説明

Fe基非晶質磁性合金及び磁気シート

【課題】Tg、Tx、Tmが比較的低く、柔軟性に優れた磁気シートに適したFe基非晶質磁性合金及びそれを用いた磁気シートを提供すること。
【解決手段】本発明のFe基非晶質磁性合金は、5原子%以下の低アニール化促進元素Mと、10原子%以下のNiとを含有することを特徴とする。また、本発明の磁気シートは、マトリクス材料と、このマトリクス材料に含まれる、5原子%以下の低アニール化促進元素Mと、10原子%以下のNiとを含有するFe基非晶質磁性合金とを含むことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はFe基非晶質磁性合金及び磁気シートに関し、特に複素透磁率の虚数部μ”が大きく、柔軟性の高い磁気シート用のFe基非晶質磁性合金及びそれを用いた磁気シートに関する。
【背景技術】
【0002】
TM−Al−Ga−P−C−B−Si系など(TMはFe、Co、Niなどの遷移金属元素)の組成を有する合金は、合金溶湯を急冷することにより非晶質相を形成して非晶質軟磁性合金となることが知られている。このような非晶質軟磁性合金の組成を最適化することにより、磁気特性に優れた磁性材料にする技術が開発されている。本出願人は、磁気特性、特に複素透磁率の虚数部μ”が大きい磁気材料として利用できるFe基非晶質磁性合金を独自に開発した(特許文献1)。
【0003】
一方、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータなどに代表される携帯電子機器が普及している。このような携帯電子機器においては、電磁波干渉の問題があり、特に高周波の不要電磁波を防止する必要が生じてきている。この不要電波を抑制するためには、上記したFe基非晶質磁性合金を水アトマイズ等にて数〜数十μmに粉末形成し、扁平化した後に結合剤である塩素化ポリエチレンなどのマトリクス材料(絶縁樹脂)と混練し、ドクターブレード法などにより数十〜数百μmに適宜シート化した磁性シートを不要電磁波を防止したい電気機器などに貼り付けるのが良い。この磁性シートは、使用周波数帯域における複素透磁率の虚数部μ”が大きい磁性シートを用いるのが好ましい。
【特許文献1】特開2002−226956号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したFe基非晶質磁性合金は、アニール処理を施すことにより複素透磁率の虚数部μ”を大きくすることができるが、Fe基非晶質磁性合金のTg(ガラス転移温度)、Tx(結晶化温度)、Tm(融点)が高いと、アニール処理の温度が高くなり、このFe基非晶質磁性合金を磁気シートに用いた際に、マトリクス材料が熱により分解、劣化して磁気シートが脆化してしまうという問題がある。
【0005】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、Tg、Tx、Tmが比較的低く、アニール処理を低くできるFe基非晶質磁性合金及びアニール化処理を行っても柔軟性に優れた磁気シート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】
【0006】
本発明のFe基非晶質磁性合金は、4原子%以下の低アニール化促進元素Mと、10原子%以下のNiとを含有し、前記低アニール化促進元素M及び前記Niの合計添加量が2原子%以上10原子%以下であることを特徴とする。
【0007】
この構成によれば、Tg、Tx、Tmが比較的低く、柔軟性に優れた磁気シートに適したFe基非晶質磁性合金を得ることができる。
【0008】
本発明のFe基非晶質磁性合金においては、前記低アニール化促進元素Mは、Sn、In、Zn、Ga及びAlからなる群から選ばれた少なくとも一つであることが好ましい。
【0009】
本発明のFe基非晶質磁性合金においては、前記低アニール化促進元素Mを1原子%以上4原子%以下、Niは1原子%以上10原子%以下含有することがより好ましい。この構成によれば、より安定して非晶質組織を有するFe基非晶質磁性合金を得ることが可能となる。
【0010】
本発明のFe基非晶質磁性合金においては、組成式Fe100-a-b-x-y-z-w-taNibCrxyzwSit(0<a≦5原子%、0<b≦10原子%、0≦x≦4原子%、6原子%≦y≦13原子%、2原子%≦z≦12原子%、0≦w≦5原子%、0≦t≦4原子%)であることが好ましい。
【0011】
