特許 6283417 磁心の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6283417

(24)【登録日】2018年2月2日

(45)【発行日】2018年2月21日

(54)【発明の名称】磁心の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01F 41/02 20060101AFI20180208BHJP

   H01F 1/153 20060101ALI20180208BHJP

   C21D 9/00 20060101ALI20180208BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20180208BHJP

   C21D 6/00 20060101ALI20180208BHJP

   C22C 45/02 20060101ALI20180208BHJP

【ＦＩ】

   H01F41/02 C

   H01F1/153 141

   H01F1/153 191

   C21D9/00 S

   C22C38/00 303S

   C21D6/00 C

   C22C45/02 A

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-531479(P2016-531479)

(86)(22)【出願日】2015年7月3日

(86)【国際出願番号】JP2015069328

(87)【国際公開番号】WO2016002945

(87)【国際公開日】20160107

【審査請求日】2017年3月21日

(31)【優先権主張番号】特願2014-137933(P2014-137933)

(32)【優先日】2014年7月3日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】515317466

【氏名又は名称】株式会社東北マグネットインスティテュート

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプス電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117341

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 拓哉

(72)【発明者】

【氏名】牧野 彰宏

(72)【発明者】

【氏名】シャルマ パルマナンド

(72)【発明者】

【氏名】西山 信行

(72)【発明者】

【氏名】清水 一行

(72)【発明者】

【氏名】吉田 健二

【審査官】 五貫 昭一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１６０２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平３−２６８３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−２０５４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１−９６９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−２６７３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１７６２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ４１／０２

Ｃ２１Ｄ ６／００

Ｃ２１Ｄ ９／００

Ｃ２２Ｃ ３８／００

Ｃ２２Ｃ ４５／０２

Ｈ０１Ｆ １／１５３

Ｈ０１Ｆ ２７／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

合金組成物からなる薄帯を熱処理する第１熱処理工程と、
前記第１熱処理工程後の前記薄帯を使用して中間体を作製する中間体作製工程と、
前記中間体を熱処理する第２熱処理工程と
を備える磁芯の製造方法であって、
前記合金組成物は、主相としてアモルファス相を有し、且つ、組成式Ｆｅ_{１００−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ−ｆ}Ｃｏ_ａＢ_ｂＳｉ_ｃＰ_ｄＣｕ_ｅＣ_ｆ（但し、３．５≦ａ≦４．５ａｔ％、８≦ｂ≦１１ａｔ％、０＜ｃ≦２ａｔ％、３≦ｄ≦５ａｔ％、０．５≦ｅ≦１．１ａｔ％、０≦ｆ≦２ａｔ％）で表され、
前記第１熱処理工程において、前記薄帯は、前記合金組成物の結晶化温度よりも高い第１温度まで第１昇温速度で昇温され、
前記第２熱処理工程において、前記中間体は、前記結晶化温度以下の第２温度まで昇温される
磁芯の製造方法。

【請求項2】

請求項１記載の磁芯の製造方法であって、
前記中間体は、前記第１熱処理工程後の前記薄帯を巻回又は積層させることで作製される
磁芯の製造方法。

【請求項3】

請求項１又は請求項２記載の磁芯の製造方法であって、
前記第１熱処理工程後の前記薄帯を所定の温度まで降温する降温工程を備えており、
前記中間体は、前記降温工程後の前記薄帯を使用して作製される
磁芯の製造方法。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の磁芯の製造方法であって、
前記第１熱処理工程における前記第１昇温速度は、毎秒１００℃以上であり、
前記第１熱処理工程における前記第１温度は、４３０℃以上である
磁芯の製造方法。

【請求項5】

請求項４記載の磁芯の製造方法であって、
前記第１熱処理工程における前記第１温度は、４８０℃以下である
磁芯の製造方法。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の磁芯の製造方法であって、
前記第２熱処理工程における前記第２温度は、３８５℃以上であり、
前記第２熱処理工程において、前記中間体は、前記第２温度まで昇温された後、３分以上かつ２０分以下の間、前記第２温度近傍に保持される
磁芯の製造方法。

