软磁性合金及使用该软磁性合金的磁气部件以及它们的制造方法

软磁性合金及使用该软磁性合金的磁气部件以及它们的制造方法
【专利摘要】含有P、B、Cu为必需成分的软磁性合金。优选例是Fe基合金，具有下述组成：含有70原子%以上的Fe、5～25原子%的B、1.5原子%以下的Cu（不包括0）、10原子%以下（不包括0）的P。
【专利说明】软磁性合金及使用该软磁性合金的磁气部件以及它们的制造方法
[0001]本申请是申请号:200880008743.6,申请日:2008.03.19，发明名称:“软磁性合金及使用该软磁性合金的磁气部件以及它们的制造方法”的申请的分案申请 。
【技术领域】
[0002]本发明涉及软磁性粉末或软磁性薄带等软磁性合金及使用其的磁芯或感应器、以及它们的制造方法。
【背景技术】
[0003]近年，由于需要便携设备的发展或地球温暖化所带来的环境负荷小的设备，所以比以往更强烈地要求电子设备的小型化、节能化。因此，用于变压器、抗流圈等电子设备的磁性电子部件也比以往更强烈地要求小型化、高频、高效、薄化等。作为上述磁性电子部件的材料，迄今为止大多使用Mn - Zn、Ni 一 Zn铁素体等。但是，现在，开始换成用树脂等实施了绝缘的饱和磁通密度高的金属磁性材料的层叠磁芯、线束磁芯(wound cores)、压粉磁芯(dust cores)。其中,压粉磁芯是将磁性粉末与承担绝缘、结合作用的结合剂(粘接剂)结合而成型为部件形状的磁芯，由于可以容易地成型为三维形状，所以用于广范围用途的可能性闻而受到关注。
[0004]作为磁芯的材料，例如可以举出饱和磁通密度较高的Fe、Fe — Si,Fe - S1- Cr。另外，可以举出磁致伸缩或结晶磁各向异性小、软磁特性优异的透磁合金(N1- Fe系合金)或Sendust (注册商标、Fe — Si — Al合金)。但是,上述材料具有下述问题。首先，Fe、Fe - Si,Fe 一 Si — Cr虽然饱和磁通密度比其他磁芯材料优异，但软磁特性差。透磁合金和Sendust (注册商标)虽然软磁特性比其他磁芯材料优异,但是与Fe或Fe — Si相比时，饱和磁通密度为一半。
[0005]另一方面，最近，非晶质软磁性材料受到关注。作为这种非晶质软磁性材料，有Fe基、Co基的非晶质材料。由于Fe基的非晶质材料没有结晶磁各向异性，所以与其他磁芯材料相比是低铁耗的材料，但非晶质形成能力低，只限于利用单辊液体骤冷法等制作的厚度为20~30 μ m的薄带等。Co基的非晶质材料存在零磁致伸缩组成,具有比其他磁芯材料优异的软磁特性，但饱和磁通密度比铁素体低，并且由于昂贵的Co是主成分，所以具有不适合商业材料等缺点。另外，关于非晶质形成能力优异的Fe — Al — Ga — P — C 一 B — Si(专利文献1、2)和(Fe、Co) - S1- B - Nb (非专利文献I)等金属玻璃合金，近年报告有Fe含量低，所以饱和磁通密度较大降低至1.2T左右。另外，与Co基的非晶质材料相同，工业上不适合使用Ga或Co等高价格的原料。
[0006]另外，作为低顽磁力、闻透磁率的磁芯材料，关注了 Fe — Cu — Nb — Si — B (非专利文献2、3、专利文献3、4)和Fe — (Zr,Hf,Nb) — B (非专利文献4、专利文献5),Fe —Al-S1-Nb-B (非专利文献5)之类纳米结晶材料。纳米结晶材料是使非晶质组织中析出数nm~数IOnm左右的纳米结晶的材料,磁致伸缩比现有的Fe基非晶质材料小,其中也存在饱和磁通密度高的材料。此处，纳米结晶材料由于从非晶质状态通过热处理析出纳米结晶，所以具有较高的非晶质形成能力，虽然必须为可以析出纳米结晶的组成，但含有上述组成的纳米结晶材料通常非晶质形成能力低。
