(57)【要約】【課題】従来に比較して、高透磁率、高体積抵抗率を有する軟磁性材料を提供すること。【解決手段】質量％で、Ｎｉ：３５〜５０％、Ｃｒ：５〜１０％、および、Ｍｎ：０．１〜１５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる軟磁性材料とする。Ｍｏ：０．０１〜５％、Ａｌ：０．０１〜５％、および、Ｖ：０．０１〜５％から選択される１種または２種以上をさらに含有していても良い。また、Ｃｕ：０．００１〜１０％、Ｃｏ：０．００１〜１０％、および、Ｓｉ：０．００１〜５％から選択される１種または２種以上をさらに含有していても良い。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｎｉ：３５〜５０％、
Ｃｒ：５〜１０％、および、
Ｍｎ：０．１〜１５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなることを特徴とする軟磁性材料。
【請求項２】
質量％で、
Ｍｏ：０．０１〜５％、
Ａｌ：０．０１〜５％、および、
Ｖ  ：０．０１〜５％から選択される１種または２種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載の軟磁性材料。
【請求項３】
質量％で、
Ｃｕ：０．００１〜１０％、
Ｃｏ：０．００１〜１０％、および、
Ｓｉ：０．００１〜５％から選択される１種または２種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１または２に記載の軟磁性材料。
【請求項４】
交流を使用する磁気回路に用いられることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の軟磁性材料。
【請求項５】
板状、箔状、粉末状、ワイヤー状、または、メッシュ状であることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の軟磁性材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟磁性材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟磁性材料は、磁壁が容易に動く材料で、小さな磁場をかけると磁化される材料である。磁気的に柔らかいことから軟磁性材料と呼ばれ、外部磁場によって容易に磁化されたり、反方向の外部磁場により容易に消磁されるため、トランスの磁芯や電子部品のインダクターのコア等に使用されている。近年、軟磁性材料は、電気機器や電子機器の磁気回路部品・素子等への適用が拡大している。
【０００３】
ところで、最近注目されている技術の一つに、例えば、非接触充電技術がある。非接触充電技術は、電磁誘導を利用したものであり、従来充電のようにコネクタ類を接続して充電する必要がない。
【０００４】
すなわち、図１に示すように、一次側モジュール（充電器側）Ｍ１のコイルＣ１に交流電流ＡＣを流すと、磁場が発生し、磁場中に置かれた二次側モジュール（携帯電話等）Ｍ２のコイルＣ２に電流が流れる。この電磁誘導を利用して、離れた二つのコイルＣ１、Ｃ２間で電力を伝送するのが非接触充電技術である。この原理を利用すれば、二次側モジュールＭ２に直接コネクタ類を接続する必要がなく、コイルＣ１、Ｃ２同士を近づけるだけで充電池Ｂの充電を行うことができる。
【０００５】
図１において、充電池Ｂは、通常、アルミニウム等の金属部材により覆われている。そのため、上記電磁誘導時に、金属部材に渦電流が発生し、磁気エネルギーが低下する。この磁気エネルギーの低下を抑制し、充電性を確保するため、充電池ＢとコイルＣ２との隙間Ａに、上述した軟磁性材料が配置される。
【０００６】
このような用途に用いられる代表的な軟磁性材料としては、例えば、パーマロイ（Ｆｅ−７８．５Ｎｉ）などがある（非特許文献１参照）。
【０００７】