【請求項7】

請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の磁芯の製造方法であって、
前記第１熱処理工程において、前記薄帯は、毎秒０．１ｍ以上かつ毎秒１ｍ以下の速度で昇温環境内を移動し、これにより前記第１昇温速度で昇温される
磁芯の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｆｅ基アモルファス薄帯を使用した磁芯の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、Ｆｅ基軟磁性合金からなる薄帯（Ｆｅ基アモルファス薄帯）を使用したコア（磁芯）の製造方法が開示されている。特許文献１によれば、薄帯及び薄帯を巻回して作製したコアのいずれかに対して、ｂｃｃＦｅからなるナノ結晶粒（ｂｃｃＦｅ結晶粒）を析出するための熱処理が施される。熱処理は２回以上に分けて施され、これにより熱処理における自己発熱の影響が低減される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−２１３３３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

Ｃｏを３．５ａｔ％以上且つ４．５ａｔ％以下含む適切な組成比のＦｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ−Ｐ−Ｃｕ合金やＦｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ−Ｐ−Ｃｕ−Ｃ合金は、高いアモルファス形成能を有する。また、この合金から作製したＦｅ基アモルファス薄帯（以下、単に「薄帯」という。）は、優れた磁気特性を有する。従って、このような組成の薄帯を巻回することで、優れた磁気特性を有する磁芯を製造し得る。

【0005】

しかしながら、このような組成の薄帯は、熱処理を行ってｂｃｃＦｅ結晶粒を析出すると脆くなり易い。これにより、薄帯を巻回し難くなる。一方、薄帯を巻回した後に熱処理を行う場合、磁芯が大型化するにつれ、磁芯の各部を均一に熱処理することが困難になる。このため、磁芯が十分な磁気特性を有さないおそれがある。

【0006】

そこで、本発明は、Ｃｏを３．５ａｔ％以上且つ４．５ａｔ％以下含むＦｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ−Ｐ−Ｃｕ合金又はＦｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ−Ｐ−Ｃｕ−Ｃ合金からなる薄帯を使用した磁芯の製造方法であって、十分な磁気特性を有する磁芯の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】

【0007】

本発明の一の側面は、第１熱処理工程と、中間体作製工程と、第２熱処理工程とを備える磁芯の製造方法を提供する。前記第１熱処理工程においては、合金組成物からなる薄帯を熱処理する。前記中間体作製工程においては、前記第１熱処理工程後の前記薄帯を使用して中間体を作製する。前記第２熱処理工程においては、前記中間体を熱処理する。前記合金組成物は、主相としてアモルファス相を有し、且つ、組成式Ｆｅ_{１００−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ−ｆ}Ｃｏ_ａＢ_ｂＳｉ_ｃＰ_ｄＣｕ_ｅＣ_ｆ（但し、３．５≦ａ≦４．５ａｔ％、８≦ｂ≦１１ａｔ％、０＜ｃ≦２ａｔ％、３≦ｄ≦５ａｔ％、０．５≦ｅ≦１．１ａｔ％、０≦ｆ≦２ａｔ％）で表される。前記第１熱処理工程において、前記薄帯は、前記合金組成物の結晶化温度よりも高い第１温度まで第１昇温速度で昇温される。前記第２熱処理工程において、前記中間体は、前記結晶化温度以下の第２温度まで昇温される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、薄帯の熱処理と中間体の熱処理とが互いに異なる工程で行われる。このため、第１熱処理工程において薄帯を短時間だけ第１温度に保持することで、微小なｂｃｃＦｅ結晶粒を析出させることができる。これにより、薄帯の脆弱化を防止でき、薄帯を巻回することで大型の中間体を作製できる。また、第２熱処理工程において中間体を比較的長時間にわたって第２温度に保持することで、第１熱処理工程において析出したｂｃｃＦｅ結晶粒を成長させ、比較的大きなサイズのｂｃｃＦｅ結晶粒を均質に析出させることができる。これにより、優れた磁気特性を有する磁芯が得られる。

