[发明专利]非晶质软磁合金和使用这种合金的电感部件

说明书

本申请为专利申请案(申请日2007年2月2日，申请号200710006386.7，发明名称为“非晶质软磁合金和使用这种合金的电感部件”)的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种非晶质软磁合金，另外还涉及使用这种合金的条材、带材、粉末、元件和部件。

背景技术

非晶质磁性合金起先于Fe-P-C，之后开发出低损耗材料Fe-Si-B、高饱和磁通量密度(Bs)材料Fe-B-C等。这些材料由于损耗低而已被期望作为变压器材料，但因为其成本高并且与诸如硅钢片的常规材料相比其Bs较低，所以还没有得到广泛应用。另外，由于这些非晶质合金要求冷却速度为10⁵K／sec或更高，所以只能生产厚度仅为大约200μm(实验室最高水平)的带材。因此，必须将所述带材缠绕到磁芯内或者将所述带材层压到磁芯内，这极大地限制了非晶质合金的应用。

自从二十世纪八十年代后半期，已开始开发所谓金属玻璃的合金体系，在该合金体系中，与那时之前的非晶质合金相反，在结晶温度的低温侧观察到玻璃转变并且出现了过冷液态范围。过冷液态范围被认为关系到玻璃结构的稳定性。因此，这种合金体系的非晶质形成能力非常好，这在当时之前是不曾出现的。例如，已经发现Ln-A1-TM、Zr-Al-Ni，并且已经发现Pd-Cu-Ni-P基合金，从中可以制得分别大约几毫米厚的金属玻璃块元件。自从二十世纪九十年代中期以来还发现了Fe基金属玻璃，并且已经报道了可以实现厚度均为1mm或以上的金属玻璃块元件的成分。例如，发现了Fe-(Al，Ga)-(P，C，B，Si)(非专利文献1：Mater.Trans.，JIM，36(1995)，1180)，Fe-(Co，Ni)-(Zr，Hf，Nb)-B(非专利文献2：Mater.Trans.，JIM，38(1997)，359；专利文献1：日本未审查专利申请公开(JP-A)No.2000-204452)，Fe-(Cr，Mo)-Ga-P-C-B(专利文献2：日本未审查专利申请公开(JP-A)No.2001-316782)，Fe-Co-RE-B(专利文献3：日本未审查专利申请公开(JP-A)No.2002-105607)等。然而，与常规的合金相比，尽管这些合金各自都提高了非晶质形成能力，但存在由于含有大量的非磁性成分等而使得饱和磁通量密度低的问题。很难使得非晶质形成能力和磁性能都令人满意。

通常已知的非晶质合金，诸如Fe-Si-B和Fe-P-C，是公知的高磁导率并且低损耗的材料，因此适合于变压器芯、磁头等。然而，由于非晶质形成能力低，厚度均为大约20μm的带材和厚度为大约100μm的线材仅被商品化，它们另外还应该被形成层压的或缠绕的磁芯。因此，形状方面的自由度极小。另一方面，通过将具有良好软磁性能的低损耗非晶质粉末制成压粉铁芯可以实现三维成型，这因此被视为大有希望。然而，由于根据任一种所述成分非晶质形成能力都不足够，所以很难采用水雾化方法或类似方法来制得粉末。另外，如果使用含有杂质的廉价的铁镍合金材料或类似材料，那么预期降低非晶质形成能力，从而减少非晶质的一致性，因此导致软磁性能的减弱。同样就Fe基金属玻璃而言，尽管它们各自的非晶质形成能力都很强，但由于它们含有大量的非金属成分，而铁系元素的含量又很低，所以很难同时满足其磁性能的要求。另外，由于玻璃化转变温度较高，同样也会出现热处理温度等升高的问题。

发明内容

因此本发明的目的在于，提出一种非晶质软磁合金，通过对合金组成进行选择和优化，可使其具有过冷液态范围，并且非晶质形成能力很高，软磁性能也很好。

本发明的另一个目的在于，提出都使用这种非晶质软磁合金的带材、粉末、高频磁芯、块状元件。

为了实现前述目的，在经过对各种合金组合物进行刻苦研究之后，本发明的发明人发现，通过将从Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W中选取的一种或多种元素加入到Fe-P-B基合金中并且对那些组合物组分进行确定，可以实现提高非晶质形成能力和出现明显的过冷液态范围，并且完成本发明。

另外，本发明的发明人发现，通过将从Al、Cr、Mo和Nb中选取的一种或多种元素加入到Fe-P-B基合金中并且另外将Ti、C、Mn和Cu元素加入到Fe-P-B基合金中并且对那些组合物组分进行确定，可以实现提高非晶质形成能力和出现明显的过冷液态范围，这进一步改善了合金组合物，并且完成了本发明。