[发明专利]铁基软磁性合金的制造方法

说明书

本发明涉及用于磁头、变压器、扼流线圈等的软磁性合金的制造方法。

通常，用于磁头的芯、脉冲电动机的磁芯或变压器、扼流线圈等的软磁性合金要求具有饱和磁通密度高、导磁率高、低保磁力、容易做成薄形、低磁致伸缩等特性。因此，在软磁性合金开发中，考虑这些特性要求进行各种合金材料的研究。

现有技术中，作为上述用途的材料，有铝硅铁粉、坡莫合金、硅钢等的结晶质合金。尤其近年来，也使用Fe或Co基的非晶质合金。

软磁性合金用于各种电子机器中时，常常使用做成薄带状的软磁性合金。制造这种软磁性合金薄带的公知方法不是轧制，而是把溶融状合金喷射到高速旋转的冷却体上，由急剧冷却而得到的。

这种将溶融金属急剧冷却制成的软磁性合金薄带，例如USP4,881,989号公报所记载，进行将该金属的结晶化以上温度约保持1小时的热处理，急剧冷却时，使得在非结晶质的软磁性合金中产生结晶相，这样，可得到具有高饱和磁通密度和导磁率这一优良软磁性特性的、硬度高、耐热性也好的软磁性合金。

但是，这样得到的软磁性合金虽然具有优良的磁性特性，但为了对应机器的小型化、高性能化、批量生产化，希望开发出以更好的生产性制造具有更高性能的软磁性材料、特别是具有高导磁率软磁性合金的方法。

本发明是为解决这一问题而做出的，其目的在于提供一种生产生性好的、制造具有更优良磁性特性的软磁性合金的方法。

为了实现上述目的，本发明的铁基软磁合金的制造方法的特征是，将含有以Fe为主成份、从Zr、Nb中选择出的1种或2种金属元素构成的元素M和B的溶融金属喷射到移动的冷却体上，生成非晶质合金薄带，对该非晶质合金薄带进行热处理，该热处理将该非晶质薄带在最初的结晶相析出的第1结晶化温度以上、第2结晶相析出的第2结晶化温度以下的保持温度中保持0～20分钟(退火时间)，使其析出至少有50％以上的组织是具有bcc构造的以Fe为主成份、平均结晶粒径为30nm以下的微细结晶组织。

上述热处理中的保持时间(退火时间)最好是0～10分钟。

上述热处理中的保持温度最好在500～800℃范围内。

进行上述热处理时，最好以20℃/分～200℃/分的升温速度升温到保持温度。

下面，详细说明本发明。

用本发明的制造方法制造铁基软磁性合金时，先将合有以Fe为主成分、从Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W中选择出的1种或2种以上金属元素构成的元素M和B的溶融金属急剧冷却，生成非晶质合金薄带。该合金薄带的制造方法，例如可以采用把溶融金属喷射到高速旋转着的冷却辊等移动冷却体上等公知方法。

然后对生成的非晶质合金薄带进行热处理，该热处理是，将该非晶质薄带在最初的结晶相析出的第1结晶化温度以上、第2结晶相析出的第2结晶化温度以下的保持温度中保持0～20分钟。本发明中，把热处理中的最高温度定义为保持温度，将其保持时间定义为保持时间。

急剧冷却状态的合金薄带，其组织以非晶质为主体，对其加热升温时，在某一温度以上，平均结晶粒径为30nm以下的、以Fe为主成分的bcc(体心立方构造)结晶粒构成的微结晶相析出。本说明书中，把具有该bcc构造的铁基微结晶相析出时的温度称为第1结晶化温度。该第1结晶化温度根据合金的组成而变化，约为480～550℃。

当达到高于该第1结晶化温度的温度时，Fe₂B、或合金中含有Zr的情况下，Fe₃Zr等使软磁性特性恶化的化合物相(第2结晶相)析出。本说明书中，把这种化合物相析出时的温度称为第2结晶化温度。该第2结晶化温度根据合金的组成而变化，约为740～810℃。

因此，本发明中，合金的组成最好这样设定：用保持温度500～800℃的范围对非晶质合金薄带进行热处理时，使具有bcc构造的以铁为主成分的微结晶相析出、且上述化合物相不析出。

本发明中，用上述保持温度保持非晶质合金薄带的时间，可以是20分钟以下的短时间，根据合金的组成，即使是0分钟、即升温后立刻降温无保持时间也能得到高导磁率。另外，当组成中不含有Cu及Si、尤其是不含有Si时，用10分钟以下的短保持时间可得到高导磁率。这是因为添加了Si时，为了使Si充分固溶在Fe内，必须加长保持时间的缘故。添加了Si时，虽然保持时间比上述范围加长也没关系，但即使加长保持时间，磁性特性也不提高，只能使制造时间变长生产性变差，所以最好不添加Si。另外，加长保持时间后，因组织内的组成的摇动容易产生新的核，虽然平均结晶粒径变化不太大，但结晶粒径容易不均匀，软磁性特性变差。