JPH02240243A - 低損失Ｆｅ基超微細結晶合金 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、２０ｋＨｚ以上の高い周波数において使用さ
れる各種チョークコイル、高周波トランス、過飽和リア
クトルその他の電子部品の磁心材料として好適の超微細
結晶ｍ織からなるＦｅ基基磁磁性合金係わるものである
。

（従来の技術） 従来、高周波のトランス、チョークコイルなどの磁心材
料としては、高抵抗であって渦電流損が少ないなどの利
点を有するため、フェライトがおもに用いられてきた。

しかし、フェライトは飽和磁束密度が低くキュリー温度
が低いために、動作磁束が大きくなると磁心が大きくな
るという欠点があった。

一方、飽和磁束密度、キュリー温度がフェライトよりも
高い磁心としてはパーマロイがあるが、パーマロイは電
気抵抗が小さいために、高周波領域では鉄損が大きくな
るという欠点があった。

近年、従来の磁心材料に対抗できる可能性があるものと
して非晶質合金は高い飽和磁束密度を有するため、優れ
た磁心材料として有望視されている。

しかしながら、Ｐｅ系の非晶質合金（例えばＦｅ　−５
ｉ−Ｂ）は、−ｍ的に高周波の鉄損が大きいという問題
点がある。一方磁歪零のＣｏ系の非晶質合金（例えばＣ
ｏ−Ｒｅ−５ｔ　−Ｂ　）は、Ｆｅ系の非晶質合金に比
べて透磁率が高く鉄損も小さいため高周波特性に優れる
が、一般に透磁率及び鉄損の経時変化があり実用上問題
がある。

そこで、Ｆｅ系の非晶質合金の低損失化を図るため、非
晶質合金中に熱処理によってα−Ｆｅ結晶粒子を微細に
析出させ磁区の微細化を図って低損失とする方法（特開
昭５７−９４５５４号公報参照）、非晶質合金中に未固
溶のＣｕを微細に分散させて同様の効果を得る方法（特
開昭６０−５２５５７号公報参照）、非晶質合金中にＭ
ｏまたはＮｂを添加させることによって低磁歪化を図り
、併せて低損失化する試みがなされている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、未だ必ずしも十分な特性を有せず、磁歪零のＣ
ｏ系の非晶質合金と比べると著しく鉄損が大きいという
問題点があった。

このようにＦｅ系の非晶質合金は、Ｃｏ系の非晶質合金
に比べて経時変化が小さいという特長を有するものの、
高周波における鉄損がＣｏ系の非晶質合金に比べて大き
いため、高周波になるにしたがって鉄損の増加による磁
心部の温度上昇が増加する。

（課題を解決するための手段） 本発明は、かかる従来技術の問題点を解決し、高周波特
に５９ｋ）ｌｚ以上の周波数の用途に用いる各種チョー
クコイル、高周波トランス、過飽和リアクトルなどの磁
−心に好適な材料として、超微細結晶組織からなるＦｅ
基基磁磁性合金提供することを目的としてなされたもの
であって、Ｆｅ−３ｉ−Ｂ系非晶質合金にＭ元素（Ｉｆ
ｆ、　Ｖ、　Ｎｂｌ　Ｔａ、　Ｃｒｔ　Ｍｏ２賀）およ
びＡｕを添加し、この合金を熱処理することによってＣ
ｏ系非晶質合金と同等程度の低損失特性を有する、Ｆｅ
基超超微細結晶合金したことを特徴とするものである。

すなわち、本発明の合金は、次の組成式で表され、合金
元素を過飽和に含んだα−Ｆｅからなる均一４に細な結
晶組織を持つことを特徴とするものである。

Ｆｅ＋００−ａ−ｘ−ｙ−ｍ　Ｍ＾ｕ、　ｓｉ、　Ｂ。

ここで、ＭはＨｆ、　Ｌ　Ｎｂ、　Ｔａ＋　Ｃｒ、　Ｍ
ｏ＋−の内の１種または２種以上であり、かつ０．５≦
ａ≦３゜０．５≦Ｘ≦３．５≦ｙ≦１９．５≦２≦２５
．１５≦ｙ＋２≦３０である。

Ｆｅ系の非晶質合金は、磁歪がＣｏ系の非晶質合金にく
らべて大きいために、飽和磁束密度が大きく経時変化が
ないという特長を持ちながら、高周波での鉄損がＣｏ系
の非晶質合金より劣る。

一方、Ｓｉを含んだα−Ｐｅからなるけい素鋼は磁歪が
Ｐｅ系の非晶質合金よりも小さいが、結晶磁気異方性を
持つために高周波での鉄損がＦｅ系の非晶質合金より劣
る。また結晶質磁性薄膜の分野では微細結晶組織が得ら
れる条件で成膜することによって軟磁気特性が著しく改
善されることが知られている。

