(57)【要約】【課題】鉄基金属ガラス合金で形成された従来の合金粉末において、耐食性が更に向上された鉄基金属ガラス合金粉末を提供する。【解決手段】Ｆｅを主体とする鉄基金属元素群と、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｃから成る半金属元素群と、Ｎｂ又はＭｏのうち少なくとも１種以上から成る少量の過冷度改善元素群と、を基本組成とする。鉄基金属ガラス合金は、該基本組成に耐食性改質成分を添加して得られる。得られた鉄基金属ガラス合金粉末は、耐食性と磁気特性と、絶縁性とが優れている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄基金属ガラス合金で形成される粉末であって、
組成式（Ｆｅ1-s-tＣｏsＮｉt）100-x-y｛（ＳｉaＢb）m（ＰcＣd）n｝xＭyで表される、鉄基金属元素群、半金属元素群、及び、過冷度改善元素群（Ｍ：Ｎｂ又はＭｏのうち少なくとも１種以上）から構成される鉄基金属ガラス合金において、
前記鉄基金属元素群の組成比率が、１９≦ｘ≦３０、０＜ｙ≦６．０、０≦ｓ≦０．３５、０≦ｔ≦０．３５、かつ、ｓ＋ｔ≦０．３５であり、
さらに前記半金属元素群に係る組成比率が、
（０．５：１）≦（ｍ：ｎ）≦（６：１）、
（２．５：７．５）≦（ａ：ｂ）≦（５．５：４．５）、
（５．５：４．５）≦（ｃ：ｄ）≦（９．５：０．５）であり、
さらに、Ｃｒ又はＺｒのうち少なくとも１種以上が耐食性改質成分として添加され、該耐食性改質成分の含有率が合金成分全量において、０．３０〜５．５ｗｔ％であることを特徴とする鉄基金属ガラス合金粉末。
【請求項２】
前記耐食性改質成分は、Ａｌを更に含み、前記Ａｌの含有率は０．０１〜０．７５ｗｔ％であり、且つＡｌを含む耐食性改質成分の合計含有率が１．０〜５．０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１記載の鉄基金属ガラス合金粉末。
【請求項３】
前記組成式は、Ｆｅ100-x-y｛（ＳｉaＢb）ｍ（ＰcＣd）n｝xＭyであることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄基金属ガラス合金粉末。
【請求項４】
前記過冷度改善元素群の組成比率は、０．０５≦ｙ≦２．４であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の鉄基金属ガラス合金粉末。
【請求項５】
前記半金属元素群の組成比率は、
（１．５：１）≦（ｍ：ｎ）≦（５．５：１）、
（３．５：６．５）≦（ａ：ｂ）≦（６．５：３．５）、
（６．０：４．０）≦（ｃ：ｄ）≦（８．５：１．５）
であることを特徴とする請求項４に記載の鉄基金属ガラス合金粉末。
【請求項６】
前記鉄基金属ガラス合金粉末は、耐食性を向上させると共に比抵抗を向上させるために、Ｖ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｍｎのうち少なくとも１種以上から選択される耐食性改質副成分が更に添加されており、該耐食性改質副成分の含有率は０．０３〜０．７０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の鉄基金属ガラス合金の粉末。
【請求項７】
前記鉄基金属ガラス合金粉末の粒子径は、０．５〜５０μmであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の鉄基金属ガラス合金粉末。
【請求項８】
前記鉄基金属ガラス合金粉末は、水アトマイズ法で製造されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の鉄基金属ガラス合金粉末。
【請求項９】
鉄基金属ガラス合金で形成される粉末であって、
組成式（Ｆｅ1-s-tＣｏsＮｉt）100-x-y｛（ＳｉaＢb）m（ＰcＣd）n｝xＭyで表される、鉄基金属元素群、半金属元素群、及び、過冷度改善元素群（Ｍ：Ｎｂ又はＭｏのうち少なくとも１種以上）から構成される鉄基金属ガラス合金において、
前記鉄基金属元素群の組成比率が、１９≦ｘ≦３０、０＜ｙ≦６．０、０≦ｓ≦０．３５、０≦ｔ≦０．３５、かつ、ｓ＋ｔ≦０．３５であり、
さらに前記半金属元素群に係る組成比率が、
（０．５：１）≦（ｍ：ｎ）≦（６：１）、
（２．５：７．５）≦（ａ：ｂ）≦（５．５：４．５）、
（５．５：４．５）≦（ｃ：ｄ）≦（９．５：０．５）であり、
更に、Ｖ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｍｎのうち少なくとも１種以上が耐食性改質成分として添加され、該耐食性改質成分の含有率が０．０３〜０．７０ｗｔ％となるように添加されていることを特徴とする鉄基金属ガラス合金粉末。
【請求項１０】
