JPS6360264A - Ｃｏ基非晶質合金の製造方法 - 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〕 本発明は、高周波特性に優れ、かつ、磁気特性の経時変
化の少ない巻磁心の製造方法に関するもので、特に、高
角形低保磁力の巻磁心の製造方法に関するものである。

〔従来の技術及びその問題点〕

高角形性を有し、低保磁力を有する磁性材料として５０
％Ｎｉ合金ヤスーパーマロイ（７８％Ｎｉ合金）が使用
されている。しかし、５０％Ｎｉ合金は、高角形性であ
るが保磁力が高周波領域で著しく増大し、　２０　ｋＨ
ｚ以上での使用は発熱のため困難となっている。一方、
７８％Ｎｉ合金は２０　ｋＨｚ以上の高周波において比
較的低保磁力であるが。

角形性が低く磁気増幅器の磁心とする場合機器の効率を
向上させることが出来ない等の問題点？もっている。

これら従来材料の問題点を解決するものとして近年、非
晶質合金、特に、磁歪が零となるＣＯ基非晶質合金が注
目されている。

このＣＯ基非晶質合金について現在までに種々検討され
ているが、高周波領域において低保磁力。

高角形性であると言う優れた磁気特性と、経時変化の小
さい優れた安定性とを兼ね備えた非晶質巻磁心は得られ
ていない。しかし、磁気増幅器の磁心、特に高周波励振
ではこれらの特性を向上させることの期待は極めて大き
い。

本発明者らは、上記の問題点を解決すべく、鋭意研究を
重ねた結果、飽和磁束密度Ｂ３が、５．５ＫＧ以上、７
．５ＫＧ以下で、飽和磁歪が一１０ＸＩＯ〜０である超
急冷上ｐ　（ａｓ　ｑｕｅｎｃｈ）のＣｏ基非晶質合金
に、その後歪取シ焼鈍及び磁界中焼鈍？特定の条件下で
施すことにより、飽和磁歪全はぼ零としそれによシ高周
波領域での低保磁力を実現し、かつ高角形性をもつ経時
変化の小さい巻磁心を得るに至った。

〔発明の目的〕 本発明は、１００　ｋＨｚ以上の高周波領域において、
０．４０ｅ以下の小さな保磁力と、９５％以上の大きな
角形比を有し、かつ経時変化の小さい安定性の優れた巻
磁心を供給することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

非晶質合金は、薄帯が作製されたままの状態では、急冷
凝固時の残留応力があるため低保磁力とはならない。

このため、特性改善のためには、急冷凝固時の残留応力
を除去するため歪取シ焼鈍が必要である。

その後、目的とする用途に適した高角形ヒスラリシス特
性全付与するため巻磁心の磁路方向に磁界を印加した状
態で焼鈍を行なう。

ここで、近年、電子機器の高周波化に伴ない。

巻磁心には高周波領域（特に１００　ｋＨｚ以上の周波
数領域）における低保磁力化と、小型化が強く要求され
るようになって来た。この巻磁心の小型化の要求に対し
て、従来から行なわれている樹脂ケースによる外装では
対応が困難なため８巻磁心自身を直接樹脂モールドする
ことが必要となっている。

巻磁心に樹脂モールドを施す場合、樹脂の硬化に伴ない
巻磁心に非常に大きな応力が加わるため。

巻磁心は厳密に磁歪を零としていなければ、樹脂モール
ド後の飽和磁束や角形比が劣化してしまう。

以上のことがら巻磁心の焼鈍方法を決定づける要因は、
急冷凝固時の残留応力の完全な除去と。

磁歪全零とすることの２点であることがわかる。

ここで、非晶質合金の磁歪の大きさは、その組成だけで
決まるものではなく、その後の焼鈍によって大きく変化
する。

焼鈍条件は処理する非晶質合金の組成、つまり未焼鈍状
態での磁歪に応じて零磁歪となるよう。

厳密に設定されなければならない。

本発明者らは、磁歪が焼鈍による変化を厳密に測定した
結果、磁歪は焼鈍温度の上昇にともない増加し２３０℃
近傍が正磁歪とな９３００℃付近においてピークに達し
、それ以上となると減少し。

