DE102020118785A1 - Nanokristallines weichmagnetisches legierungsmaterial und magnetische komponente - Google Patents

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Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial vorzusehen, das sowohl im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit als auch die magnetische Sättigungsflussdichte vorzuziehen ist. Die Aufgabe wird gelöst, indem ein weichmagnetisches Legierungsmaterial vorgesehen ist, das einen Nanokristall enthält und das eine Legierungszusammensetzung aus Fe100-a-b-c-d-e-fM1aPbCucCodNieM2faufweist. In der Legierungszusammensetzung des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials der vorliegenden Erfindung ist M1 mindestens ein Element, das aus der Gruppe bestehend aus Si, B und C ausgewählt ist; M2 ist mindestens ein Element, das aus der Gruppe bestehend aus V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Sn, Bi und In ausgewählt ist; und a, b, c, d, e und f erfüllen 3 ≤ a ≤ 20, 1 ≤ b ≤ 10, 0,1 ≤ c ≤ 1,5, 0 ≤ d ≤ 5, 0 ≤ e ≤ 5 und 0 ≤ f ≤ 3, wobei a, b, c, d, e und f jeweils der Anzahl an Molteilen jedes Elements in der Legierungszusammensetzung entsprechen. Eine Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials enthält durchschnittlich 29 Atom-% oder mehr eines O-Elements, wobei sich die Oberflächenregion von einer Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 30 nm erstreckt.

Description

  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial und eine magnetische Komponente. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial, das einen Nanokristall enthält, und eine magnetische Komponente, die das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial enthält.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • In verschiedensten Produkten, einschließlich elektronischer Vorrichtungen, werden weichmagnetische Materialien verwendet. Insbesondere werden weichmagnetische Materialien in magnetischen Komponenten verwendet und kommen in elektronischen Vorrichtungen beispielsweise in einem Kernmaterial einer Spulenkomponente zum Einsatz.
  • Als weichmagnetische Materialien sind weichmagnetische Legierungen bekannt, die eine Legierungszusammensetzung aufweisen. Beispielsweise schlägt die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2016-94652 ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial vor, das erhalten wird, indem ein Vorläufer auf amorpher Basis erwärmt wird, um einen Kristall auszufällen.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Der vorliegende Erfinder hat erkannt, dass herkömmliche nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterialien noch Probleme aufweisen, die zu überwinden sind, und stellte fest, dass es notwendig ist, Maßnahmen für diese Probleme zu ergreifen. Insbesondere stellte der vorliegende Erfinder fest, dass herkömmliche nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterialien die folgenden Probleme aufweisen:
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2016-94652 weist eine Struktur auf, in der α-Fe-Kristalle in einer amorphen Matrix ausgefällt werden, selbst wenn das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial kein Bor (B) enthält. Auch wenn ein solches Legierungsmaterial aufgrund einer höheren Konzentration von Fe, das für den Magnetismus verantwortlich ist, eine hohe magnetische Sättigungsflussdichte aufweist, erfordert die höhere Fe-Konzentration die Verringerung der Menge anderer hinzuzufügender Elemente.
  • Wenn beispielsweise Elemente zu dem weichmagnetischen Legierungsmaterial hinzugefügt werden sollen, die dazu in der Lage sind, zur Korrosionsbeständigkeit beizutragen, wird die Menge der Elemente verringert. In diesem Fall kann das Legierungsmaterial von seiner Oberfläche beginnen zu rosten. Mit anderen Worten handelt es sich darum, dass eine magnetische Komponente, die ein solches weichmagnetisches Legierungsmaterial enthält, eine geringere Zuverlässigkeit aufweisen kann.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht dieser Probleme geschaffen. Insbesondere ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial vorzusehen, das sowohl im Hinblick auf die magnetische Sättigungsflussdichte als auch die Korrosionsbeständigkeit vorzuziehen ist.
  • Der vorliegende Erfinder strebte an, die vorgenannten Probleme nicht als Erweiterung herkömmlicher Techniken zu lösen, sondern aus einer neuen Richtung an die Probleme heranzugehen. In der Folge ist der Erfinder zu einer Erfindung eines nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials gelangt, das dazu in der Lage ist, die vorgenannte Hauptaufgabe zu lösen.
  • Die vorliegende Erfindung sieht ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial vor, das einen Nanokristall enthält,
    wobei das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial eine Legierungszusammensetzung aus Fe100-a-b-c-d-e-fM1aPbCucCodNieM2f aufweist,
    wobei M1 mindestens ein Element ist, das aus der Gruppe bestehend aus Si, B und C ausgewählt ist; M2 mindestens ein Element ist, das aus der Gruppe bestehend aus V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Sn, Bi und In ausgewählt ist; und a, b, c, d, e und f 3 ≤ a ≤ 20, 1 ≤ b ≤ 10, 0,1 ≤ c ≤ 1,5, 0 ≤ d ≤ 5, 0 ≤ e ≤ 5 und 0 ≤ f ≤ 3 erfüllen, wobei a, b, c, d, e und f jeweils der Anzahl an Molteilen jedes Elements bezogen auf insgesamt 100 Molteile der Legierungszusammensetzung entsprechen,
    wobei eine Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials durchschnittlich 29 Atom-% oder mehr eines O-Elements enthält, wobei sich die Oberflächenregion von einer Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 30 nm erstreckt.
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung ist sowohl im Hinblick auf die magnetische Sättigungsflussdichte als auch die Korrosionsbeständigkeit vorzuziehen.
  • Insbesondere weist das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung eine bevorzugte magnetische Sättigungsflussdichte auf. Während es eine bevorzugte magnetische Sättigungsflussdichte aufweist, behält das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung zudem eine bevorzugte Korrosionsbeständigkeit bei. Mit anderen Worten sieht die vorliegende Erfindung ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial vor, in dem die magnetische Sättigungsflussdichte und die Korrosionsbeständigkeit in einem bevorzugten Maß kompatibel sind.
  • Figurenliste
    • 1A zeigt Tabelle 1-1 (Beispiele), die Legierungszusammensetzungen und Gehaltseigenschaften von nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien in einem Überprüfungstest angibt;
    • 1B zeigt Tabelle 1-2 (Vergleichsbeispiele), die Legierungszusammensetzungen und Gehaltseigenschaften von nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien in dem Überprüfungstest angibt;
    • 2A zeigt Tabelle 2-1 (Beispiele), die die magnetische Sättigungsflussdichte und Korrosionsbeständigkeit der nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien in dem Überprüfungstest angibt; und
    • 2B zeigt Tabelle 2-2 (Vergleichsbeispiele), die die magnetische Sättigungsflussdichte und Korrosionsbeständigkeit der nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien in dem Überprüfungstest angibt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausführungsformen dienen jedoch der Veranschaulichung, und die vorliegende Erfindung ist nicht besonders auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
  • Verschiedene numerische Bereiche, die hierin genannt werden, sollen selbst die numerischen Werte ihrer unteren und oberen Grenzen einschließen. Sofern dies nicht anders angegeben ist, schließen numerische Bereiche ohne den Ausdruck „oder mehr“ oder „oder weniger“, nicht zu vergessen numerische Bereiche mit einem solchem Ausdruck, die numerischen Werte selbst ein. Beispielsweise ist als Beispiel ein numerischer Bereich „1 bis 10“ derart zu verstehen, dass der numerische Bereich die untere Grenze „1“ einschließt und außerdem die obere Grenze „10“ einschließt.
  • Das weichmagnetische Legierungsmaterial gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält einen Nanokristall. Mit anderen Worten ist das weichmagnetische Legierungsmaterial ein Legierungsmaterial, das eine Phase aus Kristallen winziger Größe enthält. Vorzugsweise enthält das weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung nicht nur eine Kristallphase, sondern auch eine amorphe Phase. Aufgrund einer solchen Form wird das weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung als ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial bezeichnet (nachfolgend wird die vorliegende Erfindung ebenfalls einfach mit der Bezeichnung „weichmagnetisches Legierungsmaterial“ bezeichnet).
  • Das weichmagnetische Legierungsmaterial gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Legierungsmaterial, in dem eine Vielzahl von Kristallkörnern in einer amorphen Phase dispergiert sind. Die Kristallkörner weisen vorzugsweise eine Korngröße im Nanobereich auf, und daher können in dem weichmagnetischen Legierungsmaterial in der amorphen Phase nanoskopische Kristallkörner vorliegen. Lediglich als Beispiel können die Kristallkörner vorzugsweise eine mittlere Korngröße von etwa 70 nm oder weniger aufweisen. Beispielsweise können die Kristallkörner eine mittlere Korngröße von etwa 60 nm oder weniger, etwa 50 nm oder weniger oder etwa 40 nm oder weniger aufweisen. Die untere Grenze der mittleren Korngröße ist nicht besonders beschränkt, und kann beispielsweise etwa 5 nm, etwa 10 nm, etwa 15 nm oder etwa 20 nm sein.
  • Als „mittlere Korngröße“, auf die sich hierin bezogen wird, wird allgemein eine mittlere Korngröße bezeichnet, die aus mindestens einem Bild von Kristallkörnern erhalten wird. Insbesondere ist eine solche mittlere Korngröße von Kristallkörnern ein Wert, der unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) und der Scherrer-Gleichung aus der Röntgendiffraktometrie berechnet wird.