前記過冷度改善元素群の組成比率は、０．０５≦ｙ≦２．３であることを特徴とする請求項９に記載の鉄基金属ガラス合金粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汎用の鉄基金属元素をベースとした鉄基金属ガラス合金粉末であって、従来と比較して耐食性に優れた電子部品の構成材料として好適に使用できる鉄基金属ガラス合金粉末を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄基金属ガラス合金粉末は、圧粉成形した場合に優れた磁気特性が得られるので、インダクター、チョークコイル等、の電子部品を製造する磁性材料として、広い用途への利用が期待されている。
【０００３】
これまでに、いくつかのアモルファス組成の鉄基金属ガラス合金が見出されてきた。従来の鉄基金属ガラス合金は、アモルファス組成を安定して得るために、例えば、Ｇａ，Ｐｄ，Ｚｒなどの希少元素を多量に含量させて製造されていたので、製造コストが高くなっていた。さらにアモルファス組成を安定して得るために、大きな過冷度下での非酸化雰囲気中で製造されていた。このようにして得られた鉄基金属ガラス合金は優れた磁気特性を持つが、コスト的な見地から実用化には至っていない。
【０００４】
なお、過冷度とは、下記式であらわされる△Ｔｘを意味する。
△Ｔｘ＝Ｔｘ−Ｔｇ（Ｔｘ：再結晶化開始温度、Ｔｇ：ガラス転移温度）
【０００５】
前記の問題点を解決するために、比較的低価格の元素で構成し、かつ大気雰囲気でも作成が可能な鉄基金属ガラス合金が特許文献１により提案されている。しかし、特許文献１は、鉄基金属元素としてＦｅの他に、Ｆｅよりも高価なＣｏ、Ｎｉ、さらにはＭｏを必須元素として多量に含有させる組成であるため、製造コストが高くなる。
【０００６】
また、高価な特殊金属を用いずに、安価な元素である鉄をベースとし、かつ大気雰囲気で容易にアモルファス組成が得られる鉄基金属ガラス合金が特許文献２によって提案されている。特許文献２によって提案された鉄基金属ガラス合金は、優れた磁気特性を有することから電子材料として好適に用いることができる。しかしながら、近年、高性能化された電子機器の部品である、例えば携帯端末等の磁心等の用途には、さらなる耐食性の向上が要求されるようになってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−０８０９４９号公報
【特許文献２】特開２００５−２９０４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記問題点を解決すると共に、前記特許文献２に記載の鉄基金属ガラス合金で形成された粉末において、磁気特性および絶縁性とともに耐食性を向上させた鉄基金属ガラス合金粉末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】
【０００９】
本発明の一態様の鉄基金属ガラス合金粉末は、組成式（Ｆｅ1-s-tＣｏsＮｉt）100-x-y｛（ＳｉaＢb）m（ＰcＣd）n｝xＭyで表される、鉄基金属元素群、半金属元素群、及び、過冷度改善元素群（Ｍ：Ｎｂ又はＭｏのうち少なくとも１種以上）から構成される鉄基金属ガラス合金において、前記鉄基金属元素群の組成比率が、１９≦ｘ≦３０、０＜ｙ≦６、０≦ｓ≦０．３５、０≦ｔ≦０．３５、かつ、ｓ＋ｔ≦０．３５であり、さらに前記半金属元素群に係る組成比率が、
（０．５：１）≦（ｍ：ｎ）≦（６：１）、
（２．５：７．５）≦（ａ：ｂ）≦（５．５：４．５）、
（５．５：４．５）≦（ｃ：ｄ）≦（９．５：０．５）
であり、更に、Ｃｒ又はＺｒのうち少なくとも１種以上が耐食性改質成分として添加され、該耐食性改質成分の含有率が０．５〜５．５ｗｔ％であることを特徴とする。耐食性改質成分として、Ｃｒ又はＺｒのうち少なくとも１種以上が添加されることによって、鉄基金属ガラス合金粉末の表面に酸化皮膜（酸化層）を形成し、磁気特性及び絶縁性とともに耐食性に優れた鉄基金属ガラス合金粉末を安価に製造することができる。
【００１０】
ここで、合金の成分元素の「含有率」は、前記組成式に対して添加元素（耐食性改質成分、耐食性改質副成分）を含有した鉄族基ガラス合金粉末の全体量に対する成分元素の含有率（ｗｔ％）を示す。また、前記組成式における組成比率は特に断りのない限り原子％（at％）又は原子比を示す。
【００１１】
また、前記耐食性改質成分は、更にＡｌが添加され、前記Ａｌの含有率が０．０３〜０．５ｗｔ％であり、且つＡｌを含む耐食性改質成分の合計含有率が１．０〜５．０ｗｔ％であってもよい。耐食性改質成分をＣｒとＡｌ、ＺｒとＡｌ、又は、ＣｒとＡｌとＺｒのいずれかの組み合わせとして添加することで、これらの元素の相乗効果によって、耐食性が向上し、且つ鉄基金属ガラス合金粉末に求められる能力が向上する。
【００１２】
また、前記組成式は、Ｆｅ100-x-y｛（ＳｉaＢb）m（ＰcＣd）n｝xＭyとしてもよい。Ｃｏ、Ｎｉを含まないことで、より安価に鉄基金属ガラス合金粉末を製造できる。
【００１３】
