JPH10324961A - 軟磁気特性に優れた鉄基非晶質合金薄帯およびその製造方法 - Google Patents
軟磁気特性に優れた鉄基非晶質合金薄帯およびその製造方法Info
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- JPH10324961A JPH10324961A JP9134951A JP13495197A JPH10324961A JP H10324961 A JPH10324961 A JP H10324961A JP 9134951 A JP9134951 A JP 9134951A JP 13495197 A JP13495197 A JP 13495197A JP H10324961 A JPH10324961 A JP H10324961A
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 Fe−Ｂ−Si系鉄基非晶質合金薄帯の製造
に際し、第４成分として、Mn, Co, NiおよびCrのうちか
ら選んだ１種または２種以上の遷移金属を少量含有させ
ると共に、急冷凝固後、常法に従う磁場中高温焼鈍に先
立ち、結晶化温度よりも 300〜400 ℃低い温度で構造緩
和のための低温熱処理を施す。 【効果】 従来に比べ、軟磁気特性を格段に向上させる
ことができる。
に際し、第４成分として、Mn, Co, NiおよびCrのうちか
ら選んだ１種または２種以上の遷移金属を少量含有させ
ると共に、急冷凝固後、常法に従う磁場中高温焼鈍に先
立ち、結晶化温度よりも 300〜400 ℃低い温度で構造緩
和のための低温熱処理を施す。 【効果】 従来に比べ、軟磁気特性を格段に向上させる
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、軟磁気特性に優
れた鉄基非晶質合金薄帯およびその製造方法に関するも
のである。
れた鉄基非晶質合金薄帯およびその製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】鉄基非晶質合金の製造方法としては、例
えば特公平２-11662号公報に、Fe−Si−Ｂ溶湯を液体急
冷法により非晶質リボンとしたのち、磁場中にて 340〜
440 ℃の温度で焼鈍する方法が提案されている。
えば特公平２-11662号公報に、Fe−Si−Ｂ溶湯を液体急
冷法により非晶質リボンとしたのち、磁場中にて 340〜
440 ℃の温度で焼鈍する方法が提案されている。
【０００３】また、特開平５-78796号公報には、Snを0.
01〜1.0 wt％添加し、非晶質合金薄帯の表面層にSnを濃
化させて表面層の結晶化耐性を高めたもの、およびかよ
うなSn偏析層を形成させるために 100〜300 ℃の温度に
0.5〜1000時間保持する方法が提案されている。
01〜1.0 wt％添加し、非晶質合金薄帯の表面層にSnを濃
化させて表面層の結晶化耐性を高めたもの、およびかよ
うなSn偏析層を形成させるために 100〜300 ℃の温度に
0.5〜1000時間保持する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来の非晶質合金薄帯は、それなりに鉄損は改
善されるものの、まだ十分とはいえないところに問題を
残していた。また、Snの添加については、主成分となる
鉄との融点の差が1000℃以上と大きいため、溶湯での添
加が難しいという問題もあった。この発明は、上記の問
題を有利に解決するもので、従来よりも軟磁気特性を一
層改善した鉄基非晶質金属薄帯を、その有利な製造方法
と共に提案することを目的とする。
たような従来の非晶質合金薄帯は、それなりに鉄損は改
善されるものの、まだ十分とはいえないところに問題を
残していた。また、Snの添加については、主成分となる
鉄との融点の差が1000℃以上と大きいため、溶湯での添
加が難しいという問題もあった。この発明は、上記の問
題を有利に解決するもので、従来よりも軟磁気特性を一
層改善した鉄基非晶質金属薄帯を、その有利な製造方法
と共に提案することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】さて、発明者らは、上記
の目的を達成すべく、鋭意研究を重ねた結果、Fe−Ｂ−
Si系非晶質合金において、Mn，Co，Ni，Crといった原子
番号が鉄に近い遷移金属を少量含有させた上で、結晶化
温度より 300〜400 ℃低い比較的低温での構造緩和を導
入することによって、非晶質状態をより軟磁気特性に有
利な状態とすることができ、かくして軟磁気特性の有利
な改善が実現されることの知見を得た。この発明は、上
記の知見に立脚するものである。
の目的を達成すべく、鋭意研究を重ねた結果、Fe−Ｂ−
