特許 7641488 軟磁性部材及びその製造方法、軟磁性部材用合金板材

(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】

(24)【登録日】2025-02-27

(45)【発行日】2025-03-07

(54)【発明の名称】軟磁性部材及びその製造方法、軟磁性部材用合金板材

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20250228BHJP

   C22C 38/10 20060101ALI20250228BHJP

   C22C 38/52 20060101ALI20250228BHJP

   C21D 6/00 20060101ALI20250228BHJP

   H01F 1/147 20060101ALI20250228BHJP

   C21D 9/46 20060101ALN20250228BHJP

【ＦＩ】

C22C38/00 303S

C22C38/10

C22C38/52

C21D6/00 C

H01F1/147

C21D9/46 P

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020117770

(22)【出願日】2020-07-08

(65)【公開番号】P2022022832

(43)【公開日】2022-02-07

【審査請求日】2023-05-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000003713

【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001184

【氏名又は名称】弁理士法人むつきパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 誉将

(72)【発明者】

【氏名】草深 佑介

(72)【発明者】

【氏名】古庄 千紘

(72)【発明者】

【氏名】小柳 禎彦

【審査官】鈴木 葉子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－０７５７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－０９３３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１６９７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２５３３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５２９０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１８４７９０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２２Ｃ ３８／００－３８／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

質量％で、
Ｃｏ：５．００％～２５．００％、
Ｓｉ：０．１０％～２．００％、
Ａｌ：０．１０％～２．００％、
（但し、Ｓｉ及びＡｌの合計量が１．００％～３．００％）
で、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金組成を有する板状の合金板材であって、冷間加工により与えられた加工歪みを開放させた再結晶組織を有することを特徴とするＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材用合金板材。

【請求項2】

Ｓｉ及びＡｌの合計量が１．００％～１．９６％であることを特徴とする請求項１記載のＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材用合金板材。

【請求項3】

前記合金組成において、質量％で、
Ｃ：０．０２０％以下、
Ｍｎ：０．１０％以下、
Ｐ：０．０１０％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｃｕ：０．０５％以下、
Ｎｉ：０．１０％以下、
Ｃｒ：０．１０％以下、
Ｍｏ：０．１０％以下、
Ｔｉ：０．０１０％以下、
Ｏ：０．００５％以下、
Ｎ：０．００５％以下、
で含み得ることを特徴とする請求項１又は２に記載のＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材用合金板材。

【請求項4】

平均結晶粒径を２００μｍ以下に調整されていることを特徴とする請求項３記載のＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材用合金板材。

【請求項5】

質量％で、
Ｃｏ：５．００％～２５．００％、
Ｓｉ：０．１０％～２．００％、
Ａｌ：０．１０％～２．００％、
（但し、Ｓｉ及びＡｌの合計量が１．００％～３．００％）
で、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金組成を有し、平均結晶粒径を４０μｍ以上、１．５Ｔ及び１ｋＨｚでのコアロスを１５０Ｗ／ｋｇ以下に磁気調整処理されていることを特徴とするＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材。

【請求項6】

前記合金組成において、質量％で、
Ｃ：０．０２０％以下、
Ｍｎ：０．１０％以下、
Ｐ：０．０１０％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｃｕ：０．０５％以下、
Ｎｉ：０．１０％以下、
Ｃｒ：０．１０％以下、
Ｍｏ：０．１０％以下、
Ｔｉ：０．０１０％以下、
Ｏ：０．００５％以下、
Ｎ：０．００５％以下、
で含み得ることを特徴とする請求項５記載のＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材。

【請求項7】

加工歪みを開放させた再結晶組織を有することを特徴とする請求項５又は６に記載のＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材。

【請求項8】

Ｆｅ－Ｃｏ系軟磁性部材の製造方法であって、
質量％で、
Ｃｏ：５．００％～２５．００％、
Ｓｉ：０．１０％～２．００％、
Ａｌ：０．１０％～２．００％、
（但し、Ｓｉ及びＡｌの合計量が１．００％～３．００％）
で、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金組成を有する合金からなるとともに平均結晶粒径を２００μｍ以下に調整した合金素材を用意し、冷間加工し、加熱して磁気調整処理を与えて平均結晶粒径を４０μｍ以上の再結晶組織とするとともに、１．５Ｔ及び１ｋＨｚでのコアロスを１５０Ｗ／ｋｇ以下とすることを特徴とするＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材の製造方法。