【非特許文献１】小沼  稔  著「磁性材料」工学図書株式会社、平成８年４月２５日、ｐ８１−８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の軟磁性材料は以下の点で問題があった。すなわち、携帯電話等の二次側モジュールＭ２は、近年、ますます薄型化・小型化されてきている。そのため、充電池ＢとコイルＣ２とが近づき、両者の間の隙間Ａはますます狭くなる傾向がある。
【０００９】
従来知られるパーマロイは、透磁率が比較的高いものの、体積抵抗率が比較的低い。そのため、１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚ程度の交流で使用すると、渦電流が発生しやすい。それ故、薄肉に形成しても、狭い隙間に適用することは困難である。
【００１０】
このように高透磁率、高体積抵抗率を有する軟磁性材料のニーズがあるにも関わらず、このような軟磁性材料が見当たらないのが現状であった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、従来に比較して、高透磁率、高体積抵抗率を有する軟磁性材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係る軟磁性材料は、質量％で、Ｎｉ：３５〜５０％、Ｃｒ：５〜１０％、および、Ｍｎ：０．１〜１５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなることを要旨とする。
【００１３】
ここで、上記軟磁性材料は、質量％で、Ｍｏ：０．０１〜５％、Ａｌ：０．０１〜５％、および、Ｖ：０．０１〜５％から選択される１種または２種以上をさらに含有していても良い。
【００１４】
また、上記軟磁性材料は、質量％で、Ｃｕ：０．００１〜１０％、Ｃｏ：０．００１〜１０％、および、Ｓｉ：０．００１〜５％から選択される１種または２種以上をさらに含有していても良い。
【００１５】
上記軟磁性材料は、交流を使用する磁気回路に好適に用いることができる。
【００１６】
上記軟磁性材料は、板状、箔状、粉末状、ワイヤー状、または、メッシュ状であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る軟磁性材料は、上記化学組成にしたことにより、従来の軟磁性材料に比較して、高透磁率、高体積抵抗率を有する。したがって、これを例えば、非接触充電技術における二次側モジュールに適用した場合には、二次側モジュールの薄型化、小型化に寄与しつつ、充電性を確保しやすくなる等の利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の一実施形態に係る軟磁性材料（以下、「本軟磁性材料」ということがある。）について詳細に説明する。
【００１９】
本軟磁性材料は、以下のような元素を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる。その添加元素の種類、成分割合および限定理由などは、以下の通りである。なお、成分割合の単位は、質量％である。
【００２０】
・Ｎｉ：３５〜５０％
Ｎｉは、磁気特性（透磁率）向上のための元素として添加される。Ｎｉ含有量が３５％未満になると、キュリー温度が室温に下がり、室温での透磁率がなくなる。一方、Ｎｉ含有量が５０％を越えると、体積抵抗率が小さくなりやすい。よって、Ｎｉ含有量を３５〜５０％とする。
【００２１】
Ｎｉ含有量の下限は、製造性（プレス加工性）等の観点から、好ましくは、３８％以上であると良い。一方、Ｎｉ含有量の上限は、製造性（プレス加工性）等の観点から、好ましくは、４５％以下であると良い。
【００２２】
・Ｃｒ：５〜１０％
Ｃｒは、体積抵抗率向上のための元素として添加される。Ｃｒ含有量が５％未満になると、十分な体積抵抗率が得られなくなる。一方、Ｃｒ含有量が１０％を越えると、体積抵抗率の増加効果が飽和し、さらに、過剰な添加は、圧延性等の製造性の低下を招く。よって、Ｃｒ含有量を５〜１０％とする。
【００２３】
Ｃｒ含有量の下限は、好ましくは、６％以上であると良い。一方、Ｃｒ含有量の上限は、製造性（プレス加工性）等の観点から、好ましくは、９％以下であると良い。
【００２４】
・Ｍｎ：０．１〜１５％
