(57)【要約】【課題】本教示は概して、軟磁性合金を目的とする。特に、本教示はサマリウム（「Ｓｍ」）を含む軟磁性合金を目的とする。【解決手段】非限定的な実施例において、コバルト（「Ｃｏ」）を１５重量％〜５５重量％、Ｓｍを２．５０重量％未満、鉄（「Ｆｅ」）を３５重量％〜７５重量％含む、Ｓｍ含有磁性合金について記載される。Ｓｍ含有磁性合金は少なくとも１つの元素Ｘを更に含むことができ、前記元素Ｘは、バナジウム（「Ｖ」）、ホウ素（「Ｂ」）、炭素（「Ｃ」）、クロミウム（「Ｃｒ」）、マンガン（「Ｍｎ」）、モリブデン（「Ｍｏ」）、ニオブ（「Ｎｂ」）、ニッケル（「Ｎｉ」）、チタン（「Ｔｉ」）、タングステン（「Ｗ」）、シリコン（「Ｓｉ」）を含む群から選択される。Ｓｍ含有磁性合金の磁束密度は更に、少なくとも２．５Ｔｅｓｌａであり得る。【選択図】図１
2019049048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｍ含有磁性合金であって、
Ｃｏを１５重量％〜５５重量％、Ｓｍを２．５重量％未満、Ｆｅを３５重量％〜７５重量％含むことを特徴とする。
【請求項２】
請求項１記載のＳｍ含有磁性合金であって、少なくとも１種類の元素Ｘを更に含み、
前記磁性合金は、前記Ｘを０．００１重量％〜１０重量％含み、そして、
前記Ｘは、Ｖ、Ｂ、Ｃ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉから成る群から選択されることを特徴とする。
【請求項３】
請求項１記載のＳｍ含有磁性合金であって、
前記群から選択される前記少なくとも１つの元素Ｘは、０．００１重量％〜１０重量％のＶと、０．００１重量％〜０．１重量％のＣと、０．００１重量％〜０．１重量％のＢと、０．０５重量％〜１０．０重量％のＣｒと、０．０２重量％〜１．０重量％のＭｎと、０．２重量％〜２．０重量％のＭｏと、０．５重量％〜２．０重量％のＮｂと、０．０５重量％〜２．０重量％のＮｉと、０．０５重量％〜１．０重量％のＴｉと、０．０５重量％〜１．０重量％のＷと、０．０２重量％〜１．０重量％のＳｉと、
から選択される前記少なくとも１つの元素Ｘを更に含むことを特徴とする。
【請求項４】
前記磁性合金は、Ｓｍを０．１０重量％〜２．５０重量％含むことを特徴とする、請求項１記載のＳｍ含有磁性合金。
【請求項５】
前記磁性合金は、Ｓｍを０．２５重量％〜２．００重量％含むことを特徴とする、請求項４記載のＳｍ含有磁性合金。
【請求項６】
前記磁性合金は、磁束密度が少なくとも２．５Ｔｅｓｌａ（「Ｔ」）となるように構成されることを特徴とする、請求項１記載のＳｍ含有磁性合金。
【請求項７】
Ｃｏを１５重量％〜５５重量％、Ｓｍを２．５０重量％未満、Ｖを０．００１重量％〜１０重量％、Ｆｅを３５重量％〜７５重量％含むことを特徴とする、Ｓｍ含有磁性合金。
【請求項８】
請求項７記載のＳｍ含有磁性合金であって、
０．００１重量％〜０．１重量％のＣと、０．００１重量％〜０．１重量％のＢと、０．０５重量％〜１０．０重量％のＣｒと、０．０２重量％〜１．０重量％のＭｎと、０．２重量％〜２．０重量％のＭｏと、０．５重量％〜２．０重量％のＮｂと、０．０５重量％〜２．０重量％のＮｉと、０．０５重量％〜１．０重量％のＴｉと、０．０５重量％〜１．０重量％のＷと、０．０２重量％〜１．０重量％のＳｉと、
から成る群から選択される少なくとも１つの元素Ｘを更に備えることを特徴とする。
【請求項９】
前記磁性合金は、Ｓｍを０．１０重量％〜２．５０重量％含むことを特徴とする、請求項７記載のＳｍ含有磁性合金。
【請求項１０】
前記磁性合金は、Ｓｍを０．２５重量％〜２．００重量％含むことを特徴とする、請求項９記載のＳｍ含有磁性合金。
【請求項１１】
前記磁性合金は、磁束密度が少なくとも２．５Ｔｅｓｌａ（「Ｔ」）となるように構成されることを特徴とする、請求項７記載のＳｍ含有磁性合金。
【請求項１２】
０．１０重量％〜２．５０重量％のＳｍを含み、そして、磁束密度が少なくとも２．５Ｔであることを特徴とする、鉄（「Ｆｅ」）―コバルト（「Ｃｏ」）磁性合金。
【請求項１３】
１５重量％〜５５重量％のＣｏと、３５重量％〜７５重量％のＦｅとを更に含むことを特徴とする、請求項１２記載のＦｅ―Ｃｏ磁性合金。
【請求項１４】
請求項１２記載のＦｅ―Ｃｏ磁性合金であって、少なくとも１種類の元素Ｘを更に含み、