再び負の側に変化することｔ知った。

この磁歪の挙動から、禾焼鈍状９　（ａｓ　ｑｕｅｎｃ
ｈ）の磁歪を一１０ＸＩＯ〜０の範囲にとることによシ
組成を特定し、３５０〜５００℃の範囲の温度で焼鈍す
ることによって磁歪全完全に零とすることが出来ること
を見い出した。

これによって１巻磁心の残留応力を完全に除去し、かつ
、磁歪を零とすることによシ低保磁力化を実現しかつ樹
脂モールド罠よる特性劣化の全くない巻磁心を得ること
ができた。

ここで、非晶質合金の磁歪と、焼鈍匪度範囲全限定する
理由は上述の事実から、磁歪定数λが−ＩＯＸＩＯよシ
負の側に大きくなると、どのような温度範囲で焼鈍して
も、焼鈍後の磁歪定数を零とすることが出来ないため−
１０Ｘ　１０−７よシ小さい値とする必要がち）、磁歪
が正の場合には。

３００℃以下の温度と５００℃以上の温度で零となるが
、３００℃以下の温度では残留応力が充分にできず、５
００℃以上の温度では結晶化が進行するため特性の劣化
が生じ結果として低保磁力で零磁歪の巻磁心が得られな
いため９巻磁心の磁歪は一１０×１０〜０とする必要が
ある。

また、焼鈍温度範囲は上述の理由によシ必然的に３５０
〜５００℃の範囲に限定され、３５０℃以下では残留応
力の除去が充分に行なえず、かつ。

５００℃以上では結晶化を生じるのでこの範囲とする必
要がある。

次に上述の温度範囲で焼鈍した巻磁心を室温まで冷却す
る必要があるが１巻磁心は冷却過程でキュリー温度以下
で発生する自発磁化によって誘導磁気異方性が発生しや
すくなる。この顕著な例として、歪取シ焼鈍後炉冷を行
なうと、パーミンパー型のヒステリシスループを示す。

この様なヒステリシスループが現われるとその後どの様
な磁界中焼鈍を行なっても所望の高角形ヒステリシスル
ープは得られない。この為、歪取り焼鈍後の冷却での低
保磁力性と密接に関連し、冷却速度が太きい程、保磁力
は低下することを知見し１本発明ではこの冷却速度’！
−５０００℃／ｍｉｎ以上に取る必要があるとした。

この様にして得られた巻磁心に、目的とする高角形ヒス
テリシスループを付与するため１巻磁心の磁路方向に交
流磁界（通常は、５０Ｈｚ、２０δｅ）を印加し、キュ
リー温度以下の温度に一定時間保持し、室温まで冷却す
る。このとき保持温度は１５０〜２５０℃の範囲とする
。１５０℃以下の温度では充分な高角形性が得られず、
また、２５０℃以上では高周波領域での保磁力が増大す
るため１５０〜２５０℃の範囲とすることが好ましい。

以上本発明について要約すると磁歪定数が負でかつその
値が小さい、非晶質合金から成る巻磁心を歪取シ焼鈍に
よって残留応力を除去し、かつ。

磁歪を零としその後自発磁化による誘導磁気異方性の発
生全防止するため速い速度で急冷し、その後、目的とす
る高角形ヒステリシス特性を付与するため交流磁界中で
焼鈍全行なう方法である。

よって、歪取シ焼鈍によシ磁歪を零としても。

その後の急冷過程で自発磁化による誘導磁気異方性が発
生したのでは低保磁力の巻磁心は得られない。この誘導
磁気異方性は非晶質合金の自発磁化が大きい程大きく発
生する。

よって１本発明の方法は飽和磁束密度が５．５〜７、５
　ＫＧの範囲で特に有効である。

ここで本発明の方法が顕著に現われる組成として組成式
（Ｃｏｉ−ａ−ｂ−ｃＦｅａＮｉ５Ｍｏｃ）　１ｏｏ−
ｘ−ｙＳｉｘＢ、で表わされ、かつ原子％で１０≦ｘ≦
１６．８＜ｙ≦１４゜１５≦ｘ　＋　ｙ≦３０．０．０
４≦ａ≦０．１　、０．００５＜ｂ＜０．３　。