また、前記過冷度改善元素群の組成比率は、０．０５≦ｙ≦２．４としてもよい。耐食性改質成分を添加して鉄基金属ガラス合金粉末を製造してもアモルファス組成を損なうことがないので、磁気特性および絶縁性とともに、耐食性も優れた鉄基金属ガラス合金粉末を製造することができる。
【００１４】
また、前記半金属元素群の組成比率は、（１．５：１）≦（ｍ：ｎ）≦（５．５：１）、（３．５：６．５）≦（ａ：ｂ）≦（６．５：３．５）、（６．０：４．０）≦（ｃ：ｄ）≦（８．５：１．５）としてもよい。鉄基金属ガラス合金粉末の磁気特性を更に向上させることができる。
【００１５】
また、前記鉄基金属ガラス合金粉末は、耐食性を向上させると共に比抵抗を向上させるために、Ｖ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｍｎのうち少なくとも１種以上から選択される耐食性改質副成分が更に添加され、該耐食性改質副成分の合計含有率が０．０３〜０．７０ｗｔ％であってもよい。微量の耐食性改質副成分を添加することで、鉄基金属ガラス合金粉末の表面に酸化皮膜を形成すると共に、耐食性改質成分との相乗効果により鉄基金属ガラス合金粉末の比抵抗を向上させることができる。
【００１６】
また、前記鉄基金属ガラス合金粉末の粒子径は、０．５〜５０μmとしてもよい。本発明の鉄基金属ガラス合金粉末は微粉末であっても優れた耐食性を有しているので、高性能電子部品の材料として好適に用いることができる。なお、粒子径は特に断りのない限り平均粒子径（メディアン；ｄ５０）を指す。
【００１７】
また、前記鉄基金属ガラス合金粉末は、水アトマイズ法により製造してもよい。大気雰囲気下で製造することができるので、安価に金属ガラス合金粉末を得ることができる。また、水アトマイズ法で得られる金属ガラス合金粉末は小径かつ球形である。このため、渦電流損失を抑え、かつ金属ガラス合金粉末の充填密度を高めることができて、電子部品の性能を向上させることが出来る。
【００１８】
本発明の別の態様の鉄基金属ガラス合金粉末は、組成式（Ｆｅ1-s-tＣｏsＮｉt）100-x-y｛（ＳｉaＢb）m（ＰcＣd）n｝xＭyで表される、鉄基金属元素群、半金属元素群、及び、過冷度改善元素群（Ｍ：Ｎｂ又はＭｏのうち少なくとも１種以上）から構成される鉄基金属ガラス合金において、前記鉄基金属元素群の組成比率が、１９≦ｘ≦３０、０＜ｙ≦６、０≦ｓ≦０．３５、０≦ｔ≦０．３５、かつ、ｓ＋ｔ≦０．３５であり、さらに前記半金属元素群に係る組成比率が、
（０．５：１）≦（ｍ：ｎ）≦（６：１）、
（２．５：７．５）≦（ａ：ｂ）≦（５．５：４．５）、
（５．５：４．５）≦（ｃ：ｄ）≦（９．５：０．５）
であり、更に、耐食性改質成分として、Ｖ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｍｎのうち少なくとも１種以上が添加され、該耐食性改質成分の含有率が０．０２〜０．８０ｗｔ％であることを特徴とする。前記耐食性改質成分の添加量は微量であるで、耐食性が優れた鉄基金属ガラス合金粉末を安価に製造することができる。
【００１９】
また、前記過冷度改善元素群の組成比率は、０．０５≦ｙ≦２．４としてもよい。耐食性改質成分を添加して鉄基金属ガラス合金粉末を製造してもアモルファス組成が損なうことがないので、磁気特性に優れ、かつ優れた耐食性をもつ鉄基金属ガラス合金粉末を製造することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の鉄基金属ガラス合金粉末は、優れた磁気特性及び絶縁性とともに優れた耐食性を備えている。また、粒子径が小径で、かつ形状が球形の鉄基金属ガラス合金粉末である。このため、各種電子部品の圧粉成形用材料や、電子回路基板等に磁性膜を形成するための塗料用材料として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の鉄基金属ガラス合金粉末の製造に用いた水アトマイズ装置の概念を示す断面図である。
【図２】本発明の鉄基金属ガラス合金粉末を用いて製造されたチョークコイルを構成する圧粉磁心の透磁率・磁気損失を測定する方法を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の鉄基金属ガラス合金粉末は、前記特許文献２に記載の組成式
（Ｆｅ1-s-tＣｏsＮｉt）100-x-y｛（ＳｉaＢb）m（ＰcＣd）n｝xＭy
を基本組成とし、Ｆｅを主体とする鉄基金属元素群、および半金属元素群、および過冷度改善元素群（Ｍ：Ｎｂ又はＭｏのうち少なくとも１種以上）により構成される。
本発明の鉄基金属ガラス合金の組成式、及び該鉄基金属ガラス合金を構成する各成分の組成比率について、特許文献２に記載の内容に編集上の変更を加えて、以下の００２３段落〜００３３段落に説明する。
【００２３】
前記組成式（基本組成）において、各組成比率を調整することにより、過冷度ΔＴｘが４０Ｋ以下である鉄基金属ガラス合金が得られる。前記基本組成において、各元素群の組成比率は、１９≦ｘ≦３０、０＜ｙ≦６、０≦ｓ≦０．３５、０≦ｔ≦０．３５、かつ、ｓ＋ｔ≦０．３５、である。
【００２４】