Si系非晶質合金において、Mn，Co，Ni，Crといった原子
番号が鉄に近い遷移金属を少量含有させた上で、結晶化
温度より 300〜400 ℃低い比較的低温での構造緩和を導
入することによって、非晶質状態をより軟磁気特性に有
利な状態とすることができ、かくして軟磁気特性の有利
な改善が実現されることの知見を得た。この発明は、上
記の知見に立脚するものである。
【０００６】すなわち、この発明は、 化学式：Fex Ｂy Siz Ｍa ここで Ｍ：Mn, Co, NiおよびCrのうちから選んだ１種
または２種以上 ｘ：77〜82（at％） ｙ：９〜17（at％） ｚ：５〜14（at％） ａ：0.2 〜1.0 （at％） で示される組成になる非晶質合金薄帯であって、該非晶
質合金薄帯の結晶化温度より 300〜400 ℃低い温度での
構造緩和を進めたことを特徴とする軟磁気特性に優れた
鉄基非晶質合金薄帯である。
または２種以上 ｘ：77〜82（at％） ｙ：９〜17（at％） ｚ：５〜14（at％） ａ：0.2 〜1.0 （at％） で示される組成になる非晶質合金薄帯であって、該非晶
質合金薄帯の結晶化温度より 300〜400 ℃低い温度での
構造緩和を進めたことを特徴とする軟磁気特性に優れた
鉄基非晶質合金薄帯である。
【０００７】また、この発明は、 化学式：Fex Ｂy Siz Ｍa ここで Ｍ：Mn, Co, NiおよびCrのうちから選んだ１種
または２種以上 ｘ：77〜82（at％） ｙ：９〜17（at％） ｚ：５〜14（at％） ａ：0.2 〜1.0 （at％） で示される組成になる合金溶湯を、急冷凝固して非晶質
合金薄帯とし、ついで該非晶質合金薄帯に、その結晶化
温度より 300〜400 ℃低い温度で６時間以上の低温熱処
理を施したのち、常法に従い磁場中高温焼鈍を施すこと
を特徴とする軟磁気特性に優れた鉄基非晶質合金薄帯の
製造方法である。
または２種以上 ｘ：77〜82（at％） ｙ：９〜17（at％） ｚ：５〜14（at％） ａ：0.2 〜1.0 （at％） で示される組成になる合金溶湯を、急冷凝固して非晶質
合金薄帯とし、ついで該非晶質合金薄帯に、その結晶化
温度より 300〜400 ℃低い温度で６時間以上の低温熱処
理を施したのち、常法に従い磁場中高温焼鈍を施すこと
を特徴とする軟磁気特性に優れた鉄基非晶質合金薄帯の
製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、この発明を具体的に説明す
る。まず、この発明において、合金の成分組成を上記の
範囲に限定した理由について説明する。 Fe：77〜82at％ Fe量が77at％に満たないと磁束密度の低下を招いて実用
的でなく、一方82at％を超えると鉄損が増加するだけで
なく、熱的安定性が劣化するので、Fe含有量は77〜82at
％の範囲に限定した。
る。まず、この発明において、合金の成分組成を上記の
範囲に限定した理由について説明する。 Fe：77〜82at％ Fe量が77at％に満たないと磁束密度の低下を招いて実用
的でなく、一方82at％を超えると鉄損が増加するだけで
なく、熱的安定性が劣化するので、Fe含有量は77〜82at
％の範囲に限定した。
【０００９】Ｂ：９〜17at％ Ｂ量が９at％未満ではアモルファス化しにくくなり、一
方17at％を超えるとキュリー温度が低くなりすぎるの
で、Ｂ含有量は９〜17at％の範囲に限定した。
方17at％を超えるとキュリー温度が低くなりすぎるの
で、Ｂ含有量は９〜17at％の範囲に限定した。
【００１０】Si：５〜14at％ Si量が５at％未満ではキュリー温度が低くなりすぎ、一
方14at％を超えると鉄損が増大するだけでなく、磁束密
度が低下するので、Si含有量は５〜14at％の範囲に限定
した。
方14at％を超えると鉄損が増大するだけでなく、磁束密
度が低下するので、Si含有量は５〜14at％の範囲に限定
した。
【００１１】Ｍ：0.2 〜1.0 at％ ここで、Ｍとは、Mn, Co, NiおよびCrのうちから選んだ
１種または２種以上のことである。これらMn，Co，Ni，
Cr量の下限を 0.2at％としたのは、これ以上添加しない
と低温での構造緩和による軟磁気特性の改善というこの
発明の効果が現れないからであり、また上限を 1.0at％
としたのは、それ以上でもやはりこの発明の効果が現れ
ないためである。より好ましくは 0.3〜0.6 at％であ
る。
１種または２種以上のことである。これらMn，Co，Ni，
Cr量の下限を 0.2at％としたのは、これ以上添加しない
と低温での構造緩和による軟磁気特性の改善というこの
発明の効果が現れないからであり、また上限を 1.0at％
としたのは、それ以上でもやはりこの発明の効果が現れ
ないためである。より好ましくは 0.3〜0.6 at％であ
