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技术

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。

Soft magnetic alloy and magnetic components using the soft magnetic alloy and method of producing them

A soft magnetic alloy containing P, B and Cu as an essential component. Preferably, the Fe based alloy has the following components: Fe containing 70 atomic% or more, 5~25 atom% B, 1.5 atom less Cu (not including 0), and 10 atom less (not including 0) P.

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号:200880008743.6,申请日:2008.03.19，专利技术名称:“”的申请的分案申请 。
本专利技术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。
技术介绍
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。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。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。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。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。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专利文献1:日本专利特开平09 - 320827号公报专利文献2:日本专利特开平11 - 071647号公报专利文献3:专利第2573606号公报专利文献4:日本专利特开2004 - 349585号公报专利文献5:专利第2812574号公报
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。还发现通过在本专利技术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专利技术。即，本专利技术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。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。根据本专利技术，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。另外，上述软磁性合金中，可以提供使用其的薄带或本文档来自技高网...

【技术保护点】
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0的Cu，以及大于5原子%但在10原子%以下的P。

【技术特征摘要】
2007.03.20 JP 2007-0734961.一种软磁性合金， 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 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：浦田显理，松元裕之，牧野彰宏，
申请(专利权)人：NEC东金株式会社，国立大学法人东北大学，
类型：发明
国别省市：