前記磁性合金は、０．００１重量％〜１０重量％の前記Ｘを含み、そして
前記Ｘは、Ｖ、Ｂ、Ｃ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉから成る群から選択されることを特徴とする。
【請求項１５】
０．２５重量％〜２．００重量％のＳｍを更に含むことを特徴とする、請求項１２記載のＦｅ―Ｃｏ磁性合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１７年７月３１日出願の、米国仮出願番号第６２／５３９，０１３号（発明の名称「サマリウム含有軟磁性合金」）の利益を主張するものであり、その開示は、参照することにより完全に本出願に組み込まれる。
【０００２】
本教示は概して、サマリウム（「Ｓｍ」）含有の軟磁性合金を目的とする。特に本教示は概して、高飽和磁束密度を有するＳｍ含有軟磁性合金を目的とする。
【背景技術】
【０００３】
様々なタイプの軟質磁石のうち、鉄（「Ｆｅ」）−コバルト（「Ｃｏ」）合金は、より際立つ型の１つである。
米国特許第１，７３９，７５２号には、高い磁束密度（「Ｂ」）を有する軟磁性Ｆｅ−Ｃｏ合金について記載される。しかし、米国特許第１，７３９，７５２号のＦｅ−Ｃｏ合金は、約７３０度Ｃ未満では、α’相の存在のために極めてもろい。この望ましくない特性のせいで、米国特許第１，７３９，７５２号のＦｅ−Ｃｏ合金は、特定の産業的な目的（例えば良好な加工性が必要とされるプレート、シート、棒、管、他の物体の製造）に対して不適当となる。
【０００４】
上述したＦｅ−Ｃｏ合金に対するバナジウム（「Ｖ」）の添加は、α’相〜α相転移を有効的に阻害すると判明した。
また、Ｆｅ−Ｃｏ合金にＶを添加すると、合金の抵抗率が上昇し、渦電流損失は低減された。しかし、Ｆｅ−Ｃｏ合金にＶを添加すると、磁束密度が低下するという結果となる。この種のＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金は、米国特許第１，８６２，５５９号に記載されている。
【０００５】
Ｆｅ−Ｃｏ合金に他の合金元素を添加すると、類似の負の影響（例えば、磁束密度の低下）を導くと、わかった。しかし、Ｆｅ−Ｃｏ合金にＶを添加すると、他の合金元素と比較し、磁束密度の減少は少なかった。同時にＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金は、他の合金元素に対して、機械的性質及び加工性を強化すると判明した。
Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ合金は、高い磁束密度、低い渦電流損失、良好な機械的性質、及び高い加工性を有する軟質磁石を製造するために一般的に用いられ、受け入れられた。
特に、この種の一般的に用いられるＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金の組成物（磁束密度と抵抗率と機械的性質との間で良好なバランスを有する）は、Ｃｏを約４７重量％〜５２重量％と、Ｖを約２重量％含み、残りはＦｅ（及び不可避不純物）である。
【０００６】
また、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ合金（例えばＣｏを約５０重量％、Ｖを約２重量％有する）に対する更なる変更態様が考えられた。
例えば米国特許第５，２５２，９４０号には、Ｖを約２．１重量％〜５．０重量％有するＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金について記載され、渦電流を低減させることにより、非常に変動する直流状態での改良されたエネルギー効率を有する。
米国特許第４，９３３，０２６号には、ニオブ（「Ｎｂ」）を０．１重量％〜２．０重量％有するＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金について更に記載され、そして、良好な延性を提供する。
また、米国特許第６，６８５，８８２号、第６，９４６，０９７号及び第７，７７６，２５９号には、ホウ素（「Ｂ」）、炭素（「Ｃ」）、モリブデン（「Ｍｏ」）、Ｎｂ、ニッケル（「Ｎｉ」）、チタン（「Ｔｉ」）、及びタングステン（「Ｗ」）が更に添加されたＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金について記載されており、高強度および高温耐クリープ性を有する合金（の生成）を促進する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第１，７３９，７５２号