[0007]因此，用单辊液体骤冷法只能制作厚度为20 μ m左右的薄带，另外，用冷却速度较慢的水喷雾法等制法无法直接制作粉末。当然，虽然能将薄带粉碎来制作粉末，但由于追加粉碎的工序，所以压粉磁芯的制造效率降低。另外，由于粉碎中难以控制粉末粒径，并且粉末不是球状，所以也难以提高成形性和磁特性。虽然还报告了能直接制作粉末的纳米结晶材料(专利文献4)，但由实施例的组成明确可知，该纳米结晶材料由于使Fe含量小于现有的纳米结晶材料，使B含量较多，由此提高非晶质形成能力，所以明显饱和磁通密度比现有的纳米结晶材料低。无论如何，现有的组成得不到具有优异的软磁特性、具有可以直接制造粉末的程度的高非晶质形成能力、饱和磁通密度高的磁芯材料。[0008]非专利文献I:Baolong Shen, Chuntao Chang, AkihisaInoue, “Formation, ductile deformation behavior and soft-magnetic propertiesof (Fe, Co, Ni) -B-S1-Nb bulk glassy alloys，，，Intermetallics, 2007，Volumel5, Issuel,p9
[0009]非专利文献2:山内、吉泽、“超微細結晶粒組織*、h 4 h Fe基軟磁性合金”、日本金属学会志、社团法人日本金属学会、1989年2月、第53卷、第2号、p241
[0010]非专利文献3:山内、吉泽、“Fe基超微結晶磁性材料”、日本应用磁气学会志、社团法人日本应用磁学会、1990年、第14卷、第5号、p684
[0011]非专利文献 4:Suzuki, Makino, Inoue, and Masumoto, “Low core lossesof nanocrystalline Fe — M — B(M = Zr, Hf, or Nb)alloys，，，Journal of AppliedPhysics, The American institute of Physics, September,1993, Volume74, Issue5, p3316
[0012]非专利文献5:渡边、齐藤、高桥、“Fe — Al — Si — Nb — B微結晶合金薄带Q軟磁特性i構造”、日本应用磁学会志、社团法人日本应用磁学会、1993年、第17卷、第2号、pl91
[0013]专利文献1:日本专利特开平09 - 320827号公报
[0014]专利文献2:日本专利特开平11 - 071647号公报
[0015]专利文献3:专利第2573606号公报
[0016]专利文献4:日本专利特开2004 - 349585号公报
[0017]专利文献5:专利第2812574号公报

【发明内容】

[0018]本发明是鉴于上述问题而得到的，其目的在于提供具有优异的软磁特性、同时实现可以容易制作薄带或粉末的程度的高非晶质形成能力与高饱和磁通密度的非晶质或纳米结晶的软磁性合金。
[0019]本发明人为了解决上述课题，对各种合金组成进行了潜心研究，结果发现，在含有P、B、Cu作为必需成分的Fe基合金系中限定各种组成成分时，非晶质形成能力提高，能得到作为非晶质相的软磁性薄带或软磁性粉末、构件等。还发现通过在本发明的范围内实施热处理，可以使非晶质中析出平均粒径为50nm以下的α — Fe结晶相(具有以Fe为主成分的bcc结构的结晶粒)。进一步发现通过使用上述非晶质或纳米结晶的薄带或粉末，能得到磁特性优异的线束磁芯或层叠磁芯、压粉磁芯及感应器。并且，基于以上认识完成了以下的发明。
[0020]即，本发明提供一种软磁性合金，其是使下述熔融状态的Fe基合金组合物骤冷凝固而成的，所述Fe基合金组合物含有70原子％以上的Fe、5~25原子％的B、1.5原子％以下的Cu (不包括O)、10原子％以下(不包括O)的P。
[0021]所述软磁性合金可以具有非晶质相，可以具有混相组织，所述混相组织主要具有非晶质相和分散在所述非晶质相中的平均粒径为50nm以下的α — Fe的结晶相。
[0022]根据本发明，可以提供具有优异的软磁特性和高非晶质形成能力，能析出非晶质或纳米结晶的软磁性合金。
[0023]另外，上述软磁性合金中，可以提供使用其的薄带或粉末、以及使用该薄带的线束磁芯或层叠磁芯、使用粉末的压粉磁芯等，以及使用其的感应器。
【专利附图】

【附图说明】