そこで、Ｆｅ−５ｉ−Ｂ系の合金中にＡｕを１原子％程
度添加して液体急冷を施すことによりマトリックス中に
Ａｕ粒子を固溶させ、さらにこの非晶質合金を熱処理に
よってα−Ｆｅ結晶組織とする際、このα−Ｆｅを安定
化しその結晶粒成長を抑制する効果を持つＨｆ、　Ｖｔ
　Ｎｂｌ　Ｔａ、　Ｃｒｔ　Ｍｏ＋−のうちの１種また
は２種以上を添加することによって、得られる合金全体
がα−Ｆｅからなる微細結晶組織となり、Ｃｏ系の非晶
質合金に匹敵する低損失の軟磁性合金が得られることを
見いだした。これは、微細な結晶組織となることによっ
て見かけ主結晶磁気異方性が相殺され、かつα−Ｆｅ中
にＳｔを含んでいるため磁歪が小さくなっているためと
考えられる。

ここで、Ａｕは熱処理によって生成するα−Ｐｅの結晶
の微細化のために必須の元素であり、その含有量を０．
５−３原子％に制限したのは、０．５原子％より小さい
とＡｕ添加の効果がなく、一方３原子％より大きいとＡ
ｕの均一分散が困難となり微細な結晶組織が得られず目
的の軟磁気特性が得られないためである。

また、Ｆｅの一部を置換する添加成分Ｍの含有量を０．
５−３原子％に限定したのは、０．５原子％より小さい
とＭを添加したことによるα−Ｆｅ結晶粒成長抑制効果
がなく、３原子％よりも大きいと飽和磁束密度の著しい
低下を招くためである。

また本発明におけるｙ及び２の限定理由は、主として前
記ｙが５〜１９原子％、２が５−２５原子％でしかもｙ
＋ｚが１５〜３０原子％の範囲を外れると液体急冷を行
った後の脆化が激しく、非品質合金の作製が困難となる
ためである。

本発明の合金は、前記の組成の合金を片ロール法、双ロ
ール法、その他の公知の液体急冷法により作製した後、
非晶質相がα−Ｆｅに結晶化する適切な温度と時間で焼
きなましを行うことにより製造できるものである。

（実施例） 第１表は、本発明によるＦｅ−３ｉ−Ｂ系超微細結晶合
金と従来の磁心材料であるＦｅ基非晶質合金、Ｃｏ基非
晶質合金及びＭｎ　−Ｚｎフェライトの鉄損を比較した
表である。本実施例においては、片ロール法によって幅
５龍、厚さ約２０μｍの急冷凝固合金リボンを作製した
。この組織をＸ線回折法により調べたところ、非晶質状
であった。このリボンをコイル状に巻き、内径１５ｍ、
外形１９鶴の巻磁心とし、窒素ガス雰囲気中で合金組成
によって適時選ばれた温度で６０分間焼きなまし処理を
行った後、Ｕ関数針により磁束密度の波高値Ｂｍが２ｋ
Ｇ、周波数ｆが１００ｋＨｚまでにおける鉄損−ｚ／１
００ｋを測定した。

焼きなまし後のリボンの組織をＸ線回折法により調べた
ところ、どの実施例の場合においても、α−Ｆｅのピー
クのみが認められた。また、本発明合金の結晶Ｍｎ織を
透過型電子顕微鏡にて観察したところ、どの実施例の場
合においてもいずれも第１表に示すように５０ｎｍ以下
の超微細結晶となっていた。

第１表かられかるように、本発明合金の鉄損は、従来の
Ｆｅ基非晶質合金やフェライトなどに比べて鉄損が小さ
く優れている。

なお、本実施例においては片ロール法によって合金を作
製したが、片ロール法に限ることなく他の公知の液体急
冷法によっても、本発明の合金を作製することが可能で
ある。

（発明の効果） 以上述べたように本発明のＦｅ基徽細結晶合金は、従来
のＦｅ基非晶質合金より高周波における損失が低く透磁
率が優れているため、高周波トランス、チョークコイル
、過飽和リアクトルなどに用いた場合価れた特性が得ら
れるものである。

出願人代理人　　河　　内　　潤

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 その組成が、一般式 Ｆｅ＿１＿０＿０＿−＿ａ＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−＿ｚＭ
   Ａｕ＿ｘＳｉ＿ｙＢ＿ｚ〔ここで、ＭはＨｆ、Ｖ、Ｎｂ
   、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの内の１種または２種以上であ
   り、かつ０．５≦ａ≦３、０．５≦ｘ≦３、５≦ｙ≦１
   ９、５≦ｚ≦２５、１５≦ｙ＋ｚ≦３０〕であることを
   特徴とする低損失Ｆｅ基超微細結晶合金。