る。
【００１２】次に、この発明の製造工程について説明す
る。さて、この発明では、急冷凝固後、常法に従う磁場
中高温焼鈍に先立って、結晶化温度よりも 300〜400 ℃
低い温度で熱処理を施すが、この低温熱処理がこの発明
の最大の特徴であり、かかる低温熱処理を施すことによ
って、非晶質合金薄帯の構造緩和を促進し、もって軟磁
気特性の改善を図るのである。ここに、急冷凝固後の熱
処理温度を、結晶化温度より 300〜400 ℃低い温度範囲
に限定したのは、その範囲未満の温度でも、その範囲を
超える温度でも、上記したこの発明の効果が十分には発
現しないからである。
る。さて、この発明では、急冷凝固後、常法に従う磁場
中高温焼鈍に先立って、結晶化温度よりも 300〜400 ℃
低い温度で熱処理を施すが、この低温熱処理がこの発明
の最大の特徴であり、かかる低温熱処理を施すことによ
って、非晶質合金薄帯の構造緩和を促進し、もって軟磁
気特性の改善を図るのである。ここに、急冷凝固後の熱
処理温度を、結晶化温度より 300〜400 ℃低い温度範囲
に限定したのは、その範囲未満の温度でも、その範囲を
超える温度でも、上記したこの発明の効果が十分には発
現しないからである。
【００１３】図１に、Fe79Ｂ12Si8.5Mn0.5の組成になる
非晶質合金薄帯（結晶化温度ＴX ：535 ℃）を、急冷凝
固後、種々の温度で熱処理したのち、常法に従う磁場中
高温焼鈍を施した場合における、熱処理温度と鉄損Ｗ
13/50 との関係について調べた結果を示す。同図から明
らかなように、鉄損の低減効果は、熱処理温度を結晶化
温度ＴX よりも 300〜400 ℃低くした場合に顕著に発現
している。
非晶質合金薄帯（結晶化温度ＴX ：535 ℃）を、急冷凝
固後、種々の温度で熱処理したのち、常法に従う磁場中
高温焼鈍を施した場合における、熱処理温度と鉄損Ｗ
13/50 との関係について調べた結果を示す。同図から明
らかなように、鉄損の低減効果は、熱処理温度を結晶化
温度ＴX よりも 300〜400 ℃低くした場合に顕著に発現
している。
【００１４】また、熱処理時間を６時間以上としたの
は、このような低温での構造緩和には、処理時間が６時
間未満では十分とはいえず、この発明で所期したほど良
好な効果が得られないからである。図２に、同じくFe79
Ｂ12Si8.5Mn0.5の組成になる非晶質合金薄帯を、熱処理
温度は 150℃（結晶化温度よりも 385℃低い温度）の一
定とし、種々の時間保持した場合における処理時間と鉄
損Ｗ13/50 との関係について調べた結果を示す。同図に
示したとおり、処理時間を６時間以上とすることによっ
て、鉄損特性の著しい改善が達成されている。なお、24
0 時間まで調べた限りでは、鉄損の変化はほとんど観察
されなかった。
は、このような低温での構造緩和には、処理時間が６時
間未満では十分とはいえず、この発明で所期したほど良
好な効果が得られないからである。図２に、同じくFe79
Ｂ12Si8.5Mn0.5の組成になる非晶質合金薄帯を、熱処理
温度は 150℃（結晶化温度よりも 385℃低い温度）の一
定とし、種々の時間保持した場合における処理時間と鉄
損Ｗ13/50 との関係について調べた結果を示す。同図に
示したとおり、処理時間を６時間以上とすることによっ
て、鉄損特性の著しい改善が達成されている。なお、24
0 時間まで調べた限りでは、鉄損の変化はほとんど観察
されなかった。
【００１５】上記の低温熱処理後、常法に従い、高温で
磁場中焼鈍を施すが、かかる焼鈍における印加磁場の強
さは 10 Oe以上とするのが好ましい。また、焼鈍温度
は、 350〜450 ℃程度とするのが好ましい。というの
は、焼鈍温度が 350℃に満たないと薄帯中に存在する歪
を十分に除去できないため、満足いくほどの磁気特性が
得られず、一方 450℃を超えると結晶化温度に近づき、
磁気特性が悪化するからである。
磁場中焼鈍を施すが、かかる焼鈍における印加磁場の強
さは 10 Oe以上とするのが好ましい。また、焼鈍温度
は、 350〜450 ℃程度とするのが好ましい。というの
は、焼鈍温度が 350℃に満たないと薄帯中に存在する歪
を十分に除去できないため、満足いくほどの磁気特性が
得られず、一方 450℃を超えると結晶化温度に近づき、
磁気特性が悪化するからである。
【００１６】
【実施例】表１に示す種々の成分組成になる合金溶湯
を、高速で回転するCu合金製ロールの表面に射出し、急
冷凝固して、厚み：25μm 、幅：20mmの非晶質合金薄帯
を製造した。ついで、得られた薄帯を 150〜200 ℃の温
度で12時間、不活性雰囲気中で熱処理したのち、 350〜
410 ℃で長手方向に 20 Oeの磁場を印加しつつ、不活性
雰囲気中で磁場中焼鈍した。かくして得られた薄帯の鉄