[0024] 【图1】是表示本发明实施例的软磁性薄带及软磁性粉末的热处理前X射线衍射轮廓的图。此处，软磁性薄带具有Fe75.91BnP6Si7Cu0.C?的组成，软磁性粉末具有Fe79.S1B10P2Si2Nb5Cr1Cu0.01 的组成。
[0025]【图2(a)】是表示实施例的感应器的图，是透视线圈的侧视图。
[0026]【图2(b)】是表示图2 (a)的感应器的图，是透视线圈的侧面图。
[0027]【图3】是实施例的感应器的直流重叠特性图。
[0028]【图4】是表示实施例的感应器的安装效率的图。
[0029]符号说明
[0030]I压粉磁芯
[0031]2 线圈
[0032]3表面安装用端子
【具体实施方式】
[0033]以下，详细说明适合本发明的实施方案。
[0034]首先，说明第I实施方案的软磁度下实施热处理，能呈现在非晶质相中分散有平均粒径为50nm以下的α —性合金的组成及结构。本发明人进行了各种研究，结果发现在含有P、B、Cu作为必需成分的Fe基合金组合物中，可以容易地制作为非晶质单相且具有优异的软磁特性的薄带或隔壁材料、粉末。还发现通过在适合该合金的温Fe的结晶相的混相组织，进而通过使用该薄带或粉末，能得到磁特性优异的线束磁芯、层叠磁芯、压粉磁芯及感应器。
[0035]特别是通过限定P、B、Cu的组成成分，将Fe基合金组合物的组成限定为含有70原子％以上的Fe、5~25原子％的B、1.5原子％以下的Cu (不包括O)、10原子％以下(不包括O)的P的组成，可以容易地制作为非晶质单相且具有优异的软磁特性的薄带或隔壁材料、粉末。
[0036]在上述Fe基合金中，作为主成分的Fe是承担磁性的元素，为了具有磁特性而必须。其中，Fe比例少于70原子％时，导致饱和磁通密度降低。因此，Fe比例优选为70原子％以上。
[0037]B是承担非晶质形成的元素，为了提高非晶质形成能力而必须。其中，B比例小于5原子％时，得不到充分的非晶质形成能力。另外，B比例超过25原子％时，Fe含量相对减少，导致饱和磁通密度降低，同时因熔点急剧上升，非晶质形成能力降低等，导致难以制作薄带或粉末。
[0038]认为Cu是必需元素，具有将纳米结晶的粒径微细化的作用。另外，通过与P同时添加，具有提高非晶质形成能力的作用。其中，Cu比例超过1.5原子％时，非晶质形成能力降低，难以直接制作粉末，所以优选为1.5原子％以下。
[0039]P是与B相同承担非晶质形成的元素，为了提高非晶质形成能力而必须。其中，P比例超过10原子％时，承担磁性的Fe含量相对减少，导致饱和磁通度降低，同时热处理后析出Fe — P的化合物，是导致软磁特性降低的原因之一。因此，P比例优选为10原子％以下。
[0040]此处,上述Fe基合金组合物具有由ΔΤχ (过冷却液体区域)=Tx (结晶化开始温度)一 Tg (玻璃化温度)表示的过冷却液体区域。所谓具有Λ Τχ，是指非晶质相稳定、非晶质形成能力高。因此，上述Fe基合金组合物即使利用冷却速度比单辊液体骤冷法慢的水喷雾法或模具铸造法等制作方法也可以非晶质化，可以提高非晶质形成能力。另外，通过在Tg温度附近进行热处理，应力完全缓和，呈现优异的软磁特性，同时在用于析出纳米结晶的热处理中，由于通过ATx，所以粘性降低，能缓和粉末的应力。另外，为了得到更优异的非晶质形成能力、软磁特性，优选Λ Tx为20°C以上。
[0041]上述Fe基合金组合物通过如下所述从熔融状态骤冷而形成具有非晶质相的软磁性合金。另外，通过将非晶质的软磁性合金进行热处理，能得到具有非晶质相和α — Fe的结晶相的混层组织的软磁性合金。本发明的Fe基合金组合物是具有非晶质相或非晶质相和α — Fe的结晶相的混层组织的软磁性合金，软磁特性优异、低铁耗，饱和磁通密度高。需要说明的是，α — Fe的结晶粒的平均粒径超过50nm时，导致软磁特性降低。因此，优选结晶粒的平均粒径为50nm以下，更优选为30nm以下。另外，即使在骤冷状态下析出结晶粒的情况下，结晶粒也为50nm以下即可。