【特許文献２】米国特許第１，８６２，５５９号
【特許文献３】米国特許第５，２５２，９４０号
【特許文献４】米国特許第４，９３３，０２６号
【特許文献５】米国特許第６，６８５，８８２号
【特許文献６】米国特許第６，９４６，０９７号
【特許文献７】米国特許第７，７７６，２５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
産業的な設定において、従来のＦｅ−Ｃｏ−Ｖｏ合金（例えば上記のもの）に関する多くの実施例がある。
例えば、ある１つの商業用合金（Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＨｙｐｅｒｃｏ  ５０ＨＳ合金）は、４８．７５重量％のＣｏと、１．９０重量％のＶと、０．３０重量％のＮｂと、０．０５重量％のＳｉと、０．０５重量％のマンガン（「Ｍｎ」）と、０．０１重量％のＣとを含み、残りはＦｅである。
他の商業用合金（Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからも入手可能なＨｙｐｅｒｃｏ  ５０Ａ）は、４８．７５重量％のＣｏと、２．００重量％のＶと、０．０５重量％のＳｉと、０．０５重量％のＭｎと、０．００４重量％のＣとを含み、残りはＦｅである。
Ｖａｃｕｕｍｓｃｈｍｅｌｚｅ  Ｇｍｂｈ＆Ｃｏ．からの、更なる商業用合金は、Ｖａｃｏｆｌｕｘ  ４８及びＶａｃｏｄｕｒ  ４９を含み、そして、それぞれ、４９重量％のＦｅと、４９重量％のＣｏと、２重量％のＶとを含み、そしてそれぞれ、４９重量％のＦｅと、４９重量％のＣｏと、２重量％のＶと、加えてＮｂを含む。
【０００９】
上述した合金はそれぞれ、例えば改良された電気及び機械的性質といった特定の利点を有する。しかし、これらの合金のほとんどは、例えば磁束密度といった特定の磁気特性を代償にして、この種の改良された電気及び機械的性質を達成する。磁束密度を代償とすることで、この種の合金の適用性は制限される。
このように、良好な機械的性質も有する一方で、増大した磁束密度と増大した抵抗率とを提供する、例えばＦｅ―Ｃｏ―Ｖ多様性といった改良された磁性合金に対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本教示は概して、軟磁性合金を目的とする。特に、本教示は、磁束密度を増大させたＳｍ含有軟磁性合金を目的とする。
【００１１】
一実施例において、Ｓｍ含有磁性合金について記載される。Ｓｍ含有磁性合金は、Ｃｏを１５重量％〜５５重量％、Ｓｍを２．５重量％未満、Ｆｅを３５重量％〜７５重量％含むことができる。
【００１２】
他の実施例でも、Ｓｍ含有磁性合金について記載される。Ｓｍ含有磁性合金は、Ｃｏを１５重量％〜５５重量％、Ｓｍを２．５重量％未満、Ｖを０．００１重量％〜１０重量％、Ｆｅを３５重量％〜７５重量％含むことができる。
【００１３】
さらに別の実施例でも、Ｆｅ―Ｃｏ磁性合金について記載される。Ｆｅ―Ｃｏ磁性合金は、Ｓｍを０．１重量％〜２．５重量％含み、そして、磁束密度は少なくとも２．５Ｔｅｓｌａである。
【００１４】
本明細書に記載される物質は、例示的な実施形態に関連して更に詳述される。例示的な実施形態が、図面を参照して記載される。これらの実施例は、非限定的な例示的な実施形態である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本教示の各種実施形態による、Ｓｍを含む試料物質と、Ｓｍを含まない試料物質の磁束密度の比較を図示するグラフである。
【図２】本教示の各種実施形態による、磁性合金を形成するための例示的な処理の図示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本教示は概して磁性合金を目的とし、そして特に、従来のＦｅ―Ｃｏ―Ｖ磁性合金に関する限界を克服する磁性合金を目的とする。特に本教示は概して、この合金の電気及び機械的特性を改良するために磁束密度を代償とする、従来の軟磁性合金に関する技術的問題を解決することを目的とする。
【００１７】
