Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法、Ｆｅ基ナノ結晶合金、磁性部品、Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造装置
【課題】結晶の粗大化を抑制できるＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって量産工程に適する製造方法を提供すること。
【解決手段】Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法は、第１昇温速度又は第１昇温速度で近似できる昇温速度にて合金組成物を加熱する第１加熱段階Ｐ１と、第１昇温速度よりも速い毎分３０℃以上の第２昇温速度で合金組成物を加熱する第２加熱段階Ｐ２とを含む。第２加熱段階Ｐ２は、第１結晶化開始温度と第１結晶化終了温度との間の第１温度範囲の少なくとも７０％以上の加熱範囲であって第１ピークを含む加熱範囲に亘って合金組成物を加熱するものである。
【解決手段】Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法は、第１昇温速度又は第１昇温速度で近似できる昇温速度にて合金組成物を加熱する第１加熱段階Ｐ１と、第１昇温速度よりも速い毎分３０℃以上の第２昇温速度で合金組成物を加熱する第２加熱段階Ｐ２とを含む。第２加熱段階Ｐ２は、第１結晶化開始温度と第１結晶化終了温度との間の第１温度範囲の少なくとも７０％以上の加熱範囲であって第１ピークを含む加熱範囲に亘って合金組成物を加熱するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスやインダクタ、モータの磁芯などの使用に好適である、軟磁性合金及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｆｅ基ナノ結晶合金は、高飽和磁束密度と低磁歪の両立が可能な軟磁性材料である。このＦｅ基ナノ結晶合金を得るためには、アモルファス構造を有する合金組成物に対して熱処理を施し結晶化させ、微細なｂｃｃＦｅ結晶を析出させる必要がある。通常、Ｆｅ基ナノ結晶合金は結晶の粒成長を抑制するためＮｂやＺｒなどの金属元素を含有させる必要がある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。一方、特許文献３では、ＮｂやＺｒが含まれていない組成においてもＰとＣｕを複合添加することで結晶の粒成長が抑制でき、１．７Ｔを超える高い飽和磁束密度が得られることが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許２５７３６０６号公報
【特許文献２】特許２８１２５７４号公報
【特許文献３】特開２０１０−０７０８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は結晶の粗大化を抑制できるＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって量産工程に適する製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ＮｂやＺｒなどの金属元素が含まれていないＦｅ基ナノ結晶合金の場合、そのナノ結晶析出過程において昇温速度を速くしないと結晶の粗大化が著しく、軟磁気特性が大幅に劣化してしまう。昇温速度を速くすると粒径の微細化は可能であるが、炉やＦｅ基ナノ結晶合金部材の熱容量のため、広い温度領域に亘って急速に昇温することは事実上困難である。加えて、熱処理条件の昇温速度の高速化に伴い、Ｆｅ基ナノ結晶合金のそのものの昇温速度のばらつきが大きくなり、特性にも影響が出るおそれがある。
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討の結果、結晶化に起因した発熱ピークが２つ以上ある非晶質を主相とした合金組成物において、最も低温側に現れる発熱ピークの近傍の温度領域についてのみ昇温速度を上げることにより、結晶の粗大化を抑制し且つ粒度分布を鋭くすることで、保磁力が低減できることを見出した。
【０００７】
本発明は、かかる知見に基づき、以下に掲げる具体的手段を提供する。
【０００８】
本発明は、第１のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、
第１昇温速度又は第１昇温速度で近似できる昇温速度にて合金組成物を加熱する第１加熱段階と、前記第１昇温速度よりも速い毎分３０℃以上の第２昇温速度で前記合金組成物を加熱する第２加熱段階とを含むＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記合金組成物は、非晶質を主相とし且つ前記第１昇温速度で前記合金組成物を昇温した場合におけるＤＳＣ曲線の発熱ピークを２つ以上有するものであり、
前記ＤＳＣ曲線のベースラインから最も低温側の前記発熱ピークである第１ピークに至るまでの第１立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第１上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化開始温度（Ｔｘ１）と、前記ベースラインから前記第１ピークの次の前記発熱ピークである第２ピークに至るまでの第２立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第２上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）との差は、７０℃以上３００℃以下であり、
前記第２加熱段階は、前記第１ピークから前記ベースラインに至るまでの第１立ち下がり部のうちの最も負の傾きの大きい点を通る接線である第１下降接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化終了温度と前記第１結晶化開始温度との間の温度範囲である第１温度範囲の少なくとも７０％以上の加熱範囲であって前記第１ピークを含む加熱範囲に亘って前記合金組成物を加熱するものである
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法を提供する。
【０００９】
また、本発明は、第２のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、第１のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階における前記加熱範囲は、前記第１温度範囲の全体である、
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法を提供する。
【００１０】
また、本発明は、第３のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、第１又は第２のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階における前記加熱範囲は、前記第１温度範囲を含む幅３０℃以上の温度範囲である、
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法を提供する。
【００１１】
また、本発明は、第４のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、第１乃至第３のいずれかのＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２昇温速度は、毎分１００℃以上である
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、第５のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、第１乃至第４のいずれかのＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階よりも後の加熱段階であって一定の所定温度にて所定期間に亘り前記合金組成物を加熱し続ける保持段階と、前記保持段階に続く放冷段階とを更に備える
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法を提供する。
【００１３】
また、本発明は、第６のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、第５のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階と前記保持段階との間において前記第２加熱段階にて加熱された合金組成物を前記所定温度に至るまで前記第２昇温速度より遅い第３昇温速度にて加熱する第３加熱段階を更に備える
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法を提供する。
【００１４】
更に、本発明は、第１のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、
組成式ＦｅａＢｂＳｉｃＰｘＣｙＣｕｚ（但し、７９≦ａ≦８６ａｔ％、５≦ｂ≦１３ａｔ％、０≦ｃ≦８ａｔ％、１≦ｘ≦１０ａｔ％、０≦ｙ≦５ａｔ％、０．４≦ｚ≦１．４ａｔ％、及び０．０８≦ｚ／ｘ≦１．２）で表わされるＦｅ基ナノ結晶合金であって、
当該Ｆｅ基ナノ結晶合金の内部に析出したｂｃｃＦｅ結晶の平均結晶粒径が３０ｎｍ以下であり、
前記析出したｂｃｃＦｅの結晶粒径の標準偏差が７以下である
Ｆｅ基ナノ結晶合金を提供する。
【００１５】
また、本発明は、第２のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、第１のＦｅ基ナノ結晶合金であって、
Ｆｅの一部をＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素で置換してなるＦｅ基ナノ結晶合金において、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素は組成全体の３ａｔ％以下であり、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素とＦｅとの合計は前記ａについての条件７９≦ａ≦８６ａｔ％を満たす
Ｆｅ基ナノ結晶合金を提供する。
【００１６】
更に、本発明は、第１又は第２のＦｅ基ナノ結晶合金からなる磁性コアを有する磁性部品であって、前記磁性コアの重量が１ｇ以上である、磁性部品を提供する。
【００１７】
更に本発明は、合金組成物を加熱する加熱部と、所定の熱処理を実行させるように前記加熱部を制御する制御部とを備えるＦｅ基ナノ結晶合金の製造装置であって、
前記所定の熱処理は、第１昇温速度又は第１昇温速度で近似できる昇温速度にて前記合金組成物を加熱する第１加熱段階と、前記第１昇温速度よりも速い毎分３０℃以上の第２昇温速度で前記合金組成物を加熱する第２加熱段階とを含んでおり、
前記合金組成物は、非晶質を主相とし且つ前記第１昇温速度で前記合金組成物を昇温した場合におけるＤＳＣ曲線の発熱ピークを２つ以上有するものであり、
