【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種トランス、チョー
クコイル、可飽和リアクトル、ノイズフィルター等に用
いられる軟磁気特性に優れた磁心に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、各種トランス、チョークコイル、
可飽和リアクトル、ノイズフィルター等の磁心としては
高電気抵抗で渦電流損が少ない等の利点を有するフェラ
イト磁心、高飽和磁束密度で比較的鉄損が少ないケイ素
鋼磁心、中程度の飽和磁束密度で比較的高周波特性に優
れたパーマロイ磁心等が用いられていた。
【0003】しかし、フェライト磁心は飽和磁束密度が
低く、温度特性も悪いため、磁心を小形化することが困
難である欠点がある。ケイ素鋼磁心は飽和磁束密度は高
いが軟磁気特性、特に高周波における透磁率やコア損失
が劣っている。パーマロイ磁心は、高周波磁気特性はケ
イ素鋼より優れたものを得られるが、耐衝撃性に劣って
おり、衝撃により高周波磁気特性が容易に劣化する欠点
があった。
【0004】近年これらの欠点をある程度改善できるも
のとして、非晶質合金で形成する磁心が注目を集め一部
実用化されている。
【0005】非晶質合金は主としてFe系とCo系に大別さ
れ、Fe系の非晶質合金は飽和磁束密度が高く、材料コス
トがCo系に比べて安くつくという利点がある反面、一般
的に高周波においてCo系非晶質合金よりコア損失が大き
く、透磁率も低いという問題がある。またFe系非晶質合
金は磁歪が著しく大きく、磁心がうなりを生じたり含浸
やコーティング等を行うと著しく特性が劣化する欠点が
ある。
【0006】これに対してCo系非晶質合金は高周波のコ
ア損失が小さく、透磁率も高いが、コア損失や透磁率の
経時変化が大きく、飽和磁束密度も十分ではない欠点が
ある。さらには高価なCoを主原料とするため価格的な不
利は免れない。
【0007】このような状況下でFe基非晶質合金につい
て種々の提案がなされた。特公昭60-17019号には、74〜
84原子%のFeと、8〜24原子%のBと、16原子%以下のSi
及び3原子%以下のCの内の少なくとも1つとからなる組
成を有し、その構造の少なくとも85%が非晶質金属素地
の形を有し、かつ非晶質金属素地の全体にわたって不連
続に分布された結晶質粒子群の析出物を有しており、結
晶質粒子群は0.05〜1μmの平均粒度及び1〜10μmの平均
粒子間距離を有しており、粒子群は全体の0.01〜0.3の
平均容積分率を占めていることを特徴とする鉄基含硼素
磁性非晶質合金が開示されている。この合金の結晶質粒
子群は磁壁のピンニング点と作用する不連続な分布のα
-(Fe,Si)粒子群であるとされている。
【0008】また特開昭60-52557号にはFeaCubBcSid(た
だし75≦a≦85,0<b≦1.5,10≦c≦20,d≦10かつc+d≦3
0)からなる低損失非晶質磁性合金が開示されている。こ
の非晶質合金は結晶化温度以下でかつキュリー温度以上
で熱処理される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前記特公昭60-17019号
のFe基軟磁性合金からなる磁心は不連続な結晶質粒子群
の存在によりコア損失は減少するが、それでもコア損失
は依然大きく、特に磁歪が大きいためうなりを生じた
り、含浸コーティングを行うことによりコア損失、透磁
率の著しい劣化を招く問題があり、カットコア等では高
特性のものが得られていない。
【0010】一方、前記特開昭60-52557号のFe基非晶質
合金はCu含有の効果により磁心のコア損失は低下してい
るが、上記結晶粒子含有Fe基非晶質合金を用いた磁心と
同様に満足ではない。さらにはコア損失の経時変化、透
磁率に関しても十分でないという問題がある。
【0011】従って本発明の目的はコア損失が低く、透
磁率が高く、磁歪による特性劣化の小さい磁心を提供す
ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は以下のことを知見した。
【0013】Fe73.4Cu1Nb3.1Si13.4B9.1の組成を有する
溶湯から、単ロール法を用い非晶質化したリボンを作製
し、種々の熱処理条件下で微細結晶粒の割合の異なる試
料(No.1〜5)を作製した。この試料の結晶粒の割合と
実効透磁率(μe1KHz)、コア損失(W2/100K:100KHz,Bm 2K
Gにおける)との関係を求めた。結果を図13,図14に
示す。また試料1〜5の透過電子顕微鏡写真(30万倍)を
図15〜図19に示す。なお、後述する線分法により求
めた微細結晶粒の割合および最大寸法で測定した粒径の
平均(オングストローム)は以下の通りである。
【0014】
以上の図13および図14から明かなように、微細結晶
粒の割合が80%以上になると、実効透磁率が著しく向上
し、またコア損失が低減される。
【0015】以上の試料についてX線回折および透過電
子顕微鏡による分析を行った結果、微細な結晶粒はSi等
が固溶した体心立方格子構造のFeと判断された。本発明
は以上の知見に基づくものであり、体心立方格子構造を
有する最大寸法で測定した粒径の平均が200オングスト
ローム以下の結晶粒が組織の少なくとも80%を占めるFe
基軟磁性合金の薄板を巻回し、積層し、又は基板へ付着
させて形成したことを特徴とする磁心である。
【0016】本発明に係る磁心に用いられる合金として
好ましい組成は、
一般式:
(Fe1-aMa)100-x-y-z-α-β-γCuxSiyBzM'αM"βXγ(原
子%)
(ただし、MはCo及び/又はNiであり、M'はNb,W,Ta,Zr,
Hf,Ti及びMoからなる群から選ばれた少なくとも1種の元
素、M"はV,Cr,Mn,Al,白金属元素,Sc,Y,希土類元素,Au,Z
n,Sn,Reからなる群から選ばれた少なくとも1種の元素、
XはC,Ge,P,Ga,Sb,In,As,Beからなる群から選ばれた少な
くとも1種の元素であり、a,x,y,z,α,β及びγはそれぞ
れ0≦a<0.5,0.1≦x≦3,0≦y≦30,0≦z≦25,0≦y+z≦3
5,0.1≦α≦30,0≦β≦10及び0≦γ≦10を満たす。)に
より表される組成を有する。
【0017】本発明に係る磁心に用いられるFe基軟磁性
合金は、所定組成の非晶質合金を溶湯から急冷すること
により得る工程と、これを加熱し微細な結晶粒を形成す
る熱処理工程とによって得られる。
【0018】前記本発明に用いられる合金において、Cu
は0.1〜3原子%の範囲で含有される。0.1原子%より少
ないとCuの添加によるコア損失低下、透磁率上昇の効果
がほとんどなく、一方、3原子%より多いとコア損失が
未添加のものよりかえって大きくなることがあり、透磁
率も劣化する。本発明において特に好ましいCuの含有量
xは0.5〜2原子%であり、この範囲ではコア損失が特に
小さい。
【0019】Cuのコア損失低下、透磁率上昇作用の原因
は明かではないが次のように考えられる。
【0020】CuとFeの相互作用パラメータは正であり、
固溶度が低く、分離する傾向があるため非晶質状態の合
金を加熱するとFe原子同志またはCu原子同志が寄り集ま
りクラスターを形成するため組成ゆらぎが生じる。この
ため部分的に結晶化しやすい領域が多数でき、そこを核
とした微細な結晶粒が生成される。この結晶はFeを主成
分とするものであり、FeとCuの固溶度はほとんどないた
め結晶化によりCuは微細結晶粒の周囲にはき出され、結
晶粒周辺のCu濃度が高くなる。このため結晶粒は成長し
にくいと考えられる。
【0021】以上のようにCu添加により結晶核が多数で
きることと結晶粒が成長しにくいため結晶粒微細化が起
こると考えられるが、この作用はNb,Ta,W,Mo,Zr,Hf,Ti
等の存在により特に著しくなると考えられる。
【0022】Nb,Ta,W,Mo,Zr,Hf,Ti等が存在しない場合
は結晶粒はあまり微細化されない。Nb,Ta,Zr,Hf,Moは特
に効果が大きいが、これらの元素の中でNbを添加した場
合特に結晶粒が細くなりやすく、軟磁気特性も優れたも
のが得られる。
【0023】またFeを主成分とする微細結晶相が生ずる
ためFe基非晶質合金に比べ磁歪が小さくなり、内部応力
−歪による磁気異方性が小さくなることも軟磁気特性が
改善される理由と考えられる。
【0024】本発明の磁心に係るFe基軟磁性合金の内に
は、例えば、組成式:FebalCu1Nb3B5Si17.5で表される
合金の様に、磁歪が負のもの、或いは磁歪が0又はほと
んど0のものも含まれている。
【0025】Cuを添加しない場合は結晶粒は微細化され
にくく、化合物相が形成しやすいため結晶化により磁気
特性は劣化しやすい。
【0026】V,Cr,Mn,Al,白金属元素,Sc,Y,希土類元素,
Au,Zn,Sn,Re等の元素は耐食性改善、磁気特性改善、磁
歪調整の効果を有するものである。その含有量はせいぜ
い10原子%以下である。含有量が10原子%を超えると著
しい飽和磁束密度の低下を招くためであり、特に好まし
い含有量は8原子%以下である。
【0027】これらの中でRu,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,Au,Cr,V
から選ばれる少なくとも1種の元素を添加した合金から
なる場合は特に耐食性、耐摩耗性に優れた磁心となる。
【0028】本発明において、C,Ge,P,Ga,Sb,In,Be,As
からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を10原子
%以下含むこともできる。これら元素は非晶質化に有効
な元素であり、Si,Bと共に添加することにより合金の非
晶質化を助けるとともに、磁歪やキュリー温度調整に効
果がある。
【0029】Si及びBは、本発明に係る合金の結晶粒微
細化に特に有用な元素である。本発明に係るFe基軟磁性
合金は、好ましくは、一旦Si,Bの添加効果により非晶質
合金とした後で熱処理により微細結晶粒を形成させるこ
とにより得られる。Si及びBの含有量y及びzの限定理由
は、yが30原子%以下、zが25原子%以下、y+zが35原子
%以下でないと、合金の飽和磁束密度の著しい減少があ
るからである。
【0030】他の非晶質形成元素の添加量が少ない時
は、y+zが10〜35原子%の範囲であれば、前記合金の中
間段階での非晶質化が容易である。しかしながら、後述
のM'は非晶質形成元素としても作用するため、B,Siの含
有は必須ではない。
【0031】本発明において、M'はCuとの複合添加によ
り析出する結晶粒を微細化する作用を有するものであ
り、Nb,W,Ta,Zr,Hf,Ti及びMoからなる群から選ばれた少
なくとも1種の元素である。Nb等は合金の結晶化温度を
上昇させる作用を有するが、クラスターを形成し結晶化
温度を低下させる作用を有するCuとの相互作用により析
出する結晶粒が微細化するものと考えられる。M'の含有
量αは0.1〜30原子%であり、0.1原子%未満だと結晶粒
微細化の効果が不十分であり、一方30原子%を超えると
飽和磁束密度の著しい低下を招く。好ましいM'の含有量
αは2〜8原子%である。なおM'としてNbが磁気特性の面
で最も好ましい。またM'の添加によりCo基高透磁率材料
と同等の高い透磁率を有するようになる。
【0032】残部は不純物を除いて実質的にFeが主体で
あるが、Feの一部は成分M(Co及び/又はNi)により置換
することもできる。Mの含容量aは0≦a<0.5であるが、
好ましくは、0≦a≦0.3である。aが0.3を超えると、コ
ア損失が増加する場合があるためである。
【0033】M"の添加により、耐食性の改善、磁気特性
の改善、又は磁歪調整効果が得られる。M"が10原子%を
超えると飽和磁束密度低下が著しい。
【0034】本発明に係る合金のうち特に0≦a≦0.3,0.