１つの例示的な改良された磁性合金は、Ｓｍを磁性合金に含めることによって達成され得る。Ｓｍを含むことによって、上記に記載の従来のＦｅ―Ｃｏ―Ｖ磁性合金と比較して、磁束密度及び抵抗率を増大させ、そして更に良好な機械的性質を有する軟磁性合金が、達成され得る。
改良された磁性合金は、例えば、そして、限定されるものではないが、モバイル機器用のトラックパッド、ハイエンドのヘッドフォン、電気自動車用の高性能モーター、高度な発電ユニットといった様々な工業用途で用いることができる。
【００１８】
非限定的な実施例として、Ｓｍを含む軟磁性合金が、本願明細書に記載される。Ｓｍを０．１重量％〜２．５重量％含み、及び磁束密度は少なくとも（約）２．５Ｔであるので、Ｓｍを含む軟磁性合金は、特徴づけられる。説明に役立つ実例として、上述した量のＳｍに加えて、以下で詳述されるように、軟磁性合金はＣ及びＦｅを含むこともできる。良好な磁気特性（例えば、Ｂｓ  ≧  ２．５Ｔ）も有する一方で、Ｓｍを含む例示的な軟磁性合金は良好な機械的及び電気的性質を達成し得る。
【００１９】
一実施例において、磁性合金は、Ｃｏを１５重量％〜５５重量％、Ｓｍを０．１重量％〜２．５重量％、Ｘを少なくとも１．００１重量％〜１０重量％、Ｆｅを３５重量％〜７５重量％含むことができ、Ｘは、Ｖ、Ｂ、Ｃ、クロミウム（「Ｃｒ」）、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、シリコン（「Ｓｉ」）を含む群から選択される。
しかし、当業者は、上述した群がさらに多く又は少ない元素を含み得ると認識する。本実施例の磁性合金は、例えば、良好な機械的性質と良好な磁束密度とを達成することができる。
【００２０】
他の例では、磁性合金は、Ｃｏを１５重量％〜５５重量％、Ｓｍを０．１重量％〜２．５重量％、Ｖを０．００１重量％〜１０重量％、Ｘを少なくとも１．００１重量％〜１０重量％、Ｆｅを３５重量％〜７５重量％含むことができ、Ｘは、Ｂ、Ｃ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔ、Ｗ、Ｓｉを含む群から選択される。
当業者は、上述した群がさらに多く又は少ない元素を含み得ると認識する。
本実施例の磁性合金は、例えば、電気及び機械の特性を改良させるために、他の合金元素が添加された従来のＦｅ―Ｃｏ―Ｖ軟磁性合金と比較して、増大した磁束密度を達成することができる。
【００２１】
本教示の改良を図示するために、さまざまな組成物を有するサンプル合金が準備された。いくつかの実施例において、サンプルは、アーク溶融により準備された。しかし、他の準備手段（例えば、圧延又は鍛造が続く、粉末冶金及び誘導溶融）も可能である。
本教示に基づく組成物は、粉末、薄膜、ナノ結晶性粒子及び／又は無定形物質で製造されることができるが、上記に限定されない。
【００２２】
本願明細書に記載されるさまざまなサンプルの磁化率を計測するために、超伝導量子干渉装置（「ＳＱＵＩＤ」）磁力計を使用することができる。サンプルの抵抗率は、約４ｍｍ×１．５ｍｍ×０．３ｍｍであるサンプルサイズに対して、４探針プローブ方法を使用して測定されることができる。
【００２３】
本教示及び比較例（Ｃ１〜Ｃ８）により構成される各種実施形態（Ｓ１〜Ｓ８）の、図示される表１ａ及び１ｂ（重量百分率（重量％）及び原子百分率（ａｔ％）で図示）それぞれにより、本教示により提供される改良を例証することができる。
【００２４】
表１ａ
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【００２５】
表１ｂ
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【００２６】
表１ａ及び表１ｂにあるように、それぞれのサンプルＳ１〜Ｓ８ごとに記載される各種実施形態には、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｓｍが含まれる。加えて、サンプルＳ１〜Ｓ８は、他の元素（例えばＭｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｓｉ）を含む。当業者は、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｓｉの使用は制限することを意図しないと理解するだろう。
