度软磁铁基非晶合金（以 下称为铁基非晶合金）的合金元素，含有铁、硼、硅以及磷，合金组成表示为FejbSifd。在 这里，a、b、c、d为原子百分比。
[0057] 在本发明的铁基非晶合金中，铁（Fe)的原子百分比（at% )a需要在81以上87以 下的范围（81兰a兰87)，优选在82以上86以下的范围（82兰a兰86)。
[0058] 并且，硼⑶的原子百分比（at% )b需要在7以上10以下的范围（7兰b兰10)， 优选在7以上9以下的范围（7兰b兰9)。
[0059] 并且，硅（Si)的原子百分比（at% )c需要在磷⑵的原子百分比（at% )d以上 的范围（c兰d)，且磷（P)的原子百分比（at% ) d需要在超过0的范围（d > 0)。因此，Si 的原子百分比c以及P的原子百分比d需要满足c兰d > 0。
[0060] 进一步地，硼（B)的原子百分比b需要比硅（Si)以及磷（P)的原子百分比c以及 d的总和大（b > c+d)。因此，原子百分比b、c、d需要满足不等式b > c+d > c兰d > 0。
[0061] 并且，原子百分比a、b、c、d的总和（a+b+c+d)需要在100以下（a+b+c+d兰100)。
[0062] 将铁（Fe)、硼（B)、硅（Si)以及磷⑵的原子百分比a、b、c、以及d限定在上述的 各条件范围内是因为，当这些原子百分比a、b、c、以及d满足上述的各条件范围时，会成为 能够得到高饱和磁通密度、低矫顽力、高有效磁导率、以及良好的非晶形成能力和优越的机 械强度和延展性、加工性的合金组成。
[0063] 特别是当铁（Fe)浓度超过87原子（at) %时，非晶形成能力下降，形成不均一的 非晶相或含有纳米簇和/或结晶相的非晶相，矫顽力上升，磁导率下降，不能实现作为目 的的高磁导率，导致性能劣化，而不足81at%时，饱和磁通密度降低，不能实现作为目的的 1. 60T以上的高饱和磁通密度，退火后变脆，也不能在退火后维持作为目的的软磁性。
[0064] 并且，硼（B)的浓度不足7at%时，非晶形成能力降低，非晶不能稳定形成，而在超 过10at%时，不能使非晶形成能力提高。
[0065] 并且，将硅（Si)以及磷（P)的浓度限定在上述范围内是为了得到优越的非晶形成 能力以及非晶性能，且是为了在退火后维持非晶性能，特别是维持退火后的软磁性。
[0066] 其中，本发明的铁基非晶合金只要不阻碍本发明的效果，特别是只要具有1.60T 以上的高饱和磁通密度等的软磁性、优越的非晶系性能、优越的机械强度与延展性、加工性 等，作为合金元素，除铁、硼、硅以及磷以外，也可以含有指定量以下的碳，当碳的原子百分 比为e时，合金组成表示为Fe aBbSiePdCe。
[0067] 在这里，碳（C)的原子百分比（at% )e在超过0原子％且不足d原子％ (0 < e < d)的范围，优选满足下式：c+d+e < b、a+b+c+d+e兰100,更优选满足下式：0 < e兰0? 5。
[0068] 在本发明中，可以添加上述范围的碳（C)是期望达到提高机械强度与延展性、加 工性等的效果。
[0069] 在本发明的铁基非晶合金中，需要饱和磁通密度在1. 60T以上，优选在1. 65T以 上。限定饱和磁通密度在1. 60T以上是因为这是达成作为目标的软磁性所必需的。
[0070] 在本发明的铁基非晶合金中，优选矫顽力在5A/m以下，有效磁导率在 10000 (lkHz，lA/m)以上。
[0071] 并且，本发明的铁基非晶合金，优选在淬火状态以及退火状态中的无论哪个状态 下，都具有能够发生接触式弯曲变形的韧性（粘性），并且，优选具有截面积减少率在40% 以上的冷加工性。