前記ＤＳＣ曲線のベースラインから最も低温側の前記発熱ピークである第１ピークに至るまでの第１立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第１上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化開始温度（Ｔｘ１）と、前記ベースラインから前記第１ピークの次の前記発熱ピークである第２ピークに至るまでの第２立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第２上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）との差は、７０℃以上３００℃以下であり、
前記第２加熱段階は、前記第１ピークから前記ベースラインに至るまでの第１立ち下がり部のうちの最も負の傾きの大きい点を通る接線である第１下降接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化終了温度と前記第１結晶化開始温度との間の温度範囲である第１温度範囲の少なくとも７０％以上の加熱範囲であって前記第１ピークを含む加熱範囲に亘って前記合金組成物を加熱するものである
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造装置を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、第１温度範囲（第１結晶化終了温度−第１結晶化開始温度：第１結晶化により発熱反応を示す温度範囲）の少なくとも７０％以上の加熱範囲であって第１ピークを含む加熱範囲に関しては、毎分３０℃以上の第２昇温速度で熱処理することとしたため、高磁化のｂｃｃＦｅからなる３０ｎｍ以下の微細なナノ結晶を析出させることが可能になり、高い飽和磁束密度と結晶磁気異方性及び磁歪の低減が可能になる。この加熱範囲は、所望とする結晶の粒度に応じて、第１温度範囲の全体に亘ることとしてもよい。
【００１９】
特に、第１温度範囲を含む幅３０℃以上の温度範囲のみに前述の加熱範囲を設定することとすると、全温度領域に亘って急速昇温する場合と比較して、サンプルの温度分布が良好になる。また、微細・均一な結晶粒が析出することで良好な軟磁気特性が安定的に得られると共に、急速昇温をする温度範囲が狭いことから熱処理装置にかかる負荷を低減することもできる。
【００２０】
また本発明のＦｅ基ナノ結晶合金はＰとＣｕの複合添加により結晶粒の微細効果が発現し、且つ７９〜８６ａｔ％の高Ｆｅ組成化と、ＮｂやＺｒ元素を含有せず、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｃ及びＣｕを主構成元素とすることで１．６５Ｔを超える高飽和磁束密度を得ることができる。以上の合金組成物を所定の熱処理条件で製造されたＦｅ基ナノ結晶合金は、飽和磁束密度が高く且つ鉄損が低いため、磁性部品の小型化、高効率化に好適である。
【００２１】
また、本発明の合金組成物は、融解温度が低いため、合金の溶解及び非晶質の形成が容易であり、現有装置でも製造が可能であると共に当該装置への負荷も小さくすることができる。
【００２２】
また、本発明の合金組成物は、結晶化温度が低いため、熱処理によるナノ結晶組織への形成が容易であり、現有装置でも製造が可能であると共に当該装置への負荷も小さくすることができる。
【００２３】
また、本発明の合金組成物は、その大部分がＦｅで構成されており、更にＮｂやＺｒを含有しなくてもナノ結晶化が可能であるため、原料価格の低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態によるＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法を示す熱処理プロファイルを示す図である。
【図２】図１の熱処理プロファイルを設定するために使用されるＤＳＣ曲線を示す図である。
【図３】Ｆｅ８３．３Ｓｉ４Ｂ８Ｐ４Ｃｕ０．７組成における昇温速度を変化させたときのＤＳＣ曲線を示す図である。
【図４】２つの例について熱処理プロファイルを示す図である。ここで、第１昇温速度及び第３昇温速度はいずれも毎分３℃であり、保持段階の熱処理条件は４５０℃×１０分である。
【図５】第２加熱段階における加熱範囲（幅５０℃）をズラしながら昇温したときの保磁力の変化を示す図である。ここで、第１昇温速度及び第３昇温速度はいずれも毎分３℃であり、保持段階の熱処理条件は４５０℃×１０分である。
【図６】第２加熱段階における加熱範囲（幅１００℃）をズラしながら昇温したときの保磁力の変化を示す図である。ここで、第１昇温速度及び第３昇温速度はいずれも毎分３℃であり、保持段階の熱処理条件は４５０℃×１０分である。
【図７】本発明の実施例１の高分解能ＴＥＭ像及び結晶粒径のヒストグラムを示す図である。
【図８】本発明の実施例６の高分解能ＴＥＭ像及び結晶粒径のヒストグラムを示す図である。
【図９】本発明の実施例１０の高分解能ＴＥＭ像及び結晶粒径のヒストグラムを示す図である。
【図１０】本発明の比較例１の高分解能ＴＥＭ像及び結晶粒径のヒストグラムを示す図である。
【図１１】本発明の比較例３の高分解能ＴＥＭ像及び結晶粒径のヒストグラムを示す図である。
【図１２】本発明の比較例４の高分解能ＴＥＭ像及び結晶粒径のヒストグラムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１に示されるように、本発明の実施の形態によるＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法は、第１昇温速度で合金組成物を加熱する第１加熱段階Ｐ１と、第１昇温速度よりも速い第２昇温速度で合金組成物を加熱する第２加熱段階Ｐ２と、第２昇温温度よりも遅い第３昇温温度で合金組成物を加熱する第３加熱段階Ｐ３と、一定の所定温度にて所定期間に亘って合金組成物を加熱する保持段階Ｐ４と、合金組成物を冷ますための放冷段階Ｐ５とを備えている。第１加熱段階Ｐ１においては緩やかなカーブで示されるような昇温速度にて昇温することとしてもよい。その場合、緩やかなカーブで示される昇温速度を一次近似した昇温速度を第１昇温速度とすればよい。
【００２６】
本実施の形態によるＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法において加熱対象となる合金組成物は、非晶質を主相とするものであり、図２に示されるように、第１加熱段階Ｐ１の第１昇温速度で昇温し続けた場合に発熱ピーク（１１，１５）を２つ以上有するようなＤＳＣ（示差走査熱量分析：Differential scanning calorimetry）曲線１０を得られるようなものである。以下、２つの発熱ピークのうち、最も低温側の発熱ピークを第１ピーク１１といい、第１ピーク１１の次の発熱ピークを第２ピーク１５という。また、ＤＳＣ曲線１０のベースライン２０から第１ピーク１１に至るまでの第１立ち上がり部１２のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第１上昇接線３２とベースライン２０との交点にて定まる温度を第１結晶化開始温度Ｔｘ１とし、第１ピーク１１からベースライン２１に至るまでの第１立ち下がり部１３のうちの最も負の傾きの大きい点を通る接線である第１下降接線３４とベースライン２１との交点にて定まる温度を第１結晶化終了温度Ｔｚ１とし、第１結晶化開始温度Ｔｘ１から第１結晶化終了温度Ｔｚ１までの温度領域を第１温度範囲３０とする。同様に、ベースライン２２から第２ピーク１５に至るまでの第２立ち上がり部１６のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第２上昇接線４２とベースライン２２との交点にて定まる温度を第２結晶化開始温度Ｔｘ２とし、第２ピーク１５からベースライン２３に至るまでの第２立ち下がり部１７のうちの最も負の傾きの大きい点を通る接線である第２下降接線４４とベースライン２３との交点にて定まる温度を第２結晶化終了温度とし、第２結晶化開始温度Ｔｘ２から第２結晶化終了温度までの温度領域を第２温度範囲４０とする。なお、図２及び上記説明から理解されるように、各ピーク（１１，１５）の立ち上がり部（１２，１６）及び立ち下がり部（１３，１７）によって直近のベースラインの位置が異なる場合、結晶化開始温度や結晶化終了温度を特定するにあたっては、立ち上がり部（１２，１６）及び立ち下がり部（１３，１７）の夫々に対して直近のベースライン（２０〜２３）を基準とすることとする。
【００２７】
第１ピーク１１で示される発熱反応（第１温度範囲３０に亘る発熱反応）は、合金組成物に最初の結晶化（第１結晶化）が生じた際の発熱反応であり、第２ピーク１５で示される発熱反応（第２温度範囲４０に亘る発熱反応）は、合金組成物に２回目の結晶化（第２結晶化）が生じた際の発熱反応である。第１結晶化によって析出するのは、主として、軟磁性を担うｂｃｃＦｅ（αＦｅ，Ｆｅ−Ｓｉ）であり、第２結晶化によって析出するのは、主として、磁気特性を劣化させるＦｅ−ＢやＦｅ−Ｐなどである。従って、第１結晶化のみを促進すべく、第１温度範囲又はその近傍においてのみ高速昇温することとすれば、熱処理装置に対する負荷を可能な限り低く抑えつつ、優れた磁気特性を有するＦｅ基ナノ結晶合金を製造することができる。なお、ｂｃｃＦｅの結晶のみを安定して析出させるためには広いΔＴ（＝Ｔｘ２−Ｔｘ１）を有していることが必要とされる。このため、本実施の形態においては、ΔＴが７０℃以上３００℃以下であるような合金組成物を加熱対象としている。
【００２８】
本実施の形態においては、第１結晶化のみを促進すべく、第２加熱段階Ｐ２においてのみ高速昇温することとしている。具体的には、第２昇温速度は毎分３０℃以上であり、第１昇温速度及び第３昇温速度は毎分３０℃より遅い昇温速度である。例えば、第１昇温速度及び第３昇温速度を０．１〜１０℃／分とする一方で、第２昇温速度を３０〜１０００℃／分とする。第２昇温速度を毎分３０℃以上とする理由は、昇温速度が毎分３０℃より遅いと、結晶粒が粗大化し、製造されたＦｅ基ナノ結晶合金の保磁力が劣化してしまうためである。更に、第２昇温速度を毎分１００℃以上とすると、低保磁力特性のＦｅ基ナノ結晶合金を安定的に得ることができる。なお、第２加熱段階Ｐ２のみにおいて急速昇温させる熱処理方法としては、例えば、赤外線加熱や高周波過熱など急速昇温が可能な装置を用いた熱処理方法や、結晶化以下の温度で余熱した試料を第１結晶化の発熱反応以上の温度の炉に入れる熱処理方法が考えられる。しかしながら、本発明は、これらに限定されたものではない。
【００２９】
上述した事項から明らかなように、第２加熱段階Ｐ２として第２昇温速度にて加熱するのは、合金組成物を第１昇温速度で昇温加熱し続けた場合に得られるＤＳＣ曲線１０に現れる第１温度範囲３０の近辺のみである。具体的には、第１温度範囲３０の少なくとも７０％以上の範囲であって第１ピーク１１を含む範囲を加熱範囲とし、その加熱範囲に亘って合金組成物を加熱することとする。加熱範囲は、所望とする結晶粒度によって選択することができる。例えば、より微細且つ均一な粒度を得たい場合には、加熱範囲を第１温度範囲３０の全体に亘ることとしてもよい。特に、第１温度範囲３０を含む幅３０℃以上の温度範囲を加熱範囲とすると、良質なＦｅ基ナノ結晶合金を得ることができる。ここで、熱処理装置に対する負荷を考慮すると加熱範囲は幅１００℃以下であることが好ましいが、昇温速度や温度のばらつきによっては加熱範囲の幅が１００℃を超えてもよい。このように、急速に昇温する範囲を第２加熱段階Ｐ２のみに限定することで、熱処理装置に大きな負荷が加わる期間をｔ２−ｔ１の間のみに抑えることができることから、本実施の形態によるＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法は量産工程においても採用可能である。
