Die Erfindung bezieht sich auf eine amorphe weichmagnetische Legierung
und weiter bezieht sie sich auf einen Streifen oder ein Band, ein Pulver, ein Element
und ein Bauteil, was eine derartige Legierung verwendet.
Magnetische amorphe Legierungen haben mit Fe-P-C begonnen, und es
sind dann Fe-Si-B eines verlustarmen Materials, Fe-B-C eines Materials hoher magnetischer
Sättigungs-Flussdichte (Bs) und so weiter entwickelt worden. Diese Materialien
sind aufgrund ihrer geringen Verluste als Transformatormaterialien erachtet worden,
haben sich aber aufgrund ihrer höheren Kosten und geringeren Bs gegenüber
herkömmlichen Materialien, wie Siliziumstahl-Platten, noch nicht verbreitet.
Ferner ist es, da diese amorphen Legierungen Kühlgeschwindigkeiten von 105
K/s oder höher benötigen, nur möglich, Bänder davon zu herzustellen,
von denen jedes eine Dicke von nur etwa maximal 200 &mgr;m im Labormaßstab
aufweist. Deshalb ist es notwendig, dass das Band in einen Magnetkern gewickelt
ist, oder dass die Bänder in einen Magnetkern hinein laminiert sind, und dies
begrenzt die Anwendung der amorphen Legierung extrem.
Seit der letzten Hälfte der 1980er begannen Metallgläser
genannte Legierungssysteme entwickelt zu werden, in welchen – im Gegensatz
zu den amorphen Legierungen bis dahin – der Glasübergang auf der Tieftemperatur-Seite
einer Kristallisationstemperatur beobachtet wird und ein Bereich unterkühlter
Flüssigkeit erscheint. Es wird angenommen, dass der Bereich unterkühlter
Flüssigkeit mit der Stabilität der Glasstruktur zusammenhängt. Dementsprechend
ist ein derartiges Legierungssystem hervorragend bezüglich dem Vermögen
zum Bilden von Amorphie, was es vorher nicht gab. Zum Beispiel sind Ln-Al-TM-, Zr-Al-Ni-
und wobei Pd-Cu-Ni-P-basierte Legierungen gefunden worden, aus denen es möglich
ist, Metallglas-Masseelemente herzustellen, von denen jedes eine Dicke von etwa
mehreren Millimetern aufweist. Fe-basierte Metallgläser sind auch seit der
Mitte der 1990er gefunden worden, und es sind Zusammensetzungen berichtet worden,
die Metallglas-Masseelemente ermöglichen, von denen jedes eine Dicke von 1
mm oder mehr aufweist. Zum Beispiel werden Fe-(Al, Ga)-(P, C, B, Si) (Nicht-Patentdokument
1: Mater. Trans., JIM, 36 (1995), 1180), Fe-(Co, Ni)-(Zr, Hf, Nb)-B (Nicht-Patentdokument
2: Mater. Trans., JIM, 38 (1997), 359; Patent Dokument 1: Japanische ungeprüfte
Patentanmeldungs-Veröffentlichung (JP-A) Nr. 2000-204452), Fe-(Cr, Mo)-Ga-P-C-B
(Patent Dokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungs-Veröffentlichung
(JP-A) Nr. 2001-316782), Fe-Co-RE-B (Patent-Dokument 3: Japanische ungeprüfte
Patentanmeldungs-Veröffentlichung (JP-A) Nr. 2002-105607) und so weiter offenbart.
Obwohl jede dieser Legierungen gegenüber den herkömmlichen Legierungen
das Vermögen zum Bilden von Amorphie verbessert, besteht allerdings das Problem,
dass die magnetische Sättigungs-Flussdichte aufgrund des Beinthaltens einer
großen Menge nichtmagnetischer Elemente gering ist, und so weiter. Es ist schwierig,
beide Eigenschaften, das Vermögen zum Bilden von Amorphie und die magnetischen
Eigenschaften, zu erfüllen.
Die herkömmlich bekannten amorphen Legierungen, wie Fe-Si-B und
Fe-P-C, sind als Hochpermeabilitäts- und verlustarme Materialien bekannt und
daher für Transformator-Kerne, magnetische Köpfe und so weiter geeignet.
Da das Vermögen zum Bilden von Amorphie dürftig ist, sind allerdings nur
Bänder, von denen jedes eine Dicke von etwa 20 &mgr;m aufweist, und Drahtgestänge,
von denen jedes eine Dicke von etwa 100 &mgr;m aufweist, kommerzialisiert worden,
und ferner sollten sie zu laminierten oder gewickelten magnetischen Kernen geformt
sein. Dementsprechend ist der Freiheitsgrad bezüglich der Formgebung extrem
klein. Andererseits ist es möglich, durch Bilden eines verlustarmen amorphen
Pulvers mit hervorragenden weichmagnetischen Eigenschaften zu einem Pressmasse-Kern
ein dreidimensionales Gebilde zu erhalten, was folglich als aussichtsreich erachtet
wird. Allerdings ist es schwierig, durch Wasser-Atomisierung oder dergleichen ein
Pulver davon herzustellen, da das Vermögen zum Bilden von Amorphie bei irgendeiner
derartigen Zusammensetzung unzureichend ist. Falls von einem Verunreinigungen enthaltenden
niedrigpreisigen Eisenlegierungsmaterial Gebrauch gemacht wird, wird ferner erwartet,
dass das Vermögen zum Bilden von Amorphie vermindert ist, so dass eine Verringerung
bezüglich der amorphen Einheitlichkeit hervorgerufen wird, um folglich zu einer
Verringerung bezüglich der weichmagnetischen Eigenschaften zu führen.
Auch im Fall von Fe-basierten Metallgläsern ist es schwierig, gleichzeitig
die magnetischen Eigenschaften davon zu erfüllen, obwohl das Vermögen
zum Bilden von Amorphie in jedem von ihnen hervorragend ist, da sie eine große
Menge von metallartigen Elementen enthalten, während der Gehalt an Elementen
der Eisenfamilie gering ist. Da die Glasübergangstemperatur hoch ist, entsteht
ferner auch das Problem eines Anstiegs der Wärmebehandlungs-Temperatur und
so weiter.
Zusammenfassung der Erfindung:
Es ist deshalb eine Aufgabe dieser Erfindung, durch Wählen und
Optimieren einer Legierungszusammensetzung eine amorphe weichmagnetische Legierung
bereitzustellen, die einen Bereich unterkühlter Flüssigkeit aufweist und
hervorragend bezüglich dem Vermögen zum Bilden von Amorphie und den weichmagnetischen
Eigenschaften ist.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein Band, ein Pulver,
einen Hochfrequenz-Magnetkern und ein Masseelement bereitzustellen, von denen jedes
eine derartige amorphe weichmagnetische Legierung verwendet.
Als ein Ergebnis unablässigen Untersuchens verschiedenartiger
Legierungszusammensetzungen mit dem Ziel, die vorangehenden Aufgaben zu erreichen,
haben die vorliegenden Erfinder gefunden, dass das Vermögen zum Bilden von
Amorphie verbessert wird und eine deutlicher Bereich unterkühlter Flüssigkeit
durch Zugeben einer oder mehrerer Arten von Elementen, ausgewählt aus Al, V,
Cr, Y, Zr, Mo, Nb, Ta und W, zu einer Fe-P-B-basierten Legierung erscheint, und
haben diese Zusammensetzungs-Bestandteile festgelegt, und haben diese Erfindung
vervollständigt.
Ferner fanden die vorliegenden Erfinder, dass das Vermögen zum
Bilden von Amorphie verbessert ist und ein deutlicher Bereich unterkühlter
Flüssigkeit durch Zugeben einer oder mehrerer Arten von Elementen, ausgewählt
aus Al, Cr, Mo und Nb, und ferner Zugeben von Elementen von Ti, C, Mn und Cu zu
einer Fe-P-B basierten Legierung erscheint, und haben diese Zusammensetzungs-Bestandteile
festgelegt, was eine weitere verbesserte Legierungszusammensetzung bereitstellt,
und haben diese Erfindung vervollständigt.
Gemäß einem Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird eine
amorphe weichmagnetische Legierung bereitgestellt, welche eine durch eine Formel
(Fe1-&agr;TM&agr;)100-w-x-y-z PwBxLySiz
ausgedrückte Zusammensetzung aufweist, worin unvermeidliche Verunreinigungen
enthalten sind, TM mindestens eines ist, das aus Co und Ni ausgewählt ist,
L mindestens eines ist, das aus der aus Al, V, Cr, Y, Zr, Mo, Nb, Ta und W bestehenden
Gruppe ausgewählt ist, wobei 0≤&agr;≤0,98, 2≤w≤16
Atom-%, 2≤x≤16 Atom-%, 0<y≤10 Atom-% und 0≤z≤8
Atom-% ist.
Gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung
wird eine amorphe weichmagnetische Legierung bereitgestellt, die eine durch eine
Formel (Fe1-&agr;TM&agr;)100-w-x-y-z PwBxLySizTipCqMnrCus
ausgedrückte Zusammensetzung aufweist, worin unvermeidliche Verunreinigungen
enthalten sind, TM mindestens eines ist, das aus Co und Ni ausgewählt ist,
L mindestens eines ist, das aus der aus Al, Cr, Zr, Mo und Nb bestehenden Gruppe
ausgewählt ist, wobei 0≤&agr;≤0,3, 2≤w≤18 Atom-%,
2≤x≤5 Atom-%, 0<y≤10 Atom-%, 0≤z≤4 Atom-%
ist, und wobei p, q, r, und s jeweils einen ZugabeGehalt mit der Maßgabe darstellen,
dass die Gesamtmasse von Fe, TM, P, B, L und Si 100 ist, und als 0≤p≤0,3,
0≤q≤0,5, 0≤r≤2 und 0≤s≤1 definiert sind.
Gemäß einem noch weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung
wird ein Element aus amorpher weichmagnetischer Legierung bereitgestellt, das aus
der oben beschriebenen amorphen weichmagnetischen Legierung gefertigt ist. Das Element
aus amorpher weichmagnetischer Legierung weist eine Dicke von 0,5 mm oder mehr und
eine Querschnitts-Fläche von 0,15 mm2 oder mehr auf.
Gemäß einem wiederum weiteren Gegenstand der vorliegenden
Erfindung wird ein Band aus amorpher weichmagnetischer Legierung bereitgestellt,
das aus der oben beschriebenen amorphen weichmagnetischen Legierung gefertigt ist.
Das Band aus amorpher weichmagnetischer Legierung weist eine Dicke von 1 bis 200
&mgr;m auf.
Gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung
wird eine amorphes weichmagnetisches Pulver bereitgestellt, das aus der oben beschriebenen
amorphen weichmagnetischen Legierung gefertigt ist. Das Pulver aus amorpher weichmagnetischer
Legierung weist eine Partikelgröße von 200 &mgr;m oder weniger (ausgenommen
0) auf.
Gemäß einem noch weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung
wird ein Magnetkern bereitgestellt, der durch Bearbeitung des Elements aus amorpher
weichmagnetischer Legierung gebildet ist.
Gemäß einem wiederum weiteren Gegenstand der vorliegenden
Erfindung wird ein Magnetkern bereitgestellt, der durch ringförmiges Biegen
des oben beschriebenen Bandes aus amorpher weichmagnetischer Legierung gebildet
ist.
Gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung
wird ein Magnetkern bereitgestellt, der durch ringförmiges Biegen des Bandes
aus amorpher weichmagnetischer Legierung durch einen Isolator gebildet ist.
Gemäß einem noch weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung
wird ein Magnetkern bereitgestellt, der durch Laminieren von im Wesentlichen gleichgeformten
Teilen des oben beschriebenen Bandes aus amorpher weichmagnetischer Legierung gebildet
ist.
Gemäß einem wiederum weiteren Gegenstand der vorliegenden
Erfindung wird ein Magnetkern bereitgestellt, der durch Formen einer Mischung eines
Material-Pulvers, das das oben beschriebene Pulver aus amorpher weichmagnetischer
Legierung umfasst, und ein Bindemittel, das in einer Menge von 10 Masse-% oder weniger
hinzugefügt wird, gebildet ist.
Gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung
wird ein Induktions-Bauteil bereitgestellt, das durch Anbringen einer Spule mit
mindestens einer Windung an den oben genannten magnetischen Kern gebildet ist.
Gemäß einem noch weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung
wird ein Induktions-Bauteil bereitgestellt, das durch integrales Formen des oben
genannten Magnetkerns und einer Spule gebildet ist. Im Induktions-Bauteil ist die
Spule durch Wickeln eines linearen Leiters durch mindestens eine Windung gebildet
und im Magnetkern angeordnet.
Gemäß einem wiederum weiteren Gegenstand der vorliegenden
Erfindung wird ein Induktions-Bauteil bereitgestellt, das durch Anbringen einer
Spule mit mindestens einer Windung an einem Magnetkern, der durch Formen einer Mischung
eines Material-Pulvers, das das oben beschriebene Pulver aus amorpher weichmagnetischer
Legierung beinhaltet, und ein in einer Menge von 5 Masse-% oder weniger hinzugefügtes
Bindemittel, wobei ein Füllfaktor des Material-Pulvers im Magnetkern 50 % oder
mehr beträgt, gebildet ist. Im Induktions-Bauteil beträgt ein Höchstwert
Q (1/tan&sgr;) des Induktions-Bauteils in einem Frequenzband von 10 kHz oder mehr
20 oder mehr, ein Höchstwert Q (1/tan&sgr;) des Induktions-Bauteils in einem
Frequenzband von 100 kHz oder mehr beträgt 25 oder mehr, ein Höchstwert
Q (1/tan&sgr;) des Induktions-Bauteils in einem Frequenzband von 500 kHz oder
mehr beträgt 40 oder mehr oder ein Höchstwert Q (1/tan&sgr;) des Induktions-Bauteils
in einem Frequenzband von 1 MHz oder mehr beträgt 50 oder mehr.
Durch Wählen einer amorphen Fe-Legierungszusammensetzung dieser
Erfindung ist es möglich, eine Legierung zu erhalten, die einen Bereich unterkühlter
Flüssigkeit aufweist, und hervorragend bezüglich des Vermögens zum
Bilden von Amorphie und der weichmagnetischen Eigenschaften ist.
Ferner ist es gemäß dieser Erfindung möglich, ein Band,
ein Pulver, einen Hochfrequenz-Magnetkern und ein Masseelement bereitzustellen,
von denen jedes eine derartige amorphe weichmagnetische Legierung, welche hervorragend
bezüglich dem Vermögen zum Bilden von Amorphie und weichmagnetischen Eigenschaften
ist, verwendet.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen:
1 ist eine externe perspektivische Ansicht, die ein
Beispiel gemäß einem Grundaufbau eines Hochfrequenz-Magnetkerns dieser
Erfindung zeigt;
2 ist eine externe perspektivische Ansicht, die ein
durch Wickeln einer Spule um den in 1 gezeigten Hochfrequenz-Magnetkern
gebildetes Induktions-Bauteil zeigt;
3 ist eine externe perspektivische Ansicht, die ein
weiteres Beispiel gemäß einem Grundaufbau eines Hochfrequenz-Magnetkerns
dieser Erfindung zeigt;
4 ist eine externe perspektivische Ansicht, die ein
Induktions-Bauteil zeigt, das durch Wickeln einer Spule um den in 3
gezeigten Hochfrequenz-Magnetkern gebildet ist;
5 ist eine externe perspektivische Ansicht eines noch
weiteren Beispiels gemäß dem Grundaufbau eines Hochfrequenz-Magnetkerns
dieser Erfindung;
6 ist ein Diagramm, das die XRD-Ergebnisse gemäß
der Röntgenstrahlenstreuungs (XRD)-Methode von Fe78P8B10Mo4-Bändern
zeigt, die unterschiedliche Dicken aufweisen; und
7 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse gemäß
der XRD-Methode von Fe78P8B10Mo4-Pulvern
zeigt, die unterschiedliche Partikelgrößen aufweisen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform:
Diese Erfindung wird ausführlicher beschrieben.
Zuerst wird eine erste Grundzusammensetzung einer weichmagnetischen
Legierung dieser Erfindung beschrieben.
Die vorliegenden Erfinder haben als Ergebnis vieler Untersuchungen
gefunden, dass ein ökonomisches Pulver aus amorpher weichmagnetischer Legierung,
das hervorragend bezüglich magnetischer Eigenschaften und dem Vermögen
zum Bilden von Amorphie ist, durch Auswahl erhalten wird, um eine Legierungszusammensetzung
festzulegen, die eine Zusammensetzungsformel (Fe1-&agr;TM&agr;)100-w-x-y-z
PwBxLySiz aufweist, worin unvermeidliche
Verunreinigungen enthalten sind, wobei 0≤&agr;≤0,98, 2≤w≤16
Atom-%, 2≤x≤16 Atom-%, 0<y≤10 Atom-% und 0≤z≤8
Atom-% ist, Fe, P, B und Si jeweils Eisen, Phosphor, Bor und Silizium bedeuten,
TM mindestens eines ist, das aus Co (Cobalt) und Ni (Nickel) ausgewählt ist,
und L mindestens eines ist, das aus der aus Al (Aluminium), V (Vanadium), Cr (Chrom),
Y (Ytterbium), Zr (Zirkonium), Mo (Molybdän), Nb (Niob), Ta (Tantal) und W
(Wolfram) bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und dass erstklassige magnetische
Eigenschaften und ein hervorragendes Vermögen zum Bilden von Amorphie erreicht
werden kann, und dass das Masseelement, das Bauteil, das dünne Band und das
Pulver, was aus einer die Zusammensetzung aufweisenden amorphen Legierung gefertigt
ist, durch geeignetes Bearbeiten der Legierung erhalten werden kann.