鉄基金属元素群（Ｆｅ1-s-tＣｏsＮｉt）において、ｓ＋ｔ＞０．３５の範囲では、ＣｏやＮｉの含有量が増加し材料コストが増加するばかりでなく、過冷度が実測できないほど小さくなる。その結果、アモルファス組成を形成する条件である４０Ｋ以上の過冷度を得ることができない。
【００２５】
なお、Ｆｅ以外の鉄基金属元素である前記ＣｏやＮｉを含まない場合でも、４０Ｋ以上の過冷度を得ることができる。
【００２６】
また、半金属元素群（｛（ＳｉaＢb）m（ＰcＣd）n｝x）の総和の組成比率（ｘ）は、通常、１９≦ｘ≦３０の範囲が望ましいが、過冷度と磁気特性の両特性を考慮すると、２１≦ｘ≦２７の範囲がさらに望ましい。
【００２７】
ここで、ｘ＜１９％では、△Ｔｘ≧４０Ｋの過冷度が得られず、アモルファス単相が得られにくい。ｘ＞３０％では、材料コストが増加するとともに、Ｆｅ量の減少に伴って磁気特性が低下する。
【００２８】
また、前記半金属元素群を構成する各元素（Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｃ）の組成比率（ａ、ｂ、ｍ、ｃ、ｄ、ｎ）の範囲は、前記総和の組成比率（ｘ）の範囲内において、下記とする。
【００２９】
Ｓｉ，Ｂの総和（ｍ）とＰ、Ｃの総和（ｎ）の比率（ｍ：ｎ）は、（０．５：１）≦（ｍ：ｎ）≦（６：１）の範囲とする。また、上記ｍの範囲内のＳｉとＢの比率（ａ：ｂ）は、（２．５：７．５）≦（ａ：ｂ）≦（５．５：４．５）の範囲とする。また、上記ｎの範囲内のＰとＣの比率（ｃ：ｄ）は、（５．５：４．５）≦（ｃ：ｄ）≦（９．５：０．５）の範囲とする。
【００３０】
Ｓｉ，Ｂ，Ｐ，Ｃの組成比率の範囲外では、△Ｔｘ≧４０Ｋの過冷度が得難い。
【００３１】
また、本発明の鉄基金属ガラス合金粉末は、磁気特性を改善するために、過冷度改善元素群（Ｍ）を構成するＮｂ又はＭｏのうち少なくとも１種以上を含有させる。該過冷度改善元素群（Ｍ）の組成比率（ｙ）は、要求特性に応じたものとする。なお、過冷度改善元素群（Ｍ）の組成比率が過多であると、過冷度の改善効果が飽和値に達するとともに、相対的に磁気特性が低下する傾向がある。
【００３２】
このようにして得られる鉄基金属ガラス合金粉末は、従来の鉄基金属ガラス合金に比べて、より遅い冷却速度で鉄基金属ガラス合金粉末を製造した場合であっても、結晶化することがない。
【００３３】
すなわち、冷却速度が遅い汎用の大量生産設備であっても、結晶相を含まないアモルファス単相の鉄基金属ガラス合金粉末を容易に製造することが可能となる。これは、結晶開始温度Ｔｘとガラス転移温度Ｔｇの差で表される過冷度△Ｔｘが大きく、アモルファス形成能が向上したためである。
【００３４】
以上が、基本組成における各成分の組成比についての説明である。本発明の鉄基金属ガラス合金粉末は、前述の基本組成に耐食性改質元素を添加して得られる鉄基金属ガラス合金粉末である。以下に詳しく説明する。
【００３５】
＜第一実施形態＞
第一実施形態の鉄基金属ガラス合金粉末は、前記耐食性改質成分として、Ｃｒ又はＺｒのうち少なくとも１種以上を前記基本組成に添加する。該耐食性改質成分の含有率は、０．３０〜５．５ｗｔ％、さらには１．０〜４．０ｗｔ％、よりさらには１．０〜２．０ｗｔ％とするのが望ましい。鉄基金属ガラス合金粉末中に含有されたＣｒ、Ｚｒによって、該鉄基金属ガラス合金粉末の表面に酸化皮膜が形成されるので、耐食性が向上する。
【００３６】
また、前記耐食性改質成分は、Ａｌを更に含むことが望ましい。Ｃｒ及び／又はＺｒは主に鉄基金属ガラス合金粉末の表面に酸化皮膜を形成するのに寄与する。Ａｌも鉄基金属ガラス合金粉末の表面に酸化皮膜を形成するが、Ｃｒ及び／又はＺｒによって形成された酸化皮膜の硬度を高くする効果がある。酸化皮膜の硬度が高くなると、耐食性がより向上する。また、Ａｌによって、鉄基金属ガラス合金粉末の比抵抗が向上する。また、後述のアトマイズ法によって鉄基金属ガラス合金粉末を製造する際に、粉末の球状化に寄与する。
【００３７】
このように、Ｃｒ及び／又はＺｒとＡｌとの相乗効果により、耐食性および絶縁性に優れた鉄基金属ガラス合金粉末を得ることができる。Ｃｒ及び／又はＺｒの添加量が少なすぎると十分な耐食性を得ることができず、添加量が多すぎると鉄基金属ガラス合金粉末のＦｅの含有量が相対的に低下するので、磁気特性が低下する。Ａｌの添加量が少なすぎると前述の相乗効果が得ることができず、添加量が多すぎると、鉄基金属ガラス合金粉末の磁気特性が低下し、また球状の粉末が得られにくくなる。
【００３８】
Ｃｒ及び／又はＺｒとＡｌとの相乗効果により、耐食性および絶縁性に優れた鉄基金属ガラス合金粉末を得るには、Ａｌの含有率を０．０１〜０．７５ｗｔ％で、かつ、Ａｌを含む耐食性改質成分の含有率を１．０〜５．０ｗｔ％とするのが望ましい。さらには、Ａｌの含有率を０．０３〜０．５０ｗｔ％で、かつ、Ａｌを含む耐食性改質成分の含有率を１．５〜１．９ｗｔ％とするのが望ましい。後者の組成とした場合は、耐食性ばかりでなく、磁気特性および絶縁性がさらに向上する。
【００３９】