[0042]下面，说明第I实施方案的Fe基合金组合物的制造方法。首先，将前面所说组成的Fe基合金熔融。然后，用单辊液体骤冷法或水喷雾法、模具铸造法等冷却方法将熔融的Fe基合金骤冷，制作具有非晶质相的软磁性薄带或软磁性粉末、软磁性构件。此处，对于制作的软磁性薄带或软磁性粉末，通过在可以维持非晶质状态的温度、时间下进行热处理，缓和内部应力，可以提高软磁特性。另外，在可以析出结晶的温度以上进行热处理，在非晶质相中析出50nm以下的结晶粒。即，通过热处理，能得到具有非晶质相和α — Fe的结晶相的混层组织的软磁性薄带或软磁性粉末。此处，热处理温度低于300°C时，无法缓和内部应力，另外，低于400°C时，不析出α — Fe的结晶相，超过700°C时，α — Fe的结晶相的结晶粒径超过50nm，软磁特性降低。因此，以非晶质状态使用时，优选在300°C~600°C的范围下进行热处理。另外，析出α — Fe的结晶相的结晶粒而言，即使在低温下长期保持，也能结晶化，优选在400°C~700°C的范围下进行热处理。热处理例如在真空，氩、氮等气氛下进行，但也可以在大气中进行。需要说明的是，热处理时间例如为10分钟至100分钟左右。进而，在磁场中或应力下进行热处理，可以调制软磁性薄带或软磁性粉末的磁特性。[0043]此处，第I实施方案的Fe基合金组合物的特征在于，通过合金组成的调整、以及用于充分呈现该合金特性的从熔融状态的骤冷凝固和热处理而得到的非晶质单相或非晶质与50nm以下的α — Fe的结晶相的混相组织，所以作为Fe基合金组合物的制造装置，能直接利用现有的装置。也就是说，为了进行热处理工序，需要能调整气氛、能控制在300~700°C的范围的炉，此外，能使用现有的装置，例如为了得到母合金，能使用现有的高频加热装置或电弧熔解装置，薄带化中能使用单辊液体骤冷装置或双辊装置，粉末化中能使用水喷雾装置、气体喷雾装置，隔壁构件中能使用模具铸造装置或喷射成形装置等。[0044]然后，说明使用第I实施方案的Fe基合金组合物中软磁性薄带的线束磁芯、层叠磁芯的制造方法。首先，将热处理前的软磁性薄带切成规定的宽度，卷绕成环状，通过粘接剂或焊接固定，制成线束磁芯。另外，将热处理前的软磁性薄带冲裁成规定的形状，层叠进行使用，制成层叠磁芯。作为层叠间的结合材料，可以使用具有绝缘或粘接功能的树脂。然后，说明使用第I实施方案的Fe基合金组合物中软磁性粉末的压粉磁芯的制造方法。首先，将热处理前的软磁性粉末(具有非晶质相的软磁性粉末)与结合剂结合，制作混合物。然后，将混合物用加压机成型为所希望的形状，制作成型体。最后，对成型体进行热处理，完成压粉磁芯。作为用于线束磁芯、层叠磁芯、压粉磁芯的结合材料，使用热固化性高分子，可以根据用途或所需的耐热性适当选择。作为例子，可以举出环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树月旨、二甲苯树脂、苯二甲酸二烯丙酯树脂、硅酮树脂、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等，当然但并不限定于此。直接以非晶质状态使用时，在300°C~600°C左右不结晶化的范围中实施缓和应力的热处理。另外，以纳米结晶化的状态使用时，通过在400°C~700°C的范围中进行热处理，使非晶质相中析出50nm以下的结晶粒，能同时析出结晶粒和缓和因成型所产生的内部应力。需要说明的是，可以不使用热处理前的软磁性薄带或软磁性粉末，而使用热处理后的软磁性薄带或粉制作线束磁芯、层叠磁芯、压粉磁芯。此时，最后的热处理工序的热处理温度可以为使结合材料固化的程度的温度，还可以进行缓和应力的热处理。需要说明的是，制造线束磁芯、层叠磁芯、压粉磁芯的工序中，也基本上能直接使用现有的装置。
