本發(fā)明涉及一種適合于例如電流互感器、噪聲抑制部件、高頻用變壓器、扼流線圈、加速器用的鐵心等各種磁性部件的fe基軟磁性合金薄帶以及使用其的磁心。

背景技術(shù)：

以往，例如在電流互感器、噪聲抑制部件、高頻用變壓器、扼流線圈、加速器用的鐵心等各種磁性部件中，使用由顯示出高磁導(dǎo)率且低磁心損耗的特性的軟鐵氧體、非晶態(tài)軟磁性合金、坡莫合金、或者納米晶軟磁性合金等軟磁性材料構(gòu)成的磁心。

例如，就軟鐵氧體而言，雖然高頻特性優(yōu)異，但飽和磁通密度bs低，溫度特性差，因此容易磁飽和，特別是在用于可能會(huì)直流疊加的電流互感器或扼流線圈等、大電流電路的部件的情況下，存在如下缺點(diǎn)：無法得到令人滿意的特性；部件尺寸變大；磁特性相對(duì)于溫度的變化大，部件的溫度特性差等。另外，就以fe-si-b系為代表的fe基非晶態(tài)合金而言，存在如下缺點(diǎn)：即使進(jìn)行了磁場(chǎng)中熱處理，也不會(huì)顯示出線性良好的b-h曲線，在音頻下進(jìn)行勵(lì)磁并使用的情況下，部件的噪音大等。另外，就co基非晶態(tài)合金而言，存在如下缺點(diǎn)：為了使飽和磁通密度低至1t以下，部件變大；由于熱不穩(wěn)定，因此溫度上升時(shí)的經(jīng)時(shí)變化大；原料昂貴等。

已知：與上述的軟磁性材料相比，顯示出更優(yōu)異的軟磁特性的fe基納米晶合金薄帶適合于漏電斷路器、電流傳感器、電流互感器、共模扼流線圈、高頻變壓器、加速器等的脈沖電源用途等的磁心材料。作為fe基納米晶合金薄帶的代表性組成系，已知有fe-cu-(nb、ti、zr、hf、mo、w、ta)-si-b系合金、fe-cu-(nb、ti、zr、hf、mo、w、ta)-b系合金等(專利文獻(xiàn)1、2)。

這些fe基納米晶合金薄帶通常通過如下方法來制作，即，由液相進(jìn)行急冷來制作非晶態(tài)合金薄帶，在根據(jù)需要加工成磁心形狀之后，通過熱處理進(jìn)行微晶化。在由液相進(jìn)行急冷來制作合金薄帶的方法中，已知有單輥法、雙輥法、或者離心急冷法等，但在大量生產(chǎn)超急冷合金薄帶的情況下，主流為單輥法。已知：fe基納米晶合金是對(duì)通過這些方法制作出的非晶態(tài)合金進(jìn)行微晶化后的合金，顯示出與fe基非晶態(tài)合金相同程度的高飽和磁通密度和優(yōu)異的軟磁特性，經(jīng)時(shí)變化小于非晶態(tài)合金，溫度特性也優(yōu)異。

另外，還已知：如能對(duì)應(yīng)于近年來的高能量密度化對(duì)應(yīng)的要求的、顯示出更高的磁通密度的fe-si-b-cu系、fe-si-b-p-cu系的fe基納米晶合金薄帶(專利文獻(xiàn)3、4)。

在近年來要求不斷提高的、例如用于在直流疊加后的狀態(tài)或非對(duì)稱交流勵(lì)磁狀態(tài)下使用的扼流線圈、半波正弦波交流電流等非對(duì)稱波形的交流電流流經(jīng)線圈的電流互感器(ct)等的磁心材料中，使用磁導(dǎo)率低至一定程度的、顯示出恒磁導(dǎo)率性優(yōu)異的b-h曲線的材料，以免材料磁飽和。在這種用途中，通常使用相對(duì)磁導(dǎo)率為6000以下的材料，但在用于適合于正弦波交流電流等非對(duì)稱波形的交流電流的檢測(cè)、直流疊加后的交流電流的檢測(cè)等的電流互感器(ct)的情況下，使用顯示出1000～3000左右的相對(duì)磁導(dǎo)率的材料。特別是，近年來不斷要求準(zhǔn)確地測(cè)定非對(duì)稱的電流波形、失真的電流波形(非對(duì)稱電流波形)，不斷要求能根據(jù)非對(duì)稱電流波形準(zhǔn)確地測(cè)定出電能的磁性材料。已報(bào)道：滿足這種要求的磁性材料，使用剩余磁通密度低、顯示出磁滯小且線性良好的b-h曲線的材料，顯示出適合由進(jìn)行了磁場(chǎng)中熱處理的含有co、ni的fe基軟磁性合金薄帶構(gòu)成的磁心(鐵心)的特性(專利文獻(xiàn)5、6、7)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開昭64-79342號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開平1-242755號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2008-231534號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：國際公開第2008/133302號(hào)

專利文獻(xiàn)5：國際公開第2006/064920號(hào)

專利文獻(xiàn)6：國際公開第2004/088681號(hào)

專利文獻(xiàn)7：日本特開2013-243370號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題