  • Die Kristallkörner sind vorzugsweise Fe-Nanokristallkörner. Die Fe-Nanokristallkörner können beispielsweise α-Fe-Nanokristallkörner sein. Das weichmagnetische Legierungsmaterial gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist eine Struktur auf, die α-Fe-Nanokristallkörner enthält, die in hoher Dichte dispergiert sind, und die außerdem eine amorphe Phase zwischen den Körnern enthält. Auch wenn dies nicht besonders beschränkt ist, kann das weichmagnetische Legierungsmaterial, das Nanokristallkörner enthält, eine Kristallinität von beispielsweise etwa 20 % oder mehr, insbesondere etwa 30 % oder mehr aufweisen. Die Kristallinität kann durch die Röntgendiffraktometrie berechnet werden (das heißt, die Kristallinität kann basierend auf einem Röntgendiffraktionsspektrum des weichmagnetischen Legierungsmaterials berechnet werden).
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung weist eine Fe-basierte Legierungszusammensetzung, und insbesondere eine Legierungszusammensetzung aus Fe100-a-b-c-d-e-fM1aPbCucCodNieM2f auf. In einer solchen Legierungszusammensetzung ist M1 mindestens ein Element, das aus der Gruppe bestehend aus Si, B und C ausgewählt ist, und M2 ist mindestens ein Element, das aus der Gruppe bestehend aus V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Sn, Bi und In ausgewählt ist. Vorzugsweise erfüllen a, b, c, d, e und f 3 ≤ a ≤ 20, 1 ≤ b ≤ 10, 0,1 ≤ c ≤ 1,5, 0 ≤ d ≤ 5, 0 ≤ e ≤ 5 und 0 ≤ f ≤ 3.
  • Mit anderen Worten weist das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung eine Legierungszusammensetzung auf, in der ein Teil von Fe in dem vorgenannten Verhältnis mit der vorgenannten Elementart substituiert ist. Eine solche Legierungszusammensetzung kann direkt oder indirekt zu der Korrosionsbeständigkeit und der magnetischen Sättigungsflussdichte des weichmagnetischen Legierungsmaterials beitragen. Die Legierungszusammensetzung des weichmagnetischen Legierungsmaterials der vorliegenden Erfindung kann mittels ICP-Emissionsspektroskopie und/oder Analyse des Kohlenstoffgehalts (vorzugsweise einem Infrarotabsorptionsverfahren nach Verbrennung) erfasst oder identifiziert werden. Für ein klareres Verständnis der vorliegenden Erfindung ist ein verwendetes ICP-Emissionsspektrometer ein von Thermo Fisher Scientific K.K. hergestelltes Spektrometer (Modell iCAP6300), und ein verwendeter Analysator des Kohlenstoffgehalts ist ein von HORIBA, Ltd. hergestellter Analysator (EMIA-920V2/FA).
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung weist zumindest im Hinblick auf eine Oberflächenregion davon Merkmale auf. Insbesondere enthält eine Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials, die sich von einer Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 30 nm erstreckt, durchschnittlich 29 Atom-% oder mehr eines O-Elements. Auch wenn dies nicht besonders beschränkt ist, kann ein solches O-Element in dem weichmagnetischen Legierungsmaterial in Form eines Oxids vorliegen. Mit anderen Worten kann in einer lokalen Region, die sich von der äußersten Oberfläche des weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt, ein Oxid vorliegen, das durchschnittlich 29 Atom-% oder mehr eines O-Elements in der Region entspricht (der Oberflächenregion, die sich von einer Tiefe von 0 nm bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt). Solche Merkmale der Oberflächenregion ergeben mit hoher Wahrscheinlichkeit Legierungen, die sowohl im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit als auch die magnetische Sättigungsflussdichte vorzuziehen sind. Daher kann eine magnetische Komponente, die das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung enthält, eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen, während sie gewünschte magnetische Eigenschaften aufweist.
  • Der hierin direkt oder indirekt erwähnte „durchschnittliche Gehalt (Atom-%)“ wird durch Messen der Konzentrationsverteilung des betreffenden Elements von der Oberfläche in Richtung des Inneren (insbesondere der Mitte) des weichmagnetischen Legierungsmaterials erfasst. Hinsichtlich des O-Elements wird der „durchschnittliche Gehalt (Atom-%)“ durch Messen der Konzentrationsverteilung des O-Elements von der äußersten Oberfläche zum Inneren des weichmagnetischen Legierungsmaterials mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (X-ray photoelectron spectroscopy - XPS) erfasst. Mit anderen Worten wird als „durchschnittlicher Gehalt (Atom-%)“, der hierin verwendet wird, allgemein ein Wert bezeichnet, der gemäß einer solchen Röntgenphotoelektronenspektroskopie gemessen wird. Insbesondere wird als durchschnittlicher Gehalt ein Wert bezeichnet, der unter Verwendung eines Röntgenphotoelektronenspektrometers (Modell PHI-5000 VersaProbe, hergestellt von ULVAC-PHI, Inc.) erhalten wird, indem abwechselnd Ionensputtern und semiquantitative XPS-Analyse durchgeführt werden (insbesondere bezeichnet der durchschnittliche Gehalt einen Durchschnitt von gemessenen Werten an 20 beliebigen Punkten in der Oberfläche, wobei die Punkte in einem Messintervall von 1,5 nm in Tiefenrichtung voneinander beabstandet sind).
  • Der durchschnittliche Gehalt (Atom-%) des O-Elements in der Oberflächenregion (insbesondere der Oberflächenregion, die sich von der äußersten Oberfläche bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt) des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials beträgt etwa 29 Atom-% oder mehr und kann beispielsweise etwa 30 Atom-% oder mehr oder etwa 35 Atom-% oder mehr betragen. Die obere Grenze des durchschnittlichen Gehalts (Atom-%) des O-Elements in der Oberflächenregion (insbesondere der lokalen Oberflächenregion, die sich von der äußersten Oberfläche bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt) ist nicht besonders beschränkt und kann beispielsweise etwa 70 Atom-%, beispielsweise etwa 69 Atom-%, etwa 68 Atom-%, etwa 60 Atom-%, etwa 55 Atom-% oder etwa 50 Atom-% betragen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst M1 in der Legierungszusammensetzung des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials mindestens Si. In dem nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung ist der Gehalt des Si-Elements ferner verringert. Ein geringerer Si-Gehalt erzielt eine höhere magnetische Sättigungsflussdichte. Indes ist in der vorliegenden Erfindung die Korrosionsbeständigkeit nicht unerwünscht beeinträchtigt, auch wenn ein geringerer Si-Gehalt die Korrosionsbeständigkeit reduzieren kann, und eine hohe magnetische Sättigungsflussdichte und hohe Korrosionsbeständigkeit können kompatibel sein, da die Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials eine bestimmte Menge oder mehr des O-Elements enthält. Beispielsweise beträgt der Gehalt des Si-Elements in dem nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung etwa 0,5 Atom-% oder mehr und etwa 20 Atom-% oder weniger bezogen auf das Gesamtlegierungsmaterial, und beträgt beispielsweise etwa 0,5 Atom-% oder mehr und etwa 10 Atom-% oder weniger.
  • Das Si-Element kann beispielsweise zumindest in der Oberflächenregion des weichmagnetischen Legierungsmaterials enthalten sein. In diesem Fall enthält die Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials mindestens das O-Element und das Si-Element. Insbesondere kann die Oberflächenregion, die sich von der äußersten Oberfläche des weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt, mindestens das O-Element und das Si-Element enthalten. Das heißt, dass die Oberflächenregion, die sich bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt, wie vorstehend beschrieben durchschnittlich 29 Atom-% oder mehr des O-Elements enthält, und die Oberflächenregion außerdem das Si-Element enthält. Das Si-Element in der Oberflächenregion kann direkt oder indirekt zu der Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit beitragen. Ohne eine Beschränkung auf eine bestimmte Theorie wird angenommen, dass das Si-Element einen Passivierungsfilm (beispielsweise einen SiO2-Film) in der Oberflächenregion (insbesondere der Oberflächenregion, die sich von der äußersten Oberfläche bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt) des weichmagnetischen Legierungsmaterials bildet, sodass es zu der Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit beiträgt. Zudem kann das Vorliegen von Silizium (Si) in der Legierungszusammensetzung eine amorphe Anordnung fördern, sodass eine amorphe Phase, die zusammen mit Kristallkörnern gestaltet ist, leicht in das weichmagnetische Legierungsmaterial einzubringen ist.
  • Als „Korrosionsbeständigkeit“, die hierin verwendet wird, werden allgemein rostfreie oder rostarme Eigenschaften des weichmagnetischen Legierungsmaterials bezeichnet, die sich an der Oberfläche des weichmagnetischen Legierungsmaterials zeigen. Im engeren Sinn werden als „Korrosionsbeständigkeit“ rostfreie oder rostarme Eigenschaften des weichmagnetischen Legierungsmaterials im Hinblick auf einen Index bezeichnet, der angibt, dass die Koerzitivfeldstärke des weichmagnetischen Legierungsmaterials nicht in einem unerwünschten Ausmaß übermäßig zunimmt, wenn das weichmagnetische Legierungsmaterial einem sauren Reagens ausgesetzt ist.
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung weist insbesondere Korrosionsbeständigkeit auf, wie sie gemäß dem folgenden Salzsprühtest zu verstehen ist. Insbesondere weist das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung insofern Korrosionsbeständigkeit auf, dass das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial bezüglich der „Koerzitivfeldstärke Hc1 vor Salzsprühung“ und der „Koerzitivfeldstärke Hc2 nach Salzsprühung“ Hc1 ≤ 70 A/m und Hc2 ≤ 900 A/m (vorzugsweise Hc2 ≤ 600 A/m) erfüllt. Salzsprühtest
  • Als eine Probe wird ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial in Form eines Bands (5 mm × 5 mm, durchschnittliche Dicke: 23 µm) verwendet. Die Koerzitivfeldstärke der Probe wird mit einem automatischen Koerzimeter (Modell K-HC1000, hergestellt von Tohoku Steel Co., Ltd.) gemessen. Die Messung der Koerzitivfeldstärke selbst unter Verwendung des Koerzimeters folgt der weiter unten beschriebenen „Messung der Koerzitivfeldstärke Hc“. Die zu diesem Zeitpunkt erhaltene Koerzitivfeldstärke wird als die „Koerzitivfeldstärke Hc1 vor Salzsprühung“ bezeichnet. Dann wird die Probe einem Salzsprühtest unterzogen, und die Koerzitivfeldstärke wird ebenso gemessen, um Hc2 zu erhalten. Insbesondere wird die Probe unter den Bedingungen einer Salznebeltemperatur von 35 °C, einer Sprühmenge von 1,5 mL/h, einer Salzwasserkonzentration von 5 Gew.-%, einer Feuchte von 100 % RH und einer Testzeit von 24 Stunden einem Salzsprühtest unterzogen. Nach dem Salzsprühtest wird die Koerzitivfeldstärke der Probe mit dem vorgenannten automatischen Koerzimeter gemessen, und die erhaltene Koerzitivfeldstärke wird als die „Koerzitivfeldstärke Hc2 nach Salzsprühung“ bezeichnet.
  • Indes weist das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung eine bevorzugtere magnetische Sättigungsflussdichte (Bs) auf, und weist vorzugsweise eine magnetische Sättigungsflussdichte von 1,40 T oder mehr, beispielsweise 1,50 T oder mehr oder 1,60 T oder mehr auf. Da das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial eine höhere magnetische Sättigungsflussdichte aufweist, während es wie vorstehend beschrieben eine bevorzugte Korrosionsbeständigkeit aufweist, kann das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial zur Miniaturisierung einer magnetischen Komponente beitragen, die das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial enthält. Die obere Grenze der magnetischen Sättigungsflussdichte des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials ist nicht besonders beschränkt und kann beispielsweise etwa 1,90 T (ferner beispielsweise 1,80 T oder 1,70 T) betragen.
  • Als „magnetische Sättigungsflussdichte (Bs)“, die hierin verwendet wird, wird ein Wert bezeichnet, der unter Verwendung eines Vibrating Sample Magnetometer (VSM) gemessen wird. Insbesondere entspricht der Wert von Bs, der gemäß dem folgenden Verfahren erhalten wird, in der vorliegenden Erfindung dem Wert der magnetischen Sättigungsflussdichte. Messung der magnetischen Sättigungsflussdichte Bs
  • Als eine Probe wird ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial in Form eines Bands (6,3 mm × 8,5 mm, durchschnittliche Dicke: 23 µm) verwendet. Zunächst wird unter Verwendung eines VSM (Modell VSM-5, hergestellt von Toei Industry Co., Ltd.), der Wert der Sättigungsmagnetisierung der Probe gemessen. Insbesondere wird der Wert der Sättigungsmagnetisierung unter Verwendung des VSM gemessen, wenn ein externes Magnetfeld von 10 KOe an die Probe angelegt ist. Dann wird unter Verwendung des Werts der wahren Dichte, der mittels des Archimedesverfahrens gemessen wird, aus dem gemessenen Wert der Sättigungsmagnetisierung die magnetische Sättigungsflussdichte Bs erhalten.
  • Wenn M1 in der Legierungszusammensetzung des weichmagnetischen Legierungsmaterials mindestens Si umfasst, beträgt die Menge des Si-Elements bezogen auf insgesamt 100 Molteile der Legierungszusammensetzung vorzugsweise 0,4 Molteile oder mehr und 10 Molteile oder weniger, bevorzugter 0,5 Molteile oder mehr und 5 Molteile oder weniger, noch bevorzugter 1 Molteil oder mehr und 3 Molteile oder weniger. Da ein weichmagnetisches Legierungsmaterial leicht zu erhalten ist, das im Hinblick sowohl auf die magnetische Sättigungsflussdichte als auch die Korrosionsbeständigkeit bevorzugter ist, ist es wahrscheinlicher, dass das weichmagnetische Legierungsmaterial eine geringere Koerzitivfeldstärke Hc aufweist. Insbesondere beträgt die Hc des weichmagnetischen Legierungsmaterials vorzugsweise etwa 60 A/m oder weniger, bevorzugter 50 A/m oder weniger, und kann beispielsweise 40 A/m oder weniger oder 30 A/m oder weniger betragen.
  • Als Wert der „Koerzitivfeldstärke Hc“, der hierin verwendet wird, wird ein Wert bezeichnet, der gemäß dem folgenden Verfahren erhalten wird. Messung der Koerzitivfeldstärke Hc
  • Zunächst wird ein Band (durchschnittliche Dicke: 23 µm) eines weichmagnetischen Legierungsmaterials zu einem 5 mm x 5 mm großen Stück verarbeitet. Dann wird das verarbeitete weichmagnetische Legierungsbandstück an einer Aluminiumplatte (10 mm × 10 mm × 2 mm) befestigt, um eine Probe herzustellen. Die Probe wird auf einem Probentisch platziert, und mit einem automatischen Koerzimeter (Modell K-HC1000, hergestellt von Tohoku Steel Co., Ltd.) wird die Koerzitivfeldstärke gemessen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung auch im Hinblick auf das Phosphorelement (P) ein Merkmal auf. Insbesondere enthält die Oberflächenregion des weichmagnetischen Legierungsmaterials das P-Element. Vorzugsweise enthält die Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials mindestens das O-Element und das P-Element. Dies beruht darauf, dass das P-Element in der Oberflächenregion zusammen mit dem O-Element direkt oder indirekt zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit beitragen kann. Insbesondere enthält die Oberflächenregion des weichmagnetischen Legierungsmaterials vorzugsweise das P-Element zusammen mit dem Si-Element, wenn M1 in der Legierungszusammensetzung des weichmagnetischen Legierungsmaterials mindestens Si enthält. Daher enthält die Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials gemäß der bevorzugten Ausführungsform mindestens das O-Element, das Si-Element und das P-Element. Insbesondere enthält die Oberflächenregion, die sich von der äußersten Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt, vorzugsweise das P-Element zusammen mit dem O-Element und dem Si-Element. Das heißt, dass die Oberflächenregion, die sich bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt, wie vorstehend beschrieben durchschnittlich 29 Atom-% oder mehr des O-Elements enthält, und die Oberflächenregion außerdem das P-Element zusammen mit dem Si-Element enthält. Dementsprechend ist es wahrscheinlicher, dass das weichmagnetische Legierungsmaterial eine bevorzugte Korrosionsbeständigkeit aufweist, während es ferner die magnetische Sättigungsflussdichte beibehält. Dies beruht darauf, dass das P-Element in der Oberflächenregion direkt oder indirekt zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit beitragen kann.
  • Beispielsweise enthält in dem nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterial gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials, die sich von der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 100 nm erstreckt, durchschnittlich 0,1 Atom-% oder mehr des P-Elements. Auch wenn dies nicht besonders beschränkt ist, kann ein solches P-Element in Form eines Oxids in der Oberflächenregion des weichmagnetischen Legierungsmaterials vorliegen. Mit anderen Worten kann in der Oberflächenregion, die sich von der äußersten Oberfläche des weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 100 nm erstreckt, ein Oxid vorliegen, das das P-Element beinhaltet, wobei das P-Element durchschnittlich in einer Menge von etwa 0,1 Atom-% oder mehr in der Region vorliegt. Direkt oder indirekt aufgrund eines solchen Merkmals der Oberflächenregion in Zusammenhang mit dem P-Element kann die Korrosionsbeständigkeit weiter verbessert werden. In einer bevorzugteren Ausführungsform enthält die Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials, die sich von der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 100 nm erstreckt, durchschnittlich 0,1 Atom-% oder mehr und durchschnittlich 0,9 Atom-% oder weniger des P-Elements. Bevorzugter enthält die Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials, die sich von der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 100 nm erstreckt, durchschnittlich 0,3 Atom-% oder mehr und durchschnittlich 0,7 Atom-% oder weniger des P-Elements, besonders bevorzugt durchschnittlich 0,5 Atom-% oder mehr und durchschnittlich 0,6 Atom-% oder weniger des P-Elements.
  • In dem nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterial gemäß einer bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich der durchschnittliche Gehalt des P-Elements zwischen der Oberflächenregion und einer Innenregion. Mit anderen Worten liegen der durchschnittliche Gehalt des P-Elements in der Oberflächenregion des weichmagnetischen Legierungsmaterials und der durchschnittliche Gehalt des P-Elements in der Innenregion (einer Region, die tiefer im Inneren der Oberflächenregion angeordnet ist) des weichmagnetischen Legierungsmaterials nicht nahe beieinander sondern sind sehr unterschiedlich. Beispielsweise ist der durchschnittliche Gehalt (Atom-%) des P-Elements in der Oberflächenregion niedriger als der durchschnittliche Gehalt (Atom-%) des P-Elements in einer Mittelregion des weichmagnetischen Legierungsmaterials, wobei sich die Oberflächenregion von der äußersten Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 100 nm erstreckt und die Mittelregion tiefer im Inneren der Oberflächenregion angeordnet ist. Umgekehrt ist der durchschnittliche Gehalt (Atom-%) des P-Elements in der Mittelregion des weichmagnetischen Legierungsmaterials höher als der durchschnittliche Gehalt (Atom-%) des P-Elements in der Oberflächenregion, wobei die Mittelregion um 100 nm tiefer (aber nicht einschließlich 100 nm) im Inneren der äußersten Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials angeordnet ist und sich die Oberflächenregion von der äußersten Oberfläche bis zu der Tiefe von 100 nm erstreckt. Insbesondere beträgt das Verhältnis des „durchschnittlichen Gehalts des P-Elements in der Oberflächenregion“ zu dem „durchschnittlichen Gehalt des P-Elements in der Mittelregion“ (das heißt, der Wert „durchschnittlicher Gehalt des P-Elements in der Oberflächenregion“/„durchschnittlicher Gehalt des P-Elements in der Mittelregion“) vorzugsweise 0,02 bis 0,5, bevorzugter 0,04 bis 0,3, noch bevorzugter 0,07 bis 0,13. Ohne eine Beschränkung auf eine bestimmte Theorie kann das P-Element in der Oberflächenregion insbesondere auf die Korrosionsbeständigkeit des weichmagnetischen Legierungsmaterials eine bevorzugte Wirkung haben, während das P-Element in der Mittelregion insbesondere auf die magnetischen Eigenschaften des weichmagnetischen Legierungsmaterials eine bevorzugte Wirkung haben kann. Beispielsweise kann das P-Element in der Mittelregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials zu einer geringeren Koerzitivfeldstärke beitragen. Das P-Element kann außerdem eine Rolle bei der Stabilisierung der amorphen Matrix spielen. Daher ist es wahrscheinlich, dass durchschnittlich 0,1 Atom-% oder mehr des P-Elements in der Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials die amorphe Matrix stabilisiert und hohe Korrosionsbeständigkeit bietet. Wenn der Gehalt des P-Elements zu hoch ist, ist umgekehrt jedoch die Fähigkeit zur amorphen Anordnung vermindert, und die Koerzitivfeldstärke neigt dazu, verringert zu sein. Daher beträgt der Gehalt des P-Elements vorzugsweise 10 Atom-% oder weniger bezogen auf das gesamte weichmagnetische Legierungsmaterial.
  • Als „Mittelregion“, die hierin verwendet wird, wird allgemein eine Region bezeichnet, die der Mitte des betreffenden nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials entspricht (daher bezeichnet in einem nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterial in Pulverform die Mittelregion eine Region, die der Mitte sowohl der X-Richtung, der Y-Richtung als auch der Z-Richtung entspricht, wobei in einem nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterial in Bandform die Mittelregion eine Region bezeichnet, die der Mitte des Bands in Dickenrichtung und in Breitenrichtung entspricht). Im engeren Sinn bezeichnet die „Mittelregion“ eine Region, die sich von einer Tiefe von 0,25 × d von der äußersten Oberfläche des weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 0,75 × d von dort erstreckt, wobei d die Dicke des Bands oder die Partikelgröße des Pulvers ist.
  • Der Gesamtgehalt des P-Elements in dem nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterial kann in einem bestimmten Bereich liegen. Beispielsweise kann die Menge des P-Elements in dem weichmagnetischen Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung 1 Molteil oder mehr und 10 Molteile oder weniger, beispielsweise 2 Molteile oder mehr und 10 Molteile oder weniger betragen. Das heißt, in der vorgenannten Legierungszusammensetzung Fe100-a-b-c-d-e-fM1aPbCucCodNieM2f kann die Menge des P-Elements bezogen auf insgesamt 100 Molteile der Legierungszusammensetzung 1 Molteil oder mehr und 10 Molteile oder weniger, beispielsweise 2 Molteile oder mehr und 10 Molteile oder weniger betragen (das heißt, 1 ≤ b ≤ 10, beispielsweise 2 ≤ b ≤ 10). In diesem Fall ist es einfach, eine geringere Koerzitivfeldstärke Hc zu erzielen. Insbesondere kann die Hc des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials der vorliegenden Erfindung etwa 40 A/m oder weniger, beispielsweise 30 A/m oder weniger betragen.
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung weist eine bevorzugte Korrosionsbeständigkeit auf, doch der Gehalt an Eisen (Fe) ist nicht so niedrig, dass die magnetische Sättigungsflussdichte unerwünscht verringert ist. Beispielsweise kann eine bestimmte Menge an Fe in der Oberflächenregion des weichmagnetischen Legierungsmaterials vorliegen. Insbesondere kann die Oberflächenregion, die sich von der äußersten Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt, durchschnittlich 30 Atom-% oder mehr des Fe-Elements enthalten. Mit anderen Worten können in der Oberflächenregion, die sich von der äußersten Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt, in der Region durchschnittlich etwa 30 Atom-% oder mehr des Fe-Elements vorliegen. Ein solches Merkmal der Oberflächenregion kann direkt oder indirekt zu den Eigenschaften des weichmagnetischen Legierungsmaterials beitragen, in dem die Korrosionsbeständigkeit und die magnetische Sättigungsflussdichte kompatibel sind. Unter einem bestimmten Gesichtspunkt kann gesagt werden, dass das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Menge an Fe eine bevorzugt beibehaltene magnetische Sättigungsflussdichte aufweist, während es eine bevorzugte Korrosionsbeständigkeit aufweist.
  • In dem nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung enthält die Oberflächenregion das Fe-Element und enthält außerdem wie vorstehend beschrieben das O-Element, und bevorzugter enthält die Oberflächenregion außerdem das Si-Element. In diesem Fall kann die Oberfläche (beispielsweise die äußerste Oberfläche) des weichmagnetischen Legierungsmaterials Eisenoxid, Siliziumoxid und/oder ein Mischoxid aus Eisen und Silizium enthalten. Mit anderen Worten liegen das Eisenelement (Fe) und das Siliziumelement (Si) in der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials zumindest teilweise in Form von jeweiligen Oxiden vor oder bilden ein Mischoxid der Elemente. Ein solches Merkmal der Oberflächenregion kann direkt oder indirekt zu den Eigenschaften sowohl einer höheren magnetischen Sättigungsflussdichte als auch einer höheren Korrosionsbeständigkeit beitragen. Als Niederschlag an der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials können beispielsweise Eisenoxid, Siliziumoxid und/oder ein Mischoxid aus Eisen und Silizium vorliegen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung auch im Hinblick auf die Inkorporation eines Kupferelements (Cu) ein Merkmal auf. Insbesondere ist in dem weichmagnetischen Legierungsmaterial der Unterschied in dem durchschnittlichen Gehalt des Cu-Elements zwischen der Oberflächenregion und der Innenregion relativ gering. Mit anderen Worten liegen der durchschnittliche Gehalt des Cu-Elements in der Oberflächenregion des weichmagnetischen Legierungsmaterials und der durchschnittliche Gehalt des Cu-Elements in der Innenregion (einer Region, die tiefer im Inneren der Oberflächenregion angeordnet ist) des weichmagnetischen Legierungsmaterials nahe beieinander und unterscheiden sich nicht sehr. Beispielsweise liegt das relative Verhältnis zwischen dem Höchstgehalt (Atom-%) des Cu-Elements in der Oberflächenregion und dem Höchstgehalt (Atom-%) des Cu-Elements in der Innenregion im Bereich von 1 oder mehr und 2,5 oder weniger, wobei sich die Oberflächenregion von der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 20 nm erstreckt, und wobei sich die Innenregion von der Tiefe von 20 nm (aber nicht einschließlich 20 nm) bis zu einer Tiefe von 40 nm erstreckt und tiefer im Inneren der Oberflächenregion angeordnet ist. Insbesondere liegt in dem weichmagnetischen Legierungsmaterial bezüglich Q1max, das der Höchstgehalt (Maximalwert in Atom-%) des Cu-Elements in der Oberflächenregion ist, die sich von der Oberfläche des weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 20 nm erstreckt, und Q2max, das der Höchstgehalt (Maximalwert in Atom-%) des Cu-Elements in der Innenregion ist, die sich von der Tiefe von 20 nm (aber nicht einschließlich 20 nm) von der Oberfläche des weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 40 nm von dort erstreckt, der Wert von mindestens einem, Q1max/Q2max und/oder Q2max/Q1max, im Bereich von 1 oder mehr und 2,5 oder weniger, bevorzugter 1 oder mehr und 2 oder weniger, noch bevorzugter 1 oder mehr und 1,5 oder weniger (beispielsweise 1 oder mehr und 1,4 oder weniger oder 1 oder mehr und 1,3 oder weniger). Ein solches Merkmal des Cu-Gehalts kann vorteilhafterweise zu den Eigenschaften des weichmagnetischen Legierungsmaterials beitragen, in dem die magnetische Sättigungsflussdichte und die Korrosionsbeständigkeit kompatibel sind.
  • In dem nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung kann das Cu-Element außerdem eine Rolle bei der Stabilisierung der Kristallstruktur spielen. Daher kann die Menge des Cu-Elements in dem nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung bezogen auf das gesamte Legierungsmaterial 0,1 Atom-% oder mehr und 1,5 Atom-% oder weniger betragen, wobei die nanokristalline Struktur in einfacher Weise stabil erhalten wird.
  • M1 in der Legierungszusammensetzung des weichmagnetischen Legierungsmaterials der vorliegenden Erfindung kann zumindest in der amorphen Anordnung eine Rolle spielen. Mit anderen Worten wird die amorphe Phase, die zusammen mit den Kristallkörnern gestaltet ist, in einfacher Weise in das weichmagnetische Legierungsmaterial eingebracht, wenn die Legierungszusammensetzung mindestens ein Element enthält, das aus der Gruppe bestehend aus Silizium (Si), Bor (B) und Kohlenstoff (C) ausgewählt ist. Beispielsweise kann ein Gehalt an M1 von 3 Atom-% oder mehr bezogen auf das gesamte Legierungsmaterial in einfacher Weise eine Fähigkeit zur amorphen Anordnung bieten. Indes neigt die magnetische Sättigungsflussdichte dazu, verringert zu sein, wenn der Gehalt an M1 übermäßig erhöht wird, sodass der Gehalt an M1 beispielsweise 20 Atom-% oder weniger betragen kann.