5≦x≦2,10≦y≦25,3≦z≦12,18≦y+z≦28,2≦α≦8の
関係を有する場合特に高透磁率、低コア損失が得られや
すい。
【0035】本発明に係わるFe基軟磁性合金は組織の少
なくとも80%以上が体心立方格子構造を有する微細な結
晶粒からなる。
【0036】この結晶粒はα-Feを主体とするものでSi
やB等が固溶していると考えられる。この結晶粒は200オ
ングストローム以下と著しく小さな平均粒径を有するこ
とを特徴とし、合金組織中に均一に分布している。合金
組織のうち微細結晶粒以外の部分は主に非晶質である。
なお微細結晶粒の割合が実質的に100%になっても本発
明の磁心は十分に優れた磁気特性を示す。
【0037】なお、本発明における微細結晶粒の割合は
線分法により求めた値である。この線分法は一般的な方
法であり、組織写真中に引かれた任意の線分(長さL)が
横切る各結晶粒の長さ(L1,L2,L3,…Ln)の合計(L1+L2+L3
+…Ln)を求め、これをLで割ることにより、結晶粒の割
合を求めるものである。なお、結晶粒の割合が約80%以
上と多くなると、結晶粒がほぼ組織全体を占めるように
見えるが、この場合でも幾分非晶質相が存在するものと
考えられる。というのは、図19に示すように結晶粒の
外周部が顕微鏡写真ではぼやけて見えるが、これは非晶
質相の存在によるためのものであると考えられるからで
ある。この前提に立つと、ぼやけて見える外周部の割合
から、大体の非晶質相の割合がわかる。このように結晶
粒の割合が多い場合、割合を正確な数値で表すことはき
わめて困難である。
【0038】本発明において、N,O,S等の不可避的不純
物については所望の特性が劣化しない程度に含有してい
ても本発明の磁心に用いられる合金組成と同一とみなす
ことができるのはもちろんである。
【0039】次に本発明の磁心の製造方法について説明
する。まず上記所定の組成の溶湯から、片ロール法、双
ロール法等の公知の液体急冷法によりリボン状の非晶質
合金を形成する。通常、片ロール法等により製造される
非晶質合金リボンの板厚は3〜100μm程度であるが、板
厚が25μm以下のものが高周波において使用される磁心
用薄帯として特に適している。
【0040】この非晶質合金は結晶相を含んでいてもよ
いが、後の熱処理により微細な結晶粒を均一に生成する
ためには非晶質であるのが望ましい。
【0041】非晶質リボンは熱処理の前に巻回、打ち抜
き、エッチング等をして所定の形状に加工し磁心とする
方が望ましい。
【0042】この理由は非晶質の段階ではリボンは加工
性が良いが、一旦結晶化すると加工性が著しく低下する
場合が多いからである。しかしながら、熱処理後巻回す
る、エッチングする等の加工を行い磁心を製造すること
も可能である。
【0043】熱処理は所定の形状に加工した非晶質合金
リボンを真空中または水素、窒素、Ar等の不活性ガス雰
囲気中、又は大気中において一定時間保持し行う。熱処
理温度及び時間は非晶質合金リボンからなる磁心の形
状、サイズ、組成等により異なるが、一般的に450℃〜7
00℃で5分〜24時間程度が望ましい。熱処理温度が450℃
未満であると結晶化が起こりにくく、熱処理に時間がか
かりすぎる。また700℃より高いと粗大な結晶粒が生成
したり、不均一な形態の結晶粒が生成するおそれがあ
り、微細な結晶粒を均一に得ることができなくなる。ま
た熱処理時間については、5分未満では加工した合金全
体を均一な温度とすることが困難であり磁気特性がばら
つきやすく、24時間より長いと生産性が悪くなるだけで
なく結晶粒の過剰な成長や不均一な形態の結晶粒の生成
により磁気特性の低下が起こりやすい。好ましい熱処理
条件は、実用性及び均一な温度コントロール等を考慮し
て、500℃〜650℃で5分〜6時間である。
【0044】熱処理雰囲気はAr,窒素,水素等の不活性ガ
ス雰囲気又は還元性雰囲気が望ましいが、大気中等の酸
化性雰囲気でも良い。冷却は空冷や炉冷等により、適宜
行うことができる。また場合によっては多段の熱処理を
行うこともできる。また熱処理の際磁心材に電流を流し
たり高周波磁界を印加し磁心を発熱させることにより磁
心を熱処理することもできる。
【0045】熱処理を直流あるいは交流等の磁場中で行
うこともできる。更には磁場中熱処理により本磁心に用
いられている合金に磁気異方性を生じさせ特性向上をは
かることができる。磁場は熱処理の間中印加してもよい
が全期間印加する必要はなく、合金のキュリー温度Tcよ
り低い温度のときで十分な効果が得られる。
【0046】
【実施例】本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0047】(実施例1)原子%でCu1%,Si16.5%,B6
%,Nb3%及び残部実質的にFeからなる組成の溶湯から、
単ロール法により幅20mm,厚さ18μmのリボンを作製し
た。このリボンのX線回折を行ったところ図1に示すよ
うな非晶質合金に典型的なハローパターンが得られた。
またこのリボンの透過電子顕微鏡写真(30万倍)を図2
に示す。図1,図2より明かなように得られたリボンは
ほぼ完全な非晶質であった。次にこの非晶質リボンから
外径13mm、内径10mmのリングを打ち抜き、アルゴンガス
雰囲気中、530℃で1時間熱処理を行った。熱処理後のリ
ボンのX線回折パターンは図3に示すように結晶ピーク
が認められた。図4はこの熱処理後のリボンの透過電子
顕微鏡(30万倍)であり、熱処理後の組織の大部分(ほ
ぼ100%)が微細な結晶粒からなることがわかった。結
晶粒の平均粒径は約100オングストロームであった。
【0048】X線回折パターン及び透過電子顕微鏡によ
る分析から、この結晶粒はSi等が固溶した体心立方構造
のFeであると推定された。
【0049】また、組織中のCuの濃度分布を観察したと
ころ、Cuは主に結晶粒周辺に存在していることが確認さ
れた。
【0050】次に熱処理を行ったリング状の薄帯10枚を
積層しフェノール樹脂製のコアケースに入れ、磁気特性
を測定した。
【0051】その結果Bs=12kG,Br/Bs=62%,Hc=0.012Oe,
1kHzにおける実効透磁率μe1K=76000,100kHz,Bm 2kGに
おけるコア損失W2/100K=250mW/ccの特性が得られた。Bs
はCo基アモルファス磁心より高く、実効透磁率μe1K,コ
ア損失W2/100KはCo基アモルファス磁心に匹敵する優れ
た特性を示した。
【0052】次にこの磁心をエポキシ樹脂で含浸し磁気
特性を測定した。Bs=12kG,Br/Bs=50%,Hc=0.014 Oe,μ
e1K=42000,W2/100K=380mW/ccの特性が得られ、従来のFe
基アモルファス磁心に比べ著しく特性劣化が小さいこと
が確認された。
【0053】この理由を明かにするため非晶質状態およ
び同じ熱処理条件の薄帯の飽和磁歪定数λsを測定し
た。その結果、非晶質状態でλs=+20.8×10-6、熱処理
後においてλs=+1.3×10-6であり、本発明磁心の磁歪が
著しく小さいことが確認された。
【0054】(実施例2)表1に示す組成を有する幅5m
m,厚さ18μmの非晶質合金薄帯を単ロール法により作製
し、外径19mm、内径15mmにトロイダル状に巻き、巻磁心
とした。巻き方はロールと接触し凝固した面を内側とし
た。巻初めは接着剤、巻終わりはポリイミドテープで固
定した。また薄帯表面にはMgOの粉末を電気泳動法によ
り付着させ層間絶縁を行った。次にこの巻磁心をN2ガス
雰囲気中において約10℃/minの昇温速度で結晶化温度よ
り約50℃高い温度まで昇温し、1時間保持後約5℃/minの
冷却速度で室温まで冷却する熱処理を行い超微細結晶粒
組織を有する合金からなる本発明磁心を得た。
【0055】実施例1と同様に組織観察を行ったとこ
ろ、表1のいずれの合金も平均粒径100〜150オングスト
ロームの体心立方構造からなる微細結晶粒が組織の大部
分(ほぼ100%)を占めていること、およびCuが主に結
晶粒周辺に存在していることが確認された。
【0056】次のこの磁心をシリコンオイルにつけた
後、シリコングリースをつめたフェノール樹脂製のケー
スに入れ、蓋を接着剤で固定した。次にこの巻磁心の直
流B−Hカーブ、1kHzにおける実効透磁率μe1K、周波
数100kHz、Bm 2kGにおけるコア損失W2/100Kを測定し
た。また飽和磁歪λsも測定した。得られた結果を表1
に示す。本発明合金の飽和磁束密度Bsは10kGを越えるも
のがあり、Co基アモルファス合金より高く軟磁気特性も
Co基アモルファスと同等以上の特性が得られることがわ
かる。また磁歪が小さくほぼ磁歪が0のものも得られ
る。
【0057】
【表1】
Bs Hc W2/100K λs
組 成(at%) μe1K
(kG) (Oe) (mW/cc) (×10-6)
Fe74Cu0.5Si13.5B9Nb3 12.4 0.013 68000 300 +1.8
本 Fe74Cu1.5Si13.5B9Nb2 12.6 0.015 76000 230 +2.0
Fe79Cu1.0Si8B9Nb3 14.6 0.056 21000 470 +1.8
Fe74.5Cu1.0Si13.5B6Nb5 11.6 0.020 42000 350 +1.5
発 Fe77Cu1.0Si10B9Nb3 14.3 0.025 48000 430 +1.6
Fe73.5Cu1.0Si17.5B5Ta3 10.5 0.015 42000 380 -0.3
Fe71Cu1.5Si13.5B9Mo5 11.2 0.012 68000 280 +1.9
明 Fe74Cu1.0Si14B8W3 12.1 0.022 74000 250 +1.7
Fe73Cu2.0Si13.5B8.5Hf3 11.6 0.028 29000 350 +2.0
Fe74.5Cu1.0Si13.5B9Ta2 12.8 0.018 33000 480 +1.8
例 Fe72Cu1.0Si14B8Zr5 11.7 0.030 28000 380 +2.0
Fe71.5Cu1.0Si13.5B9Ti5 11.3 0.038 28000 480 +1.8
Fe73Cu1.5Si13.5B9Mo3 12.1 0.014 69000 250 +2.8
Fe73.5Cu1.0Si13.5B9Ta3 11.4 0.017 43000 330 +1.9
Fe71Cu1.0Si13B10W5 10.0 0.023 68000 320 +2.5
従 Fe78Si9B13アモルファス 15.6 0.03 5000 3300 +27
来 Co70.3Fe4.7Si15B10アモルファス 8.0 0.006 8500 350 〜0
例 Fe84.2Si9.6Al6.2 (wt%) 11.0 0.02 10000 − 〜0
【0058】(実施例3)表2に示す組成の幅5mm,厚さ
18μmの非晶質合金薄帯を単ロール法により作製し、ロ
ールと接触させ凝固した面を外側とし、セラミックス製
のボビンに外径19mm、内径15mmのトロイダル状に巻回
し、巻磁心を作製した。巻初めはレーザー光を照射し一
部溶解させ固定し、巻終わりは金属製のテープにより固
定した。次にこの巻磁心をArガス雰囲気中において約20
℃/minの昇温速度で結晶化温度より約50℃高い温度まで
昇温し、1時間保持後約10℃/minの冷却速度で室温まで
冷却する熱処理を行い超微細結晶粒組織を有する合金か
らなる本発明磁心を得た。実施例1と同様に組織観察を
行ったところ、表2のいずれの合金も平均粒径100〜150
オングストロームの体心立方構造からなる微細結晶粒が
組織の大部分(ほぼ100%)を占めていることおよびCu
が主に結晶粒周辺に存在していることが確認された。
【0059】次にこの巻磁心の直流B−Hカーブ、1kHz
における実効透磁率μe1K、周波数100kHz、Bm 2kGにお
けるコア損失W2/100Kおよび合金の飽和磁歪λsを測定し
た。得られた結果を表2に示す。本発明の磁心の飽和磁
束密度Bsは通常のCo基アモルファス合金や80wt%Niパー
マロイより高く、μe1K,Hc,W2/100K等はCo基アモルファ
スと同等以上の特性を示す上に磁歪が小さく軟磁性材料
として最適な特性を有しており、本発明磁心の特性が優
れていることがわかる。
【0060】
【表2】
Bs Hc W2/100K λs
組 成(at%) μe1K
(kG) (Oe) (mW/cc) (x10-6)
(Fe0.959Ni0.041)73.5Cu1Si13.5B9Nb3 12.3 0.018 32000 280 +4.6
(Fe0.93Ni0.07)73.5Cu1Si13.5B9Nb3 12.1 0.023 18000 480 +4.8
(Fe0.905Ni0.095)73.5Cu1Si13.5B9Nb3 11.8 0.020 16000 540 +5.0
(Fe0.986Co0.014)73.5Cu1Si13.5B9Nb3 12.6 0.011 82000 280 +4.0
(Fe0.959Co0.041)73.5Cu1Si13.5B9Nb3 13.0 0.015 54000 400 +4.2
(Fe0.93Co0.07)73.5Cu1Si13.5B9Nb3 13.2 0.020 27000 500 +4.8
Fe71.5Cu1Si15.5B7Nb5 10.7 0.012 85000 230 +2.8
Fe71.5Cu1Si17.5B5Nb5 10.2 0.010 80000 280 +2.0
Fe71.5Cu1Si19.5B3Nb5 9.2 0.065 8000 820 +1.6
Fe70.5Cu1Si20.5B5Nb3 10.8 0.027 23000 530 〜0
Fe75.5Cu1Si13.5B7Nb3 13.3 0.011 84000 250 +1.5