在使用于小直徑的卷繞磁心等的情況下，以往的含有co、ni的fe基軟磁性合金薄帶即使進(jìn)行了磁場(chǎng)中熱處理，也難以感生出在一個(gè)方向上整齊地排列的磁各向異性。卷繞磁心的直徑越小，被卷繞時(shí)薄帶的曲率越大，因薄帶相互的接觸而產(chǎn)生約束，因此，因所述曲率而導(dǎo)致容易在熱處理后的薄帶的表面殘留應(yīng)力，另外，因所述約束而導(dǎo)致通過熱處理最終階段的冷卻進(jìn)行的自由收縮被妨礙，容易產(chǎn)生應(yīng)力。因此，難以產(chǎn)生由應(yīng)力-磁致伸縮效應(yīng)引起的磁各向異性，即使進(jìn)行了施加磁場(chǎng)的磁場(chǎng)中熱處理，也難以感生出整齊的單軸的感生磁各向異性?；谶@種理由，在以往的薄帶、使用該薄帶構(gòu)成的磁心中，存在如下問題：無法實(shí)現(xiàn)磁滯小并且線性良好、整體上斜率不陡峭的平坦形狀的b-h曲線，剩余磁通密度br變高，b-h曲線的磁滯變大(矯頑力hc變大)，增量磁導(dǎo)率相對(duì)于疊加磁場(chǎng)的變化變大等。

用于解決問題的方案

本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)了如下事實(shí)，從而想到了本發(fā)明：由fe基軟磁性合金構(gòu)成的具有特定的剖面組織的薄帶的b-h曲線的線性優(yōu)異，剩余磁通密度br低，b-h曲線的磁滯小(矯頑力hc小)，增量磁導(dǎo)率相對(duì)于疊加磁場(chǎng)的變化小，顯示出優(yōu)異的特性，能夠解決上述問題。

即，本發(fā)明是一種fe基軟磁性合金薄帶，其由含有5原子％以上且20原子％以下的co、和0.5原子％以上且1.5原子％以下的cu的fe基軟磁性合金構(gòu)成，其中，在所述薄帶的表面的正下方存在cu富集區(qū)域，在該cu富集區(qū)域的正下方存在co富集區(qū)域。

本發(fā)明中，在將co量設(shè)為b原子％、將ni量設(shè)為c原子％時(shí)，可以以滿足0.5≤c/b≤2.5的關(guān)系的方式含有15原子％以下的ni，進(jìn)而，可以含有8原子％以上且17原子％以下的si、5原子％以上且12原子％以下的b、以及1.7原子％以上且5原子％以下的m(m為選自由mo、nb、ta、w及v構(gòu)成的組中的至少一種元素)。

另外，本發(fā)明是一種磁心，其使用上述本發(fā)明的fe基軟磁性合金薄帶構(gòu)成，另外，本發(fā)明的磁心是用于半波正弦波交流電流的檢測(cè)用電流互感器的磁心。

發(fā)明效果

本發(fā)明的fe基軟磁性合金薄帶是一種b-h曲線的線性優(yōu)異、剩余磁通密度br低、b-h曲線的磁滯小(矯頑力hc小)、磁導(dǎo)率相對(duì)于勵(lì)磁磁場(chǎng)的變化小的軟磁性材料，因此，使用其能提供一種可使用于各種磁性部件的高性能磁心。

附圖說明

圖1是表示對(duì)本發(fā)明的薄帶進(jìn)行的優(yōu)選的熱處理模式的一例的圖。

圖2是表示從本發(fā)明的薄帶的自由面?zhèn)鹊谋砻?，通過gdoes測(cè)定出的深度方向的co量及cu量的變化的一例的圖。

圖3是表示由本發(fā)明的薄帶構(gòu)成的磁心的直流b-h曲線的一例的圖。

圖4是表示作為比較例的薄帶的熱處理模式的一例的圖。

圖5是表示從作為比較例的薄帶的自由面?zhèn)鹊谋砻妫ㄟ^gdoes測(cè)定出的深度方向的co量及cu量的變化的一例的圖。

圖6是表示實(shí)施例2中使用的熱處理模式的圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的重要特征在于，薄帶具有特定的剖面組織，具體而言在于，具有在薄帶的表面的正下方存在cu富集區(qū)域、在該cu富集區(qū)域的正下方存在co富集區(qū)域的剖面組織。實(shí)施了磁場(chǎng)中熱處理的、具有特定的成分組成的fe基軟磁性合金薄帶具有上述特定的剖面組織，由此該薄帶的b-h曲線的線性優(yōu)異，剩余磁通密度br低，b-h曲線的磁滯小(矯頑力hc小)，磁導(dǎo)率相對(duì)于勵(lì)磁磁場(chǎng)的變化小，取得優(yōu)異的特性。另外，使用該薄帶形成的磁心也取得同樣優(yōu)異的特性。例如，在將本發(fā)明適用于小直徑的卷繞磁心的情況下，容易感生出薄帶的表面的感生磁各向異性，通過磁場(chǎng)中熱處理，能增大在靠近薄帶的表面的一側(cè)的co富集區(qū)域產(chǎn)生的由應(yīng)力-磁致伸縮效應(yīng)引起的磁各向異性，并且能抑制該磁各向異性的擾亂。

本發(fā)明的fe基軟磁性合金薄帶具有特定的成分組成。具體而言，含有20原子％以下的co、和0.5原子％以上且1.5原子％以下的cu。

co：5原子％以上且20原子％以下

co(鈷)具有增大感生磁各向異性的效果，有助于低磁導(dǎo)率化，因此，在本發(fā)明的fe基軟磁性合金薄帶中為必須的元素，采用5原子％以上且20原子％以下。在co量小于5原子％的情況下，有時(shí)不會(huì)生成明確的co富集區(qū)域。另外，當(dāng)co量過少時(shí)，有時(shí)通過co實(shí)現(xiàn)的增大感生磁各向異性的效果降低，磁導(dǎo)率不變小，b-h環(huán)的線性也變差。在co量大于20原子％的情況下，有時(shí)薄帶的矯頑力hc增加，磁滯變大，顯示出不優(yōu)選的特性。通過co實(shí)現(xiàn)的上述效果能在一定程度上由ni代替，因此，可以將co的一部分取代為ni。

cu：0.5原子％以上且1.5原子％以下

cu(銅)在本發(fā)明的fe基軟磁性合金薄帶中為必須的元素，采用0.5原子％以上且1.5原子％以下。當(dāng)所含的cu量為0.5原子％以上時(shí)，在制作薄帶時(shí)，cu團(tuán)簇作為結(jié)晶化時(shí)的不均勻成核位點(diǎn)發(fā)揮作用，因此，可得到具有均勻且微細(xì)的組織的薄帶。在cu量小于0.5原子％的情況下，cu團(tuán)簇的數(shù)密度不夠，在薄帶的剖面組織中所觀察到的晶粒組織為微細(xì)的晶體和稍粗大的晶體混在一起的組織。這種薄帶因組織中的顆粒尺寸以及顆粒分布不均勻而導(dǎo)致矯頑力hc變大，因此不優(yōu)選。另一方面，在cu量大于1.5原子％的情況下，薄帶顯著脆化，例如薄帶的卷取困難等，無法容易地制造薄帶，因此不優(yōu)選。從抑制薄帶的脆化、謀求制造的容易化的觀點(diǎn)考慮，cu量優(yōu)選為0.7原子％以上且1.2原子％以下。

另外，在含有適量的cu的情況下，熱處理過程中，在薄帶的內(nèi)部形成許多的cu團(tuán)簇，充當(dāng)不均勻成核位點(diǎn)，因此，對(duì)于bcc(bodycentercubic：體心立方)晶粒組織的均勻化以及微細(xì)化有效。就這種薄帶而言，分散于非晶態(tài)母相中所形成的bcc晶粒的平均晶體粒徑為30nm以下，在所述平均晶體粒徑為5～20nm的情況下，可得到特別優(yōu)異的軟磁性。另外，就這種薄帶而言，晶相的體積分率為50％以上，典型的晶相的體積分率為60～80％左右。

在本發(fā)明的fe基軟磁性合金薄帶中，就cu而言，如上所述在薄帶的內(nèi)部形成許多的cu團(tuán)簇，但在fe中幾乎不固溶，因此存在偏析的傾向。因此，cu在薄帶的表面的氧化物層與薄帶的內(nèi)部的合金層的邊界附近進(jìn)行偏析，容易形成cu富集區(qū)域。在含有適量的cu并含有適量的co的情況下，通過熱處理?xiàng)l件，能使在薄帶的內(nèi)部產(chǎn)生的co富集區(qū)域產(chǎn)生于cu富集區(qū)域的正下方。

在薄帶的表面的正下方存在cu富集區(qū)域、且在cu富集區(qū)域的正下方存在co富集區(qū)域的情況下，通過對(duì)該薄帶實(shí)施磁場(chǎng)中熱處理，cu及co的富集區(qū)域的感生磁各向異性變大。由此，取得如下作用效果：減小由在制作、加工薄帶時(shí)產(chǎn)生并在熱處理后仍殘留的應(yīng)力引起的各向異性的分散，減小因應(yīng)力-磁致伸縮效應(yīng)產(chǎn)生的磁各向異性(易磁化方向)的擾亂等不良影響。其結(jié)果是，即使在將這種薄帶使用于卷繞磁心的情況下，也能改善b-h曲線的線性，降低剩余磁通密度br，減小b-h曲線的磁滯(減小矯頑力hc)，減小磁導(dǎo)率相對(duì)于勵(lì)磁磁場(chǎng)的變化。

在本發(fā)明的fe基軟磁性合金薄帶的剖面組織中，相對(duì)于在距離薄帶的表面的深度為0.1μm～0.2μm的范圍內(nèi)所測(cè)定的co濃度的平均值，co富集區(qū)域的峰值濃度優(yōu)選為1.02倍以上且1.20倍以下。在co富集區(qū)域的峰值濃度小于所述平均值的1.02倍的情況下，有時(shí)上述特性的改善效果變得不充分。另外，在co富集區(qū)域的峰值濃度大于所述平均值的1.20倍的情況下，薄帶的表面的co濃度的變化對(duì)感生磁各向異性的變化的影響變大，因此，有時(shí)b-h環(huán)形狀等變差。需要說明的是，在上述co富集區(qū)域的正下方，也可以存在co濃度低于所述平均值的區(qū)域。這種co濃度及cu濃度可以通過使用輝光放電發(fā)射光譜分析(gd-oes：glowdischarge-opticalemissionspectroscopy)測(cè)定出的薄帶的厚度方向(深度方向)的co含量及cu含量來表示。

另外，同樣地，相對(duì)于在距離薄帶的表面的深度為0.1μm～0.2μm的范圍內(nèi)所測(cè)定的cu濃度的平均值，cu富集區(qū)域的峰值濃度優(yōu)選為2倍以上且12倍以下。在cu富集區(qū)域的峰值濃度小于所述平均值的2倍的情況下，有時(shí)上述特性的改善效果變得不充分。另外，在cu富集區(qū)域的峰值濃度大于所述平均值的12倍的情況下，薄帶的表面的cu濃度的變化對(duì)感生磁各向異性的變化的影響變大，因此，有時(shí)b-h環(huán)形狀等變差。需要說明的是，在上述cu富集區(qū)域的正下方，也可以存在cu濃度低于所述平均值的區(qū)域。

本發(fā)明中，原料優(yōu)選含有比co廉價(jià)的ni。例如，在將co的一部分取代為ni的情況下，能降低薄帶的原料費(fèi)。與co同樣，ni也具有增大感生磁各向異性的效果，有助于低磁導(dǎo)率化。例如，若ni和co相對(duì)于fe的添加量(原子％)相同，則相比于co，ni能進(jìn)一步增大感生磁各向異性，并能進(jìn)一步減小磁導(dǎo)率。另外，若co、ni的含有比相對(duì)于fe而增加，則熔點(diǎn)降低，因此，可以通過相應(yīng)地降低鑄造溫度來制作薄帶。因此，薄帶的制造變得容易，并可期待提高耐火材料等的壽命。

另外，通過使薄帶含有適量的ni，與不含ni的情況相比，如上所述，有時(shí)可以得到具有優(yōu)選特性的薄帶。若利用這種ni效果，則能減少與添加ni帶來的特性提高部分相當(dāng)?shù)腸o量，因此，能廉價(jià)地制作具有與不含ni、不減少co量的情況同等的特性的薄帶。如此，通過co和ni的總量取得效果的薄帶具有與不含ni、不減少co量的薄帶實(shí)質(zhì)上同等的特性，并且可期待原料費(fèi)的進(jìn)一步降低。

但是，在薄帶中所含的ni量大于15原子％的情況下，在熱處理中容易形成強(qiáng)磁性化合物相，因此，有時(shí)矯頑力hc顯著增加、或者b-h曲線的形狀變差。因此，從優(yōu)化感生磁各向異性以及矯頑力hc、降低原料費(fèi)、擴(kuò)大合適的熱處理?xiàng)l件的范圍等觀點(diǎn)考慮，薄帶優(yōu)選含有4原子％以上且15原子％以下的ni。需要說明的是，取代薄帶中所含的co的一部分而增加ni量的結(jié)果是，當(dāng)薄帶中所含的co量變得過少時(shí)，會(huì)產(chǎn)生如下不良情況：無法生成本發(fā)明中所需的co富集區(qū)域；合適的熱處理?xiàng)l件的調(diào)整范圍變窄；在制作薄帶時(shí)存在表面容易結(jié)晶化的傾向等。

從上述情況來看，可以認(rèn)為co與ni之間存在優(yōu)選的關(guān)系。本發(fā)明的薄帶中，在將co的一部分取代為ni的情況下，在ni量不大于15原子％的范圍內(nèi)，將co量設(shè)為b原子％、將ni量設(shè)為c原子％時(shí)，優(yōu)選滿足0.5≤c/b≤2.5的關(guān)系。滿足該關(guān)系的fe基軟磁性合金薄帶的熱處理溫度范圍廣，磁通密度也高，能具有更優(yōu)選的特性。當(dāng)ni量相對(duì)于co量增加而使c/b大于2.5時(shí)，后述的第二熱處理過程中的第二溫度區(qū)域的范圍變窄，溫度控制變難。若c/b小于0.5，則由ni實(shí)現(xiàn)的上述效果小。

對(duì)于上述這種含有co及ni的fe基軟磁性合金薄帶，例如，可以舉出具有如下組成的合金薄帶，即，在由組成式：febal.cobnicsiybzmacux(原子％)表示時(shí)，m為選自由mo、nb、ta、w及v構(gòu)成的組中的至少一種元素，b、c、y、z、a、x各自滿足5≤b≤20、4≤c≤15、0.5≤c/b≤2.5、8≤y≤17、5≤z≤12，1.7≤a≤5、0.5≤x≤1.5。在具有這種組成的情況下，能比較容易地制造出寬幅的薄帶，因此，能高效地大量生產(chǎn)出具有上述優(yōu)異特性的薄帶。

若使用含有si的熔融金屬，則在制造薄帶時(shí)si有助于非晶態(tài)相的形成。另外，si取得如下效果：通過減小薄帶、使用該薄帶構(gòu)成的磁心的矯頑力hc來改善軟磁特性；使磁致伸縮變化；通過增加電阻率來改善高頻特性等。

另外，若使用含有b的熔融金屬，則在制造薄帶時(shí)b有助于非晶態(tài)化。另外，通過使熱處理后的薄帶的晶粒的周圍的非晶態(tài)母相中存在b，取得如下效果：有助于薄帶的晶粒組織的微細(xì)化；通過減小矯頑力hc來改善軟磁性特性等。

另外，若使用含有作為選自由mo、nb、ta、w及v構(gòu)成的組中的至少一種元素的m的熔融金屬，則m有助于薄帶的熱處理后的晶粒的微細(xì)化。

另外，在本發(fā)明中，以提高薄帶的耐腐蝕性、各種磁特性或者使薄帶的制作容易化等為目的，根據(jù)需要，可以使用含有cr、mn、ti、zr、hf、p、ge、ga、al、sn、ag、au、pt、pd、sc以及鉑族元素等的熔融金屬。另外，確認(rèn)出：作為雜質(zhì)有c、n、s、o等元素，特別容易混入c。對(duì)于這些雜質(zhì)元素的混入，若在不影響薄帶的軟磁特性、薄帶的制作的范圍內(nèi)，則可以允許?；诒景l(fā)明人的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為該允許值小于1.0質(zhì)量％，優(yōu)選0.5質(zhì)量％以下。

利用上述本發(fā)明的fe基軟磁性合金薄帶的優(yōu)異的軟磁特性，可以得到由該薄帶構(gòu)成的本發(fā)明的磁心。本發(fā)明的磁心適合于例如電流互感器、大電流大容量對(duì)應(yīng)的扼流線圈、高頻變壓器、以及脈沖電源鐵心等用途，特別適合于如半波正弦波交流電流等失真電流等疊加有直流成分的交流電流檢測(cè)用電流互感器的用途。

對(duì)于本發(fā)明的磁心，常常通過卷繞fe基軟磁性合金薄帶來制作成卷繞磁心，一般情況下，為了防止因應(yīng)力施加于該磁心而導(dǎo)致磁特性變差，將其容納于樹脂制的殼體中來使用。另外，根據(jù)需要，為了將鄰接的薄帶之間設(shè)為絕緣狀態(tài)，有時(shí)對(duì)薄帶的表面涂布氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂等粉末，或者形成由它們構(gòu)成的絕緣被膜。

接著，對(duì)得到fe基軟磁性合金薄帶或者由該薄帶構(gòu)成的磁心并使它們具有規(guī)定的軟磁特性的處理方法進(jìn)行說明。

薄帶可以通過如下方法來制作，即，使在坩堝等中熔解具有所希望的合金組成的原材料所制作出的熔融金屬從設(shè)于坩堝等的噴嘴的狹縫噴出至以20m/s～40m/s的周向速度旋轉(zhuǎn)的銅合金制冷卻輥的表面上進(jìn)行急冷。通過這種方法制作出的薄帶的主相為非晶態(tài)相的狀態(tài)，根據(jù)需要可以進(jìn)行切縫加工、切割加工、沖切加工。薄帶的典型厚度(板厚)為5μm～50μm，能大量生產(chǎn)制作的寬度為0.5mm～幾百mm。另外，通過卷繞可以由上述方法制作的薄帶，能制作成磁心的形態(tài)。

通過上述方法制作出的薄帶或磁心例如經(jīng)過下述的第一熱處理過程、第二熱處理過程、以及第三熱處理過程而使其具有規(guī)定的軟磁特性。在該情況下，優(yōu)選對(duì)薄帶或磁心一邊在至少200℃以上且600℃以下的溫度下施加磁飽和的強(qiáng)度的磁場(chǎng)，一邊進(jìn)行所有的熱處理過程。需要說明的是，若所施加的磁場(chǎng)弱，則合金的磁化方向不會(huì)與磁場(chǎng)施加方向完全對(duì)齊，因此，有時(shí)在薄帶或磁心的內(nèi)部形成易磁化方向不同的區(qū)域，b-h曲線形狀變差。所施加的磁場(chǎng)通常為直流磁場(chǎng)，但也可以施加交流磁場(chǎng)、連續(xù)的重復(fù)脈沖狀磁場(chǎng)。所施加的典型磁場(chǎng)的強(qiáng)度可以對(duì)應(yīng)于薄帶或磁心的形態(tài)來調(diào)整，但若在對(duì)薄帶的寬度方向或者磁心的高度方向施加直流磁場(chǎng)的情況下，則優(yōu)選80ka/m～500ka/m左右。

第一熱處理過程是如下熱處理過程：將薄帶或磁心以1℃/min以上且20℃/min以下的速度升溫至350℃以上且460℃以下的第一溫度區(qū)域，之后，保持15分鐘以上且120分鐘以下的時(shí)間。第一熱處理過程的主要目的在于，使薄帶或磁心的內(nèi)部溫度均勻化，促進(jìn)薄帶的表面的正下方的cu富集區(qū)域的生成。需要說明的是，適當(dāng)?shù)牡谝粶囟葏^(qū)域的設(shè)定溫度以及保持時(shí)間與后述的第二熱處理過程中在cu富集區(qū)域的正下方促進(jìn)co富集區(qū)域的生成有關(guān)。

作為第一熱處理過程中的保持溫度的第一溫度區(qū)域優(yōu)選350℃以上且460℃以下，在低于350℃的情況下，難以進(jìn)行薄帶或磁心的殘余應(yīng)力的松弛，在高于460℃的情況下，矯頑力hc容易變大。升溫速度優(yōu)選1℃/min以上且20℃/min以下，在小于1℃/min的情況下，生產(chǎn)性降低，在大于20℃/min的情況下，薄帶或磁心的內(nèi)部溫度的均勻化、cu富集區(qū)域的生成變得不充分，容易成為磁特性不均的原因。第一溫度區(qū)域下的保持時(shí)間優(yōu)選15分鐘以上且120分鐘以下，在少于15分鐘的情況下，薄帶或磁心的內(nèi)部溫度變得不均勻，容易成為磁特性不均的原因，在超過120分鐘的情況下，生產(chǎn)性降低。

第二熱處理過程接著第一熱處理過程進(jìn)行，是如下熱處理過程：將薄帶或磁心以0.3℃/min以上且5℃/min以下的速度升溫至500℃以上且600℃以下的第二溫度區(qū)域，之后，保持15分鐘以上且120分鐘以下的時(shí)間。第二熱處理過程的主要目的在于，一邊將薄帶或磁心的內(nèi)部溫度保持為均勻的狀態(tài)，一邊抑制由在薄帶的非晶態(tài)母相中析出納米晶粒的結(jié)晶化的發(fā)熱引起的溫度上升，一邊生成均勻的納米晶粒組織，并且促進(jìn)薄帶的表面的正下方的cu富集區(qū)域的生成和該cu富集區(qū)域的正下方的co富集區(qū)域的生成。

作為第二熱處理過程中的保持溫度的第二溫度區(qū)域優(yōu)選500℃以上且600℃以下，在低于500℃的情況下，非晶態(tài)母相的比例變得過剩，容易發(fā)生b-h曲線的線性變差、矯頑力hc增大，在高于600℃的情況下，矯頑力hc容易增大。升溫速度優(yōu)選0.3℃/min以上且5℃/min以下，在小于0.3℃/min的情況下，生產(chǎn)性降低，在大于5℃/min的情況下，由結(jié)晶化的發(fā)熱引起的溫度上升變大，容易發(fā)生納米晶粒的不均勻化、矯頑力hc的增大。另外，在升溫速度過大的情況下，有時(shí)不會(huì)進(jìn)行co富集區(qū)域的生成。第二溫度區(qū)域下的保持時(shí)間優(yōu)選15分鐘以上且120分鐘以下，在少于15分鐘的情況下，薄帶或磁心的內(nèi)部的溫度差變大，容易成為b-h環(huán)的線性變差、磁特性不均的原因，在超過120分鐘的情況下，生產(chǎn)性降低。

第三熱處理過程接著第二熱處理過程進(jìn)行，是如下熱處理過程：將薄帶或磁心以1℃/min以上且20℃/min以下的速度降溫至200℃以下的第三溫度區(qū)域，一邊不擾亂在第一、第二熱處理過程中感生出的磁各向異性，一邊進(jìn)行冷卻。降溫速度優(yōu)選1℃/min以上且20℃/min以下，在小于1℃/min的情況下，生產(chǎn)性降低，因此不理想，在大于20℃/min的情況下，因薄帶的收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力容易使b-h曲線的線性變差。需要說明的是，為了不擾亂薄帶或磁心的單軸的感生磁各向異性，優(yōu)選第三熱處理過程中的磁場(chǎng)施加至達(dá)到200℃以下的溫度。例如，在高于200℃的溫度區(qū)域中停止施加磁場(chǎng)的情況下，容易擾亂b-h環(huán)的形狀、增大矯頑力hc。

上述第一、第二、第三熱處理過程通常可以在惰性氣體氣氛或者氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行。氣氛氣體的露點(diǎn)優(yōu)選-30℃以下，更優(yōu)選為-60℃以下，在高于-30℃的情況下，容易在薄帶的表面生成粒徑大于30nm這樣的粗大晶粒，容易增大矯頑力hc。

實(shí)施例

對(duì)本發(fā)明的fe基軟磁性合金薄帶以及由該薄帶構(gòu)成的本發(fā)明的磁心，舉出具體例并適當(dāng)參照附圖進(jìn)行說明。需要說明的是，本發(fā)明的范圍并不限定于下述的實(shí)施方式。

(實(shí)施例1)

通過使用以周向速度30m/s旋轉(zhuǎn)的外徑280mm的cu-be合金輥的單輥法，使用以原子％計(jì)co為11.1％、ni為10.2％、si為11.0％、b為9.1％、nb為2.7％、cu為0.8％、以及剩余部分由fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的熔融金屬，制作出寬度5mm、平均厚度20.2μm的fe基合金薄帶。該薄帶中的ni/co約為0.92。接著，將所制作的薄帶卷繞成外徑19mm、內(nèi)徑15mm，制作出磁心(卷繞磁心)。一邊對(duì)所制作的卷繞磁心的高度方向(薄帶的寬度方向)施加300ka/m的磁場(chǎng)，一邊以圖1所示的熱處理模式在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行熱處理，所述熱處理包括：上述第一熱處理過程(在過程3a中，升溫速度為3.6℃/min；在過程3b中，保持溫度為430℃，保持時(shí)間為30min)、第二熱處理過程(在過程3c中，升溫速度為2.2℃/min；在過程3d中，保持溫度為560℃，保持時(shí)間為30min)、以及第三熱處理過程(在過程3e中，降溫速度為2.7℃/min，降溫目標(biāo)溫度為170℃)，在達(dá)到降溫目標(biāo)溫度后的過程3f中，進(jìn)行空氣冷卻。需要說明的是，在圖1所示的熱處理中，在直至降溫過程中達(dá)到170℃的整個(gè)過程中，對(duì)合金薄帶的寬度方向(磁心的高度方向)施加280ka/m的磁場(chǎng)(h)。

使用熱處理后的磁心，通過磁測(cè)定以及輝光放電發(fā)射光譜分析(gdoes)，對(duì)使用于該磁心的薄帶的表面附近的co濃度及cu濃度進(jìn)行了測(cè)定。需要說明的是，對(duì)于gdoes而言，使用株式會(huì)社堀場(chǎng)制作所制的高頻輝光放電發(fā)射光譜表面分析裝置(gdprofiler2)，在氬氣壓力：600pa、輸出功率：35w、模式：脈沖、陽極直徑：φ2mm、duty比(占空比)：0.25的條件下進(jìn)行了分析。需要說明的是，通過表面粗糙度儀對(duì)試樣的利用gdoes形成的濺射痕進(jìn)行測(cè)定，求出表面粗糙度值，將該表面粗糙度值除以gdoes的濺射時(shí)間進(jìn)行比率換算，將所得的值作為分析深度。另外，對(duì)薄帶進(jìn)行了x射線衍射。根據(jù)x射線衍射的結(jié)果，可確認(rèn)：在薄帶的內(nèi)部形成有bcc結(jié)構(gòu)的以fe為主體的微細(xì)的晶粒，根據(jù)衍射峰的半峰寬，該晶粒的平均粒徑約為18nm。

圖2中示出薄帶的自由面?zhèn)鹊耐ㄟ^gdoes得到的co(圖中的曲線1)和cu(圖中的曲線2)的分析結(jié)果?？纱_認(rèn)：在薄帶的表面的正下方存在以陡峭的峰2a表示的cu富集區(qū)域，在該cu富集區(qū)域的正下方存在以山形的峰1a表示的co富集區(qū)域。另外，雖然省略了圖示，但根據(jù)薄帶的輥接觸面?zhèn)鹊膅does的分析結(jié)果，確認(rèn)出：與自由面?zhèn)韧瑯?，在薄帶的表面存在cu富集區(qū)域，在該cu富集區(qū)域的正下方存在co富集區(qū)域。在此，co富集區(qū)域的峰1a處的濃度為11.8原子％，在距離薄帶的表面的深度為0.1μm～0.2μm的范圍內(nèi)所測(cè)定的co濃度的平均值為11.1原子％，峰1a處的濃度相對(duì)于平均值為1.063倍。另外，cu富集區(qū)域的峰2a處的濃度為5.9原子％，在距離薄帶的表面的深度為0.1μm～0.2μm的范圍內(nèi)所測(cè)定的cu濃度的平均值為0.8原子％，峰2a處的濃度相對(duì)于平均值為7.375倍。

圖3中示出薄帶的直流b-h曲線。該直流b-h曲線是傾斜部分的磁滯小、并且線性良好、整體上斜率不陡峭的平坦形狀的曲線，剩余磁通密度br為0.005t，矯頑力hc為2.5a/m。另外，可確認(rèn)：1khz下的增量相對(duì)磁導(dǎo)率μr△在直流疊加磁場(chǎng)0a/m下為1610，在直流疊加磁場(chǎng)200a/m下為1660，磁導(dǎo)率相對(duì)于磁場(chǎng)的變化小。

(比較例)

通過與實(shí)施例1相同的方法，使用以原子％計(jì)co為3.1％、ni為10.1％、si為10.9％、b為8.9％、nb為2.7％、cu為0.8％、以及剩余部分由fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的熔融金屬，制作出寬度25mm、平均厚度20.0μm的fe基合金薄帶。該薄帶中的ni/co約為3.26。接著，與實(shí)施例1同樣，將所制作的薄帶卷繞成外徑19mm、內(nèi)徑15mm，制作出磁心(卷繞磁心)，一邊對(duì)卷繞磁心的高度方向(薄帶的寬度方向)施加300ka/m的磁場(chǎng)，一邊進(jìn)行熱處理。其中，為了與實(shí)施例1進(jìn)行比較，有目的地使用了以圖4所示的熱處理模式(在過程4a中，升溫速度為3.6℃/min；在過程4b中，保持溫度為560℃，保持時(shí)間為5min；在過程4c中，降溫速度為2.7℃/min，降溫至室溫)在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行的熱處理。這是由于，若為不具有上述第一熱處理過程的第一溫度區(qū)域下的保持過程以及第二熱處理過程的升溫過程的熱處理模式，則在薄帶的內(nèi)部不會(huì)生成明確的co富集區(qū)域。另外，將磁場(chǎng)(h)設(shè)為280ka/m，以圖4所示的條件在熱處理的整個(gè)過程中施加于合金薄帶的寬度方向(磁心的高度方向)。

圖5中示出薄帶(比較例)的自由面?zhèn)鹊耐ㄟ^gdoes得到的co(圖中的曲線1)和cu(圖中的曲線2)的分析結(jié)果。雖然在薄帶的表面的正下方存在以陡峭的峰2a表示的cu富集區(qū)域，但在該cu富集區(qū)域的正下方的co曲線1的肩部1b未顯示出明確的峰，因此，無法確認(rèn)co富集區(qū)域的存在。使用由該薄帶構(gòu)成的卷繞磁心(比較例)，測(cè)定出直流b-h曲線以及磁導(dǎo)率相對(duì)于直流疊加磁場(chǎng)的變化，其結(jié)果是，剩余磁通密度br為0.04t，矯頑力hc為7.2a/m。另外，1khz下的增量相對(duì)磁導(dǎo)率μr△在直流疊加磁場(chǎng)0a/m下為2190，在直流疊加磁場(chǎng)200a/m下為2420。自此，可確認(rèn)：在該比較例的情況下，與實(shí)施例1相比，剩余磁通密度br、矯頑力hc、μr△相對(duì)于直流疊加磁場(chǎng)的變化、磁滯、以及μr△相對(duì)于直流疊加磁場(chǎng)的變化均大。

(實(shí)施例2)

通過與實(shí)施例1相同的方法，使用以原子％計(jì)co為9.2％、ni為11.9％、si為10.9％、b為9.1％、nb為2.7％、cu為0.8％、以及剩余部分由fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的熔融金屬，制作出寬度10mm、平均厚度18.3μm的fe基合金薄帶。該薄帶中的ni/co約為1.29。接著，將所制作的薄帶卷繞成外徑24mm、內(nèi)徑18mm，制作出多個(gè)磁心(卷繞磁心)。一邊對(duì)所制作的卷繞磁心的高度方向(薄帶的寬度方向)施加320ka/m的磁場(chǎng)，一邊以圖6所示的熱處理模式在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行熱處理，所述熱處理包括：上述第一熱處理過程(表1所示的升溫速度hr1和保持溫度ta1及保持時(shí)間t1)、第二熱處理過程(表1所示的升溫速度hr2和保持溫度ta2及保持時(shí)間t2)、以及第三熱處理過程(表1所示的降溫速度cr3和降溫目標(biāo)溫度190℃)，在達(dá)到降溫目標(biāo)溫度后的過程5a中，進(jìn)行空氣冷卻。另外，將磁場(chǎng)(h)設(shè)為280ka/m，在直至降溫過程中達(dá)到170℃的整個(gè)過程中施加于合金薄帶的寬度方向(磁心的高度方向)。