本発明のFe基非晶質磁性合金においては、前期組成式中さらに、1≦a≦4原子%、1≦b≦10原子%、2≦a+b≦10原子%、1≦x≦8原子%、6≦y≦11原子%、6≦z≦11原子%、0≦w≦2原子%、0≦t≦2原子%とするとより好ましく、1.5≦a≦3.5原子%、2≦b≦7原子%、3≦a+b≦9.5、2≦x≦4原子%とするとさらに好ましい。
【0012】
本発明の磁気シートは、マトリクス材料と、前記マトリクス材料に含まれる上記Fe基非晶質磁性合金と、を含むことを特徴とする。
【0013】
この構成によれば、使用周波数帯域における複素透磁率の虚数部μ”が大きく、しかも柔軟性に優れた磁気シートを実現することができる。
【0014】
本発明の磁気シートにおいては、400℃以下の温度でアニール処理されたことが好ましい。
【発明の効果】
【0015】
本発明のFe基非晶質磁性合金は、4原子%以下の低アニール化促進元素Mと、10原子%以下のNiとを含有し、前記低アニール化促進元素M及び前記Niの合計添加量が2原子%以上10原子%以下であるので、Tg、Tx、Tmが比較的低くでき、アニール処理温度を低くすることができる。したがって、磁気シートのマトリクス材料にダメージを与えずにシート形成までに加えられた磁性合金粉末の磁気特性を回復できるため柔軟性に優れた磁気シートとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明のFe基非晶質磁性合金は、4原子%以下の低アニール化促進元素Mと、10原子%以下のNiとを含有し、前記低アニール化促進元素M及び前記Niの合計添加量が2原子%以上10原子%以下である。ここで、低アニール化促進元素Mとは、Niと共に存在することにより、Fe基非晶質磁性合金のTg(ガラス転移温度)、Tx(結晶化音素)、Tm(融点)を下げる働きをする元素を意味する。
【0017】
この低アニール化促進元素Mは、Feよりも低融点の元素であり、低アニール化促進元素MがNiと共にFe基合金に含有することにより、全体的に熱的プロファイルが低温側にシフトして、従来のFe基合金よりも低Tg・Tx・Tmを示すと考えられる。このような低アニール化促進元素Mとしては、Sn、In、Zn、Ga、Alなどを挙げることができる。
【0018】
本発明のFe基非晶質磁性合金は、組成式Fe100-a-b-x-y-z-w-taNibCrxyzwSitを有することが好ましい。(0<a≦5原子%、0<b≦10原子%、0≦x≦4原子%、6原子%≦y≦13原子%、2原子%≦z≦12原子%、0≦w≦5原子%、0≦t≦4原子%)
【0019】
低アニール化促進元素Mは、上述したように、Niと共に含有することにより、結晶化温度(Tx)、融点(Tm)を下げ、アニール温度を低減する効果がある。その含有量は、非晶質状態の形成を考慮して、上記組成式において0<a≦4原子%に設定することが好ましい。そして、元素MとNiの添加量の合計は2原子%以上10原子%以下であるが、3原子%以上9.5原子%以下であることがより好ましい。
【0020】
Niは、Feとの置換によりガラス転移温度(Tg)、結晶化温度(Tx)、融点(Tm)を低下させる。その含有量は、飽和磁化や融点(Tm)の添加を考慮して、上記組成式において0<b≦10原子%、好ましくは2原子%≦b≦7原子%であることが好ましい。
【0021】
Crの含有量は、合金の耐食性、熱的安定性、飽和磁化を考慮して、上記組成式において0≦x≦8原子%、特に2原子%≦x≦4原子%であることが好ましい。4原子%添加すれば、塩水浸漬での耐食性が良い。また、融点(Tm)上昇による安定した非晶質形成や、磁化(σs)が小さくなることなどを考慮して、Crは4原子%添加するのが最も好ましい。
【0022】
Pの含有量は、Fe−P−C(Fe79.410.89.8)の三元合金の共晶組成付近が好ましいことを考慮して、上記組成式において6原子%≦y≦13原子%、特に6原子%≦y≦11原子%であることが好ましい。
【0023】
Cの含有量は、Fe−P−C(Fe79.410.89.8)の三元合金の共晶組成付近が好ましいことを考慮して、上記組成式において2原子%≦z≦12原子%、特に6原子%≦z≦11原子%であることが好ましい。
【0024】
Bの含有量は、ガラス転移温度(Tg)、結晶化温度(Tx)、融点(Tm)が上昇することを考慮して、上記組成式において0≦w≦5原子%、特に0≦w≦2原子%であることが好ましい。また、非晶質形成能を向上させるためにも、1≦w≦2原子%添加するのが最も好ましい。