  • M2 in der Legierungszusammensetzung des weichmagnetischen Legierungsmaterials der vorliegenden Erfindung kann zu einer Verringerung der Koerzitivfeldstärke beitragen. Das heißt, eine Legierungszusammensetzung, die mindestens ein Element enthält, das aus der Gruppe bestehend aus Vanadium (V), Zirkonium (Zr), Niob (Nb), Molybdän (Mo), Hafnium (Hf), Tantal (Ta),
    Wolfram (W), Zinn (Sn), Bismut (Bi), und Indium (In) ausgewählt ist, neigt dazu, in einfacher Weise die Koerzitivfeldstärke zu verringern. In der Legierungszusammensetzung aus Fe100-a-b-c-d-e-fM1aPbCucCodNieM2f, ist vorzugsweise 0 ≤ f ≤ 3 erfüllt. Dies beruht darauf, dass die magnetische Sättigungsflussdichte (Bs) dazu neigt, verringert zu sein, wenn f 3 überschreitet. Beispielsweise kann die Bs geringer als 1,40 T sein, wenn f 3 überschreitet.
  • Kobalt (Co) in der Legierungszusammensetzung des weichmagnetischen Legierungsmaterials der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise zu der Koerzitivfeldstärke beitragen. Dabei ist in der Legierungszusammensetzung aus Fe100-a-b-c-d-e-fM1aPbCucCodNieM2f vorzugsweise 0 ≤ d ≤ 5 erfüllt. Dies beruht darauf, dass die Koerzitivfeldstärke dazu neigt, 70 A/m zu überschreiten, wenn d 5 überschreitet. Ohne eine Beschränkung auf eine bestimmte Theorie wird davon ausgegangen, dass einer der Faktoren der hohen Koerzitivfeldstärke ist, dass eine Zunahme der Menge des Co-Elements die Magnetostriktionskonstante erhöhen kann.
  • Nickel (Ni) in der Legierungszusammensetzung des weichmagnetischen Legierungsmaterials der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise zu der magnetischen Sättigungsflussdichte beitragen. Dabei ist in der Legierungszusammensetzung aus Fe100-a-b-c-d-e-fM1aPbCucCodNieM2f vorzugsweise 0 ≤ e ≤ 5 erfüllt. Dies beruht darauf, dass die magnetische Sättigungsflussdichte (Bs) dazu neigt, verringert zu sein, wenn e 5 überschreitet. Wenn e 5 beispielsweise überschreitet, ist es wahrscheinlich, dass die Bs geringer als 1,40 T ist. Ohne eine Beschränkung auf eine bestimmte Theorie wird davon ausgegangen, dass einer der Faktoren der niedrigen Bs ist, dass eine Zunahme der Menge des Ni-Elements das magnetische Moment pro Atom verringern kann.
  • In dem weichmagnetischen Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung kann M1 in der Legierungszusammensetzung mindestens B umfassen, auch wenn dies nicht besonders beschränkt ist. Das heißt, das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial kann ein Borelement (B) enthalten. Beispielsweise kann die Menge des B-Elements bezogen auf insgesamt 100 Molteile der Legierungszusammensetzung 2 Molteile oder mehr und 12 Molteile oder weniger (beispielsweise 5 Molteile oder mehr und 11 Molteile oder weniger) betragen. Das Vorliegen des B-Elements kann eine amorphe Anordnung fördern, sodass eine amorphe Phase, die zusammen mit Kristallkörnern gestaltet ist, leicht in das weichmagnetische Legierungsmaterial einzubringen ist.
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein Material, das eine regelmäßige Form aufweist. Das heißt, das weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung ist ein Legierungsmaterial, das eine vorgegebene Form aufweist. Beispielsweise weist das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung eine Bandform oder eine Pulverform auf. Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial ist entweder ein dünner weichmagnetischer Legierungskörper, der eine längliche Form aufweist, oder ein weichmagnetischer Legierungskörper, der als ein pulverförmiges oder körniges Granulat vorgesehen ist.
  • Lediglich als Beispiel kann das bandförmige nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial eine längliche Form mit einer Breitenabmessung (kurzen Abmessung) von etwa 1 bis 10 mm (beispielsweise 1 bis 5 mm) und einer Dicke von etwa 8 bis 50 µm (beispielsweise 10 bis 40 µm oder 15 bis 30 µm) aufweisen. Das weichmagnetische Legierungsmaterial, das eine Bandform aufweist, kann im Allgemeinen unter Verwendung einer Walzvorrichtung durch ein Verfahren zur Flüssigkeitsabschreckung hergestellt werden. Das bandförmige nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial weist Flexibilität auf und kann nach der Herstellung durchgehend gewickelt werden.
  • Das pulverförmige nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial kann eine mittlere Partikelgröße von beispielsweise etwa 10 bis 150 µm (in einigen Fällen beispielsweise 2 bis 40 µm) aufweisen. Die „mittlere Partikelgröße“, auf die sich hierin bezogen wird, kann der Einfachheit halber beispielsweise als D50 (Mediandurchmesser) betrachtet werden. Das weichmagnetische Legierungsmaterial, das eine Pulverform aufweist, kann durch Pulverisieren des vorgenannten Bands erhalten werden. Beispielsweise kann ein pulverförmiges weichmagnetisches Legierungsmaterial unter Verwendung eines mechanischen Mittels wie einer Stiftmühle oder einer Kugelmühle durch Pulverisierung erhalten werden. In diesem Fall kann durch eine Wärmebehandlung ein Nanokristall ausgefällt werden, und die Wärmebehandlung kann entweder vor der Pulverisierung des Bands oder nach der Pulverisierung des Bands durchgeführt werden. Das weichmagnetische Legierungsmaterial, das eine Pulverform aufweist, kann auch mittels eines Zerstäubungsverfahrens hergestellt werden. Das heißt, das Pulver kann hergestellt werden, indem eine Metallschmelze der Legierung dazu gebracht wird, aus einer kleinen Öffnung im Boden eines Tiegels zu strömen, und ein Gas oder Wasser in hoher Geschwindigkeit auf die ausgeströmte Metallschmelze gesprüht wird, um die Metallschmelze erstarren zu lassen. Das Pulver wird wärmebehandelt, um einen Nanokristall auszufällen, wodurch ein gewünschtes pulverförmiges weichmagnetisches Legierungsmaterial erhalten werden kann.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des weichmagnetischen Legierungsmaterials gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Als Beispiel wird ein Fall beschrieben, in dem ein bandförmiges nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial aus Rohmaterialmetallen einer Mutterlegierung hergestellt wird.
  • Zunächst werden Rohmaterialien der Mutterlegierung vorbereitet. Ein oder mehrere Rohmaterialien der Mutterlegierung, die aus der Gruppe bestehend aus Fe, Si, B, einer Fe-P-Legierung, Cu, C, Co, Ni, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Sn, Bi und In ausgewählt sind, werden jeweils vorbereitet. Die Rohmaterialien der Mutterlegierung, die verwendet werden, können handelsübliche Produkte sein.
  • Dann werden diese Rohmaterialien derart abgewogen, dass sie eine gewünschte Legierungszusammensetzung aufweisen, und die abgewogenen Rohmaterialien werden bis zum Schmelzpunkt oder höher erwärmt, um in einem Heizofen geschmolzen zu werden. Der verwendete Heizofen kann ein Hochfrequenz-Induktionsheizofen sein. Nachfolgend wird das geschmolzene Material in eine Gussform gegossen, um eine Mutterlegierung herzustellen. Die verwendete Gussform kann eine Kupfergussform sein. Nachdem die Mutterlegierung erhalten wurde, wird die Mutterlegierung pulverisiert und in einen Tiegel einer Vorrichtung zur Flüssigkeitsabschreckung gegeben, und wird mittels Hochfrequenzinduktionserwärmung geschmolzen, um eine Metallschmelze herzustellen. Die Atmosphäre im Innern der Vorrichtung zur Flüssigkeitsabschreckung wird vorzugsweise auf die Luftatmosphäre eingestellt. Dann wird ein inertes Gas (beispielsweise Argongas) in den Tiegel eingebracht, um die Metallschmelze aus einer Schlitzöffnung im Boden des Tiegels auszustoßen, und die Metallschmelze wird mit einer Drehwalze (beispielsweise einer Kupferdrehwalze) abgeschreckt, die unmittelbar unter dem Tiegel vorgesehen ist, um ein Legierungsband herzustellen.
  • Ein solches Legierungsband wird vorzugsweise einer Wärmebehandlung unterzogen, und schließlich wird durch die Behandlung ein nanokristallines Legierungsband erhalten. Die Wärmebehandlung wird vorzugsweise mittels Infraroterwärmung durchgeführt. Das heißt, die Wärmebehandlung wird vorzugsweise unter Verwendung eines Infrarotheizsystems durchgeführt. Ferner wird die Behandlung mittels Infraroterwärmung vorzugsweise unter einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre (beispielsweise unter einer Luftatmosphäre) durchgeführt, und eine solche Infraroterwärmung unter einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre trägt direkt oder indirekt zu „durchschnittlich 29 Atom-% oder mehr des O-Elements in der Oberflächenregion, die sich von der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt“ bei. Ferner beträgt die Heizrate bei der Infraroterwärmung vorzugsweise 400 bis 600 °C/min, die Höchsttemperatur bei der Infraroterwärmung beträgt vorzugsweise etwa 300 bis 500 °C (beispielsweise 400 °C), und die Verweilzeit bei der Höchsttemperatur beträgt vorzugsweise 0 (aber nicht einschließlich 0) bis 3600 Sekunden (beispielsweise 60 Sekunden). In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Wärmebehandlung unter Verwendung einer Kohlenstoffplatte durchgeführt. Beispielsweise kann die Wärmebehandlung mittels Einschichten des Legierungsbands zwischen Kohlenstoffplatten und Bestrahlen des Legierungsbands mit Infrarotstrahlen von oben und unten durchgeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung sieht außerdem eine magnetische Komponente vor, die das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial enthält. Das heißt, die vorliegende Erfindung sieht außerdem eine magnetische Komponente vor, die das vorgenannte nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial enthält.