【0009】

添付の図面を参照しながら下記の最良の実施の形態の説明を検討することにより、本発明の目的が正しく理解され、且つその構成についてより完全に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態による磁芯の製造方法を模式的に示すフローチャートである。

【図2】本実施の形態による第１熱処理工程における薄帯の温度変化と、本実施の形態による第２熱処理工程における中間体の温度変化とを模式的に示す図である。

【図3】本実施の形態の変形例による磁芯の製造方法を模式的に示すフローチャートである。

【図4】図２の第１熱処理工程における具体的な加熱システムの一例を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明については多様な変形や様々な形態にて実現することが可能であるが、その一例として、図面に示すような特定の実施の形態について、以下に詳細に説明する。図面及び実施の形態は、本発明をここに開示した特定の形態に限定するものではなく、添付の請求の範囲に明示されている範囲内においてなされる全ての変形例、均等物、代替例をその対象に含むものとする。

【0012】

本発明の実施の形態による合金組成物は、Ｆｅ基ナノ結晶合金の出発原料として好適なものであり、組成式Ｆｅ_{１００−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ−ｆ}Ｃｏ_ａＢ_ｂＳｉ_ｃＰ_ｄＣｕ_ｅＣ_ｆのものである。ここで、３．５≦ａ≦４．５ａｔ％、８≦ｂ≦１１ａｔ％、０＜ｃ≦２ａｔ％、３≦ｄ≦５ａｔ％、０．５≦ｅ≦１．１ａｔ％、０≦ｆ≦２ａｔ％である。即ち、Ｃを含まない場合の組成式は、Ｆｅ_{１００−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}Ｃｏ_ａＢ_ｂＳｉ_ｃＰ_ｄＣｕ_ｅであり、Ｃを０＜ｆ≦２ａｔ％含む場合の組成式は、Ｆｅ_{１００−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ−ｆ}Ｃｏ_ａＢ_ｂＳｉ_ｃＰ_ｄＣｕ_ｅＣ_ｆである。以下、上述の組成式を「本実施の形態による組成式」という。また、主相としてアモルファス相を有し、且つ、上述の組成式を有する合金組成物を「本実施の形態による合金組成物」という。

【0013】

本実施の形態において、Ｃｏ元素はアモルファス相形成を担う必須元素である。Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｐ−Ｃｕ合金又はＦｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｐ−Ｃｕ−Ｃ合金に対してＣｏ元素を一定量加えると、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｐ−Ｃｕ合金又はＦｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｐ−Ｃｕ−Ｃ合金のアモルファス相形成能が向上する。これにより、例えば、厚みのある連続薄帯を安定して作製することができる。Ｃｏの割合が３．５ａｔ％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能が低下してしまい、熱処理後の結晶粒径が大きくなり保磁力の上昇を招いてしまう。Ｃｏの割合が４．５ａｔ％より多いと、飽和磁束密度が低下する。また、Ｃｏの割合が４．５ａｔ％より多いと、熱処理後の結晶粒径が大きくなってしまい保磁力の上昇を招いてしまう。従って、Ｃｏの割合は、３．５ａｔ％以上、４．５ａｔ％以下であることが望ましい。アモルファス相形成能を高めるためにＣｏの割合を３．５ａｔ％以上と多くした場合であっても、他の元素Ｂ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃｕの割合を下記のように調整することにより、良好な磁気特性を得ることができる。

【0014】

本実施の形態において、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８ａｔ％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能が低下してしまい、熱処理後の結晶粒径が大きくなり保磁力の上昇を招いてしまう。Ｂの割合が１１ａｔ％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能が低下してしまい、熱処理後の結晶粒径が大きくなり保磁力の上昇を招いてしまう。従って、Ｂの割合は、８ａｔ％以上、１１ａｔ％以下であることが望ましい。

【0015】

本実施の形態において、Ｓｉ元素はアモルファス形成を担う必須元素である。Ｓｉを含まないと、飽和磁束密度が低下してしまう。Ｓｉの割合が２ａｔ％を超えてしまうと、液体急冷条件下におけるアモルファス相の形成能が低下してしまい、熱処理後の結晶粒径が大きくなり保磁力の上昇を招いてしまう。従って、Ｓｉの割合は、２ａｔ％以下（０を含まない）であることが望ましい。

【0016】

本実施の形態において、Ｐ元素はアモルファス形成を担う必須元素である。Ｐの割合が３ａｔ％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能が低下してしまい、熱処理後の結晶粒径が大きくなり保磁力の上昇を招いてしまう。Ｐの割合が５ａｔ％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能が低下してしまい、熱処理後の結晶粒径が大きくなり保磁力の上昇を招いてしまう。従って、Ｐの割合は、３ａｔ％以上、５ａｔ％以下であることが望ましい。

【0017】

本実施の形態において、Ｃｕ元素はアモルファス形成を担う必須元素である。Ｃｕの割合が０．５ａｔ％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能が低下してしまい、熱処理後の結晶粒径が大きくなり保磁力の上昇を招いてしまう。Ｃｕの割合が１．１ａｔ％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能が低下してしまい、熱処理後の結晶粒径が大きくなり保磁力の上昇を招いてしまう。従って、Ｃｕの割合は、０．５ａｔ％以上、１．１ａｔ％以下であることが望ましい。

【0018】

本実施の形態において、Ｆｅ元素は、本実施の形態による組成式において残部を占める主元素である。また、Ｆｅ元素は、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。

【0019】

本実施の形態による組成式の一つであるＦｅ_{１００−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}Ｃｏ_ａＢ_ｂＳｉ_ｃＰ_ｄＣｕ_ｅを有する合金組成物に対してＣ元素を一定量加えて合金組成物の総材料コストを下げることとしてもよい。Ｃ元素を加えた場合、薄帯が厚くなっても飽和磁束密度や保磁力などの磁気特性が劣化し難い。但し、Ｃの割合が２ａｔ％を超えると、液体急冷条件下におけるアモルファス相の形成能が低下してしまい、熱処理後の結晶粒径が大きくなり保磁力の上昇を招いてしまう。従って、Ｃ元素を加えて合金組成物の組成式をＦｅ_{１００−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ−ｆ}Ｃｏ_ａＢ_ｂＳｉ_ｃＰ_ｄＣｕ_ｅＣ_ｆとする場合であっても、Ｃの割合は、２ａｔ％以下（０を含まない）であることが望ましい。

【0020】

本実施の形態による合金組成物は、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。

【0021】

本実施の形態による合金組成物を成形して、巻磁芯、積層磁芯、圧粉磁芯などの磁芯を形成することができる。また、その磁芯を用いて、トランス、インダクタ、モータや発電機などの部品を提供することができる。

【0022】

本実施の形態による合金組成物は主相としてアモルファス相を有している。従って、本実施の形態による合金組成物をＡｒガス雰囲気のような不活性雰囲気中で熱処理すると、２回以上結晶化される。最初に結晶化が開始した温度を第１結晶化開始温度（Ｔｘ１）とし、２回目の結晶化が開始した温度を第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）とする。また、第１結晶化開始温度（Ｔｘ１）と第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）の間の温度差をΔＴ＝Ｔｘ２−Ｔｘ１とする。これら結晶化温度は、例えば、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）装置を用い、４０℃／分程度の昇温速度で熱分析を行うことで評価可能である。

【0023】

以下、第１結晶化開始温度（Ｔｘ１）を単に「結晶化温度」という。結晶化温度において析出開始するのは、主として、軟磁性を担うｂｃｃＦｅ（αＦｅ，Ｆｅ−Ｓｉ）結晶であり、第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）において析出開始するのは、主として、磁気特性を劣化させるＦｅ−ＢやＦｅ−Ｐなどの結晶である。

【0024】

本実施の形態による合金組成物（例えば、薄帯）に対して所定の熱処理を行うことで、Ｆｅ基ナノ結晶合金（例えば、Ｆｅ基ナノ結晶合金薄帯）を得ることができる。また、得られたＦｅ基ナノ結晶合金薄帯を用いて磁芯を作製できる。また、作製した磁芯を用いて、トランス、インダクタ、モータや発電機などの部品を構成できる。

【0025】

以下、本実施の形態による磁芯の製造方法について、詳しく説明する。

【0026】

図１に示されるように、本実施の形態による磁心の製造方法は、４つの工程、具体的には薄帯作製工程（Ｐ１）と、第１熱処理工程（Ｐ２）と、中間体作製工程（Ｐ３）と、第２熱処理工程（Ｐ４）とを備えている。

【0027】

図１を参照すると、薄帯作製工程（Ｐ１）において、まず、Ｆｅ、Ｃｏ等を含む原料を秤量した後、溶解して合金溶湯を生成する。このときの秤量は、合金溶湯が本実施の形態による組成式を有するようにして行う。次に、この合金溶湯を急冷凝固させて連続薄帯（以下、単に「薄帯」という。）を作製する。具体的には、例えば、合金溶湯をノズルから排出し、回転する冷却基板の表面に接触させて急冷凝固させる。これにより、主相としてアモルファス相を有する合金組成物からなる薄帯が得られる。薄帯の作製方法は、上述した方法に限定されない。得られた薄帯が主相としてアモルファス相を有し、且つ、本実施の形態による組成式を有する限り、どのような方法であってもよい。

【0028】

図１及び図２を参照すると、第１熱処理工程（Ｐ２）において、薄帯は熱処理される。このとき、薄帯を加熱することで、薄帯を、本実施の形態による合金組成物の結晶化温度よりも高い第１温度まで第１昇温速度で急速に昇温する。また、薄帯が第１温度に達した後、薄帯を第１温度近傍で保持することなく、薄帯への加熱を停止する。薄帯への加熱を停止すると、薄帯の温度は徐々に所定温度（例えば、室温）まで降下する（図２の１点鎖線参照）。

【0029】

薄帯を第１温度まで昇温することにより、薄帯には、ｂｃｃＦｅ結晶が析出する。但し、薄帯が第１昇温速度で急速に昇温され、且つ、薄帯が第１温度近傍で保持されないため、析出するｂｃｃＦｅ結晶のサイズは微小、例えば粒径１５ｎｍ以下である。換言すれば、第１熱処理工程（Ｐ２）により、薄帯には、薄帯を脆くしない程度の微小なｂｃｃＦｅ結晶が薄帯全体に亘って均一に析出する。更に、薄帯は急速に昇温され、且つ、薄帯の温度は第１温度に達した後に降下する。このため、仮に薄帯が昇温前にｂｃｃＦｅ結晶を含んでいたとしても、ｂｃｃＦｅ結晶は殆ど成長しない。換言すれば、第１熱処理工程（Ｐ２）は、ｂｃｃＦｅ結晶の結晶核を析出するための工程である。

【0030】

第１熱処理工程（Ｐ２）において、第１温度が４３０℃よりも小さい場合、ｂｃｃＦｅ結晶が十分に析出されないおそれがある。このため、第１温度は、４３０℃以上であることが望ましい。但し、第１温度が４８０℃よりも大きい場合、ｂｃｃＦｅ結晶の粗大化やＦｅ−ＢやＦｅ−Ｐなどの結晶の析出により、薄帯の磁気特性が劣化するおそれがある。このため、第１温度は、４８０℃以下であることが望ましい。また、第１昇温速度が毎秒１００℃よりも小さい場合、ｂｃｃＦｅ結晶の粗大化により薄帯の磁気特性が劣化したり薄帯が脆くなったりするおそれがある。このため、第１昇温速度は、毎秒１００℃以上であることが望ましい。

【0031】

第１熱処理工程（Ｐ２）における具体的な熱処理方法としては、例えば、赤外線加熱や高周波加熱など急速昇温が可能な装置を用いた熱処理方法が考えられる。しかしながら、本発明は、これらに限定されない。

【0032】

例えば、薄帯を、毎秒０．１ｍ以上かつ毎秒１ｍ以下の速度で昇温環境内を移動させてもよい。この方法によっても、薄帯を、第１昇温速度で昇温することができる。

【0033】

具体的には、図４に示されるように、連続薄帯（薄帯）１０は、送り出しローラ５０により、所定の移動速度で搬送される。薄帯１０は、電気炉６０の入口６４を通過して電気炉６０の内部に搬送される。薄帯１０は、電気炉６０の内部を通過して出口６６から電気炉６０の外に出て、巻き取りローラ７０に巻き取られる。電気炉６０の内部には、加熱用の電極（図示せず）等が設けられた昇温環境６２が形成されている。薄帯１０は、昇温環境６２内を移動している間だけ、電極によって加熱される。これにより、薄帯１０は、第１温度まで第１昇温速度で昇温される。第１温度及び第１昇温速度は、昇温環境６２内の電極の温度や薄帯１０の移動速度を調整することで、調整可能である。また、例えば、薄帯１０が第１温度に達したときに電気炉６０の出口６６に到達するように調整することで、薄帯１０が第１温度で保持されないようにできる。電気炉６０の加熱性能等を考慮すると、薄帯１０の移動速度は、毎秒０．１ｍ以上かつ毎秒１ｍ以下であることが望ましい。薄帯１０の移動速度が毎秒０．１ｍ未満の場合は、薄帯１０は、長時間にわたって昇温環境６２内を移動する。このため、薄帯１０は、急速に第１温度に到達した後、第１温度で保持される間に結晶化による自己発熱で高温化し、所望する組織が得られない。一方、薄帯１０の移動速度が毎秒１ｍを超える場合は、熱伝達に必要な時間が得られない。このため、薄帯１０が昇温環境６２内で所望する第１温度に到達せず第一熱処理工程（Ｐ２）の効果が不足する。

【0034】

図３に示されるように、本実施の形態による磁心の製造方法は、第１熱処理工程（Ｐ２）の後に降温工程（Ｐ２Ａ）を備えていてもよい。降温工程（Ｐ２Ａ）において、第１熱処理工程（Ｐ２）後の薄帯は、所定の温度まで降温される。降温工程（Ｐ２Ａ）を設けることで、薄帯を、比較的緩やかに自然に降温（図２の１点鎖線参照）するのでなく、薄帯を冷却して所定の温度まで比較的急速に降温（図２の２点鎖線参照）できる。これにより、ｂｃｃＦｅ結晶の粗大化をより確実に防止できると共に、磁心の製造に必要な時間を短縮できる。

【0035】

降温工程（Ｐ２Ａ）における所定の温度は、例えば室温である。薄帯を室温まで降温することで、降温後の薄帯を容易に加工できる。降温工程（Ｐ２Ａ）における具体的な降温方法としては、例えば、薄帯を空冷してもかまわないし、冷媒を用いて急冷してもよい。但し、本発明は、これらに限定されない。

【0036】

以上の説明から理解できるように、第１熱処理工程（Ｐ２）後の薄帯、及び、降温工程（Ｐ２Ａ）後の薄帯は、９０°曲げ可能である。従って、この薄帯を使用して様々な形状の磁性部品を作製可能である。

【0037】

図１及び図３を参照すると、中間体作製工程（Ｐ３）において、第１熱処理工程（Ｐ２）後の薄帯又は降温工程（Ｐ２Ａ）後の薄帯を使用して中間体を作製する。本実施の形態による中間体は、薄帯を巻回又は積層させることで作製される。薄帯の巻回回数や積層回数は何回であってもよい。本発明によれば、第１熱処理工程（Ｐ２）において、薄帯の脆弱化が防止されているため、薄帯を必要な回数だけ巻回又は積層して大型の中間体を作製できる。但し、中間体は、薄帯を巻回又は積層させる以外の方法で作製してもよい。

【0038】

図１乃至図３を参照すると、第２熱処理工程（Ｐ４）において、中間体は熱処理される。このとき、薄帯を加熱することで、中間体を、合金組成物の結晶化温度以下の第２温度まで昇温する。