【0025】
Siの含有量は、ガラス転移温度(Tg)、結晶化温度(Tx)、融点(Tm)が上昇することを考慮して、上記組成式において0≦t≦4原子%、特に0≦t≦2原子%であることが好ましい。また、Bと同様、非晶質形成能を向上させるためにも、1≦t≦2原子%添加するのが最も好ましい。
【0026】
上記のようなFe基非晶質磁性合金は磁気シートに用いることができる。この磁気シートは、マトリクス材料と、このマトリクス材料に含まれる上記Fe基非晶質磁性合金とを含む。
【0027】
マトリクス材料としては、シリコーン樹脂、ポリ塩化ビニル、シリコーンゴム、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリビニルアルコール、塩素化ポリエチレン又は各種エラストマーなどを挙げることができる。特に、樹脂溶液中にFe基非晶質磁性合金を混合させてシート化することを考慮すると、マトリクス材料としては、Fe基非晶質磁性合金のエマルジョン溶液を得ることができる樹脂、例えばシリコーン樹脂などが好ましい。なお、ステアリン酸塩などを含む潤滑剤をマトリクス材料に添加することにより、磁性材料を扁平状に加工し易くなり、アスペクト比の高いFe基非晶質磁性合金を得ることができる。その結果、磁気シートにおけるFe基非晶質磁性合金がシート厚み方向に積層して配向し易くなり、密度も高くなる。これにより、複素透磁率の虚数部μ”が高くなり、ノイズ抑制特性を向上させることが可能となる。
【0028】
磁気シートに使用するFe基非晶質磁性合金としては、扁平状の粒子や粉末であることが好ましい。扁平状の粒子や粉末としては、配向性やノイズ抑制特性などを考慮して、平均アスペクト比(長径/厚さ)が2.5以上、好ましくは12以上のものが好ましい。扁平状の粒子や粉末の配向性が向上することにより、磁気シート自体の密度が高くなり、複素透磁率の虚数部μ"が高くなってノイズ抑制特性が向上する。また、アスペクト比が高いと、渦電流の発生が抑制されてインダクタンスが増大し、GHz帯における複素透磁率の虚数部μ"が高くなる。
【0029】
磁気シートを製造する場合には、まず、上記Fe基非晶質磁性合金の溶湯を水に噴出して急冷する、水アトマイズ法により合金粉末を作製する。なお、Fe基非晶質磁性合金の作製方法としては、水アトマイズ法に限定されず、ガスアトマイズ法、上記合金溶湯から急冷したリボンを粉砕して粉末化する液体急冷法などを用いても良い。また、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、液体急冷法の処理条件については、原料の種類に応じて通常行われる条件を用いることができる。一方、シート形成の製造上の観点からは、アスペクト比が大きくなると、シート形成が困難となるため、平均アスペクト比は80以下、好ましくは60以下とすることが好ましい。
【0030】
そして、得られたFe基非晶質磁性合金粉末を分級して粒度を揃えた後に、必要に応じて、アトライタなどの装置を用いて合金粉末を扁平加工する。アトライタとは、ドラムの内部に粉砕用のボールを多数収容したものであり、ドラムの軸周りに回転自在に挿入された撹拌ロッド装置によってドラム内部に投入されたFe基非晶質磁性合金粉末とボールとを撹拌混合することによりFe基非晶質磁性合金粉末を目的の扁平度に加工する。なお、このFe基非晶質磁性合金粉末の扁平粒子は、上記液体急冷法によっても得ることができる。また、得られたFe基非晶質磁性合金粉末に対して、必要に応じて、内部応力を緩和させる目的で熱処理を施しても良い。
【0031】
次いで、Fe基非晶質磁性合金を含む磁気シートを作製する。この場合、磁気シートを構成するマトリクス材料の液状体中にFe基非晶質磁性合金を混合させて混合液を作製した後に、混合液をシート化することにより磁気シートを作製することが好ましい。その後、磁気シートにアニール処理を施す。
【0032】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実験例について説明する。
(実験例1:Fe基磁性合金の各特性)
FePCを基本組成として適宜、元素M,Ni,Cr,B,Siなどを適宜加え、水アトマイズ法により1μm〜100μm球状の粉体を作成した。続いてこれら粉末を平均粒径(D50)で22〜25μmとなるように分級し、アトライタなどの粉砕機によって扁平化処理し、扁平状のFe基非晶質磁性合金粒子を形成した。これらについてガラス転移温度(Tg)、結晶化温度(Tx)、融点(Tm)を、DSC(示差走査熱量計)により測定し、飽和磁化(σs)をVSM(振動試料型磁力計)で測定した。