０．００５＜ｃ≦０．１であるＣｏ基非晶質合金が好ま
しい。

ここで、Ｂは非晶質化全助成する元素であるが８％未満
の場合にはアモルファス合金薄板の製造が困難になる。

また１４％を超える場合には、磁気特性の経時変化を助
長するのでこの範囲内にする必要がある。Ｓｔは合金組
成の非晶質化を助成する元素であるが、１０％未満の場
合にはアモルファス合金薄板の製造が困難にな）、また
１６％をこえると磁気特性を著しく劣化させるのでこの
範囲内とする必要がある。またＳｉ＋Ｂ合計が１５％未
満の場合には合金を脆化させ、かつ本発明の熱処理効果
が有効に働かない。３０％をこえる場合には、高角形性
を有する巻磁心が得られず、かつ。

経時変化が著しく劣化するのでこの範囲とする必要があ
る。Ｆｅ　、　Ｎｉ量は磁歪定数を調整するものである
が、　Ｆｅ量が０．０４〜０．１　、　Ｎｉ量が０．０
０５〜０．３ヲこえると飽和磁歪が正となシ焼鈍によっ
ても零磁歪とすることができず、高周波特性が劣化する
ためこの範囲とする必要がある。Ｍｏは、経時変化を小
さくする効果があるが、０．００５以下ではその効果が
顕著に現われず、０．１ｉこえると高周波領域での保磁
力を著しく増大させ特性劣化を生ずるので、この範囲と
する必要がある。

このような合金組成の薄帯全片ロール法てより作製し、
　ＭｇＯの層間絶縁を施し、トロイダル状に巻回して巻
磁心とし本発明の熱処理を施す。

〔実施例〕

（実施例−１） 片ロール法を用いて１表１に示す合金組成の非晶質合金
薄帯を作製した。巾は５　ｆｕｒ　Ｈ厚み２０μｍであ
った。同表に飽和磁束密度、キュリー温度を示す。

この薄帯全ｔ　ＭｇＯにて眉間絶縁２施し、内径１５電
、外径１９醪の巻磁心に成形した。

次にこれらの巻磁心全Ｎ２中で２００〜５００℃の温度
で６０分間焼鈍し、その後７０００℃／　ｍ　ｉ　ｎの
冷却速度で室温まで冷却し念。これを２００℃で５０Ｈ
ｚ、２０δｅの交流磁界を印加し磁界中焼鈍を施し、室
温まで各種の冷却速度で炉冷した。

第１図に、歪取シ焼鈍及び磁界中焼鈍の焼鈍スラージを
示す。歪取シ焼鈍では、所定の温度に設定された炉内に
巻コアを投入し、一定時間保持した後、急冷する。磁界
中焼鈍では、昇温過程から冷却後炉から巻コアを取シ出
すまで磁界を印加する。

次に、磁界の印加方向を第２図に示す。図に示すように
磁界は巻コアの磁路方向に印加する。

以下の実施例においても同様の焼鈍方法を用いている。

この結果１表３に示すようにＣｏ　ｆ主体にしながらも
Ｆｅ　、　Ｎｉ　＊　Ｍｏ及びＳｉ　、　Ｂが必須とす
る非晶質合金（資料Ａ１〜６）では本願発明による処理
てより保磁力Ｈｃが０．４０ｅ以下で、好ましいのは０
．１７０ｅと極めて小さく、また角形比Ｂｒ／Ｂ１も９
５％以上が得られている。比較例とした試料Ｎｏｓ、７
．８のように、　Ｎｉ　、　Ｍｏが含まない、あるいは
Ｆｅが含まれない合金系と較べれば、Ｈｃも角形比も同
時に向上しているものは得られていない。

尚、処理後のＨｃ及び角形比特性は１００　ｋＨｚでの
測定であって、これまで非晶質合金の評価は直流かある
いは１　ｋＨｚ程度という極めて低い周波数領域でのも
のでしか公表されていない。

本発明者は、これまでの研究ではこのように低周波での
評価即ち、低周波で特性が良好であるが１００　ｋＨｚ
という高周波での特性も大きく改善できること？知った
。

以下永日 （実施例−２） 実施例−１で用いたＡ１の組成試料（ａｓ　ｑｕｅｎｃ
ｈ状態）を用意し、その後 （イ）　４００℃×１時間歪取シ焼鈍し、７０００℃／
ｍｉｎで冷却処理。