Zum Beispiel kann durch eine amorphe weichmagnetische Legierung mit
einer Zusammensetzung, welche ein hervorragendes Leistungsvermögensvermögen
aufweist, um hervorragendes Vermögen zum Bilden von Amorphie zu bieten, ein
Magnetkern erhalten werden, der Größen einer Dicke von 0,5 mm oder mehr
und einer Querschnitts-Fläche von 5 mm2 oder weniger aufweist, dessen
Größen es herkömmlicherweise nicht gab, und eine hohe Permeabilität
über ein breites Frequenzband oder Breitband und eine hohe magnetische Sättigungs-Flussdichte
aufweist.
Zum Beispiel kann im Fall des die Zusammensetzung aufweisenden amorphen
magnetischen Bands der eine ähnliche magnetische Eigenschaft aufweisende Magnetkern
durch Wickeln erhalten werden, wobei das Band und der Magnetkern durch Laminieren
oder Stapeln der Bänder durch einen Nichtleiter gebildet sind, um sie bezüglich
der Eigenschaften weiter zu verbessern.
Zum Beispiel kann im Fall des die Zusammensetzung aufweisenden amorphen
magnetischen Pulvers ein Pressmasse-Kern, der eine ähnliche hervorragende Eigenschaft
aufweist, durch geeignetes Mischen mit einem Bindemittel und Formen unter Verwendung
einer Form-Matrize und durch Anwenden einer Oxidationsbehandlung oder einer isolierenden
Beschichtung auf eine Oberfläche des Pulvers erhalten werden.
Das heißt, diese Erfindung macht es möglich, durch Auswahl
ein ökonomisches Pulver aus amorpher weichmagnetischer Legierung zu erhalten,
das hervorragend ist bezüglich magnetischer Eigenschaften, Vermögen zum
Bilden von Amorphie und Pulver-Fülleigenschaften, um eine Legierungs-Zusammensetzung
festzulegen, die eine Zusammensetzungs-Formel (Fe1-&agr;TM&agr;)100-w-x-y-z
PwBxLySiz aufweist, worin unvermeidliche
Verunreinigungen enthalten sind, wobei 0≤&agr;≤0,98, 2≤w≤16
Atom-%, 2≤x≤16 Atom-%, 0<y≤10 Atom-% und 0≤z≤8
Atom-% ist, TM mindestens eines ist, das aus Co und Ni ausgewählt ist, und
L mindestens eines ist, das aus der aus Al, V, Cr, Y, Zr, Mo, Nb, Ta und W bestehenden
Gruppe ausgewählt ist und es wird, da ein Pressmasse-Kern unter Verwendung
einer Form-Matrize oder dergleichen erzeugt wird, um das erhaltene Pulver, auf das
eine Oxidationsbehandlung oder eine isolierende Beschichtung angewendet wird, mit
einem geeigneten Gestaltungsverfahren zu einem geformten Produkt zu machen, ferner
der Pressmassen-Kern hoher Permeabilität erhalten, der darauf angepasst ist,
hervorragende Permeabilitätseigenschaften über ein Breitband zu bieten,
was es herkömmlicherweise nicht gab, und als Ergebnis kann der aus dem weichmagnetischen
Material gemachte Hochfrequenz-Magnetkern mit einer hohen magnetischen Sättigungs-Flussdichte
und einem hohen spezifischen Widerstand bei geringen Kosten gefertigt werden. Ferner
ist es möglich, durch Wickeln einer Spule mit einer oder mehr Windungen um
diesen Hochfrequenz-Kern, ein preisgünstiges und Hochleistungs-Induktions-Bauteil
herzustellen, das es herkömmlicherweise nicht gab, was folglich ziemlich vorteilhaft
in der Industrie ist.
Hier wird gemäß einem ersten Beispiel der ersten Grundzusammensetzung
dieser Erfindung eine amorphe magnetische Legierung bereitgestellt, die eine durch
die Formel Fe100-w-x-y-z PwBxLySiz
ausgedrückte Zusammensetzung aufweist (wobei Fe ein Hauptbestandteil ist, unvermeidliche
Verunreinigungen enthalten sein können, L mindestens eines der Elemente ist,
das aus der aus Al, V, Cr, Y, Zr, Mo, Nb, Ta und W bestehenden Gruppe ausgewählt
ist, wobei 2 Atom-%≤w≤16 Atom-%, 2 Atom-%≤x≤16 Atom-%
und 0 Atom-%<y≤10 Atom-%), welche hervorragend bezüglich Glasbildungs-Vermögen
und weichmagnetischen Eigenschaften ist, und einen Bereich unterkühlter Flüssigkeit
aufweist.
Gemäß einem zweiten Beispiel dieser Erfindung wird eine
amorphe magnetische Legierung bereitgestellt, die eine durch die Formel Fe100-w-x-y-z
PwBxLySiz ausgedrückte Zusammensetzung
aufweist, worin Fe ein Hauptbestandteil ist, unvermeidliche Verunreinigungen enthalten
sein können, L mindestens eines der Elemente ist, das aus der aus Al, V, Cr,
Y, Zr, Mo, Nb, Ta und W bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei 2 Atom-%≤w≤16
Atom-%, 2 Atom-%≤x≤16 Atom-%, 0 Atom-%<y≤10 Atom-% und 0
Atom-%<z≤8 Atom-% ist, welche hervorragend ist bezüglich Glasbildungs-Vermögen
und weichmagnetischen Eigenschaften und einen Bereich unterkühlter Flüssigkeit
aufweist.
Gemäß einem dritten Beispiel dieser Erfindung wird eine
amorphe magnetische Legierung bereitgestellt, die eine durch die Formel (Fe1-&agr;TM&agr;)100-w-x-y-z
PwBxLySiz ausgedrückte Zusammensetzung
aufweist, worin Fe ein Hauptbestandteil ist, unvermeidliche Verunreinigungen enthalten
sein können, TM mindestens eines der Elemente ist, das aus Co und Ni ausgewählt
ist, L mindestens eines der Elemente ist, das aus der aus Al, V, Cr, Y, Zr, Mo,
Nb, Ta und W bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei 0≤&agr;≤0,98,
2 Atom-%≤w≤16 Atom-%, 2 Atom-%≤x≤16 Atom-% und 0 Atom-%<y≤10
Atom-%, welche hervorragend ist bezüglich Glasbildungs-Vermögen und weichmagnetischen
Eigenschaften und einen Bereich unterkühlter Flüssigkeit aufweist.
Gemäß einem vierten Beispiel dieser Erfindung wird eine
amorphe magnetische Legierung bereitgestellt, die eine durch die Formel (Fe1-&agr;TM&agr;)100-w-x-y-z
PwBxLySiz ausgedrückte Zusammensetzung
aufweist, worin Fe ein Hauptbestandteil ist, unvermeidliche Verunreinigungen enthalten
sein können, TM mindestens eines der Elemente ist, das aus Co und Ni ausgewählt
ist, L mindestens eines der Elemente ist, das aus der aus Al, V, Cr, Y, Zr, Mo,
Nb, Ta und W bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei 0<&agr;≤0,98,
2 Atom-%≤w≤16 Atom-%, 2 Atom-%≤x≤16 Atom-%, 0 Atom-%<y≤10
Atom-% und 0 Atom-%≤z≤8 Atom-%, welche hervorragend ist bezüglich
Glassbildungs-Vermögen und weichmagnetischen Eigenschaften und einen Bereich
unterkühlter Flüssigkeit aufweist.
In dieser Erfindung werden wie oben beschrieben die weichmagnetischen
Eigenschaften und das Vermögen zum Bilden von Amorphie durch Eingrenzen der
Zusammensetzung und Aufweisen des Bereichs der unterkühlten Flüssigkeit
verbessert. In dieser Erfindung werden bessere weichmagnetische Eigenschaften und
besseres Vermögen zum Bilden von Amorphie geboten, wenn der Bereich unterkühlter
Flüssigkeit 20°C übersteigt. Ferner ist die Viskosität im Bereich
unterkühlter Flüssigkeit stark reduziert, wodurch viskose Strömungs-Deformation
verwendende Bearbeitung ermöglicht wird.
Gemäß dieser Erfindung wird in irgendeinem der vorangehenden
Beispiele ein amorphes weichmagnetisches Bauteil bereitgestellt, das bei einer Erhöhung
der Temperatur eine Glasübergangs-Starttemperatur von 520°C oder weniger
aufweist.
In dieser Erfindung sind die hauptsächlichen Bestandteilselemente
Fe, P und B, und die Glasübergangstemperatur beträgt 450 bis 500°C.
Dies ist ein Wert, der um etwa 100°C geringer ist gegenüber einer herkömmlichen
Zusammensetzung von (Fe0,75Si0,10B0,15)96Nb4,
die einen Bereich unterkühlter Flüssigkeit aufweist, welcher im Nicht-Patentdokument
3 (Mat. Trans 43 (2002) S. 766-769) offenbart ist. Dementsprechend wird die Wärmebehandlung
aufgrund einer Senkung der Wärmebehandlungs-Temperatur erleichtert, und die
weichmagnetischen Eigenschaften können durch Wärmebehandlung für
eine lange Zeit, selbst bei einer Temperatur, die geringer als die Glasübergangstemperatur
ist, stark verbessert werden, so dass ein amorphes magnetisches Bauteil wie ein
Band oder ein Pressmasse-Kern gleichzeitig mit einem Kupferdraht, einer Spule, einem
Harz und so weiter wärmebehandelt werden kann.
Nun erfolgt die Beschreibung einer zweiten Grundzusammensetzung einer
amorphen weichmagnetischen Legierung dieser Erfindung, die ferner (TipCqMnrCus)
in der vorangehenden ersten Grundzusammensetzung enthält.
Die vorliegenden Erfinder haben gefunden, dass ein Pulver aus amorpher
weichmagnetischer Legierung durch Auswahl erhalten wird, das hervorragend ist bezüglich
magnetischer Eigenschaften und dem Vermögen zum Bilden von
Amorphie, um eine Legierungs-Zusammensetzung festzulegen, die eine Zusammensetzungs-Formel
(Fe1-&agr;TM&agr;)100-w-x-y-z PwBxLySiz
(TipCqMnrCus) aufweist, worin unvermeidliche
Verunreinigungen enthalten sind, wobei 0≤&agr;≤0,3, 2≤w≤18
Atom-%, 2≤x≤18 Atom-%, 15≤w+x≤23 Atom-%, 1<y≤5
Atom-% und 0≤z≤4 Atom-% ist, TM mindestens eines ist, das aus Co und
Ni ausgewählt ist, und L mindestens eines ist, das aus der aus Al, Cr, Mo und
Nb bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei 0≤p≤0,3, 0≤q≤0,5,
0≤r≤2 und 0≤s≤1, wobei p, q, r und s jeweils ein zusätzliches
Verhältnis darstellen, mit der Maßgabe, dass die Gesamtmasse von Fe, TM,
P, B, L, Si 100 ist und dass erstklassige magnetische Eigenschaften und hervorragendes
Vermögen zum Bilden von Amorphie erhalten werden können, und dass das
Masseteil, das Bauteil, das dünne Band und das aus einer die Zusammensetzung
aufweisenden Legierung gefertigte Pulver durch geeignetes Bearbeiten der Legierung
erhalten werden können.
Zum Beispiel kann durch eine amorphe selbstmagnetische Legierung mit
einer Zusammensetzung, welche ein hervorragendes Leistungsvermögen aufweist,
um hervorragendes Vermögen zum Bilden von Amorphie zu bieten, ein Magnetkern
erhalten werden, der Größen einer Dicke von 0,5 mm oder mehr und einer
Querschnitts-Fläche von 5 mm2 oder weniger, dessen Größen
es herkömmlicherweise nicht gab, und eine hohe Permeabilität über
ein breites Frequenzband und eine hohe magnetische Sättigungs-Flussdichte aufweist
Zum Beispiel kann im Fall des die Zusammensetzung aufweisenden amorphen
magnetischen Bands der eine ähnliche magnetische Eigenschaft aufweisende Magnetkern
durch Wickeln erhalten werden, wobei das Band und der Magnetkern durch Laminieren
der Bänder durch Isolatoren gebildet sind, um sie weiter bezüglich der
Eigenschaften zu verbessern.
Zum Beispiel kann im Fall des die Zusammensetzung aufweisenden amorphen
magnetischen Pulvers der eine ähnlich hervorragende Eigenschaft aufweisende
Pressmasse-Kern durch geeignetes Mischen des Pulvers mit einem Bindemittel und Formen
unter Verwendung einer Form-Matrize und Anwenden einer Oxidationsbehandlung oder
einer isolierenden Beschichtung auf eine Oberfläche des Pulvers erhalten werden
Das heißt, diese Erfindung macht es möglich, ein verbessertes
Pulver aus amorpher weichmagnetischer Legierung durch Auswahl zu erhalten, das hervorragend
ist bezüglich magnetischer Eigenschaften, dem Vermögen zum Bilden von
Amorphie und Pulver-Fülleigenschaften, um eine Legierungs-Zusammensetzung festzulegen,
die eine Zusammensetzungs-Formel (Fe1-&agr;TM&agr;)100-w-x-y-z
PwBxLySiz (TipCqMnrCus)
aufweist, worin unvermeidliche Verunreinigungen enthalten sind, TM mindestens eines
ist, das aus Co und Ni ausgewählt ist, und L mindestens eines ist, das aus
der aus Al, Cr, Mo und Nb bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei 0≤&agr;≤0,3,
2≤w≤18 Atom-%, 2≤x≤18 Atom-% 15≤w+x≤23
Atom-%, 1≤y≤5 Atom-%, 0≤z≤4 Atom-%, 0≤p≤0,3,
0≤q≤0,5, 0≤r≤2 und 0≤s≤1, wobei p, q,
r und s jeweils ein zusätzliches Verhältnis mit der Maßgabe darstellen,
dass die Gesamtmasse von Fe, TM, P, B, L, Si 100 ist, und es wird, da unter Verwendung
von einer Form-Matrize oder dergleichen ein Pressmasse-Kern erzeugt wird, um das
mit der Oxidationsbehandlung oder der isolierenden Beschichtung behandelte Pulver
zu einem gemäß einem geeigneten Gestaltungs-Verfahren geformten Produkt
zu bilden, ferner der Pressmasse-Kern hoher Permeabilität erhalten, der darauf
angepasst ist, hervorragende Permeabilitätseigenschaften über ein weites
Frequenzband zu bieten, was es herkömmlicherweise nicht gab, und als Ergebnis
kann der aus dem weichmagnetischen Material gefertigte Hochfrequenz-Magnetkern mit
einer hohen magnetische Sättigungs-Flussdichte und hohem spezifischen Widerstand
bei geringen Kosten hergestellt werden.
Hier wird als ein Beispiel der Grundzusammensetzung 2 dieser Erfindung
eine amorphe magnetische Legierung bereitgestellt, die durch die folgende Zusammensetzungs-Formel
ausgedrückt ist, welche hervorragend ist bezüglich dem Vermögen zum
Bilden von Amorphie und bezüglich weichmagnetischer Eigenschaften, und einen
Bereich unterkühlter Flüssigkeit aufweist.
Das heißt, gemäß dem Beispiel der Grundzusammensetzung
2 dieser Erfindung wird eine amorphe weichmagnetische Legierung bereitgestellt,
die durch eine Zusammensetzungs-Formel (Fe1-&agr;TM&agr;)100-w-x-y-z
PwBxLySiz(TipCqMnrCus)
ausgedrückt wird, worin TM mindestens eines ist, das aus Co und Ni ausgewählt
ist, und L mindestens eines ist, das aus der aus Al, Cr, Mo und Nb bestehenden Gruppe
ausgewählt ist, wobei 0≤&agr;≤0,3, 2≤w≤18 2≤x≤18,
15≤w+x≤23, 1≤y≤5, 0≤z≤4, 0≤p≤0,3,
Masse-%, 0≤p≤0,3, 0≤q≤0,5, 0≤r≤2 und 0≤s≤1,
wobei p, q, r und s jeweils ein zusätzliches Verhältnis mit der Maßgabe
darstellen, dass die Gesamtmasse von Fe, TM, P, B, L, Si 100 ist und Tg (i.A. Glasübergangstemperatur)
520°C oder weniger ist, Tx (i.A. Kristallisations-Starttemperatur) 550°C
oder weniger ist und ein durch &Dgr;Tx=Tx-Tg repräsentierter Bereich unterkühlter
Flüssigkeit 20°C oder mehr beträgt.
Die amorphe weichmagnetische Legierung ist dadurch gekennzeichnet,
dass sie die vorangehende Zusammensetzung aufweist, und dadurch, dass Tg (i.A. Glasübergangstemperatur)
520°C oder weniger ist, Tx (i.A. Kristallisations-Starttemperatur) 550°C
oder weniger ist und der durch &Dgr;Tx=Tx-Tg repräsentierte Bereich unterkühlter
Flüssigkeit 20°C oder mehr beträgt. Da Tg 520°C oder weniger
ist, wird der Temper-Effekt bei einer Wärmebehandlungs-Temperatur erwartet,
die geringer als die herkömmlichen Temperaturen ist, so dass es möglich
ist, eine Wärmebehandlung nach Wickeln eines Magnetdrahts durchzuführen.