Fe87Cu1B5Zr7 15.5 0.044 20000 570 +0.9
Fe90Cu1B2Hf7 16.0 0.037 18000 540 〜0
Fe88Cu1Si2B3Zr7 15.0 0.025 28000 540 〜0
Fe90Cu1B2Zr7 16.5 0.03 17000 580 〜0
Fe86Cu1B6Zr7 15.2 0.04 48000 520 〜0
【0061】(実施例4)Fe79Cu1Nb3Si8B9(原子%)の
組成を有する幅50mm、厚さ18μmの非晶質合金薄帯を作
製し、図5に示す形状のE型の形状にホトエッチングを
行った。次にこの薄帯の表面にSiO2膜を形成した後結晶
化温度より高い550℃で1時間保持し室温まで空冷する熱
処理を行った。
【0062】次にこれを層間にエポキシ樹脂を介し積層
し図6に示す形状の積層磁心を得た。次にこの磁心を2
つ組み合せEEコアとし100kHz、Bm 2kGにおける損失を
測定した。コア損失は400mW/ccであり、Co基アモルファ
ス磁心に匹敵する値を示した。
【0063】(実施例5)表3に示す組成の幅5mm、厚
さ18μmの非晶質合金薄帯を単ロール法により作製し内
径12mm、外径18mmの巻磁心を作製した。次にこの巻磁心
を大気中で結晶化温度より50℃高い温度で熱処理し微細
結晶粒組織を有する合金からなる本発明磁心を得た。こ
の磁心の薄帯表面を分析したところSiの酸化物層が形成
されていることが確認された。
【0064】次にこの磁心をフェノール樹脂製のケース
に入れ、1kHzにおける実効透磁率μe1K,100kHz,2kGにお
けるコア損失W2/100Kを測定した。
【0065】測定後ケース中にエポキシ樹脂を入れ真空
含浸を行い120℃で硬化させた後同様にμe1K,W2/100Kを
測定した。得られた結果を表3に示す。また比較のため
従来のアモルファス巻磁心について検討した結果につい
ても示す。
【0066】Co基のアモルファス磁心はμe1Kが高くコ
ア損失W2/100Kも低く、その特性は含浸後もあまり劣化
しないが本発明磁心より飽和磁束密度Bsが低い。Fe基ア
モルファス磁心は含浸によりμe1K、コア損失ともに著
しく劣化する。
【0067】これに対して本発明磁心はBsが10kG以上の
ものがあり含浸後の磁気特性の劣化も小さく優れた特性
を示すことがわかる。
【0068】
【表3】
含 浸 前 含 浸 後
組 成 (at%) Bs W2/100K W2/100K
(kG) μe1K (mW/cc) μe1K (mW/cc)
Fe70.5Cu1Nb3Si20.5B5 10.8 23000 530 20000 550
本 Fe73.5Cu1Nb3Si17.5B5 11.8 50000 350 45000 370
Fe71.5Cu1Nb5Si17.5B5 10.2 80000 280 56000 340
発 Fe73Cu1.5Mo3Si13.5B9 12.1 69000 250 48000 320
Fe73.5Cu1Ta3Si17.5B5 10.5 42000 380 38000 410
明 Fe73Cu2Hf3Si13.5B8.5 11.6 29000 350 20000 390
Fe72Cu1Zr5Si14B8 11.7 28000 480 19000 550
例 Fe74Cu1W3Si14B8 12.1 74000 250 59000 330
Fe77Cu1Nb3Si10B9 14.3 48000 430 32000 550
Fe74.5Cu1Nb3Si13.5B8 11.6 42000 350 38000 380
従 Fe74.5Nb3Si13.5B9アモルファス 12.7 14400 1470 2000 3300
来 Fe77.5Si13.5B9アモルファス 15.0 3800 2800 1500 3800
例 Co67Fe4Mo1.5Si16.5B11 5.5 88000 350 65000 380
アモルファス
【0069】(実施例6)幅25mm、厚さ20μmのFe73.5C
u1Nb3Si13.5B9非晶質合金薄帯を単ロール法により作製
した。
【0070】次にこの薄帯とガラステープを重ね、巻回
し図7に示す形状の外径150mm、内径100mmの巻磁心を作
製した。
【0071】次にこの巻磁心にガラス被覆銅線を巻きこ
の銅線に電流を流し約10 Oeの磁界を磁路方向に印加し
ながらN2ガス雰囲気中550℃で1時間保持し熱処理を行っ
た。
【0072】昇温速度は10℃/min、冷却速度は2.5℃/mi
nとした。この磁心の直流B−Hカーブ、コア損失、最
大透磁率を測定した。
【0073】その結果、飽和磁束密度Bsが12.4kG、角形
比Br/Bsが90%、保磁力Hcが0.005Oe、最大透磁率μmが1
800000,100kHz、2kGにおけるコア損失W2/100Kが800mW/c
cの特性が得られた。
【0074】(実施例7)Fe71.5Cu1Nb5Si13.5B9の組成
を有する幅3mm、厚さ15μmの非晶質合金薄帯を作製し、
外径8mm、内径4mmの巻磁心を作製した。次にこの磁心を
窒素ガスを流しながら610℃に昇温した炉に入れ1時間保
持後炉から取り出し空冷する熱処理を行った。
【0075】得られた微細結晶粒組織を有する合金から
なる磁心をエポキシ樹脂で約0.5mmの厚さに粉体コーテ
ィングしB−Hカーブおよび1kHzにおける実効透磁率μ
e1K,100kHz、2kGにおけるコア損失W2/100Kを測定した。
得られた結果を表4に示す。
【0076】比較のためFe76.5Cr1Si13.5B9アモルファ
ス合金磁心をコーティングした場合の特性を示す。
【0077】本発明磁心は従来のFe基アモルファス磁心
より磁歪が小さいため歪の影響を受けにくく、コーティ
ングを行っても優れた特性を示すことがわかる。更にこ
のコーティングした本発明のコアを湿度90%温度30℃の
恒温槽に1ケ月入れた後再度磁気特性を測定したが変化
は認められなかった。また1mの高さからコンクリート上
に10回落下させた後も磁気特性に変化はないことが確認
された。
【0078】
【表4】
組 成 Bs Hc μe1K W2/100K
(at%) (kG) (Oe) (mW/cc)
本発明 Fe71.5Cu1Nb5Si13.5B9 11.3 0.012 72000 320
従来例 Fe76.5Cr1Si13.5B9アモルファス 14.3 0.11 1400 2400
【0079】(実施例8)Fe73.5Cu1Ta3Si13.5B9の組成
を有する幅20mm、厚さ20μmの非晶質合金薄帯を単ロー
ル法により作製した。次にこの薄帯にチラノポリマーを
主体とする溶液を塗布し、200℃で乾燥した後、図8に
示す形状の巻磁心を作製し、N2雰囲気中において熱処理
した。熱処理は、10℃/minの速度で昇温し570℃に1時間
保持後5℃/minの冷却速度で室温まで冷却した。次にこ
の磁心の周囲に図9のようにカプトンテープを巻きつけ
100kHz,2kGにおけるコア損失を測定した。430mW/ccとい
うCo基アモルファス磁心に匹敵する値が得られた。測定
後透過電子顕微鏡により薄帯を観察したところ組織の大
部分(ほぼ100%)が約100オングストローム程度の平均
粒径の結晶粒からなることが確認された。
【0080】(実施例9)Fe74.5Cu1Nb2Si13.5B9の組成
を有する幅20mm、厚さ20μmの非晶質合金薄帯を作製
し、外径13mm、内径10mmにプレスで打ち抜き530℃に保
たれたN2ガス雰囲気の炉に1時間入れ炉から取り出し空
冷する熱処理を行った。次にこのリング状の薄帯を外径
13mm、内径10mm、厚さ40μmのセラミックスリングと交
互に20層積層し本発明磁心を作製した。
【0081】1kHzにおける実効透磁率μe1Kが76000,100
kHz、2kGにおけるコア損失250mW/ccが得られた。測定後
透過電子顕微鏡により組織観察を行ったところ、組織の
大部分(ほぼ100%)が約100オングストローム程度の平
均粒径の結晶粒からなることが確認された。
【0082】(実施例10)Fe71.5Cu1Nb5Si15.5B7の組
成を有する幅25mm、厚さ25μmの非晶質合金薄帯を作製
し、SiO2-TiO2系金属アルコキシド部分加水分解ゾルに
セラミックス粉末を混合した溶液を片面に塗布し乾燥し
た後外径80mm、内径78mmのステンレス製リングに巻きつ
け内径80mm、外径120mmの巻磁心を作製した。次にこの
磁心にガラス被覆銅線を巻き、これに交流の電流を流
し、磁路方向に最大10 Oeの磁界がかかった状態で10℃/
minの昇温速度で昇温し590℃に1時間保持した後室温ま
で5℃/minの降温速度で降温した。
【0083】次にこの磁心の外周部に厚さ1mmのステン
レス製のバンドをし固定した。この磁心の磁気特性を測
定したところ飽和磁束密度Bsが10.6kG、角形比Br/Bsが8
0%、保磁力Hcが0.015Oe,100kHz、2kGにおけるコア損失
が500mW/ccの特性が得られた。飽和磁束密度が高く、角
形比が高く、コア損失が低いためパルス圧縮用の磁気ス
イッチ等に最適である。なお、測定後透過電子顕微鏡に
より、組織観察を行ったところ、組織の大部分(ほぼ10
0%)が約120オングストロームの平均粒径の結晶粒から
なることが確認された。
【0084】(実施例11)Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9の組
成を有する幅15mm、厚さ15μmの非晶質合金薄帯を作製
し、アルミナ粉末を表面に塗布した後外径30mm、内径18
mmに巻き回し巻磁心とし磁路と直角方向に5000 Oeの磁
界を印加しながら550℃まで20℃/minの昇温速度で昇温
し1時間保持した後2℃/minの冷却速度で250℃まで冷却
後磁場印加をやめ炉外に取り出しチッ素ガスをふきつけ
室温まで冷却した。熱処理後のコアをベーク製のコアケ
ースに入れ直流B−Hカーブおよびパルス透過率のμp
の動作磁束密度ΔB依存性を測定した。得られた結果を
図10,図11に示す。なお透過電子顕微鏡およびX線
回折の結果熱処理後の磁心は80%以上が微細な結晶粒か
らなることが確認された。
【0085】本発明磁心は飽和磁束密度が高く低角形比
でかつ透磁率が高く、実効パルス透磁率μpの動作磁束
密度変化量ΔB依存性がMn-ZnフェライトやCo基アモルフ
ァス磁心よりはるかに優れている。このためインバータ
用トランスやコモンモードチョーク用磁心に最適であ
る。
【0086】(実施例12)単ロール法により幅5mm、
板厚18μmのFe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶質合金薄帯を作
製し外径19mm、内径15mmに巻回し巻磁心を作製した。
【0087】作製した巻磁心のうち1つは550℃に昇温し
た炉に、そのまま入れ1時間保持後炉から取り出す熱処
理を行い、もう1つはガラス被覆銅線を巻きこの銅線に
電流を流し、磁心の磁路方向に10 Oeの磁界を印加し550
℃に昇温した炉に1時間保持後280℃まで5℃/minの冷却
速度で冷却し更に炉から取り出し室温まで空冷した。
【0088】熱処理後の磁心の温度特性を図12に示
す。なお熱処理後の合金薄帯の透過電子顕微鏡観察の結
果大部分(ほぼ100%)が微細な結晶粒からなることが
確認された。
【0089】図からわかるように本発明磁心の磁気特性
の温度変化は150℃まで小さく、実用材として十分な特
性を有していることがわかる。
【0090】(実施例13)単ロール法により、表5〜
表8に示す組成の幅5mm、厚さ18μmの非晶質合金薄帯を
作製し、外径19mm、内径15mmの巻磁心を作製し、実施例
1と同様な条件で熱処理を行い100kHz,2kGにおけるコア
損失、1kHzにおける実効透磁率μe1Kを測定した。得ら
れた結果を表5〜表8に示す。
【0091】
【表5】
本発明の熱処理
合 金 組 成 コア損失 実効透磁率
(原子%) W2/100K
(mW/cc) μe1K
Fe71Cu1Si15B9Nb3Ti1 230 98000
Fe69Cu1Si15B9W5V1 280 62000
Fe69Cu1Si16B8Mo5Mn1 280 58000
Fe69Cu1Si17B7Nb5Ru1 250 102000
Fe71Cu1Si14B10Ta3Rh1 290 78000
Fe72Cu1Si14B9Zr3Pd1 300 52000
Fe72.5Cu0.5Si14B9Hf3Ir1 310 53000
Fe70Cu2Si16B8Nb3Pt1 270 95000
Fe70.5Cu1.5Si15B9Nb5Au1 250 111000
Fe71.5Cu0.5Si15B9Nb3Zn1 300 88000
Fe69.5Cu1.5Si15B9Nb3Mo1Sn1 270 97000
Fe68.5Cu2.5Si15B9Nb3Ta1Re1 330 99000
Fe70Cu1Si15B9Nb3Zr1Al1 300 88000
Fe70Cu1Si15B9Nb3Hf1Sc1 280 86000
Fe70Cu1Si15B9Hf3Zr1Y1 340 48000
Fe71Cu1Si15B9Nb3La1 380 29000
Fe67Cu1Si17B9Mo5Ce1 370 27000
【0092】
【表6】
本発明の熱処理
合 金 組 成 コア損失 実効透磁率
(原子%) W2/100K
(mW/cc) μe1K
Fe67Cu1Si17B9W5Pr1 390 23000
Fe67Cu1Si17B9Ta5Nb1 400 21000
Fe67Cu1Si17B9Zr5Sm1 360 23000
Fe67Cu1Si16B10Hf5Eu1 370 20000