[0045]然后，说明使用第I实施方案的Fe基合金组合物中软磁性薄带或软磁性粉末的感应器的制造方法。如上所述地制作线束磁芯、层叠磁芯或压粉磁芯，将压粉磁芯配置于线圈附近，完成感应器。需要说明的是，也可以不使用热处理前的软磁性薄带或软磁性粉末，而使用热处理后的软磁性薄带或软磁性粉末来制造感应器。此时，最后的热处理工序的热处理温度可以为使结合材料固化的程度的温度，还可以进行缓和应力的热处理。需要说明的是，制造感应器的工序中，也基本上能直接使用现有的装置。然后，说明使用第I实施方案的软磁性粉末的感应器的制造方法变形例。首先，将热处理前的软磁性粉末与有机硅树脂等及结合剂结合，制作混合物。然后，将混合物与线圈用加压机等一体成型为所希望的形状，制作一体成型体。接着，直接以非晶质状态使用一体成型体时，在300°C~600°C左右不结晶化的范围中实施缓和应力的热处理。另外，以纳米结晶化的状态进行使用时，在400°C~700°C的范围中进行热处理，由此使非晶质相中析出50nm以下的结晶粒，完成感应器。需要说明的是，可以不使用热处理前的软磁性粉末，而使用热处理后的软磁性粉末制造感应器。此时，最后的热处理工序的热处理温度可以为使结合材料固化的程度的温度，还可以进一步进行缓和应力的热处理。需要说明的是，上述变形例中，由于也对与压粉磁芯一体化的线圈实施热处理，所以必须考虑构成线圈的线材(wire)的绝缘体的耐热性。[0046]如上所述，第I实施方案的软磁性粉末是含有P、B、Cu作为必需成分的Fe基合金。因此，能直接用单辊液体骤冷法或喷雾法、模具铸造法等制造非晶质薄带或粉末、隔壁构件，除通过实施热处理来缓和应力之外，还能使非晶质相中析出50nm以下的结晶粒来提高软磁特性。因此，第I实施方案的软磁性薄带、粉末、隔壁构件具有优异的软磁特性优异，饱和磁通密度高、铁耗也低，通过使用该软磁性薄带或软磁性粉末，可以得到具有优异特性的线束磁芯、层叠磁芯、压粉磁芯。进而，通过使用该线束磁芯、层叠磁芯、压粉磁芯，可以得到具有特性更优异的感应器。
[0047]然后，说明第2实施方案的Fe基合金组合物的组成及结构。本发明人进一步研究，结果发现在第I实施方案中，通过进一步限定Fe基合金的组成，可以制作具有更优异的软磁特性、可以用单辊液体骤冷法等容易制作薄带且可以用水喷雾法等直接制作非晶质粉末的程度的高非晶质形成能力。
[0048]即，第2实施方案的所述Fe基合金组合物具有下述(I)式所示的组成的成分。
[0049](Fe1 — aMa) ιοο — b — c — d — e — f — gM bBcPdCueM fM g...(I)
[0050]其中，M1是Co、Ni中的至少任一种的元素，M2是选自由Nb、Mo、Zr、Ta、W、Hf、T1、V、Cr、Mn构成的组中的至少I种元素，M3是选自由钼族元素、稀土类元素、Au、Ag、Zn、Sn、Sb、In、Rb、Sr、Cs、Ba构成的组中的至少I种元素，M4是选自由C、S1、Al、Ga、Ge构成的组中的至少1种元素，&、13、(3、(1、6^4是分别满足0≤a≤0.5、0≤b≤10、5≤ c≤ 25、0<d ≤ 10、0 < e ≤ 1.5、0 ≤ f ≤ 2、0 ≤ g ≤ 8、70 ≤ 100 — b — c — d — e — f — g 的数值。另外，钼族元素包括Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Os，稀土类元素包括Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Ru。
[0051]上述Fe基合金中，作为主成分的Fe是承担磁性的元素，与第I实施方案相同，为了具有磁特性而必须。
[0052]M1与Fe相同，是承担磁性的元素，能通过添加M1调整磁致伸缩或在磁场中用热处理等赋予诱导磁各向异性。但是，M1的比例在(I)式中满足a > 0.5的比例时，有可能导致饱和磁通密度降低或软磁特性劣化。因此，M1的比例优选为以(I)式满足af 0.5的比例，更优选为满足a兰0.3的比例。
[0053]M2是对于提高非晶质形成能力有效的元素，使薄带或粉末的制作变容易。另外，纳米结晶合金中，也同时具有抑制结晶粒成长的效果。但是，M2比例超过10原子％时，Fe浓度降低，饱和磁通密度降低，所以优选M2比例为10原子％以下。另外，作为非晶质组织，为了得到高饱和磁通密度而优选5原子％以下，进而，为了通过热处理得到50nm以下的结晶粒，为了抑制结晶粒成长而优选I原子％以上，另外，由于非晶质形成能力或饱和磁通密度降低以及容易析出Fe - M2化合物而导致软磁特性降低，优选为10原子％以下。
