[发明专利]合金组成物、铁基纳米结晶合金及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合在变压器、电感器或马达磁芯等中使用的软磁性合金，及其制造方法。

背景技术

作为软磁性非晶质合金之一，有专利文献1公开的Fe-B-P-M(M＝Nb、Mo、Cr)系的软磁性非晶质合金。本非晶质合金具有良好的软磁特性，是相较于市售的铁系非晶质而言熔解温度低的合金，因此容易非晶质化，另外，还适合作为粉尘材料。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本特开2007-231415号公报

发明内容

(发明要解决的问题)

但是，在专利文献1的非晶质合金中具有下述问题：使用Nb、Mo或Cr等非磁性金属元素时饱和磁通密度Bs下降。另外，饱和磁致伸缩为17×10^-6，有比Fe、Fe-Si、Fe-Si-Al、Fe-Ni等其它软磁性材料大的问题。

所以，本发明目的在于，提供具有高饱和磁通密度且磁致伸缩低的软磁性合金及其制造方法。

(用于解决课题的手段)

本案发明人等倾力研究，结果发现可以使用在Fe-B-P中加入Cu并以非晶质为主相的特定合金组成物作为用于获得铁基纳米结晶合金的初始原料。

特别是通过以与Fe的共晶组成位于高Fe侧的P与B作为主要构成元素，由此为高Fe组成，且能降低熔解温度。详细而言，特定的合金组成物以规定的组成式来表示，并具有非晶相作为主相。在对该特定的合金组成物进行热处理时，可以析出含有25nm以下的bccFe的纳米结晶。由此，可以提高铁基纳米结晶合金的饱和磁通密度，并可以降低饱和磁致伸缩。

本发明的一个方面提供组成式Fe_(100-X-Y-Z)B_XP_YCu_Z的合金组成物，其中4≤X≤14at％，0＜Y≤10at％，0.5≤Z≤2at％。

关于Fe-Nb等常用工业原料，除了价格较高之外，也有含有大量Al或Ti等杂质且由于这些杂质的混入程度而造成非晶质形成力与软磁特性显著下降的情况。

为此，即便使用杂质较多的工业原料也能稳定进行制造，对适合工业化的软磁性合金有所需求。

为了响应这种需求，本发明人等进行了研究，结果在合金组成物中的Al、Ti、Mn、S、O、N的含量处在特定范围的情况下，即使使用低价的工业原料也能够容易地制造合金组成物。

本发明的另一个方面提供一种组成式是Fe_(100-X-Y-Z)B_XP_YCu_Z的合金组成物，其中4≤X≤14at％，0＜Y≤10at％，0.5≤Z≤2at％，且Al、Ti、Mn、S、O、N的含量是：0≤Al≤0.5质量％，0≤Ti≤0.3质量％，0≤Mn≤1.0质量％，0≤S≤0.5质量％，0＜O≤0.3质量％，0≤N≤0.1质量％。

(发明的效果)

使用本发明的合金组成物作为初始原料而制造的铁基纳米结晶合金，因为饱和磁通密度高且磁致伸缩低，故适于磁性部件的小型化、高效率化。

另外，本发明的合金组成物，其主要构成元素较少，为4种元素，容易控制大量生产时的主成分组成及杂质。

另外，本发明的合金组成物，因为熔解温度低，故合金容易熔解，非晶质容易形成，即使利用现有装置也能制造，并且能减轻给予该装置的负荷。

另外，本发明的合金组成物，熔汤状态的粘性也低。所以，在构成粉末形状的合金组成物时，也有易于得到球状的微粉末、非晶质也容易形成的优点。

进而，若使合金组成物中的Al、Ti、Mn、S、O、N的含量在本发明规定的范围内，即使利用低价的工业原料也能容易地制造合金组成物。

附图说明

图1是表示本发明的实施例和比较例的热处理温度与矫顽磁力Hc的关系的图。

图2是表示利用粉化法制作的具有Fe_83.4B₁₀P₆Cu_0.6组成的合金组成物粉末的SEM照片。

图3是表示利用粉化法制作的具有Fe_83.4B₁₀P₆Cu_0.6组成的合金组成物粉末的热处理前后的XRD轮廓图。

具体实施方式