Fe68Cu1Si18B9Nb3Gd1 380 21000
Fe68Cu1Si19B8Nb3Tb1 350 20000
Fe72Cu1Si14B9Nb3Dy1 370 21000
Fe72Cu1Si14B9Nb3Ho1 360 20000
Fe71Cu1Si14B9Nb3Cr1Ti1 250 88000
(Fe0.95Co0.01)72Cu1Si14B9Nb3Cr1 240 85000
(Fe0.95Co0.05)72Cu1Si14B9Ta3Ru1 260 80000
(Fe0.9Co0.1)72Cu1Si14B9Ta3Mn1 270 75000
(Fe0.99Ni0.01)72Cu1Si14B9Ta3Ru1 260 89000
(Fe0.95Ni0.05)71Cu1Si14B9Ta3Cr1Ru1 270 85000
(Fe0.90Ni0.1)68Cu1Si15B9W5Ti1Ru1 290 78000
(Fe0.95Co0.03Ni0.02)69.5Cu1Si13.5B9W5Cr1Rh1 270 75000
(Fe0.98Co0.01Ni0.01)67Cu1Si15B9W5Ru3 250 72000
【0093】
【表7】
本発明の熱処理
合 金 組 成 コア損失 実効透磁率
(原子%) W2/100K
(mW/cc) μe1K
Fe73Cu1Si13B9Ni3C1 240 70000
Fe73Cu1Si13B9Nb3Ge1 230 68000
Fe73Cu1Si13B9Nb3P1 250 65000
Fe73Cu1Si13B9Nb3Ga1 250 66000
Fe73Cu1Si13B9Nb3Sb1 300 59000
Fe73Cu1Si13B9Nb3As1 310 63000
Fe71Cu1Si13B8Mo5C2 320 52000
Fe70Cu1Si14B6Mo3Cr1C5 330 48000
(Fe0.95Co0.05)70Cu1Si13B9Nb5Al1C1 350 38000
(Fe0.98Ni0.02)70Cu1Si13B9W5V1Ge1 340 39000
Fe68.5Cu1.5Si13B9Nb5Ru1C2 250 88000
Fe70Cu1Si14B8Ta3Cr1Ru2C1 290 66000
Fe70Cu1Si14B9Nb5Be1 250 66000
Fe68Cu1Si15B9Nb5Mn1Be1 250 91000
Fe69Cu2Si14B8Zr5Rh1In1 280 68000
Fe71Cu2Si13B7Hf5Au1C1 290 59000
Fe66Cu1Si16B10Mo5Sc1Ge1 280 65000
Fe67.5Cu0.5Si14B11Nb5Y1P1 250 77000
Fe67Cu1Si13B12Nb5La1Ga1 400 61000
【0094】
【表8】
本発明の熱処理
合 金 組 成 コア損失 実効透磁率
(原子%) W2/100K
(mW/cc) μe1K
(Fe0.95Ni0.05)67Cu1Si13B9Nb5Sm1Sb1 410 58000
(Fe0.92Co0.08)70Cu1Si13B9Nb5Zn1As1 380 57000
(Fe0.96Ni0.02Co0.02)70Cu1Si13B9Nb5Sn1In1 390 58000
Fe69Cu1Si13B9Mo5Re1C2 330 55000
Fe69Cu1Si13B9Mo5Ce1C2 400 56000
Fe69Cu1Si13B9W5Pr1C2 410 52000
Fe69Cu1Si13B9W5Nd1C2 390 50000
Fe68Cu1Si14B9Ta5Gd1C2 410 48000
Fe69Cu1Si13B9Nb5Tb1C2 420 50000
Fe70Cu1Si14B8Nb5Dy1Ge1 410 47000
Fe72Cu1Si13B7Nb5Pd1Ge1 400 46000
Fe70Cu1Si13B9Nb5Ir1P1 410 57000
Fe70Cu1Si13B9Nb5Os1Ga1 250 71000
Fe71Cu1Si14B9Ta3Cr1C1 280 61000
Fe67Cu1Si15B6Zr5V1C5 290 58000
Fe63Cu1Si16B5Hf5Cr2C8 280 57000
Fe68Cu1Si14B9Mo4Ru3C1 260 51000
Fe70Cu1Si14B9Mo3Ti1Ru1C1 270 48000
Fe67Cu1Si14B9Nb6Rh2C1 240 72000
【0095】
【発明の効果】本発明によれば各種トランス、チョーク
コイル、可飽和リアクトル、ノイズフィルター等に好適
なコア損失が低く透磁率が高くかつ特性劣化の小さい磁
心や高角形比の磁心、低角形比の磁心等を提供すること
ができるためその効果は著しいものがある。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to various transformers and choses.
For coil, saturable reactor, noise filter, etc.
The present invention relates to a magnetic core having excellent soft magnetic characteristics. [0002] Conventionally, various transformers, choke coils,
For magnetic cores such as saturable reactors and noise filters
Blower with advantages such as high electrical resistance and low eddy current loss
Unit core, silicon with high saturation magnetic flux density and relatively low iron loss
Steel core, medium saturation flux density and relatively high frequency characteristics
Permalloy core and the like were used. However, the ferrite core has a saturation magnetic flux density.
It is difficult to downsize the magnetic core because of its low temperature and poor temperature characteristics.
There are drawbacks that are difficult. Silicon core has high saturation magnetic flux density
However, soft magnetic properties, especially permeability and core loss at high frequencies
Is inferior. Permalloy core has high frequency magnetic characteristics.
Although it is superior to stainless steel, it has poor impact resistance.
And high frequency magnetic properties are easily degraded by impact
was there. In recent years, these disadvantages can be improved to some extent.
As the magnetic core formed of amorphous alloy attracts attention
Has been put to practical use. [0005] Amorphous alloys are roughly classified into Fe-based and Co-based
The Fe-based amorphous alloy has a high saturation magnetic flux density,
Has the advantage that it is cheaper than Co-based,
Core loss at higher frequencies than Co-based amorphous alloys
And the magnetic permeability is low. In addition, Fe-based amorphous alloy
Gold has a remarkably large magnetostriction, causing the core to beat or impregnate
Disadvantages are that the properties are significantly degraded when
is there. On the other hand, Co-based amorphous alloys
Although the loss is small and the permeability is high, the core loss and permeability
The disadvantage is that the change over time is large and the saturation magnetic flux density is not sufficient.
is there. In addition, expensive Co is used as the main raw material,
The profit is inevitable. Under these circumstances, the Fe-based amorphous alloy
Various proposals have been made. Japanese Patent Publication No. 60-17019, 74-
84 at% Fe, 8 to 24 at% B and up to 16 at% Si
And at least one of C of 3 atomic% or less
Having at least 85% of its structure an amorphous metal substrate
And discontinuous throughout the amorphous metal body
It has crystalline particles that are distributed successively.
The crystalline particle group has an average particle size of 0.05-1 μm and an average of 1-10 μm
It has a distance between particles, and the particle group has a total of 0.01 to 0.3
Iron-based boron-containing material occupying the average volume fraction
A magnetic amorphous alloy is disclosed. Crystalline grains of this alloy
Is a discontinuous distribution α acting on the domain wall pinning point.
-(Fe, Si) particles. Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-52557 discloses Fe a Cu b B c Si d (T
75 ≦ a ≦ 85,0 <b ≦ 1.5,10 ≦ c ≦ 20, d ≦ 10 and c + d ≦ 3
No. 0) is disclosed. This
Amorphous alloy is below the crystallization temperature and above the Curie temperature
Heat treatment. [0009] The above-mentioned Japanese Patent Publication No. 60-17019
Core composed of Fe-based soft magnetic alloy is discontinuous crystalline particles
The core loss is reduced by the presence of
Is still large, especially because of its large magnetostriction
Core loss and magnetic permeability
There is a problem that causes a significant deterioration of the rate.
Characteristics are not available. On the other hand, the Fe-based amorphous material disclosed in the above-mentioned JP-A-60-52557
The core loss of the magnetic core of the alloy is reduced due to the effect of Cu content.
