纳米晶合金磁芯、磁芯组件和纳米晶合金磁芯的制造方法技术

在纳米晶合金磁芯的制造方法中，对于通过卷绕或层叠而得到的非晶合金带材的磁芯，利用热处理使其发生纳米晶化，该纳米晶合金磁芯的制造方法包括进行一次热处理的一次热处理工序，和在一次热处理工序后进行的二次热处理工序，其中，在一次热处理中，使磁芯在无磁场环境下从比晶化开始温度低的温度升温至晶化开始温度以上，二次热处理工序包括二次温度保持工序和之后的二次降温工序，在二次温度保持工序中，将磁芯在无磁场环境下保持于200℃以上、小于晶化开始温度的一定的温度，在二次降温工序中，一边在与磁路正交的方向上施加磁场一边进行降温。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纳米晶合金磁芯、磁芯组件和纳米晶合金磁芯的制造方法
本申请涉及由纳米晶合金卷绕或层叠而构成的纳米晶合金磁芯、磁芯组件和纳米晶合金磁芯的制造方法。
技术介绍
作为在磁芯上卷绕导线而构成的磁芯组件，例如有共模扼流圈和电流互感器。共模扼流圈在根据传导模式的不同来区分噪声和信号的滤波器等中使用。电流互感器是测量用的电流变压器，例如在电流测量仪或漏电断路器等中使用。它们具有用于形成闭合磁路的软磁材料的磁芯。作为其中使用的磁芯，专利文献1公开了利用Fe基、Co基纳米晶合金薄带(ribbon，带材)制成的磁芯是较为理想的。纳米晶合金与坡莫合金和Co基非晶合金相比能够表现出较高的饱和磁通密度，而与Fe基非晶合金相比具有较高的导磁率。纳米晶合金的有代表性的组分例如已被专利文献2等公开。使用了纳米晶合金的磁芯的制造方法的典型例包括以下工序：使具有期望组分的原料合金熔液急冷来生成非晶合金带材的工序，将该非晶合金带材卷绕成环状芯材的工序，和通过热处理使非晶合金带材晶化来获得具有纳米晶组织的磁芯的工序。对于纳米晶合金磁芯来说，能够通过热处理时的温度曲线或在热处理时在特定的方向上施加磁场，来大幅改变导磁率μ和矩形比等磁特性。例如专利文献3公开了一种技术，通过使磁场施加方向为磁芯的高度方向或径向方向，实现了导磁率μ(50Hz～1kHz)为70000以上、矩形比为30％以下的高导磁率且低矩形比的磁芯。在上述专利文献3的[0018]段，作为制造方法记载了，将合金磁芯的表面温度保持在晶化温度+100℃以下，同时进行纳米晶化的一次热处理。由此，即使是大型磁芯也能够获得优秀的软磁特性，并且即使对大量的磁芯进行热处理，特性偏差也较小，能够制造量产性较好的、具有优秀的软磁特性的纳米晶合金磁芯，此外，专利文献3还指出，脱离该温度范围会产生矫顽力增大等问题。专利文献4公开了一种使用了纳米晶合金的脉冲变压器用磁芯，在-20℃和50℃下初始相对导磁率为50000以上。作为该磁芯的具体制造方法，其公开如下：出于晶化目的而以500℃～580℃、2小时以内之条件进行一次热处理，之后进一步进行二次热处理，其中该二次热处理的温度为300℃以上，且比晶化热处理的温度低，并且比通过晶化而形成的bcc相的居里温度低。该文献还记载了能够一并使用磁场热处理，在实施例和图1、图2中，记载了在二次热处理的过程中从开始保持温度的时间起施加磁场的磁场热处理的曲线。与专利文献4同样地，专利文献5也记载了对纳米晶合金磁芯进行一次热处理和二次热处理的实施例，该文献的图4、图5(a)、(b)和图6记载了从开始保持温度的时间起施加磁场的情况下的温度和磁场施加的曲线，而图5(c)记载了不对温度进行保持而是降温并同时施加磁场的情况下的温度和磁场施加的曲线。专利文献5的专利技术之特征在于，规定了一次热处理后的冷却速度(在到达400℃之前，以20℃/min以上的速度进行冷却)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第2501860号公报专利文献2：日本特公平4-4393号公报专利文献3：日本特开平7-278764号公报专利文献4：日本特开平7-94314号公报专利文献5：日本特开平8-85821号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题纳米晶合金磁芯具有1MHz以下频率下的导磁率和阻抗相对导磁率(impedancerelativepermeability)较高、导磁率的温度变动较小之特性，对于纳米晶合金磁芯要求能够进一步提高该特性。