Wenn der Bereich unterkühlter Flüssigkeit 20°C überschreitet,
werden hervorragende weichmagnetische Eigenschaften und Vermögen zum Bilden
von Amorphie gezeigt. Ferner wird die Viskosität im Bereich unterkühlter
Flüssigkeit schnell verringert, wodurch viskose Strömungs-Deformation
verwendende Bearbeitung ermöglicht wird.
Gemäß dieser Erfindung weist die amorphe weichmagnetische
Legierung die erste oder die zweite Grundzusammensetzung mit einer Curie-Temperatur
von 240°C oder mehr auf. In der amorphen weichmagnetischen Legierung werden
die magnetischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen verschlechtert, wenn die Curie-Temperatur
gering ist. Deshalb ist die Curie-Temperatur auf 240°C oder mehr begrenzt.
Ferner haben die vorliegenden Erfinder gefunden, dass es durch Wickeln
einer Spule mit einer oder mehreren Windungen um einen Hochfrequenz-Magnetkern,
der aus dem Pulver der amorphen weichmagnetischen Legierung gefertigt ist, das die
vorangehende Grundzusammensetzung 1 oder 2 aufweist, möglich ist, ein preisgünstiges
und leistungsstarkes Induktionsbauteil herzustellen, das es herkömmmlicherweise
nicht gab.
Ferner haben die vorliegenden Erfinder gefunden, dass durch Begrenzen
der Partikelgröße des amorphen weichmagnetischen Metallpulvers, das durch
die Zusammensetzungs-Formel der vorangehenden Grundzusammensetzung 1 oder 2 ausgedrückt
ist, ein Pressmasse-Kern erhalten wird, der hervorragender ist bezüglich magnetischem
Eisenverlust bei hohen Frequenzen.
Ferner haben die vorliegenden Erfinder gefunden, dass durch integrales
Zusammenfügen eines magnetischen Körpers und einer gewickelten Spule durch
Pressformen in einem Zustand, wo die gewickelte Spule im magnetischen Körper
enthalten ist, ein Induktions-Bauteil erhalten wird, das für große Spannungen
bei hohen Frequenzen angepasst ist.
Das Legierungs-Pulver kann hier vor dem Formen thermisch in der Atmosphäre
oxidiert werden, um den spezifischen Widerstand eines geformten Produkts zu erhöhen,
es kann bei einer Temperatur gleich oder höher als ein Erweichungspunkt eines
Harzes, das als Bindemittel dient, geformt werden, um ein geformtes Produkt hoher
Dichte zu erhalten, oder es kann in einem Bereich unterkühlter Flüssigkeit
des Legierungs-Pulvers zur weiteren Erhöhung der Dichte des geformten Produkts
geformt werden.
Das geformte Produkt wird besonders durch Formen einer Mischung des
Pulvers aus amorpher weichmagnetischer Legierung, das die vorangehende Grundzusammensetzung
1 aufweist, die durch die Zusammmensetzungs-Formel (Fe1-&agr;TM&agr;)100-w-x-y-z
PwBxLySiz ausgedrückt ist, worin
unvermeidliche Verunreinigungen enthalten sind, wobei 0≤&agr;≤0,98,
2≤w≤16 Atom-%, 2≤x≤16 Atom-%, 0<y≤10 Atom-%
und 0≤z≤8 Atom-%, TM mindestens eines ist, das aus Co und Ni ausgewählt
ist, L mindestens eines ist, das aus der aus Al, V, Cr, Y, Zr, Mo, Nb, Ta und W
bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und eines Bindemittels erhalten, das in
einer vorbestimmten Menge im Massenverhältnis zu diesem Pulver aus amorpher
weichmagnetischer Legierung zugegeben wird.
In Bezug auf das Pulver aus amorpher weichmagnetischer Legierung,
das die vorangehende Grundzusammensetzung 2 aufweist, kann seine Zusammensetzungsformel
durch (Fe1-&agr;TM&agr;)100-w-x-y-z PwBxLySiz
(TipCqMnrCus) ausgedrückt werden,
worin unvermeidbare Verunreinigungen enthalten sind, wobei 0≤&agr;≤0,3,
2≤w≤18 Atom-%, 2≤x≤18 Atom-%, 15≤w+x≤23
Atom-%, 1≤y≤5 Atom-%, 0≤z≤4 Atom-%, 0≤p≤0,3
Masse-%, 0≤q≤0,5 Masse-%, 0≤r≤2 Masse-% und 0≤s≤1
Masse-%, TM mindestens eines ist, das aus Co und Ni ausgewählt ist, und L mindestens
eines ist, das aus der aus Al, Cr, Mo und Nb bestehenden Gruppe ausgewählt
ist.
Die entsprechenden Bestandteile der Legierungszusammensetzung des
amorphen weichmagnetischen Metallpulvers dieser Erfindung werden hier im Detail
beschrieben.
Eisen als Hauptbestandteil ist ein Element, das für den Magnetismus
verantwortlich ist und wesentlich ist, um eine hohe Sättigungs-Flussdichte
zu erhalten. Ein Teil des Eisens kann durch Co oder Ni ersetzt werden, dargestellt
durch TM. Im Fall von Co beträgt der Gehalt davon bevorzugt 0,05 oder mehr
und 0,2 oder weniger, wenn die hohe magnetische Sättigungs-Flussdichte benötigt
wird. Im Fall von Ni erhöht die Zugabe davon andererseits
einen Bereich unterkühlter Flüssigkeit, während Bs verringert wird,
und folglich beträgt der Gehalt davon bevorzugt 0,1 oder weniger. Im Sinne
eines Niedrighaltens der Materialkosten ist es bevorzugt, Co oder Ni, welche hochpreisig
sind, nicht zuzugeben.
P ist ein in dieser Erfindung wesentliches Element, und der Gehalt
davon beträgt 2 Atom-% oder mehr und 18 Atom-% oder weniger, aber 16 Atom-%
oder weniger, wenn Ti, C, Mn und Cu zugegeben werden. Der Grund für das Festsetzen
des Gehalts von P auf 2 Atom-% oder mehr und 18 Atom-% oder weniger, oder 16 Atom-%
oder weniger ist, dass, wenn der Gehalt von P weniger als 2 Atom-% beträgt,
der Bereich unterkühlter Flüssigkeit und das Vermögen zum Bilden
von Amorphie verringert werden, während, wenn er 18 Atom-% oder 16 Atom-% überschreitet,
die Curie-Temperatur, der Bereich unterkühlter Flüssigkeit und das Vermögen
zum Bilden von Amorphie verringert werden. Es ist bevorzugt, dass der Gehalt von
P auf 2 Atom-% oder mehr und 12 Atom-% oder weniger festgesetzt wird.
B ist ein in dieser Erfindung wesentliches Element, und der Gehalt
davon beträgt 2 Atom-% oder mehr und 18 Atom-% oder weniger, aber 16 Atom-%
oder weniger, wenn Ti, C, Mn und Cu zugegeben werden. Der Grund für das Festsetzen
des Gehalts von B auf 2 Atom-% oder mehr und 18 Atom-% oder weniger, oder 16 Atom-%
oder weniger ist, dass, wenn der Gehalt von B weniger als 2 Atom-% beträgt,
die Curie-Temperatur, der Bereich unterkühlter Flüssigkeit und das Vermögen
zum Bilden von Amorphie verringert werden, während, wenn er 18 Atom-% oder
16 Atom-% überschreitet, der unterkühlte Flüssigkeitsbereich und
das Vermögen zum Bilden von Amorphie verringert werden. Es ist bevorzugt, dass
der Gehalt von B auf 6 Atom-% oder mehr und 16 Atom-% oder weniger festgesetzt wird.
Wenn Ti, C, Mn und Cu zugegeben werden, beträgt die Summe der
Gehalte an P und B 15 Atom-% oder mehr und 23 Atom-% oder weniger. Der Grund für
das Festsetzen der Summe der Gehalte an P und B auf 15 Atom-% oder mehr und 23 Atom-%
oder weniger ist, dass, wenn sie weniger als 15 Atom-% beträgt oder 23 Atom-%
übersteigt, der Bereich unterkühlter Flüssigkeit und das Vermögen
zum Bilden von Amorphie verringert werden. Die Summe der Gehalte an P und B beträgt
bevorzugt 16 Atom-% oder mehr und 22 Atom-% oder weniger.
L ist ein Element, das das Vermögen zum Bilden von Amorphie einer
Fe-P-B-Legierung signifikant verbessert, und der Gehalt davon ist 10 Atom-% oder
weniger, ist aber 5% oder weniger, wenn Ti, C, Mn und Cu zugegeben werden. Der Grund
für das Festsetzen des Gehalts an L auf 10 Atom-% oder weniger, oder 5 Atom-%
oder weniger in dieser Erfindung ist, dass, wenn er 10 Atom-% oder 5 Atom-% übersteigt,
die magnetische Sättigungs-Flussdichte und die Curie-Temperatur extrem verringert
werden. Der Grund für das Festsetzen des Gehalts an L, der 1 % oder 0% übersteigt,
ist, dass die amorphe Phase nicht gebildet werden kann, wenn er 1 % oder weniger
oder 0% oder weniger beträgt.
Si ist ein Element, für das P und B einer Fe-P-B-Legierung substituiert
werden kann und das das Vermögen zum Bilden von Amorphie verbessert, und der
Gehalt davon ist 8 Atom-% oder weniger, ist aber 4 Atom-% oder weniger, wenn Ti,
C, Mn und Cu zugegeben werden. Der Grund für das Festlegen des Gehalts von
Si auf 8 Atom-% oder weniger oder 4 Atom-% oder weniger ist, dass, wenn er 8 Atom-%
oder 4 Atom-% übersteigt, die Glasübergangstemperatur und die Kristallisationstemperatur
steigen, während der Bereich unterkühlter Flüssigkeit und das Vermögen
zum Bilden von Amorphie verringert werden.
Ti, Mn und Cu sind Elemente, die wirksam sind zum Verbessern der Korrosionsbeständigkeit
der Legierung. Der Grund für das Festlegen des Gehalts an Ti auf 0,3 Masse-%
oder weniger ist, dass, wenn er 0,3 Masse-% übersteigt, das Vermögen zum
Bilden von Amorphie extrem verringert ist. Der Grund zum Festlegen des Gehalts von
Mn auf 2 Masse-% oder weniger ist, dass, wenn er 2 Masse-% übersteigt, die
magnetische Sättigungs-Flussdichte und die Curie-Temperatur extrem verringert
werden. Der Grund zum Festlegen des Gehalts von Cu auf 1 Masse-% oder weniger ist,
dass, wenn er 1 Masse-% übersteigt, das Vermögen zum Bilden von Amorphie
extrem verringert wird. C ist ein Element, das wirksam ist zum Verbessern der Curie-Temperatur
der Legierung. Der Grund für das Festlegen des Gehalts von C auf 0,5 Masse-%
oder weniger ist, dass, wenn er 0,5 Masse-% übersteigt, das Vermögen zum
Bilden von Amorphie, wie im Fall von Titan, extrem verringert wird.
Das Pulver aus amorpher weichmagnetischer Legierung wird durch ein
Wasser-Atomisierungs-Verfahren oder ein Gas-Atomisierungs-Verfahren hergestellt,
und weist bevorzugt Partikelgrößen auf, von welchen mindestens 50% oder
mehr 10 &mgr;m oder mehr betragen. Besonders das Wasser-Atomisierungs-Verfahren
ist als ein Verfahren zum Herstellen einer großen Menge an Legierungs-Pulver
bei geringem Preis etabliert, und es ist industriell ziemlich vorteilhaft, dass
das Pulver durch diese Methode hergestellt werden kann. Im Fall einer
herkömmlichen amorphen Zusammensetzung wird allerdings ein eine Partikelgröße
von 10 &mgr;m oder mehr aufweisendes Legierungs-Pulver kristallisiert, und daher
sind dessen magnetische Eigenschaften äußerst verschlechtert, und als
Ergebnis wird die Produktausbeute extrem vermindert, was daher die Industrialisierung
davon verhindert hat. Da die Legierungs-Zusammensetzung des amorphen weichmagnetischen
Pulvers dieser Erfindung leicht amorphisiert wird, wenn die Partikelgröße
150 &mgr;m oder weniger beträgt, ist andererseits die Produktausbeute hoch,
was daher äußerst vorteilhaft bezüglich der Kosten ist. Da das durch
das Wasser-Atomisierungs-Verfahren hergestellte Legierungs-Pulver schon mit einem
geeigneten Oxidfilm auf der Pulver-Oberfläche gebildet wird, wird außerdem
durch Einmischen eines Bindemittels in das Legierungs-Pulver und Bilden eines geformten
Produkts ein Magnetkern mit einem hohen spezifischen Widerstand leicht erhalten.
In Bezug auf sowohl das durch das Wasser-Atomisierungsverfahren hergestellte Legierungs-Pulver
als auch das durch das Gas-Atomisierungs-Verfahren wie hier beschrieben hergestellte
Legierungs-Pulver, tritt, wenn es in der Atmosphäre unter einer Temperatur-Bedingung
gleich oder weniger als die Kristallisationstemperatur davon wärmebehandelt
wird, der Effekt auf, dass ein besserer Oxidfilm gebildet wird, um dadurch den spezifischen
Widerstand eines aus einem derartigen Legierungs-Pulver gemachten Magnetkerns zu
verbessern. Dies kann den Eisenverlust des Magnetkerns verringern. In Bezug auf
das Hochfrequenz-Induktions-Bauteil ist es andererseits bekannt, dass der Wirbelstrom-Verlust
durch die Verwendung eines Metallpulvers feiner Partikelgröße verringert
werden kann. Im Fall einer herkömmlichen bekannten Legierungs-Zusammensetzung
gibt es allerdings den Nachteil, dass wenn die mittlere Partikelgröße,
i.A. die durchschnittliche Partikelgröße, 30 &mgr;m oder weniger wird,
das Pulver während der Herstellung signifikant oxidiert wird, und folglich
wird es schwierig, mit dem durch ein allgemeines Wasser-Atomisierungs-Gerät
hergestellten Pulver vorgegebene Eigenschaften zu erhalten. Da das amorphe weichmagnetische
Metallpulver hervorragend bezüglich Legierungs-Korrosionsbeständigkeit
ist, ist es andererseits vorteilhaft, dass das hervorragende Eigenschaften aufweisende
Pulver mit einer kleinen Menge Sauerstoff relativ leicht gefertigt werden kann,
selbst wenn das Pulver bezüglich der Partikelgröße fein ist.
Grundsätzlich wird ein Hochfrequenz-Magnetkern durch Einmischen
eines Bindemittels, wie Silikonharz, in einer Menge von 10 Masse-% oder weniger
in das amorphe weichmagnetische Metallpulver, und Erhalten eines geformten Produkts
unter Verwendung einer Form-Matrize oder durch Formen hergestellt.
Ein geformtes Produkt kann durch Formpressen einer Mischung des amorphen
weichmagnetischen Metallpulvers und eines in einer Menge von 5 Masse-% oder weniger
dazu zugegebenen Bindemittels in einer Form-Matrize erhalten werden. In diesem Fall
weist das geformte Produkt einen Pulver-Füllgrad von 70% oder mehr, eine magnetische
Flussdichte von 0,4 T oder mehr, wenn das Magnetfeld von 1,6 × 104
A/m angelegt wird, und einen spezifischen Widerstand von 1 &OHgr;·cm oder
mehr auf. Wenn die magnetische Flussdichte 0,4 T oder mehr beträgt und der
spezifische Widerstand 1 &OHgr;·cm oder mehr beträgt, weist das geformte
Produkt bessere Eigenschaften als ein Ferrit-Magnetkern auf und steigt daher im
Nutzen.
Ferner kann ein geformtes Produkt durch Formpressen einer Mischung
des amorphen weichmagnetischen Metallpulvers und eines in einer Menge von 3 Masse-%
oder weniger dazu zugegebenen Bindemittels in einer Form-Matrize, unter einer Temperaturbedingung
gleich oder höher als die Erweichungstemperatur des Bindemittels, erhalten
werden.
In diesem Fall weist ein geformtes Produkt einen Pulver-Füllgrad
von 80% oder mehr, eine magnetische Flussdichte von 0,6 T oder mehr, wenn ein Magnetfeld
von 1,6 × 104 A/m angelegt wird, und einen spezifischen Widerstand
von 0,1 &OHgr;·cm oder mehr auf. Wenn die magnetische Flussdichte 0,6 T oder
mehr beträgt und der spezifische Widerstand 0,1 &OHgr;·cm oder mehr beträgt,
weist das geformte Produkt bessere Eigenschaften als ein gegenwärtig kommerzialisierter
Pressmasse-Kern auf und steigt daher im Nutzen. Außerdem kann ein geformtes
Produkt durch Formpressen einer Mischung aus amorphem weichmagnetischen Metallpulver
und einem in einer Menge von 1 Masse-% oder weniger dazu zugegebenes Bindemittel
in einem Temperaturbereich des Bereichs unterkühlter Flüssigkeit des amorphen
weichmagnetischen Metallpulvers erhalten werden. In diesem Fall weist das geformte
Produkt einen Pulver-Füllgrad von 90% oder mehr, eine magnetische Flussdichte
von 0,9 T oder mehr, wenn ein Magnetfeld von 1,6 × 104 A/m angelegt
wird, und einen spezifischen Widerstand von 0,01 &OHgr;·cm oder mehr auf.