However, a magnetic core using the above-described Fe-based amorphous alloy containing crystal particles is
Not equally satisfied. Furthermore, core loss changes with time, transparency
There is a problem that the magnetic susceptibility is not sufficient. Therefore, an object of the present invention is to provide a low core loss and low permeability.
Providing a magnetic core with high magnetic susceptibility and small deterioration of characteristics due to magnetostriction
The porpose is to do. [0012] In view of the above-mentioned object, intensive studies have been made.
As a result, the inventors have found the following. [0013] Fe 73.4 Cu 1 Nb 3.1 Si 13.4 B 9.1 Having the composition of
Amorphous ribbon made from molten metal using single roll method
However, under various heat treatment conditions, the ratio of fine crystal grains was different.
(Nos. 1 to 5) were prepared. The percentage of crystal grains in this sample
Effective permeability (μ e1KHz ), Core loss (W 2 / 100K : 100KHz, Bm 2K
(In G). The results are shown in FIGS.
Show. In addition, transmission electron micrographs (magnification 300,000) of Samples 1 to 5
These are shown in FIGS. Note that the value is calculated by the line segment method described later.
Of the fine grains and the grain size measured at the largest dimension
The average (angstrom) is as follows. [0014] As is clear from FIGS. 13 and 14 described above, the fine crystal
When the percentage of grains exceeds 80%, the effective magnetic permeability is significantly improved.
And the core loss is reduced. X-ray diffraction and transmission
As a result of analysis using a scanning electron microscope, fine crystal grains
Was determined to be Fe having a body-centered cubic lattice structure with solid solution. The present invention
Is based on the above findings, and the body-centered cubic lattice
The average of the particle size measured at the largest dimension has 200 angst
Fe with less than loam grains accounting for at least 80% of the structure
Winding, laminating, or adhering to a substrate of base soft magnetic alloy
A magnetic core formed by being formed. As an alloy used for the magnetic core according to the present invention,
A preferred composition has the general formula: (Fe 1-a M a ) 100-xyz- α - β - γCu x Si y B z M'αM "βXγ (Hara
(Where M is Co and / or Ni, and M ′ is Nb, W, Ta, Zr,
At least one element selected from the group consisting of Hf, Ti and Mo
Element, M "is V, Cr, Mn, Al, white metal element, Sc, Y, rare earth element, Au, Z
n, Sn, at least one element selected from the group consisting of Re,
X is a small number selected from the group consisting of C, Ge, P, Ga, Sb, In, As, Be
A, x, y, z, α, β and γ are at least one element
0 ≦ a <0.5,0.1 ≦ x ≦ 3,0 ≦ y ≦ 30,0 ≦ z ≦ 25,0 ≦ y + z ≦ 3
5,0.1 ≦ α ≦ 30, 0 ≦ β ≦ 10 and 0 ≦ γ ≦ 10 are satisfied. )
It has a composition represented by Fe-based soft magnetism used in the magnetic core according to the present invention
For alloys, quench the amorphous alloy of the specified composition from the molten metal.
And heating to form fine crystal grains
Heat treatment step. In the alloy used in the present invention, Cu
Is contained in the range of 0.1 to 3 atomic%. Less than 0.1 atomic%
Otherwise, the effect of lowering core loss and increasing magnetic permeability due to the addition of Cu
There is almost no, whereas if it is more than 3 atomic%, core loss
They may be larger than those not added,
The rate also deteriorates. Particularly preferred Cu content in the present invention
x is 0.5 to 2 atomic%, and in this range, the core loss is particularly
small. Causes of Cu core loss reduction and permeability increase
Although it is not clear, it is considered as follows. The interaction parameter between Cu and Fe is positive,
Because of its low solid solubility and tendency to separate,
When gold is heated, Fe atoms or Cu atoms come together
In order to form clusters, composition fluctuations occur. this
As a result, there are many regions that are easy to partially crystallize,
Fine crystal grains are generated. This crystal is mainly composed of Fe
And there is almost no solid solubility of Fe and Cu.
During the crystallization, Cu is extruded around the fine crystal grains,
The Cu concentration around the crystal grains increases. This causes the grains to grow
It is considered difficult. As described above, a large number of crystal nuclei are obtained by adding Cu.
And the crystal grains are difficult to grow.
It is thought that this effect is due to Nb, Ta, W, Mo, Zr, Hf, Ti
It is thought that the presence of the above-mentioned method becomes particularly remarkable. When Nb, Ta, W, Mo, Zr, Hf, Ti, etc. do not exist
Is not very fine. Nb, Ta, Zr, Hf, Mo are special
Is effective, but when Nb is added among these elements,
In particular, the crystal grains tend to be thin, and the soft magnetic properties are also excellent.
Is obtained. Also, a fine crystalline phase mainly composed of Fe is generated.
Therefore, the magnetostriction is smaller than that of an Fe-based amorphous alloy,
-Soft magnetic properties are also reduced due to the reduced magnetic anisotropy due to strain.
It is considered the reason for improvement. In the Fe-based soft magnetic alloy according to the magnetic core of the present invention,
Is, for example, a composition formula: Fe bal Cu 1 Nb Three B Five Si 17.5 Represented by
Like alloys, those with negative magnetostriction or zero or almost no magnetostriction
Almost zero items are included. When Cu is not added, the crystal grains are refined.
Is difficult to form and the compound phase is easy to form.
Characteristics are easily degraded. V, Cr, Mn, Al, white metal element, Sc, Y, rare earth element,
Elements such as Au, Zn, Sn, and Re improve corrosion resistance, improve magnetic properties,
This has the effect of distortion adjustment. Its content is at most
Less than 10 atomic%. Significant when the content exceeds 10 atomic%
This is because it causes a decrease in the saturation magnetic flux density.
The content is less than 8 atomic%. Of these, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au, Cr, V
From alloys added with at least one element selected from
In particular, a magnetic core having excellent corrosion resistance and wear resistance is obtained. In the present invention, C, Ge, P, Ga, Sb, In, Be, As
At least one element selected from the group consisting of 10 atoms
% Or less. These elements are effective for amorphization
It is an element that is not
Aids crystallinity and is effective for magnetostriction and Curie temperature adjustment
There is fruit. Si and B are fine grains of the alloy according to the present invention.
It is an element particularly useful for thinning. Fe-based soft magnetism according to the present invention
The alloy is preferably amorphous once due to the effect of the addition of Si and B.
After forming the alloy, it is possible to form fine crystal grains by heat treatment.
And is obtained by Reasons for limiting the y and z contents of Si and B
Means that y is 30 atom% or less, z is 25 atom% or less, and y + z is 35 atom
%, The saturation magnetic flux density of the alloy may be significantly reduced.
This is because that. When the amount of other amorphous forming elements is small
If y + z is in the range of 10 to 35 atomic%,
Amorphization at an intermediate stage is easy. However, below
M 'also acts as an amorphous forming element, and therefore contains B and Si.
Yes is not required. In the present invention, M ′ is obtained by adding complex with Cu.
Has the effect of refining crystal grains
Selected from the group consisting of Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti, and Mo.
It is at least one element. Nb etc. set the crystallization temperature of the alloy
Has the effect of raising, but forms clusters and crystallizes
Deposits due to interaction with Cu, which has a temperature lowering effect
It is considered that the crystal grains to be produced become fine. M 'content
The amount α is 0.1-30 atomic%, and if it is less than 0.1 atomic%, crystal grains
Insufficient effect of miniaturization, while exceeding 30 atomic%
This causes a significant decrease in the saturation magnetic flux density. Preferred M 'content
α is 2 to 8 atomic%. Note that Nb is the surface of the magnetic characteristics as M '
Is most preferred. In addition, Co-based high permeability material
It has a high magnetic permeability equivalent to that of. The balance is substantially Fe-excluding impurities.
But part of Fe is replaced by component M (Co and / or Ni)
You can also. The content a of M is 0 ≦ a <0.5,
Preferably, 0 ≦ a ≦ 0.3. If a exceeds 0.3,
This is because the loss may increase. Improvement of corrosion resistance and magnetic properties by adding M "
Or an effect of adjusting magnetostriction is obtained. M "is 10 atomic%
If it exceeds, the saturation magnetic flux density decreases significantly. Among the alloys according to the present invention, in particular, 0 ≦ a ≦ 0.3,0.
5 ≦ x ≦ 2,10 ≦ y ≦ 25,3 ≦ z ≦ 12,18 ≦ y + z ≦ 28,2 ≦ α ≦ 8
High permeability and low core loss
I'm sorry. The Fe-based soft magnetic alloy according to the present invention has a small structure.
At least 80% of the fine particles have a body-centered cubic lattice structure.
Consists of crystal grains. The crystal grains are mainly composed of α-Fe,
And B etc. are considered to be in solid solution. These grains are 200 o
Having a very small average particle size of less than
And are uniformly distributed in the alloy structure. alloy
The portion of the structure other than the fine crystal grains is mainly amorphous.
Even if the ratio of fine crystal grains is substantially 100%,
The bright magnetic core shows sufficiently excellent magnetic properties. In the present invention, the proportion of fine crystal grains is
This is a value obtained by the line segment method. This line segment method is common
Any line segment (length L) drawn in the tissue photograph
The sum of the lengths (L1, L2, L3, ... Ln) of each traversing crystal grain (L1 + L2 + L3
+… Ln), and dividing this by L,
It seeks a match. The ratio of crystal grains is about 80% or less.
As the number increases, the crystal grains occupy almost the entire structure.
You can see, but even in this case, there is some amorphous phase
Conceivable. This is because, as shown in FIG.
The outer periphery is blurred in the micrograph, but this is amorphous
Because it is thought to be due to the presence of
is there. Based on this assumption, the percentage of the outer periphery that appears blurry
From this, it can be seen that the proportion of the amorphous phase is approximately. Like this crystal
If the ratio of grains is large, it is not possible to express the ratio as an exact number.
It is difficult. In the present invention, inevitable impurities such as N, O, S, etc.
Substances are contained to such an extent that the desired properties do not deteriorate.
It is considered the same as the alloy composition used for the magnetic core of the present invention.
Of course you can. Next, a method of manufacturing a magnetic core according to the present invention will be described.
I do. First, a single roll method, a twin
A ribbon-shaped amorphous material by a known liquid quenching method such as a roll method
Form an alloy. Usually manufactured by single roll method
The thickness of the amorphous alloy ribbon is about 3 to 100 μm.
Magnetic core whose thickness is 25μm or less is used at high frequencies
It is particularly suitable for use as a thin ribbon. This amorphous alloy may contain a crystalline phase.
However, fine grains are uniformly generated by subsequent heat treatment
For this purpose, it is desirable to be amorphous. The amorphous ribbon is wound and punched before heat treatment.
And processed into a predetermined shape by etching etc. to form a magnetic core
Is more desirable. The reason is that the ribbon is processed at the amorphous stage.
Good workability, but once crystallized, workability is significantly reduced
This is because there are many cases. However, winding after heat treatment
Manufacturing a magnetic core by performing processing such as
Is also possible. The heat treatment is performed on an amorphous alloy processed into a predetermined shape.
Place the ribbon in a vacuum or in an inert gas atmosphere of hydrogen, nitrogen, Ar, etc.
Hold for a certain period of time in the atmosphere or the atmosphere. Heat treatment
The temperature and time are determined by the shape of the core made of amorphous alloy ribbon.
Depends on shape, size, composition, etc.
Desirably, the temperature is about 5 minutes to 24 hours at 00 ° C. Heat treatment temperature is 450 ℃
If the amount is less than the above, crystallization hardly occurs, and the heat treatment takes a long time.
Too light. If the temperature is higher than 700 ° C, coarse crystal grains are formed
Or the formation of non-uniform morphological grains.
As a result, fine crystal grains cannot be obtained uniformly. Ma
Heat treatment time is less than 5 minutes
It is difficult to keep the body at a uniform temperature, and the magnetic properties vary.