（ロ）　４２０℃×１時間保持、　５０００℃／　ｍ　
１　ｎの冷却速度の条件で歪取り焼鈍し、その後磁心の
周囲方向に交流磁界を印加しながら磁場中熱処理。

（−３磁場中熱処理のみ処理 に）本発明の条件下で、歪取シ焼鈍し、磁場中熱処理 した時の特性結果全表−２にまとめた。

歪取り焼鈍の効果はＨｃに大きく影響し、磁場中熱処理
は角形比Ｂｒ／Ｂ１に大きく影響することが明らかであ
るが、ＨｃもＢ　ｒ／Ｂ　１も同時に改善しようとすれ
ば１両方の処理をしなければ得られないことが明らかで
ある。

また、この際焼鈍での冷却速度が大きく影響することも
明らかで（比較例０と本発明との比較）７．０００℃／
　ｍ　ｉ　ｎと速ければＨｃが大きく改善していること
が明らかである。

（実施例−３） 実施例−１の試料を用いてさらに検討を加えた。

先ず、第３図に本発明に用いた試料非晶質合金＆１の飽
和磁歪定数の歪取シ焼鈍による変化を調べた。図に示す
ように歪取シ焼鈍温度の上昇に伴ない、飽和磁歪定数は
正の側にずれ４００℃付近から再び負の側に移動してい
る。なお焼鈍後の磁歪定数は、冷却速度及び磁界中焼鈍
によって変化しなかったことを確認している。図から、
優れた高周波特性を得る必要条件ではある零磁歪は３０
０〜５００℃の限られた温度範囲にあることがわかる。

更に低温焼鈍では長時間を必要とすることから工業的に
は歪取シ焼鈍温度範囲としては３５０〜５００℃が最適
であることがわかる。

次にこのようにして得られた巻磁心の歪取り焼鈍後の冷
却速度と磁界中焼鈍温度の高周波特性に与える効果につ
いて検討した。

第４図は試料＆　１　ｆ　４００℃で歪取シ焼鈍後７０
００℃／ｍｉｎの冷却速度で急冷した試料の巻磁心を２
種々の温度で磁界中焼鈍した場合の１００　ｋＨｚにお
ける保磁力角形比を示したものである。充分な冷却速度
を施した巻磁心に対しても磁界中熱処理の温度が低くけ
ればＨｃは小さくなシ改善されるが２５０℃以上の温度
で磁界中焼鈍をすると保磁力が０．４６ｅ以上となシ所
要の特性が得られていない。しかし、一方角膨比は温度
が上昇するに従いＢ　ｒ／Ｂ　１が犬きくなシ改善され
る。多角化は全温度範囲で９０％以上であった。

第５図には試料Ａ１の歪取り焼鈍後の冷却速度を種々変
えて、２００℃にて２０（５ｅ）をもつ磁界中焼鈍を施
した巻磁心の１００　ｋＨｚでの保磁力を示す。図に示
すように、　５０００℃／　ｍ　！　ｎ以下の冷却速度
では保磁力が０．４６ｅ以上となっている。

次に、上記熱処理を施した巻磁心に樹脂モールドを施し
た場合の磁気特性の変化を第６図に示す。

試料、−Ｋ　１　ｆ歪取り後の磁場中熱処理２２０℃Ｘ
ＩＨｒで行った。図から磁歪定数が零となる４００℃付
近での歪取り焼鈍によって、モールドによる特性劣化が
最も小さくなっていることがわかる。

以上示すように、Ｃｏ基非晶質合金の高周波特性は作製
状態での合金組成のみによって決まるのではなく、その
後の焼鈍条件によって同一組成であってもその特性は種
々変化することがわかる。これは、焼鈍による飽和磁歪
の変化及びその後の磁界中焼鈍によって誘起される誘導
磁気異方性の大きさに左右されるのであり、これを精密
に制御しなければ、高周波領域におけＳ優れた磁気特性
は得られない。

次に１以上示した方法によって磁気特性が改善される合
金には特定の範囲がちシそれは、非晶質合金のもつ飽和
磁束密度と一義的に対応していることを見出した。これ
を第４図に示す。

第７図には本発明に用いた合金試料Ａ１〜６の磁束密度
が種々異なる合金についてＮ２中、４２０℃で６０分間
歪取り焼鈍をした後７０００℃／　ｍ　１　ｎの冷却速
度で急冷し、続いて２００℃で６０分間。