本专利技术提供一种至少能够提高这2种特性中的至少1种的纳米晶合金磁芯、磁芯组件和纳米晶合金磁芯的制造方法。用于解决课题的方法在本专利技术的第一纳米晶合金磁芯的制造方法中，对于通过卷绕或层叠而得到的非晶合金带材的磁芯，利用热处理使其发生纳米晶化，该纳米晶合金磁芯的制造方法包括进行一次热处理的一次热处理工序，和在一次热处理工序后进行的二次热处理工序，其中，在一次热处理中，使所述磁芯在无磁场环境下从比晶化开始温度低的温度升温至晶化开始温度以上，所述二次热处理工序包括二次温度保持工序和之后的二次降温工序，在二次温度保持工序中，将磁芯在无磁场环境下保持于200℃以上、小于晶化开始温度的一定的温度，在二次降温工序中，一边在与磁路正交的方向上施加磁场一边进行降温。可以是，在所述二次温度保持工序中，在磁芯的温度相对于要开始施加磁场的时间点的温度到达±5℃的范围后，在该温度的范围内保持1分钟以上的时间。可以是，以60kA/m以上的磁场强度施加所述磁场。可以是，所述二次热处理的保持温度为200℃以上、500℃以下。可以是，所述一次热处理的保持温度为550℃以上、600℃以下。可以是，所述非晶合金带材的厚度为7μm以上、15μm以下。可以是，所述非晶合金带材具有由如下通式表示的组分：(Fe1-aMa)100-x-y-z-α-β-γCuxSiyBzM′αM″βXγ(原子％)(其中，M是Co和/或Ni，M′是选自Nb、Mo、Ta、Ti、Zr、Hf、V、Cr、Mn和W中的至少一种元素，M″是选自Al、铂族元素、Sc、稀土元素、Zn、Sn、Re中的至少一种元素，X是选自C、Ge、P、Ga、Sb、In、Be、As中的至少一种元素，a、x、y、z、α、β和γ分别满足0≤a≤0.5，0.1≤x≤3，0≤y≤30，0≤z≤25，5≤y+z≤30，0≤α≤20，0≤β≤20和0≤γ≤20)。可以是，包括在所述二次热处理之后进行树脂浸渍的工序。可以是，在所述二次热处理中将磁芯在所述无磁场环境下保持于200℃以上、小于晶化开始温度的一定的温度后，一边在与磁路正交的方向上施加磁场一边保持该温度，之后一边在与上述磁路正交的方向上施加磁场一边进行降温。可以是，在所述二次温度保持工序中，在磁芯的温度相对于降温开始温度到达±5℃的范围后，在该温度范围内保持1分钟以上的时间，之后一边保持该温度范围一边在与磁路正交的方向上施加磁场。可以是，在所述二次热处理工序中，在将磁芯在所述无磁场环境下保持于200℃以上、小于晶化开始温度的一定的温度后，从开始降温的时间点起，一边在与所述磁路正交的方向上施加磁场一边开始降温。可以是，所述磁芯的体积为3000mm3以上。可以是，所述一次热处理的工序中的升温速度小于1.0℃/min。可以是，在所述一次热处理的工序中，最高温度超过550℃且为585℃以下。可以是，在所述二次热处理的工序中，施加磁场时的最高温度为200℃以上且小于400℃。可以是，在所述二次热处理的工序中，一边以4℃/min以下的平均速度进行降温，一边施加磁场。本专利技术的第二纳米晶合金磁芯的制造方法包括一次热处理的工序和二次热处理的工序，其中，在一次热处理的工序中，对由可纳米晶化的非晶合金带材构成的非晶磁芯部件，在无磁场环境下从比晶化开始温度低的温度升温至晶化开始温度使其发生纳米晶化，在二次热处理的工序中，在低于晶化开始温度的温度下在与磁路正交的方向上施加磁场，所述一次热处理的工序中的升温速度小于1.0℃/min。本专利技术的第三纳米晶合金磁芯的制造方法包括一次热处理的工序和二次热处理的工序，其中，在一次热处理的工序中，对由可纳米晶化的非晶合金带材构成的非晶磁芯部件，在无磁场环境下从比晶化开始温度低的温度升温至晶化开始温度使其发生纳米晶化，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米晶合金磁芯的制造方法，对于通过卷绕或层叠非晶合金带材而得到的磁芯，利用热处理使其发生纳米晶化，其特征在于，包括：进行一次热处理的一次热处理工序；和在一次热处理工序后进行的二次热处理工序，其中，在一次热处理中，使所述磁芯在无磁场环境下从比晶化开始温度低的温度升温至晶化开始温度以上，所述二次热处理工序包括二次温度保持工序和之后的二次降温工序，在二次温度保持工序中，将磁芯在无磁场环境下保持于200℃以上、小于晶化开始温度的一定的温度，在二次降温工序中，一边在与磁路正交的方向上施加磁场一边进行降温。