また、耐食性改質成分は、Ｃｒ及びＡｌとした方が、前述の相乗効果を得られやすく、望ましい。
【００４０】
また、本発明は、前記組成式の（Ｆｅ1-s-tＣｏsＮｉt）100-x-yで表される鉄基金属元素群において、Ｆｅのみで構成された組成とすることができる。Ｃｏ、Ｎｉを含有させなくても、優れた耐食性と磁気特性と絶縁性とを備えた鉄基金属ガラス合金粉末を製造することができる。
【００４１】
以上のように耐食性を向上させた鉄基金属ガラス合金は、さらに、過冷度改善元素群であるＮｂ又はＭｏのうち少なくとも１種以上を次に示す組成比率となるように調整することで、磁気特性を向上させることができる。前記基本組成における該過冷度改善元素群の組成比率は、０．０５≦ｙ≦２．４、さらには０．１５≦ｙ≦１．３であることが望ましい。前記Ｎｂ又はＭｏの含有量が少なすぎると、アモルファス単相の形成が改善されず磁気特性が低下する。また、Ｎｂ又はＭｏは高価なレアメタルであるので、Ｎｂ又はＭｏの組成比率は、所要の磁気特性が得られる範囲内において、可及的に低いほうが望ましい。なお、Ｎｂ又はＭｏの若しくは両元素合計の組成比率を同一とするのは、両元素は、化学的特性が類似するとともに原子半径・原子量が近似しているためである。
【００４２】
また、前記過冷度改善元素群の組成比率を、前述の範囲としても耐食性および磁気特性の要求を満足できない場合は、さらに半金属元素群であるＢ又はＰのうち少なくとも１種以上を、次に記載の組成比率となるように調整することにより前記耐食性および磁気特性を改善することができる。
【００４３】
該半金属元素群の組成比率は、前記組成式（Ｆｅ1-s-tＣｏsＮｉt）100-x-yにおいて、（１．５：１）≦（ｍ：ｎ）≦（５．５：１）、（３．５：６．５）≦（ａ：ｂ）≦（６．５：３．５）、（６．０：４．０）≦（ｃ：ｄ）≦（８．５：１．５）とするのが好ましく、さらには、（２．５：１）≦（ｍ：ｎ）≦（３．５：１）、（４．３：５．７）≦（ａ：ｂ）≦（５．２：４．８）、（６．５：３．５）≦（ｃ：ｄ）≦（７．０：３．０）、とすることが、より望ましい。
【００４４】
優れた磁気特性を得るには、前記耐食性改質成分の添加量を必要最小限にする必要がある。耐食性改質成分の添加量を必要最小限にする手段として、次に示す微量の耐食性改質副成分を更に添加する方法がある。耐食性改質副成分は、Ｖ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｍｎがあり、これらのうち少なくとも１種以上を選択して添加する。耐食性改質副成分の合計含有率は、０．０３〜０．７０ｗｔ％、さらには０．０５〜０．５０ｗｔ％、よりさらには０．１０〜０．３０ｗｔ％とするのが望ましい。前記耐食性改質副成分は、鉄基金属ガラス合金粉末の表面に酸化皮膜を形成して耐食性を向上させることができる。さらに、前記耐食性改質成分との相乗効果によって、鉄基金属ガラス合金粉末の比抵抗を向上させることができる。
【００４５】
次に、本発明の鉄基金属ガラス合金粉末を製造する方法を説明する。鉄基金属ガラス合金粉末を製造する方法はアトマイズ法がある。アトマイズ法は、水アトマイズ法とガスアトマイズ法と遠心力アトマイズ法とに大別することができる。
【００４６】
ガスアトマイズ法および遠心力アトマイズ法は、比較的大きな粒子径（例えば２００μｍ程度）の鉄基金属ガラス合金を製造する場合には、冷却能力が不足してアモルファス単相の構造を得にくいので、比較的大きな粒子径の鉄基金属ガラス合金を製造することが困難である。また、小さな粒子径（例えば５０μｍ以下）の鉄基金属ガラス合金粉末を製造する場合には、破砕能力が不足するので、小径の鉄基金属ガラス合金粉末を製造することが困難である。
【００４７】
水アトマイズ法は、鉄基金属ガラス合金粉末を大気中で製造可能とした方式であり、且つ設備費および製造コストを低価格にして製造できる。また、ガスアトマイズ法や遠心力アトマイズ法のような、前述の問題はない。これらの理由から、本発明の鉄基金属ガラス合金粉末を製造する方法として最も望ましい方法である。
【００４８】
以下、水アトマイズ法に係るアトマイズ装置の構成と、該アトマイズ装置を用いて本発明の鉄基金属ガラス合金粉末を製造する概要について説明する。
【００４９】
水アトマイズ法のアトマイズ装置は、図１に示すように、円筒形状に立設した側板に溶湯オリフィス５を下方へ向けて穿設した底板を一体に形成した溶解坩堝１と、該溶解坩堝１の前記側板の外周全面に螺旋状に配置した誘導加熱コイル２と、前記溶解坩堝１を開閉する溶解坩堝１内に装入された溶湯ストッパー３と、前記溶湯オリフィス５の下方に配置されるアトマイズノズル６と、を備える。
【００５０】