【0033】
次いで、このFe基非晶質磁性合金粒子を44容量%でシリコーン樹脂に混合し、この混合材料をシート化して、厚さ約0.1mmのノイズ抑制シート(磁気シート)を作製した。次いで、得られた磁気シートをアニール炉内に投入し、窒素雰囲気下でアニール温度(Ta)=300℃〜420℃(適切に複素透磁率の虚数部(μ”)もしくは破壊歪(λf))が大きくなるような温度)でアニール処理を行った。このときの温度プロファイルは、昇温速度10℃/分、保持時間30分とし、その後炉冷した。このようにして形成した磁気シートの1GHzにおける複素透磁率の虚数部(μ”)を、アジレント社製E4991Aを用いて測定した。さらに、λfについては、以下のような方法によって測定した。
【0034】
上述したように、本発明のFe基非晶質磁性合金は、アニール処理を施すことにより複素透磁率の虚数部μ”を大きくすることができるが、アニール処理の温度が高くなると、このFe基非晶質磁性合金を磁気シートに用いた際に、磁気シートが脆化してしまう。このような磁気シートの脆化については、破壊歪λfに基づく柔軟性で評価することができる。
【0035】
図4は、破壊歪λfを測定するための治具を示す図である。破壊歪λfを求める場合、図4において、一対の平行ブロック11間に磁気シート12を湾曲させて挟み、平行ブロック11の間隔を一定速度で狭めていき(矢印方向)、磁気シート12の湾曲領域12aに亀裂が生じたときの曲げ直径Dを破壊限界直径Dfとする。そして、破壊限界直径Dfと磁気シート12の厚さtとから下記式(1)により破壊歪λfを求める。
λf=t/(Df−t) 式(1)
【0036】
磁気シートが完全に折り曲げられた状態(亀裂が生じずに2つ折りにできた状態)でDfが2tとなり、λfは最大値1となる。磁気シートの柔軟性をλfで評価する場合、λfが1に近いほど磁気シートに柔軟性があることになる。実用上λfは0.1以上ないと脆く取り扱いが困難であり、0.2以上あることが望ましい。例えば、厚さ0.1mmの磁気シートでλf>0.1を実現するためには、磁気シートのアニール温度が400℃以下であることが好ましい。
【0037】
磁気シートについては、アニール処理を行うことにより、Fe基非晶質磁性合金が構造緩和を起こしてシート成形時の歪が開放される。これにより、使用周波数帯域での複素透磁率の虚数部μ”が大きくなり、優れたノイズ抑制効果を発揮する。実用上、1GHzでの複素透磁率の虚数部μ”は15以上あることが望ましい。
【0038】
これらの結果を表1に表す。表中「実施例」と記載されているものは本発明の実施の形態に含まれる試料であり、「比較例」と記載されているのは、本発明の実施の形態に含まれない試料である。本発明においては、融点(Tm)は可能な限り低い方がアニール温度低減のためには好ましいものであり、そのような組成系を挙げている。
【表1】

【0039】
表1によるとNo.18〜30は比較例に該当するものであり、結晶化温度(Tx)が720Kより大きくなるか、複素透磁率の虚数部(μ”)が15未満もしくは、後述する破壊歪λfが0.2未満となるものである。これに対し、実施例の試料No.1〜17は上記の特性をいずれも満たすものであり、特に結晶化温度(Tx)が720K以下となれば、アニール温度を400℃(673K)以下とすることが可能となる。特にNo.2,3,5,6,8,15の試料はμ”が20を超え、磁気的にも良好な値を示している。また、No.12の試料はλfが0.5に達し、複素透磁率の虚数部(μ”)も20を超えているものであり、特に優れた特性を有している。
【0040】
なお、表中ガラス転移温度(Tg)が空欄のものはガラス転移温度が存在しない試料である。ガラス転移温度(Tg)がある方が非晶質形成をし易い合金となるが、ガラス転移温度(Tg)、結晶化温度(Tx)は高くなる傾向にあり、結果的にアニール温度も高くなる傾向にある。表1の結果からもそのような傾向が分かる。
【0041】
(実験例2:SnとNiの同時添加効果)