  • Die magnetische Komponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise eine Spulenkomponente sein. In diesem Fall enthält ein Magnetkern der Spulenkomponente das vorgenannte nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial. Beispielsweise kann die magnetische Komponente der vorliegenden Erfindung eine Spulenkomponente sein, die die folgende Ausgestaltung aufweist:
    • · eine Spulenkomponente, die einen Magnetkern (Kern), der durch Wickeln oder Schichten eines bandförmigen nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials hergestellt wird, und einen Wicklungsdraht umfasst, der um den Kern gewickelt ist
    • · eine Spulenkomponente, die einen Magnetkern (Kern), der hergestellt wird, indem ein Gemisch einer Pulverpressung unterzogen wird, das ein pulverförmiges nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial und ein Harz enthält, und einen Wicklungsdraht umfasst, der um den Kern gewickelt ist
    • · eine Spulenkomponente, die durch Formen eines Gemischs, das ein pulverförmiges nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial und ein Harz enthält, und anschließendes einstückiges Formen des resultierenden geformten Produkts mit einem Wicklungsdraht erhalten wird
  • Eine solche magnetische Komponente der vorliegenden Erfindung enthält das vorgenannte nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial, in dem die Korrosionsbeständigkeit und die magnetische Sättigungsflussdichte in einem bevorzugten Maß kompatibel sind. Daher kann die magnetische Komponente der vorliegenden Erfindung gewünschte magnetische Eigenschaften aufweisen, selbst wenn sie als eine weiter miniaturisierte Komponente vorgesehen ist.
  • Wenn die magnetische Komponente als eine Spulenkomponente vorgesehen ist, wird das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial in einem Magnetkern verwendet. Nachfolgend wird ein Magnetkern beschrieben, der ein Harzmaterial enthält. Ein solcher Magnetkern ist aus einem Verbundmaterial gebildet, das das pulverförmige nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung (nachfolgend einfach als „nanokristallines weichmagnetisches Pulver“ bezeichnet) und ein Harz enthält. Das verwendete Harz kann beispielsweise ein Epoxidharz, ein Phenolharz und/oder ein Silikonharz sein. Lediglich als Beispiel kann der Gehalt des nanokristallinen weichmagnetischen Pulvers in dem Verbundmaterial 60 Vol.-% oder mehr und 90 Vol.-% oder weniger betragen. Dies beruht darauf, dass ein Gehalt des nanokristallinen weichmagnetischen Pulvers in dem vorgenannten Bereich die Bereitstellung eines Magnetkerns mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften ermöglicht. Die Größe und Form des Magnetkerns sind nicht besonders beschränkt und können entsprechend dem Verwendungszweck angemessen festgelegt werden. Der Magnetkern kann beispielsweise ein Ringkern sein.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Magnetkerns umfasst einen Schritt des Mischens eines nanokristallinen weichmagnetischen Pulvers mit einem Harz wie beispielsweise einem Epoxidharz, einem Phenolharz und/oder einem Silikonharz, und Formen des resultierenden Gemischs, um einen geformten Gegenstand herzustellen, und einen Schritt des Erwärmens des geformten Gegenstands. Der geformte Gegenstand kann mittels Pressformen des Gemischs erhalten werden, das das nanokristalline weichmagnetische Pulver und das Harz enthält. Die Größe und Form des geformten Gegenstands sind nicht besonders beschränkt und können entsprechend der Größe und Form des gewünschten Magnetkerns angemessen festgelegt werden. Die Heiztemperatur des geformten Gegenstands kann beispielsweise gemäß dem verwendeten Harztyp angemessen festgelegt werden.
  • Die Spulenkomponente umfasst einen Magnetkern und einen Spulenleiter (Wicklungsdraht), der um den Magnetkern gewickelt ist. Der Spulenleiter selbst kann durch Wickeln eines Metalldrahts wie eines mit Emaille beschichteten Kupferdrahts um einen Magnetkern gebildet sein. Die Wicklung des Metalldrahts selbst kann mittels eines herkömmlichen Verfahrens durchgeführt werden.
  • Vorstehend wurden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, doch die Ausführungsformen sind lediglich übliche Beispiele. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt, und der Fachmann wird ohne Weiteres erkennen, dass verschiedene Aspekte in Betracht gezogen werden können, ohne den Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung zu verändern.
  • Beispielsweise wurde die Beschreibung des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials gegeben, das die Legierungszusammensetzung aus „Fe100-a-b-c-d-e-fM1aPbCucCodNieM2f“ aufweist, doch das Vorliegen einer sehr kleinen Menge von Bestandteilen, die unvermeidlich oder zufällig während des Herstellungsverfahrens des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials eingemischt werden können, ist annehmbar. Beispielsweise ist das Vorliegen solcher unvermeidlichen oder zufälligen Bestandteile in dem Ausmaß annehmbar, in dem die Menge an solchen Bestandteilen 1 Gew.-% oder weniger bezogen auf das gesamte nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial ist, sofern sich die gewünschten Wirkungen der vorliegenden Anwendung zeigen.
  • BEISPIELE
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wurden Überprüfungstests durchgeführt. Insbesondere wurde ein Test durchgeführt, um die Eigenschaften des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials zu bestätigen.
  • (Herstellung von nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien)
  • Zunächst wurden als Rohmaterialien der Mutterlegierung jeweils ein oder mehrere Rohmaterialien vorbereitet, die aus der Gruppe bestehend aus Fe, Si, B, einer Fe-P-Legierung, Cu, C, Co, Ni, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Sn, Bi und In ausgewählt wurden. Die Rohmaterialien der Mutterlegierung, die verwendet wurden, waren handelsübliche Produkte.
  • Dann wurden diese Rohmaterialien derart abgewogen, dass sie eine die in Tabellen 1-1 und 1-2 (1A und 1B) gezeigten Legierungszusammensetzungen aufwiesen, und die abgewogenen Rohmaterialien wurden bis zum Schmelzpunkt oder höher erwärmt, um in einem Heizofen geschmolzen zu werden. Der verwendete Heizofen war ein Hochfrequenz-Induktionsheizofen. Nachfolgend wurde das geschmolzene Material in eine Kupfergussform gegossen, um eine Mutterlegierung herzustellen. Nachdem die Mutterlegierung erhalten wurde, wurde die Mutterlegierung unter Verwendung eines Backenbrechers auf eine Größe von etwa 1 cm pulverisiert und in einen Tiegel einer Vorrichtung zur Flüssigkeitsabschreckung gegeben, und wurde mittels Hochfrequenzinduktionserwärmung geschmolzen, um eine Metallschmelze herzustellen. Die Atmosphäre im Innern der Vorrichtung zur Flüssigkeitsabschreckung wurde auf die Luftatmosphäre eingestellt. Dann wurde ein Argongas in den Tiegel eingebracht, um die Metallschmelze aus einer Schlitzöffnung im Boden des Tiegels auszustoßen, und die Metallschmelze wurde mit einer Kupferdrehwalze abgeschreckt, die unmittelbar unter dem Tiegel vorgesehen war, um ein Legierungsband (durchschnittliche Dicke: etwa 23 µm) herzustellen.
  • Das Legierungsband wurde unter Verwendung eines Infrarotheizsystems (Modell RTA4000, hergestellt von ADVANCE RIKO, Inc.) einer Wärmebehandlung unterzogen, wodurch ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial erhalten wurde. Die Heizrate bei der Infraroterwärmung lag vorzugsweise im Bereich von 400 bis 600 °C/min. Die Höchsttemperatur bei der Infraroterwärmung betrug etwa 400 °C, und die Verweilzeit bei der Höchsttemperatur betrug 60 Sekunden. Insbesondere wurde die Wärmebehandlung mittels Einschichten des Legierungsbands zwischen Kohlenstoffplatten und Bestrahlen des Legierungsbands mit Infrarotstrahlen von oben und unten durchgeführt.
  • (Bewertung von nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien)
  • Bezüglich des vorstehenden erhaltenen bandförmigen nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials wurde die mittlere Korngröße unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) und der Scherrer-Gleichung aus der Röntgendiffraktometrie geschätzt, und die Bildung von α-Fe-Kristallkörnern mit einer Korngröße von 20 bis 50 nm wurde bestätigt.
  • Die nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien wurden der ICP-Emissionsspektroskopie und der Analyse des Kohlenstoffgehalts (einem Infrarotabsorptionsverfahren nach Verbrennung) unterzogen, und es wurde festgestellt, dass die nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien in Tabellen 1-1 und 1-2 (1A und 1B) gezeigte Zusammensetzungen aufwiesen.
  • Die Konzentrationsverteilung von Elementen wurde mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS, Modell PHI-5000 VersaProbe, hergestellt von ULVAC-PHI, Inc.) von der Oberfläche der freien Oberfläche (freien erstarrten Oberfläche) jedes nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials in Richtung des Inneren davon gemessen.