Wenn die magnetische Flussdichte 0,9 T oder mehr beträgt und der spezifische
Widerstand 0,01 &OHgr;·cm oder mehr beträgt, weist das geformte Produkt
eine magnetische Flussdichte auf, die im Wesentlichen gleich zu der eines laminierten
Kerns amorpher und Silizium-reicher Stahlplatten im praktischen Verwendungsbereich
ist. Allerdings ist das hier geformte Produkt bezüglich dem Hysterese-Verlust
kleiner und bezüglich den mit seinem höheren spezifischen Widerstand korrespondierenden
Eisenverlust-Eigenschaften viel hervorragender, und steigt dadurch weiter bezüglich
Nutzen als ein Magnetkern.
Wenn die Wärmebehandlung als Spannungsbeseitigungs-Wärmebehandlung
auf jedes der vorangehenden geformten Produkte, die als Hochfrequenz-Magnetkerne
dienen, angewendet wird, verringert sich außerdem unter einer Temperaturbedingung
gleich oder höher als der Curie-Temperatur davon nach dem Formen der Eisenverlust
weiter, und der Nutzen als Magnetkern steigt weiter.
Im aus der amorphen weichmagnetischen Legierung mit der Grundzusammensetzung
1 oder 2 dieser Erfindung hergestellten Pulver beträgt die Tg (i.A. Glasübergangstemperatur)
520°C oder weniger, die Tx (i.A. Kristallisations-Starttemperatur) beträgt
550°C oder weniger, und ein durch &Dgr;Tx=Tx-Tg dargestellter Bereich unterkühlter
Flüssigkeit beträgt 20°C oder mehr. Da Tg 520°C oder weniger
ist, wird der Temper-Effekt bei einer Wärmebehandlungs-Temperatur erwartet,
die geringer als die Herkömmlichen ist, so dass es möglich ist, die Wärmebehandlung
nach Wickeln eines Magnetkerns durchzuführen. Wenn der Bereich unterkühlter
Flüssigkeit 20°C übersteigt, werden hervorragende weichmagnetische
Eigenschaften und Vermögen zum Bilden von Amorphie geboten. Die Viskosität
wird im Bereich unterkühlter Flüssigkeit stark verringert, wodurch ferner
viskose Strömungs-Deformation verwendende Bearbeitung ermöglicht wird.
Ferner kann die Erfindung ein amorphes weichmagnetisches Band sein,
das eine anfängliche Permeabilität von 5000 oder mehr bei einer Frequenz
von 1 kHz aufweist. Außerdem kann diese Erfindung als ein amorphes Masse-Magnetbauteil
gebildet werden, das eine Dicke von 0,5 mm oder mehr und eine Querschnittsfläche
von 0,15 mm2 oder mehr aufweist.
Gemäß dieser Erfindung ist es hier möglich, durch Wählen
und Optimieren der wie oben beschriebenen Zusammensetzung mittels eines Metallformungs-Gießverfahrens
ein amorphes Bulk-Magnetbauteil herzustellen, das einen Durchmesser von 1,5 mm aufweist
und ein Vermögen zum Bilden von Amorphie aufweist, das gegenüber herkömmlichen
amorphen Bändern viel höher ist, wodurch die Gestaltung eines Masseelements
eines Magnetkerns ermöglicht wird, welche sich von einer Laminierung von Bändern
oder einem Verdichtungs-Formen des Pulvers unterscheidet.
Durch Bilden einer bedarfsgemäßen Lücke an einem Abschnitt
eines magnetischen Wegs und Wickeln einer Spule mit einer oder mehreren Windungen
um einen derartigen Hochfrequenz-Magnetkern ist es möglich, ein Induktions-Bauteil
als ein Produkt, das hervorragende Eigenschaften aufweist, herzustellen, um eine
hohe magnetische Permeabilität in einem starken Magnetfeld zu bieten.
Nun wird diese Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlicher
beschrieben.
In Bezug auf 1 wird ein Beispiel gemäß
einem Grundaufbau eines Hochfrequenz-Magnetkerns 1 dieser Erfindung in
dem Zustand gezeigt, wo der Hochfrequenz-Magnetkern 1 unter Verwendung
des vorangehenden Pulvers aus amorpher weichmagnetischer Legierung zu einer ringförmigen
Scheiben-Form geformt ist.
In Bezug auf 2 wird ein Induktions-Bauteil
10 durch Wickeln einer Spule 3 um den Hochfrequenz-Magnetkerns
1 gezeigt, wo die Spule 3 in einer vorbestimmten Anzahl um den
ringförmigen scheibenförmigen Hochfrequenz-Magnetkern 1 gewickelt
ist, wodurch das herausgezogene Anschlussabschnitte 3a und 3b
aufweisende Induktions-Bauteil 10 gebildet wird.
In Bezug auf 3 wird ein anderes Beispiel
gemäß einem Grundaufbau eines Hochfrequenz-Magnetkerns 1 dieser
Erfindung in dem Zustand gezeigt, wo der Hochfrequenz-Magnetkern 1 unter
Verwendung des vorangehenden Pulvers aus amorpher weichmagnetischer Legierung zu
einer ringförmigen Scheiben-Form geformt ist, und dann mit einer Lücke
2 bei einem Abschnitt von dessen magnetischem Weg gebildet ist.
In Bezug auf 4 wird ein Induktions-Bauteil
20, das durch Wickeln einer Spule 3 um den die Lücke
2 aufweisenden Hochfrequenz-Magnetkern 1 gebildet ist, in dem
Zustand gezeigt, wo die Spule 3 in einer vorbestimmten Anzahl um den die
Lücke 2 aufweisenden ringförmigen scheibenförmigen Hochfrequenz-Magnetkern
1 gewickelt ist, wodurch das herausgezogene Anschlussabschnitte
3a und 3b aufweisende Induktions-Bauteil 20 gebildet
wird.
Ein hervorragendes Leistungsvermögen aufweisender Pressmasse-Kern
wird durch Formen einer Mischung eines amorphen weichmagnetischen Metallpulvers,
das die vorangehende amorphe Metallzusammensetzung aufweist und das eine maximale
durch Siebgröße definierte Partikelgröße von 45 &mgr;m oder
weniger und eine mittlere Partikelgröße von 30 &mgr;m oder weniger und
ein dazu in einer Menge von 10% der Masse oder weniger zugegebenes Bindemittel aufweist,
erhalten, um extrem geringe Verlust-Eigenschaften bei hohen Frequenzen
zu bieten, was es herkömmlicherweise nicht gab. Durch Anbringen einer Spule
an einen derartigen Pressmasse-Kern wird ein Induktionsbauteil erhalten, welches
hervorragend bezüglich der Q-Charakteristik ist. Durch integrales Zusammenfügen
eines Magnetkörpers und einer gewickelten Spule durch Druck-Formen in einem
Zustand, wo die gewickelte Spule im Magnetkörper eingeschlossen ist, wird ferner
ein Induktions-Bauteil erhalten, welches auf große Spannungen bei hohen Frequenzen
angepasst ist.
Der genaue Grund für das Festlegen der Pulver-Partikelgröße
ist, dass, wenn die durch Siebgröße definierte maximale Partikelgröße
45 &mgr;m übersteigt, die Q-Charakteristik in einem Hochfrequenz-Bereich
verschlechtert ist und ferner die Q-Charakteristik bei 500 kHz oder mehr 40 nicht
übersteigt, es sei denn, die mittlere Partikelgröße beträgt
30 &mgr;m oder weniger. Ferner wird der Q-Wert (1/tan&sgr;) bei 1 MHz oder mehr
nicht 50 oder mehr, es sei denn, die mittlere Partikelgröße beträgt
20 &mgr;m oder weniger. Da der spezifische Widerstand der Legierung des Pulvers
aus amorpher weichmagnetischer Legierung gegenüber herkömmlichen Materialien
etwa 2 bis 10 mal höher ist, ist es vorteilhaft, dass die Q-Charakteristik
bei gleicher Partikelgröße höher wird. Wenn es ohne Bedeutung ist,
ob die Q-Charakteristik die gleiche ist oder nicht, können die Pulver-Herstellungskosten
durch Erhöhen eines verwendbaren Partikelgrößen-Bereichs verringert
werden.
In Bezug auf 5 wird ein anderes Beispiel
gemäß einem Grundaufbau eines Hochfrequenz-Induktionsbauteils
103 dieser Erfindung in einem Zustand gezeigt, wo das Induktions-Bauteil
103 durch integrales Zusammenfügen eines Magnetkörpers
8 und eines gewickelten Spulen-Elements 7, das aus dem vorangehenden
Pulver aus amorpher weichmagnetischer Legierung durch Pressformen in einem Zustand
gefertigt ist, wo eine gewickelte Spule 6 im Magnetkörper
8 eingeschlossen ist. Zeichen "5" stellt einen von der gewickelten
Spule 6 sich erstreckenden herausgezogenen Spulenabschnitt dar.
In dieser Erfindung stellt "amorph" einen Zustand dar, wo ein Röntgenbeugungs(XRD)-Profil,
das durch Messen der Oberfläche eines Bandes oder Pulvers durch eine normale
Röntgenbeugungs-Methode erhalten wird, nur einen breiten Peak zeigt. Wenn aufgrund
der kristallinen Phase ein scharfer Peak anwesend ist, wird dies andererseits als
"kristalline Phase" bewertet.
In dieser Erfindung tritt, wenn ein Band oder Pulver im amorphen Zustand
in einer Inertatmosphäre, wie eine Ar-Gas-Atmosphäre, bezüglich Temperatur
erhöht wird, nach dem Auftreten eines Glasübergangs-Phänomens ein
Kristallisationsphänomen während der Temperaturerhöhung auf. Die
Start-Temperatur dieses Glas-Übergangsphänomens ist als eine Glas-Übergangstemperatur
(Tg) gegeben, und ein Temperaturbereich zwischen der Glasübergangstemperatur
(Tg) und der Kristallisationstemperatur (Tx) ist als ein Bereich unterkühlter
Flüssigkeit (Tx-Tg) gegeben. Glasübergangstemperaturen, Kristallisationstemperaturen
und Bereiche unterkühlter Flüssigkeit wurden unter den Bedingungen untersucht,
wo die Heizrate auf 40 K/min gesetzt wurde.
[Beispiele]
Diese Erfindung wird hiernach im Hinblick auf Beispiele im Detail
beschrieben.
(Beispiele 1 bis 15)
Reine Metallmaterialien von Fe, P, B, Al, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Ta
und W wurden jeweils gemäß der vorbestimmten Legierungszusammensetzungen
gewogen und dann in einer Kammer nach Evakuation bei druckverminderter Ar-Atmosphäre
durch Hochfrequenz-Heizen geschmolzen, wodurch Mutterlegierungen hergestellt wurden.
Danach wurden unter Verwendung der hergestellten Mutterlegierungen Bänder,
die jeweils Dicken von 20 &mgr;m und 200 &mgr;m aufweisen, durch Verwendung
eines Verfahrens mit einer Einzelwalze durch Einstellen der Drehzahl hergestellt.
Zum Vergleich wurde eine Mutterlegierung, die die gleiche Zusammensetzung
wie die des kommerzialisierten METGLAS 2605-S2 aufwies, durch Hochfrequenz-Heizen
hergestellt und dann durch das Verfahren mit einer Einzelwalze zu 20 &mgr;m- und
200 &mgr;m-Bändern geformt.
In Bezug auf jedes der 200-&mgr;m Bänder wurde eine freie,
mit der langsamsten Kühlrate verfestigte Oberfläche, welche nicht in Kontakt
mit einer Kupferwalze war, unter Verwendung der Röntgenbeugungs-Methode gemessen,
wodurch ein Röntgenbeugungsprofil erhalten wurde, und es wurde als "amorphe
Phase" bewertet, wenn das erhaltene Röntgenbeugungs-Profil nur einen breiten
Peak zeigte, während es andernfalls als "kristalline Phase" bewertet wurde.
Ferner wurden bei Verwenden der 20 &mgr;m-Bänder durch ein bzw. eine Differentialrasterkalorimeter
bzw. – Kalorimetrie (DSC) thermische Eigenschaften untersucht. Dementsprechend wurden
die Glasübergangstemperaturen und die Kristallisationstemperaturen gemessen
und daraus die Bereiche unterkühlter Flüssigkeit berechnet. In Bezug auf
die magnetischen Eigenschaften wurden die 20 &mgr;m-Bänder zu gewickelten
Magnetkernen geformt, dann wurden anfängliche Permeabilitäten mittels
eines Impendanz-Analysators gemessen und Koerzitivfeldstärken wurden mittels
eines Gleichstrom B-H-Tracers gemessen. In diesem Fall wurden die jeweiligen Proben
in einer Ar-Atmosphäre 5 Minuten bei der Glasübergangstemperatur wärmebehandelt.
Jene Proben ohne Glasübergangstemperaturen wurden jeweils 5 Minuten bei einer
Temperatur wärmebehandelt, die um 30 °C geringer als die Kristallisationstemperatur
war.
Tabelle 1
Da die Legierungszusammensetzungen der Beispiele 1 bis 15 in den Zusammensetzungsbereich
dieser Erfindung fallen, weisen sie wie in Tabelle 1 gezeigt jeweils Bereiche unterkühlter
Flüssigkeit auf und sind hervorragend bezüglich dem Glas-Gestaltungsvermögen
und den weichmagnetischen Eigenschaften. 6 zeigt XRD-Ergebnisse
von unterschiedliche Dicken aufweisenden Fe78P8B10Mo4-Bändern.
Aus 6 wird verständlich, dass das Röntgenbeugungsprofil
bis 200 &mgr;m nur breite Peaks aufweist, folglich wird eine "amorphe Phase" erhalten.
Dies gilt auch für die anderen Beispiele. Vom praktischen Standpunkt aus ist
es schwierig, ein eine Dicke von 1 &mgr;m oder weniger aufweisendes Band herzustellen.
Andererseits weisen die Vergleichsbeispiele 2, 4 und 5 keine Bereiche
unterkühlter Flüssigkeit auf und sind schlecht bezüglich dem Glas-Gestaltungsvermögen
und den weichmagnetischen Eigenschaften. Vergleichsbeispiele 1 und 3 weisen jeweils
einen Bereich unterkühler Flüssigkeit auf, obgleich dieser schmal ist,
aber das Glas-Gestaltungsvermögen ist gering und es ist nicht möglich,
ein eine Dicke von 200 &mgr;m oder mehr aufweisendes Band herzustellen.
(Beispiele 16 bis 24)
Reine Metallmaterialien von Fe, P, B, Al, V, Cr, Nb, Mo, Ta, W und
Si wurden jeweils gemäß der vorbestimmten Legierungszusammensetzungen
gewogen und dann in einer Kammer nach Evakuation bei druckverminderter Ar-Atmosphäre
durch Hochfrequenz-Heizen geschmolzen, wodurch Mutterlegierungen hergestellt wurden.
Danach wurden unter Verwendung der hergestellten Mutterlegierungen Bänder,
die jeweils Dicken von 20 &mgr;m und 200 &mgr;m aufweisen, durch Verwendung
des Verfahrens mit einer Einzelwalze durch Einstellen der Drehzahl hergestellt.
In Bezug auf jedes der 200 &mgr;m-Bänder wurde eine freie,
mit der langsamsten Kühlrate verfestigte Oberfläche, welche nicht in Kontakt
mit einer Kupferwalze war, unter Verwendung der Röntgenbeugungs-Methode gemessen,
wodurch ein Röntgenbeugungsprofil erhalten wurde, und es wurde als "amorphe
Phase" bewertet, wenn das erhaltene Röntgenbeugungs-Profil nur einen breiten
Peak zeigte, während es andernfalls als "kristalline Phase" bewertet wurde.
Ferner wurden bei Verwenden der 20 &mgr;m-Bänder durch ein bzw. eine Differentialrasterkalorimeter
bzw. -Kalorimetrie (DSC) thermische Eigenschaften untersucht. Dementsprechend wurden
die Glasübergangstemperaturen und die Kristallisationstemperaturen gemessen
und daraus die Bereiche unterkühlter Flüssigkeit berechnet. In Bezug auf
die magnetische Eigenschaften wurden die 20 &mgr;m-Bänder zu gewickelten
Magnetkernen geformt, dann wurden anfängliche Permeabilitäten mittels
eines Impendanz-Analysators gemessen und Koerzitivfeldstärken wurden mittels
eines Gleichstrom B-H-Tracers gemessen. In diesem Fall wurden die jeweiligen Proben
in einer Ar-Atmosphäre 5 Minuten bei der Glasübergangstemperatur wärmebehandelt.
Jene Proben ohne Glasübergangstemperaturen wurden jeweils 5 Minuten bei einer
Temperatur wärmebehandelt, die um 30 °C geringer als die Kristallisationstemperatur
war.
Tabelle 2
Da die Legierungszusammensetzungen der Beispiele 16 bis 24 in den
Zusammensetzungsbereich dieser Erfindung fallen, weisen sie wie in Tabelle 2 gezeigt
jeweils Bereiche unterkühlter Flüssigkeit auf und sind hervorragend bezüglich
dem Glas-Gestaltungsvermögen und den weichmagnetischen Eigenschaften. Andererseits
weist Vergleichsbeispiel 6 keinen Bereich unterkühlter Flüssigkeit auf
und ist gering bezüglich dem Glas-Gestaltungsvermögen und daher ist es
nicht möglich, ein eine Dicke von 200 &mgr;m oder mehr aufweisendes
Band herzustellen, und ferner ist Vergleichsbeispiel 6 dürftig bezüglich
der weichmagnetischen Eigenschaften. Aus 6 wird verständlich,
dass das Röntgenbeugungsprofil bis 200 &mgr;m nur breite Peaks aufweist,
folglich wird eine "amorphe Phase" erhalten. Dies gilt auch für die anderen
Beispiele. Vom praktischen Standpunkt aus ist es schwierig, ein eine Dicke von 1
&mgr;m oder weniger aufweisendes Band herzustellen. Andererseits weisen die Vergleichsbeispiele
2, 4 und 5 keine Bereiche unterkühlter Flüssigkeit auf und sind schlecht
bezüglich dem Glas-Gestaltungsvermögen und den weichmagnetischen Eigenschaften.