[0072] 并且，本发明的铁基非晶合金，优选与淬火状态相比，退火状态的硬度降低。
[0073] 并且，本发明的铁基非晶合金，优选为通过单辊快淬法制作的厚度为0.01~ 0. 03mm的带状。
[0074] 并且，本发明的铁基非晶合金，优选在居里温度和比居里温度高80K的温度这段 范围内的温度下，不析出结晶相。
[0075] 本发明的铁基非晶合金，基于针对关注于铁基多成分合金的快冷非晶合金的制作 和特性的研宄，以这个相当复杂的四方晶Fe 3(B，P)相为基础，谋求用半金属元素强制地进 行固溶变形的导入，创造出Fe原子和B原子、P原子、Si原子还有C原子在中长距离的范围 内相互复杂的结合的高熵的无序构成相，即使在高浓度铁合金域，也能够使用通常的液体 淬火法开发出在不含有特别的合金元素的情况下生成均质的非晶相，并具有1.60T以上的 高饱和磁通密度和优越的软磁性、良好的薄带形成能力、机械性质以及热稳定性的新的铁 基非晶（amorphous)合金。
[0076] 以下，针对本发明的铁基非晶合金的制造进行说明。
[0077] 母合金
[0078] 使用的合金组成为，Fe82B18_x_ySi xPy，Fe82B 18-x-y-5已17. 5-x-ySixPy' Fe82. 5^17. 5-x-y-z SixPyCz，Fe83B17-x-ySi xPy?F? 83^17-x-y-z SixPyCz，Fe 83. 5^16. 5-x-ySixPy， Fe83.5B16.5_ x_y_zSixPyCz，Fe 84B16_x_ySixP y，Fe84B16_x_y_ zSixPyCz(原子百分比）。
[0079] 快速凝固合金的制作方法
[0080] 这些为公称组成的母合金，是通过以指定的组成混合市场贩卖的纯铁、硼铁 (Fe-B)、硅铁（Fe-Si)、磷铁（Fe-P)、白口铁（Fe-C)后，使用氧化铝坩埚，在高频熔解炉中， 在大约0. 07MPa的减压氩气氛围下将其熔解后，向铜模中熔铸而进行制作的。
[0081] 将5克该母合金插入硬质石英管中，在流动的氩气中用高频线圈再熔解后，使其 负载约0. 〇5MPa的氩气压，从直径为0. 02mm的石英喷嘴喷射到以大约3500rpm旋转的铜辊 (直径25cm、宽2cm)的外周上，制作快速凝固带状材料。
[0082] 即，本发明的铁基非晶合金优选为通过单辊快淬法制作的带状的合金材料。
[0083] 这样制作的带状材料，优选宽为1~1. 5mm、厚为0? 01mm(10 ym)~ 0? 03mm (30 y m)，更优选厚为 20 ~25 y m〇
[0084] 其中，合金的喷射氛围为0. 02Mpa的氩气氛围，喷射温度调整为比熔点高约75度。
[0085] 快速凝固合金的评价方法
[0086] 能够通过X射线衍射法（理学电机（Bruker AXS)制，D8Advance型）对快速凝固 带状材料的构造进行调查。在只显示宽的晕峰（/、口一匕°一夕）的试样中，使用示差扫描 热量计（DSC)，以0. 67K/s的升温速度，在氩气氛围中评价磁性转变居里温度、结晶开始温 度、结晶发热量等。密度是使用甲苯并在常温下通过阿基米德法进行测定。硬度使用维氏 硬度计，在自由凝固表面上以负载l〇〇g进行4次以上的测定，采用其平均值。其中，试样的 热处理是通过将带状试样封入减压的石英管中，并在电炉中以指定温度和时间进行。
[0087] 磁力测量是使用振动试样磁力计（VSM)在800kA/m的负载磁场中，在常温下测量 饱和磁通密度。在常温下对矫顽力和最大磁导率使用磁滞回线测试仪（B-H loop tracer) 进行测量，并且在常温、lkHz、lA/m条件下，对有效磁导率使用阻抗分析仪进行测量。并且， 磁性转变温度（居里温度）通过DSC曲线进行评价。