Ｍｎは、体積抵抗率向上のための元素として添加される。Ｍｎ含有量が０．１％未満になると、体積抵抗率を上げる効果が小さくなる。また、Ｍｎは、原料から混入するため、過度にＭｎを制限することは、原料選択の余地を狭めることになる。一方、Ｍｎ含有量が１５％を越えると、圧延性等の製造性の低下を招く。よって、Ｍｎ含有量を０．１〜１５％とする。
【００２５】
Ｍｎ含有量の下限は、好ましくは、０．５％以上、より好ましくは、０．６％以上であると良い。一方、Ｍｎ含有量の上限は、好ましくは、１．５％以下であると良い。
【００２６】
本軟磁性材料は、上述した必須元素に加えて、さらに、以下の元素から選択される１種または２種以上の元素を任意に含んでいても良い。各元素の成分割合、限定理由などは、以下の通りである。
【００２７】
・Ｍｏ：０．０１〜５％、Ａｌ：０．０１〜５％、および、Ｖ：０．０１〜５％から選択される１種または２種以上
Ｍｏは、体積抵抗率向上のための元素として添加される。Ｍｏ含有量が０．０１％未満になると、体積抵抗率を上げる効果が小さくなる。また、Ｍｏは、一方、Ｍｏ含有量が５％を越えると、圧延性等の製造性の低下を招く。また、体積抵抗率を上げる効果も小さくなる。よって、Ｍｏ含有量を０．０１〜５％とする。
【００２８】
Ｍｏ含有量の下限は、好ましくは、０．０３％以上であると良い。一方、Ｍｏ含有量の上限は、好ましくは、２％以下であると良い。
【００２９】
Ａｌは、体積抵抗率向上のための元素として添加される。Ａｌ含有量が０．０１％未満になると、十分な体積抵抗率が得られなくなる。一方、Ａｌ含有量が５％を越えると、体積抵抗率を上げる効果が小さくなる。よって、Ａｌ含有量を０．０１〜５％とする。
【００３０】
Ａｌ含有量の下限は、体積抵抗率向上等の観点から、好ましくは、０．１％以上であると良い。一方、Ａｌ含有量の上限は、好ましくは、２％以下であると良い。
【００３１】
Ｖは、体積抵抗率向上のための元素として添加される。Ｖ含有量が０．０１％未満になると、その効果を十分に得ることができない。一方、Ｖ含有量が５％を越えると、体積抵抗率を上げる効果が小さくなる。さらに、Ｖの過剰な添加は、材料を脆くし、また、飽和磁化の劣化を招く。よって、Ｖ含有量を０．０１〜５％とする。
【００３２】
Ｖ含有量の下限は、体積抵抗率向上等の観点から、好ましくは、０．１％以上であると良い。一方、Ｖ含有量の上限は、好ましくは、２％以下であると良い。
【００３３】
・Ｃｕ：０．００１〜１０％、Ｃｏ：０．００１〜１０％、および、Ｓｉ：０．００１〜５％から選択される１種または２種以上
Ｃｕは、体積抵抗率向上のための元素として添加される。Ｃｕ含有量を０．００１％未満にするには製造コストが増大する。一方、Ｃｕ含有量が１０％を越えると、体積抵抗率を上げる効果が小さくなる。また、圧延性等の製造性も低下する。よって、Ｃｕ含有量を０．００１〜１０％とする。
【００３４】
Ｃｕ含有量の下限は、好ましくは、０．１％以上であると良い。一方、Ｃｕ含有量の上限は、製造性（プレス加工性）等の観点から、好ましくは、２％以下であると良い。
【００３５】
Ｃｏは、磁気特性（透磁率）向上のための元素として添加される。Ｃｏ含有量を０．００１％未満にするには製造コストが増大する。一方、Ｃｏ含有量が１０％を越えると、圧延性等の製造性も低下する。よって、Ｃｏ含有量を０．００１〜１０％とする。
【００３６】
Ｃｏ含有量の下限は、製造性（プレス加工性）等の観点から、好ましくは、０．１％以上であると良い。一方、Ｃｏ含有量の上限は、好ましくは、１．５％以下であると良い。
【００３７】
Ｓｉは、体積抵抗率向上のための元素として添加される。Ｓｉ含有量を０．００１％未満にするには製造コストが増大する。一方、Ｓｉ含有量が５％を越えると、体積抵抗率を上げる効果が小さくなる。また、圧延性等の製造性も低下する。よって、Ｓｉ含有量を０．００１〜５％とする。
【００３８】
Ｓｉ含有量の下限は、好ましくは、０．５％以上であると良い。一方、Ｓｉ含有量の上限は、製造性（プレス加工性）等の観点から、好ましくは、２％以下であると良い。
【００３９】
また、本軟磁性材料は、以下の種類および量の不純物元素を含んでいても良い。本発明の効果の妨げにはならないし、これらを無理に除去しようとすると製造コストも上昇するからである。
【００４０】