Easy to stick, longer than 24 hours only lowers productivity
Excessive grain growth and formation of grains with non-uniform morphology
As a result, the magnetic properties tend to deteriorate. Preferred heat treatment
The conditions are set considering practicality and uniform temperature control.
5 minutes to 6 hours at 500 ° C to 650 ° C. The heat treatment atmosphere is inert gas such as Ar, nitrogen, hydrogen, etc.
Although a gas atmosphere or a reducing atmosphere is desirable, acid
A oxidizing atmosphere may be used. Cooling is performed by air cooling, furnace cooling, etc.
It can be carried out. In some cases, multi-step heat treatment
You can do it too. During heat treatment, current is applied to the core material.
Or applying a high-frequency magnetic field to generate heat in the magnetic core
The heart can also be heat treated. Heat treatment is performed in a magnetic field such as direct current or alternating current.
You can also. Furthermore, it is used for this core by heat treatment in a magnetic field.
To improve the properties by causing magnetic anisotropy in the alloy
I can do it. Magnetic field may be applied throughout the heat treatment
Does not need to be applied for the entire period.
Sufficient effects can be obtained at lower temperatures. The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
However, the present invention is not limited to these. Example 1 1% Cu, 16.5% Si, B6
%, Nb3% and the balance substantially consisting of Fe,
A ribbon with a width of 20 mm and a thickness of 18 μm was manufactured by the single roll method.
Was. Figure 1 shows the result of X-ray diffraction of this ribbon.
A halo pattern typical of such an amorphous alloy was obtained.
Fig. 2 shows a transmission electron micrograph (300,000 times) of this ribbon.
Shown in The ribbon obtained as is clear from FIGS. 1 and 2
It was almost completely amorphous. Next, from this amorphous ribbon
Punch a ring with an outer diameter of 13 mm and an inner diameter of 10 mm, and use argon gas
Heat treatment was performed at 530 ° C. for 1 hour in an atmosphere. After heat treatment
The X-ray diffraction pattern of Bonn is a crystal peak as shown in FIG.
Was observed. Figure 4 shows the transmitted electrons of the ribbon after this heat treatment.
It is a microscope (300,000 ×), and most of the structure after heat treatment (approximately
It was found that about 100%) consisted of fine crystal grains. Conclusion
The average grain size of the crystal grains was about 100 angstroms. X-ray diffraction pattern and transmission electron microscope
Analysis shows that these grains have a body-centered cubic structure
Was estimated to be Fe. Further, when the concentration distribution of Cu in the structure was observed,
At this time, it was confirmed that Cu was mainly present around the crystal grains.
Was. Next, ten heat-treated ring-shaped thin ribbons were prepared.
Laminated and placed in a phenolic resin core case, magnetic properties
Was measured. As a result, Bs = 12 kG, Br / Bs = 62%, Hc = 0.012 Oe,
Effective permeability μ at 1kHz e1K = 76000,100kHz, Bm 2kG
Core loss W 2 / 100K = 250mW / cc. Bs
Is higher than the Co-based amorphous core, and the effective permeability μ e1K ,
A loss W 2 / 100K Is superior to Co-based amorphous magnetic cores
Characteristics. Next, this core is impregnated with an epoxy resin,
The properties were measured. Bs = 12kG, Br / Bs = 50%, Hc = 0.014 Oe, μ
e1K = 42000, W 2 / 100K = 380 mW / cc, and
Remarkably less deterioration of characteristics compared to base amorphous core
Was confirmed. To clarify the reason, the amorphous state and the
And the saturation magnetostriction constant λs of the ribbon under the same heat treatment conditions.
Was. As a result, λs = + 20.8 × 10 -6 ,Heat treatment
Later λs = + 1.3 × 10 -6 And the magnetostriction of the magnetic core of the present invention is
It was confirmed that it was extremely small. (Example 2) 5 m in width having the composition shown in Table 1
m, 18μm thick amorphous alloy ribbon produced by single roll method
And wound in a toroidal shape with an outer diameter of 19 mm and an inner diameter of 15 mm.
And The winding method is such that the surface that has contacted the roll and solidified
Was. Use an adhesive at the beginning and a polyimide tape at the end.
Specified. MgO powder is applied to the surface of the ribbon by electrophoresis.
Then, interlayer insulation was performed. Next, this wound core is Two gas
In the atmosphere, increase the crystallization temperature at a heating rate of about 10 ° C / min.
Rise to a temperature about 50 ° C higher, hold for 1 hour, and
Heat treatment to cool to room temperature at cooling rate
The magnetic core of the present invention made of an alloy having a structure was obtained. The structure was observed in the same manner as in Example 1.
All alloys in Table 1 have an average particle size of 100 to 150 Å
Fine grains composed of ROHM's body-centered cubic structure
Share (almost 100%), and Cu
It was confirmed that it was present around the crystal grains. Next, this magnetic core was attached to silicone oil.
After that, a case made of phenol resin filled with silicon grease
And the lid was fixed with an adhesive. Next, the winding core
Flow BH curve, effective permeability μ at 1 kHz e1K ,frequency
Core loss W at several 100kHz, Bm 2kG 2 / 100K Measure
Was. The saturation magnetostriction λs was also measured. Table 1 shows the obtained results.
Shown in The saturation magnetic flux density Bs of the alloy of the present invention exceeds 10 kG.
And higher soft magnetic properties than Co-based amorphous alloys
It can be seen that properties equal to or better than Co-based amorphous
Call In addition, a product with small magnetostriction and almost zero magnetostriction can be obtained.
You. [Table 1] Bs Hc W 2 / 100K λs composition (at%) μ e1K (kG) (Oe) (mW / cc) (× 10 -6 ) Fe 74 Cu 0.5 Si 13.5 B 9 Nb Three 12.4 0.013 68000 300 +1.8 Fe 74 Cu 1.5 Si 13.5 B 9 Nb Two 12.6 0.015 76000 230 +2.0 Fe 79 Cu 1.0 Si 8 B 9 Nb Three 14.6 0.056 21000 470 +1.8 Fe 74.5 Cu 1.0 Si 13.5 B 6 Nb Five 11.6 0.020 42000 350 +1.5 Fe 77 Cu 1.0 Si Ten B 9 Nb Three 14.3 0.025 48000 430 +1.6 Fe 73.5 Cu 1.0 Si 17.5 B Five Ta Three 10.5 0.015 42000 380 -0.3 Fe 71 Cu 1.5 Si 13.5 B 9 Mo Five 11.2 0.012 68000 280 +1.9 Light Fe 74 Cu 1.0 Si 14 B 8 W Three 12.1 0.022 74000 250 +1.7 Fe 73 Cu 2.0 Si 13.5 B 8.5 Hf Three 11.6 0.028 29000 350 +2.0 Fe 74.5 Cu 1.0 Si 13.5 B 9 Ta Two 12.8 0.018 33000 480 +1.8 Example Fe 72 Cu 1.0 Si 14 B 8 Zr Five 11.7 0.030 28000 380 +2.0 Fe 71.5 Cu 1.0 Si 13.5 B 9 Ti Five 11.3 0.038 28000 480 +1.8 Fe 73 Cu 1.5 Si 13.5 B 9 Mo Three 12.1 0.014 69000 250 +2.8 Fe 73.5 Cu 1.0 Si 13.5 B 9 Ta Three 11.4 0.017 43000 330 +1.9 Fe 71 Cu 1.0 Si 13 B Ten W Five 10.0 0.023 68000 320 +2.5 Secondary Fe 78 Si 9 B 13 Amorphous 15.6 0.03 5000 3300 +27 70.3 Fe 4.7 Si Fifteen B Ten Amorphous 8.0 0.006 8500 350 〜0 Example Fe 84.2 Si 9.6 Al 6.2 (wt%) 11.0 0.02 10000 − 00 (Example 3) Width 5 mm, thickness of composition shown in Table 2
An 18μm amorphous alloy ribbon was prepared by the single roll method.
The surface solidified by contact with
Wound in a toroidal shape with an outer diameter of 19 mm and an inner diameter of 15 mm
Then, a wound magnetic core was produced. At the beginning of the volume, irradiate laser light
Part of the winding is fixed and the end of the winding is fixed with metal tape.
Specified. Next, the wound core is placed in an Ar gas atmosphere for about 20 minutes.
Up to about 50 ℃ higher than the crystallization temperature at a heating rate of ℃ / min
Raise the temperature, hold for 1 hour, and cool to room temperature at a cooling rate of about 10 ° C / min.
Alloy with ultra-fine grain structure after cooling heat treatment
Thus, a magnetic core of the present invention was obtained. The tissue observation was performed in the same manner as in Example 1.
As a result, all of the alloys in Table 2 had an average particle size of 100 to 150.
Angstrom body-centered cubic fine grains
Most of the organization (almost 100%) and Cu
Was mainly present around the crystal grains. Next, the DC BH curve of the wound core, 1 kHz
Effective permeability μ at e1K , Frequency 100kHz, Bm 2kG
Core loss W 2 / 100K And the alloy's saturation magnetostriction λs
Was. Table 2 shows the obtained results. Saturated magnetism of the core of the present invention
The bundle density Bs is the same as that of a normal Co-based amorphous alloy or 80 wt% Ni
Higher than Maloy, μ e1K , Hc, W 2 / 100K Etc. are Co-based amorphous
Soft magnetic material with low magnetostriction and characteristics equivalent to or better than
The characteristics of the magnetic core of the present invention are excellent.
You can see that it is. [Table 2] Bs Hc W 2 / 100K λs composition (at%) μ e1K (kG) (Oe) (mW / cc) (x10 -6 ) (Fe 0.959 Ni 0.041 ) 73.5 Cu 1 Si 13.5 B 9 Nb Three 12.3 0.018 32000 280 +4.6 (Fe 0.93 Ni 0.07 ) 73.5 Cu 1 Si 13.5 B 9 Nb Three 12.1 0.023 18000 480 +4.8 (Fe 0.905 Ni 0.095 ) 73.5 Cu 1 Si 13.5 B 9 Nb Three 11.8 0.020 16000 540 +5.0 (Fe 0.986 Co 0.014 ) 73.5 Cu 1 Si 13.5 B 9 Nb Three 12.6 0.011 82000 280 +4.0 (Fe 0.959 Co 0.041 ) 73.5 Cu 1 Si 13.5 B 9 Nb Three 13.0 0.015 54000 400 +4.2 (Fe 0.93 Co 0.07 ) 73.5 Cu 1 Si 13.5 B 9 Nb Three 13.2 0.020 27000 500 +4.8 Fe 71.5 Cu 1 Si 15.5 B 7 Nb Five 10.7 0.012 85000 230 +2.8 Fe 71.5 Cu 1 Si 17.5 B Five Nb Five 10.2 0.010 80000 280 +2.0 Fe 71.5 Cu 1 Si 19.5 B Three Nb Five 9.2 0.065 8000 820 +1.6 Fe 70.5 Cu 1 Si 20.5 B Five Nb Three 10.8 0.027 23000 530 〜0 Fe 75.5 Cu 1 Si 13.5 B 7 Nb Three 13.3 0.011 84000 250 +1.5 Fe 87 Cu 1 B Five Zr 7 15.5 0.044 20000 570 +0.9 Fe 90 Cu 1 B Two Hf 7 16.0 0.037 18000 540 〜0 Fe 88 Cu 1 Si Two B Three Zr 7 15.0 0.025 28000 540 〜0 Fe 90 Cu 1 B Two Zr 7 16.5 0.03 17000 580 〜0 Fe 86 Cu 1 B 6 Zr 7 15.2 0.04 48000 520 to 0 (Example 4) Fe 79 Cu 1 Nb Three Si 8 B 9 (Atomic%)
Creates an amorphous alloy ribbon with a composition of 50 mm width and 18 μm thickness
And photo-etched to the E-shaped shape shown in FIG.
went. Next, SiO Two Crystal after forming the film
Heat for 1 hour at 550 ° C, which is higher than the
Processing was performed. Next, this is laminated between the layers via an epoxy resin.