図1は、Fe基非晶質磁性合金における低アニール化促進元素M及び/又はNiの添加量と結晶化温度(Tx)との間の関係を示す図である。図中、菱形プロットのプロファイルは、Niの添加量を6原子%と固定し、Snの添加量を1〜4原子%と変化させたものであり、Snの添加量が小さいものから順に、表1のNo.30,1,2,3,4,7,8の試料をプロットしている。また、三角のプロットはSnを添加せずNiを0〜10原子%と変化させたものであり、表2に示す組成の試料No.31〜38のものを順にプロットしたものである。
【0042】
さらに四角プロットのプロファイルは、Niを添加せず、Snのみを0〜5原子%変化させたものであり、表1中Snが小さいものから順に試料No.21,22,23をプロットしている。
【表2】

【0043】
図1から分かるように、Fe基非晶質磁性合金がSnやNiを単独で含有した場合は、結晶化温度(Tx)が低くならない、又は顕著な低下効果が認められないが、Fe基非晶質磁性合金がSn及びNiを共に含有した場合は、結晶化温度(Tx)が顕著に低くなる。このように低アニール化促進元素及びNiを含有するFe基非晶質磁性合金は、結晶化温度(Tx)が下がりアニール温度を下げることができる。また、Snの添加量は図1及び表1より、1原子%以上添加することが好ましく、結晶化温度(Tx)を下げる効果をより期待できるようにするためには1.5原子%以上添加することがより好ましい。一方、Snは4原子%を超えて添加すると結晶化し易くなるため、4原子%以下とすることが好ましく、安定して非晶質合金を得るためには3.5原子%以下とすることがより好ましいことがわかる。
【0044】
(実験例3:元素M及びNiの最適添加量)
次に、Fe基非晶質磁性合金における低アニール化促進元素及びNiの最適含有量について説明する。図2は、Fe基非晶質磁性合金における低アニール化促進元素M及びNiの添加量と結晶化温度(Tx)との間の関係を示す図であり、表3の各試料をSn1.5原子%、2.5原子%、3.5原子%と固定し、Niの添加量を2〜6原子%変化させたものを各々プロファイルし、Snを5原子%添加し、Niが無添加の表3の試料No.48の結晶化温度(Tx)をプロットしたものである。また、図3は、本発明のFe基非晶質磁性合金における低アニール化促進元素M及びNiの添加量と融点(Tm)との間の関係を示す図であり、図2と同様に各組成のNi添加量に対する融点(Tm)の変化及び表3の試料No.48の融点(Tm)をプロットしたものである。ここで、結晶化温度(Tx)及び融点(Tm)は上記と同様にして求めた。
【表3】

【0045】
図2から分かるように、本発明のFe基非晶質磁性合金においては、低アニール化促進元素であるSn量が3.5原子%で、Ni量が4原子%以上のときに、結晶化温度(Tx)が低い。また、図3から分かるように、本発明のFe基非晶質磁性合金においては、低アニール化促進元素であるSn量が3.5原子%の場合に、融点(Tm)が低い。このような添加量範囲において、非晶質状態を形成することを考慮すると、低アニール化促進元素の添加量が3.5原子%であり、Niの添加量が4原子%であることがもっとも望ましい。
【0046】
(実験例4:アニール温度とμ”、λf)との関係)
本発明の範囲内にある表1のNo.16の組成を有する試料の合金溶湯から水アトマイズ法により1μm〜100μm球状の粉体を作成した。続いてこれら粉末を平均粒径(D50)で22〜25μmとなるように分級し、アトライタなどの粉砕機によって扁平化処理し、扁平状のFe基非晶質磁性合金粒子を形成した。このFe基非晶質磁性合金粒子について、ガラス転移温度(Tg)及び結晶化温度(Tx)を調べたところ、ガラス転移温度(Tg)は検出されず、不明であり、結晶化温度(Tx)が395℃(668K)であった。なお、ガラス転移温度(Tg)及び結晶化温度(Tx)の測定は、DSCにより行った。
【0047】
次いで、このFe基非晶質磁性合金粒子を44容量%でシリコーン樹脂に混合し、この混合材料をシート化して、厚さ約0.1mmのノイズ抑制シート(磁気シート)を作製した。次いで、得られた磁気シートをアニール炉内に投入し、窒素雰囲気下でアニール温度(Ta)=300℃〜420℃(573〜693K)でアニール処理を行った。このときの温度プロファイルは、昇温速度10℃/分、保持時間30分とし、その後炉冷した。このようにして実施例の磁気シートを得た。
【0048】
上記温度でアニール処理したそれぞれの磁気シートについて1GHzでの複素透磁率の虚数部μ”及び破壊歪λfを求めた。その結果をそれぞれ図5及び図6に示す。なお、破壊歪λfは、図4に示す治具により破壊限界直径Dfを求め、上記式(1)により求めた。1GHzでの複素透磁率の虚数部μ”は、アジレント社製E4991Aを用いて測定した。