さらにまた、表１ａ及び表１ｂ内で図示されるように、本教示のサンプルＳ１〜Ｓ８はそれぞれ、２．５重量％以下のＳｍを含む。特に、Ｓｍの量は、好ましくは、実施例において、０．２５重量％〜２．０重量％であり得る。正確な重量（及び／又は原子量）％がサンプル間でわずかに変化するので、当業者は、表中にリストアップされ、本願明細書に記載されている値の近似値も存在し得ると更に理解するだろう。
例えば、Ｓｍの量は、±σの許容誤差を有する０．２５重量％〜２．０重量％でよく、σは、実験により決定され得る。非限定的な一実施例において、σは、０．１〜０．５重量％だが、これは、単に例示である。
【００２７】
実施例において、表１ａは、４つの群（群１、群２、群３、群４）に構造化され得る。
【００２８】
群１は、サンプルＳ１及びＳ２の実施例を含むことができる。表１ａにあるように、サンプルＳ１及びＳ２それぞれのＦｅ含有量は、５０重量％より大きくなり得る。例えば、サンプルＳ１はＦｅを５７．６７重量％有し、そして、サンプルＳ２はＦｅを５７．９７重量％有する。
【００２９】
群２は、サンプルＳ３及びＳ４の実施例を含むことができる。表１ａにあるように、サンプルＳ３及びＳ４それぞれのＦｅ及びＣｏの含有量は５０重量％未満であり得る。例えば、サンプルＳ３は、Ｆｅを４９．１４重量％有し、そしてＣｏを４７．８６重量％有する。一方でサンプルＳ４は、Ｆｅを４８．８３重量％有し、そしてＣｏを４７．５７重量％有する。
【００３０】
群３は、サンプルＳ５及びＳ６の実施例を含むことができる。表１ａにあるように、サンプルＳ５及びＳ６それぞれのＣｏ含有量は、５０重量％より大きくなり得る。例えば、サンプルＳ５はＣｏを５１．２１重量％有し、そして、サンプルＳ６はＣｏを５０．６８重量％有する。
【００３１】
群４は、サンプルＳ７及びＳ８の実施例を含むことができる。表１ａにあるように、サンプルＳ７及びＳ８それぞれは、群１〜群３のサンプルのいずれかに基づくＦｅ及びＣｏの含有量を有し得る。しかし、サンプルＳ７及びＳ８は、更に、元素（例えばＮｂ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｓｉ）を含み得る。群４は、対応する合金の機械的性質を改良するために、この種の追加の元素を含むことができる。
【００３２】
比較例Ｃ１〜Ｃ８は、サンプルＳ１〜Ｓ８のそれぞれが対応するものと、実質的に類似していてもよいが、比較例Ｃ１〜Ｃ８はＳｍを含むことができない。例えば、比較例Ｃ１は、Ｆｅを５８．７０重量％及びＣｏを４１．３０重量％含むことができる。
ＦｅとＣｏの原子比はおおよそ６０／４０（または１．５）であり、そして、比較例Ｃ１の磁束密度と抵抗率とは、それぞれ２．５Ｔと０．１５μΩｍである。材料の磁束密度は、言い換えれば、材料面を通過する磁力線の量に対応する。磁束密度は、従って、材料の特定の表面を介する、与えられる材料の磁場の大きさに及び表面積に関係する（ならびに垂線に対するその表面の角度）。
材料の抵抗率は、その材料がどの程度電流を流れさせるかについて示す。材料の抵抗率は、材料の電気抵抗の積、及び材料の面積と長さの比に関連してもよい。
【００３３】
群１の比較
例示的な実施例において、比較例Ｃ２は、比較例Ｃ１の実施例と実質的に類似している。しかし、比較例Ｃ２は、加工性を増大させるために、Ｖを更に２重量％含み、Ｆｅを５７．５３重量％及びＣｏを４０．４７重量％含む。比較例Ｃ２では、Ｆｅ／Ｃｏの比率は５８．６６／３９．１１であり、これは、ほぼ１．５のままである（比較例Ｃ１の場合と同じく）。
図１を見てみると、比較例Ｃ１の磁束密度は２．５０Ｔであるが、比較例Ｃ２の磁束密度は２．２９Ｔである。このように、例えば比較例Ｃ２にあるようにＶを添加すると、磁束密度は低減し得る。
さらにまた、比較例Ｃ２の抵抗率は０．３４μΩｍであり、これは、Ｖを添加すると、比較例Ｃ１から抵抗率を増大させることを意味する。具体的には、抵抗率の上昇は、合金に溶解する元素の数が増加することによるかもしれない。これにより抵抗率が強化され、そして、更に有利には、渦電流損失を低減させることができる。
【００３４】
例示の実施例において、比較例Ｃ３は、Ｆｅを５７．８２重量％、Ｃｏを４０．６８重量％、Ｖを１．５重量％含む。