【請求項9】

質量％で、
Ｃ：０．０２０％以下、
Ｍｎ：０．１０％以下、
Ｐ：０．０１０％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｃｕ：０．０５％以下、
Ｎｉ：０．１０％以下、
Ｃｒ：０．１０％以下、
Ｍｏ：０．１０％以下、
Ｔｉ：０．０１０％以下、
Ｏ：０．００５％以下、
Ｎ：０．００５％以下、
であることを特徴とする請求項８記載のＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｓｉ及びＡｌを含むＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材用合金と、軟磁性部材、その中間体、及びそれらの製造方法と、に関する。

【背景技術】

【0002】

ＦｅとＳｉの合金からなる電磁鋼板では、透磁率（μ）を高く、損失（Ｐｃｍ）を低く、且つ、飽和磁束密度（Ｂｓ）を高くした磁気特性を得られることから、モータコア材に広く用いられている。一方、近年のモータにおける高出力化、小型化などへの要求から、より高い飽和磁束密度を得られる、ＦｅにＣｏを添加した軟磁性合金が開発されている。例えば、飽和磁束密度（Ｂｓ）と透磁率（μ）とのバランスに優れたＦｅ－４９Ｃｏ－２Ｖ材、通称「パーメンジュール」が知られている。一方で、Ｃｏは、Ｓｉなどと比較して非常に高価な元素であることから、Ｃｏ量を抑制した軟磁性合金も提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１では、変圧器のコアなどの磁性部品を形成するためのＳｉ及びＡｌを含むＦｅ－Ｃｏ系軟磁性合金が開示されている。Ｃｏ含有量を３５％未満とした場合には、Ｃｏ量に対応させてＳｉ及びＡｌを与えるとしている。かかる合金を冷間圧延及び焼鈍処理（熱処理）を複数回与えてシート又はストリップを得るが、Ｃｏの添加量の上限は、この焼鈍処理の間に、規則－不規則の変態を急速且つ急激に生じることのないように決定されるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特表２０１８－５２９０２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記したように、Ｃｏは、非常に高価な元素であり、これを多く含む前記したような電磁鋼板はコスト面に課題を有している。更に、多量のＣｏを含むことによって、脆化相（規則相）が生成し、加工や焼鈍条件を適正に管理して冷間加工性を確保しないと、所定製品への成形加工ができないといった製造性の課題も有している。

【0006】

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ＦｅへのＣｏの添加量を調整するとともにその他元素の添加により、冷間加工性を損なうことなく製造性に優れ、軟磁性部材としての磁気特性を満たす、特に、損失を低く抑え得るようにＳｉ及びＡｌを添加されたＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材用合金と、軟磁性部材、その中間体、及びその製造方法と、を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によるＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材用合金は、質量％で、Ｃｏ：５．００％～２５．００％、Ｓｉ：０．１０％～２．００％、Ａｌ：０．１０％～２．００％、（但し、Ｓｉ及びＡｌの合計量が１．００％～３．００％）で、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金組成を有することを特徴とする。

【0008】

かかる特徴によれば、軟磁性部材として必要とされる磁気特性を満たすとともに、冷間加工性に優れて高い製造性を確保できるのである。

【0009】

上記した発明において、前記合金組成において、質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｍｎ：０．１０％以下、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｕ：０．０５％以下、Ｎｉ：０．１０％以下、Ｃｒ：０．１０％以下、Ｍｏ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．０１０％以下、Ｏ：０．００５％以下、Ｎ：０．００５％以下、で含み得ることを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、製造安定性を確保し、軟磁性部材として必要とされる磁気特性を満たすとともに、冷間加工性に優れて高い製造性を確保できるのである。

【0010】

また、本発明によるＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材用合金素材は、Ｆｅ－Ｃｏ系軟磁性部材用合金素材であって、上記した合金組成を有し、平均結晶粒径を２００μｍ以下に調整されていることを特徴とする。

【0011】

かかる特徴によれば、軟磁性部材として必要とされる磁気特性を満たすとともに、冷間加工性に優れて高い製造性を確保できるのである。

【0012】

また、本発明によるＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材用プリフォーム材は、加熱による磁気調整処理を与えられて軟磁性部材を与えるＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材用プリフォーム材であって、上記した合金組成を有し、冷間加工された冷間加工組織を備えることを特徴とする。

【0013】

かかる特徴によれば、加熱による磁気調整処理を行うことで、再結晶組織を得て軟磁性部材に必要とされる磁気特性を簡便に得ることができるのである。

【0014】

また、本発明によるＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材は、上記した合金組成を有し、平均結晶粒径を４０μｍ以上、１．５Ｔ及び１ｋＨｚでのコアロスを１５０Ｗ／ｋｇ以下に磁気処理されていることを特徴とする。

【0015】

かかる特徴によれば、製造性に優れるとともに、軟磁性部材に必要とされる高い磁気特性を有するのである。

【0016】

上記した発明において、加工歪みを開放させた再結晶組織を有することを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、製造性に優れるとともに、軟磁性部材に必要とされる高い磁気特性を有するのである。

【0017】

また、本発明によるＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材用プリフォーム材の製造方法は、加熱による磁気調整処理を与えられて軟磁性部材を与えるＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材用プリフォーム材の製造方法であって、質量％で、Ｃｏ：５．００％～２５．００％、Ｓｉ：０．１０％～２．００％、Ａｌ：０．１０％～２．００％、（但し、Ｓｉ及びＡｌの合計量が１．００％～３．００％）で、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金組成を有する合金からなり、平均結晶粒径を２００μｍ以下に調整した合金素材を用意し、冷間加工して冷間加工組織とすることを特徴とする。

【0018】

かかる特徴によれば、加熱による磁気調整処理を行うことで、軟磁性部材に必要とされる磁気特性を簡便に得るためのプリフォーム材を高い製造性をもって得ることができる。

【0019】

上記した発明において、質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｍｎ：０．１０％以下、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｕ：０．０５％以下、Ｎｉ：０．１０％以下、Ｃｒ：０．１０％以下、Ｍｏ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．０１０％以下、Ｏ：０．００５％以下、Ｎ：０．００５％以下、であることを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、軟磁性部材用を簡便に得るためのプリフォーム材を高い製造安定性をもって得ることができる。

【0020】

また、本発明によるＦｅ－Ｃｏ系軟磁性部材の製造方法は、Ｆｅ－Ｃｏ系軟磁性部材の製造方法であって、質量％で、Ｃｏ：５．００％～２５．００％、Ｓｉ：０．１０％～２．００％、Ａｌ：０．１０％～２．００％、（但し、Ｓｉ及びＡｌの合計量が１．００％～３．００％）で、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金組成を有する合金からなるとともにとともに平均結晶粒径を２００μｍ以下に調整した合金素材を用意し、冷間加工し、加熱して磁気調整処理を与えて平均結晶粒径を４０μｍ以上の再結晶組織とするとともに、１．５Ｔ及び１ｋＨｚでのコアロスを１５０Ｗ／ｋｇ以下とすることを特徴とする。

【0021】

かかる特徴によれば、冷間加工により導入された加工歪みとその熱処理による再結晶化によって得られる再結晶組織によって、軟磁性部材として必要とされる磁気特性を満たす部材を高い製造性をもって得ることができるのである。

【0022】

上記した発明において、質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｍｎ：０．１０％以下、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｕ：０．０５％以下、Ｎｉ：０．１０％以下、Ｃｒ：０．１０％以下、Ｍｏ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．０１０％以下、Ｏ：０．００５％以下、Ｎ：０．００５％以下、であることを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、軟磁性部材として必要とされる磁気特性を満たす部材を高い製造安定性をもって得ることができるのである。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明による軟磁性部材の製造方法の例を示すフロー図である。

【図2】製造試験に用いた合金の成分組成の一覧表である。

【図3】製造試験で得られた軟磁性部材の特性の一覧表である。

【図4】実施例６の（ａ）焼鈍後、（ｂ）冷間加工後及び（ｃ）磁気調整処理後の断面組織写真である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明による１つの実施例としての軟磁性部材、その中間体である軟磁性部材用合金素材及び軟磁性部材用プリフォーム材、及びそれらの製造方法と、軟磁性部材用合金について図１を用いて説明する。

【0025】

図１に示すように、軟磁性部材の製造方法においては、まず、所定の成分組成を有する軟磁性部材用合金を溶解し、鋳造する（Ｓ１）。

【0026】

ここで、軟磁性部材用合金は、Ｆｅ－Ｃｏ系合金であり、その合金組成としては、質量％で、Ｃｏ：５．００％～２５．００％、Ｓｉ：０．１０％～２．００％、Ａｌ：０．１０％～２．００％、を含有する。但し、かかる合金組成においては、Ｓｉ及びＡｌの合計量が１．００％～３．００％との条件を満たすものである。

【0027】

このように、ＦｅへのＣｏの添加量を調整するとともにその他元素の添加をした合金組成とすることで、冷間加工性を損なうことなく最終的に得られる軟磁性部材において、必要とされる軟磁気特性を高いレベルで得られる。

【0028】

なお、かかるＦｅ－Ｃｏ系合金においては、α／α＋γ変態点を９５０℃以上とするように成分調整されることが好ましい。当該変態点を高くすることで、後述する磁気調整処理（磁気焼鈍、熱処理：Ｓ５）を行っても、反強磁性相であるγ相の残存を抑制し、軟磁性部材としての優れた磁気特性を得ることが容易となる。

【0029】

また、かかる合金組成において、質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｍｎ：０．１０％以下、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｕ：０．０５％以下、Ｎｉ：０．１０％以下、Ｃｒ：０．１０％以下、Ｍｏ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．０１０％以下、Ｏ：０．００５％以下、Ｎ：０．００５％以下、を含み得る。これらは、可能な限り低減させることが望ましい不純物であり、上記した軟磁性部材としての磁気特性等の性質に影響を与えない範囲での含有が許容されるが、これを規定した製造工程によって、品質を安定させ、製造安定性を高めることになるのである。

【0030】

鋳造された軟磁性部材用合金は、次に、熱間加工される（Ｓ２）。ここでは分塊、熱間鍛造及び／又は熱間圧延によって例えばビレットなどの後述する合金素材の形状とする。熱間加工において、少なくとも最後に歪みを与える工程での加熱温度はα／α＋γ変態点よりも低い温度であることが好ましく、例えば、９００℃以下とすることが好ましい。これにより、熱間加工中の結晶粒の成長を抑制しておいて、後述する焼鈍（Ｓ３）後に得られる軟磁性部材用合金素材において、平均結晶粒径を２００μｍ以下とし得る。このように熱間加工において結晶粒径を比較的小さく維持しておくことで、後述する冷間加工（Ｓ４）における割れも防止し得る。なお、熱間加工における最後に歪みを与える工程以外での加熱温度も、α／α＋γ変態点よりも低い温度であると結晶粒径を小さく維持する観点で好ましいが、鍛造設備への負荷を考慮してこれよりも高い温度としてもよい。

【0031】

続いて、加工歪みを取り除くよう焼鈍を行い（Ｓ３）、平均結晶粒径を２００μｍ以下に調整して、軟磁性部材用の合金素材を得る。ここでは、過剰な粒成長を防止するよう、例えば、７００～９００℃の範囲内の温度で加熱保持すると好ましい。熱間加工（Ｓ２）での加工歪みにもよるが、再結晶を生じ得て、これによっても結晶粒を小さくして粒成長を抑制し得る。ここで得られる合金素材は、例えば、厚さ１．０～１０．０ｍｍの板材とし得る。

【0032】

焼鈍を行って用意された合金素材に冷間加工を施し（Ｓ４）、加工歪みを与えた軟磁性部材用プリフォーム材を得る。ここでは、後述する磁気調整処理（磁気焼鈍、熱処理：Ｓ５）において、再結晶化させて結晶粒を微細化するための加工歪みを前もって付与する。冷間加工としては、冷間圧延や冷間引抜きなどの公知の加工方法を用い得る。また、冷間加工を１パスで行うことができない場合、複数パスで加工することができる。この場合、冷間加工をし易くするように、中間焼鈍を間に行ってもよい。中間焼鈍では、冷間加工の阻害となる加工歪みを除去するとともに過剰な粒成長を防止するよう、６００～９００℃の範囲内の温度で行う。これにより冷間加工された冷間加工組織を有する軟磁性部材用プリフォーム材を得ることができる。軟磁性部材用プリフォーム材は、例えば、厚さ０．０１～０．９ｍｍの板状体とし得る。

【0033】

得られた軟磁性部材用プリフォーム材を加熱して磁気調整処理を行う（磁気焼鈍：Ｓ５）。この磁気調整処理は結晶粒を整粗粒化させてコアロスを低減するための磁気焼鈍であり、α／α＋γ変態点に近い高温で行うことが好ましい。例えば、真空又はアンモニア分解ガス等の非酸化性雰囲気下において、８５０～９５０℃の範囲内の温度で保持する。これによって、合金組織を整粗粒化させて、平均結晶粒径を４０μｍ以上とする組織を得て、優れたコアロスを有する軟磁性部材を得ることができる。

【0034】

以上のようにして、軟磁性部材用合金の熱間加工（Ｓ２）後の焼鈍（Ｓ３）によって軟磁性部材用合金素材を得て、さらにその冷間加工（Ｓ４）によって軟磁性部材用プリフォーム材を得て、磁気調整処理（Ｓ５）後に加工歪みの開放による再結晶組織を有する軟磁性部材を得ることができる。特に、Ｃｏの含有量を調整することなどで冷間加工性を損なわず、軟磁性部材として必要とされる軟磁気特性を高いレベルで得られるのである。

【0035】

［製造試験］
次に、軟磁性部材を実際に製造した試験結果について、図２及び図３を用いて説明する。

【0036】

図２に示すように、まず、実施例１～７、比較例１～１５それぞれに示す成分組成の合金を真空誘導炉にて溶解し、３．６ｔ鋼塊に鋳造した。得られた鋼塊を分塊し、１１００℃に加熱して熱間鍛造し、次いで９００℃（実施例７のみ９７０℃）に加熱して熱間圧延し、厚さ３．５ｍｍの板状のコイルを製造した。さらに、スケール除去を行い、窒素雰囲気において７５０℃の温度で６時間保持する焼鈍を行った。さらに冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延の順で冷間加工を施し、厚さ０．２ｍｍの板状の軟磁性部材用プリフォーム材を得た。その後、アンモニア分解ガス雰囲気において８５０℃又は９５０℃の温度で２時間保持する磁気調整処理（磁気焼鈍）を行い、軟磁性部材を得た。

【0037】

図３に示すように、最終的に得られた試験材（軟磁性部材）から切り出した試験片についての飽和磁化（Ｊｓ）及びコアロス、平均結晶粒径を測定した。平均結晶粒径については、さらに焼鈍（Ｓ３）後（冷間加工前）の試験材の一部から切り出した試験片についても測定した。また、冷間加工（Ｓ４）での加工性についても評価した。なお、α／α＋γ変態点について、分析された合金組成（図１の化学成分を参照）に基づき、状態図計算ソフトＴｈｅｒｍｏ－Ｃａｌｃ ２０２０ａ及び合金データベースＦＥ６を用いて求めて記録した。変態点の目標値は９５０℃以上とした。

【0038】

飽和磁化（Ｊｓ）については、０．２ｍｍ厚さの板状の試験片についてＶＳＭ（振動試料型磁力計）を用いて、磁界の強さＨｍ＝２０００ｋＡ／ｍのときの磁化の値として記録した。飽和磁化（Ｊｓ）の目標値は２．０５Ｔ以上とした。

【0039】

コアロスについては、外径２８ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円環状の積層コアを０．２ｍｍ厚さの板状の試験片を５枚重ねて製作し、１００ターンの一次捲線と１００ターンの二次捲線を設けた。公知のコアロス測定装置を用い、一次捲線を１．５Ｔ、１ｋＨｚの正弦波による交流磁界で励磁したときの積層コアの損失Ｐｃｍを二次捲線に発生する信号に基づいて測定し、記録した。この条件でのコアロスの目標値は、１５０Ｗ／ｋｇ以下とした。

【0040】

平均結晶粒径については、上記したように焼鈍（Ｓ３）後の試験材及び最終的に得られた磁気調整処理（Ｓ５）後の試験材の両者について測定した。平均結晶粒径は、切り出した試験片について、光学顕微鏡で２５倍又は５０倍の倍率で５視野について組織を観察し、求積法にて求めた。

【0041】

焼鈍（Ｓ３）後については、平均結晶粒径が１５０μｍ以下であれば良好として「〇」を、１５０μｍ超～２００μｍ以下であれば可として「△」を、２００μｍ超であれば不良として「×」をそれぞれ記録した。また、磁気調整処理（Ｓ５）後（磁気焼鈍後）については、平均結晶粒径が４０μｍ以上を良好として「〇」を、４０μｍ未満であれば不良として「×」をそれぞれ記録した。

【0042】

また、冷間加工（Ｓ４）での加工性の評価については、冷間加工後の試験材の外観によって以下のように判定した。すなわち、割れの発生しなかったものについては良好として「〇」を、一部に割れを発生したが製品形状とし得たものを可として「△」を、全面に割れを発生し、製品形状とし得なかったものを不良として「×」をそれぞれ記録した。

【0043】

図３に示すように、実施例１～７において、α／α＋γ変態点については９５０℃以上、飽和磁化（Ｊｓ）については２．０５Ｔ以上、コアロスについては１５０Ｗ／ｋｇ以下と目標値を満たした。平均結晶粒径及び加工性については、実施例１～６において「良好」であり、実施例７については焼鈍後の平均結晶粒径及び加工性について「可」であった。実施例７については、焼鈍後の平均結晶粒径が比較的大きかったが、熱間圧延の温度を高くした影響であると考えられる。

【0044】

例えば、図４（ａ）に示すように、実施例６の焼鈍（Ｓ３）後の断面組織写真では方向性のほとんどない組織が観察された。平均結晶粒径は１５０μｍ以下となる１００μｍであった。また、図４（ｂ）に示すように、実施例６の冷間加工（Ｓ４）後の断面組織写真では、紙面左右方向に延びた結晶粒が観察され、冷間加工された冷間加工組織を有することが判った。また、図４（ｃ）に示すように、実施例６の磁気調整処理（Ｓ５）後の断面組織写真では、結晶粒界を直線的にした組織が観察され、加工歪みを開放した再結晶組織を有することが判った。実施例６の磁気調整処理（Ｓ５）後の平均結晶粒径は４０μｍ以上となる５０μｍであった。

【0045】

以上のように、実施例１～７によれば、コアロスを低く抑えるなど軟磁性部材として必要とされる磁気特性を得ることができた。

【0046】

一方、比較例１～４は、実施例１と同様にＣｏを５質量％程度含有するものである。比較例１は、変態点を低くし、磁気焼鈍後（磁気調整処理（Ｓ５）後）の平均結晶粒径が小さかった。その結果、コアロスを大とし、軟磁性部材として必要とされる磁気特性を得られなかった。ＳｉもＡｌも含有しなかったためと考えられる。比較例２は、同様に、変態点を低くし、磁気焼鈍後の平均結晶粒径が小さかった。その結果、コアロスを大とし、軟磁性部材として必要とされる磁気特性を得られなかった。Ａｌを含有しなかったためと考えられる。比較例３では、変態点を９５０℃以上としたものの、コアロスが大きく、軟磁性部材として必要とされる磁気特性を得られなかった。Ｓｉを含有しなかったためと考えられる。比較例４は、軟磁性部材として必要とされる磁気特性を得られたものの、加工性を不良とした。Ｓｉ及びＡｌの両者とも含有するが、Ｓｉの含有量が多すぎたものと考えられる。

【0047】

比較例５～８は、実施例２と同様にＣｏを１０質量％程度含有するものである。比較例５～７はＣｏの含有量は異なるものの、それぞれ比較例１～３と同様であった。Ｓｉ及びＡｌの含有についても同様と考えられる。比較例８は、比較例４と同様に、軟磁性部材として必要とされる磁気特性を得られたものの、加工性を不良とした。Ａｌの含有量が多すぎたものと考えられる。

【0048】

比較例９～１４は、実施例３～６と同様にＣｏを１８質量％程度含有するものである。比較例９～１１はＣｏの含有量は異なるものの、それぞれ比較例１～３と同様であった。比較例１２は、コアロスが大きくなってしまった。Ｓｉ及びＡｌの合計量が少なかったためと考えられる。比較例１３は、コアロスが小さかったものの、加工性は不良であった。Ｓｉ及びＡｌの合計量が多すぎるとともに、Ｓｉ単独での含有量も多く、一方で、Ａｌ単独での含有量が少なかったためと考えられる。比較例１４は、加工性を不良とした。Ｓｉ及びＡｌの合計量が多すぎるとともにＳｉ単独での含有量も多かったためと考えられる。

【0049】

比較例１５は、Ｃｏ２７．２質量％と実施例よりも多く含有したものである。変態点が低く、磁気焼鈍後の平均結晶粒径を不良とした。その結果、コアロスが大きく、また、加工性も不良であった。Ｃｏの含有量が多く、素材を脆化させてしまったものと考えられる。

【0050】

ところで、上記した実施例を含む軟磁性部材を与え得るＦｅ－Ｃｏ系合金の組成範囲は以下のように定められる。まず、必須添加元素について説明する。

【0051】

Ｃｏは、軟磁性部材として必要とされる磁気特性を確保する上で、特に、高い飽和磁束密度Ｂｓを得る上で必須となる元素である。一方で、Ｃｏを過剰に含有させると、Ｆｅ－Ｃｏ系規則相を生成して素材を著しく脆化させてしまうとともに、非常に高価な原料であるためにコストの増大を招く。これらを考慮して、Ｃｏは、質量％で、５．００％～２５．００％の範囲内である。

【0052】

Ｓｉは、素材の電気抵抗を高めるとともに、軟磁性材料において重要とされる低い結晶磁気異方性定数及び低い磁歪定数を確保し、高周波領域での使用における鉄損Ｐｃｍを大幅に低減させ得る。一方で、Ｓｉを過剰に含有させると、飽和磁束密度Ｂｓの低下や素材の脆化を招く。これらを考慮して、Ｓｉは、質量％で、０．１０％～２．００％の範囲内、好ましくは１．００％～２．００％の範囲内である。

【0053】

Ａｌは、素材の電気抵抗を高めるとともに、軟磁性材料において重要とされる低い結晶磁気異方性定数を確保し、高周波領域での使用における鉄損Ｐｃｍを低下させ得る。一方で、Ａｌを過剰に含有させると、飽和磁束密度Ｂｓの低下や素材の脆化を招く。これらを考慮して、Ａｌは、質量％で、０．１０％～２．００％の範囲内、好ましくは０．２０％～０．５０％の範囲内である。

【0054】

なお、Ｓｉ及びＡｌは、上記した磁気異方性等の磁気特性を確保するためその合計の含有量に下限値があり、一方で、その合計量が過剰であると飽和磁束密度Ｂｓの低下や素材の脆化を招く。これらを考慮して、Ｓｉ及びＡｌの合計量は、質量％で、１．００％～３．００％の範囲内、好ましくは１．４０％～３．００％の範囲内であり、より好ましくは１．９０％～３．００％の範囲内である。

