JPS6070157A - 非晶質合金及びその製造方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、高い透磁率（μ）を有し、しかも透磁率の経
時変化が小さく、高周波域での保磁力が低い、コバルト
基非晶質合金とその製造方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、電磁気を応用した装置の発展が目ざましい。その
ひとつとして、磁気増幅器を組み込んだスイッチング電
源は、電子計算機の周辺機器や一般通信機用の安定化電
源として広く用いられている。

この磁気増幅器を構成する主要部は可飽和リアクトルで
あり、その磁心には角形磁化特性に優れた磁心材料が必
要である。このような磁心材料としては、従来、Ｆｅ−
Ｎｉ合金、たとえばセンデルタ（商品名）が多用されて
いる。

このセンデルタは角形磁化特性では優れているものの、
おおよそ２０　ＫＨｚ以上の高周波域においては保磁力
が大きくなって鉄損が増大して発熱し使用不能となる。

そのため、磁気増幅器を組み込んだスイッチング電源の
スイッチング周波数はおおむね２０　ＫＨｚ以下に限定
されていた。

しかしながら最近は、スイッチング電源の小型化・軽量
化への要望からスイッチング周波数の高周波化がめられ
ている。これに対し上記のようにセンデルタでは充分で
なく、この他のものとしては現在までのところ、高周波
域における保磁力が低く、かつ角形磁化特性及び熱安定
性に優れた磁心材料で満足のいくものが未だ見出されて
いない。

また、近時、オーディオ用昇圧トランスの磁心として磁
気特性を改善したものの要望が強い。特に高い透磁率を
安定して得られる材料が要望されているが、満足のいく
ものは未だ見出されていない。

このような要望に対して、近時非晶質磁性合金の適用が
図られている。例えばオーディオ用昇圧トランスの磁心
としてコバルト基の非晶質合金の使用が試みられている
が、この場合でも１０　ｍｏｅという比較的強い測定磁
場下にあってもそのＩＫＨｚの透磁率（μ＋　ｌｃ　）
は１２Ｘ１０４程度にとどまっており、より優れた電磁
変換特性を得るためには、更に高い透磁率が要求されて
いる。

また、従来試みられたコバルト基非晶質磁性合金は透磁
率の経時変化が大きく、電磁変換特性が時間の経過とと
もに劣化するという問題も生じていた。

このような非晶質磁性合金は、通常、所定組成比の合金
素材を溶融しこれを急冷（おおむね１０８℃／秒以上）
して製造されている（液体急冷法）。

しかしながら、このとき、得られた非晶質磁性合金には
歪みが蓄積されるので、そのままでは優れた軟磁気特性
を得ることができない。

そのため、従来から、種々の熱処理が試みられている。

例えば得られた非晶質磁性合金を一度キューり温度（Ｔ
（り以上でかつ結晶化温度未満の適宜な温度で熱処理し
、しかるのちに、急冷し、透磁率が高く保磁力の低い非
晶質合金を得ようとする方法があるが、まだ満足するも
のは得られなかった。この場合、急冷に用いる冷却媒体
は通常水等の常温状態のものであり、０℃以下の沸点を
有する媒体、例えば液体窒素等はむしろ突沸現象を生じ
急冷効果を損うものと考えられ用いられてはいなかった
。

上述のように、現在までのところ、高透磁率でかつその
経時変化が小さく安定性に富み、高周波域において低保
磁力を有する非晶質磁性合金は開発されていない。

〔発明の目的〕

本発明は、可聴周波域からＭＨ２域迄の高周波域におい
て、高透磁率でかつその経時変化が小さく、低保磁力を
有し、この周波数範囲内で用いる電磁気装置の磁心材料
として有用なコバルト基非晶質合金とその製造方法の提
供を目的とする。

〔発明の概要〕

・Ｋ発明者らは、各種組成のコバルト基非晶質合金のＴ
ｃと透磁率との相関関係を調査する過程で、Ｔｃが２３
０℃以下で、磁歪が略ゼロであるコバルト基非晶質合金
であれば、Ｔｃ以上結晶化温度未満の温度で熱処理した
のち、水中ではなく液体窒素で急冷すると、従来の予想
に反して、得られた非晶質合金は高透磁率で低保磁力を
有し、かつ透磁率の経時変化は小さくなるとの事実を見
出し本発明を完成するに至った。なおコバルト基非晶質
合金では磁歪は熱処理によってほとんど変動しないと考
えられる。

すなわち、本発明の高透磁率コバルト基非晶質合金は、
Ｔｃが２３０℃以下、磁歪が略ゼロであることを特徴と
し、その製造方法は、コバルト基非晶質合金を該合金の
Ｔｃ以上結晶化温度未満の温度で熱処理し、ついで骸合
金を沸点が０℃以下の冷却媒体中で急冷することを特徴
とする。