一実施例において、比較例Ｃ３をサンプルＳ１と比較することができる。サンプルＳ１は、比較例Ｃ３に基づいているが、更に０．２５重量％のＳｍを含む。例えば、サンプルＳ１は、Ｆｅを５７．６７重量％、Ｃｏを４０．５８重量％、Ｖを１．５０重量％、Ｓｍを０．２５重量％含む。
図１に示すように、比較例Ｃ３の組成物にＳｍを添加すると（例えば、０．２５重量％のＳｍ）、サンプルＳ１では、磁束密度の上昇を示す。具体的には磁束密度は、比較例Ｃ３の２．２８ＴからサンプルＳ１の２．９０Ｔまで上昇する。
加えて、比較例Ｃ３の抵抗率は０．３３μΩｍであるが、サンプルＳ１の抵抗率は０．３８μΩｍである。
このように、Ｓｍを添加することにより、そして具体的にはＳｍを０．２５重量％添加することによって、比較例Ｃ３の組成物に対してサンプルＳ１では、磁束密度のかなり上昇が成し遂げられる。このことは、添加されたＳｍによる、サンプルＳ１に存在する追加の軌道電子のためであり得る。
【００３５】
他の例示の実施例において、比較例Ｃ４は、Ｆｅを５８．４１重量％、Ｃｏを４１．０９重量％、Ｖを０．５０重量％含む。
一実施例において、比較例Ｃ４をサンプルＳ２と比較することができる。サンプルＳ２は比較例Ｃ４に基づいているが、更に０．７５重量％のＳｍを含む。例えば、サンプルＳ２は、Ｆｅを５７．９７重量％、Ｃｏを４０．７８重量％、Ｖを０．５０重量％、Ｓｍを０．７５重量％含む。
図１に示すように、比較例Ｃ４の組成物にＳｍ（例えば０．７５重量％のＳｍ）を添加することにより、サンプルＳ２でも、磁束密度の上昇を示す。具体的には磁束密度は、比較例Ｃ４の２．２８ＴからサンプルＳ２の２．８６Ｔまで上昇する。
加えて、比較例Ｃ４の抵抗率は０．２４μΩｍであるが、サンプルＳ２の抵抗率は０．３１μΩｍである。
このように、Ｓｍを添加することにより、そして具体的にはＳｍを０．７５重量％添加することによって、比較例Ｃ４の組成物に対してサンプルＳ２では、磁束密度のかなりの上昇が成し遂げられ得る。
【００３６】
要するに、少量のＳｍを比較例Ｃ３及びＣ４のＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金に添加することによって、サンプルＳ１及びＳ２はそれぞれ、増加した磁束密度及び高い抵抗率を達成することができる。
このように、Ｆｅ（重量％）が５０以上であり、そして、Ｆｅ／Ｃｏの比率が１．５であるサンプルを含む群１は、Ｓｍを少し添加することによって、磁束密度を著しく増加させて、抵抗率を増加させることが可能である。
【００３７】
群２の比較
他の例示の実施例において、比較例Ｃ５は、Ｆｅを４９．６４重量％、Ｃｏを４８．３６重量％、Ｖを２．００重量％含む。比較例Ｃ５において、Ｆｅ／Ｃｏの比率は５０．８３／４６．９２であり、これは約１．０８３である。
上記したように、比較例Ｃ５の材料構造は、実施例において、Ｖａｃｏｆｌｕｘ  ４８と実質的に類似しており、その良好な磁気及び機械的性質に基づいて産業において広く使用されている。
【００３８】
一実施例において、比較例Ｃ５をサンプルＳ３と比較することができる。サンプルＳ３は比較例Ｃ５に基づいているが、更に１重量％のＳｍを含む。例えば、サンプルＳ３は、Ｆｅを４９．１４重量％、Ｃｏを４７．８６重量％、Ｖを２．００重量％、Ｓｍを１．００重量％含む。
一実施例において、比較例Ｃ５をサンプルＳ４と比較することができる。サンプルＳ４は比較例Ｃ５に基づいているが、更に１．６０重量％のＳｍを含む。例えば、サンプルＳ５は、Ｆｅを４８．８３重量％、Ｃｏを４７．５７重量％、Ｖを２．００重量％、Ｓｍを１．６０重量％含む。
【００３９】
図１に示すように、比較例Ｃ５の組成物に、Ｓｍを添加すると、磁束密度が上昇する。例えば、サンプルＳ３には１．０重量％のＳｍが添加され、サンプルＳ４には１．６０重量％のＳｍが添加される。さらにまた、サンプルＳ３及びＳ４の抵抗率も、比較例Ｃ５の抵抗率に対して増大する。
例えば、比較例Ｃ５の磁束密度は２．４７Ｔであり（図１を参照）、抵抗率は０．３９μΩｍである。サンプルＳ３の磁束密度は、２．８９Ｔであり、抵抗率は０．５２μΩｍである。サンプルＳ４の磁束密度は２．７４Ｔであり、抵抗率は０．６１μΩｍである。
つまりは、サンプルＳ３及びＳ４にあるように、比較例Ｃ５に、Ｓｍを少し添加すると、磁束密度が著しく上昇する。
サンプルＳ３及びＳ４における増加した磁束密度は、従来のＦｅ―Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ合金及び他の公知の軟磁性材料の、最も高い磁束密度に更に相当し、公知の組成物における重要な改善である。
