[发明专利]纳米结晶磁性合金及其制造方法、合金薄带及磁性部件

说明书

技术领域

本发明涉及适用于各种磁性部件的具有高饱和磁通密度及优良软磁特性的、尤其是具有优良的交流磁特性的纳米结晶磁性合金及其制造方法、以及由纳米结晶磁性合金构成的合金薄带及磁性部件。

背景技术

各种变压器、电抗器·扼流圈、电磁干扰防止部件、激光电源和加速器等用的脉冲功率磁性部件、电机、发电机等所用的磁性材料，需要具备高饱和磁通密度及优良的交流磁特性，因此一般采用硅钢、铁氧体、Co基非晶质合金、Fe基非晶质合金、Fe基纳米结晶合金等。

廉价且磁通密度高的硅钢板极难加工到与非晶质薄带相等的薄度，另外，由于其涡电流损失大，因此导致在高频中的磁芯损失大。铁氧体的饱和磁通密度低，用于需要大的工作磁通密度的高功率时，由于磁性饱和而不适用。Co基非晶质合金的饱和磁通密度低，为1T以下，导致高功率用部件变大，而且，该合金的热稳定性差，导致磁芯损失经时增加，再者，还存在Co价格昂贵导致成本升高的问题。

作为Fe基非晶质合金，在特开平5-140703号中公开了一种变压器磁芯Fe基非晶质合金薄带，其特征在于，具有可以用(Fe_aSi_bB_cC_d)_100-xSn_x(原子％)(a＝0.80～0.86、b＝0.01～0.12、C＝0.06～0.16、d＝0.001～0.04、a+b+c+d＝1以及x＝0.05～1.0)表示的组成，具有优良的软磁特性(良好的角型特性、低保磁力及大磁通密度)。由原子间距离、配位数及Fe浓度决定的该Fe基非晶质合金的饱和磁通密度的理论上限值低，为1.65T左右，因此存在磁致伸缩大，在应力作用下特性劣化，以及在可听频带中的S/N比差等问题。为了增加Fe基非晶质合金的饱和磁通密度，还提出了用Co、Ni等置换Fe的一部分的方案，结果是成本升高且效果差。

作为Fe基纳米结晶合金，在特开平1-156451号中公开了一种软磁性Fe基纳米结晶合金，其特征在于，具有可以用(Fe_1-aCo_a)_100-x-y-z-αCu_xSi_yB_zM`<sub>α</sub>(原子％)(其中，M`是从Nb、W、Ta、Zr、Hf、Ti及Mo的组群中选出的至少1种的元素，a、x、y、z及α为分别满足0≤a≤0.3、0.1≤x≤3、3≤y≤6、4≤z≤17、10≤y+z≤20以及0.1≤α≤5的条件的数字)表示的组成，组织的50％以上由平均粒径为1000埃以下的晶粒构成。但是，该Fe基纳米结晶合金的饱和磁通密度不够充分，为1.5T左右。

特开2006-40906号中，公开了使Fe基合金熔液急冷凝固，形成具有平均粒径为50nm以下的α-Fe结晶相被分散到非晶质相中的混相组织，可以进行180。弯曲的薄带，通过将所述薄带加热到较α-Fe结晶相的结晶化温度更高的温度而制成软磁性薄带的制造方法。但该软磁性薄带的饱和磁通密度不够充分，为1.6T左右。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种因为实质上不含Co而廉价的、且饱和磁通密度高，为1.7T以上，保磁力及磁芯损失低的纳米结晶磁性合金及其制造方法，以及由纳米结晶磁性合金构成的薄带及磁性部件。

一般认为为了获得优良的软磁特性，对完全非晶质的合金进行热处理，使其结晶化即可，但本发明的发明人员发现，当合金的Fe含量多时，首先制成非晶质相中分散有微细晶粒的合金，通过对其进行热处理，可以获得高饱和磁通密度、低保磁力及低磁芯损失的纳米结晶磁性合金。本发明正是基于该发现而完成的。

即，本发明的第一磁性合金，其特征在于，具有可以用下述通式(1)表示的组成：

Fe_100-x-yCu_xB_y(原子％)…(1)

(其中，x及y为满足0.1≤x≤3及10≤y≤20的条件的数字)

其由非晶质母相中含有平均粒径60nm以下的晶粒的组织构成，饱和磁通密度为1.7T以上。

本发明的第二磁性合金，其特征在于，具有可以用下述通式(2)表示的组成：

Fe_100-x-y-zCu_xB_yX_z(原子％)…(2)