前記溶解坩堝１内に、本発明の鉄基金属ガラス合金粉末に相当する溶融原材料４（基本組成と、耐食性改質成分と、必要に応じて耐食性改質副成分）を、鉄基金属ガラス合金粉末が所定の組成になるように割合を調整して装入する。次いで、該溶融原材料４を前記誘導加熱コイル２によって融点以上に加熱することで、溶融して溶湯にする。次いで、前記溶湯ストッパー３で前記溶湯オリフィス５を開いて、前記溶湯（溶融原材料４）を溶湯オリフィス５より落下させる。アトマイズノズル６は、前記溶湯オリフィス５の下方に水膜を形成するように水を噴射している。溶湯オリフィス５より落下した溶湯は該水膜に衝突して破砕されると共に急冷されて凝固する。凝固して粉末となった溶湯は、前記アトマイズノズルの下方に配置された水槽（図示せず）中の水８に落下し、さらに冷却される。この粉末を回収し、乾燥工程および分級工程を経て、目的とする組成および粒度の鉄基金属ガラス合金粉末が得られる。
【００５１】
以上の工程を経て得られた鉄基金属ガラス合金粉末は真球度が高いので、例えば後述のように鉄基金属ガラス合金粉末を成形型に充填して成形して磁芯を得る等、鉄基金属ガラス合金粉末より電子部品等の製品を形成した際に、該鉄基金属ガラス合金粉末の充填密度を高くすることができるから、優れた磁気特性を備えた電子部品等の製品を製造することができる。
【００５２】
また、このときの鉄基金属ガラス合金粉末の粒子径は、０．５〜２００μｍ（望ましくは０．５〜１００μｍ、さらに望ましくは０．５〜５０μｍ）とするのが望ましい。粒子径を小さくすると、例えば鉄基金属ガラス合金粉末より磁芯を形成した場合には磁心損失が小さくなるという利点がある。鉄基金属ガラス合金粉末の粒子径が小さすぎると、鉄基金属ガラス合金粉末同士の密度が低くなるので高透磁率が得難い。粒子径が大きすぎると、前記磁心損失を低下させることが困難である。また、粒子径が小さいと従来の鉄基金属ガラス合金粉末は腐蝕しやすくなるが、第一実施形態の鉄基金属ガラスは、０．５〜５０μｍのような小さな粒子径であっても耐食性が良好である。
【００５３】
＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態の鉄基金属ガラス合金粉末について説明する。なお、ここでは第一実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００５４】
第二実施形態の鉄基金属ガラス合金粉末は、前記耐食性改質成分としてＶ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ又はＭｎのうち少なくとも１種以上を前記基本組成に添加する。該耐食性改質成分の合計含有率は、該耐食性改質成分を含む合金粉末の全体量の０．０３〜０．７０ｗｔ％、さらには０．０５〜０．５０ｗｔ％、よりさらには０．１０〜０．３０ｗｔ％とするのが望ましい。耐食性改質成分によって、鉄基金属ガラス合金粉末の表面には酸化皮膜が形成されるので、耐食性が向上する。
【００５５】
該第二実施形態の鉄基金属ガラス合金粉末は、前記第一実施形態の鉄基金属ガラス合金粉末よりも耐食性能が低いが、例えば粒子径が比較的大きい（例えば５０〜２００μｍ）等により腐蝕の進行が遅い場合や、要求される耐食性の条件が厳しくない場合に好適に用いることができる。耐食性改質成分の添加量は微量であるので、製造コストの上昇が殆んどない。
【００５６】
また、第二実施形態においても前記第一実施形態と同様に、過冷度改善元素群であるＮｂ又はＭｏのうち少なくとも１種以上を次に示す組成比率となるように調整することで、磁気特性を向上させることができる。
【００５７】
前記の過冷度改善元素群の組成比率は、前記組成式（Ｆｅ1-s-tＣｏsＮｉt）100-x-y｛（ＳｉaＢb）m（ＰcＣd）n｝xＭyにおいて、０＜ｙ≦６．０、さらには０．０５≦ｙ≦２．３、よりさらには０．１５≦ｙ≦１．３であることが望ましい。なお、Ｎｂ又はＭｏの若しくは両元素合計の組成比率を同一とするのは、両元素は、化学的特性が類似するとともに原子半径・原子量が近似しているためである。
【００５８】
また、第二実施形態の鉄基金属ガラス合金粉末は、第一実施形態と同様に水アトマイズ法で製造することができる。
【実施例】
【００５９】
本発明の効果を確認するために比較例とともに行った実施例について説明する。
【００６０】
実施例・比較例で採用した基本組成Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄの前記組成式（Ｆｅ1-s-tＣｏsＮｉt）100-x-y｛（ＳｉaＢb）m（ＰcＣd）n｝xＭyにおけるパラメータを表１に示す。なお、過冷度改善元素群ＭはＮｂとした。
【００６１】
【表１】
2014169482.tif 000003
【００６２】
添加元素（耐食性改質成分および耐食性改質副成分）が表２に示す含有率となるように、基本組成および添加元素を調製した各混合材料を高周波誘導炉にて溶融し、下記条件の水アトマイズ法により、目的の組成を有する粉末を得た。
【００６３】
＜水アトマイズ条件＞
・水圧：１００ＭＰａ
・水量：１００Ｌ／ｍｉｎ
・水温：２０℃
・オリフィス径：φ４ｍｍ
・溶湯原材料温度：１，５００℃
【００６４】
【表２】
2014169482.tif 000004
【００６５】