【0039】

前述したように、第１熱処理工程（Ｐ２）において、薄帯には既に微小なｂｃｃＦｅ結晶が十分に析出している。このため、第２熱処理工程（Ｐ４）において、中間体には新たなｂｃｃＦｅ結晶が殆ど析出しない。但し、中間体を第２温度まで昇温することにより、中間体に含まれるｂｃｃＦｅ結晶が成長する。また、成長したｂｃｃＦｅ結晶は、互いに衝突して微細な組織を形成する。これにより、優れた磁気特性を有する磁芯が得られる。換言すれば、第２熱処理工程（Ｐ４）は、ｂｃｃＦｅ結晶の結晶核を成長させ、ｂｃｃＦｅ結晶による微細な組織を形成するための工程である。

【0040】

ｂｃｃＦｅ結晶の過度な成長やＦｅ−ＢやＦｅ−Ｐなどの結晶の析出を防止するためには、第２温度は、結晶化温度以下にする必要がある。ｂｃｃＦｅ結晶を緩やかに成長させることで、自己発熱による熱暴走を回避し易く、且つ、ｂｃｃＦｅ結晶からなる微細な組織が得やすい。ｂｃｃＦｅ結晶を緩やかに成長させるという観点からは、第２温度は結晶化温度以下であり、且つ、より低いほうが好ましい。一方、ｂｃｃＦｅ結晶の体積分率を増加させ磁気特性を向上させるという観点からは、第２温度は結晶化温度近傍であることが好ましい。

【0041】

具体的には、第２熱処理工程（Ｐ４）において、第２温度が結晶化温度よりも大きい場合、ｂｃｃＦｅ結晶の粒径が大きくなりすぎて中間体の磁気特性が劣化するおそれがある。このため、第２温度は、４３０℃以下であることが望ましい。但し、第２温度が３８５℃よりも小さい場合、ｂｃｃＦｅ結晶が十分に成長せず、十分な磁気特性が得られないおそれがある。このため、第２温度は、３８５℃以上であることが望ましい。

【0042】

第２熱処理工程（Ｐ４）において、中間体を、第２温度まで昇温した後、比較的長時間にわたって第２温度近傍（例えば、第２温度±１℃あるいは第２温度±３℃の範囲）に保持してもよい。換言すれば、第２温度まで昇温した中間体に、中間体を第２温度に維持するための熱を、所定の保持時間だけ加えてもよい。これにより、ｂｃｃＦｅ結晶の体積分率を十分に増加させ、ｂｃｃＦｅ結晶粒を均質に成長させることができる。この結果、優れた磁気特性を有する磁芯が得られる。

【0043】

具体的には、第２温度近傍における保持時間が３分よりも小さい場合、ｂｃｃＦｅ結晶が十分に成長しないおそれがある。一方、保持時間が２０分よりも大きい場合、ｂｃｃＦｅ結晶粒が粗大に成長しすぎるおそれがある。このため、保持時間は、３分以上かつ２０分であることが望ましい。換言すれば、中間体を、第２温度まで昇温した後、３分以上かつ２０分以下の間、第２温度近傍に保持することが望ましい。