Vergleichsbeispiele 1 und 3 weisen jeweils einen Bereich unterkühler Flüssigkeit
auf, obgleich dieser schmal ist, aber das Glas-Gestaltungsvermögen ist gering
und es ist nicht möglich, ein eine Dicke von 200 &mgr;m oder mehr aufweisendes
Band herzustellen.
(Beispiele 25 bis 29)
Reine Metallmaterialien von Fe, Co, Ni, P, B und Mo wurden jeweils
gemäß der vorbestimmten Legierungszusammensetzungen gewogen und dann in
einer Kammer nach Evakuation bei druckverminderter Ar-Atmosphäre durch Hochfrequenz-Heizen
geschmolzen, wodurch Mutterlegierungen hergestellt wurden. Danach wurden unter Verwendung
der hergestellten Mutterlegierungen Bänder, die jeweils Dicken von 20 &mgr;m
und 200 &mgr;m aufweisen, durch Verwendung des Verfahrens mit einer Einzelwalze
durch Einstellen der Drehzahl hergestellt.
In Bezug auf jedes der 200 &mgr;m-Bänder wurde eine freie,
mit der langsamsten Kühlrate verfestigte Oberfläche, welche nicht in Kontakt
mit einer Kupferwalze war, unter Verwendung der Röntgenbeugungs-Methode gemessen,
wodurch ein Röntgenbeugungsprofil erhalten wurde, und es wurde als "amorphe
Phase" bewertet, wenn das erhaltene Röntgenbeugungs-Profil nur einen breiten
Peak zeigte, während es andernfalls als "kristalline Phase" bewertet wurde.
Ferner wurden die thermischen Eigenschaften unter Verwendung der 20 &mgr;m-Bänder
mittels DSC untersucht. Dementsprechend wurden die Glasübergangstemperaturen
und die Kristallisationstemperaturen gemessen und daraus die Bereiche unterkühlter
Flüssigkeit berechnet. In Bezug auf die magnetischen Eigenschaften wurden die
20 &mgr;m-Bänder zu gewickelten Magnetkernen geformt, dann wurden die anfängliche
Permeabilitäten mittels eines Impendanz-Analysators gemessen und die Koerzitivfeldstärken
wurden mittels eines Gleichstrom B-H-Tracers gemessen. In diesem Fall wurden die
jeweiligen Proben in einer Ar-Atmosphäre 5 Minuten bei der Glasübergangstemperatur
wärmebehandelt. Jene Proben ohne Glasübergangstemperaturen wurden jeweils
5 Minuten bei einer Temperatur wärmebehandelt, die um 30 °C geringer als
die Kristallisationstemperatur war.
Da die Legierungszusammensetzungen der Beispiele 25 bis 29 in den
Zusammensetzungsbereich dieser Erfindung fallen, weisen sie wie in Tabelle 3 gezeigt
jeweils Bereiche unterkühlter Flüssigkeit auf und sind hervorragend bezüglich
dem Glas-Gestaltungsvermögen und den weichmagnetischen Eigenschaften. Andererseits,
obwohl das Vergleichsbeispiel 7 einen Bereich unterkühlter Flüssigkeit
aufweist und hervorragend bezüglich dem Glas-Gestaltungsvermögen ist,
bietet es keinen Magnetismus bei Raumtemperatur.
Tabelle 3
(Beispiele 30 bis 33)
Reine Metallmaterialien von Fe, Co, Ni, P, B, Mo und Si wurden jeweils
gemäß der vorbestimmten Legierungszusammensetzungen gewogen und dann in
einer Kammer nach Evakuation bei druckverminderter Ar-Atmosphäre durch Hochfrequenz-Heizen
geschmolzen, wodurch Mutterlegierungen hergestellt wurden. Danach wurden unter Verwendung
der hergestellten Mutterlegierungen Bänder, die jeweils Dicken von 20 &mgr;m
und 200 &mgr;m aufweisen, durch Verwendung des Verfahrens mit einer Einzelwalze
durch Einstellen der Drehzahl hergestellt.
In Bezug auf jedes der 200 &mgr;m-Bänder wurde eine freie,
mit der langsamsten Kühlrate verfestigte Oberfläche, welche nicht in Kontakt
mit einer Kupferwalze war, unter Verwendung der Röntgenbeugungs-Methode gemessen,
wodurch ein Röntgenbeugungsprofil erhalten wurde, und es wurde als "amorphe
Phase" bewertet, wenn das erhaltene Röntgenbeugungs-Profil nur einen breiten
Peak zeigte, während es andernfalls als "kristalline Phase" bewertet wurde.
Ferner wurden bei Verwenden der 20 &mgr;m-Bänder mittels DSC die thermischen
Eigenschaften untersucht. Dementsprechend wurden die Glasübergangstemperaturen
und die Kristallisationstemperaturen gemessen und daraus die Bereiche unterkühlter
Flüssigkeit berechnet. In Bezug auf die magnetischen Eigenschaften wurden die
20 &mgr;m-Bänder zu gewickelten Magnetkernen geformt, dann wurden anfängliche
Permeabilitäten mittels eines Impendanz-Analysators gemessen und Koerzitivfeldstärken
wurden mittels eines Gleichstrom B-H-Tracers gemessen. In diesem Fall wurden die
jeweiligen Proben in einer Ar-Atmosphäre 5 Minuten bei der Glasübergangstemperatur
wärmebehandelt. Jene Proben ohne Glasübergangstemperaturen wurden jeweils
5 Minuten bei einer Temperatur wärmebehandelt, die um 30 °C geringer als
die Kristallisationstemperatur war.
Tabelle 4
Da die Legierungszusammensetzungen der Beispiele 30 bis 33 in den
Zusammensetzungsbereich dieser Erfindung fallen, weisen sie wie in Tabelle 4 gezeigt
jeweils Bereiche unterkühlter Flüssigkeit auf, und sind hervorragend bezüglich
dem Glas-Gestaltungsvermögen und den weichmagnetischen Eigenschaften. Andererseits,
obwohl das Vergleichsbeispiel 8 einen Bereich unterkühlter Flüssigkeit
aufweist und hervorragend bezüglich dem Glas-Gestaltungsvermögen ist,
bietet es keinen Magnetismus bei Raumtemperatur.
(Beispiele 34 bis 36)
Reine Metallmaterialien von Fe, P, B, Al, Nb und Mo wurden jeweils
gemäß der vorbestimmten Legierungszusammensetzungen gewogen und dann in
einer Kammer nach Evakuation bei druckverminderter Ar-Atmosphäre durch Hochfrequenz-Heizen
geschmolzen, wodurch Mutterlegierungen hergestellt wurden. Danach wurden unter Verwendung
der hergestellten Mutterlegierungen durch das Wasser-Atomisierungsverfahren amorphe
weichmagnetische Bänder hergestellt.
Zum Vergleich wurde eine Mutterlegierung, die die gleiche Zusammensetzung
wie die des kommerzialisierten METGLAS 2605-52 aufwies, durch Hochfrequenz-Heizen
hergestellt und dann durch das Wasser-Atomisierung zu einem amorphen weichmagnetischen
Pulver geformt.
Die erhaltenen weichmagnetischen Pulver wurden jeweils in Partikelgrößen
von 200 &mgr;m oder weniger klassifiziert und dann unter Verwendung des Röntgenbeugungs-Verfahrens
gemessen, wodurch Röntgenbeugungs-Profile erhalten werden,
und es wurde mit "amorphe Phase" bewertet, wenn das erhaltene Röntgenbeugungs-Profil
nur einen breiten Peak zeigte, während es andernfalls als "kristalline Phase"
bewertet wurde.
Tabelle 5
Da die Legierungszusammensetzungen der Beispiele 34 bis 36 in den
Zusammensetzungsbereich dieser Erfindung fallen, ist es wie in Tabelle 5 gezeigt
möglich, die amorphen weichmagnetischen Pulver durch das Wasser-Atomisierungsverfahren
herzustellen. 7 zeigt XRD-Ergebnisse von Fe78P8B10Mo4-Pulvern,
die über die Klassifikation unterschiedliche Partikelgrößen aufweisen.
Aus 7 wird verständlich, dass das Röntgenbeugungsprofil
bis 200 &mgr;m nur breite Peaks aufweist, folglich wird eine "amorphe Phase" erhalten.
Dies gilt auch für die anderen Beispiele. Andererseits weist Vergleichsbeispiel
9 kein Glas-Gestaltungsvermögen auf, und daher liegt das erhaltene Pulver in
der kristallinen Phase vor. Es war nicht möglich, ein amorphes weichmagnetisches
Pulver zu erhalten.
(Beispiele 37 bis 60)
Materialien von Fe, Co, Ni, Fe-P, Fe-B, Fe-Si, Al, Fe-V, Fe-Cr, Y,
Zr, Fe-Nb, Fe-Mo, Ta, W, Ti, C, Mn und Cu wurden jeweils gemäß der vorbestimmten
Legierungszusammensetzungen gewogen und dann in einer Kammer nach Evakuation bei
druckverminderter Ar-Atmosphäre durch Hochfrequenz-Heizen geschmolzen, wodurch
Mutterlegierungen hergestellt wurden. Danach wurden unter Verwendung der hergestellten
Mutterlegierungen Bänder, die jeweils Dicken von 20 &mgr;m und 200 &mgr;m
aufweisen, durch Verwendung des Verfahrens mit einer Einzelwalze durch Einstellen
der Drehzahl hergestellt.
Zum Vergleich wurde eine Mutterlegierung, die die gleiche Zusammensetzung
wie die des kommerzialisierten METGLAS 2605-S2 aufwies, durch Hochfrequenz-Heizen
hergestellt und dann durch das Verfahren mit einer Einzelwalze zu 20 &mgr;m- und
200 &mgr;m-Bändern geformt.
In Bezug auf jedes der 200 &mgr;m-Bänder wurde eine freie festgewordene
Oberfläche mit der langsamsten Kühlrate, welche nicht in Kontakt mit einer
Kupferwalze war, unter Verwendung der Röntgenbeugungs-Methode gemessen, wodurch
ein Röntgenbeugungs-Profil erhalten wurde, und es wurde als "amorphe Phase"
bewertet, wenn das erhaltene Röntgenbeugungs-Profil nur einen breiten Peak
zeigte, während es andernfalls als "kristalline Phase" bewertet wurde. Ferner
wurden unter Verwendung der 20 &mgr;m-Bänder durch ein DSC thermische Eigenschaften
untersucht. Dementsprechend wurden die Glasübergangstemperaturen und die Kristallisationstemperaturen
gemessen und daraus die Bereiche unterkühlter Flüssigkeit berechnet. In
Bezug auf die magnetischen Eigenschaften wurden die 20 &mgr;m-Bänder verwendet,
und die magnetischen Sättigungs-Flussdichten davon wurden unter Verwendung
eines Magnetfeldstärkenmessgeräts mit vibrierender Probe (VSM) gemessen.
Da die Legierungszusammensetzungen der Beispiele 37 bis 60 in den
Zusammensetzungsbereich dieser Erfindung fallen, weisen sie wie in Tabelle 6-1 und
Tabelle 6-2 gezeigt jeweils Bereiche unterkühlter Flüssigkeit auf und
sind hervorragend bezüglich dem Vermögen zum Bilden von Amorphie und den
weichmagnetischen Eigenschaften. Andererseits, weisen die Vergleichsbeispiele
10, 11, 12, 13, 14, 15, 17 und 20 nur kleine oder keine Bereiche unterkühlter
Flüssigkeit auf und sie sind dürftig bezüglich dem Vermögen
zum Bilden von Amorphie. Vergleichsbeispiele 16, 18 und 19 sind gut bezüglich
dem Vermögen zum Bilden von Amorphie, aber Tc und Bs sind gering. Im Vergleichsbeispiel
15 ist der Bereich unterkühlter Flüssigkeit schmal, das Vermögen
zum Bilden von Amorphie ist dürftig und ferner ist die Glasübergangstemperatur
hoch.
(Beispiele 61 bis 70)
Materialien von Fe, Fe-P, Fe-B, Fe-Cr, Fe-Nb, Ti, C, Mn und Cu wurden
jeweils gemäß der vorbestimmten Legierungszusammensetzungen gewogen und
dann in einer Kammer nach Evakuation bei druckverminderter Ar-Atmosphäre durch
Hochfrequenz-Heizen geschmolzen, wodurch Mutterlegierungen hergestellt wurden. Danach
wurden durch die Verwendung der hergestellten Mutterlegierungen Bänder, die
eine Dicke von 50 &mgr;m aufweisen, durch Verwendung des Verfahrens mit einer
Einzelwalze hergestellt.
Zum Vergleich wurde eine Mutterlegierung, die die gleiche Zusammensetzung
wie die des kommerzialisierten METGLAS 2605-S2 aufwies, durch Hochfrequenz-Heizen
hergestellt und dann durch das Verfahren mit einer Einzelwalze zu 50 &mgr;m-Bändern
geformt.
Für die jeweiligen Bänder wurden die Korrosionsgeschwindigkeiten
untersucht. Das 50 &mgr;m-Band wurde in eine 1-normale NaCl-Lösung gelegt,
und die Gewichtsänderung wurde untersucht, und die Korrosionsgeschwindigkeit
wurde aus dem Flächeninhalt und der Zeit berechnet. Beispiele davon sind in
Tabelle 7 gezeigt.
Da die Legierungszusammensetzungen der Beispiele 61 bis 70 in den
Zusammensetzungsbereich dieser Erfindung fallen, sind sie wie in Tabelle 7 gezeigt
jeweils hervorragend bezüglich Korrosionsbeständigkeit, d.h. ihre Korrosionsgeschwindigkeiten
sind gering. Andererseits ist das Vergleichsbeispiel 21 dürftig
bezüglich der Korrosionsbeständigkeit, d.h. seine Korrosionsgeschwindigkeit
ist groß.
Tabelle 7
(Beispiele 71 bis 73)
Materialien von Fe, Fe-P, Fe-B, Fe-Cr, Fe-Nb, Ti, C, Mn und Cu wurden
jeweils gemäß der vorbestimmten Legierungszusammensetzungen gewogen und
dann in einer Kammer nach Evakuation bei druckverminderter Ar-Atmosphäre durch
Hochfrequenz-Heizen geschmolzen, wodurch Mutterlegierungen hergestellt wurden. Danach
wurden durch die Verwendung der hergestellten Mutterlegierungen Bänder, die
eine Dicke von 20 &mgr;m aufweisen, durch Verwendung des Verfahrens mit einer
Einzelwalze hergestellt.
Zum Vergleich wurde eine Mutterlegierung, die die gleiche Zusammensetzung
wie die des kommerzialisierten METGLAS 2605-S2 aufwies, durch Hochfrequenz-Heizen
hergestellt und dann durch das Verfahren mit einer Einzelwalze zu einem 20 &mgr;m-Band
geformt.
Jedes der 20 &mgr;m-Bänder wurde zu einem gewickelten Magnetkern
geformt, wobei überlappende Bereiche davon bondiert waren und durch ein dazwischen
eingefügtes Silikonharz isoliert waren, dann wurden die anfänglichen
Permeabilitäten mittels eines Impendanz-Analysators gemessen. In diesem Fall
wurden die Proben jeweils in einer Ar-Atmosphäre 60 Minuten bei 350°C
wärmebehandelt. Andererseits wurden aus METGLAS 2605-52 gefertigte Proben 60
Minuten bei 425°C wärmebehandelt.
Tabelle 8
Da die Legierungszusammensetzungen der Beispiele 71 bis 73 in den
Zusammensetzungsbereich dieser Erfindung fallen, sind sie wie in Tabelle 8 gezeigt
hervorragend bezüglich den weichmagnetischen Eigenschaften. Andererseits ist
Vergleichsbeispiel 22 dürftig bezüglich den weichmagnetischen Eigenschaften.
(Beispiele 74 bis 78)
Materialien von Fe, Fe-P, Fe-B, Fe-Cr, Fe-Nb, Ti, C, Mn und Cu wurden
jeweils gemäß der vorbestimmten Legierungszusammensetzungen gewogen und
dann in einer Kammer nach Evakuation bei druckverminderter Ar-Atmosphäre durch
Hochfrequenz-Heizen geschmolzen, wodurch Mutterlegierungen hergestellt wurden. Danach
wurden durch die Verwendung der hergestellten Mutterlegierungen Bänder, die
jeweils Dicken von 20 bis 170 &mgr;m aufweisen, unter Verwendung des Verfahrens
mit einer Walze durch Einstellen der Drehzahl hergestellt.
Zum Vergleich wurde eine Mutterlegierung, die die gleiche Zusammensetzung
wie die des kommerzialisierten METGLAS 2605-s2 aufwies, durch Hochfrequenz-Heizen
hergestellt und dann durch das Verfahren mit einer Einzelwalze zu einem 20 &mgr;m-Band
geformt.