【００３０】
図１に示される熱処理プロファイルにおいて、保持段階Ｐ４は、均質なナノ結晶にゆっくり成長させるための段階である。この保持段階Ｐ４を経ることで、磁気特性の改善、具体的には保磁力の低減が見込まれる。
【００３１】
また、第３加熱段階Ｐ３は、高速昇温する第２加熱段階Ｐ２から所定温度で保持する保持段階Ｐ４へと直接移行することとした場合に生じる問題を回避するために設けられている段階である。具体的には、第３加熱段階Ｐ３を設けることで、第２加熱段階Ｐ２を狭くすることができることから、熱処理装置への負荷が減り、制御が容易になる。また、炉のオーバーシュートを防ぎ、結晶粒の粗大化と磁気特性を劣化させる化合物析出を抑制することができる。更に、第２加熱段階Ｐ２から直接保持段階Ｐ４へ移行させてしまうと、炉の温度に対して第１結晶化による発熱分の温度が上乗せされてしまい、設定した温度以上の温度まで上昇してしまう恐れがあるが、第３加熱段階Ｐ３を設けることとすると、第１結晶化の際に生じる発熱が保持段階Ｐ４における所定温度へ与える影響を低減することができるため、所望とする温度にて保持段階Ｐ４の処理を行うことができ、磁気特性の劣化を抑制することができる。
【００３２】
なお、出発原料たる非晶質を主相とする合金組成物として適切なものは、組成式ＦｅａＢｂＳｉｃＰｘＣｙＣｕｚ（但し、７９≦ａ≦８６ａｔ％、５≦ｂ≦１３ａｔ％、０≦ｃ≦８ａｔ％、１≦ｘ≦１０ａｔ％、０≦ｙ≦５ａｔ％、０．４≦ｚ≦１．４ａｔ％、及び０．０８≦ｚ／ｘ≦１．２）で表わされるものであり、従って、製造されるＦｅ基ナノ結晶合金も同様の組成を有している。
【００３３】
上記Ｆｅ基ナノ結晶合金において、Ｆｅ元素は主元素であり、磁性を担う必須元素である。飽和磁束密度の向上及び原料価格の低減のため、Ｆｅの割合が多いことが基本的には好ましい。Ｆｅの割合が７９ａｔ％より少ないと、望ましい飽和磁束密度が得られない。Ｆｅの割合が８６ａｔ％より多いと、液体急冷条件下におけるアモルファス相の形成が困難になり、結晶粒径がばらついたり、粗大化したりする。即ち、Ｆｅの割合が８６ａｔ％より多いと、均質なナノ結晶組織が得られず、合金組成物は劣化した軟磁気特性を有することとなる。従って、Ｆｅの割合は、７９ａｔ％以上、８６ａｔ％以下であるのが望ましい。特に１．７Ｔ以上の飽和磁束密度が必要とされる場合、Ｆｅの割合が８１ａｔ％以上であることが好ましい。
【００３４】
上記Ｆｅ基ナノ結晶合金において、Ｂ元素はアモルファス相形成を担う必須元素である。Ｂの割合が５ａｔ％より少ないと、液体急冷条件下におけるアモルファス相の形成が困難になる。Ｂの割合が１３ａｔ％より多いと、ΔＴが減少し、均質なナノ結晶組織を得ることができず、合金組成物は劣化した軟磁気特性を有することとなる。従って、Ｂの割合は、５ａｔ％以上、１３ａｔ％以下であることが望ましい。特に量産化のため合金組成物が低い融点を有する必要がある場合、Ｂの割合が１０ａｔ％以下であることが好ましい。
【００３５】
上記Ｆｅ基ナノ結晶合金において、Ｓｉ元素はアモルファス形成を担う元素であり、ナノ結晶化にあたってはナノ結晶の安定化に寄与する。Ｓｉの割合が８ａｔ％よりも多いと、飽和磁束密度とアモルファス相形成能が低下し、更に軟磁気特性が劣化する。従って、Ｓｉの割合は、８ａｔ％以下であることが望ましく、更に５ａｔ％以下が好ましい。
【００３６】
上記Ｆｅ基ナノ結晶合金において、Ｐ元素はアモルファス形成を担う必須元素である。本実施の形態においては、Ｂ元素、Ｓｉ元素及びＰ元素の組み合わせを用いることで、いずれか一つしか用いない場合と比較して、アモルファス相形成能やナノ結晶の安定性を高めることとしている。Ｐの割合が１ａｔ％より少ないと、液体急冷条件下におけるアモルファス相の形成が困難になる。Ｐの割合が１０ａｔ％より多いと、飽和磁束密度が低下し軟磁気特性が劣化する。従って、Ｐの割合は、１ａｔ％以上、１０ａｔ％以下であることが望ましい。
【００３７】
上記Ｆｅ基ナノ結晶合金において、Ｃ元素はアモルファス形成を担う元素である。本実施の形態においては、Ｂ元素、Ｓｉ元素、Ｐ元素、Ｃ元素の組み合わせを用いることで、いずれか一つしか用いない場合と比較して、アモルファス相形成能やナノ結晶の安定性を高めることとしている。また、Ｃは安価であるため、Ｃの添加により他の半金属量が低減され、総材料コストが低減される。但し、Ｃの割合が５ａｔ％を超えると、合金組成物が脆化し、軟磁気特性の劣化が生じるという問題がある。従って、Ｃの割合は、５ａｔ％以下が望ましい。特にＣの割合が３ａｔ％以下であると、溶解時におけるＣの蒸発に起因した組成のばらつきを抑えることができる。
【００３８】
上記Ｆｅ基ナノ結晶合金において、Ｃｕ元素はナノ結晶化に寄与する必須元素である。ここで、Ｓｉ元素、Ｂ元素及びＰ元素とＣｕ元素との組み合わせ又はＳｉ元素、Ｂ元素、Ｐ元素及びＣ元素とＣｕ元素との組み合わせがナノ結晶化に寄与することは、本発明前には知られていなかった点に着目すべきである。また、Ｃｕ元素は基本的に高価であり、Ｆｅの割合が８１ａｔ％以上である場合には、合金組成物の脆化や酸化を生じさせやすい点に注意すべきである。なお、Ｃｕの割合が０．４ａｔ％より少ないと、ナノ結晶化が困難になる。Ｃｕの割合が１．４ａｔ％より多いと、アモルファス相からなる前駆体が不均質になり、そのためＦｅ基ナノ結晶合金の形成の際に均質なナノ結晶組織が得られず、軟磁気特性が劣化する。従って、Ｃｕの割合は、０．４ａｔ％以上、１．４ａｔ％以下であることが望ましく、特に合金組成物の脆化や酸化、またはナノ結晶への粒成長を考慮するとＣｕの割合は０．６ａｔ％以上、１．３ａｔ％以下であることが好ましい。
【００３９】
Ｐ原子とＣｕ原子との間には強い引力がある。従って、合金組成物が特定の比率のＰ元素とＣｕ元素とを含んでいると、１０ｎｍ以下のサイズのクラスターが形成され、このナノサイズのクラスターによってナノ結晶合金の形成の際にｂｃｃＦｅ結晶は微細構造を有するようになる。本実施の形態において、Ｐの割合（ｘ）とＣｕの割合（ｚ）との特定の比率（ｚ／ｘ）は、０．０８以上、１．２以下である。この範囲以外では、均質なナノ結晶組織が得られず、従って合金組成物は優れた軟磁気特性を有せない。なお、特定の比率（ｚ／ｘ）は、合金組成物の脆化及び酸化を考慮すると、０．０８以上０．８以下であることが好ましい。
【００４０】
本実施の形態における合金組成物は、様々な形状を有することができる。例えば、合金組成物は、連続薄帯形状を有していてもよいし、粉末形状を有していてよい。連続薄帯形状の合金組成物は、Ｆｅ基アモルファス薄帯などの製造に使用されている単ロール製造装置や双ロール製造装置のような従来の装置を使用して形成することができる。粉末形状の合金組成物は水アトマイズ法やガスアトマイズ法によって作製してもよいし、薄帯の合金組成物を粉砕することで作製してもよい。また薄帯や粉末などの合金組成物はアルゴンや窒素などの不活性雰囲気中又は真空中で製造することが出来るが大気中でも問題なく作製することもできる。またアルゴンや窒素などのガスをフローさせて製造することも可能である。
【００４１】
ここで、耐食性の改善や電気抵抗の調整などのため、飽和磁束密度の著しい低下が生じない範囲でＦｅの一部をＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素で置換してもよい。但し、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素は組成全体の３ａｔ％以下であり、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素とＦｅとの合計はＦｅの割合ａについての条件７９≦ａ≦８６ａｔ％を満たすものとする。
【００４２】
本実施の形態による製造方法によりＦｅ基ナノ結晶合金を製造すると、仮に毎分３℃の速度で昇温させたとき析出する結晶の平均粒径が３０ｎｍ以上となってしまうような合金組成物を出発原料とした場合であっても、Ｆｅ基ナノ結晶合金の内部に析出したｂｃｃＦｅ結晶の平均結晶粒径が３０ｎｍ以下となる。更に、析出したｂｃｃＦｅの結晶粒径の標準偏差は７以下となる。即ち、本実施の形態によれば、微細且つ均一な結晶粒径を有し良好な軟磁気特性を呈するＦｅ基ナノ結晶合金を得ることができる。具体的には、結晶粒径の標準偏差が７以下であることから、安定した保磁力特性を得ることができる。逆に、標準偏差が７より大きいと保磁力は劣化すると同時に特性のばらつきが大きくなる。
【００４３】
しかも、実用的な量のＦｅ基ナノ結晶合金を製造した場合であっても、上述したような特徴（ｂｃｃＦｅの結晶粒径の標準偏差が７以下など）が保持されることから、この良質なＦｅ基ナノ結晶合金を用いて重量が１ｇ以上となるような磁性コアを製造することも可能となる。磁気コアの形態としては、例えば、薄帯を用いた巻磁芯や積層磁芯、粉末を用いた圧粉磁芯などが挙げられる。更に、かかる良好な特性を有する磁気コアを用いて、トランス、インダクタ、モータや発電機などの磁性部品を構成することができる。
【００４４】
以上説明したように、第２加熱段階Ｐ２（第２昇温速度によって急速昇温する段階）の対象とする温度範囲を第１温度範囲３０（第１結晶化に起因した発熱領域）の近傍のみに限定することにより量産工程においても安定的にＦｅ基ナノ結晶合金を製造することができる。
【００４５】
以下、本発明の実施の形態によるＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法について、複数の実施例を参照しながら更に詳細に説明する。
【００４６】
（実施例１〜８及び比較例１〜３）
Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｐ、Ｃｕからなる原料をＦｅ８３．３Ｓｉ４Ｂ８Ｐ４Ｃｕ０．７の合金組成になるように秤量し、高周波溶解にて溶解した。その後溶解した合金組成物を大気中において単ロール液体急冷法にて処理し、厚さ２５μｍ、幅１５ｍｍ、長さ３０ｍの連続薄帯を作製した。結晶化に伴う発熱反応は示差走査型熱量分析計（ＤＳＣ）を用いて表１に示す熱処理条件と同じ昇温速度にて評価した。得られた薄帯を長さ６０ｍｍに切断し保磁力（Ｈｃ）測定用のサンプルとした。同様に７ｍｍ角に切断しＶＳＭ測定用のサンプルとした。更に、保磁力測定用サンプルの一部を微細組織観察用のサンプルとした。特に、第２加熱段階Ｐ２においては、高速昇温が可能な赤外線加熱装置を用いて前述のサンプルに対して表１に示す熱処理条件にてナノ結晶化熱処理を施した。結果物たるＦｅ基ナノ結晶合金の保磁力は直流ＢＨトレーサーを用い２ｋＡ／ｍの磁場にて測定し、飽和磁束密度（Ｂｓ）は振動試料型磁力計（ＶＭＳ）を用いて８００ｋＡ／ｍの磁場にて測定した。更に、微細組織はＴＥＭを用いて評価を行った。評価結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１から理解されるように、実施例１〜８のＦｅ基ナノ結晶合金は、第２加熱段階Ｐ２において第１温度範囲３０を含む幅３０℃以上の温度範囲を毎分３０℃以上の速度（第２昇温速度）で昇温したことから、結晶粒径３０ｎｍ以下の微細な組織を得ることができ、１．６５Ｔ以上の高い飽和磁束密度と２０Ａ／ｍ以下の低い保磁力を得ることができている。一方、比較例１〜３のＦｅ基ナノ結晶合金は、第２加熱段階Ｐ２で熱処理すべき場合にも毎分３０℃を超えない範囲で熱処理していることから、粗大な結晶粒が析出し、保磁力が著しく劣化している。
【００４９】
