対応した最適な応力下焼鈍を行うと、保磁力は
半分以下に減少し、履歴曲線は著しく急峻な角形性とな
る。またねじ9応力により履歴曲線は完全な矩形になる
。磁場中焼鈍あるいは応力下磁場中焼鈍によつて保磁力
を下げ、透磁率を上げることができるが、磁場中焼鈍の
場合には角形性は余ク良くない。磁気増巾器の鉄心の場
合には急峻な角形性を、また磁気ヘツドの場合には透磁
率、保磁力が重要でむしろ角形性の悪い材料が要求され
る。
には圧縮力を加える必要がある。また応力の大きさは合
金組成に対応した最適の範囲があリ、必要以上に大きな
応力を加えると保磁力は急冷状態よりも大きくなる。合
金組成に対応した最適な応力下焼鈍を行うと、保磁力は
半分以下に減少し、履歴曲線は著しく急峻な角形性とな
る。またねじ9応力により履歴曲線は完全な矩形になる
。磁場中焼鈍あるいは応力下磁場中焼鈍によつて保磁力
を下げ、透磁率を上げることができるが、磁場中焼鈍の
場合には角形性は余ク良くない。磁気増巾器の鉄心の場
合には急峻な角形性を、また磁気ヘツドの場合には透磁
率、保磁力が重要でむしろ角形性の悪い材料が要求され
る。
このように要求される履歴曲線の形状は用途によつて異
なるので、それぞれの用途に応じて磁気特性改質熱処理
方法を選択する必要がある。以上本発明方法によれば、
急冷状態で強度、耐摩耗性、固有電気抵抗が非常に大き
く、かつ耐食性の優れた高透磁率アモルフアス合金を用
途に応じた履歴曲線の形状に調整することができるとい
う特徴を有しているので、従来の金属系高透磁率材料が
使用されている.変圧器、モータおよび磁気増巾器等の
鉄心、あるいは音声用、録画用およびカードリーダー用
等の磁気ヘツドのコア材として非常に好適な材料を提供
することができる。
なるので、それぞれの用途に応じて磁気特性改質熱処理
方法を選択する必要がある。以上本発明方法によれば、
急冷状態で強度、耐摩耗性、固有電気抵抗が非常に大き
く、かつ耐食性の優れた高透磁率アモルフアス合金を用
途に応じた履歴曲線の形状に調整することができるとい
う特徴を有しているので、従来の金属系高透磁率材料が
使用されている.変圧器、モータおよび磁気増巾器等の
鉄心、あるいは音声用、録画用およびカードリーダー用
等の磁気ヘツドのコア材として非常に好適な材料を提供
することができる。
第1図はアモルフアス合金を製造する装置の1例を示す
概略図、第2図はFe−13P−7Cアモルフアス合金
のヒステリシスループを示す図、第3図はFe−13P
−7Cアモルフアス合金の張力下におけるヒステリシス
ループを示す図、第4図はFe−13P−7Cアモルフ
アス合金の残留磁気(Br)と保磁力(Hc)の張力依
存性を示す図、第5図はFe−13P−7Cアモルフア
ス合金のヒステリシスループの4000eの磁場中で最
高温度285℃から24時間/265の一定冷却速度を
もつて常温まで磁場中冷却した時の焼鈍効果を示す図、
第6図はFe−13P−7Cアモルフアス合金に磁場中
焼鈍を施した際の最大透磁率ど焼鈍温度、冷却速度との
関係を示す図、第7図はFe−13P−7Cアモルフア
ス合金の保磁力と焼鈍温度、冷却速度との関係を示す図
、第8図はFe−13P−7Cアモルフアス合金に張力
およびねじり力を磁場中で加えた場合の保磁力と磁束密
度との関係を示す図である。
概略図、第2図はFe−13P−7Cアモルフアス合金
のヒステリシスループを示す図、第3図はFe−13P
−7Cアモルフアス合金の張力下におけるヒステリシス
ループを示す図、第4図はFe−13P−7Cアモルフ
アス合金の残留磁気(Br)と保磁力(Hc)の張力依
存性を示す図、第5図はFe−13P−7Cアモルフア
ス合金のヒステリシスループの4000eの磁場中で最
高温度285℃から24時間/265の一定冷却速度を
もつて常温まで磁場中冷却した時の焼鈍効果を示す図、
第6図はFe−13P−7Cアモルフアス合金に磁場中
焼鈍を施した際の最大透磁率ど焼鈍温度、冷却速度との
関係を示す図、第7図はFe−13P−7Cアモルフア
ス合金の保磁力と焼鈍温度、冷却速度との関係を示す図
、第8図はFe−13P−7Cアモルフアス合金に張力
およびねじり力を磁場中で加えた場合の保磁力と磁束密
度との関係を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 原子%でP、CおよびBのうち何れか1種または2
種以上を7〜35%含み残部常温で強磁性を有するFe
又はCoの少なくとも1種よりなる高透磁率アモルファ
ス合金を溶融状態より急冷し、アモルファス化する工程
と、これを結晶化温度以下でかつ応力下および/または
磁場中で焼鈍処理する工程との結合を特徴とする高透磁
率アモルファス合金の磁気特性改質方法。 2 原子%でP、CおよびBのうち何れか1種または2
種以上を7〜35%含み残部常温で強磁性を有するFe
又はCoの少なくとも1種よりなり、副成分として原子
%で(イ)Ni50%以下 (ロ)Si25%以下 (ハ)CrおよびMnの少くとも1種15%以下(ニ)
Mo、Zr、Ti、Al、V、Nb、Ta、W、Cu、
Ge、BeおよびBiのうちから選ばれた何れか1種ま
たは2種以上を10%以下(ホ)ならびにPr、Nd、
Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、DyおよびHoのうち
から選ばれた何れか1種または2種以上を5%以下の前
記(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)および(ホ)のうち
から選ばれた何れか1種または2種以上の成分を合計で
50%以下で含有する合金を溶融状態より急冷し、アモ
ルフアス化する工程と、これを結晶化温度以下でかつ応
力下および/または磁場中で焼鈍処理する工程との結合
を特徴とする高透磁率アモルファス合金の磁気特性改質
方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP751509A JPS5929644B2 (ja) | 1974-12-24 | 1974-12-24 | 高透磁率アモルフアス合金の磁気特性改質方法 |
| JP61144002A JPS62124262A (ja) | 1974-12-24 | 1986-06-21 | 高透磁率アモルフアス合金の磁気特性改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP751509A JPS5929644B2 (ja) | 1974-12-24 | 1974-12-24 | 高透磁率アモルフアス合金の磁気特性改質方法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60137200A Division JPS6152355A (ja) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | 高透磁率アモルフアス合金の磁気特性改質方法 |
| JP61144002A Division JPS62124262A (ja) | 1974-12-24 | 1986-06-21 | 高透磁率アモルフアス合金の磁気特性改質方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5173923A JPS5173923A (ja) | 1976-06-26 |