Stücke von jedem Band wurden laminiert, um einen laminierten
Magnetkern zu bilden, der eine Breite von 1 mm, eine Länge von 16 mm und eine
Dicke von 1 mm aufwies. Die Bandstücke wurden durch ein Silikonharz miteinander
bondiert und voneinander isoliert. Ls und Q wurden, nach Anbringen einer Spule mit
1200 Windungen an jeden der laminierten Magnetkerne, mittels eines Impendanz-Analysators
gemessen. In diesem Fall wurden die jeweiligen Proben 60 Minuten bei 350°C
wärmebehandelt. Andererseits wurde die aus METGLAS 2605-52 gefertigte Probe
60 Minuten bei 425°C wärmebehandelt. Ergebnisse der Messung der Proben
sind in Tabelle 9 gezeigt.
Tabelle 9
Da die Legierungszusammensetzungen der Beispiele 74 bis 78 in den
Zusammensetzungsbereich dieser Erfindung fallen, sind sie wie in Tabelle 9 gezeigt
hervorragend bezüglich den weichmagnetischen Eigenschaften bei hohen Frequenzen.
Andererseits, da Vergleichsbeispiel 23 eine 150 &mgr;m überschreitende Dicke
aufweist, sind die Eigenschaften bei hohen Frequenzen aufgrund des Eisenverlusts
dürftig. Ferner ist das Vergleichsbeispiel 2, das die Zusammensetzung außerhalb
der Zusammensetzungsbereichs dieser Erfindung aufweist, dürftig
bezüglich den weichmagnetischen Eigenschaften bei hohen Frequenzen.
(Beispiele 79 bis 82)
Materialien von Fe, Fe-P, Fe-B, Fe-Cr, Fe-Nb, Ti, C, Mn und Cu wurden
jeweils gemäß der vorbestimmten Legierungszusammensetzungen gewogen und
dann in einer Kammer nach Evakuation bei druckverminderter Ar-Atmosphäre durch
Hochfrequenz-Heizen geschmolzen, wodurch Mutterlegierungen hergestellt wurden. Danach
wurden mittels des Wasser-Atomisierungs-Verfahren Pulver hergestellt.
Zum Vergleich wurde eine Mutterlegierung, die die gleiche Zusammensetzung
wie die des kommerzialisierten METGLAS 2605-52 aufwies, durch Hochfrequenz-Heizen
hergestellt und dann durch das Wasser-Atomisierungsverfahren gebildet.
Jedes der erhaltenen Pulver wurde in Partikelgrößen von
200 &mgr;m oder weniger klassifiziert und dann durch die Verwendung der Röntgenbeugungs-Methode
gemessen, wodurch Röntgenbeugungs-Profile erhalten werden, und es wurde mit
"amorphe Phase" bewertet, wenn das erhaltene Röntgenbeugungs-Profil nur
einen breiten Peak zeigte, während es andernfalls als "kristalline
Phase" bewertet wurde.
Tabelle 10
Da die Legierungszusammensetzungen der Beispiele 79 bis 82 in den
Zusammensetzungsbereich dieser Erfindung fallen, ist es wie in Tabelle 10 gezeigt
möglich, die amorphen weichmagnetischen Pulver durch das Wasser-Atomisierungsverfahren
herzustellen. Andererseits, weisen Vergleichsbeispiele 25 und 26 kein Vermögen
zum Bilden von Amorphie auf und daher liegen die erhaltenden Pulver in der kristallinen
Phase vor. Es war nicht möglich, amorphe weichmagnetische Pulver zu erhalten.
(Beispiele 83 bis 86)
Materialien von Fe, Fe-P, Fe-B, Fe-Cr, Fe-Nb, Ti, C, Mn und Cu wurden
jeweils gemäß der vorbestimmten Legierungszusammensetzungen gewogen und
dann in einer Kammer nach Evakuation bei druckverminderter Ar-Atmosphäre durch
Hochfrequenz-Heizen geschmolzen, wodurch Mutterlegierungen hergestellt wurden. Danach
wurden unter Verwendung der hergestellten Mutterlegierungen mittels des Wasser-Atomisierungs-Verfahren
amorphe weichmagnetische Pulver hergestellt. Jedes der Pulver wurde mit 5 Masse-%
Silikonharz gemischt, das in einem Lösungsmittel gelöst wurde, um granuliert
zu werden, und dann wurde jedes bei 980 MPa (10 t/cm2) zu einem Pressmasse-Kern
gepresst, der einen Außendurchmesser von 18 mm, einen Innendurchmesser von
12 mm und eine Dicke 3 mm aufwies.
Zum Vergleich wurden auch jeweils ein Fe-Pulver, ein Fe-Si-Cr-Pulver
und ein Sendust-Pulver, welche durch Wasser-Atomisierung hergestellt wurden, mit
5 Masse-% Silikonharz gemischt, das in einem Lösungsmittel gelöst wurde,
um granuliert zu werden, und dann wurde jedes bei 980 MPa (10 t/cm2)
zu einem Pressmasse-Kern gepresst, der einen Außendurchmesser von 18 mm, einen
Innendurchmesser von 12 mm und eine Dicke 3 mm aufwies.
Die anfänglichen Permeabilitäten wurden in Bezug auf die
erhaltenen Pressmasse-Kerne durch einen Impendanz-Analysator gemessen,
und Fe-Verluste und Dichten wurden mittels eines Wechselstrom B-H-Analysators gemessen.
In diesem Fall wurden die Proben jeweils in einer Ar-Atmosphäre 60 Minuten
bei 350°C wärmebehandelt. Andererseits wurden die aus dem Fe-Pulver und
dem Fe-Si-Cr-Pulver gefertigten Pulver 60 Minuten bei 500°C wärmebehandelt,
während die aus Sendust-Pulver gefertigte Probe 60 Minuten bei 700°C wärmebehandelt
wurde. Die gemessenen anfänglichen Permeabilitäten, Verluste und Dichten
sind in Tabelle 11 gezeigt.
Tabelle 11
Da die aus amorphen weichmagnetischen Pulvern gefertigten Pressmassen-Kerne
der Beispiele 83 bis 86 in den Bereich dieser Erfindung fallen, wird wie in Tabelle
11 gezeigt klar, dass die Verluste davon sehr gering sind. Andererseits ist Vergleichsbeispiel
27 ein aus Fe-Pulver gefertigter Pressmasse-Kern, und obwohl dessen Dichte hoch
ist, sind die anfänglichen Permeabilitäten und der Verlust bei hohen Frequenzen
extrem schlecht. Bei den Vergleichsbeispielen 28 und 29 sind die Verluste ebenfalls
sehr schlecht.
(Beispiele 87 bis 110)
Zuerst wurden, als ein Pulver-Herstellungsprozess, reine Metallelement-Materialien
von Fe, Co, Ni, P, B, Si, Mo, Al, V, Cr, Y, Zr, Nb, Ta und W jeweils gemäß
den vorbestimmten Legierungszusammensetzungen gewogen, wodurch Mutterlegierungen
hergestellt wurden. Danach wurden unter Verwendung der hergestellten Mutterlegierungen
mittels des Wasser-Atomisierungs-Verfahren verschiedene weichmagnetische Pulver
hergestellt.
Dann wurde, als ein Formprodukt-Herstellungsprozess, jedes der erhaltenen
Legierungs-Pulver in Partikelgrößen von 45 &mgr;m oder weniger klassifiert
und dann gemischt mit einem Silikonharz als Bindemittel in einer Menge von 4 Masse-%,
und danach wurde jedes unter Verwendung einer Form-Matrize, die eine Rille mit 27
mm Außendurchmesser und 14 mm Innendurchmesser aufwies, bei Raumtemperatur
mit 1,18 GPa (etwa 12 t/cm2) Druck beaufschlagt, um eine Höhe von
5 mm aufzuweisen, wodurch jeweils geformte Produkte erhalten werden.
Ferner wurden nach Harzaushärten der erhaltenen geformten Produkte
die Gewichte und Größen der geformten Produkte gemessen und dann wurden
jeweils Spulen, von denen jede eine passende Zahl an Windung aufwies, auf die geformten
Produkte, d.h. den Magnetkernen, angewendet wurden, wodurch jeweilige Induktions-Bauteile
(jeweils wie in 2 gezeigt) hergestellt wurden.
Dann wurde die magnetische Permeabilität in Bezug auf jede der
erhaltenen Proben, d.h. Induktions-Bauteile, aus einem Induktions-Wert bei 100 kHz
unter Verwendung eines LCR-Meters abgeleitet, und ferner wurde die magnetische Sättigungs-Flußdichte
mittels eines bei Gleichstrom magnetische Eigenschaften messenden Geräts gemessen,
als ein Magnetfeld von 1,6 × 104 A/m angelegt wurde. Ferner wurden
die oberen und unteren Oberflächen jedes Magnetkerns poliert, und dann wurde
die XRD (Röntgenstrahlenbeugung)-Messung durchgeführt, um die Phase festzustellen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 12-1 und Tabelle 12-2 gezeigt. Tabelle 12-1Tabelle 12-2
In Tabelle 12 sind die Zusammensetzungsverhältnisse der jeweiligen
Proben gezeigt, und es wurde als "amorphe Phase" bewertet, wenn in einem durch die
XRD-Messung erhaltenen XRD-Muster nur ein breiter Peak, der für die amorphe
Phase typisch ist, detektiert wurde, während es als "kristalline Phase" bewertet
wurde, wenn aufgrund der kristallinen Phase ein scharfer Peak zusammen mit einem
breiten Peak beobachtet wurde oder wenn nur ein scharfer Peak ohne breiten Peak
beobachtet wurde. In Bezug auf jene Proben, die die Zusammensetzungen aufwiesen,
die die amorphe Phase zeigten, wurde eine thermische Analyse mittels DSC durchgeführt,
um die Glasübergangstemperaturen (Tg) und Kristallisationstemperaturen (Tx)
zu messen, und es wurde bestätigt, dass &Dgr;Tx für alle diese Proben
20°C oder mehr betrug. Die spezifische Widerstände der jeweiligen geformten
Produkte (Magnetkerne) wurden mittels der Zwei-Anschluß-Methode bei Gleichstrom
gemessen, und es wurde bestätigt, dass alle Proben gute Werte von 1 &OHgr;·cm
oder mehr zeigten.
Die DSC-Heizrate wurde auf 40 K/min festgesetzt. Aus den Beispielen
87 bis 89 und den Vergleichsbeispielen 30 bis 33 wird verständlich, dass die
amorphe Phase, die in der Lage ist, eine hohe Permeabilität zu erzielen, nicht
gebildet werden kann, wenn der Gehalt an P oder B weniger als 2% oder mehr als 16%
beträgt, während die amorphe Phase gebildet werden kann, wenn der Gehalt
an P und der Gehalt an B beide in einem Bereich von 2% oder mehr und 16% oder weniger
liegen. Aus den Beispielen 90 bis 92 und den Vergleichsbeispielen 34 und 35 wird
verständlich, dass die amorphe Phase nicht gebildet werden kann, wenn der Gehalt
an Mo 0% oder mehr als 10% beträgt, während die amorphe Phase gebildet
werden kann, wenn der Gehalt an Mo mehr als 0% und 10% oder weniger beträgt.
Aus den Beispielen 93 und 94 und dem Vergleichsbeispiel 36 wird verständlich,
dass die amorphe Phase sogar gebildet werden kann, wenn Si in einem Bereich von
8% oder weniger zugegeben wird. Aus den Beispielen 95 bis 102 wird verständlich,
dass die amorphe Phase sogar gebildet werden kann, wenn Mo durch Al, V, Cr, Y, Zr,
Nb, Ta oder W ersetzt wird. Aus den Beispielen 103 bis 110 wird ersichtlich, dass
Fe teilweise durch Co und/oder Ni ersetzt werden kann, aber aus den Vergleichsbeispielen
37 und 38 wird verständlich, dass, wenn Fe völlig ersetzt wird, die magnetische
Flussdichte Null wird, obwohl die amorphe Phase erhalten wird, was daher für
das Gebiet dieser Erfindung nicht geeignet ist.
(Beispiele 111 bis 132)
Als ein Pulver-Herstellungsprozess wurden zuerst reine Metallelement-Materialien
von Fe, Co, Ni, P, B, Si, Mo, Al, V, Cr, Y, Zr, Nb, Ta, W, Ti, C, Mn und Cu jeweils
gemäß den vorbestimmten Legierungszusammensetzungen gewogen, wodurch Mutterlegierungen
hergestellt wurden. Unter Verwendung der hergestellten Mutterlegierungen wurden
danach verschiedene weichmagnetische Legierungs-Pulver mittels der Wasser-Atomisierungsmethode
hergestellt.
Als ein Formprodukt-Herstellungsprozess wurden dann die erhaltenen
Legierungs-Pulver jeweils in Partikelgrößen von 45 &mgr;m oder weniger
klassifiziert und dann gemischt mit einem Silikonharz als Bindemittel in einer Menge
von 4 Masse-%, und danach wurde jedes unter Verwendung einer eine Rille mit 27 mm
Außendurchmesser und 14 mm Innendurchmesser aufweisenden Form-Matrize bei Raumtemperatur
mit 1,18 GPa (etwa 12 t/cm2) Druck beaufschlagt, um eine Höhe von
5 mm aufzuweisen, wodurch die jeweiligen geformten Produkte erhalten wurden.
Nach der Harz-Aushärtung der erhaltenen geformten Produkte wurden
ferner die Gewichte und Größen der geformten Produkte gemessen, und dann
wurden jeweils Spulen, von denen jede ein passende Zahl an Windungen aufwies, an
den geformten Produkten, d.h. den Magnetkernen, angebracht, wodurch die jeweiligen
Induktions-Bauteile (jeweils wie in 2 gezeigt) hergestellt
wurden.
In Bezug auf jede der erhaltenen Proben, d.h. Induktions-Bauteile,
wurde dann die magnetische Permeabilität bei einem Induktionswert bei 100 kHz
unter Verwendung eines LCR-Meters abgeleitet, und ferner wurde die magnetische Sättigungsflussdichte
unter Verwendung eines bei magnetische Eigenschaften bei Gleichstrom messenden Geräts
gemessen, als ein Magnetfeld von 1,6 × 104 A/m angelegt wurde. Ferner
wurden die oberen und unteren Oberflächen jedes Magnetkerns poliert und dann
wurde die XRD (Röntgenstrahlenbeugungs)-Messung durchgeführt, um die Phase
festzustellen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 13-1 und Tabelle 13-2 gezeigt.
In Tabelle 13-1 und Tabelle 13-2 sind die Zusammensetzungsverhältnisse
der jeweiligen Proben gezeigt, und es wurde als "amorphe Phase" bewertet, wenn in
einem durch die XRD-Messung erhaltenen XRD-Muster nur ein breiter Peak, der für
die amorphe Phase typisch ist, detektiert wurde, während es als "kristalline
Phase" bewertet wurde, wenn aufgrund der kristallinen Phase ein scharfer Peak zusammen
mit einem breiten Peak beobachtet wurde oder wenn nur ein scharfer Peak ohne breiten
Peak beobachtet wurde. In Bezug auf jene Proben, die die Zusammensetzungen aufwiesen,
die die amorphe Phase zeigten, wurde eine thermische Analyse mittels DSC durchgeführt,
um die Glasübergangstemperaturen (Tg) und Kristallisationstemperaturen (Tx)
zu messen, und es wurde bestätigt, dass &Dgr;Tx für all diese Proben
20°C oder mehr betrug. Die spezifische Widerstände der jeweiligen geformten
Produkte (Magnetkerne) wurden mittels der Zwei-Anschluß-Methode bei Gleichstrom
gemessen, und es wurde bestätigt, dass alle Proben gute Werte von 1 &OHgr;·cm
oder mehr zeigten.
Da die Legierungszusammensetzungen der Beispiele 111 bis 132 in den
Zusammensetzungs-Bereich dieser Erfindung fallen, weisen sie wie in Tabelle 13-1
und Tabelle 13-2 gezeigt jeweils Bereiche unterkühlter Flüssigkeit
auf und sind hervorragend bezüglich dem Vermögen zum Bilden von Amorphie
und den weichmagnetischen Eigenschaften. Andererseits wird verständlich, dass
die Vergleichsbeispiele 39 bis 53 bezüglich dem Vermögen zum Bilden von
Amorphie dürftig sind, und daher können sie nur die kristalline Phase
erhalten und gute Permeabilitätseigenschaften können nicht erhalten werden.
(Beispiel 133)
In Beispiel 133 wurde mittels des Wasseratomisierungs-Verfahren ein
eine Zusammensetzung von Fe77P10B10Nb2Cr1Ti0,1C0,1Mn0,1Cu0,1
aufweisendes Legierungspulver hergestellt, dann wurde das erhaltene Pulver in Partikelgrößen
von 45 &mgr;m oder weniger klassifiziert und dann der XRD-Messung unterzogen,
wodurch ein breiter Peak, der für die amorphe Phase typisch ist, bestätigt
wurde. Die thermische Analyse mittels DSC wurde durchgeführt, um die Glasübergangstemperatur
(Tg) und die Kristallisationstemperatur (Tx) zu messen, wodurch bestätigt wurde,
dass &Dgr;Tx (Tx-Tg) 36°C betrug. Dann wurde das Pulver bei einer Temperatur
von 400°C gehalten, welche geringer als die Glasübergangstemperatur war,
um in der Atmoshäre für 0,5 Stunden wärmebehandelt zu werden, wodurch
auf der Oberfläche des Pulvers ein Oxid geformt wurde.