図３から理解されるように、毎分３℃の速度で昇温したときの第１結晶化開始温度Ｔｘ１及び第１結晶化終了温度Ｔｚ１は、それぞれ、３７０℃及び４００℃になる。即ち、この場合の第１温度範囲は３７０℃〜４００℃となる。また図５及び図６から理解されるように、第１温度範囲（３７０〜４００℃）を含む温度範囲を急速に昇温させると、２０Ａ／ｍ以下の低い保磁力を得ることができる。また、同図５及び図６から、第２昇温速度にて加熱する加熱範囲が第１温度範囲とずれている熱処理条件においては保磁力が著しく劣化していることも理解される。図５及び図６に示される例のうち、第２加熱段階Ｐ２における加熱範囲を３３０〜４３０℃及び３６０〜４１０℃とした熱処理温度プロファイルを図２に示す。なお、第２昇温速度は毎分３００℃とした。
【００５０】
Ｆｅ８３．３Ｓｉ４Ｂ８Ｐ４Ｃｕ０．７組成において毎分３℃の速度（一定の昇温速度）で昇温させた比較例３の場合の平均結晶粒径は図１１に示すように４０．６ｎｍであるが、実施例１及び実施例６の場合は、図７及び図８に示されるように、平均結晶粒径が３０ｎｍ以下となり、２０Ａ／ｍ以下の低い保磁力を得ることができる。
【００５１】
（実施例９〜１５及び比較例４〜６）
Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｐ、Ｃｕからなる原料を表２に示す合金組成になるように秤量し、高周波溶解にて溶解した。その後溶解した合金組成物を大気中において単ロール液体急冷法にて処理し、厚さ１６〜２５μｍ、幅１５ｍｍ、長さ３０ｍの連続薄帯を作製した。結晶化に伴う発熱反応は示差走査型熱量分析計（ＤＳＣ）を用いて毎分３℃の昇温速度にて評価した。即ち、これらの例において、第１昇温速度は毎分３℃である。更に、表２に示す熱処理条件にてナノ結晶化熱処理を施し、保磁力は直流ＢＨトレーサーを用い２ｋＡ／ｍの磁場にて飽和磁束密度は振動試料型磁力計（ＶＭＳ）を用いて８００ｋＡ／ｍの磁場にて測定した。評価結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
表２から理解されるように、実施例９〜１５のＦｅ基ナノ結晶合金は、第２加熱段階Ｐ２において第１温度範囲３０を含む幅３０℃以上の温度範囲を毎分３０℃以上の速度（第２昇温速度）で昇温したことから、１．６５Ｔ以上の高い飽和磁束密度と２０Ａ／ｍ以下の低い保磁力を得ることができた。一方、比較例４のＦｅ基ナノ結晶合金は、第２昇温速度のような高速な昇温処理を行っていない（第２加熱段階Ｐ２が存在しない）ことから、粗大で粒度分布の広い結晶粒が析出し、保磁力が著しく劣化している。比較例５の合金組成物は、本実施の形態による出発原料（合金組成物）及びＦｅ基ナノ結晶合金の範囲外の組成を有するものであることから、比較例５は熱処理温度が組成から要求される温度と比較して低くナノ結晶化していないため飽和磁束密度が１．６５Ｔより低い。比較例６の合金組成物は、本実施の形態による出発原料（合金組成物）及びＦｅ基ナノ結晶合金の範囲外の組成を有するものであり、ΔＴが７０℃以下であるため、急速昇温を施しても保磁力が著しく劣化している。
【００５４】
図７乃至図９を参照すると、実施例１、６、１０は平均結晶粒径が３０ｎｍ以下であり、標準偏差が７以下の結晶粒径のそろった微細組織を有している。また、実施例１、６のように平均結晶粒径が２５ｎｍ以下の場合には、図７及び図８に示されるように、１０Ａ／ｍ以下の低い保磁力が得られる。また、若干保磁力が高くてもよい場合には、第１温度範囲全体を加熱範囲としなくてもよく、７０％以上で且つ１００％に満たない範囲を加熱範囲としてもよい。例えば、図９に例示された実施例１０の場合、第１温度範囲（３８５〜４２５℃）の７５％の温度範囲である３８５〜４１５℃の温度区間を第２加熱段階Ｐ２における加熱範囲として毎分３０℃の速度で急速昇温してあり、この場合、２０Ａ／ｍ以下の保磁力を得ることができている。一方、図１０乃至図１２を参照すると、比較例１、３、４は粗大でバラツキの大きい組織となっているため保磁力は著しく劣化している。
【００５５】
なお、上述したＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法の概念に基づいてＦｅ基ナノ結晶合金の製造装置を構成することとしてもよい。かかる製造装置は、合金組成物を加熱する加熱部と、所定の熱処理を実行させるように加熱部を制御する制御部とを備えている。制御部における「所定の熱処理」の制御（加熱部の制御）は、例えば、その都度プログラムすることとしてもよいし、専用のプログラムを予め組み込んでおくものとしてもよい。「所定の熱処理」は、少なくとも、第１昇温速度又は第１昇温速度で近似できる昇温速度にて合金組成物を加熱する第１加熱段階と、第１昇温速度よりも速い毎分３０℃以上の第２昇温速度で合金組成物を加熱する第２加熱段階とを含んでいる。ここに掲げた第１昇温速度、第１加熱段階、第２昇温速度、第２加熱段階は、すべて上述したものと同じ意味であり、加熱対象である合金組成物も実施の形態において例示したものと同じである。かかる製造装置によれば、上述した良質なＦｅ基ナノ結晶合金を効率よく繰り返し簡単に製造することができる。
【符号の説明】
【００５６】
Ｐ１ 第１加熱段階
Ｐ２ 第２加熱段階
Ｐ３ 第３加熱段階
Ｐ４ 保持段階
Ｐ５ 放冷段階
１０ ＤＳＣ曲線
１１ 第１ピーク
１２ 第１立ち上がり部
１３ 第１立ち下がり部
１５ 第２ピーク
１６ 第２立ち上がり部
１７ 第２立ち下がり部
２０〜２３ ベースライン
３０ 第１温度範囲
３２ 第１上昇接線
３４ 第１下降接線
４０ 第２温度範囲
４２ 第２上昇接線
４４ 第２下降接線
Ｔｘ１ 第１結晶化開始温度
Ｔｚ１ 第１結晶化終了温度
Ｔｘ２ 第２結晶化開始温度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスやインダクタ、モータの磁芯などの使用に好適である、軟磁性合金及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｆｅ基ナノ結晶合金は、高飽和磁束密度と低磁歪の両立が可能な軟磁性材料である。このＦｅ基ナノ結晶合金を得るためには、アモルファス構造を有する合金組成物に対して熱処理を施し結晶化させ、微細なｂｃｃＦｅ結晶を析出させる必要がある。通常、Ｆｅ基ナノ結晶合金は結晶の粒成長を抑制するためＮｂやＺｒなどの金属元素を含有させる必要がある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。一方、特許文献３では、ＮｂやＺｒが含まれていない組成においてもＰとＣｕを複合添加することで結晶の粒成長が抑制でき、１．７Ｔを超える高い飽和磁束密度が得られることが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許２５７３６０６号公報
【特許文献２】特許２８１２５７４号公報
【特許文献３】特開２０１０−０７０８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は結晶の粗大化を抑制できるＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって量産工程に適する製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ＮｂやＺｒなどの金属元素が含まれていないＦｅ基ナノ結晶合金の場合、そのナノ結晶析出過程において昇温速度を速くしないと結晶の粗大化が著しく、軟磁気特性が大幅に劣化してしまう。昇温速度を速くすると粒径の微細化は可能であるが、炉やＦｅ基ナノ結晶合金部材の熱容量のため、広い温度領域に亘って急速に昇温することは事実上困難である。加えて、熱処理条件の昇温速度の高速化に伴い、Ｆｅ基ナノ結晶合金のそのものの昇温速度のばらつきが大きくなり、特性にも影響が出るおそれがある。
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討の結果、結晶化に起因した発熱ピークが２つ以上ある非晶質を主相とした合金組成物において、最も低温側に現れる発熱ピークの近傍の温度領域についてのみ昇温速度を上げることにより、結晶の粗大化を抑制し且つ粒度分布を鋭くすることで、保磁力が低減できることを見出した。
【０００７】
本発明は、かかる知見に基づき、以下に掲げる具体的手段を提供する。
【０００８】
本発明は、第１のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、
第１昇温速度又は第１昇温速度で近似できる昇温速度にて合金組成物を加熱する第１加熱段階と、前記第１昇温速度よりも速い毎分３０℃以上の第２昇温速度で前記合金組成物を加熱する第２加熱段階とを含むＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記合金組成物は、非晶質を主相とし且つ前記第１昇温速度で前記合金組成物を昇温した場合におけるＤＳＣ曲線の発熱ピークを２つ以上有するものであり、
前記ＤＳＣ曲線のベースラインから最も低温側の前記発熱ピークである第１ピークに至るまでの第１立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第１上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化開始温度（Ｔｘ１）と、前記ベースラインから前記第１ピークの次の前記発熱ピークである第２ピークに至るまでの第２立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第２上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）との差は、７０℃以上３００℃以下であり、
前記第２加熱段階は、前記第１ピークから前記ベースラインに至るまでの第１立ち下がり部のうちの最も負の傾きの大きい点を通る接線である第１下降接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化終了温度と前記第１結晶化開始温度との間の温度範囲である第１温度範囲の少なくとも７０％以上の加熱範囲であって前記第１ピークを含む加熱範囲に亘って前記合金組成物を加熱するものである
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法を提供する。
【０００９】
また、本発明は、第２のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、第１のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階における前記加熱範囲は、前記第１温度範囲の全体である、
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法を提供する。
【００１０】
また、本発明は、第３のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、第１又は第２のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階における前記加熱範囲は、前記第１温度範囲を含む幅３０℃以上の温度範囲である、
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法を提供する。
【００１１】