Then, a laminated magnetic core having the shape shown in FIG. 6 was obtained. Next, this core is
Combined EE core and 100kHz, Bm 2kG loss
It was measured. The core loss is 400mW / cc and the Co-based amorphous
It showed a value comparable to the magnetic core. (Example 5) The composition shown in Table 3 had a width of 5 mm and a thickness of 5 mm.
An 18μm-thick amorphous alloy ribbon was produced by the single roll method.
A wound core having a diameter of 12 mm and an outer diameter of 18 mm was produced. Next, this wound core
Heat treated at 50 ° C higher than crystallization temperature in air
The magnetic core of the present invention made of an alloy having a crystal grain structure was obtained. This
Analysis of the thin ribbon surface of the magnetic core formed a silicon oxide layer
It was confirmed that it was. Next, this magnetic core is attached to a case made of phenol resin.
And the effective permeability μ at 1 kHz e1K , 100kHz, 2kG
Core loss W 2 / 100K Was measured. After the measurement, put the epoxy resin into the case and vacuum
After impregnation and curing at 120 ° C, μe1K, W2 / 100K
It was measured. Table 3 shows the obtained results. Also for comparison
The results of a study on a conventional amorphous wound core
Also shown. The Co-based amorphous core has a high μe1K and
The loss W2 / 100K is also low, and its characteristics deteriorate much after impregnation.
However, the saturation magnetic flux density Bs is lower than that of the magnetic core of the present invention. Fe group
The morphus core has both μe1K and core loss due to impregnation.
Deteriorates. On the other hand, the magnetic core of the present invention has a Bs of 10 kG or more.
Excellent characteristics with little deterioration of magnetic properties after impregnation
It can be seen that [Table 3] Composition before impregnation and after impregnation (at%) Bs W 2 / 100K W 2 / 100K (kG) μ e1K (mW / cc) μ e1K (mW / cc) Fe 70.5 Cu 1 Nb Three Si 20.5 B Five 10.8 23000 530 20000 550 pcs Fe 73.5 Cu 1 Nb Three Si 17.5 B Five 11.8 50000 350 45000 370 Fe 71.5 Cu 1 Nb Five Si 17.5 B Five 10.2 80000 280 56000 340 Fe 73 Cu 1.5 Mo Three Si 13.5 B 9 12.1 69000 250 48000 320 Fe 73.5 Cu 1 Ta Three Si 17.5 B Five 10.5 42000 380 38000 410 Akira Fe 73 Cu Two Hf Three Si 13.5 B 8.5 11.6 29000 350 20000 390 Fe 72 Cu 1 Zr Five Si 14 B 8 11.7 28000 480 19000 550 Example Fe 74 Cu 1 W Three Si 14 B 8 12.1 74000 250 59000 330 Fe 77 Cu 1 Nb Three Si Ten B 9 14.3 48000 430 32000 550 Fe 74.5 Cu 1 Nb Three Si 13.5 B 8 11.6 42000 350 38000 380 Secondary Fe 74.5 Nb Three Si 13.5 B 9 Amorphous 12.7 14400 1470 2000 3300 Fe 77.5 Si 13.5 B 9 Amorphous 15.0 3800 2800 1500 3800 Example Co 67 Fe Four Mo 1.5 Si 16.5 B 11 5.5 88000 350 65000 380 Amorphous (Example 6) Fe having a width of 25 mm and a thickness of 20 μm 73.5 C
u 1 Nb Three Si 13.5 B 9 Fabrication of amorphous alloy ribbon by single roll method
did. Next, the ribbon and the glass tape are stacked and wound.
Then, create a wound core with an outer diameter of 150 mm and an inner diameter of 100 mm as shown in Fig. 7.
Made. Next, a glass-coated copper wire is wound around the core.
Current through the copper wire and apply a magnetic field of about 10 Oe in the direction of the magnetic path.
While N Two Heat treatment at 550 ° C for 1 hour in a gas atmosphere
Was. The heating rate is 10 ° C./min, and the cooling rate is 2.5 ° C./mi.
n. The DC BH curve, core loss,
The large magnetic permeability was measured. As a result, the saturation magnetic flux density Bs was 12.4 kG,
The ratio Br / Bs is 90%, the coercive force Hc is 0.005 Oe, and the maximum magnetic permeability μm is 1
Core loss W at 800000,100kHz, 2kG 2 / 100K Is 800mW / c
The characteristic of c was obtained. Example 7 Fe 71.5 Cu 1 Nb Five Si 13.5 B 9 Composition of
To produce an amorphous alloy ribbon having a width of 3 mm and a thickness of 15 μm,
A wound core having an outer diameter of 8 mm and an inner diameter of 4 mm was produced. Next, this core
Place the furnace in a furnace heated to 610 ° C while flowing nitrogen gas and keep it for 1 hour.
After the heat treatment, it was taken out of the furnace and air-cooled. From the obtained alloy having a fine grain structure,
Powder core with epoxy resin to a thickness of about 0.5 mm
BH curve and effective permeability μ at 1 kHz
e1K , 100kHz, core loss W at 2kG 2 / 100K Was measured.
Table 4 shows the obtained results. For comparison, Fe 76.5 Cr 1 Si 13.5 B 9 Amorpha
This shows the characteristics when a steel alloy core is coated. The core of the present invention is a conventional Fe-based amorphous core.
Less magnetostriction makes it less susceptible to distortion.
It can be seen that excellent characteristics are exhibited even after the coating. More
The core of the present invention coated with 90% humidity and 30 ° C
Magnetic properties were measured again after one month in a thermostat, but changed
Was not found. Also on concrete from a height of 1m
No change in magnetic properties after 10 drops
Was done. [Table 4] Composition Bs Hc μ e1K W 2 / 100K (at%) (kG) (Oe) (mW / cc) Fe of the present invention 71.5 Cu 1 Nb Five Si 13.5 B 9 11.3 0.012 72000 320 Conventional Fe 76.5 Cr 1 Si 13.5 B 9 Amorphous 14.3 0.11 1400 2400 (Example 8) Fe 73.5 Cu 1 Ta Three Si 13.5 B 9 Composition of
Amorphous alloy ribbon 20 mm wide and 20 μm thick with a single row
It was prepared by a metal method. Next, apply the Tyrannopolymer to this ribbon.
After applying the main solution and drying at 200 ° C,
Prepare a wound core of the shape shown Two Heat treatment in atmosphere
did. Heat treatment is performed at a rate of 10 ° C / min to 570 ° C for 1 hour
After the holding, it was cooled to room temperature at a cooling rate of 5 ° C./min. Next
Wrap Kapton tape around the magnetic core as shown in Fig. 9.
The core loss at 100kHz, 2kG was measured. 430mW / cc
A value comparable to that of a Co-based amorphous magnetic core was obtained. Measurement
After observing the ribbon with a transmission electron microscope,
Part (almost 100%) average of about 100 angstroms
It was confirmed that the particles consisted of crystal grains having a particle size. Example 9 Fe 74.5 Cu 1 Nb Two Si 13.5 B 9 Composition of
Amorphous alloy ribbon with width of 20mm and thickness of 20μm
And punched out with a press to an outside diameter of 13 mm and an inside diameter of 10 mm and kept at 530 ° C
N Two Empty for 1 hour in a furnace with gas atmosphere
A heat treatment for cooling was performed. Next, this ring-shaped ribbon is
Interchange with ceramic ring of 13mm, inner diameter 10mm, thickness 40μm
Twenty layers were laminated on each other to produce the magnetic core of the present invention. Effective magnetic permeability μ at 1 kHz e1K Is 76000,100
A core loss of 250 mW / cc at 2 kHz and 2 kHz was obtained. After measurement
When the structure was observed with a transmission electron microscope,
Most (almost 100%) are about 100 Angstrom flat
It was confirmed that the particles consisted of crystal grains having a uniform particle size. Example 10 Fe 71.5 Cu 1 Nb Five Si 15.5 B 7 Pair of
Amorphous alloy ribbon with width of 25mm and thickness of 25μm
And SiO Two -TiO Two -Based metal alkoxide partially hydrolyzed sol
Apply a solution mixed with ceramic powder on one side and dry
And wrap it around a stainless steel ring with an outer diameter of 80 mm and an inner diameter of 78 mm.
A wound core having an inner diameter of 80 mm and an outer diameter of 120 mm was manufactured. Then this
A glass-coated copper wire is wound around the magnetic core, and an alternating current is
And a maximum of 10 Oe in the direction of the magnetic path.
After heating at 590 ° C for 1 hour,
At a cooling rate of 5 ° C./min. Next, a 1 mm thick stainless steel
A band made of Les was fixed. Measure the magnetic properties of this core
As a result, the saturation magnetic flux density Bs was 10.6 kG, and the squareness ratio Br / Bs was 8
Core loss at 0%, coercive force Hc is 0.015Oe, 100kHz, 2kG
However, a characteristic of 500 mW / cc was obtained. High saturation magnetic flux density, corner
Magnetic form for pulse compression due to high form ratio and low core loss
Ideal for switches and the like. After the measurement,
From the observation of the structure, most of the tissue (almost 10
0%) from grains with an average grain size of about 120 angstroms
It was confirmed that it became. (Example 11) Fe 73.5 Cu 1 Nb Three Si 13.5 B 9 Pair of
Production of amorphous alloy ribbon with width of 15 mm and thickness of 15 μm
After applying alumina powder to the surface, the outer diameter is 30 mm, the inner diameter is 18
5,000 mm in a direction perpendicular to the magnetic path
Heating up to 550 ° C at a heating rate of 20 ° C / min while applying a field
After holding for 1 hour, cool to 250 ° C at a cooling rate of 2 ° C / min
Stop applying the magnetic field afterwards and take it out of the furnace and wipe it with nitrogen gas.
Cooled to room temperature. After heat treatment, bake the core
BH curve and pulse transmittance μp
Was measured for the operating magnetic flux density ΔB. The results obtained
These are shown in FIGS. In addition, transmission electron microscope and X-ray
As a result of diffraction, 80% or more of the magnetic core after heat treatment is fine crystal grains.
It was confirmed that the The magnetic core of the present invention has a high saturation magnetic flux density and a low squareness ratio.
Operating flux with effective pulse permeability μp with high magnetic permeability
Mn-Zn ferrite or Co-based amorph
Much better than ass core. Therefore, the inverter
For transformers and cores for common mode chokes.
You. (Example 12) 5 mm wide by the single roll method
18μm thick Fe 73.5 Cu 1 Nb Three Si 13.5 B 9 Create amorphous alloy ribbon
The core was wound around an outer diameter of 19 mm and an inner diameter of 15 mm. One of the manufactured cores was heated to 550 ° C.
Into the furnace, hold it for 1 hour, remove it from the furnace
The other is to wind a glass-coated copper wire around this copper wire
Apply a current and apply a magnetic field of 10 Oe in the
After holding for 1 hour in a furnace heated to ℃, cool down to 280 ℃ at 5 ℃ / min
It was cooled at a speed and taken out of the furnace and air-cooled to room temperature. FIG. 12 shows the temperature characteristics of the magnetic core after the heat treatment.
You. The results of transmission electron microscope observation of the alloy ribbon after heat treatment
Most of the fruits (nearly 100%) can be composed of fine grains
confirmed. As can be seen from the figure, the magnetic characteristics of the magnetic core of the present invention
Temperature change is as small as 150 ° C, which is sufficient for practical use.
It can be seen that it has the property. (Example 13) Table 5
An amorphous alloy ribbon having a composition shown in Table 8 and a width of 5 mm and a thickness of 18 μm was prepared.