Ferner wurde das mit dem Oxid gebildete Pulver jeweils zu einem Silikonharz
als Bindemittel in Mengen von 5%, 2,5%, 1% und 0,5% zugegeben, um entsprechende
Pulver zu erhalten. Die erhaltenen Pulver wurden jeweils unter Verwendung einer
eine Rille mit 27 mm Außendurchmesser und 14 mm Innendurchmesser aufweisenden
Form-Matrize mit 1,18 GPa (etwa 12 t/cm2) Druck bei Raumtemperatur, bei
einer Temperatur, die 150°C höher als die Erweichungstemperatur des Harzes
ist, oder bei 480°C, was in einem Bereich der unterkühlten Flüssigkeit
des amorphen weichmagnetischen Metallpulvers liegt, beaufschlagt, um eine Höhe
von 5 mm aufzuweisen, wodurch die jeweiligen geformten Produkte erhalten wurden.
Nach der Harz-Aushärtung der erhaltenen geformten Produkte wurden
ferner die Gewichte und Größen der geformten Produkte gemessen, und dann
wurden jeweils Spulen, von denen jede ein passende Zahl an Windungen aufwies, an
den geformten Produkten, d.h. den Magnetkernen, angebracht, wodurch jeweilige Induktions-Bauteile
(jeweils wie in 2 gezeigt) hergestellt wurden.
Dann wurden in Bezug auf jedes der erhaltenen Induktions-Bauteile
der Proben Nrn. 1 bis 12 der Pulver-Füllgrad (%), die durch die magnetischen
Eigenschaften bei Gleichstrom verursachte magnetische Flussdichte (bei 1,6 ×
104 A/m) und der spezifische Widerstand bei Gleichstrom (&OHgr;·cm)
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 14 gezeigt.
Tabelle 14
Aus Tabelle 14 wird verständlich, dass, wenn die Zugabe-Menge
des Bindemittels (Harz-Menge) 5% übersteigt, ein hoher spezifischer Widerstands-Wert
von ≥10E4 (=105), der mit dem eines Ferrit-Magnetkerns vergleichbar
ist, erhalten wird, während ein derartiger Effekt selbst durch Erhöhen
der Form-Temperatur nicht festgestellt wird, und eine Formbedingung wie die Raumtemperatur
ausreichend ist. Es wird verständlich, dass ein hoher spezifischer Widerstand
von 1 &OHgr;·cm oder mehr auch erhalten wird, wenn die Harzmenge 5% beträgt,
aber das Formen bei Raumtemperatur ist ebenfalls ausreichend. Ferner wird im Fall
der 2,5% betragenden Harzmenge, wenn das Formen bei 150°C durchgeführt
wird, der Pulver-Füllgrad signifikant verbessert, um die magnetische Flussdichte
zu erhöhen und ferner wird ein spezifischen Widerstand von 0,1 &OHgr;·cm
oder mehr erhalten. Außerdem wird verständlich, dass in dem Fall, wo die
Harz-Menge 1% oder 0,5% beträgt, wenn das Formen bei 480°C durchgeführt
wird, der Pulver-Füllgrad signifikant verbessert wird, um die magnetische Sättigungs-Flussdichte
zu erhöhen, und ferner wird ein spezifischer Widerstand von 0,01 &OHgr;·cm
oder mehr erhalten.
(Beispiel 134)
In Beispiel 134 wurde ein Induktions-Bauteil gemäß der Probe
Nr. 10 aus Beispiel 133 hergestellt, wobei ein Induktions-Bauteil unter Verwendung
eines Hochfrequenz-Magnetkerns hergestellt wurde, der mit dem gleichen Legierungs-Pulver
und dem gleichen Herstellungs-Prozess hergestellt wurde und in einer Stickstoff-Atmosphäre
0,5 Stunden bei 450°C wärmebehandelt wurde. Zum Vergleich wurden ferner
Induktions-Bauteile hergestellt, die Sendust, ein 6,5% Silizium-Stahl, und ein Fe-basiertes
amorphes Material als Magnetkern Materialien verwenden. Die Induktions-Bauteile
sind jeweils wie in 2 gezeigt, können aber auch
Eines wie in 4gezeigt sein, das eine Lücke an
einem Abschnitt eines magnetischen Weges aufweist. In Bezug auf jedes dieser Induktions-Bauteile
wurde die durch magnetische Eigenschaften bei Gleichstrom verursachte magnetische
Flussdichte (bei 1,6 × 104 A/m), der spezifische Widerstand bei
Gleichstrom (&OHgr;·cm), die Permeabilität zur Induktionswert-Normalisierung
und der Eisenverlust (20 kHz 0,1 T) gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 15
gezeigt.
Tabelle 15
*Aufgrund einer Energieversorgungs-Spezifikation, bei welcher eine Lucke an
einem Abschnitt des magnetischen Weges gebildet ist
Aus Tabelle 15 wird verständlich, dass das Induktions-Bauteil
dieser Erfindung eine magnetische Flussdichte aufweist, die zu der des den Eisen-basierten
amorphen Magnetkern verwendenden Induktions-Bauteils im Wesentlichen äquivalent
ist, während es einen Eisenverlust zeigt, der geringer als der des den Sendust-Magnetkern
verwendenden Induktions-Bauteils ist, weshalb es äußerst hervorragende
Eigenschaften besitzt. Es wird verständlich, dass in dem den wärmebehandelten
Magnetkern aufweisenden Induktions-Bauteil die magnetische Permeabilität und
der Eisenverlust verbessert werden, weshalb es ferner noch hervorragendere Eigenschaften
besitzt.
(Beispiel 135)
In Beispiel 135 wurden Wasser-atomisierte Pulver, die die in Tabelle
16 gezeigten Legierungszusammensetzungen aufwiesen und jedes durch ein Standard-Sieb
in Partikelgrößen von 20 &mgr;m oder weniger gescreent wurde, zu einem
Pulver, das zu dem in Beispiel 133 hergestellten identisch ist, in den in Tabelle
16 jeweils gezeigten Verhältnissen zugegeben, wodurch die jeweiligen Pulver
erhalten wurden.
Die erhaltenen Pulver wurden jeweils versetzt mit einem Silikonharz
als Bindemittel in einer Menge von 1,5 Masse-%, und danach wurde jedes unter Verwendung
einer Form-Matrize, die eine Rille mit 27 mm Außendurchmesser und 14 mm Innendurchmesser
aufwies, bei Raumtemperatur mit 1,18 GPa (etwa 12 t/cm2) Druck beaufschlagt,
um eine Höhe von 5 mm aufzuweisen, wodurch jeweils geformte Produkte erhalten
wurden. Nach dem Formen wurden die geformten Produkte in einer Ar-Atmosphäre
bei 450°C wärmebehandelt
Nach Harz-Aushärten des erhaltenen geformten Produkts wurden
dann die Gewichte und Größen der geformten Produkte gemessen und dann
wurden jeweils Spulen, von denen jede eine passende Zahl an Windung aufwies, auf
die geformten Produkten, d.h. den Magnetkernen, angewendet, wodurch Induktions-Bauteile
(jeweils wie in 2 gezeigt) hergestellt wurden.
In Bezug auf jede des erhaltenen Proben, d.h. Induktions-Bauteile,
wurde der Pulver-Füllgrad (%), die magnetische Permeabilität und der Eisenverlust
(20 kHz 0,1 T) gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 16 gezeigt.
Tabelle 16
Aus Tabelle 16 wird verständlich, dass das Induktions-Bauteil
dieser Erfindung bezüglich Pulver-Füllgrad durch Zugeben des kleinere
Partikelgrößen aufweisenden weichmagnetischen Pulvers zu dem amorphen
Metallpulver verbessert wird und die magnetische Permeabilität dementsprechend
verbessert wird. Andererseits wird verständlich, dass die Zugabe-Menge vorzugsweise
50% oder weniger beträgt, da der Verbesserungs-Effekt abgeschwächt wird
und die Eisenverlust-Eigenschaften extrem verschlechtert werden, wenn die Zugabe-Menge
50% übersteigt.
(Beispiel 136)
In Beispiel 136 wurden eine Zusammensetzung von Fe77P10B10Nb2Cr1Ti0,1C0,1Mn0,1Cu0,1
aufweisende Legierungspulver durch Ändern der Herstellungs-Bedingungen des
Wasseratomisierungs-Verfahrens hergestellt, um die in Tabelle 17 gezeigten Längenverhältnisse
aufzuweisen, dann wurden die erhaltenen Pulver in Partikelgrößen von 45
&mgr;m oder weniger klassifiziert und dann wurde jedes der XRD-Messung unterzogen,
wodurch ein breiter Peak, der für die amorphe Phase typisch ist, bestätigt
wurde. Die thermische Analyse mittels DSC wurde durchgeführt, um die Glasübergangstemperatur
und die Kristallisationstemperatur zu messen, wodurch ferner bestätigt wurde,
dass der unterkühlte Temperaturbereich &Dgr;Tx 20°C betrug.
Die erhaltenen Pulver wurden jeweils versetzt mit einem Silikonharz
als Bindemittel in einer Menge von 3 Masse-%, und danach wurde jedes unter Verwendung
einer Form-Matrize, die eine Rille mit 27 mm Außendurchmesser und 14 mm Innendurchmesser
aufwies, bei Raumtemperatur mit 1,47 GPa (etwa 15 t/cm2) Druck beaufschlagt,
um eine Höhe von 5 mm aufzuweisen, wodurch jeweils geformte Produkte erhalten
wurden. Nach dem Formen wurden die geformten Produkte in einer Ar-Atmosphäre
bei 450°C wärmebehandelt.
Nach Harz-Aushärten der erhaltenen geformten Produkte wurden
dann die Gewichte und Größen der geformten Produkte gemessen und dann
wurden jeweils Spulen, von denen jede eine passende Zahl an Windung aufwies, auf
die geformten Produkten, d.h. den Magnetkernen, angewendet, wodurch jeweilige Induktions-Bauteile
(jeweils wie in 2 gezeigt) hergestellt wurden.
In Bezug auf jede der erhaltenen Proben, d.h. Induktions-Bauteile,
wurde der Pulver-Füllgrad (%) und die magnetische Permeabilität gemessen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 17 gezeigt.
Tabelle 17
Aus Tabelle 17 wird verständlich, dass das Induktions-Bauteil
dieser Erfindung durch Erhöhen des Längenverhältnisses des amorphen
metallischen Pulvers bezüglich den magnetischen Eigenschaften verbessert wird.
Andererseits wird verständlich, dass, da die anfängliche Permeabilität
hoch ist, aber die magnetische Permeabilität bezüglich Gleichstrom-Überlagerung
verschlechtert wird, wenn das Längenverhältnis 2,0 übersteigt, das
Längenverhältnis des Pulvers vorzugsweise 2 oder weniger beträgt.
(Beispiel 137)
Zuerst wurden, als ein Pulver-Herstellungsprozess, Materialien gewogen,
um eine Zusammensetzung von Fe77P10B10Nb2Cr1Ti0,1C0,1Mn0,1Cu0,1
zu erhalten und unter Verwendung dieser wurde mittels eines Hochdruck-Wasser-Atomisierungs-Verfahrens
ein feines weichmagnetisches Legierungspulver hergestellt, das Partikelgrößen
mit unterschiedlichem Durchschnitt aufwies.
Dann wurden, als ein Pulver-Herstellungsprozess, die in Tabelle 18
gezeigten Pulver mittels Screenen der erhaltenen Pulver durch unterschiedliche Standard-Siebe
hergestellt, dann wurde jedes versetzt mit einem Silikonharz als Bindemittel in
einer Menge von 3 Masse-%, dann wurde jedes zusammen mit einer Spule mit 3,5 Windungen,
die 8 mm Außendurchmesser, 4 mm Innendurchmesser und 2 mm Höhe aufwies,
in eine 10 mm × 10 mm Form-Matrize eingebracht und angeordnet, um nach dem
Formen in der Mitte eines geformten Produkts lokalisiert zu sein, und
dann wurde jedes bei Raumtemperatur mit 490 MPa (5 t/cm2) Druck beaufschlagt,
um 4 mm Höhe aufzuweisen, wodurch jeweils geformte Produkte erhalten wurden.
Dann wurde ein Harz-Aushärten bei 150°C durchgeführt. In Bezug auf
die Bedingungen von Probe Nr. 5 wurde auch eine Probe hergestellt, die durch Wärmebehandeln
des geformten Produkts in einer Stickstoff-Atmosphäre bei 450°C für
0,5 Stunden erhalten wurde.
Dann wurden in Bezug auf jede der erhaltenen Proben, d.h. Induktions-Bauteile,
aus der Induktions- und Widerstandsmessung bei den entsprechenden Frequenzen ein
Induktions-Wert bei 1 MHz und ein Frequenzhöchstwert und ein Höchstwert
von Q unter Verwendung eines LCR-Meters abgeleitet. Die Ergebnisse sind in Tabelle
18 gezeigt.
In Bezug auf jede der Probe-Induktions-Komponenten wurde dann die
Stromversorgungs-Umwandlungseffizienz unter Verwendung eines gewöhnlichen Gleichstrom-Gleichstrom
Konverter-Evaluierungssatzes gemessen. Die Messbedingungen waren derart, dass die
Einspeisung 12V, die Ausspeisung 5V, die Steuerfrequenz 300 kHz und der Ausgangsstrom
1 A betrug. Die Ergebnisse sind auch in Tabelle 18 gezeigt. Tabelle 18
Wie aus Tabelle 18 ersichtlich, erreicht das Induktions-Bauteil dieser
Erfindung durch Festsetzen der Sieb-Partikelgröße auf 45 &mgr;m oder
weniger und der mittlere Partikelgröße auf 30 &mgr;m oder weniger eine
Höchstfrequenz von Q, die 500 kHz oder mehr ist, und einen Höchstwert
von Q, der 40 oder mehr ist, und erreicht gleichzeitig eine Energieversorgungs-Umwandlungseffizienz
von 80% oder mehr, was hervorragend ist. Durch Festsetzen der Sieb-Partikelgröße
auf 45 &mgr;m oder weniger und der mittlere Partikelgröße auf 20 &mgr;m
oder weniger wird ferner eine 1 MHZ oder mehr beträgende Höchstfrequenz
von Q erhalten und ein 50 oder mehr betragender Höchstwert von Q, und bei dieser
Begebenheit wird eine Energieversorgungs-Umwandlungseffizienz von 85% oder mehr
erhalten, was hervorragender ist. Es wird verständlich, dass die Umwandlungseffizienz
durch Wärmebehandeln des Induktions-Bauteils weiter verbessert wird.
(Beispiel 138)
Zuerst wurden, als ein Pulver-Herstellungsprozess, Materialien gewogen,
um eine Zusammensetzung von Fe77P10B10Nb2Cr1Ti0,1C0,1Mn0,1Cu0,1
zu erhalten und unter Verwendung dieser wurde mittels des Hochdruck-Wasser-Atomisierungs-Verfahrens
ein feines weichmagnetisches Legierungspulver hergestellt.
Dann wurden, als ein Pulver-Herstellungsprozess, die in Tabelle 19
gezeigten Pulver mittels Screenen der erhaltenen Pulver durch unterschiedliche Standard-Siebe
hergestellt, dann wurde jedes versetzt mit einem Silikonharz als Bindemittel in
einer Menge von 3 Masse-%, und dann wurde jedes mit 490 MPa (5 t/cm2)
Druck beaufschlagt, um zu einem Ring-Formteil geformt zu werden, das einen Außendurchmesser
32 mm, einen Innendurchmesser von 32 mm und eine Höhe von
5 mm aufweist, wodurch jeweils geformte Produkte erhalten wurden. Die erhaltenen
Produkte wurden bei 150°C einer Harz-Aushärtung unterzogen. Zum Vergleich
wurde ein Probe, die ein Si-Pulver mit 6,5 Masse-% Fe verwendet, in der gleichen
Weise hergestellt.
Dann wurde ein Kupferdraht, der 0,1 mm Durchmesser aufweist und mit
einer Amid,Imid-Beschichtung versehen ist, mittels zehn Windungen um jede der hergestellten
Proben gewickelt, wodurch Induktions-Bauteile erhalten wurden.
Dann wurden in Bezug auf jede der erhaltenen Induktions-Bauteile ein
Induktions-Wert bei 10 kHz und ein Frequenzhöchstwert und ein Höchstwert
von Q aus der Induktions- und Widerstandsmessung bei den jeweiligen Frequenzen unter
Verwendung eines LCR-Meters abgeleitet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 19 gezeigt.
In Bezug auf jede dieser Induktions-Komponenten wurde dann die Stromversorgungs-Umwandlungseffizienz
unter Verwendung eines gewöhnlichen Gleichstrom-Gleichstrom Konverter-Evaluierungssatzes
gemessen. Die Messbedingungen waren derart, dass die Einspeisung 12 V, die Ausspeisung
5 V, die Steuerfrequenz 10 kHz und der Ausgangsstrom 1 A betrug. Die Ergebnisse
sind auch in Tabelle 19 gezeigt.
(Beispiele 139 und 140)
Materialien von Fe, Fe-P, Fe-B, Fe-Cr, Fe-Nb, Ti, C, Mn und Cu wurden
jeweils gemäß der vorbestimmten Legierungszusammensetzungen gewogen und
dann in einer Kammer nach Evakuation bei druckverminderter Ar-Atmosphäre durch
Hochfrequenz-Heizen geschmolzen, wodurch Mutterlegierungen hergestellt wurden. Danach
wurden durch die Verwendung der hergestellten Mutterlegierungen Bänder, die
jeweils Dicken von 20 &mgr;m aufweisen, durch Verwendung des Verfahrens mit einer
Einzelwalze hergestellt.