また、本発明は、第４のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、第１乃至第３のいずれかのＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２昇温速度は、毎分１００℃以上である
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、第５のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、第１乃至第４のいずれかのＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階よりも後の加熱段階であって一定の所定温度にて所定期間に亘り前記合金組成物を加熱し続ける保持段階と、前記保持段階に続く放冷段階とを更に備える
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法を提供する。
【００１３】
また、本発明は、第６のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、第５のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階と前記保持段階との間において前記第２加熱段階にて加熱された合金組成物を前記所定温度に至るまで前記第２昇温速度より遅い第３昇温速度にて加熱する第３加熱段階を更に備える
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法を提供する。
【００１４】
更に、本発明は、第１のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、
組成式ＦｅａＢｂＳｉｃＰｘＣｙＣｕｚ（但し、７９≦ａ≦８６ａｔ％、５≦ｂ≦１３ａｔ％、０≦ｃ≦８ａｔ％、１≦ｘ≦１０ａｔ％、０≦ｙ≦５ａｔ％、０．４≦ｚ≦１．４ａｔ％、及び０．０８≦ｚ／ｘ≦１．２）で表わされるＦｅ基ナノ結晶合金であって、
当該Ｆｅ基ナノ結晶合金の内部に析出したｂｃｃＦｅ結晶の平均結晶粒径が３０ｎｍ以下であり、
前記析出したｂｃｃＦｅの結晶粒径の標準偏差が７以下である
Ｆｅ基ナノ結晶合金を提供する。
【００１５】
また、本発明は、第２のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法として、第１のＦｅ基ナノ結晶合金であって、
Ｆｅの一部をＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素で置換してなるＦｅ基ナノ結晶合金において、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素は組成全体の３ａｔ％以下であり、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素とＦｅとの合計は前記ａについての条件７９≦ａ≦８６ａｔ％を満たす
Ｆｅ基ナノ結晶合金を提供する。
【００１６】
更に、本発明は、第１又は第２のＦｅ基ナノ結晶合金からなる磁性コアを有する磁性部品であって、前記磁性コアの重量が１ｇ以上である、磁性部品を提供する。
【００１７】
更に本発明は、合金組成物を加熱する加熱部と、所定の熱処理を実行させるように前記加熱部を制御する制御部とを備えるＦｅ基ナノ結晶合金の製造装置であって、
前記所定の熱処理は、第１昇温速度又は第１昇温速度で近似できる昇温速度にて前記合金組成物を加熱する第１加熱段階と、前記第１昇温速度よりも速い毎分３０℃以上の第２昇温速度で前記合金組成物を加熱する第２加熱段階とを含んでおり、
前記合金組成物は、非晶質を主相とし且つ前記第１昇温速度で前記合金組成物を昇温した場合におけるＤＳＣ曲線の発熱ピークを２つ以上有するものであり、
前記ＤＳＣ曲線のベースラインから最も低温側の前記発熱ピークである第１ピークに至るまでの第１立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第１上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化開始温度（Ｔｘ１）と、前記ベースラインから前記第１ピークの次の前記発熱ピークである第２ピークに至るまでの第２立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第２上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）との差は、７０℃以上３００℃以下であり、
前記第２加熱段階は、前記第１ピークから前記ベースラインに至るまでの第１立ち下がり部のうちの最も負の傾きの大きい点を通る接線である第１下降接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化終了温度と前記第１結晶化開始温度との間の温度範囲である第１温度範囲の少なくとも７０％以上の加熱範囲であって前記第１ピークを含む加熱範囲に亘って前記合金組成物を加熱するものである
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造装置を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、第１温度範囲（第１結晶化終了温度−第１結晶化開始温度：第１結晶化により発熱反応を示す温度範囲）の少なくとも７０％以上の加熱範囲であって第１ピークを含む加熱範囲に関しては、毎分３０℃以上の第２昇温速度で熱処理することとしたため、高磁化のｂｃｃＦｅからなる３０ｎｍ以下の微細なナノ結晶を析出させることが可能になり、高い飽和磁束密度と結晶磁気異方性及び磁歪の低減が可能になる。この加熱範囲は、所望とする結晶の粒度に応じて、第１温度範囲の全体に亘ることとしてもよい。
【００１９】
特に、第１温度範囲を含む幅３０℃以上の温度範囲のみに前述の加熱範囲を設定することとすると、全温度領域に亘って急速昇温する場合と比較して、サンプルの温度分布が良好になる。また、微細・均一な結晶粒が析出することで良好な軟磁気特性が安定的に得られると共に、急速昇温をする温度範囲が狭いことから熱処理装置にかかる負荷を低減することもできる。
【００２０】
また本発明のＦｅ基ナノ結晶合金はＰとＣｕの複合添加により結晶粒の微細効果が発現し、且つ７９〜８６ａｔ％の高Ｆｅ組成化と、ＮｂやＺｒ元素を含有せず、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｃ及びＣｕを主構成元素とすることで１．６５Ｔを超える高飽和磁束密度を得ることができる。以上の合金組成物を所定の熱処理条件で製造されたＦｅ基ナノ結晶合金は、飽和磁束密度が高く且つ鉄損が低いため、磁性部品の小型化、高効率化に好適である。
【００２１】
また、本発明の合金組成物は、融解温度が低いため、合金の溶解及び非晶質の形成が容易であり、現有装置でも製造が可能であると共に当該装置への負荷も小さくすることができる。
【００２２】
また、本発明の合金組成物は、結晶化温度が低いため、熱処理によるナノ結晶組織への形成が容易であり、現有装置でも製造が可能であると共に当該装置への負荷も小さくすることができる。
【００２３】
また、本発明の合金組成物は、その大部分がＦｅで構成されており、更にＮｂやＺｒを含有しなくてもナノ結晶化が可能であるため、原料価格の低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態によるＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法を示す熱処理プロファイルを示す図である。
【図２】図１の熱処理プロファイルを設定するために使用されるＤＳＣ曲線を示す図である。
【図３】Ｆｅ８３．３Ｓｉ４Ｂ８Ｐ４Ｃｕ０．７組成における昇温速度を変化させたときのＤＳＣ曲線を示す図である。
【図４】２つの例について熱処理プロファイルを示す図である。ここで、第１昇温速度及び第３昇温速度はいずれも毎分３℃であり、保持段階の熱処理条件は４５０℃×１０分である。
【図５】第２加熱段階における加熱範囲（幅５０℃）をズラしながら昇温したときの保磁力の変化を示す図である。ここで、第１昇温速度及び第３昇温速度はいずれも毎分３℃であり、保持段階の熱処理条件は４５０℃×１０分である。
【図６】第２加熱段階における加熱範囲（幅１００℃）をズラしながら昇温したときの保磁力の変化を示す図である。ここで、第１昇温速度及び第３昇温速度はいずれも毎分３℃であり、保持段階の熱処理条件は４５０℃×１０分である。
【図７】本発明の実施例１の高分解能ＴＥＭ像及び結晶粒径のヒストグラムを示す図である。
【図８】本発明の実施例６の高分解能ＴＥＭ像及び結晶粒径のヒストグラムを示す図である。
【図９】本発明の実施例１０の高分解能ＴＥＭ像及び結晶粒径のヒストグラムを示す図である。
【図１０】本発明の比較例１の高分解能ＴＥＭ像及び結晶粒径のヒストグラムを示す図である。
【図１１】本発明の比較例３の高分解能ＴＥＭ像及び結晶粒径のヒストグラムを示す図である。
【図１２】本発明の比較例４の高分解能ＴＥＭ像及び結晶粒径のヒストグラムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１に示されるように、本発明の実施の形態によるＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法は、第１昇温速度で合金組成物を加熱する第１加熱段階Ｐ１と、第１昇温速度よりも速い第２昇温速度で合金組成物を加熱する第２加熱段階Ｐ２と、第２昇温温度よりも遅い第３昇温温度で合金組成物を加熱する第３加熱段階Ｐ３と、一定の所定温度にて所定期間に亘って合金組成物を加熱する保持段階Ｐ４と、合金組成物を冷ますための放冷段階Ｐ５とを備えている。第１加熱段階Ｐ１においては緩やかなカーブで示されるような昇温速度にて昇温することとしてもよい。その場合、緩やかなカーブで示される昇温速度を一次近似した昇温速度を第１昇温速度とすればよい。
【００２６】
本実施の形態によるＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法において加熱対象となる合金組成物は、非晶質を主相とするものであり、図２に示されるように、第１加熱段階Ｐ１の第１昇温速度で昇温し続けた場合に発熱ピーク（１１，１５）を２つ以上有するようなＤＳＣ（示差走査熱量分析：Differential scanning calorimetry）曲線１０を得られるようなものである。以下、２つの発熱ピークのうち、最も低温側の発熱ピークを第１ピーク１１といい、第１ピーク１１の次の発熱ピークを第２ピーク１５という。また、ＤＳＣ曲線１０のベースライン２０から第１ピーク１１に至るまでの第１立ち上がり部１２のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第１上昇接線３２とベースライン２０との交点にて定まる温度を第１結晶化開始温度Ｔｘ１とし、第１ピーク１１からベースライン２１に至るまでの第１立ち下がり部１３のうちの最も負の傾きの大きい点を通る接線である第１下降接線３４とベースライン２１との交点にて定まる温度を第１結晶化終了温度Ｔｚ１とし、第１結晶化開始温度Ｔｘ１から第１結晶化終了温度Ｔｚ１までの温度領域を第１温度範囲３０とする。同様に、ベースライン２２から第２ピーク１５に至るまでの第２立ち上がり部１６のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第２上昇接線４２とベースライン２２との交点にて定まる温度を第２結晶化開始温度Ｔｘ２とし、第２ピーク１５からベースライン２３に至るまでの第２立ち下がり部１７のうちの最も負の傾きの大きい点を通る接線である第２下降接線４４とベースライン２３との交点にて定まる温度を第２結晶化終了温度とし、第２結晶化開始温度Ｔｘ２から第２結晶化終了温度までの温度領域を第２温度範囲４０とする。なお、図２及び上記説明から理解されるように、各ピーク（１１，１５）の立ち上がり部（１２，１６）及び立ち下がり部（１３，１７）によって直近のベースラインの位置が異なる場合、結晶化開始温度や結晶化終了温度を特定するにあたっては、立ち上がり部（１２，１６）及び立ち下がり部（１３，１７）の夫々に対して直近のベースライン（２０〜２３）を基準とすることとする。