・Ｃ：０．０３％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｈ：０．１％以下、Ｎ：０．１％以下、Ｏ：０．５％以下
【００４１】
本軟磁性材料の形状は、特に限定されるものではない。用途等に応じて選択することができる。
【００４２】
本軟磁性材料の形状としては、具体的には、例えば、板状、箔状、膜状、厚膜状、粉末状、ワイヤー状、メッシュ状などを例示することができる。好ましくは、小型化、薄型化、軽量化等の観点から、箔状であると良い。なお、粉末状の軟磁性材料から印刷等により成形体を形成し、これを圧縮加工することによって板状、箔状等の軟磁性材料に変形させることも可能である。
【００４３】
本軟磁性材料は、交流を使用する磁気回路等に好適に用いることができる。具体的には、交流を使用する磁気回路のコア等として使用することができる。
【００４４】
このような交流を使用する磁気回路が組み込まれる物としては、例えば、非接触無線充電システムの送電モジュール（例えば、充電器等）や受電モジュール（例えば、携帯電話、ラップトップコンピュータ、ワイヤレスマウスなどのモバイル機器、リニアモーターカー、ハイブリッドバス、トロリーバスなどの輸送機器用無線充電、電動歯ブラシ、電気シェーバー、カラオケ用ワイヤレスマイク、鼻毛カッター、ホットビューラーなどの家電製品、ドリルなどの電動工具、人工腎臓、補助人工腎臓、ウェアラブルモバイル機器などの体内埋込型小型医療機器、カプセル型内視鏡、遠隔操作ロボット、人工衛星のエネルギー伝送、キーレス用アンテナコア等）を例示することができる。非接触無線充電システムに適用した場合には、送受信電力効率を向上させることができる。
【００４５】
他にも、交流を使用する磁気回路が組み込まれる物としては、例えば、自動車用キーレス、スマートキーシステム（１００〜１３５ｋＨｚ）のＬＦアンテナコア及び電波時計用アンテナコアなどを例示することができる。
【００４６】
次に、本軟磁性材料の製造方法の一例について説明する。
本軟磁性材料を得るには、先ず、上述した化学組成となるように各原料を秤量し、例えば、プラズマスカル炉、真空アーク溶解炉、真空誘導炉、大気誘導炉、雰囲気誘導炉、電子ビーム、大気アーク炉等の種々の溶解炉を用いて、合金インゴットを溶製する。
【００４７】
その後、得られた合金インゴットを、熱間加工（熱間鍛造、熱間圧延等）−冷間加工（冷間圧延等）し、所望形状に成形する。
【００４８】
また、得られた合金インゴット、及び箔状等の本軟磁性材料の形状に成形した後のものに対して、必要に応じて、各種の熱処理（光輝焼鈍、磁気焼鈍、溶体化処理等）を施しても良い。さらに、必要に応じて、冷間加工（冷間圧延等）あるいは温間加工（温間圧延等）も可能である。
【００４９】
光輝焼鈍処理時の温度としては、具体的には、例えば、８００〜１１００℃、好ましくは、９００〜１０００℃の範囲を例示することができる。光輝焼鈍処理を行った場合には、再結晶等の利点がある。
【００５０】
磁気焼鈍処理時の温度としては、具体的には、例えば、４００〜１１００℃、好ましくは、９００〜１０００℃の範囲を例示することができる。磁気焼鈍処理を行った場合には、加工歪を除去し、結晶粒が粗大化し、磁気特性向上等の利点がある。
【００５１】
また、本軟磁性材料は、上記以外にも、例えば、所定の化学組成を有する合金溶湯を用い、アトマイズ法（ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、ガス＋水アトマイズ法等）により粉末を製粉したり、液体超急冷法により作製された箔状リボン片や箔状帯片を粉砕して粉末を製粉したりする等の方法により製造することもできる。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明を実施例を用いてより具体的に説明する。
表１に示す化学組成（質量％）の合金インゴット５０ｋｇを真空溶解により溶製した。次いで、得られた合金インゴットを熱間鍛造した後、グラインダーにより表面の酸化物層を除去し、厚み２０ｍｍ×長さ１ｍの板状の供試材とした。
【００５３】
【表１】
2010070814.tif 000002