Jedes der 20 &mgr;m-Bänder wurde zu einem gewickelten Magnetkern
geformt, wobei davon überlappende Bereiche bondiert wurden und durch ein dazwischen
eingefügtes Silikonharz isoliert waren, dann wurden die anfänglichen Permeabilitäten
bei 1 kHz mittels eines Impendanz-Analysators gemessen. In diesem Fall wurden
die jeweiligen Proben jeweils in einer Ar-Atmosphäre 5 Minuten bei Raumtemperatur,
bei 250°C, bei 300°C bei 400°C, bei 450°C, 500°C und 550°C
wärmebehandelt.
Die Legierungszusammensetzungen der Beispiele 139 und 140 dieser Erfindung
zeigen wie in Tabelle 20 gezeigt jeweils hervorragende weichmagnetische Eigenschaften,
wenn sie in einem Temperatur-Bereich von der Curie-Temperatur oder höher bis
zur Kristallisations-Temperatur oder weniger wärmebehandelt werden. Die weichmagnetischen
Eigenschaften werden rasch bei der Kristallisations-Temperatur oder höher verschlechtert.
Industrielle Eignung:
Wie oben beschrieben, wird der Hochfrequenz-Magnetkern dieser Erfindung
bei geringen Kosten unter Verwendung eines amorphen weichmagnetischen Metallmaterials
mit einer hohen magnetischen Sättigungs-Flussdichte und einem hohen spezifischen
Widerstand erhalten. Ferner ist ein Induktions-Bauteil, das durch Anbringen einer
Spule an diesen Hochfrequenz-Magnetkern gebildet ist, hervorragend bezüglich
der magnetischen Eigenschaften in einem Hochfrequenz-Band, was es herkömmlicherweise
nicht gab. Dementsprechend ist es möglich, bei geringen Kosten einen Hochleistungs-Pressmassenkern
hoher Permeabilität herzustellen, was es herkömmlicherweise nicht gab.
Der Hochfrequenz-Magnetkern dieser Erfindung ist für die Anwendung in Stromversorgungs-Komponenten
wie Drosselspulen und Transformatoren verschiedener elektronischer Bausteine geeignet.
Ein aus einem Pulver feiner Partikelgröße gefertigter Hochfrequenz-Magnetkern
dieser Erfindung ermöglicht ferner die Herstellung eines Hochleistungs-Induktionsbauteils
für höhere Frequenzen. Der aus dem Pulver feiner Partikelgröße
gefertigte Hochfrequenz-Magnetkern ermöglicht ferner die Herstellung eines
Induktions-Bauteils, welches bezüglich der Größe kleiner ist, aber
auf große Spannungen angepasst ist, durch integrales Zusammenfügen des
magnetischen Körpers und einer gewickelten Spule durch Pressformen in einem
Zustand, wo die gewickelte Spule im magnetischen Körper enthalten ist. Dementsprechend
ist der Hochfrequenz-Magnetkern dieser Erfindung einsetzbar für Induktions-Bauteile
von Drosselspulen, Transformatoren und so weiter.
Anspruch[de]
Amorphe weichmagnetische Legierung, die eine durch die Formel (Fe1-&agr;TM&agr;)100-w-x-y-z
PwBxLySiz ausgedrückte Zusammensetzung
aufweist, worin unvermeidliche Verunreinigungen enthalten sind, TM mindestens eines
ist, das aus Co und Ni ausgewählt ist, L mindestens eines ist, das aus der
aus Al, V, Cr, Y, Zr, Mo, Nb, Ta und W bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei
0≤&agr;≤0,98, 2≤w≤16 Atom-%, 2≤x≤16
Atom-%, 0<y≤10 Atom-% und 0≤z≤8 Atom-% ist.Amorphe weichmagnetische Legierung, die eine durch die Formel (Fe1-&agr;TM&agr;)100-w-x-y-z
PwBxLySizTipCqMnrCus
ausgedrückte Zusammensetzung aufweist, worin unvermeidliche Verunreinigungen
enthalten sind, TM mindestens eines ist, das aus Co und Ni ausgewählt ist,
L mindestens eines ist, das aus der aus Al, Cr, Zr, Mo und Nb bestehenden Gruppe
ausgewählt ist, wobei 0≤&agr;≤0,3, 2≤w≤18 Atom-%,
2≤x≤5 Atom-%, 0<y≤10 Atom-%, 0≤z≤4 Atom-%
ist, und wobei p, q, r und s jeweils ein Zugabeanteil mit der Maßgabe darstellen,
dass die Gesamtmasse von Fe, TM, P, B, L und Si 100 ist, und als 0≤p≤0,3,
0≤q≤0,5, 0≤r≤2 und 0≤s≤1 definiert sind.Amorphe weichmagnetische Legierung gemäß Anspruch 1 oder 2,
wobei die Kristallisations-Starttemperatur (Tx) 550°C oder weniger beträgt,
die Glasübergangstemperatur (Tg) 520°C oder weniger beträgt und der
durch &Dgr;Tx=Tx-Tg dargestellte Bereich unterkühlter Flüssigkeit 20°C
oder mehr beträgt.Amorphe weichmagnetische Legierung gemäß irgendeinem der Ansprüche
1 bis 3, wobei die magnetische Sättigungs-Flussdichte 1,2 T oder mehr beträgt.Amorphe weichmagnetische Legierung gemäß irgendeinem der Ansprüche
1 bis 4, wobei die Curie-Temperatur 240°C oder mehr beträgt.Bauteil aus amorpher weichmagnetischer Legierung, das aus der amorphen
weichmagnetischen Legierung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis
5 gefertigt ist, wobei das Bauteil aus amorpher weichmagnetischer Legierung eine
Dicke von 0,5 mm oder mehr und eine Querschnitts-Fläche von 0,15 mm2
oder mehr aufweist.Band aus amorpher weichmagnetischer Legierung, das aus der amorphen
weichmagnetischen Legierung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis
5 gefertigt ist, wobei das Band aus amorpher weichmagnetischer Legierung eine Dicke
von 1 bis 200 &mgr;m aufweist.Band aus amorpher weichmagnetischer Legierung gemäß Anspruch
7, wobei das amorphe weichmagnetische Legierungs-Band eine magnetische Permeabilität
von 5000 oder mehr bei einer Frequenz von 1 kHz aufweist.Pulver aus amorpher weichmagnetischer Legierung, das aus der amorphen
weichmagnetischen Legierung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis
5 gefertigt ist, wobei das amorphe weichmagnetische Legierungs-Pulver eine Partikelgröße
von 200 &mgr;m oder weniger (ausgenommen 0) aufweist.Pulver aus amorpher weichmagnetischer Legierung gemäß Anspruch
9, wobei das amorphe weichmagnetische Legierungs-Pulver mindestens ein Pulver unter
amorphem weichmagnetischem Legierungs-Pulver, das durch Wasser-Atomisierung hergestellt
ist, und amorphem weichmagnetischem Legierungs-Pulver, das durch Gas-Atomisierung
hergestellt ist, enthält, und wobei 50 % oder mehr der Anzahl der Partikel
des Pulvers eine Partikelgröße von größer als 3 &mgr;m aufweisen.Pulver aus amorpher weichmagnetischer Legierung gemäß Anspruch
9, wobei das amorphe weichmagnetische Legierungs-Pulver mindestens ein Pulver unter
amorphem weichmagnetischem Legierungs-Pulver, das durch Wasser-Atomisierung hergestellt
ist, und amorphem weichmagnetischem Legierungs-Pulver, das durch Gas-Atomisierung
hergestellt ist, enthält, darauf angepasst ist, durch ein eine Maschenweite
von 250 &mgr;m aufweisendes Sieb zu passen, und eine Partikelgröße mit
einem mittleren Durchmesser von 200 &mgr;m oder weniger aufweist.Pulver aus amorpher weichmagnetischer Legierung gemäß Anspruch
9, wobei das amorphe weichmagnetische Legierungs-Pulver mindestens ein Pulver unter
amorphem weichmagnetischem Legierungs-Pulver, das durch Wasser-Atomisierung hergestellt
ist, und amorphem weichmagnetischem Legierungs-Pulver, das durch Gas-Atomisierung
hergestellt ist, enthält, darauf angepasst ist, durch ein eine Maschenweite
von 150 &mgr;m aufweisendes Sieb zu passen, und eine Partikelgröße mit
einem mittleren Durchmesser von 100 &mgr;m oder weniger aufweist.Pulver aus amorpher weichmagnetischer Legierung gemäß Anspruch
9, wobei das amorphe weichmagnetische Legierungs-Pulver mindestens ein Pulver unter
amorphem weichmagnetischem Legierungs-Pulver, das durch Wasser-Atomisierung hergestellt
ist, und amorphem weichmagnetischem Legierungs-Pulver, das durch Gas-Atomisierung
hergestellt ist, enthält, darauf angepasst ist, durch ein eine Maschenweite
von 45 &mgr;m aufweisendes Sieb zu passen, und eine Partikelgröße mit
einem mittleren Durchmesser von 30 &mgr;m oder weniger aufweist.Pulver aus amorpher weichmagnetischer Legierung gemäß Anspruch
9, wobei das amorphe weichmagnetische Legierungs-Pulver mindestens ein Pulver unter
amorphem weichmagnetischem Legierungs-Pulver, das durch Wasser-Atomisierung hergestellt
ist, und amorphem weichmagnetischem Legierungs-Pulver, das durch Gas-Atomisierung
hergestellt ist, enthält, darauf angepasst ist, durch ein eine Maschenweite
von 45 &mgr;m aufweisendes Sieb zu passen, und eine Partikelgröße mit
einem mittleren Durchmesser von 20 &mgr;m oder weniger aufweist.Pulver aus amorpher weichmagnetischer Legierung gemäß irgendeinem
der Ansprüche 9 bis 14, wobei das amorphe weichmagnetische Legierungs-Pulver
ein Längenverhältnis von 1 bis 2 aufweist.Magnetkern, der durch Bearbeitung des Bauteils aus amorpher weichmagnetischer
Legierung gemäß Anspruch 6 gebildet ist.Magnetkern, der durch ringförmiges Biegen des Bandes aus amorpher
weichmagnetischer Legierung gemäß Anspruch 7 oder 8 gebildet ist.Magnetkern gemäß Anspruch 17, der durch ringförmiges
Biegen des Bandes aus amorpher weichmagnetischer Legierung durch einen Isolator
gebildet ist.Magnetkern, der durch Laminieren von im Wesentlichen gleichgeformten
Teilen des Bandes aus amorpher weichmagnetischer Legierung gemäß Anspruch
7 oder 8 gebildet ist.Magnetkern gemäß Anspruch 19, der durch Laminieren der im
Wesentlichen gleichgeformten Teile des Bandes aus amorpher weichmagnetischer Legierung
durch einen dazwischen eingefügten Isolator gebildet ist.Magnetkern, der durch Formen einer Mischung eines Material-Pulvers,
das das Pulver aus amorpher weichmagnetischer Legierung gemäß irgendeinem
der Ansprüche 9 bis 15 umfasst, und einem Bindemittel, das in einer Menge von
10 % oder weniger der Masse zugefügt wird, gebildet ist.Magnetkern gemäß Anspruch 21, wobei das Mischungsverhältnis
des Bindemittels in der Mischung 5 % oder weniger der Masse beträgt, der Füllfaktor
des Material-Pulvers im Magnetkern 70 % oder mehr beträgt, die magnetische
Flussdichte beim Anlegen eines elektrischen Feldes von 1,6 × 104
A/m 0,4 T oder mehr beträgt, und der spezifischer Widerstand 1 &OHgr;·cm
oder mehr beträgt.Magnetkern gemäß Anspruch 21, wobei das Mischungsverhältnis
des Bindemittels in der Mischung 3 Masse-% oder weniger beträgt, die Formungstemperatur
gleich oder höher als ein Erweichungspunkt des Bindemittels ist, der Füllfaktor
des Material-Pulvers im Magnetkern 80 % oder mehr beträgt, die magnetische
Flussdichte bei Anlegen eines Magnetfelds von 1,6 × 104 A/m 0,6
T beträgt, und der spezifischer Widerstand 0,1 &OHgr;·cm oder mehr beträgt.Magnetkern gemäß Anspruch 21, wobei das Mischungsverhältnis
des Bindemittels in der Mischung 1 Masse-% oder weniger beträgt, die Formungstemperatur
in einem Bereich unterkühlter Flüssigkeit des Pulvers aus amorpher weichmagnetischer
Legierung ist, der Füllfaktor des Material-Pulvers im Magnetkern 90 % oder
mehr beträgt, die magnetische Flussdichte bei Anlegen eines Magnetfelds von
1,6 × 104 A/m 0,9 T beträgt, und der spezifischer Widerstand
0,01 &OHgr;·cm oder mehr beträgt.Magnetkern gemäß irgendeinem der Ansprüche 21 bis 24,
wobei das Material-Pulver ein weichmagnetisches Legierungs-Pulver in einer Menge
von 5 bis 50 Vol.-% enthält, wobei das weichmagnetische Legierungs-Pulver im
Vergleich zum amorphen weichmagnetischen Legierungs-Pulver eine kleinere mittlere
Partikelgröße und eine geringere Härte aufweist.Magnetkern gemäß irgendeinem der Ansprüche 16 bis 25,
wobei der Magnetkern durch Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich gleich
oder höher als der Curie-Temperatur und gleich oder geringer als der Kristallisations-Starttemperatur
der amorphen weichmagnetischen Legierung gebildet ist.Induktions-Bauteil, das durch Anbringen einer Spule mit mindestens einer
Windung an den magnetischen Kern gemäß irgendeinem der Ansprüche
16 bis 26 gebildet ist.Induktions-Bauteil, das durch integrales Formen des Magnetkerns gemäß
irgendeinem der Ansprüche 21 bis 25 und einer Spule gebildet ist, wobei die
Spule durch Wickeln eines linearen Leiters durch mindestens eine Windung gebildet
ist und im Magnetkern angeordnet ist.Induktions-Bauteil, das durch Anbringen einer Spule mit mindestens einer
Windung an einem Magnetkern, der durch Formen einer Mischung eines Material-Pulvers,
das das amorphe weichmagnetische Legierungs-Pulver gemäß Anspruch 11 oder
15 und ein in einer Menge von 5 % oder weniger der Masse dazu zugefügtes Bindemittel
umfasst, gebildet ist, wobei der Füllfaktor des Material-Pulvers im Magnetkern
50 % oder mehr beträgt, wobei ein Höchstwert Q (1/tan&sgr;) des Induktions-Bauteils
in einem Frequenzband von 10 kHz oder mehr 20 oder mehr beträgt.Induktions-Bauteil, das durch Anbringen einer Spule mit mindestens einer
Windung an einem Magnetkern, der durch Formen einer Mischung eines Material-Pulvers,
das das amorphe weichmagnetische Legierungs-Pulver gemäß Anspruch 12 oder
15 und ein in einer Menge von 5 % oder weniger der Masse dazu zugefügtes Bindemittel
umfasst, gebildet ist, wobei der Füllfaktor des Material-Pulvers im Magnetkern
50 % oder mehr beträgt, wobei ein Höchstwert Q (1/tan&sgr;) des Induktions-Bauteils
in einem Frequenzband von 100 kHz oder mehr 25 oder mehr beträgt.Induktions-Bauteil, das durch Anbringen einer Spule mit mindestens einer
Windung an einem Magnetkern, der durch Formen einer Mischung eines Material-Pulvers,
das das amorphe weichmagnetische Legierungs-Pulver gemäß Anspruch 13 oder
15 und ein in einer Menge von 5 % oder weniger der Masse dazu zugefügtes Bindemittel
umfasst, gebildet ist, wobei der Füllfaktor des Material-Pulvers im Magnetkern
50 % oder mehr beträgt, wobei ein Höchstwert Q (1/tan&sgr;) des Induktions-Bauteils
in einem Frequenzband von 500 kHz oder mehr 40 oder mehr beträgt.Induktions-Bauteil, das durch Anbringen einer Spule mit mindestens einer
Windung an einem Magnetkern, der durch Formen einer Mischung eines Material-Pulvers,
das das amorphe weichmagnetische Legierungs-Pulver gemäß Anspruch 14 oder
15 und ein in einer Menge von 5 % oder weniger der Masse dazu zugefügtes Bindemittel
umfasst, gebildet ist, wobei der Füllfaktor des Material-Pulvers im Magnetkern
50 % oder mehr beträgt, wobei ein Höchstwert Q (1/tan&sgr;) des Induktions-Bauteils
in einem Frequenzband von 1 MHz oder mehr 50 oder mehr beträgt.Induktions-Bauteil gemäß irgendeinem der Ansprüche 29
bis 32, wobei die Spule durch Wickeln eines linearen Leiters um mindestens eine
Windung gebildet ist und im Magnetkern angeordnet ist, und wobei der Magnetkern
und die Spule integral geformt sind.Induktions-Bauteil gemäß irgendeinem der Ansprüche 27
bis 33, wobei der Magnetkern mit einer Lücke gebildet ist.Induktions-Bauteil gemäß irgendeinem der Ansprüche 27
bis 34, wobei der Magnetkern durch Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich
gleich oder höher als der Curie-Temperatur und gleich oder geringer als der
Kristallisations-Starttemperatur der amorphen weichmagnetischen Legierung gebildet
ist.