【００２７】
第１ピーク１１で示される発熱反応（第１温度範囲３０に亘る発熱反応）は、合金組成物に最初の結晶化（第１結晶化）が生じた際の発熱反応であり、第２ピーク１５で示される発熱反応（第２温度範囲４０に亘る発熱反応）は、合金組成物に２回目の結晶化（第２結晶化）が生じた際の発熱反応である。第１結晶化によって析出するのは、主として、軟磁性を担うｂｃｃＦｅ（αＦｅ，Ｆｅ−Ｓｉ）であり、第２結晶化によって析出するのは、主として、磁気特性を劣化させるＦｅ−ＢやＦｅ−Ｐなどである。従って、第１結晶化のみを促進すべく、第１温度範囲又はその近傍においてのみ高速昇温することとすれば、熱処理装置に対する負荷を可能な限り低く抑えつつ、優れた磁気特性を有するＦｅ基ナノ結晶合金を製造することができる。なお、ｂｃｃＦｅの結晶のみを安定して析出させるためには広いΔＴ（＝Ｔｘ２−Ｔｘ１）を有していることが必要とされる。このため、本実施の形態においては、ΔＴが７０℃以上３００℃以下であるような合金組成物を加熱対象としている。
【００２８】
本実施の形態においては、第１結晶化のみを促進すべく、第２加熱段階Ｐ２においてのみ高速昇温することとしている。具体的には、第２昇温速度は毎分３０℃以上であり、第１昇温速度及び第３昇温速度は毎分３０℃より遅い昇温速度である。例えば、第１昇温速度及び第３昇温速度を０．１〜１０℃／分とする一方で、第２昇温速度を３０〜１０００℃／分とする。第２昇温速度を毎分３０℃以上とする理由は、昇温速度が毎分３０℃より遅いと、結晶粒が粗大化し、製造されたＦｅ基ナノ結晶合金の保磁力が劣化してしまうためである。更に、第２昇温速度を毎分１００℃以上とすると、低保磁力特性のＦｅ基ナノ結晶合金を安定的に得ることができる。なお、第２加熱段階Ｐ２のみにおいて急速昇温させる熱処理方法としては、例えば、赤外線加熱や高周波過熱など急速昇温が可能な装置を用いた熱処理方法や、結晶化以下の温度で余熱した試料を第１結晶化の発熱反応以上の温度の炉に入れる熱処理方法が考えられる。しかしながら、本発明は、これらに限定されたものではない。
【００２９】
上述した事項から明らかなように、第２加熱段階Ｐ２として第２昇温速度にて加熱するのは、合金組成物を第１昇温速度で昇温加熱し続けた場合に得られるＤＳＣ曲線１０に現れる第１温度範囲３０の近辺のみである。具体的には、第１温度範囲３０の少なくとも７０％以上の範囲であって第１ピーク１１を含む範囲を加熱範囲とし、その加熱範囲に亘って合金組成物を加熱することとする。加熱範囲は、所望とする結晶粒度によって選択することができる。例えば、より微細且つ均一な粒度を得たい場合には、加熱範囲を第１温度範囲３０の全体に亘ることとしてもよい。特に、第１温度範囲３０を含む幅３０℃以上の温度範囲を加熱範囲とすると、良質なＦｅ基ナノ結晶合金を得ることができる。ここで、熱処理装置に対する負荷を考慮すると加熱範囲は幅１００℃以下であることが好ましいが、昇温速度や温度のばらつきによっては加熱範囲の幅が１００℃を超えてもよい。このように、急速に昇温する範囲を第２加熱段階Ｐ２のみに限定することで、熱処理装置に大きな負荷が加わる期間をｔ２−ｔ１の間のみに抑えることができることから、本実施の形態によるＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法は量産工程においても採用可能である。
【００３０】
図１に示される熱処理プロファイルにおいて、保持段階Ｐ４は、均質なナノ結晶にゆっくり成長させるための段階である。この保持段階Ｐ４を経ることで、磁気特性の改善、具体的には保磁力の低減が見込まれる。
【００３１】
また、第３加熱段階Ｐ３は、高速昇温する第２加熱段階Ｐ２から所定温度で保持する保持段階Ｐ４へと直接移行することとした場合に生じる問題を回避するために設けられている段階である。具体的には、第３加熱段階Ｐ３を設けることで、第２加熱段階Ｐ２を狭くすることができることから、熱処理装置への負荷が減り、制御が容易になる。また、炉のオーバーシュートを防ぎ、結晶粒の粗大化と磁気特性を劣化させる化合物析出を抑制することができる。更に、第２加熱段階Ｐ２から直接保持段階Ｐ４へ移行させてしまうと、炉の温度に対して第１結晶化による発熱分の温度が上乗せされてしまい、設定した温度以上の温度まで上昇してしまう恐れがあるが、第３加熱段階Ｐ３を設けることとすると、第１結晶化の際に生じる発熱が保持段階Ｐ４における所定温度へ与える影響を低減することができるため、所望とする温度にて保持段階Ｐ４の処理を行うことができ、磁気特性の劣化を抑制することができる。
【００３２】
なお、出発原料たる非晶質を主相とする合金組成物として適切なものは、組成式ＦｅａＢｂＳｉｃＰｘＣｙＣｕｚ（但し、７９≦ａ≦８６ａｔ％、５≦ｂ≦１３ａｔ％、０≦ｃ≦８ａｔ％、１≦ｘ≦１０ａｔ％、０≦ｙ≦５ａｔ％、０．４≦ｚ≦１．４ａｔ％、及び０．０８≦ｚ／ｘ≦１．２）で表わされるものであり、従って、製造されるＦｅ基ナノ結晶合金も同様の組成を有している。
【００３３】
上記Ｆｅ基ナノ結晶合金において、Ｆｅ元素は主元素であり、磁性を担う必須元素である。飽和磁束密度の向上及び原料価格の低減のため、Ｆｅの割合が多いことが基本的には好ましい。Ｆｅの割合が７９ａｔ％より少ないと、望ましい飽和磁束密度が得られない。Ｆｅの割合が８６ａｔ％より多いと、液体急冷条件下におけるアモルファス相の形成が困難になり、結晶粒径がばらついたり、粗大化したりする。即ち、Ｆｅの割合が８６ａｔ％より多いと、均質なナノ結晶組織が得られず、合金組成物は劣化した軟磁気特性を有することとなる。従って、Ｆｅの割合は、７９ａｔ％以上、８６ａｔ％以下であるのが望ましい。特に１．７Ｔ以上の飽和磁束密度が必要とされる場合、Ｆｅの割合が８１ａｔ％以上であることが好ましい。
【００３４】
上記Ｆｅ基ナノ結晶合金において、Ｂ元素はアモルファス相形成を担う必須元素である。Ｂの割合が５ａｔ％より少ないと、液体急冷条件下におけるアモルファス相の形成が困難になる。Ｂの割合が１３ａｔ％より多いと、ΔＴが減少し、均質なナノ結晶組織を得ることができず、合金組成物は劣化した軟磁気特性を有することとなる。従って、Ｂの割合は、５ａｔ％以上、１３ａｔ％以下であることが望ましい。特に量産化のため合金組成物が低い融点を有する必要がある場合、Ｂの割合が１０ａｔ％以下であることが好ましい。
【００３５】
上記Ｆｅ基ナノ結晶合金において、Ｓｉ元素はアモルファス形成を担う元素であり、ナノ結晶化にあたってはナノ結晶の安定化に寄与する。Ｓｉの割合が８ａｔ％よりも多いと、飽和磁束密度とアモルファス相形成能が低下し、更に軟磁気特性が劣化する。従って、Ｓｉの割合は、８ａｔ％以下であることが望ましく、更に５ａｔ％以下が好ましい。
【００３６】
上記Ｆｅ基ナノ結晶合金において、Ｐ元素はアモルファス形成を担う必須元素である。本実施の形態においては、Ｂ元素、Ｓｉ元素及びＰ元素の組み合わせを用いることで、いずれか一つしか用いない場合と比較して、アモルファス相形成能やナノ結晶の安定性を高めることとしている。Ｐの割合が１ａｔ％より少ないと、液体急冷条件下におけるアモルファス相の形成が困難になる。Ｐの割合が１０ａｔ％より多いと、飽和磁束密度が低下し軟磁気特性が劣化する。従って、Ｐの割合は、１ａｔ％以上、１０ａｔ％以下であることが望ましい。
【００３７】
上記Ｆｅ基ナノ結晶合金において、Ｃ元素はアモルファス形成を担う元素である。本実施の形態においては、Ｂ元素、Ｓｉ元素、Ｐ元素、Ｃ元素の組み合わせを用いることで、いずれか一つしか用いない場合と比較して、アモルファス相形成能やナノ結晶の安定性を高めることとしている。また、Ｃは安価であるため、Ｃの添加により他の半金属量が低減され、総材料コストが低減される。但し、Ｃの割合が５ａｔ％を超えると、合金組成物が脆化し、軟磁気特性の劣化が生じるという問題がある。従って、Ｃの割合は、５ａｔ％以下が望ましい。特にＣの割合が３ａｔ％以下であると、溶解時におけるＣの蒸発に起因した組成のばらつきを抑えることができる。
【００３８】
上記Ｆｅ基ナノ結晶合金において、Ｃｕ元素はナノ結晶化に寄与する必須元素である。ここで、Ｓｉ元素、Ｂ元素及びＰ元素とＣｕ元素との組み合わせ又はＳｉ元素、Ｂ元素、Ｐ元素及びＣ元素とＣｕ元素との組み合わせがナノ結晶化に寄与することは、本発明前には知られていなかった点に着目すべきである。また、Ｃｕ元素は基本的に高価であり、Ｆｅの割合が８１ａｔ％以上である場合には、合金組成物の脆化や酸化を生じさせやすい点に注意すべきである。なお、Ｃｕの割合が０．４ａｔ％より少ないと、ナノ結晶化が困難になる。Ｃｕの割合が１．４ａｔ％より多いと、アモルファス相からなる前駆体が不均質になり、そのためＦｅ基ナノ結晶合金の形成の際に均質なナノ結晶組織が得られず、軟磁気特性が劣化する。従って、Ｃｕの割合は、０．４ａｔ％以上、１．４ａｔ％以下であることが望ましく、特に合金組成物の脆化や酸化、またはナノ結晶への粒成長を考慮するとＣｕの割合は０．６ａｔ％以上、１．３ａｔ％以下であることが好ましい。
【００３９】
Ｐ原子とＣｕ原子との間には強い引力がある。従って、合金組成物が特定の比率のＰ元素とＣｕ元素とを含んでいると、１０ｎｍ以下のサイズのクラスターが形成され、このナノサイズのクラスターによってナノ結晶合金の形成の際にｂｃｃＦｅ結晶は微細構造を有するようになる。本実施の形態において、Ｐの割合（ｘ）とＣｕの割合（ｚ）との特定の比率（ｚ／ｘ）は、０．０８以上、１．２以下である。この範囲以外では、均質なナノ結晶組織が得られず、従って合金組成物は優れた軟磁気特性を有せない。なお、特定の比率（ｚ／ｘ）は、合金組成物の脆化及び酸化を考慮すると、０．０８以上０．８以下であることが好ましい。
【００４０】
本実施の形態における合金組成物は、様々な形状を有することができる。例えば、合金組成物は、連続薄帯形状を有していてもよいし、粉末形状を有していてよい。連続薄帯形状の合金組成物は、Ｆｅ基アモルファス薄帯などの製造に使用されている単ロール製造装置や双ロール製造装置のような従来の装置を使用して形成することができる。粉末形状の合金組成物は水アトマイズ法やガスアトマイズ法によって作製してもよいし、薄帯の合金組成物を粉砕することで作製してもよい。また薄帯や粉末などの合金組成物はアルゴンや窒素などの不活性雰囲気中又は真空中で製造することが出来るが大気中でも問題なく作製することもできる。またアルゴンや窒素などのガスをフローさせて製造することも可能である。
【００４１】
ここで、耐食性の改善や電気抵抗の調整などのため、飽和磁束密度の著しい低下が生じない範囲でＦｅの一部をＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素で置換してもよい。但し、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素は組成全体の３ａｔ％以下であり、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素とＦｅとの合計はＦｅの割合ａについての条件７９≦ａ≦８６ａｔ％を満たすものとする。