| JPS5929644B2 true JPS5929644B2 (ja) | 1984-07-21 |
Family
ID=11503439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP751509A Expired JPS5929644B2 (ja) | 1974-12-24 | 1974-12-24 | 高透磁率アモルフアス合金の磁気特性改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5929644B2 (ja) |
Families Citing this family (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5194211A (ja) * | 1975-02-15 | 1976-08-18 | ||
| JPS5824924B2 (ja) * | 1975-05-28 | 1983-05-24 | 株式会社日立製作所 | コウトウジリツジセイザイリヨウノセイゾウホウホウ |
| JPS536224A (en) * | 1976-07-07 | 1978-01-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | High permeability material |
| JPS5337127A (en) * | 1976-09-17 | 1978-04-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Soft amorphous magnetic material and its production |
| JPS5942069B2 (ja) * | 1976-09-30 | 1984-10-12 | 東北大学金属材料研究所長 | 実効透磁率の大きい非晶質合金の製造方法 |
| JPS6035425B2 (ja) * | 1976-11-11 | 1985-08-14 | 株式会社東芝 | 高透磁率非晶質合金の製造方法 |
| JPS6035420B2 (ja) * | 1977-02-18 | 1985-08-14 | ティーディーケイ株式会社 | 熱的に安定な非晶質磁性合金 |
| NL176090C (nl) * | 1977-02-26 | 1985-02-18 | Vacuumschmelze Gmbh | Werkwijze voor het verminderen van de ommagnetisatieverliezen in dunne banden uit week-magnetische amorfe metaallegeringen. |
| JPS53147604A (en) * | 1977-05-30 | 1978-12-22 | Tohoku Daigaku Kinzoku Zairyo | Production of noncrystalline alloy with low thermal expansion coefficiency |
| JPS5441223A (en) * | 1977-09-08 | 1979-04-02 | Noboru Tsuya | Magnetic characteristics improving method for high permeability amorphous magnetic alloy |
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| JPS5476427A (en) * | 1977-11-30 | 1979-06-19 | Hitachi Ltd | Magnetic characteristics stabilizing method for amorphous alloy |
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| JPS5797606A (en) * | 1980-12-10 | 1982-06-17 | Kawasaki Steel Corp | Manufacture of amorphous alloy thin belt having extremely low iron loss |
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| JPS57161031A (en) * | 1981-03-28 | 1982-10-04 | Nippon Steel Corp | Improving method for watt loss of thin strip of amorphous magnetic alloy |
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| JPS57186306A (en) * | 1981-05-11 | 1982-11-16 | Hitachi Ltd | Magnetic core and manufacture thereof |
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| JPS5985835A (ja) * | 1982-11-10 | 1984-05-17 | Toshiba Corp | 高熱安定性、低保磁力、高角形性非晶質合金及びこの合金を用いた可飽和リアクトル |
| US4535047A (en) * | 1983-04-04 | 1985-08-13 | Allied Corporation | Ferromagnetic amorphous metal carrier particles for electrophotographic toners |
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| JPS6267802A (ja) * | 1985-09-20 | 1987-03-27 | Hitachi Metals Ltd | Co基アモルファス磁心の製造方法 |
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| JPH0346204A (ja) * | 1989-07-01 | 1991-02-27 | Jionkoo Kantee Guufun Yousenkonsuu | 高周波磁場による磁化特性改善方法 |
| JPH05291019A (ja) * | 1992-04-13 | 1993-11-05 | Nippon Steel Corp | Fe基非晶質合金の製造方法 |
| CN113652616B (zh) * | 2021-07-01 | 2022-08-09 | 中国电子科技集团公司第九研究所 | 一种高性能软磁非晶涂层及其制备方法 |
-
1974
- 1974-12-24 JP JP751509A patent/JPS5929644B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5173923A (ja) | 1976-06-26 |
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