水アトマイズ法によって得られた粉末を回収し、振動真空乾燥機（中央化工機製：ＶＵ―６０）を用いて下記の乾燥条件により乾燥を行った。振動真空乾燥機は減圧雰囲気下で乾燥するため、大気圧雰囲気下で行う乾燥方法に比べて低酸素雰囲気で行うことができる。さらに、低温で短時間に乾燥を行うことができる。また、乾燥中に、被乾燥物である鉄基金属ガラス合金粉末を振動させながら乾燥する機構となっているから、さらに短時間での乾燥が可能となり、該鉄基金属ガラス合金粉末の凝集や酸化を防ぐことができる。
【００６６】
＜乾燥条件＞
・乾燥温度：１００℃、
・乾燥室内の圧力：−０．１ＭＰａ（ゲージ圧）、
・乾燥時間：６０ｍｉｎ
【００６７】
乾燥した鉄基金属ガラス合金粉末を、気流分級装置（日清エンジニアリング製：ターボクラシファイア）を用いて、目的とする粒子径に分級し、鉄基金属ガラス合金粉末を得た。該鉄基金属ガラス合金粉末の粒度分布の測定はレーザー回折方式の粒度分布測定装置（島津製作所製：ＳＡＬＤ−２１００）を用いた。
【００６８】
分級して得られた鉄基金属ガラス合金粉末に、バインダーと有機溶媒とを添加して混合し、圧縮成型用材料として造粒した。前記バインダーにはエポキシ樹脂を使用し、有機溶媒にトルエンを使用した。
【００６９】
こうして得られた前記圧縮成型用材料を、温度８０℃で３０分加熱して乾燥させた後、所定の目開きの篩によって所定の大きさより粗大な粒子を除去して粉末材（造粒体）を得た。該造粒体を成形型に充填し、下記の条件で成形することで、図２に示す成形体（圧粉磁心１０）を得た。
【００７０】
＜成形条件＞
・成形方法：プレス成形
・成形体の形状：リング形状
・成形体寸法：外径１３ｍｍ、内径８ｍｍ、厚さ６ｍｍ
・成形圧力：１０ｔ／ｃｍ２（９８０ＭＰａ）
【００７１】
前記成形体１０に導線１１を下記の条件で巻き付けることで、チョークコイル９を作成した。
【００７２】
＜コイル作製条件＞
・導線材料  ：  Ｃｕ
・導線線径  ：  ０．５ｍｍ
・巻き線数  ：  １次  １５ターン、  ２次  １５ターン
【００７３】
次に、評価方法について説明する。評価項目は、（１）鉄基金属ガラス合金粉末の形状、（２）耐食性、（３）磁気特性、および（４）絶縁性の４つとした。なお、後述の各評価のランク付け（◎、○、△、×）は、各試験結果の傾向と目安が見れるようにするためにランク付けしたものであり、製品として作製した圧粉磁心１０およびチョークコイルの、合格品・不合格品を判定するものではない。その理由は、前記製品の合格品、不合格品の判定基準は、その製品の使用者の要求値により決定されるからである。すなわち、使用者が異なれば要求値が異なり、製品の合格品、不合格品の判定基準も異なることとなる。
【００７４】
（１）鉄基金属ガラス合金粉末の形状評価
水アトマイズ法で得られた粉末を乾燥および分級して得られた鉄基金属ガラス合金粉末をマイクロスコープにて観察した。下記の評価区分により◎○△×のランク付けをして、鉄基金属ガラス合金粉末の球形化を評価した。
【００７５】
＜評価区分＞
◎：粉末全体の７５％以上が真球であり、残部は真球ではないが球状である。また、角部を有する異形の粉末は認められない。
【００７６】
○：粉末全体の７５〜５０％が真球であり、残部は真球ではないが球状である。また、角部を有する異形の粉末は認められない。
【００７７】
△：粉末全体の５０〜２５％が真球であり、残部の５０％以上は真球ではないが球状である。また、残部の５０％以下に角部を有する異形の粉末が認められる。
【００７８】
×：粉末全体の２５％以下が真球であり、残部の５０％以上は真球ではないが球状である。また、残部の５０％以下に角部を有する異形の粉末が認められる。
【００７９】
（２）耐食性評価
前記圧粉磁心１０を、室温６０℃、湿度（ＲＨ）９５％の雰囲気で１６８時間放置した後、圧粉磁心１０の全外表面に発生する錆の有無および錆の数を目視によりカウントした。カウントした錆の数を下記の評価区分に基づいて◎○△×のランク付けをして、耐食性を評価した。
【００８０】
＜評価区分＞
◎：錆が全く認められない。
○：１〜５個の点状の錆が認められる。
△：６〜１０個の点状の錆が認められる。
×：１０個以上の点状の錆または１個以上の面状の錆が認められる。
【００８１】
（３）磁気特性評価
前記チョークコイル９を図２で示すように測定装置１２（交流磁気特性測定装置；岩通計測製  Ｂ−ＨアナライザＳＹ８２５８）に接続し、測定周波数＝２００ｋＨｚ、最大磁束密度＝５０ｍＴの条件にて透磁率と磁気損失を測定した。測定結果を下記の評価区分に基づいて◎○△×のランク付けをして、磁気特性を評価した。
【００８２】
＜評価区分＞
◎：下記○の中で、透磁率が３０（μ値）以上で特に高いか、または、磁気損失が１０００（ｋｗ／ｍ３）以下で特に小さいもの。
○：透磁率≧３０（μ値）かつ磁気損失＜１０００（ｋｗ／ｍ３）
△：透磁率≧３０（μ値）かつ磁気損失≧１０００（ｋｗ／ｍ３）、または透磁率＜３０（μ値）かつ磁気損失＜１０００（ｋｗ／ｍ３）
×：透磁率＜３０（μ値）かつ磁気損失≧１０００（ｋｗ／ｍ３）
【００８３】
（４）絶縁性評価
＜測定条件＞