損および磁束密度の測定結果を表１に併記する。また比
較のため、 150〜200 ℃における熱処理を省略して得ら
れた薄帯の磁気特性について調査した結果も併せて示
す。
を、高速で回転するCu合金製ロールの表面に射出し、急
冷凝固して、厚み：25μm 、幅：20mmの非晶質合金薄帯
を製造した。ついで、得られた薄帯を 150〜200 ℃の温
度で12時間、不活性雰囲気中で熱処理したのち、 350〜
410 ℃で長手方向に 20 Oeの磁場を印加しつつ、不活性
雰囲気中で磁場中焼鈍した。かくして得られた薄帯の鉄
損および磁束密度の測定結果を表１に併記する。また比
較のため、 150〜200 ℃における熱処理を省略して得ら
れた薄帯の磁気特性について調査した結果も併せて示
す。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１に示したように、急冷凝固後、常法に
従う磁場中高温焼鈍に先立ち、 150〜200 ℃の低温で熱
処理を施すことによって、薄帯の磁気特性とくに鉄損特
性が著しく改善されている。
従う磁場中高温焼鈍に先立ち、 150〜200 ℃の低温で熱
処理を施すことによって、薄帯の磁気特性とくに鉄損特
性が著しく改善されている。
【００１９】図３に、低温での熱処理(150℃, ６時間)
により、非晶質薄帯に生じた熱的状態の変化をＤＳＣ
（示差走査型熱量計）による比熱測定の結果で示す。ま
た、同図には、比較のため、鋳造ままの薄帯、 375℃で
２時間、不活性ガス中で磁場中焼鈍した薄帯についての
測定結果も併せて示す。なお、横軸は測定温度、縦軸は
比熱を表しており、室温から 600℃まで40℃／min の昇
温スピードで加熱しながら比熱を測定したものである。
同図に示したとおり、 150℃処理材の比熱カーブは、鋳
造ままの材料のそれと殆ど一致しているが、測定温度が
150℃からおよそ 250℃の範囲で 150℃処理材の方の比
熱が大きくなっている。これは、鋳造ままの状態より 1
50℃で処理した状態の方が同じアモルファス状態の中で
も、構造緩和が進んだ状態になっていることを示してい
る。
により、非晶質薄帯に生じた熱的状態の変化をＤＳＣ
（示差走査型熱量計）による比熱測定の結果で示す。ま
た、同図には、比較のため、鋳造ままの薄帯、 375℃で
２時間、不活性ガス中で磁場中焼鈍した薄帯についての
測定結果も併せて示す。なお、横軸は測定温度、縦軸は
比熱を表しており、室温から 600℃まで40℃／min の昇
温スピードで加熱しながら比熱を測定したものである。
同図に示したとおり、 150℃処理材の比熱カーブは、鋳
造ままの材料のそれと殆ど一致しているが、測定温度が
150℃からおよそ 250℃の範囲で 150℃処理材の方の比
熱が大きくなっている。これは、鋳造ままの状態より 1
50℃で処理した状態の方が同じアモルファス状態の中で
も、構造緩和が進んだ状態になっていることを示してい
る。
【００２０】また、 375℃処理と 150℃処理材の結果を
比較すると、 200℃程度から 510℃までの範囲で 375℃
処理材の方が比熱が大きくなっているが、 510℃以上の
温度では再び同じ比熱になっており、材料自体からの結
晶化による発熱のために比熱が急激に下がっている。鋳
造ままからの微視的構造の変化が 375℃処理ではより大
きくなっていることが判る。しかし、 150℃から 200℃
にかけては、 150℃処理材の方が 375℃処理材よりも比
熱が大きくなっており、この変化は 150℃処理の後に 3
75℃処理を行っても消失せず残ることが判っている。す
なわち、低温熱処理で生じている変化は高温熱処理で生
じている変化に比較するとわずかではあるが、高温熱処
理後もその履歴が残り、結果として磁気特性が改善され
る。これは、鉄原子と遷移金属原子間の短距離秩序が低
温処理により変化し、その変化はその後の高温処理でも
保持される結果、磁気特性が改善されるものと推察され
る。
比較すると、 200℃程度から 510℃までの範囲で 375℃
処理材の方が比熱が大きくなっているが、 510℃以上の
温度では再び同じ比熱になっており、材料自体からの結
晶化による発熱のために比熱が急激に下がっている。鋳
造ままからの微視的構造の変化が 375℃処理ではより大
きくなっていることが判る。しかし、 150℃から 200℃
にかけては、 150℃処理材の方が 375℃処理材よりも比
熱が大きくなっており、この変化は 150℃処理の後に 3
75℃処理を行っても消失せず残ることが判っている。す
なわち、低温熱処理で生じている変化は高温熱処理で生
じている変化に比較するとわずかではあるが、高温熱処
理後もその履歴が残り、結果として磁気特性が改善され
る。これは、鉄原子と遷移金属原子間の短距離秩序が低
温処理により変化し、その変化はその後の高温処理でも