Manufacturing, winding core with outer diameter 19 mm, inner diameter 15 mm
Heat treatment under the same conditions as in 1 and core at 100kHz, 2kG
Loss, effective permeability μ at 1 kHz e1K Was measured. Get
The results obtained are shown in Tables 5 to 8. Table 5 Heat treatment alloy composition of the present invention Core loss Effective magnetic permeability (atomic%) W 2 / 100K (mW / cc) μ e1K Fe 71 Cu 1 Si Fifteen B 9 Nb Three Ti 1 230 98000 Fe 69 Cu 1 Si Fifteen B 9 W Five V 1 280 62000 Fe 69 Cu 1 Si 16 B 8 Mo Five Mn 1 280 58000 Fe 69 Cu 1 Si 17 B 7 Nb Five Ru 1 250 102000 Fe 71 Cu 1 Si 14 B Ten Ta Three Rh 1 290 78000 Fe 72 Cu 1 Si 14 B 9 Zr Three Pd 1 300 52000 Fe 72.5 Cu 0.5 Si 14 B 9 Hf Three Ir 1 310 53000 Fe 70 Cu Two Si 16 B 8 Nb Three Pt 1 270 95000 Fe 70.5 Cu 1.5 Si Fifteen B 9 Nb Five Au 1 250 111000 Fe 71.5 Cu 0.5 Si Fifteen B 9 Nb Three Zn 1 300 88000 Fe 69.5 Cu 1.5 Si Fifteen B 9 Nb Three Mo 1 Sn 1 270 97000 Fe 68.5 Cu 2.5 Si Fifteen B 9 Nb Three Ta 1 Re 1 330 99000 Fe 70 Cu 1 Si Fifteen B 9 Nb Three Zr 1 Al 1 300 88000 Fe 70 Cu 1 Si Fifteen B 9 Nb Three Hf 1 Sc 1 280 86000 Fe 70 Cu 1 Si Fifteen B 9 Hf Three Zr 1 Y 1 340 48000 Fe 71 Cu 1 Si Fifteen B 9 Nb Three La 1 380 29000 Fe 67 Cu 1 Si 17 B 9 Mo Five Ce 1 370 27000 [Table 6] Heat treatment alloy composition of the present invention Core loss Effective magnetic permeability (atomic%) W 2 / 100K (mW / cc) μ e1K Fe 67 Cu 1 Si 17 B 9 W Five Pr 1 390 23000 Fe 67 Cu 1 Si 17 B 9 Ta Five Nb 1 400 21000 Fe 67 Cu 1 Si 17 B 9 Zr Five Sm 1 360 23000 Fe 67 Cu 1 Si 16 B Ten Hf Five EU 1 370 20000 Fe 68 Cu 1 Si 18 B 9 Nb Three Gd 1 380 21000 Fe 68 Cu 1 Si 19 B 8 Nb Three Tb 1 350 20000 Fe 72 Cu 1 Si 14 B 9 Nb Three Dy 1 370 21000 Fe 72 Cu 1 Si 14 B 9 Nb Three Ho 1 360 20000 Fe 71 Cu 1 Si 14 B 9 Nb Three Cr 1 Ti 1 250 88000 (Fe 0.95 Co 0.01 ) 72 Cu 1 Si 14 B 9 Nb Three Cr 1 240 85000 (Fe 0.95 Co 0.05 ) 72 Cu 1 Si 14 B 9 Ta Three Ru 1 260 80000 (Fe 0.9 Co 0.1 ) 72 Cu 1 Si 14 B 9 Ta Three Mn 1 270 75000 (Fe 0.99 Ni 0.01 ) 72 Cu 1 Si 14 B 9 Ta Three Ru 1 260 89000 (Fe 0.95 Ni 0.05 ) 71 Cu 1 Si 14 B 9 Ta Three Cr 1 Ru 1 270 85000 (Fe 0.90 Ni 0.1 ) 68 Cu 1 Si Fifteen B 9 W Five Ti 1 Ru 1 290 78000 (Fe 0.95 Co 0.03 Ni 0.02 ) 69.5 Cu 1 Si 13.5 B 9 W Five Cr 1 Rh 1 270 75000 (Fe 0.98 Co 0.01 Ni 0.01 ) 67 Cu 1 Si Fifteen B 9 W Five Ru Three Table 7 Heat treatment alloy composition of the present invention Core loss Effective magnetic permeability (atomic%) W 2 / 100K (mW / cc) μ e1K Fe 73 Cu 1 Si 13 B 9 Ni Three C 1 240 70000 Fe 73 Cu 1 Si 13 B 9 Nb Three Ge 1 230 68000 Fe 73 Cu 1 Si 13 B 9 Nb Three P 1 250 65000 Fe 73 Cu 1 Si 13 B 9 Nb Three Ga 1 250 66000 Fe 73 Cu 1 Si 13 B 9 Nb Three Sb 1 300 59000 Fe 73 Cu 1 Si 13 B 9 Nb Three As1 310 63000 Fe 71 Cu 1 Si 13 B 8 Mo Five C Two 320 52000 Fe 70 Cu 1 Si 14 B 6 Mo Three Cr 1 C Five 330 48000 (Fe 0.95 Co 0.05 ) 70 Cu 1 Si 13 B 9 Nb Five Al 1 C 1 350 38000 (Fe 0.98 Ni 0.02 ) 70 Cu 1 Si 13 B 9 W Five V 1 Ge 1 340 39000 Fe 68.5 Cu 1.5 Si 13 B 9 Nb Five Ru 1 C Two 250 88000 Fe 70 Cu 1 Si 14 B 8 Ta Three Cr 1 Ru Two C 1 290 66000 Fe 70 Cu 1 Si 14 B 9 Nb Five Be 1 250 66000 Fe 68 Cu 1 Si Fifteen B 9 Nb Five Mn 1 Be 1 250 91000 Fe 69 Cu Two Si 14 B 8 Zr Five Rh 1 In 1 280 68000 Fe 71 Cu Two Si 13 B 7 Hf Five Au 1 C 1 290 59000 Fe 66 Cu 1 Si 16 B Ten Mo Five Sc 1 Ge 1 280 65000 Fe 67.5 Cu 0.5 Si 14 B 11 Nb Five Y 1 P 1 250 77000 Fe 67 Cu 1 Si 13 B 12 Nb Five La 1 Ga 1 [Table 8] Heat treatment alloy composition of the present invention Core loss Effective magnetic permeability (atomic%) W 2 / 100K (mW / cc) μ e1K (Fe 0.95 Ni 0.05 ) 67 Cu 1 Si 13 B 9 Nb Five Sm 1 Sb 1 410 58000 (Fe 0.92 Co 0.08 ) 70 Cu 1 Si 13 B 9 Nb Five Zn 1 As 1 380 57000 (Fe 0.96 Ni 0.02 Co 0.02 ) 70 Cu 1 Si 13 B 9 Nb Five Sn 1 In 1 390 58000 Fe 69 Cu 1 Si 13 B 9 Mo Five Re 1 C Two 330 55000 Fe 69 Cu 1 Si 13 B 9 Mo Five Ce 1 C Two 400 56000 Fe 69 Cu 1 Si 13 B 9 W Five Pr 1 C Two 410 52000 Fe 69 Cu 1 Si 13 B 9 W Five Nd 1 C Two 390 50000 Fe 68 Cu 1 Si 14 B 9 Ta Five Gd 1 C Two 410 48000 Fe 69 Cu 1 Si 13 B 9 Nb Five Tb 1 C Two 420 50000 Fe 70 Cu 1 Si 14 B 8 Nb Five Dy 1 Ge 1 410 47000 Fe 72 Cu 1 Si 13 B 7 Nb Five Pd 1 Ge 1 400 46000 Fe 70 Cu 1 Si 13 B 9 Nb Five Ir 1 P 1 410 57000 Fe 70 Cu 1 Si 13 B 9 Nb Five Os 1 Ga 1 250 71000 Fe 71 Cu 1 Si 14 B 9 Ta Three Cr 1 C 1 280 61000 Fe 67 Cu 1 Si Fifteen B 6 Zr Five V 1 C Five 290 58000 Fe 63 Cu 1 Si 16 B Five Hf Five Cr Two C 8 280 57000 Fe 68 Cu 1 Si 14 B 9 Mo Four Ru Three C 1 260 51000 Fe 70 Cu 1 Si 14 B 9 Mo Three Ti 1 Ru 1 C 1 270 48000 Fe 67 Cu 1 Si 14 B 9 Nb 6 Rh Two C 1 According to the present invention, various transformers and chokes are provided.
Suitable for coils, saturable reactors, noise filters, etc.
Magnet with low core loss, high magnetic permeability, and small characteristic deterioration
Providing cores, magnetic cores with a high squareness ratio, magnetic cores with a low squareness ratio, etc.
The effect is remarkable.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明磁心を製造する中間段階で作製される合
金のX線回折パターンである。
【図2】本発明磁心を製造する中間段階で作製される合
金の透過電子顕微鏡金属組織写真である。
【図3】本発明磁心に用いられる合金のX線回折パター
ンである。
【図4】本発明磁心に用いられる合金の透過電子顕微鏡
金属組織写真である。
【図5】本発明に係る磁心の形状の例を示した図であ
る。
【図6】本発明に係る磁心の形状の例を示した図であ
る。
【図7】本発明に係る磁心の形状の例を示した図であ
る。
【図8】本発明に係る磁心の形状の例を示した図であ
る。
【図9】本発明に係る磁心の形状の例を示した図であ
る。
【図10】本発明磁心の直流B−Hカーブの1例を示し
た図である。
【図11】本発明磁心の実効パルス透磁率μpのΔB依存
性を示した図である。
【図12】本発明磁心の磁気特性の温度依存性の1例を
示した図である。
【図13】結晶粒割合とコア損失の関係を示す図であ
る。
【図14】結晶粒割合と実効透磁率との関係を示す図で
ある。
【図15】結晶粒割合が0%の合金の透過電子顕微鏡金
属組織写真である。
【図16】結晶粒割合が12%の合金の透過電子顕微鏡金
属組織写真である。
【図17】結晶粒割合が47%の合金の透過電子顕微鏡金
属組織写真である。
【図18】結晶粒割合が約80%の合金の透過電子顕微鏡
金属組織写真である。
【図19】結晶粒割合が約100%の合金の透過電子顕微
鏡金属組織写真である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an X-ray diffraction pattern of an alloy produced in an intermediate stage of manufacturing the magnetic core of the present invention. FIG. 2 is a transmission electron microscope microstructure photograph of an alloy produced in an intermediate stage of manufacturing the magnetic core of the present invention. FIG. 3 is an X-ray diffraction pattern of an alloy used for the magnetic core of the present invention. FIG. 4 is a transmission electron microscope microstructure photograph of an alloy used for the magnetic core of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing an example of a shape of a magnetic core according to the present invention. FIG. 6 is a diagram showing an example of the shape of a magnetic core according to the present invention. FIG. 7 is a diagram showing an example of a shape of a magnetic core according to the present invention. FIG. 8 is a diagram showing an example of the shape of a magnetic core according to the present invention. FIG. 9 is a diagram showing an example of the shape of a magnetic core according to the present invention. FIG. 10 is a diagram showing an example of a DC BH curve of the magnetic core of the present invention. FIG. 11 is a diagram showing the ΔB dependency of the effective pulse permeability μp of the magnetic core of the present invention. FIG. 12 is a diagram showing an example of the temperature dependence of the magnetic characteristics of the magnetic core of the present invention. FIG. 13 is a diagram showing a relationship between a crystal grain ratio and a core loss. FIG. 14 is a diagram showing a relationship between a crystal grain ratio and an effective magnetic permeability. FIG. 15 is a transmission electron microscope microstructure photograph of an alloy having a crystal grain ratio of 0%. FIG. 16 is a transmission electron microscope microstructure photograph of an alloy having a crystal grain ratio of 12%. FIG. 17 is a transmission electron microscope microstructure photograph of an alloy having a crystal grain ratio of 47%. FIG. 18 is a transmission electron microscope microstructure photograph of an alloy having a crystal grain ratio of about 80%. FIG. 19 is a transmission electron microscope microstructure photograph of an alloy having a crystal grain ratio of about 100%.