【００４０】
Ｓｍを増やすと、磁束密度が必ずしも自動的に上昇するというわけではない。
例えば、サンプルＳ３及びＳ４の場合のように１．００重量％又は１．６０重量％のＳｍを比較実施例Ｃ５の組成物にそれぞれ加える代わりに、２．５０重量％のＳｍを比較例Ｃ５に加える場合、磁束密度は２．４８Ｔとなる。更に、３．０重量％のＳｍを比較例Ｃ５に加える場合は、磁束密度は２．０５Ｔに減少する。
このように、単にＳｍを比較例Ｃ５（又は他の比較例）に添加するだけでは十分ででなく、適切な量のＳｍが、本教示の本願明細書に記載される利点を提供するために加えられる。
【００４１】
群３の比較
他の例示の実施例において、比較例Ｃ６は、Ｆｅを４５．２６重量％、Ｃｏを５１．７４重量％、Ｖを３．０重量％含む。比較例Ｃ６の磁束密度は２．３２Ｔである。
【００４２】
一実施例において、比較例Ｃ６をサンプルＳ５と比較することができる。サンプルＳ５は、比較例Ｃ６に基づいているが、更に１重量％のＳｍを含む。例えば、サンプルＳ５は、Ｆｅを４４．７９重量％、Ｃｏを５１．２１重量％、Ｖを３．０重量％、Ｓｍを１．０重量％含む。
一実施例において、比較例Ｃ６をサンプルＳ６と比較することもできる。サンプルＳ６は、比較例Ｃ６に基づいているが、更に２重量％のＳｍも含む。例えば、サンプルＳ６は、Ｆｅを４４．３２重量％、Ｃｏを５０．６８重量％、Ｖを３．０重量％、Ｓｍを２重量％含む。
【００４３】
図１に示すように、比較例Ｃ６の組成物にＳｍを添加すると磁束密度が上昇する。例えば、サンプルＳ５には１．０重量％のＳｍが添加され、サンプルＳ６には２．０重量％のＳｍが添加される。
例えば、比較例Ｃ６の磁束密度は、２．３２Ｔである（図１を参照）。サンプルＳ５の磁束密度は、２．５８Ｔであり、サンプルＳ６の磁束密度は２．３５Ｔである。
しかし上記にあるように、単にＳｍを比較例Ｃ６に添加するだけでは、結果として生じる材料の磁束密度が自動的に上昇するわけではない。例えば、サンプルＳ５及びＳ６の場合のように、１重量％及び２重量％のＳｍをそれぞれ比較例Ｃ６に加える代わりに、３重量％のＳｍを添加すると、結果として生じる材料の磁束密度は、２．１４Ｔに減少する。
【００４４】
群４の比較
いくつかの実施例において、増加した機械的性質を有する合金（の生成）を促進する（例えば脆さを減少させる）ために、添加元素を、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ合金に加えることができる。
例えばＡｌ、Ｃ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗであるが、これに限定されない元素を、本願明細書に記載されるさまざまなタイプのＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金に添加することができる。
【００４５】
また別の例示の実施例において、比較例Ｃ７は、Ｆｅを４８．８３重量％、Ｃｏを４７．５７重量％、Ｖを２．００重量％、Ｎｂを０．８重量％、及びＭｏを０．８重量％含む。比較例Ｃ７において、Ｆｅ／Ｃｏの比率は、約５０．３２／４６．４４（又は１．０８３）である。比較例Ｃ７において、磁束密度は、２．３６Ｔである。
【００４６】
一実施例において、比較例Ｃ７をサンプルＳ７と比較することができる。サンプルＳ７は比較例Ｃ７に基づいているが、更に１．５重量％のＳｍを含む。例えば、サンプルＳ７は、Ｆｅを４８．０７重量％、Ｃｏを４６．８３重量％、Ｖを２．００重量％、Ｓｍを１．５０重量％、Ｎｂを０．８重量％、Ｍｏを０．８重量％含む。
図１に示すように、サンプルＳ７にＳｍを添加すると、比較例Ｃ７との比較にあるように、磁束密度が上昇する。例えば、サンプルＳ７の磁束密度は、２．５７Ｔである。
【００４７】
さらにもう一つの例示の実施例において、比較例Ｃ８は、Ｆｅを４９．３９重量％、Ｃｏを４８．１１重量％、Ｖを１．８重量％、Ｎｂを０．３重量％、Ｍｏを０．３重量％、Ｍｎを０．０５重量％、Ｓｉを０．０５重量％含む。比較例Ｃ８において、Ｆｅ／Ｃｏの比率は約５０．６９／４６．７８（又は１．０８３）である。そして、比較例Ｃ７の比率と同様である。比較例Ｃ８の磁束密度は、２．４９Ｔである。
【００４８】