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.29 JP 2016-190806;2017.07.04 JP 2017-130921.一种纳米晶合金磁芯的制造方法，对于通过卷绕或层叠非晶合金带材而得到的磁芯，利用热处理使其发生纳米晶化，其特征在于，包括：进行一次热处理的一次热处理工序；和在一次热处理工序后进行的二次热处理工序，其中，在一次热处理中，使所述磁芯在无磁场环境下从比晶化开始温度低的温度升温至晶化开始温度以上，所述二次热处理工序包括二次温度保持工序和之后的二次降温工序，在二次温度保持工序中，将磁芯在无磁场环境下保持于200℃以上、小于晶化开始温度的一定的温度，在二次降温工序中，一边在与磁路正交的方向上施加磁场一边进行降温。2.如权利要求1所述的纳米晶合金磁芯的制造方法，其特征在于：在所述二次温度保持工序中，在磁芯的温度到达相对于开始施加磁场的时间点的温度的±5℃的范围后，在该温度的范围内保持1分钟以上的时间。3.如权利要求1或2所述的纳米晶合金磁芯的制造方法，其特征在于：以60kA/m以上的磁场强度施加所述磁场。4.如权利要求1～3中任一项所述的纳米晶合金磁芯的制造方法，其特征在于：所述二次热处理的保持温度为200℃以上500℃以下。5.如权利要求1～4中任一项所述的纳米晶合金磁芯的制造方法，其特征在于：所述一次热处理的保持温度为550℃以上600℃以下。6.如权利要求1～5中任一项所述的纳米晶合金磁芯的制造方法，其特征在于：所述非晶合金带材的厚度为7μm以上15μm以下。7.如权利要求1～6中任一项所述的纳米晶合金磁芯的制造方法，其特征在于：所述非晶合金带材具有由如下通式表示的组分：(Fe1-aMa)100-x-y-z-α-β-γCuxSiyBzM′αM″βXγ(原子％)(其中，M是Co和/或Ni，M′是选自Nb、Mo、Ta、Ti、Zr、Hf、V、Cr、Mn和W中的至少一种元素，M″是选自Al、铂族元素、Sc、稀土元素、Zn、Sn、Re中的至少一种元素，X是选自C、Ge、P、Ga、Sb、In、Be、As中的至少一种元素，a、x、y、z、α、β和γ分别满足0≤a≤0.5，0.1≤x≤3，0≤y≤30，0≤z≤25，5≤y+z≤30，0≤α≤20，0≤β≤20和0≤γ≤20)。8.如权利要求1～7中任一项所述的纳米晶合金磁芯的制造方法，其特征在于：在所述二次热处理之后还具有浸渍树脂的工序。9.如权利要求1～8中任一项所述的纳米晶合金磁芯的制造方法，其特征在于：在所述二次热处理中将磁芯在所述无磁场环境下保持于200℃以上、小于晶化开始温度的一定的温度后，一边在与磁路正交的方向上施加磁场一边保持该温度，之后一边在与上述磁路正交的方向上施加磁场一边进行降温。10.如权利要求1～9中任一项所述的纳米晶合金磁芯的制造方法，其特征在于：在所述二次温度保持工序中，在磁芯的温度到达相对于降温开始温度的±5℃的范围后，在该温度范围内保持1分钟以上的时间，之后一边保持该温度范围一边在与磁路正交的方向上施加磁场。11.如权利要求1～10中任一项所述的纳米晶合金磁芯的制造方法，其特征在于：在所述二次热处理工序中，在将磁芯在所述无磁场环境下保持于200℃以上、小于晶化开始温度的一定的温度后，从开始降温的时间点起，一边在与所述磁路正交的方向上施加磁场一边开始降温。12.如权利要求1～11中任一项所述的纳米晶合金磁芯的制造方法，其特征在于：所述磁芯的体积为3000mm3以上。13.如权利要求1～12中任一项所述的纳米晶合金磁芯的制造方法，其特征在于：所述一次热处理的工序中的升温速度小于1.0℃/min。14.如权利要求1～13中任一项所述的纳米晶合金磁芯的制造方法，其特征在于：在所述一次热处理的工序中，最高温度超过550℃且为585℃以下。15.如权利要求1～14中任一项所述的纳米晶合金磁芯的制造方法，其特征在于：在所述二次热处理的工序中，施加磁场时的最高温度为200℃以上且小于400℃。16.如权利要求1～15中任一项所述的纳米晶合金磁芯的制造方法，其特征在于：在所述二次热处理的工序中，一边以4℃/min以下的平均速度进行降温，一边施加磁场。17.一种纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：萩原和弘，中田二友，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP