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公開番号2025065896
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-22
出願番号2023175416
出願日2023-10-10
発明の名称軟磁性材料及びその製造方法
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類H01F 1/153 20060101AFI20250415BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高飽和磁束密度と低保磁力とを両立させた軟磁性材料及びその製造方法を提供する。
【解決手段】下記の組成式:Fe_100-x-y-z-wB_xNi_ySi_zM_w(式中、Mは、Nb、Mo、Ta、W、Co、及びSnから選ばれる1種以上の不可避元素であり、x、y、z、及びwは、原子%で、12≦x≦17、1≦y≦3、0<z≦1、0<w≦0.1を満たす)で表される軟磁性材料であって、軟磁性材料がα-Fe相を含み、α-Fe相が、平均粒径が30nm以下である結晶を含み、結晶の平均粒径が、集積イオンビーム(FIB)にて薄片化した軟磁性材料の透過電子顕微鏡(TEM)画像における結晶の投影面積円相当径の平均値であり、軟磁性材料表面のα-Fe相のXRDにより測定されるピーク全体の面積に対する結晶質の(211)面のピーク面積の比が0.10以上である、軟磁性材料に関する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
下記の組成式：
Ｆｅ
１００－ｘ－ｙ－ｚ－ｗ
Ｂ
ｘ
Ｎｉ
ｙ
Ｓｉ
ｚ
Ｍ
ｗ
（式中、Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｏ、及びＳｎから選ばれる１種以上の不可避元素であり、ｘ、ｙ、ｚ、及びｗは、原子％で、１２≦ｘ≦１７、１≦ｙ≦３、０＜ｚ≦１、０＜ｗ≦０．１を満たす）
で表される軟磁性材料であって、
軟磁性材料がα－Ｆｅ相を含み、
α－Ｆｅ相が、平均粒径が３０ｎｍ以下である結晶を含み、
結晶の平均粒径が、集積イオンビーム（ＦＩＢ）にて薄片化した軟磁性材料の透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像における結晶の投影面積円相当径の平均値であり、
軟磁性材料表面のα－Ｆｅ相のＸＲＤにより測定されるピーク全体の面積に対する結晶質の（２１１）面のピーク面積の比が０．１０以上である、
軟磁性材料。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
０．２≦ｚ≦０．９である、請求項１に記載の軟磁性材料。
【請求項３】
下記の組成式：Ｆｅ
１００－ｘ－ｙ－ｚ－ｗ
Ｂ
ｘ
Ｎｉ
ｙ
Ｓｉ
ｚ
Ｍ
ｗ
（式中、Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｏ、及びＳｎから選ばれる１種以上の不可避元素であり、ｘ、ｙ、ｚ、及びｗは、原子％で、１２≦ｘ≦１７、１≦ｙ≦３、０＜ｚ≦１、０＜ｗ≦０．１を満たす）
で表される組成を有し、非晶質相を有する合金を準備すること、及び、
前記合金を、前記合金の到達温度がα－Ｆｅ相の結晶生成開始温度以上Ｆｅ－Ｂ化合物生成開始温度未満の温度域になるように急速熱処理すること
を含む軟磁性材料の製造方法。
【請求項４】
急速熱処理において、前記合金の到達温度が４８５℃～５００℃である、請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
急速熱処理において、前記合金の昇温速度が１００℃／秒～４１５℃／秒である、請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
急速熱処理において、前記合金の保持時間が０秒～８０秒である、請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
急速熱処理が前記合金を加熱したブロックの間に挟み込むことにより実施される、請求項３～６のいずれか一項に記載の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟磁性材料及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
モータ及びリアクトル等の部品を高性能化するためには、その部品のコア部に用いる軟磁性材料が、高飽和磁束密度（高トルク）と低保磁力（低損失）を両立することが要求される。
【０００３】
高飽和磁束密度を有する軟磁性材料としては、電磁鋼板、Ｆｅ基ナノ結晶軟磁性材料等が挙げられる。Ｆｅ基ナノ結晶軟磁性材料とは、主成分がＦｅであり、その材料中に、ナノ結晶が分散している軟磁性材料をいう。
【０００４】
例えば、特許文献１には、一般式Ｆｅ
１００－ａ－ｂ－ｃ－ｄ－ｅ
Ｎｉ
ａ
Ｍ
ｂ
Ｂ
ｃ
Ｍ’
ｄ
Ｍ’’
ｅ
（式中、ＭはＳｉ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｍ’はＮｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｍ’’はＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ａｌから選ばれる１種類以上の元素を表わす。ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは原子％を示し、それぞれ０．５≦ａ≦５、０≦ｂ≦１０、９≦ｃ≦１６、１≦ｄ≦６、０≦ｅ≦２、１６≦ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ≦２５を満たすものとする）で表わされることを特徴とするＦｅ基軟磁性合金が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、下記組成式１又は組成式２で表される組成を有し、かつ非晶質相を有する合金を準備すること、及び、前記合金を昇温速度１０℃／秒以上で加熱し、かつ、結晶化開始温度以上、Ｆｅ－Ｂ化合物の生成開始温度未満で、０～８０秒にわたり保持すること、を含み、前記組成式１がＦｅ
１００－ｘ－ｙ
Ｂ
ｘ
Ｍ
ｙ
であり、Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素であり、かつ、ｘ及びｙが、原子％で、１０≦ｘ≦１６及び０≦ｙ≦８を満たし、前記組成式２がＦｅ
１００－ａ－ｂ－ｃ
Ｂ
ａ
Ｃｕ
ｂ
Ｍ’
ｃ
であり、Ｍ’は、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、及びＣｏから選ばれる少なくとも１種の元素であり、かつ、ａ、ｂ、及びｃが、原子％で、１０≦ａ≦１６、０＜ｂ≦２、及び０≦ｃ≦８を満たす、軟磁性材料の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平６－４１６９８号公報
特開２０１８－２２７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
モータやリアクトル等の磁性部品の性能向上には、上述したように、コア部の軟磁性材料の高飽和磁束密度と低保磁力を両立させることが重要である。
【０００８】
Ｆｅ基ナノ結晶軟磁性材料は、その主成分がＦｅであるため、高飽和磁束密度を有する。Ｆｅ基ナノ結晶軟磁性材料は、非晶質（アモルファス）相を有する合金を熱処理（「アニーリング」ともいう）することによって得られる。非晶質を有する合金中のＦｅ含有量が多いと、熱処理を行ったときに、非晶質相から結晶相（α－Ｆｅ）が生成し易く、且つ、その結晶相は粒成長して粗大化し易い。そこで、材料中に粒成長を抑制する元素を加える。しかしながら、その元素を加えた分だけ材料中のＦｅ含有量が減少するため、材料の飽和磁束密度は低下してしまう。これらのことから、軟磁性材料において、その主成分がＦｅである場合、高飽和磁束密度を維持しつつ、熱処理時の結晶相の粗大化を抑制して、低保磁力を保持することは難しい。
【０００９】
そこで、本発明は、高飽和磁束密度と低保磁力とを両立させた軟磁性材料及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、前記課題を解決するための手段を種々検討した結果、主成分がＦｅであり、Ｓｉを適切な量で含む非晶質相を有する合金を急速熱処理することにより、低保磁力を維持しつつ、高飽和磁束密度を有するＦｅ基ナノ結晶軟磁性材料が得られることを見出し、本発明を完成した。
（【００１１】以降は省略されています）

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