本発明の高透磁率コバルト基非晶質合金は、前述した液
体急冷法で製造され、後述する組成を有するコバルト基
非晶質合金である。

なお、磁歪が略ゼロとは、±５　Ｘ　１０−６　以内の
範囲を示す。なお、好ましくは±Ｉ　Ｘ　１０”−６以
内のものが良好な磁気特性を得るうえで好ましい。

またＴｃが２３０℃までのものであれば、より安定な磁
気特性を得ることができる。その組成は、一般式：　（
Ｃｏｔ−ａＭａ　）ｚＮ、ｏｏ−２（式中、ＭはＦｅ、
　Ｔｉ、　Ｖｔ　Ｃｒ、　Ｍｎ、　Ｎｉ　＋　Ｙｒ　Ｚ
ｒ＋Ｎｂ、　ＭＯ，Ｈｆ、　Ｔａ、　ｗ、　Ｒｕ、　Ｒ
ｈ１Ｐｄｋ：ＱＢ＋Ｉｒ、　ｐｔ、希土類元素の群から
選ばれる少なくとも１種の元素を表わし、；ＮはＳＬ、
　Ｂ、　Ｐ、　Ｃ，Ｇｅ、　Ａｌの群から選ばれる少な
くとも１種の元素を表わし；ａ、Ｚはそれぞれ０．０３
≦ａ≦０．３０．　６５≦Ｚ≦８２の関係を満足する数
を表わす） で示されるものである。

各成分のうちＭは磁歪の調整及び熱安定性に寄与する成
分で、これらのうち、磁歪の調整にはＦｅ、　Ｍｎ、　
Ｎｉ　が有効であり、熱安定性に関してはＶ、　Ｃｒ、
　Ｎｉ、　Ｎｂ、　Ｍｏ、　Ｔａ、　Ｗが特に有効な成
分である。

また、Ｎは合金を非晶質化するために必要な元素であり
、得られた合金の熱安定性の関係からしてＢ、８１が好
ましい。

ａ及び２は、Ｔｃ、非晶質状態を規定する因子のひとつ
で、２は６５から８２迄の間で好ましい非晶質状態を得
ることができ、これと関連してａは０．０３以上で磁歪
が略せ四でかつ熱安定性を改善したものが得られ、この
効果はａが０．３０までつづき、この範囲では磁歪がほ
ぼゼｐになる組合せでかつＴｅが好ましい値を示す。ａ
、ｚはそれぞれ０．０４≦ａ≦０．１６．　６８≦２≦
７７の関係を満足する数であることが所望の特性を得や
すく実用的で好ましい。

本発明の出発素材は、上記した各元素を所定量配合して
母合金とし、これに液体急冷法を適用して容易に製造す
ることができる。得られた素材は通常板状の薄帯の形を
している。この場合、厚み８μｍ未満の薄帯を製造する
ことは、液体急冷法では実質的に困難である。また厚み
が３０μｍを超えると、高周波域における保磁力は増大
するが、しかし可聴周波域での透磁率は改善される。そ
のため、適用する電磁気装置の種類によって薄帯の厚み
を適宜に選定する。通常、８〜６０μｍ程度であること
が好ましい。

つぎに、この薄帯（非晶質合金）をその合金のＴｅ以上
結晶化温度未満の温度に熱処理する。熱処理温度がＴｃ
未滴の場合には誘導磁気異方性の発生により、高透磁率
、低保磁力は得られにくく、また結晶化温度以上の場合
には合金が結晶化して目的が達成できない。熱処理は大
気中或いは雰囲気中で行なえばよい。処理時間は格別限
定されない。

その後、との薄帯を０℃以下の沸点を有する冷却媒体の
中に投入して急冷する。本発明におけるポイントのひと
つはここにある。冷却媒体としては、液体窒素、液体酸
素、液体空気、液体ヘリウムなどをあげることができる
が、安価である、入手し易すいなどの点からして液体空
気、液体窒素が好ましい。

〔発明の実施例〕

実施例１ 組成が（Ｃｏｏ、ｇｌ　Ｆｅｏ、ｏｓ　Ｎｂｏ、ｏ＋）
ｙｇ　５ｉ１４　Ｂ１０の非晶質合金の薄帯を単ロール
法で製造した。薄帯の幅１０ｖｒｗ、厚み４２〜４５μ
ｍで、Ｔｃは１８０℃であった。この薄帯を巻回して外
径１８註内径１２關のコアを成形し、これを３８０℃で
熱処理した後、液体窒素の中に投入した。

得られたコアに巻線を施し、外部磁場２　ｍＱａにおけ
るＩ　ＫＨｚ透磁率（μｌｋ）をＬＣＲメータで測定し
たところ、２００　、０００であったｏ　１０　ｍＯｅ
の測定磁場ではμｍｋが３００　、０００であった。

このコアの室温における透磁率の経時変化を調べその結
果を図１に（・）印で示した。比較のために・液体窒素
による急冷に代えて１０℃の水中急冷を行なったことを
除いては実施例１と同様にして製造したコアの透磁率変
化をに）印として示した。なお、図１で縦軸は初期値で
規格化しである。

実施例２，３ Ｃｏ、　Ｆｅ、　Ｎｂ、　Ｓｉ、　Ｂの組成比を変化さ
せて、Ｔｃの異なる非晶質合金の薄帯を実施例１と同様
の方法で製造した。薄帯の厚みはいずれも４２〜４５μ
ｍであった。

