[发明专利]Fe基初期超微结晶合金薄带和磁性部件

说明书

技术领域

本发明涉及不会因分切加工而断裂且能够分割为所需的宽度的Fe基初期超微结晶合金薄带、和使用了将其热处理而得的Fe基纳米结晶软磁性合金薄带的磁性部件。

背景技术

Fe基纳米结晶软磁性合金薄带表现出优异的软磁特性，因此被使用于共模扼流线圈、高频变压器、脉冲变压器等的磁心。Fe基纳米结晶软磁性合金薄带可如下获得：通过由液相或气相急冷得到非晶质合金后，在结晶化温度以上的温度实施热处理，由此生成平均粒径约100nm以下的微结晶。在量产时，通过基于单辊法的急冷凝固制造非晶质合金薄带，卷绕为磁心形状后通过热处理来制造。

例如日本特公平-74419号中公开了一种Fe基软磁性合金的制造方法，其特征在于，所述Fe基软磁性合金具有通式：(Fe_1-aM_a)_{100-x-y-z-α-γ}Cu_xSi_yB_zM′_αX_γ（原子%）（其中，M为Co和/或Ni，M′为选自Nb、W、Ta、Zr、Hf、Ti和Mo中的至少一种的元素，X为选自C、Ge、P、Ga、Sb、In、Be和As中的至少一种的元素，a、x、y、z、α和γ分别满足0≤a≤0.5、0.1≤x≤3、0≤y≤30、0≤z≤25、5≤y＋z≤30、0.1≤α≤30及γ≤10。）表示的组成，组织的至少50%由具有以下的平均粒径的微细的结晶粒构成，余量实质上为非晶质，所述方法包括：通过熔液急冷法或气相急冷法而形成所述组成的非晶质合金的工序；和为了在其中形成该平均粒径为以下的微细的结晶粒，对所述非晶质合金实施在405～700℃保持5分钟～24小时的热处理的工序。该Fe基纳米结晶磁性合金具有高相对磁导率和低损耗，但作为流经大电流的风力发电或高速电车用的逆变器中的噪声（ノイズ）部件的磁心使用时，由于相对磁导率高，故存在在大电流区域内容易磁饱和的问题。

为替代通过Fe基非晶质合金的热处理而制造析出有微结晶粒的Fe基软磁性合金，提出了通过制作析出有超微细的微结晶的Fe基超微结晶合金、并将其热处理，从而得到具有高饱和磁通密度和优异的软磁特性的纳米结晶磁性合金的方法。WO2007/032531号公开了一种纳米结晶磁性合金，其具有由通式：Fe_100-x-y-zCu_xB_yX_z（其中，X为选自Si、S、C、P、Al、Ge、Ga和Be中的至少一种的元素，x、y和z分别是以原子%计满足0.1≤x≤3、10≤y≤20、0＜z≤10及10＜y＋z≤24条件的数。）表示的组成，所述纳米结晶磁性合金包含在非晶质母相中含有平均粒径60nm以下的结晶粒的组织，且饱和磁通密度为1.7T以上。该纳米结晶磁性合金通过如下的方法制造：将包含Fe和半金属元素的合金熔液急冷，制作Fe基合金，将所述Fe基合金热处理，形成在非晶质母相中以30体积%以上的比例分散有平均粒径60nm以下的体心立方结构的结晶粒的组织，其中，所述Fe基合金包含在非晶质母相中以大于0体积%且30体积%以下的比例分散有平均粒径30nm以下的结晶粒的组织。

WO2007/032531号中有如下记载：在该纳米结晶磁性合金中，可以用Ni和/或Co置换10原子%以下的Fe，且也可以用选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、铂族元素、Au、Ag、Zn、In、Sn、As、Sb、Bi、Y、N、O和稀土元素中的至少一种元素置换5原子%以下的Fe。但是，在WO2007/032531号的实施例中所制造的纳米结晶磁性合金中，Ni含量少，最大仅为2原子%，且并未同时含有Ni和Nb。另外，纳米结晶磁性合金薄带的宽度窄，仅为5mm。

从生产率的观点出发，优选以均一的厚度尽可能宽幅地形成纳米结晶磁性合金薄带，通过分切加工分割为所需的宽度。但是，已知Ni含量为2原子%以下的纳米结晶磁性合金薄带不仅难以通过单辊法以均一的厚度宽幅地形成，而且由于非常脆，因此存在分切加工时频繁断裂的问题。这是由于冷却辊的宽度方向中央部因合金熔液所致的加热而膨胀，因此喷嘴和冷却辊的间隙在宽度方向中央部变小，由此得到的合金薄带的宽度方向中央部与两端部相比变薄。另外，在Ni含量少的合金薄带中微细结晶粒的体积率高，因此韧性低，容易因分切加工而断裂。

发明内容

发明所要解决的课题