５０　Ｈｚ　、　２０５ａの磁界中で焼鈍し、室温まで
炉冷し念巻磁心の１００　ｋＨｚでの保磁力を示す。図
に示すように、飽和磁束密度が大きくなるに従い。

保磁力は増大し、　７．５　ＫＧ　’ｉ：こえると保磁
力は０１１６０以上となる。このことから１本発明の方
法は。

飽和磁束密度が７．５　ＫＧ以下の非晶質合金に対して
特に有効であることがわかる。しかし５．５ＫＧ以下の
合金については経時変化が増大することと磁束密度が小
さいため、産業上有益ではない。

次に本発明の方法で製造した巻磁心の経時変化を第５図
に示す。図は試料１について焼鈍強度４００℃ＸＩＨｒ
磁界中熱処理２００℃で経時変化は磁界中焼鈍条件に大
きく依存している。

第８図に試料煮１について磁界中焼鈍温度を種植変えた
場合の１２５℃；　１０００Ｈｒ放置した場合の１００
　ｋＨｚ保磁力の変化率を示す。図から１５０℃以下の
磁界中焼鈍では保磁力の経時変化が大きく、実質上使用
不可能となる。

〔発明の効果〕

以上、説明した様に本発明によれば上記の組成をもつＣ
ｏ基非晶質合金を無磁場中で３５０−５００℃の範囲の
温度で歪取シ焼鈍と施し、その後５０００℃／ｍｉｎ以
上の冷却速度で室＠まで急冷し、続いて巻磁心の磁路方
向に交流磁界を印加し、１５０〜２５０℃の範囲の温度
で磁界中焼鈍し室温まで炉冷する本発明の方法によって
作製された巻磁心は高周波領域において高角形性、低保
磁力を有し。

かつ、磁気特性の経時変化の小さい、優れた巻磁心が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による非晶質合金巻コアの焼鈍工程を示
す概略図でちる。 第２図は磁界中焼鈍中に磁界を印加する方向を示す。 第３図は非晶質合金の磁歪定数の歪取シ焼鈍温度に対す
る変化を示す。 第４図は交流保磁力及び交流角形比の磁界中熱処理温度
による変化を示す。 第５図は交流保磁力の歪取シ焼鈍後の冷却速度による変
化を示す。 第６図は樹脂モールド前後の交流角形比の歪取り焼鈍温
度による変化を示す。 第７図は交流保持力と飽和磁束密度との相関々係を示す
。 第８図は交流保磁力のニーソングによる変化率の磁界中
焼鈍温度による変化を示す。 情１図 第２図 ＥＩＩ刀磁界 歪耳ヌリ丈受ｆｉｉＲ笑（°Ｃ） 第４図 磁界中熱処理ｊ匙隻（°Ｃ） 第５図 歪取り焼鈍の冷却苅げ尾（’Ｃ／ｒｒＬｊａ）第６図 歪取り門５上５ＦＡＩＸ　（”Ｃ） 第７図 Ｂｓ　（Ｋｅ’）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）組成式（Ｃ０＿１＿−＿ａ＿−＿ｂ＿−＿ｃＦｅ＿
   ａＮｉ＿ｂＭｏ＿ｃ）＿１＿０＿０＿−＿ｘ＿−＿ｙＳ
   ｉ＿ｘＢ＿ｙで表わされ、かつ、原子％で１０≦ｘ≦１
   ６、８≦ｙ≦１４、１５≦ｘ＋ｙ≦３０、０．０４≦ａ
   ≦０．１、０．００５≦ｂ≦０．３、０．００５≦ｃ≦
   ０．１ で示される磁歪定数を負とするＣｏ基非晶質合金薄帯を
   トロイダル状に巻回し、次いでその状態のまま、３５０
   〜５００℃の温度で一定時間保持した後５０００℃／ｍ
   ｉｎ以上の冷却速度で室温まで冷却する歪取り焼鈍工程
   と、その後磁心の周回方向に交流磁界を印加しながら、
   該磁心のキュリー温度以下の温度まで加熱し一定時間保
   持後室温まで冷却する磁場中熱処理工程を経ることによ
   り前記磁心の磁歪を零とすることを特徴とするＣｏ基非
   晶質合金の製造方法。