  • Die magnetische Sättigungsflussdichte der nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien wurde unter Verwendung eines Vibrating Sample Magnetometer (VSM, Modell VSM-5, hergestellt von Toei Industry Co., Ltd.) gemessen. Insbesondere wurde der Wert der Sättigungsmagnetisierung der bandförmigen nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien gemessen, die jeweils zu einem 6,3 mm × 8,5 mm großen Stück verarbeitet wurden, an das ein externes Magnetfeld von 10 KOe angelegt war. Der Wert der Sättigungsmagnetisierung wurde unter Verwendung des Werts der wahren Dichte des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials, der mittels des Archimedesverfahrens erhalten wird, in die magnetische Sättigungsflussdichte Bs umgewandelt.
  • Um die Korrosionsbeständigkeit zu bewerten, wurde außerdem unter Verwendung eines automatischen Koerzimeters (Modell K-HC1000, hergestellt von Tohoku Steel Co., Ltd.) die Koerzitivfeldstärke der nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien gemessen. Die bandförmigen nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien wurden jeweils zu einem 5 mm × 5 mm großen Stück verarbeitet, und das Stück wurde an einer Aluminiumplatte (10 mm × 10 mm × 2 mm) befestigt. Das resultierende Produkt wurde auf einem Probentisch platziert und die Koerzitivfeldstärke wurde gemessen. Die bei der Messung erhaltene Koerzitivfeldstärke wird als die „Koerzitivfeldstärke Hc1 vor Salzsprühung“ bezeichnet.
  • Die nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien wurden nach der Messung der Koerzitivfeldstärke Hc1 einem Salzsprühtest unterzogen. Insbesondere wurden die nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien unter den Bedingungen einer Salznebeltemperatur von 35 °C, einer Sprühmenge von 1,5 mL/h, einer Salzwasserkonzentration von 5 Gew.-%, einer Feuchte von 100 % RH und einer Testzeit von 24 Stunden einem Salzsprühtest unterzogen. Dann wurde die Koerzitivfeldstärke wieder wie vorstehend beschrieben unter Verwendung des Koerzimeters gemessen. Die bei der Messung erhaltene Koerzitivfeldstärke wird als die „Koerzitivfeldstärke Hc2 nach Salzsprühung“ bezeichnet.
  • Die Ergebnisse der „Messung der magnetischen Sättigungsflussdichte Bs“ und des „Salzsprühtests“ (Korrosionsbeständigkeit) sind in Tabellen 2-1 und 2-2 (2A und 2B) gezeigt.
  • In den Tabellen liegen Beispiele 1 bis 32 innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, und Vergleichsbeispiele 1 bis 41 liegen nicht innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung. Insbesondere entsprechen nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterialien, die eine Legierungszusammensetzung aus Fe100-a-b-c-d-e-fM1aPbCucCOdNieM2f aufweisen (wobei M1 mindestens ein Element ist, das aus der Gruppe bestehend aus Si, B und C ausgewählt ist; M2 mindestens ein Element ist, das aus der Gruppe bestehend aus V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Sn, Bi und In ausgewählt ist; und a, b, c, d, e und f 3 ≤ a ≤ 20, 1 ≤ b ≤ 10, 0,1 ≤ c ≤ 1,5, 0 ≤ d ≤ 5, 0 ≤ e ≤ 5, and 0 ≤ f ≤ 3 erfüllen), und in denen eine Oberflächenregion durchschnittlich 29 Atom-% oder mehr eines O-Elements enthält, wobei sich die Oberflächenregion von einer Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 30 nm erstreckt, Beispielen 1 bis 32, und nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterialien, die die vorgenannten Anforderungen nicht erfüllen, entsprechen Vergleichsbeispielen 1 bis 41.
  • Bezugnehmend auf Tabellen 1-1 und 1-2 und Tabellen 2-1 und 2-2 wurde Folgendes festgestellt:
    • · Die nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien gemäß Vergleichsbeispielen 1 bis 41 erfüllen weder die Anforderung, dass sie „eine Legierungszusammensetzung aus Fe100-a-b-c-d-e-fM1aPbCucCOdNieM2f aufweisen (wobei M1 mindestens ein Element ist, das aus der Gruppe bestehend aus Si, B und C ausgewählt ist; M2 mindestens ein Element ist, das aus der Gruppe bestehend aus V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Sn, Bi und In ausgewählt ist; und a, b, c, d, e und f 3 ≤ a ≤ 20, 1 ≤ b ≤ 10, 0,1 ≤ c ≤ 1,5, 0 ≤ d ≤ 5, 0 ≤ e ≤ 5 und 0 ≤ f ≤ 3 erfüllen)“, noch die Anforderung, dass „eine Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials, die sich von einer Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 30 nm erstreckt, durchschnittlich 29 Atom-% oder mehr eines O-Elements enthält“, und die magnetische Sättigungsflussdichte und die Korrosionsbeständigkeit sind nicht in einem gewünschten Maß kompatibel.
    • ·Indes sind in den nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterialien gemäß Beispielen 1 bis 32, die die vorgenannte Legierungszusammensetzung erfüllen und außerdem die Anforderung erfüllen, dass „eine Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials, die sich von einer Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 30 nm erstreckt, durchschnittlich 29 Atom-% oder mehr eines O-Elements enthält“, die magnetische Sättigungsflussdichte und die Korrosionsbeständigkeit in einem gewünschten Maß kompatibel.
    • · Insbesondere ist in Beispielen 1, 6 und 31 gezeigt, dass die Oberflächenregion (die Oberflächenregion, die sich von der äußersten Oberfläche bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt) ein Si-Element enthält. Daher kann ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial, in dem die magnetische Sättigungsflussdichte und die Korrosionsbeständigkeit kompatibel sind, ein Legierungsmaterial sein, in dem die Oberflächenregion mindestens ein O-Element und ein Si-Element enthält.
    • · In Beispielen 1 bis 16 und 18 bis 32 beträgt die Menge des Si-Elements 0,5 Molteile oder mehr und 10 Molteile oder weniger bezogen auf insgesamt 100 Molteile der Legierungszusammensetzung. Daher kann ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial, in dem die magnetische Sättigungsflussdichte und die Korrosionsbeständigkeit kompatibel sind, ein Legierungsmaterial sein, das eine Legierungszusammensetzung aufweist, in dem die Menge des Si-Elements 0,5 Molteile oder mehr und 10 Molteile oder weniger beträgt.
    • · In Beispielen 1 bis 32 enthält die Oberflächenregion ein P-Element. Daher kann ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial, in dem die magnetische Sättigungsflussdichte und die Korrosionsbeständigkeit kompatibel sind, ein Legierungsmaterial sein, in dem die Oberflächenregion mindestens ein O-Element und ein P-Element enthält.
    • · In Beispielen 1 bis 32 war der Gehalt des P-Elements in der Oberflächenregion (insbesondere der Gehalt des P-Elements in der Oberflächenregion, die sich von der äußersten Oberfläche bis zu der Tiefe von 100 nm erstreckt) durchschnittlich 0,1 Atom-% oder mehr. Daher kann ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial, in dem die magnetische Sättigungsflussdichte und die Korrosionsbeständigkeit kompatibel sind, ein Legierungsmaterial sein, in dem die Oberflächenregion (die Oberflächenregion, die sich von der Oberfläche bis zu der Tiefe von 100 nm erstreckt) durchschnittlich 0,1 Atom-% oder mehr eines P-Elements enthält.
    • · In Beispielen 1 bis 32 beträgt die Menge des P-Elements bezogen auf insgesamt 100 Molteile der Legierungszusammensetzung 1 Molteil oder mehr und 10 Molteile oder weniger (beispielsweise 2 Molteile oder mehr und 10 Molteile oder weniger). Daher kann ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial, in dem die magnetische Sättigungsflussdichte und die Korrosionsbeständigkeit kompatibel sind, ein Legierungsmaterial sein, das eine Legierungszusammensetzung aufweist, in dem die Menge des P-Elements 1 Molteil oder mehr und 10 Molteile oder weniger (beispielsweise 2 Molteile oder mehr und 10 Molteile oder weniger) beträgt.
    • · Es wird angenommen, dass der Gehalt des P-Elements im Inneren des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials, insbesondere der „Gehalt (Atom-%) des P-Elements in der Mittelregion des weichmagnetischen Legierungsmaterials, die tiefer im Inneren der Oberflächenregion angeordnet ist, die sich von der Oberfläche bis zu einer Tiefe von 100 nm erstreckt“, annähernd gleich der Menge des P-Elements in der gesamten Legierungszusammensetzung ist. In Anbetracht dessen ist in Beispielen 1 bis 32 „der durchschnittliche Gehalt des P-Elements in der Oberflächenregion, die sich von der Oberfläche des weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 100 nm erstreckt“ niedriger als „der durchschnittliche Gehalt des P-Elements in der Mittelregion des weichmagnetischen Legierungsmaterials, die tiefer im Inneren der Oberflächenregion angeordnet ist“. Daher kann ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial, in dem die magnetische Sättigungsflussdichte und die Korrosionsbeständigkeit kompatibel sind, ein Legierungsmaterial sein, das ein solches Merkmal des P-Elementgehalts aufweist.
    • · Insbesondere liegt in Beispielen 1, 6 und 31 das relative Verhältnis zwischen dem „Höchstgehalt des Cu-Elements in der Oberflächenregion, die sich von der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 20 nm erstreckt“ und dem „Höchstgehalt des Cu-Elements in der Innenregion, die sich von der Tiefe von 20 nm (aber nicht einschließlich 20 nm) bis zu der Tiefe von 40 nm erstreckt und tiefer im Inneren der Oberflächenregion angeordnet ist“ im Bereich von 1 oder mehr und 2,5 oder weniger. Daher kann ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial, in dem die magnetische Sättigungsflussdichte und die Korrosionsbeständigkeit kompatibel sind, ein Legierungsmaterial sein, das ein solches Merkmal des Cu-Elementgehalts aufweist.