【0049】
図5から分かるように、アニール温度範囲300℃〜420℃(573〜693K)でアニール処理した実施例の磁気シートは、いずれも1GHzでの複素透磁率の虚数部μ”が15以上であり、実用上十分なレベルであった。また、図6から分かるように、アニール温度が400℃以下でλfが0.1以上となり、実用上問題ないレベルであり、アニール温度が375℃(648K)以下でλfが0.2以上となり、望ましいレベルであった。
【0050】
次に、アニール温度300〜400℃(573〜673K)において磁気特性と柔軟性とがいずれも優れているかを分かり易くするために、磁気特性及び柔軟性の関係を調べた。その結果を図7(a)に示す。ここでは、上記と同様に形成された表1のNo.10の組成を有する扁平合金粉末を、40容量%、50容量%、55容量%、60容量%でそれぞれシリコーン樹脂に混合し、これらの混合材料をシート化して、厚さ約0.1mmのノイズ抑制シート(磁気シート)を作製し、それぞれの磁気シートに対して上記のように種々のアニール温度でアニール処理し、それぞれの磁気シートについて、上記と同様に、1GHzでの複素透磁率の虚数部μ”及び破壊歪λfを求めた。
【0051】
図7(a)におけるA領域は、磁気特性及び柔軟性について望ましい特性を示す領域である。図7(a)から分かるように、No.10の組成の磁気シートが存在する領域B1は、磁気特性及び柔軟性を示す領域について望ましい特性を示す領域Aと重複する部分が多かった。すなわち、実施例の磁気シートは、アニール温度が400℃(673K)以下で優れた磁気特性(複素透磁率の虚数部μ”)及び優れた柔軟性を共に発揮するものであった。
【0052】
本発明の範囲外の表1のNo.26の組成を有する扁平磁性合金を、実施例と同様にして扁平状の合金粉末を作製した。このFe基非晶質磁性合金粒子について、ガラス転移温度(Tg)及び結晶化温度(Tx)を実施例と同様にして調べたところ、ガラス転移温度(Tg)が472℃(745K)であり、結晶化温度(Tx)が503℃(776K)であった。
【0053】
次いで、このFe基非晶質磁性合金粒子を44容量%でシリコーン樹脂に混合し、実施例と同様にしてシート化し、Ta=300℃〜420℃(573〜693K)でアニール処理を行って、試料No.26の磁気シートを得た。そして、前記温度でアニール処理したそれぞれの比較例1の磁気シートについて1GHzでの複素透磁率の虚数部μ”及び破壊歪λfを実施例と同様にして求めた。その結果をそれぞれ図5及び図6に併記する。
【0054】
図5から分かるように、アニール温度360℃(633K)以下でアニール処理した比較例1の磁気シートは、1GHzでの複素透磁率の虚数部μ”が15未満になってしまい、実用レベルにないものであった。また、図6から分かるように、λfについては実施例と同様の傾向を示した。
【0055】
次に、磁気特性と柔軟性とがいずれも優れているかを分かり易くするために、アニール温度300℃〜400℃(573〜673K)にてアニールを行った磁気シートの磁気特性及び柔軟性の関係を調べた。その結果を図7(b)に示す。ここでは、上記Fe基非晶質磁性合金粒子を、35容量%、40容量%、50容量%、55容量%、60容量%でそれぞれシリコーン樹脂に混合し、これらの混合材料をシート化して、厚さ約0.1mmのノイズ抑制シート(磁気シート)を作製し、それぞれの磁気シートに対して上記のように種々のアニール温度でアニール処理し、それぞれの磁気シートについて、上記と同様に、1GHzでの複素透磁率の虚数部μ”及び破壊歪λfを求めた。
【0056】
図7(b)から分かるように、No.26の比較例の磁気シートが存在する領域B2は、磁気特性及び柔軟性を示す領域について望ましい特性を示す領域Aと重複する部分が全くなかった。すなわち、No.26の磁気シートは、400℃(673K)以下のアニール温度では、磁気特性(複素透磁率の虚数部μ”)及び柔軟性を両立することができなかった。
【0057】
続いて、本発明の範囲外である表1のNo.27の組成を有する扁平磁性合金を用いて、実施例と同様にして扁平状のFe基非晶質磁性合金粒子を作製した。このFe基非晶質磁性合金粒子について、ガラス転移温度(Tg)及び結晶化温度(Tx)を実施例と同様にして調べたところ、ガラス転移温度(Tg)が511℃(784K)であり、結晶化温度(Tx)が561℃(834K)であった。