【００５４】
２．評価
作製した各供試材から各種形状の試験片を作製し、以下のようにして透磁率、体積抵抗率、磁気変態点を測定するとともに圧延性を調べた。
【００５５】
（透磁率）
上記供試材に対して８００℃×３０分の溶体化処理を行い、１ｍｍ厚、巾１００ｍｍまで圧延した。次いで、８００℃×３０秒の熱処理を行い、２０μｍ厚まで圧延した。次いで、８００℃×３０秒の熱処理を行い、１０μｍまで圧延した。さらに、８００℃×３０秒の熱処理を行い、このようにして得られた圧延材から、エッチングにより外径１０ｍｍ×内径６ｍｍ×厚み１０μｍのリング状試験片を作製した。次いで、ＬＣＲメーター（アジレントテクノロジー社製：ＨＰ４１９４）を用いて上記リング状試験片の１０ｋＨｚにおける透磁率を測定した。
【００５６】
（体積抵抗率）
上記供試材から直径５ｍｍ×長さ１００ｍｍの棒状試験片を切り出し、ＪＩＳ  Ｃ２５２５に準拠して、体積抵抗率を測定した。
【００５７】
（磁気変態点）
上記供試材から直径５ｍｍ×長さ５ｍｍの円柱状試験片を切り出し、振動試料型磁力計（東英工業（株）製：ＶＳＭ−５−１５型）を用いて、磁気変態点を測定した。
【００５８】
（圧延性）
上記供試材から直径１５ｍｍ×長さ２０ｍｍの円柱試験片を切り出し、これを２０℃の温度下にて長さ方向に６０％圧縮する端面拘束圧縮試験をＮ＝１０で行った。
【００５９】
上記端面拘束圧縮試験において、割れが全く発生しなかった場合を圧延性に優れるとして「○」、割れが２０％以下で発生した場合を圧延は可能だが生産性に劣る（一回の圧延の加工率を下げる必要があるため）として「△」、割れが５０％以上発生した場合を圧延性に劣るとして「×」と評価した。
【００６０】
表２に上記結果をまとめて示す。
【００６１】
【表２】
2010070814.tif 000003
【００６２】
表２を相対比較すると、以下のことが分かる。すなわち、比較例１、２は、Ｎｉ含有量が３５％未満であるので、磁気変態点温度（キュリー温度）が室温に下がり、室温での透磁率がなくなってしまっている。また、比較例１は、体積抵抗率もそれほど高くない。
【００６３】
比較例３、４は、Ｎｉ含有量が５０％を越えるので、体積抵抗率が小さくなっていることが分かる。また、比較例１よりも透磁率が高くなるものの十分な値ではない。
【００６４】
比較例５、６は、Ｃｒ含有量が１０％を越えているので、体積抵抗率が高くなっているものの、透磁率の値が十分な値ではない。
【００６５】
比較例７、８は、Ｃｒ含有量が５％未満であるので、十分な体積抵抗率が得られていない。
【００６６】
比較例９、１０は、Ｍｎ含有量が１５％を越えているので、圧延性が悪く、製造性の低下を招きやすい。さらに、比較例９は、透磁率も低い。
【００６７】
比較例１１、１２は、Ｍｏ含有量が５％を越えているので、圧延性が悪く、製造性の低下を招きやすい。さらに、透磁率も低い。
【００６８】
比較例１３、１４は、Ａｌ含有量が５％を越えているので、圧延性が悪く、製造性の低下を招きやすい。さらに、透磁率も低い。
【００６９】
比較例１５、１６は、Ｖ含有量が５％を越えているので、透磁率が低い。また、圧延性も悪く、製造性の低下を招きやすい。
【００７０】
比較例１７は、Ｃｕ含有量が１０％を越えているので、体積抵抗率が低い。また、圧延性も悪く、製造性の低下を招きやすい。
【００７１】
比較例１８は、Ｃｏ含有量が１０％を越えているので、圧延性が悪く、製造性の低下を招きやすい。
【００７２】
比較例１９は、Ｓｉ含有量が５％を越えているので、圧延性も悪く、製造性の低下を招きやすい。
【００７３】
これら比較例に対し、実施例は、何れも、高透磁率、高体積抵抗率を有していることが確認できた。また、圧延性も良好であり、割れ等を生じさせずに薄く形成しやすいことが確認できた。
【００７４】
以上、本発明の実施形態、実施例について説明した。本発明は、これらの実施形態、実施例に特に限定されることなく、種々の改変を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】非接触無線充電技術について説明するための図である。
【図１】
2010070814.tif 000004