【0055】

次に、不純物であるが製造安定性を確保する上で含有を許容される元素について説明する。

【0056】

Ｃは、その存在状態によらず磁気特性に悪影響を与えるため、可能な限り低減することが望ましい。しかし、製造上、不可避的に混入したＣを完全に除去することは困難である。そこで、軟磁性部材としての磁気特性に影響を与えない範囲を考慮して、その許容される含有量は、質量％で、０．０２０％以下である。

【0057】

Ｍｎは、Ｓと結合することで硫化物を形成し、磁気特性を悪化させるため、可能な限り低減することが望ましい。しかし、製造上、不可避的に混入したＭｎを完全に除去することは困難である。そこで、軟磁性部材としての磁気特性に影響を与えない範囲を考慮して、その許容される含有量は、質量％で、０．１０％以下である。

【0058】

Ｐは、その存在状態によらず磁気特性に悪影響を与えるため、可能な限り低減することが望ましい。しかし、製造上、不可避的に混入しＰを完全に除去することは困難である。そこで、軟磁性部材としての磁気特性に影響を与えない範囲を考慮して、その許容される含有量は、質量％で、０．０１０％以下である。

【0059】

Ｓは、Ｍｎと結合することで流下物を形成し、磁気特性を悪化させるため、可能な限り低減することが望ましい。しかし、製造上、不可避的に混入したＳを完全に除去することは困難である。そこで、軟磁性部材としての磁気特性に影響を与えない範囲を考慮して、その許容される含有量は、質量％で、０．００５％以下である。

【0060】

Ｃｕは、その存在状態によらず磁気特性に悪影響を与えるため、可能な限り低減することが望ましい。しかし、製造上、不可避的に混入したＣｕを完全に除去することは困難である。そこで、軟磁性部材としての磁気特性に影響を与えない範囲を考慮して、その許容される含有量は、質量％で、０．０５％以下である。

【0061】

Ｎｉは、磁性を有する元素であるが、上記した実施例の軟磁性部材においては磁気特性を劣化させるため、可能な限り低減することが望ましい。しかし、製造上、不可避的に混入したＮｉを除去することは困難である。そこで、軟磁性部材としての磁気特性に影響を与えない範囲を考慮して、その許容される含有量は、質量％で、０．１０％以下である。

【0062】

Ｃｒは、その存在状態によらず磁気特性に悪影響を与えるため、可能な限り低減することが望ましい。しかし、製造上、不可避的に混入したＣｒを完全に除去することは困難である。そこで、軟磁性部材としての磁気特性に影響を与えない範囲を考慮して、その許容される含有量は、質量％で、０．１０％以下である。

【0063】

Ｍｏは、その存在状態によらず磁気特性に悪影響を与えるため、可能な限り低減することが望ましい。しかし、製造上、不可避的に混入したＭｏを完全に除去することは困難である。そこで、軟磁性部材としての磁気特性に影響を与えない範囲を考慮して、その許容される含有量は、質量％で、０．１０％以下である。

【0064】

Ｔｉは、ＣやＮと結合することで炭化物や窒化物を形成し、磁気特性を悪化させるため、可能な限り低減することが望ましい。しかし、製造上、不可避的に混入したＴｉを完全に除去することは困難である。そこで、軟磁性部材としての磁気特性に影響を与えない範囲を考慮して、その許容される含有量は、質量％で、０．０１０％以下である。

【0065】

Ｏは、種々の元素と高温でも安定な酸化物系介在物を形成し、磁気特性を悪化させるため、可能な限り低減することが望ましい。しかし、製造上、不可避的に混入したＯを完全に除去することは困難である。そこで、軟磁性部材としての磁気特性に影響を与えない範囲を考慮して、その許容される含有量は、質量％で、０．００５％以下である。

【0066】

Ｎは、ＡｌやＴｉと結合することで窒化物を形成し、磁気特性を悪化させるため、可能な限り低減することが望ましい。しかし、製造上、不可避的に混入したＮを完全に除去することは困難である。そこで、軟磁性部材としての磁気特性に影響を与えない範囲を考慮して、その許容される含有量は、質量％で、０．００５％以下である。

【0067】

以上、本発明の代表的な実施例を説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】