【００４２】
本実施の形態による製造方法によりＦｅ基ナノ結晶合金を製造すると、仮に毎分３℃の速度で昇温させたとき析出する結晶の平均粒径が３０ｎｍ以上となってしまうような合金組成物を出発原料とした場合であっても、Ｆｅ基ナノ結晶合金の内部に析出したｂｃｃＦｅ結晶の平均結晶粒径が３０ｎｍ以下となる。更に、析出したｂｃｃＦｅの結晶粒径の標準偏差は７以下となる。即ち、本実施の形態によれば、微細且つ均一な結晶粒径を有し良好な軟磁気特性を呈するＦｅ基ナノ結晶合金を得ることができる。具体的には、結晶粒径の標準偏差が７以下であることから、安定した保磁力特性を得ることができる。逆に、標準偏差が７より大きいと保磁力は劣化すると同時に特性のばらつきが大きくなる。
【００４３】
しかも、実用的な量のＦｅ基ナノ結晶合金を製造した場合であっても、上述したような特徴（ｂｃｃＦｅの結晶粒径の標準偏差が７以下など）が保持されることから、この良質なＦｅ基ナノ結晶合金を用いて重量が１ｇ以上となるような磁性コアを製造することも可能となる。磁気コアの形態としては、例えば、薄帯を用いた巻磁芯や積層磁芯、粉末を用いた圧粉磁芯などが挙げられる。更に、かかる良好な特性を有する磁気コアを用いて、トランス、インダクタ、モータや発電機などの磁性部品を構成することができる。
【００４４】
以上説明したように、第２加熱段階Ｐ２（第２昇温速度によって急速昇温する段階）の対象とする温度範囲を第１温度範囲３０（第１結晶化に起因した発熱領域）の近傍のみに限定することにより量産工程においても安定的にＦｅ基ナノ結晶合金を製造することができる。
【００４５】
以下、本発明の実施の形態によるＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法について、複数の実施例を参照しながら更に詳細に説明する。
【００４６】
（実施例１〜８及び比較例１〜３）
Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｐ、Ｃｕからなる原料をＦｅ８３．３Ｓｉ４Ｂ８Ｐ４Ｃｕ０．７の合金組成になるように秤量し、高周波溶解にて溶解した。その後溶解した合金組成物を大気中において単ロール液体急冷法にて処理し、厚さ２５μｍ、幅１５ｍｍ、長さ３０ｍの連続薄帯を作製した。結晶化に伴う発熱反応は示差走査型熱量分析計（ＤＳＣ）を用いて表１に示す熱処理条件と同じ昇温速度にて評価した。得られた薄帯を長さ６０ｍｍに切断し保磁力（Ｈｃ）測定用のサンプルとした。同様に７ｍｍ角に切断しＶＳＭ測定用のサンプルとした。更に、保磁力測定用サンプルの一部を微細組織観察用のサンプルとした。特に、第２加熱段階Ｐ２においては、高速昇温が可能な赤外線加熱装置を用いて前述のサンプルに対して表１に示す熱処理条件にてナノ結晶化熱処理を施した。結果物たるＦｅ基ナノ結晶合金の保磁力は直流ＢＨトレーサーを用い２ｋＡ／ｍの磁場にて測定し、飽和磁束密度（Ｂｓ）は振動試料型磁力計（ＶＭＳ）を用いて８００ｋＡ／ｍの磁場にて測定した。更に、微細組織はＴＥＭを用いて評価を行った。評価結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１から理解されるように、実施例１〜８のＦｅ基ナノ結晶合金は、第２加熱段階Ｐ２において第１温度範囲３０を含む幅３０℃以上の温度範囲を毎分３０℃以上の速度（第２昇温速度）で昇温したことから、結晶粒径３０ｎｍ以下の微細な組織を得ることができ、１．６５Ｔ以上の高い飽和磁束密度と２０Ａ／ｍ以下の低い保磁力を得ることができている。一方、比較例１〜３のＦｅ基ナノ結晶合金は、第２加熱段階Ｐ２で熱処理すべき場合にも毎分３０℃を超えない範囲で熱処理していることから、粗大な結晶粒が析出し、保磁力が著しく劣化している。
【００４９】
図３から理解されるように、毎分３℃の速度で昇温したときの第１結晶化開始温度Ｔｘ１及び第１結晶化終了温度Ｔｚ１は、それぞれ、３７０℃及び４００℃になる。即ち、この場合の第１温度範囲は３７０℃〜４００℃となる。また図５及び図６から理解されるように、第１温度範囲（３７０〜４００℃）を含む温度範囲を急速に昇温させると、２０Ａ／ｍ以下の低い保磁力を得ることができる。また、同図５及び図６から、第２昇温速度にて加熱する加熱範囲が第１温度範囲とずれている熱処理条件においては保磁力が著しく劣化していることも理解される。図５及び図６に示される例のうち、第２加熱段階Ｐ２における加熱範囲を３３０〜４３０℃及び３６０〜４１０℃とした熱処理温度プロファイルを図２に示す。なお、第２昇温速度は毎分３００℃とした。
【００５０】
Ｆｅ８３．３Ｓｉ４Ｂ８Ｐ４Ｃｕ０．７組成において毎分３℃の速度（一定の昇温速度）で昇温させた比較例３の場合の平均結晶粒径は図１１に示すように４０．６ｎｍであるが、実施例１及び実施例６の場合は、図７及び図８に示されるように、平均結晶粒径が３０ｎｍ以下となり、２０Ａ／ｍ以下の低い保磁力を得ることができる。
【００５１】
（実施例９〜１５及び比較例４〜６）
Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｐ、Ｃｕからなる原料を表２に示す合金組成になるように秤量し、高周波溶解にて溶解した。その後溶解した合金組成物を大気中において単ロール液体急冷法にて処理し、厚さ１６〜２５μｍ、幅１５ｍｍ、長さ３０ｍの連続薄帯を作製した。結晶化に伴う発熱反応は示差走査型熱量分析計（ＤＳＣ）を用いて毎分３℃の昇温速度にて評価した。即ち、これらの例において、第１昇温速度は毎分３℃である。更に、表２に示す熱処理条件にてナノ結晶化熱処理を施し、保磁力は直流ＢＨトレーサーを用い２ｋＡ／ｍの磁場にて飽和磁束密度は振動試料型磁力計（ＶＭＳ）を用いて８００ｋＡ／ｍの磁場にて測定した。評価結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
表２から理解されるように、実施例９〜１５のＦｅ基ナノ結晶合金は、第２加熱段階Ｐ２において第１温度範囲３０を含む幅３０℃以上の温度範囲を毎分３０℃以上の速度（第２昇温速度）で昇温したことから、１．６５Ｔ以上の高い飽和磁束密度と２０Ａ／ｍ以下の低い保磁力を得ることができた。一方、比較例４のＦｅ基ナノ結晶合金は、第２昇温速度のような高速な昇温処理を行っていない（第２加熱段階Ｐ２が存在しない）ことから、粗大で粒度分布の広い結晶粒が析出し、保磁力が著しく劣化している。比較例５の合金組成物は、本実施の形態による出発原料（合金組成物）及びＦｅ基ナノ結晶合金の範囲外の組成を有するものであることから、比較例５は熱処理温度が組成から要求される温度と比較して低くナノ結晶化していないため飽和磁束密度が１．６５Ｔより低い。比較例６の合金組成物は、本実施の形態による出発原料（合金組成物）及びＦｅ基ナノ結晶合金の範囲外の組成を有するものであり、ΔＴが７０℃以下であるため、急速昇温を施しても保磁力が著しく劣化している。
【００５４】
図７乃至図９を参照すると、実施例１、６、１０は平均結晶粒径が３０ｎｍ以下であり、標準偏差が７以下の結晶粒径のそろった微細組織を有している。また、実施例１、６のように平均結晶粒径が２５ｎｍ以下の場合には、図７及び図８に示されるように、１０Ａ／ｍ以下の低い保磁力が得られる。また、若干保磁力が高くてもよい場合には、第１温度範囲全体を加熱範囲としなくてもよく、７０％以上で且つ１００％に満たない範囲を加熱範囲としてもよい。例えば、図９に例示された実施例１０の場合、第１温度範囲（３８５〜４２５℃）の７５％の温度範囲である３８５〜４１５℃の温度区間を第２加熱段階Ｐ２における加熱範囲として毎分３０℃の速度で急速昇温してあり、この場合、２０Ａ／ｍ以下の保磁力を得ることができている。一方、図１０乃至図１２を参照すると、比較例１、３、４は粗大でバラツキの大きい組織となっているため保磁力は著しく劣化している。
【００５５】
なお、上述したＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法の概念に基づいてＦｅ基ナノ結晶合金の製造装置を構成することとしてもよい。かかる製造装置は、合金組成物を加熱する加熱部と、所定の熱処理を実行させるように加熱部を制御する制御部とを備えている。制御部における「所定の熱処理」の制御（加熱部の制御）は、例えば、その都度プログラムすることとしてもよいし、専用のプログラムを予め組み込んでおくものとしてもよい。「所定の熱処理」は、少なくとも、第１昇温速度又は第１昇温速度で近似できる昇温速度にて合金組成物を加熱する第１加熱段階と、第１昇温速度よりも速い毎分３０℃以上の第２昇温速度で合金組成物を加熱する第２加熱段階とを含んでいる。ここに掲げた第１昇温速度、第１加熱段階、第２昇温速度、第２加熱段階は、すべて上述したものと同じ意味であり、加熱対象である合金組成物も実施の形態において例示したものと同じである。かかる製造装置によれば、上述した良質なＦｅ基ナノ結晶合金を効率よく繰り返し簡単に製造することができる。
【符号の説明】
【００５６】
Ｐ１ 第１加熱段階
Ｐ２ 第２加熱段階
Ｐ３ 第３加熱段階
Ｐ４ 保持段階
Ｐ５ 放冷段階
１０ ＤＳＣ曲線
１１ 第１ピーク
１２ 第１立ち上がり部
１３ 第１立ち下がり部
１５ 第２ピーク
１６ 第２立ち上がり部
１７ 第２立ち下がり部
２０〜２３ ベースライン
３０ 第１温度範囲
３２ 第１上昇接線
３４ 第１下降接線
４０ 第２温度範囲
４２ 第２上昇接線
４４ 第２下降接線
Ｔｘ１ 第１結晶化開始温度
Ｔｚ１ 第１結晶化終了温度
Ｔｘ２ 第２結晶化開始温度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１昇温速度又は第１昇温速度で近似できる昇温速度にて合金組成物を加熱する第１加熱段階と、前記第１昇温速度よりも速い毎分３０℃以上の第２昇温速度で前記合金組成物を加熱する第２加熱段階とを含むＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記合金組成物は、非晶質を主相とし且つ前記第１昇温速度で前記合金組成物を昇温した場合におけるＤＳＣ曲線の発熱ピークを２つ以上有するものであり、
前記ＤＳＣ曲線のベースラインから最も低温側の前記発熱ピークである第１ピークに至るまでの第１立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第１上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化開始温度（Ｔｘ１）と、前記ベースラインから前記第１ピークの次の前記発熱ピークである第２ピークに至るまでの第２立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第２上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）との差は、７０℃以上３００℃以下であり、
前記第２加熱段階は、前記第１ピークから前記ベースラインに至るまでの第１立ち下がり部のうちの最も負の傾きの大きい点を通る接線である第１下降接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化終了温度と前記第１結晶化開始温度との間の温度範囲である第１温度範囲の少なくとも７０％以上の加熱範囲であって前記第１ピークを含む加熱範囲に亘って前記合金組成物を加熱するものである