【0044】

第２熱処理工程（Ｐ４）における具体的な熱処理方法としては、第１熱処理工程（Ｐ２）における熱処理方法と同様に、様々な方法が可能である。

【0045】

以上のようにして作製された本実施の形態による磁芯は、２１ｎｍ以下の平均結晶粒径を有すると共に１．８Ｔ以上の高い飽和磁束密度と１０Ａ／ｍ以下の低い保磁力を有する。

【0046】

以下、本発明の実施の形態について、複数の実施例及び複数の比較例を参照しながら更に詳細に説明する。

【0047】

（実施例１〜１７及び比較例１〜２８）
まず、Ｃを含まないＦｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ−Ｐ−Ｃｕ合金について検証した。詳しくは、原料を下記の表１に掲げられた本発明の実施例１〜１７及び比較例１〜２８の合金組成となるように秤量し、高周波誘導加熱により溶解した。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、２５μｍ程度の厚さを持つ幅約５０ｍｍ、長さ約５０〜１００ｍの連続薄帯（薄帯）を作製した（薄帯作製工程）。これらの薄帯の合金組成物の相を、Ｘ線回折法にて同定した。これらの薄帯は、いずれも主相としてアモルファス相を有していた。次に、表２記載の熱処理条件の下で、実施例１〜１７及び比較例１〜２８の薄帯を熱処理した（第１熱処理工程）。次に、第１熱処理工程後の薄帯を巻回して中間体を作製した（中間体作製工程）。このとき、第１熱処理工程後の実施例１〜１７の薄帯は、容易に巻回できた。一方、第１熱処理工程後の比較例１〜２８の薄帯のうち、比較例３、４、６、９、１０、１２、１５、１６及び１８の薄帯は、やや脆くなっており、巻回に手間がかかった。更に、表２記載の熱処理条件の下で、中間体を熱処理した（第２熱処理工程）。熱処理された中間体の夫々の飽和磁束密度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。各合金組成物の保磁力Ｈｃは直流ＢＨトレーサーを用い２ｋＡ／ｍの磁場にて測定した。測定結果を表２に示す。

【0048】

【表1】

【0049】

【表2】

【0050】

表２を参照すると、実施例の薄帯を第１熱処理工程において熱処理し、中間体を第２熱処理工程において熱処理した結果、Ｆｅ基ナノ結晶合金からなる磁芯が得られた。実施例の磁芯の結晶粒径は、すべて２１ｎｍ以下と小さく、１０Ａ／ｍ以下の小さい保磁力を有していると共に、１．８Ｔ以上の高い飽和磁束密度を有していた。

【0051】

（実施例１７及び比較例２９）
更にＣを含めたＦｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ−Ｐ−Ｃｕ−Ｃ合金について検証した。詳しくは、原料を下記の表３に掲げられた本発明の実施例１８及び比較例２９の合金組成となるように秤量し、アーク溶解した。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、２５μｍ程度の厚さを持つ幅約３ｍｍ、長さ約５〜１５ｍの薄帯を作製した。これらの薄帯の合金組成物の相を、Ｘ線回折法にて同定した。これらの薄帯は、いずれも主相としてアモルファス相を有していた。次に、表４記載の熱処理条件の下で、実施例１８及び比較例２９の薄帯を熱処理した（第１熱処理工程）。次に、第１熱処理工程後の薄帯を巻回して中間体を作製した（中間体作製工程）。更に、表４記載の熱処理条件の下で、中間体を熱処理した（第２熱処理工程）。熱処理された中間体の夫々の飽和磁束密度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。各合金組成物の保磁力Ｈｃは直流ＢＨトレーサーを用い２ｋＡ／ｍの磁場にて測定した。測定結果を表４に示す。

【0052】

【表3】

【0053】

【表4】

【0054】

表４を参照すると、実施例１８の薄帯を第１熱処理工程において熱処理し、中間体を第２熱処理工程において熱処理した結果、Ｆｅ基ナノ結晶合金からなる磁芯が得られた。実施例１８の磁芯の結晶粒径は、１６ｎｍと小さく、７．９Ａ／ｍの小さい保磁力を有していると共に、１．８１Ｔの高い飽和磁束密度を有していた。

【0055】

本発明は２０１４年７月３日に日本国特許庁に提出された日本特許出願第２０１４−１３７９３３号に基づいており、その内容は参照することにより本明細書の一部をなす。

【0056】

本発明の最良の実施の形態について説明したが、当業者には明らかなように、本発明の精神を逸脱しない範囲で実施の形態を変形することが可能であり、そのような実施の形態は本発明の範囲に属するものである。

【符号の説明】

【0057】

１０ 連続薄帯（薄帯）
５０ 送り出しローラ
６０ 電気炉
６２ 昇温環境
６４ 入口
６６ 出口
７０ 巻き取りローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】