一実施例において、比較例Ｃ８をサンプルＳ８と比較することができる。サンプルＳ８は、比較例Ｃ８に基づいているが、更に１．３重量％のＳｍを含む。例えば、サンプルＳ８は、Ｆｅを４８．０７重量％、Ｃｏを４６．８３重量％、Ｓｍを１．３重量％、Ｖを１．８の重量％、Ｎｂを０．３の重量％、Ｍｏを０．３重量％、Ｍｎを０．０５重量％、Ｓｉを０．０５重量％含む。
図１に示すように、サンプルＳ８にＳｍを添加すると、比較例Ｃ８との比較にあるように、磁束密度が上昇する。例えば、サンプルＳ８の磁束密度は、２．７９Ｔである。
【００４９】
本願明細書に記載される実施例によると、さまざまなＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金に、Ｓｍが添加されている。通常は、例えばＢ、Ｃ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉであるが、これに限定されない元素がＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金に添加されると、合金の加工性が増大し得る。しかし、これらのシナリオの磁束密度は、減少し得る。
本願明細書に記載されるように、この種の材料にＳｍを添加すると、合金の加工性を代償とすることのなく、磁束密度を更に増大させる。
【００５０】
Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ合金を含むＳｍは、高性能トランス、高度な発電ユニット、モバイル機器用のトラックパッド、高度な電磁弁等を含むがこれに限らずさまざまな工業用途に使用され得る。
本願明細書に記載される磁性合金は、合金の重量が低減されるため、使用分野に対する改良を更に提供する。そして、同時に、実質的に同じ磁気仕様を備える。
航空宇宙及び電気自動車産業で使用するエンジン関連の適用、電磁弁、及びモーターのために合金を使用する際に、磁性合金の重量を低減させることは特に重要である。
【００５１】
図２は、本教示の各種実施形態の、磁性合金を形成するための例示的処理の図示するフローチャートである。
いくつかの実施例において、図２の方法２００は、ステップ２０２から始まることができる。
ステップ２０２で、第１量のＣｏを得ることができる。例えば、結果として生じる合金が１５重量％〜５５重量％のＣｏを含むことができるような量のＣｏを得ることができる。
ステップ２０４で、第２量のＳｍを得ることができる。例えば、結果として生じる合金が０．１０重量％〜２．５０重量％のＳｍを含むことができるような量のＳｍを得ることができる。
ステップ２０６で、第３量のＦｅを得ることができる。例えば、結果として生じる合金が３５．００重量％〜７５．００重量％のＦｅにを含むことができるような量のＦｅを得ることができる。
ステップ２０８で、第４量の少なくとも１種類の元素Ｘを得ることができる。例えば、結果として生じる合金が０．００１重量％〜１０重量％のＸを含むことができるような量の少なくとも１種類の元素Ｘを得ることができる。いくつかの実施例において、元素Ｘは、Ｖ、Ｂ、Ｃ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉを含む群から選択されることができる。
ステップ２１０で、Ｃｏ、Ｓｍ、Ｆｅ、Ｘを含む合金（例えば磁性合金）を形成することができる。いくつかの実施例において、磁性合金は、溶融アークを使用して形成されることができる。他の実施形態では、磁性合金は粉末冶金及び誘導溶融により形成されることができる。そして、圧延又は鍛造が続く。
【００５２】
軟磁性合金が本願明細書において記載されたが、多くの変更が本教示の精神と範囲から逸脱することなくなされることができることを理解すべきである。
現在公知であるか又は後に考案されるかにせよ、当業者が考える主題からの軽度の変更は、請求項の範囲内であるのと同等であるのは明らかであると考えられる。
従って、従来技術における当業者にとって現在公知であるか又は後に公知となる明らかな置換は、既に定義された要素の範囲内であると定められる。
【００５３】
本教示の記載された実施例は、説明のために提示されており、限定することを目的としない。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
2019049048000001.pdf