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階における前記加熱範囲は、前記第１温度範囲の全体である、
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階における前記加熱範囲は、前記第１温度範囲を含む幅３０℃以上の温度範囲である、
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２昇温速度は、毎分１００℃以上である
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階よりも後の加熱段階であって一定の所定温度にて所定期間に亘り前記合金組成物を加熱し続ける保持段階と、前記保持段階に続く放冷段階とを更に備える
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階と前記保持段階との間において前記第２加熱段階にて加熱された合金組成物を前記所定温度に至るまで前記第２昇温速度より遅い第３昇温速度にて加熱する第３加熱段階を更に備える
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法。
【請求項７】
組成式ＦｅａＢｂＳｉｃＰｘＣｙＣｕｚ（但し、７９≦ａ≦８６ａｔ％、５≦ｂ≦１３ａｔ％、０≦ｃ≦８ａｔ％、１≦ｘ≦１０ａｔ％、０≦ｙ≦５ａｔ％、０．４≦ｚ≦１．４ａｔ％、及び０．０８≦ｚ／ｘ≦１．２）で表わされるＦｅ基ナノ結晶合金であって、
当該Ｆｅ基ナノ結晶合金の内部に析出したｂｃｃＦｅ結晶の平均結晶粒径が３０ｎｍ以下であり、
前記析出したｂｃｃＦｅの結晶粒径の標準偏差が７以下である
Ｆｅ基ナノ結晶合金。
【請求項８】
請求項７記載のＦｅ基ナノ結晶合金であって、
Ｆｅの一部をＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素で置換してなるＦｅ基ナノ結晶合金において、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素は組成全体の３ａｔ％以下であり、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素とＦｅとの合計は前記ａについての条件７９≦ａ≦８６ａｔ％を満たす
Ｆｅ基ナノ結晶合金。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載のＦｅ基ナノ結晶合金からなる磁性コアを有する磁性部品であって、前記磁性コアの重量が１ｇ以上である、磁性部品。
【請求項１０】
合金組成物を加熱する加熱部と、所定の熱処理を実行させるように前記加熱部を制御する制御部とを備えるＦｅ基ナノ結晶合金の製造装置であって、
前記所定の熱処理は、第１昇温速度又は第１昇温速度で近似できる昇温速度にて前記合金組成物を加熱する第１加熱段階と、前記第１昇温速度よりも速い毎分３０℃以上の第２昇温速度で前記合金組成物を加熱する第２加熱段階とを含んでおり、
前記合金組成物は、非晶質を主相とし且つ前記第１昇温速度で前記合金組成物を昇温した場合におけるＤＳＣ曲線の発熱ピークを２つ以上有するものであり、
前記ＤＳＣ曲線のベースラインから最も低温側の前記発熱ピークである第１ピークに至るまでの第１立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第１上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化開始温度（Ｔｘ１）と、前記ベースラインから前記第１ピークの次の前記発熱ピークである第２ピークに至るまでの第２立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第２上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）との差は、７０℃以上３００℃以下であり、
前記第２加熱段階は、前記第１ピークから前記ベースラインに至るまでの第１立ち下がり部のうちの最も負の傾きの大きい点を通る接線である第１下降接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化終了温度と前記第１結晶化開始温度との間の温度範囲である第１温度範囲の少なくとも７０％以上の加熱範囲であって前記第１ピークを含む加熱範囲に亘って前記合金組成物を加熱するものである
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造装置。
【請求項１】
第１昇温速度又は第１昇温速度で近似できる昇温速度にて合金組成物を加熱する第１加熱段階と、前記第１昇温速度よりも速い毎分３０℃以上の第２昇温速度で前記合金組成物を加熱する第２加熱段階とを含むＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記合金組成物は、非晶質を主相とし且つ前記第１昇温速度で前記合金組成物を昇温した場合におけるＤＳＣ曲線の発熱ピークを２つ以上有するものであり、
前記ＤＳＣ曲線のベースラインから最も低温側の前記発熱ピークである第１ピークに至るまでの第１立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第１上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化開始温度（Ｔｘ１）と、前記ベースラインから前記第１ピークの次の前記発熱ピークである第２ピークに至るまでの第２立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第２上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）との差は、７０℃以上３００℃以下であり、
前記第２加熱段階は、前記第１ピークから前記ベースラインに至るまでの第１立ち下がり部のうちの最も負の傾きの大きい点を通る接線である第１下降接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化終了温度と前記第１結晶化開始温度との間の温度範囲である第１温度範囲の少なくとも７０％以上の加熱範囲であって前記第１ピークを含む加熱範囲に亘って前記合金組成物を加熱するものである
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階における前記加熱範囲は、前記第１温度範囲の全体である、
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階における前記加熱範囲は、前記第１温度範囲を含む幅３０℃以上の温度範囲である、
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２昇温速度は、毎分１００℃以上である
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階よりも後の加熱段階であって一定の所定温度にて所定期間に亘り前記合金組成物を加熱し続ける保持段階と、前記保持段階に続く放冷段階とを更に備える
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のＦｅ基ナノ結晶合金の製造方法であって、
前記第２加熱段階と前記保持段階との間において前記第２加熱段階にて加熱された合金組成物を前記所定温度に至るまで前記第２昇温速度より遅い第３昇温速度にて加熱する第３加熱段階を更に備える
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法。
【請求項７】
組成式ＦｅａＢｂＳｉｃＰｘＣｙＣｕｚ（但し、７９≦ａ≦８６ａｔ％、５≦ｂ≦１３ａｔ％、０≦ｃ≦８ａｔ％、１≦ｘ≦１０ａｔ％、０≦ｙ≦５ａｔ％、０．４≦ｚ≦１．４ａｔ％、及び０．０８≦ｚ／ｘ≦１．２）で表わされるＦｅ基ナノ結晶合金であって、
当該Ｆｅ基ナノ結晶合金の内部に析出したｂｃｃＦｅ結晶の平均結晶粒径が３０ｎｍ以下であり、
前記析出したｂｃｃＦｅの結晶粒径の標準偏差が７以下である
Ｆｅ基ナノ結晶合金。
【請求項８】
請求項７記載のＦｅ基ナノ結晶合金であって、
Ｆｅの一部をＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素で置換してなるＦｅ基ナノ結晶合金において、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素は組成全体の３ａｔ％以下であり、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ、Ｎ、Ｏ及び希土類元素のうち１種類以上の元素とＦｅとの合計は前記ａについての条件７９≦ａ≦８６ａｔ％を満たす
Ｆｅ基ナノ結晶合金。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載のＦｅ基ナノ結晶合金からなる磁性コアを有する磁性部品であって、前記磁性コアの重量が１ｇ以上である、磁性部品。
【請求項１０】
合金組成物を加熱する加熱部と、所定の熱処理を実行させるように前記加熱部を制御する制御部とを備えるＦｅ基ナノ結晶合金の製造装置であって、
前記所定の熱処理は、第１昇温速度又は第１昇温速度で近似できる昇温速度にて前記合金組成物を加熱する第１加熱段階と、前記第１昇温速度よりも速い毎分３０℃以上の第２昇温速度で前記合金組成物を加熱する第２加熱段階とを含んでおり、
前記合金組成物は、非晶質を主相とし且つ前記第１昇温速度で前記合金組成物を昇温した場合におけるＤＳＣ曲線の発熱ピークを２つ以上有するものであり、
前記ＤＳＣ曲線のベースラインから最も低温側の前記発熱ピークである第１ピークに至るまでの第１立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第１上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化開始温度（Ｔｘ１）と、前記ベースラインから前記第１ピークの次の前記発熱ピークである第２ピークに至るまでの第２立ち上がり部のうちの最も正の傾きの大きい点を通る接線である第２上昇接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）との差は、７０℃以上３００℃以下であり、
前記第２加熱段階は、前記第１ピークから前記ベースラインに至るまでの第１立ち下がり部のうちの最も負の傾きの大きい点を通る接線である第１下降接線と前記ベースラインとの交点にて定まる第１結晶化終了温度と前記第１結晶化開始温度との間の温度範囲である第１温度範囲の少なくとも７０％以上の加熱範囲であって前記第１ピークを含む加熱範囲に亘って前記合金組成物を加熱するものである
Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２５６４５３（Ｐ２０１１−２５６４５３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３３９９２（Ｐ２０１０−１３３９９２）
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
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