[0054]另外，M4中，Cr是提高Fe基合金组合物的电阻率或利用组合物表面的钝态层助于改善高频特性的元素，优选为0.1原子％以上。另外，利用水喷雾制作粉末时优选为0.1原子％以上。进而，在要求耐腐蚀性的环境中使用时，优选为I原子％以上，能省略防锈处理等工序。
[0055]B是承担形成非晶质的元素，与第I实施方案相同，为了得到高非晶质形成能力而必须。但是，B比例小于5原子％时，得不到充分的非晶质形成能力。另外，B比例超过25原子％时，Fe含量相对减少，导致饱和磁通密度降低，同时因熔点急剧上升、非晶质形成能力降低等，导致难以制作薄带或粉末。因此，优选B比例为5~25原子％的范围。另外，具有过冷却液体区域Λ Tx,为了得到优异的非晶质形成能力，优选5~20原子％，进而，为了通过热处理制成纳米结晶组织而得到优异的软磁特性，为了抑制磁特性差的Fe — B化合物析出而优选为5~18%。[0056]P与B相同是承担形成非晶质的元素，为了得到高非晶质形成能力而必需。但是，P比例超过10原子％时，承担磁性的Fe含量相对减少，有可能导致饱和磁通密度降低。因此，P比例优选为10原子％以下。另外，P比例超过8原子％时，通过热处理使其纳米结晶化时，有可能导致Fe — P化合物析出，软磁特性降低，所以优选此时的P比例为8原子％以下，更优选5原子％以下。但是，小于0.2原子％时，非晶质形成能力降低，所以优选为0.2原子％以上。
[0057]Cu具有将纳米结晶粒径微细化的作用，另外，通过与P同时添加，具有提高非晶质形成能力的作用，必须为0.025原子％以上。另外，由于Cu比例超过1.5原子％时，非晶质形成能力降低，所以优选为1.5原子％以下。为了通过热处理制成纳米结晶组织而得到优异的软磁特性与非晶质形成能力，优选为I原子％以下，另外，为了处于非晶质状态、具有过冷却液体区域Λ Tx并得到优异的非晶质形成能力，优选为0.8原子％以下。
[0058]M3具有将通过热处理析出的结晶相的结晶粒径微细化的效果。但是，M3比例超过2原子％时，非晶质形成能力降低，另外，Fe量相对减少，从而饱和磁通密度降低。因此，M3比例优选为2原子％以下。
[0059]M4通过与B或P—起添加，具有促进非晶质形成能力提高的同时调整磁致伸缩、提高耐腐蚀性等的作用。但是，如果M4比例超过8原子％，则非晶质形成能力降低，同时因热处理使其纳米结晶化时析出化合物，是导致软磁特性降低的原因之一。另外，Fe量相对减少，饱和磁通密度降低。因此，M4比例优选为8原子％以下。
[0060]需要说明的是，由于软磁性粉末的制造方法、压粉磁芯的制造方法、感应器的制造方法与第I实施方案相同，所以省略说明。
[0061]如上所述，第2实施方案中，非晶质软磁性薄带和粉末是含有P、B、Cu作为必需成分的Fe基合金。因此，发挥与第I实施方案相同的效果。另外，根据第2实施方案，较第I实施方案进一步限定Fe基合金的组成，添加Μ1。因此，与第I实施方案相比，可以进一步减小磁致伸缩，且可以在磁场中通过热处理等赋予诱导磁各向异性。另外，根据第2实施方案，较第I实施方案进一步限定Fe基合金组成，添加Μ2。因此，与第I实施方案相比，可以进一步提高饱和磁通密度。另外，根据第2实施方案，较第I实施方案进一步限定Fe基合金的组成，添加Μ3。因此，与第I实施方案相比，可以进一步将析出的结晶粒微细化。另外，根据第3实施方案，较第I实施方案进一步限定Fe基合金组成，添加Μ4。因此，与第I实施方案相比，可以进一步提闻非晶质形成能力，进一步减小磁致伸缩，并可以进而提闻耐腐蚀性。
[0062]以下，基于实施例具体说明本发明。
[0063](实施例1~24、比较例I~6)