保持される結果、磁気特性が改善されるものと推察され
る。
【００２１】
【発明の効果】かくして、この発明によれば、Fe−Ｂ−
Si系鉄基非晶合金薄帯について、その軟磁気特性を従来
に比べて格段に向上させることができる。
Si系鉄基非晶合金薄帯について、その軟磁気特性を従来
に比べて格段に向上させることができる。
【図１】Fe79Ｂ12Si8.5Mn0.5の組成になる非晶質合金薄
帯の熱処理温度と鉄損Ｗ13/50との関係を示したグラフ
である。
帯の熱処理温度と鉄損Ｗ13/50との関係を示したグラフ
である。
【図２】Fe79Ｂ12Si8.5Mn0.5の組成になる非晶質合金薄
帯の熱処理時間と鉄損Ｗ13/50との関係を示したグラフ
である。
帯の熱処理時間と鉄損Ｗ13/50との関係を示したグラフ
である。
【図３】Fe79Ｂ12Si8.5Mn0.5の組成になる非晶質合金薄
帯の熱処理による比熱の変化を示したグラフである。
帯の熱処理による比熱の変化を示したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９１Ｃ Ｈ０１Ｆ 1/153 Ｃ２２Ｃ 33/02 Ｚ // Ｃ２２Ｃ 33/02 Ｈ０１Ｆ 1/14 Ｃ
Claims (2)
- 【請求項１】化学式：Fex Ｂy Siz Ｍa ここで Ｍ：Mn, Co, NiおよびCrのうちから選んだ１種
または２種以上 ｘ：77〜82（at％） ｙ：９〜17（at％） ｚ：５〜14（at％） ａ：0.2 〜1.0 （at％） で示される組成になる非晶質合金薄帯であって、該非晶
質合金薄帯の結晶化温度より 300〜400 ℃低い温度での
構造緩和を進めたことを特徴とする軟磁気特性に優れた
鉄基非晶質合金薄帯。 - 【請求項２】化学式：Fex Ｂy Siz Ｍa ここで Ｍ：Mn, Co, NiおよびCrのうちから選んだ１種
または２種以上 ｘ：77〜82（at％） ｙ：９〜17（at％） ｚ：５〜14（at％） ａ：0.2 〜1.0 （at％） で示される組成になる合金溶湯を、急冷凝固して非晶質
合金薄帯とし、ついで該非晶質合金薄帯に、その結晶化
温度より 300〜400 ℃低い温度で６時間以上の低温熱処
理を施したのち、常法に従い磁場中高温焼鈍を施すこと
を特徴とする軟磁気特性に優れた鉄基非晶質合金薄帯の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9134951A JPH10324961A (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 軟磁気特性に優れた鉄基非晶質合金薄帯およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9134951A JPH10324961A (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 軟磁気特性に優れた鉄基非晶質合金薄帯およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10324961A true JPH10324961A (ja) | 1998-12-08 |
Family
ID=15140388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9134951A Withdrawn JPH10324961A (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 軟磁気特性に優れた鉄基非晶質合金薄帯およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10324961A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003066925A3 (en) * | 2002-02-08 | 2004-04-29 | Honeywell Int Inc | Fe-based amorphous metal alloy having a linear bh loop |
| CN101982557A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-03-02 | 北京航空航天大学 | 一种提高非晶软磁合金室温磁熵变的方法 |
| CN103589828A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-02-19 | 青岛云路新能源科技有限公司 | 非晶合金铁芯的热处理装置和方法 |
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