【0058】
次いで、このFe基非晶質磁性合金粒子を44容量%でシリコーン樹脂に混合し、実施例と同様にしてシート化し、Ta=300℃〜420℃(573〜693K)でアニール処理を行って、比較例2の磁気シートを得た。そして、前記温度でアニール処理したそれぞれの比較例2の磁気シートについて1GHzでの複素透磁率の虚数部μ”及び破壊歪λfを実施例と同様にして求めた。その結果をそれぞれ図5及び図6に併記する。
【0059】
図5から分かるように、アニール温度380℃以下でアニール処理した比較例2の磁気シートは、1GHzでの複素透磁率の虚数部μ”が15未満になってしまい、実用レベルにないものであった。また、図6から分かるように、λfについては実施例と同様の傾向を示した。
【0060】
次に、磁気特性と柔軟性とがいずれも優れているかを分かり易くするために、アニール温度300℃〜400℃(573〜673K)にてアニールを行った磁気シートの磁気特性及び柔軟性の関係を調べた。その結果を図7(c)に示す。ここでは、上記Fe基非晶質磁性合金粒子を、35容量%、40容量%、50容量%、55容量%、60容量%でそれぞれシリコーン樹脂に混合し、これらの混合材料をシート化して、厚さ約0.1mmのノイズ抑制シート(磁気シート)を作製し、それぞれの磁気シートに対して上記のように種々のアニール温度でアニール処理し、それぞれの磁気シートについて、上記と同様に、1GHzでの複素透磁率の虚数部μ”及び破壊歪λfを求めた。
【0061】
図7(c)から分かるように、No.27の組成の磁気シートが存在する領域B3は、磁気特性及び柔軟性を示す領域について望ましい特性を示す領域Aと重複する部分が全くなかった。すなわち、No.27の組成の磁気シートは、アニール温度400℃以下では磁気特性(複素透磁率の虚数部μ”)及び柔軟性を両立することができなかった。
【0062】
(実験例5:Niの添加量)
Fe74.4-xNixSn1.5Cr410.86.32Si1なる組成でNiの添加量xを0〜12原子%にて種々変更して結晶化温度(Tx)と融点(Tm)について測定した。その結果を表4及び図8(a),(b)に示す。なお、Fe基非晶質磁性合金粒子については、上記実験例と同様に作成されたものである。
【0063】
図8(a)から分かるように、Niの添加量を増加させるにつれて結晶化温度(Tx)が低くなり、アニール温度を低くできることが期待できる。しかし、図8(b)に示すとおり、Niの添加量を多くすると融点(Tm)が下がるが、Niの添加量が7原子%を超えると急激に融点(Tm)が上昇していることが分かり、これにより非晶質形成が難しくなる傾向がある。また、表4よりTx/Tmの値について、Niの添加量が8原子%以上となると0.55未満、11原子%で0.53と小さくなり、したがって、安定して非晶質形成することが次第に困難となる。
【表4】

【0064】
以上の結果から、Niの添加量は、安定して非晶質合金を得るために好ましくは1原子%以上10原子%以下、融点をより下げるという観点をさらに加味して、より好ましくは2原子%以上7原子%以下とすることが良いことが分かる。
【0065】
(実験例6:Crの添加量)
Fe74.4-xCrxSn1.5Ni610.86.32Si1なる組成でCrの添加量xを0〜12原子%にて種々変更して結晶化温度(Tx)と融点(Tm)について測定した。その結果を表5及び図9(a),(b),(c)に示す。なお、Fe基非晶質磁性合金粒子については、上記実験例と同様に作成されたものである。
【表5】

【0066】
図9(a),(b),(c)から分かるように、融点(Tm)ガラス転移点(Tg)結晶化温度(Tx)ともCrの添加量が増加するにしたがって、上昇し、アニール温度が高くなる。また、表4から分かるように、飽和磁化(σs)は低下している。一方、Crは、水アトマイズ法などでFe基磁性合金粉末が製造される場合の耐食性を考慮すると、必要な添加元素であり、ガスアトマイズ法で製造する場合においても、合金粉末の腐食等によるシート特性の劣化、経時変化の防止のために重要な元素である。
【0067】
したがって、結晶化温度(Tx)の上昇を考慮すると、Crの添加量は、0原子%以上8原子%以下とすることが好ましい。また、水アトマイズ法を用いる場合など耐食性が必要な場合には、2原子%以上添加することが必要になるが、飽和磁化(σs)が小さくなることから、より好ましくは4原子%以下に添加量を抑えることが望ましいことが分かる。