    • · Insbesondere betrug in Beispielen 1, 6 und 31 der Gehalt des Fe-Elements in der Oberflächenregion (insbesondere der Gehalt des Fe-Elements in der Oberflächenregion, die sich von der äußersten Oberfläche bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt) durchschnittlich 30 Atom-% oder mehr. Daher kann ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial, in dem die magnetische Sättigungsflussdichte und die Korrosionsbeständigkeit kompatibel sind, ein Legierungsmaterial sein, in dem die Oberflächenregion (die Oberflächenregion, die sich von der Oberfläche bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt) durchschnittlich 30 Atom-% oder mehr eines Fe-Elements enthält.
    • · In Beispielen 1, 6 und 31 ist gezeigt, dass die Oberflächenregion ein Si-Element und ein Fe-Element zusammen mit einem O-Element enthält. In Anbetracht dessen wird angenommen, dass die Oberfläche des weichmagnetischen Legierungsmaterials Eisenoxid, Siliziumoxid und/oder ein Mischoxid aus Eisen und Silizium enthält. Daher kann ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial, in dem die magnetische Sättigungsflussdichte und die Korrosionsbeständigkeit kompatibel sind, ein Legierungsmaterial sein, in dem die Oberfläche Eisenoxid, Siliziumoxid und/oder ein Mischoxid aus Eisen und Silizium enthält.
    • Schließlich werden zusätzlich Aspekte der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorstehend beschriebene vorliegende Erfindung umfasst die folgenden Aspekte, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • (Erster Aspekt)
  • Ein nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial, das einen Nanokristall enthält,
    wobei das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial eine Legierungszusammensetzung aus Fe100-a-b-c-d-e-fM1aPbCucCodNieM2f aufweist,
    wobei M1 mindestens ein Element ist, das aus der Gruppe bestehend aus Si, B und C ausgewählt ist; M2 mindestens ein Element ist, das aus der Gruppe bestehend aus V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Sn, Bi und In ausgewählt ist; und a, b, c, d, e und f 3 ≤ a ≤ 20, 1 ≤ b ≤ 10, 0,1 ≤ c ≤ 1,5, 0 ≤ d ≤ 5, 0 ≤ e ≤ 5 und 0 ≤ f ≤ 3 erfüllen,
    wobei eine Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials durchschnittlich 29 Atom-% oder mehr eines O-Elements enthält, wobei sich die Oberflächenregion von einer Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 30 nm erstreckt.
  • (Zweiter Aspekt)
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial gemäß dem ersten Aspekt, wobei M1 mindestens Si umfasst und die Oberflächenregion mindestens das O-Element und ein Si-Element enthält.
  • (Dritter Aspekt)
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt, wobei M1 mindestens Si umfasst und eine Menge eines Si-Elements 0,5 Molteile oder mehr und 10 Molteile oder weniger bezogen auf insgesamt 100 Molteile der Legierungszusammensetzung beträgt.
  • (Vierter Aspekt)
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial gemäß einem des ersten bis dritten Aspekts, wobei die Oberflächenregion mindestens das O-Element und ein P-Element enthält.
  • (Fünfter Aspekt)
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial gemäß einem des ersten bis vierten Aspekts, wobei eine Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials durchschnittlich 0,1 Atom-% oder mehr eines P-Elements enthält, wobei sich die Oberflächenregion von der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 100 nm erstreckt.
  • (Sechster Aspekt)
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial gemäß einem des ersten bis fünften Aspekts, wobei eine Menge eines P-Elements 2 Molteile oder mehr und 10 Molteile oder weniger bezogen auf insgesamt 100 Molteile der Legierungszusammensetzung beträgt.
  • (Siebter Aspekt)
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial gemäß einem des ersten bis sechsten Aspekts, wobei ein durchschnittlicher Gehalt eines P-Elements in einer Oberflächenregion niedriger ist als in einer Mittelregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials, wobei sich die Oberflächenregion von der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 100 nm erstreckt und die Mittelregion tiefer im Inneren der Oberflächenregion angeordnet ist.
  • (Achter Aspekt)
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial gemäß einem des ersten bis siebten Aspekts, wobei ein relatives Verhältnis zwischen einem Höchstgehalt eines Cu-Elements in einer Oberflächenregion und einem Höchstgehalt des Cu-Elements in einer Innenregion im Bereich von 1 oder mehr und 2,5 oder weniger liegt, wobei sich die Oberflächenregion von der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 20 nm erstreckt und sich die Innenregion von der Tiefe von 20 nm (aber nicht einschließlich 20 nm) bis zu einer Tiefe von 40 nm erstreckt und tiefer im Inneren der Oberflächenregion angeordnet ist.
  • (Neunter Aspekt)
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial gemäß einem des ersten bis achten Aspekts, wobei die Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials durchschnittlich 30 Atom-% oder mehr eines Fe-Elements enthält, wobei sich die Oberflächenregion von der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt.
  • (Zehnter Aspekt)
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial gemäß einem des ersten bis neunten Aspekts, wobei die Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials Eisenoxid, Siliziumoxid und/oder ein Mischoxid aus Eisen und Silizium enthält.
  • (Elfter Aspekt)
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial gemäß einem des ersten bis zehnten Aspekts, aufweisend eine Bandform oder eine Pulverform.
  • (Zwölfter Aspekt)
  • Eine magnetische Komponente, die das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial gemäß einem des ersten bis elften Aspekts enthält.
  • Das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung kann in verschiedensten Produkten, einschließlich elektronischer Vorrichtungen, als magnetisches Material verwendet werden. Insbesondere weist das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial der vorliegenden Erfindung Eigenschaften auf, in denen eine hohe magnetische Sättigungsflussdichte und hohe Korrosionsbeständigkeit in einem bevorzugteren Maß als zuvor kompatibel sind, sodass das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial bevorzugter in magnetischen Komponenten elektronischer Vorrichtungen verwendet werden kann, bei denen eine hohe Leistungsfähigkeit erforderlich ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2016094652 [0003, 0005]

Claims (12)

  1. Nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial, das einen Nanokristall enthält, wobei das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial eine Legierungszusammensetzung aus Fe100-a-b-c-d-e-fM1aPbCucCodNieM2f aufweist, wobei M1 mindestens ein Element ist, das aus der Gruppe bestehend aus Si, B und C ausgewählt ist; M2 mindestens ein Element ist, das aus der Gruppe bestehend aus V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Sn, Bi und In ausgewählt ist; und a, b, c, d, e und f 3 ≤ a ≤ 20, 1 ≤ b ≤ 10, 0,1 ≤ c ≤ 1,5, 0 ≤ d ≤ 5, 0 ≤ e ≤ 5 und 0 ≤ f ≤ 3 erfüllen, wobei a, b, c, d, e und f jeweils der Anzahl an Molteilen jedes Elements bezogen auf insgesamt 100 Molteile der Legierungszusammensetzung entsprechen, wobei eine Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials durchschnittlich 29 Atom-% oder mehr eines O-Elements enthält, wobei sich die Oberflächenregion von einer Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 30 nm erstreckt.
  2. Nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial nach Anspruch 1, wobei M1 mindestens Si umfasst und die Oberflächenregion mindestens das O-Element und ein Si-Element enthält.
  3. Nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei M1 mindestens Si umfasst und eine Menge eines Si-Elements 0,5 Molteile oder mehr und 10 Molteile oder weniger bezogen auf insgesamt 100 Molteile der Legierungszusammensetzung beträgt.
  4. Nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Oberflächenregion mindestens das O-Element und ein P-Element enthält.
  5. Nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials durchschnittlich 0,1 Atom-% oder mehr eines P-Elements enthält, wobei sich die Oberflächenregion von der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 100 nm erstreckt.
  6. Nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Menge eines P-Elements 2 Molteile oder mehr und 10 Molteile oder weniger bezogen auf insgesamt 100 Molteile der Legierungszusammensetzung beträgt.
  7. Nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein durchschnittlicher Gehalt eines P-Elements in einer Oberflächenregion niedriger ist als in einer Mittelregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials, wobei sich die Oberflächenregion von der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 100 nm erstreckt und die Mittelregion tiefer im Inneren der Oberflächenregion angeordnet ist.
  8. Nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein relatives Verhältnis zwischen einem Höchstgehalt eines Cu-Elements in einer Oberflächenregion und einem Höchstgehalt des Cu-Elements in einer Innenregion im Bereich von 1 oder mehr und 2,5 oder weniger liegt, wobei sich die Oberflächenregion von der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu einer Tiefe von 20 nm erstreckt und sich die Innenregion von der Tiefe von 20 nm (aber nicht einschließlich 20 nm) bis zu einer Tiefe von 40 nm erstreckt und tiefer im Inneren der Oberflächenregion angeordnet ist.
  9. Nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Oberflächenregion des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials durchschnittlich 30 Atom-% oder mehr eines Fe-Elements enthält, wobei sich die Oberflächenregion von der Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials bis zu der Tiefe von 30 nm erstreckt.
  10. Nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Oberfläche des nanokristallinen weichmagnetischen Legierungsmaterials Eisenoxid, Siliziumoxid und/oder ein Mischoxid aus Eisen und Silizium enthält.
  11. Nanokristallines weichmagnetisches Legierungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial eine Bandform oder eine Pulverform aufweist.
  12. Magnetische Komponente, umfassend das nanokristalline weichmagnetische Legierungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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