[0088] 实施例
[0089] 以下，基于实施例，对本发明的铁基非晶合金进行具体说明。
[0090] 在表1中表示使用上述的母合金，通过上述的快速凝固合金的制作方法制作的、 并通过上述的快速凝固合金的评价方法进行评价的本发明的26种铁基非晶合金（实施例 1 ~26)〇
[0091]【表1】
[0092] 表1热处理材料的磁力特性和居里温度
[0093]
【主权项】
1. 一种具有高延展性、高加工性的高磁通密度软磁铁基非晶合金，其特征在于， 含有作为合金元素的铁、硼、硅以及磷，合金组成表示为FeaBbSi cPd,当a、b、c、d为原子 百分比时，a、b、c以及d满足下式： 81. a ^ 87, 7刍b刍10、 0. d 兰 c < c+d < b、 a+b+c+d S 100， 饱和磁通密度在I. 60T以上。
2. 根据权利要求1所述的铁基非晶合金，其特征在于， 饱和磁通密度在I. 65T以上。
3. 根据权利要求1或2所述的铁基非晶合金，其特征在于， 铁的原子百分比a满足下式： 82. a ^ 86〇
4. 根据权利要求1或2所述的铁基非晶合金，其特征在于， 硼的原子百分比b满足下式： 7刍b刍9。
5. 根据权利要求1或2所述的铁基非晶合金，其特征在于， 作为合金元素，还含有碳，合金组成表示为FeaBbSicP tA,碳的原子百分比e满足下式： 0. e < d、 c+d+e < b、 a+b+c+d+e = 100〇
6. 根据权利要求5所述的铁基非晶合金，其特征在于， 碳的原子百分比e满足下式： 0. e 刍 0. 5。
7. 根据权利要求1或2所述的铁基非晶合金，其特征在于， 矫顽力在5A/m以下，有效磁导率在10000 (IkHz，lA/m)以上。
8. 根据权利要求1或2所述的铁基非晶合金，其特征在于， 在淬火状态以及退火状态下，都具有能够发生接触式弯曲变形的韧性。
9. 根据权利要求1或2所述的铁基非晶合金，其特征在于， 在淬火状态以及退火状态下，都具有截面积减少率在40%以上的冷加工性。
10. 根据权利要求1或2所述的铁基非晶合金，其特征在于， 与淬火状态相比，退火状态的硬度降低。
11. 根据权利要求1或2所述的铁基非晶合金，其特征在于， 所述铁基非晶合金是通过单棍快淬法制作的厚度为〇. 01~〇. 〇3mm的带状。
12. 根据权利要求1或2所述的铁基非晶合金，其特征在于， 在居里温度和比居里温度高80K的温度这段范围内的温度下，不析出结晶相。
【专利摘要】本发明的课题为，提供一种在高浓度铁基合金组成范围内具有相当高的玻璃形成能力，具有1.60T以上的高饱和磁通密度、低矫顽力、高有效磁导率、以及良好的非晶形成能力和优越的机械强度和延展性、加工性的高磁通密度软磁铁基非晶合金。通过以下特征以解决上述课题，含有作为合金元素的铁、硼、硅以及磷，合金组成表示为FeaBbSicPd，当a、b、c、d为原子百分比时，a、b、c以及d满足下式：81≦a≦87、7≦b≦10、0﹤d≦c﹤c+d﹤b、a+b+c+d≦100，饱和磁通密度在1.60T以上。
【IPC分类】C22C45-02
【公开号】CN104745972
【申请号】CN201410834174
【发明人】井上明久, 孔凡利, 常春涛, 真壁英一
【申请人】井上明久, 株式会社真壁技研, 株式会社Bmg
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2014年12月26日