前記圧粉磁心１０に、５００Ｖ印加した時の絶縁抵抗を、絶縁耐圧測定機（ＫＩＫＵＳＵＩ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ製、ＴＯＳ９２００）を用いて測定した。測定結果を下記の評価区分に基づいて◎○△×のランク付けをして、絶縁性を評価した。
【００８４】
＜評価区分＞
◎：絶縁抵抗が、１ＧΩ以上
○：絶縁抵抗が、５００ＭΩ以上１ＧΩ未満
△：絶縁抵抗が、１００ＭΩ以上５００ＭΩ未満
×：絶縁抵抗が、１００ＭΩ未満
【００８５】
第一実施形態および第二実施形態にそれぞれ対応する各実施例・比較例について行った上記各評価試験の結果を表３に示すとともに、評価結果について説明する。
【００８６】
（１）第一実施形態（実施例１〜２１、比較例１〜４）：
評価結果を表３に示す。第一実施形態の鉄基金属ガラス合金粉末は、耐食性改質成分として、Ｃｒ又はＺｒのうち少なくとも１種以上を添加することで、優れた耐食性と磁気特性を備えた鉄基金属ガラス合金粉末が得られることが確認された（実施例１〜６）。特に、前記耐食性改質成分が、前述のより好ましい含有率の範囲となるように添加した場合、定性的な各評価項目ではいずれも変化は見られなかったが、測定値では磁気特性が若干向上する傾向が確認された（実施例２、３、６）。
【００８７】
また、耐食性改質成分として、更に、Ａｌを追加して添加することで、真球度が向上し、Ａｌの含有率とともにＣｒ又はＺｒとの合計含有率を適宜調整することで、磁気特性および絶縁性が向上することが確認された（実施例７〜１４）。特に、Ａｌの含有率を０．０４〜０．１５ｗｔ％以上とするとともにＣｒ又はＺｒとの合計含有率を１．５〜１．９０ｗｔ％以下とした場合、磁気特性および絶縁性に優れていることが確認できた。
【００８８】
また、耐食性改質成分であるＣｒおよびＡｌとともに耐食性改質副成分をさらに追加して添加した実施例１５〜２１の場合、定性的な各評価項目ではいずれも変化は見られなかったが、測定値では絶縁性が若干向上する傾向が確認された。
【００８９】
耐食性改質成分において、ＣｒおよびＡｌの添加量が過少および過多の場合を比較例１〜４として評価した。Ｃｒの添加量が過少な場合（比較例１）、耐食性の評価は「△」となり、Ｃｒの添加により耐食性の向上の効果が得られにくいことが確認された。Ｃｒの添加量が過多の場合（比較例２）、磁気特性の評価は「×」、絶縁性の評価は「△」となり、Ｃｒの添加により耐食性が向上するものの、鉄基金属ガラス合金粉末に求められる能力が低下することが確認された。Ａｌの添加量が過少な場合（比較例３）、実施例２と同等の評価となったことから、Ａｌの添加により耐食性の向上の効果が得られにくいことが確認された。Ａｌの添加量が過多の場合（比較例４）、形状評価は「×」となり、また磁気特性の評価は「×」、絶縁性の評価は「△」となった。Ａｌの添加により耐食性が向上するものの、Ａｌによって形状が悪くなるばかりでなく鉄基金属ガラス合金粉末に求められる能力が低下することが確認された。
【００９０】
（２）第二実施形態(実施例２２〜２８)
第二実施形態の鉄基金属ガラス合金粉末は、耐食性改質成分として、Ｖ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｍｎのうち少なくとも１種以上を添加することで、それらの耐食性改質成分をまったく添加しない比較例５に比して、優れた耐食性を備えた鉄基金属ガラス合金粉末が得られることが確認された。前記耐食性改質成分が、前述の好ましい含有率の範囲となるように添加した場合の絶縁性の評価は、定性的な評価ではいずれも変化は見られなかったが、測定値では絶縁性が若干向上する傾向が確認された。また、より好ましい含有率の範囲となるように添加した場合の絶縁性の評価は、さらに向上する傾向が確認された（実施例２３〜２６、２８）。
【００９１】
【表３】
2014169482.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明の鉄基金属ガラス合金粉末の用途に関し、前記実施例では、インダクター等の圧粉磁心に用いた場合を例に説明したが、本発明の鉄基金属ガラス合金粉末はこれに限られない。例えば、電子部品のノイズ抑制シート等の材料としても好適に用いることができる。また、鉄基ガラス合金粉末をエポキシ樹脂等の溶媒に分散させた溶液を作成し、この溶液を用いて電子回路を作成するスクリーン印刷にも使用することができる。本発明の鉄基金属ガラス合金粉末は、優れた耐食性、および磁気特性、および絶縁性、が要求される電子部品に広く好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００９３】
１・・・溶解坩堝
２・・・誘導加熱コイル
３・・・溶湯ストッパー
４・・・溶融原材料
５・・・オリフィス
６・・・アトマイズノズル
７・・・水膜
８・・・水
９・・・チョークコイル
１０・・・圧粉磁心
１１・・・導線
１２・・・測定装置
【図１】
2014169482.tif 000006
【図２】
2014169482.tif 000007