[0064]分别称量Fe、B、Fe75P25、S1、Fe8QC2Q、Cu、Al的原料，使其达到下述表1所述的本发明实施例1~24及比较例I~6的合金组成，放入氧化铝坩埚中，配置于高频感应加热装置的真空腔室内进行真空抽吸，然后在减压Ar气氛中利用高频感应加热熔解，制作母合金。将该母合金用单辊液体骤冷法处理，制作具有各种厚度的宽度约3mm、长度约5m的连续薄带。用X射线衍射法评价上述薄带的冷却速度为最慢的骤冷时不与铜辊接触的薄带的面，由此对各个薄带测定最大厚度tmax。最大厚度tmax增加是指即使在慢冷却速度下也能得到非晶质结构，具有高非晶质形成能力。需要说明的是，作为轮廓的例子，图1表示本发明所包含的以Fe75.91BnP6Si7Cua(l9的组成调制的厚度为260 μ m的薄带的X射线衍射轮廓。然后，对于上述薄带，使用DSC在40°C /分钟(0.670C /秒)的条件下，对热性质进行评价，求出Tx (结晶化开始温度)、Tg (玻璃迁移温度)，由Tx与Tg算出ΛΤχ (过冷却液体区域)。另外，对于完全为非晶质单相的薄带，用振动样品磁强计(VSM:Vibrating-Sample Magnetometer)评价饱和磁通密度(Bs)。本发明的实施例1~24及比较例I~6的组成的非晶质合金组合物的饱和磁通密度Bs、最大厚度tmax、厚度40 μ m的薄带的X射线衍射结果及其薄带宽度的测定结果分别示于表1。
[0065][表 I]
【权利要求】
1.一种软磁性合金， 其是将熔融状态的下述Fe基合金组合物骤冷凝固而成的，所述Fe基合金组合物含有70原子％以上的Fe，5~25原子％的B，1.5原子％以下且不包括O的Cu，以及大于5原子％但在10原子％以下的P。
2.如权利要求1所述的软磁性合金， 其具有非晶质相。
3.如权利要求1所述的软磁性合金， 其具有混相组织，所述混相组织具有非晶质相和分散于所述非晶质相中的平均粒径为50nm以下的α — Fe的结晶相。
4.如权利要求1~3中任一项所述的软磁性合金，其中， 所述Fe基合金组合物具有下述所示组成的成分，
(Fe1- aM a) loo — b — c — d — e — f — gM bBcPdCueM fM g 此处，M1是Co、Ni中的至少任一种的元素，M2是从由Nb、Mo、Zr、Ta、W、Hf、T1、V、Cr、Mn构成的组中选择的至少I种元素，M3是从由钼族元素、稀土类元素、Au、Ag、Zn、Sn、Sb、In、Rb、Sr、Cs、Ba构成的组中选择的至少I种元素，M4是从由C、S1、Al、Ga、Ge构成的组中选择的至少1种元素，&、13、(3、(1、6^4是分别满足0兰a兰0.5、0兰b兰10、5 ^ c ^ 25、5<d 刍 10、0 < e 刍 1.5、0 刍 f 刍 2、0 刍 g 刍 8、70 刍 100 — b — c — d — e — f — g 的数值，钼族元 素包括 Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Os，稀土类元素包括 Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Ru。
5.如权利要求2所述的软磁性合金， 其具有下述所示组成的成分，
(Fe1- aM a) loo — b — c — d — e — f — gM bBcPdCueM fM g M1是Co、Ni中的至少任一种元素，M2是从由Nb、Mo、Zr、Ta、W、Hf、T1、V、Cr、Mn构成的组中选择的至少I种元素，M3是从由钼族元素、稀土类元素、Au、Ag、Zn、Sn、Sb、In、Rb、Sr、Cs、Ba构成的组中选择的至少I种元素，M4是从由C、S1、Al、Ga、Ge构成的组中选择的至少I种兀素，a、b、c、d、e、f、g是分别满足O兰a兰0.5、0兰b兰5、5兰c兰25、5<d兰10、O< e 刍 1.5、0 刍 f 刍 2、1 刍 g 刍 8、70 刍 100 — b — c — d — e — f — g 的数值。
6.如权利要求3所述的软磁性合金，其具有下述所示组成的成分，