【0068】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、構成成分の種類や含有量、配合手順、処理条件などについては、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0069】
【図1】Fe基非晶質磁性合金における低アニール化促進元素M及び/又はNiの添加量と結晶化温度(Tx)との間の関係を示す図である。
【図2】Fe基非晶質磁性合金における低アニール化促進元素M及びNiの添加量と結晶化温度(Tx)との間の関係を示す図である。
【図3】Fe基非晶質磁性合金における低アニール化促進元素M及びNiの添加量と融点(Tm)との間の関係を示す図である。
【図4】磁気シートの破壊歪を測定するために用いられる治具を示す図である。
【図5】アニール温度と磁気特性との間の関係を示す特性図である。
【図6】アニール温度と柔軟性との間の関係を示す特性図である。
【図7】(a)は磁気特性及び柔軟性について望ましい特性を示す領域と実施例の磁気シートについての磁気特性及び柔軟性の領域との関係を示す図であり、(b)は磁気特性及び柔軟性について望ましい特性を示す領域と比較例1の磁気シートについての磁気特性及び柔軟性の領域との関係を示す図であり、(c)は磁気特性及び柔軟性について望ましい特性を示す領域と比較例2の磁気シートについての磁気特性及び柔軟性の領域との関係を示す図である。
【図8】(a)はNiの添加量に対する結晶化温度(Tx)の依存性を示したグラフであり、(b)は同じく融点(Tm)の依存性を示したグラフである。
【図9】(a)はCrの添加量に対する融点(Tm)の依存性を示したグラフであり、(b)は同じくガラス転移点(Tg)の依存性を示したグラフであり、(c)は同じく結晶化温度(Tx)を示したグラフである。
【符号の説明】
【0070】
11 平行ブロック
12 磁気シート
12a 湾曲領域

【特許請求の範囲】
【請求項1】
4原子%以下の低アニール化促進元素Mと、10原子%以下のNiと、を含有し、前記低アニール化促進元素M及び前記Niの合計添加量が2原子%以上10原子%以下であることを特徴とするFe基非晶質磁性合金。
【請求項2】
前記低アニール化促進元素Mは、Sn、In、Zn、Ga及びAlからなる群から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請求項1記載のFe基非晶質磁性合金。
【請求項3】
前記低アニール化促進元素Mが1原子%以上4原子%以下、Niが1原子%以上10原子%以下含有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のFe基非晶質磁性合金。
【請求項4】
組成式Fe100-a-b-x-y-z-w-taNibCrxyzwSit(0<a≦5原子%、0<b≦10原子%、0≦x≦8原子%、6原子%≦y≦13原子%、2原子%≦z≦12原子%、0≦w≦5原子%、0≦t≦4原子%)であることを特徴とする請求項1記載のFe基非晶質磁性合金。
【請求項5】
前記組成式中、1≦a≦4原子%、1≦b≦10原子%、2≦a+b≦10原子%、1≦x≦8原子%、6≦y≦11原子%、6≦z≦11原子%、0≦w≦2原子%、0≦t≦2原子%であることを特徴とする請求項4記載のFe基非晶質磁性合金。
【請求項6】
前記組成式中、1.5≦a≦3.5原子%、2≦b≦7原子%、3≦a+b≦9.5、2≦x≦4原子%であることを特徴とする請求項4又は請求項5記載のFe基非晶質磁性合金。
【請求項7】
マトリクス材料と、前記マトリクス材料に含まれる請求項1から請求項6のいずれかに記載のFe基非晶質磁性合金と、を含むことを特徴とする磁気シート。
【請求項8】
400℃以下の温度でアニール処理されたことを特徴とする請求項7記載の磁気シート。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate


【公開番号】特開2008−169466(P2008−169466A)
【公開日】平成20年7月24日(2008.7.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−210306(P2007−210306)
【出願日】平成19年8月10日(2007.8.10)
【出願人】(000010098)アルプス電気株式会社 (4,263)
【Fターム(参考)】