これら薄帯から外径１８ｍｍ内径１２關のコアを巻回し
て成形し、これらをそれぞれの最適温度で熱処理し、液
体窒素で急冷した。ついで実施例１と同様に各コアにつ
き２ｍ０ｅの測定磁場でμｍｋを測定した。その結果を
各コアのＴｃとの関係図として（・）印で図２に示した
。

比較のため、水中急冷したときの各コアのμｍにも　（
Ｘ）印で図２に記した。

実施例４〜１１ 表に示した組成の非晶質合金の薄帯を実施例１と同様に
して製造した。各薄帯の厚みは１４〜２０μｍ、Ｔｃは
表の通りである。

各薄帯を巻回してコアを成形し、これらを各々Ｔｃ以上
の適宜な温度で熱処理し液体窒素で急冷した０ 得られたコアに１次及び２次巻線を施こし、外部磁場１
０ｅ下で交流磁化測定装置を用いて交流ヒステリシス曲
線を測定し、これから５０　ＫＨｚにおける保磁力（Ｈ
ｅ）及び角形比Ｂｒ／Ｂｔ　（Ｂｒ：残留磁束密度、Ｂ
、：１０ｅの磁場における磁束密度）をめた。また、磁
歪もめた。以上の結果を一括して表に示した。表に示す
ようにＴｃが２３０℃以下の試料は比較例に比べ保磁力
が小さく角形比も優れており磁気増幅器等としての高効
率化が可能となる０ 〔発明の効果〕 以上の説明で明らかなように、本発明のコバルト基非晶
質合金は、高透磁率（図２）であり、その経時変化が小
さく　（図１）、高周波域での保磁力も小さく（表）、
かつ角形比も良好で、磁歪も略ゼロであり、スイッチン
グ電源の可飽和リアクトル、半導体回路用リアクトル、
オーディオ用昇圧トランスなどの電磁気装置に適用する
とその効率を向上せしめるものであって、工業的に資す
ること大である。

【図面の簡単な説明】

図１は実施例１０合金の透磁率の経時変化を表わす図で
・印が本発明方法の゛もの、Ｘ印が水中急冷のものであ
る。 図２は、Ｔｃの異なる各種の非晶質合金のＴＣとμｍに
との関係図で、・印が本発明方法のもの、Ｘ印が水中急
冷の場合である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　キューり温度が２３０℃以下、磁歪が略ゼロであ
   ることを特徴とする高透磁率を有するコバルト基の非晶
   質合金。 ２、一般式＋　（ｃｏ、−、Ｍａ　）ＺＮｔｏｏ−Ｚ（
   式中、ＭはＦｅ、　Ｔ１＋Ｖ７Ｃｒ＋Ｍｎ＋　Ｎｉ、　
   Ｙ＋　Ｚｒ＋Ｎｂ、　Ｍｏ、　Ｈｆ、　’ｌ’ａ、　ｗ
   、　Ｒｕ、　Ｒｈ、　Ｐｄ、　Ｑｓ、　Ｉｒ。 ｐｔｌ希土類元素の群から選ばれる少なくとも１種の元
   素を表わし：Ｎは８１．　Ｂ、　Ｐ、　Ｃ，Ｑｅ。 Ａ）の群から選ばれる少なくとも１種の元素を表わし；
   ａ、ｚはそれぞれ０．０３≦ａ≦０゜３０゜６５≦２≦
   ８２の関係を満足する数を表わす）で示される組成を有
   する特許請求の範囲第１項記載の非晶質合金。 ３、非晶質合金を該合金のキューリ温度以上かつ結晶化
   温度未満の温度領域で熱処理し、ついで該合金を沸点が
   ０℃以下の冷却媒体中で急冷することを特徴とする非晶
   質合金の製造方法。 ４、非晶質合金が、 一般式：　（Ｃｏｔ−ＢＭａ）ｚＮｌｏｏ−Ｚ（式中、
   ＭはＦｅ、　Ｔｉ＋　ｖ、　Ｃｒｌ　Ｍｎｌ　Ｎｉ、　
   ＹＩＺｒ、　Ｎｂ、　Ｍｏ、　Ｈｆ、　Ｔａ、　Ｗ、　
   Ｒｕ、　Ｒｈ＋　Ｐｄ、　Ｏｓ。 工ｒ、　ｐｔ、希土類元素の群から選ばれる少なくとも
   １種の元素を表わし；ＮはＳｉ、　Ｂ、　Ｐ、　Ｃ。 Ｇｅｓ　ｋｌ　の群から選ばれる少なくとも１種の元素
   を表わし；ａ、Ｚはそれぞれ０．０３≦ａ≦０．３０．
   　６５≦Ｚ≦８２の関係を満足する数を表わす） で示される組成を有する特許請求の範囲第３項記載の非
   晶質合金の製造方法。 ５、該冷却媒体が液体窒素、液体空気のいずれかである
   特許請求の範囲第３項記載の非晶質合金の製造方法。