使用了卷繞磁心的以圖6所示的熱處理模式進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)在表1所示的熱處理?xiàng)l件下進(jìn)行，同時(shí)得到表1所示的、通過gdoes分析出的cu富集區(qū)域的正下方有無co富集區(qū)域、剩余磁通密度br、矯頑力hc、1khz且直流疊加磁場(chǎng)0a/m下的增量相對(duì)磁導(dǎo)率μr△0、以及1khz且直流疊加磁場(chǎng)200a/m下的增量相對(duì)磁導(dǎo)率μr△200。需要說明的是，在no.1～7所示的本發(fā)明例以及no.8～10所示的比較例的任一薄帶中，在薄帶的表面的正下方均確認(rèn)到cu富集區(qū)域。另外，對(duì)于no.1～7所示的本發(fā)明例而言，co濃度的峰值相對(duì)于在距離薄帶的表面的深度為0.1μm～0.2μm的范圍內(nèi)所測(cè)定的co濃度的平均值，均落入1.02倍以上且1.20倍以下的優(yōu)選范圍。

[表1]

在由在薄帶的表面的正下方存在cu富集區(qū)域、在該cu富集區(qū)域的正下方明確存在co富集區(qū)域的本發(fā)明的fe基軟磁性合金薄帶構(gòu)成的磁心的情況下(no.1～7所示的本發(fā)明例)，與no.8～10所示的比較例相比，剩余磁通密度br、矯頑力hc、以及增量相對(duì)磁導(dǎo)率μr△相對(duì)于磁場(chǎng)的變化均小。與之相對(duì)，在由即使在薄帶的表面的正下方存在cu富集區(qū)域、但在該cu富集區(qū)域的正下方也未明確存在co富集區(qū)域的fe基軟磁性合金薄帶構(gòu)成的磁心的情況下，剩余磁通密度br、矯頑力hc、以及增量相對(duì)磁導(dǎo)率μr△相對(duì)于磁場(chǎng)的變化均大?？梢哉J(rèn)為，這是由于，如上所述由本發(fā)明的fe基軟磁性合金薄帶構(gòu)成的磁心具有磁滯小并且線性良好、整體上斜率不陡峭的平坦形狀的直流b-h曲線。

(實(shí)施例3)

通過與實(shí)施例1相同的方法，制作出具有表2所示的成分組成(原子％)的寬度5mm、平均厚度位于18.0μm～20.3μm范圍內(nèi)的fe基合金薄帶。接著，將所制作的薄帶卷繞成外徑19mm、內(nèi)徑15mm，制作出磁心(卷繞磁心)。在進(jìn)行了與實(shí)施例1同樣的以圖1所示的熱處理模式下的熱處理之后，通過gdoes對(duì)薄帶的自由面?zhèn)冗M(jìn)行了分析，對(duì)直流b-h曲線以及增量相對(duì)磁導(dǎo)率μr△進(jìn)行了測(cè)定。

表2中示出：通過gdoes分析出的cu富集區(qū)域的正下方有無co富集區(qū)域、剩余磁通密度br、矯頑力hc、1khz且直流疊加磁場(chǎng)0a/m下的增量相對(duì)磁導(dǎo)率μr△0、以及1khz且直流疊加磁場(chǎng)200a/m下的增量相對(duì)磁導(dǎo)率μr△200。需要說明的是，在no.11～25所示的本發(fā)明例以及no.26～29所示的比較例的任一薄帶中，在薄帶的表面的正下方均確認(rèn)到cu富集區(qū)域。另外，除了矯頑力hc為3.9a/m稍大的no.11所示的本發(fā)明例以外，no.12～25所示的本發(fā)明例的co濃度的峰值相對(duì)于在距離薄帶的表面的深度為0.1μm～0.2μm的范圍內(nèi)所測(cè)定的co濃度的平均值，均落入1.02倍以上且1.20倍以下的優(yōu)選范圍。

[表2]

含有20.0原子％的co、并且在cu富集區(qū)域的正下方明確存在co富集區(qū)域的no.11所示的本發(fā)明例的剩余磁通密度br、矯頑力hc、以及增量相對(duì)磁導(dǎo)率μr△相對(duì)于磁場(chǎng)的變化均小，因此優(yōu)選。可以認(rèn)為，這是由于，薄帶具有磁滯小并且線性良好、整體上斜率不陡峭的平坦形狀的直流b-h曲線。另外，這種結(jié)果對(duì)于含有5原子％且20原子％以下的co、和0.5原子％以上且1.5原子％以下的cu的no.12～25所示的本發(fā)明例也是同樣的。需要說明的是，相比于ni/co為2.5以下的no.11～20以及no.22～25所示的本發(fā)明例，ni/co大于2.5的no.21所示的本發(fā)明例能通過含有許多廉價(jià)的ni來降低材料成本。

與之相對(duì)，cu富集區(qū)域的正下方未明確存在co富集區(qū)域的情況的比較例、含有大于20原子％的co的no.29所示的比較例存在剩余磁通密度br以及矯頑力低hc大的傾向，增量相對(duì)磁導(dǎo)率μr△相對(duì)于磁場(chǎng)的變化也大。另外，與no.11～25所示的任一個(gè)本發(fā)明例相比，不含co的no.26、27所示的比較例、co為0.5原子％少的no.28所示的比較例的磁特性均大。

綜上所述，可確認(rèn)：在薄帶的表面的正下方存在cu富集區(qū)域、在該cu富集區(qū)域的正下方存在co富集區(qū)域的本發(fā)明的fe基軟磁性合金薄帶以及由該薄帶構(gòu)成的磁心具有優(yōu)異的軟磁特性。

附圖標(biāo)記說明

1：曲線

1a：峰

1b：肩部

2：曲線

2a：峰

3a～3f：過程

4a～4c：過程

5a：過程

hr1：升溫速度(第一熱處理過程)

hr2：升溫速度(第二熱處理過程)

cr3：降溫速度(第三熱處理過程)

ta1：保持溫度(第一熱處理過程)

ta2：保持溫度(第二熱處理過程)

t1：保持時(shí)間(第一熱處理過程)

t2：保持時(shí)間(第二熱處理過程)