(Fe1 — aMa) ιοο-b-c-d-e-f-gM bBcPdCueM fM g 此处，M1是Co、Ni中的至少任一种元素，M2是从由Nb、Mo、Zr、Ta、W、Hf、T1、V、Cr、Mn构成的组中选择的至少I种元素，M3是从由钼族元素、稀土类元素、Au、Ag、Zn、Sn、Sb、In、Rb、Sr、Cs、Ba构成的组中选择的至少I种元素，M4是从由C、S1、Al、Ga、Ge构成的组中选择的至少1种元素，&、13、(3、(1、6^4是分别满足0刍a刍0.5、1刍b刍10、5 ^ c ^ 18、5<d 刍 8、0.025 刍 e 刍 1、0 刍 f 刍 2、0 刍 g 刍 8、70 刍 100 — b — c — d — e — f — g 的数值。
7.如权利要求4~6中任一项所述的软磁性合金，其中， M2元素中含有0.1原子％以上的Cr元素。
8.如权利要求7所述的软磁性合金，其中， M2元素中含有1.0原子％以上的Cr元素。
9.如权利要求1~8中任一项所述的软磁性合金， 其具有由Δ Tx = Tx — Tg表示的过冷却液体区域,其中，Δ Tx表示过冷却液体区域，Tx表不结晶化开始温度，Tg表不玻璃化温度。
10.如权利要求9所述的软磁性合金，其中， 所述八1^为201:以上，Λ Tx表示过冷却液体区域。
11.一种软磁性薄带， 其包括权利要求1~10中任一项所述的软磁性合金，并且所述软磁性薄带的厚度为10 μ m以上、300μ--以下。
12.—种线束磁芯或层叠磁芯， 其包括权利要求11所述的软磁性薄带。
13.一种软磁性构件， 其包括权利要求1~10中任一项所述的软磁性合金，且具有厚度0.3mm以上的板状或外径Imm以上的棒状形状 。
14.一种软磁性构件， 其包括权利要求1~10中任一项所述的软磁性合金，且部分地具有厚度为1mm以上的板状或棒状的部位。
15.—种软磁性粉末， 其包括权利要求1~10中任一项所述的软磁性合金，且所述软磁性粉末的平均粒径为Iym以上、150μηι以下。
16.—种软磁性粉末， 其包括权利要求1~10中任一项所述的软磁性合金，是利用水喷雾法而制作的。
17.—种压粉磁芯， 其是将下述混合物成型而成的，所述混合物主要包括权利要求15或16所述的软磁性粉末和将所述软磁性粉末绝缘、结合的结合剂。
18.—种感应器， 其是将权利要求12或17所述的线束磁芯或层叠磁芯或压粉磁芯配置于线圈附近而成的。
19.软磁性薄带或软磁性粉末的制造方法，包括: 使熔融状态的下述Fe基合金组合物骤冷凝固而形成薄带或粉末的工序(a)，所述Fe基合金组合物是权利要求1~10中任一项所述的Fe基合金组合物；以及将所述粉末在400°C以上、700°C以下的温度下进行热处理的工序(b)。
20.线束磁芯或层叠磁芯或压粉磁芯的制造方法， 包括将权利要求12或17所述的线束磁芯或层叠磁芯或压粉磁芯在400°C以上、700°C以下的温度下进行热处理的工序。
21.感应器的制造方法，包括: 将下述混合物成型得到压粉体的工序(c)，所述混合物主要包括权利要求15或16所述的软磁性粉末和将所述软磁性粉末绝缘、结合的结合剂； 将所述压粉体配置于线圈附近的工序(d);以及 将所述压粉体在400°C以上、700°C以下的温度下进行热处理的工序(e)。
22.感应器的制造方法，包括: 将下述混合物与线圈成型为一体，得到一体成型体的工序(f)，所述混合物主要包括权利要求15或16所述的软磁性粉末和将所述软磁性粉末绝缘、结合的结合剂；以及将所述一体成型体在400°C以上、700°C以下的温度下进行热处理的工序(g)。
23.线束磁芯或层叠磁芯、压粉磁芯或感应器的制造方法， 所述方法是使用权利要求2、4或5所述的软磁性合金的线束磁芯或层叠磁芯、压粉磁芯或感应器的制造方法 ，包括在300°C以上、600°C以下的温度下进行热处理的工序。
【文档编号】C22C45/02GK103540872SQ201310459671
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2008年3月19日 优先权日:2007年3月20日
【发明者】浦田显理, 松元裕之, 牧野彰宏 申请人:Nec东金株式会社, 国立大学法人东北大学