CN101156222A - 磁芯以及使用该磁芯的应用产品 - Google Patents

Abstract

使用Fe－基非晶态合金带材的磁芯和使用该磁芯的应用产品，所述磁芯通过实现高的B_s而同时实现小型化和噪声减小。提供了使用Fe－基非晶态合金带材的磁芯，其中Fe－基非晶态合金带材的饱和磁通量密度(B_s)为≥1.60T，并且其中在80A/m的芯外部磁场下的磁通量密度(B₈₀)与Fe－基非晶态合金带材的B_s的比率B₈₀/B_s为≥0.90。

Description

磁芯以及使用该磁芯的应用产品

技术领域

本发明涉及一种主要为了减小噪声而使用Fe-基非晶态合金带材(ribbon)的磁芯，并且可以用于应用产品，例如马达、变压器、扼流线圈、发电机或传感器。

背景技术

作为变压器、马达、扼流线圈、传感器等的磁芯材料，Fe-基非晶态合金带材由于优异的软磁性，特别是在它们中的低的铁损而引起了关注。它实际上已经用于各种磁芯、部件和装置。在Fe-基非晶态合金带材中，特别是FeSiB-基非晶态合金带材已经被广泛使用，因为它显示了相对高的饱和磁通量密度B_s和优良的热稳定性。然而，FeSiB-基非晶态合金带材具有的问题在于：由于FeSiB-基非晶态合金带材具有比硅钢片低的B_s，因此磁芯变大；以及磁芯产生高的噪声级。至于增加Fe-基非晶态合金带材中的B_s的方法，已经在实践上进行了以下方法：增加带有磁性的Fe的量；通过加入Sn、S等来抑制由于Fe量增加所致的热稳定性劣化；加入C；或加入C和P。JP-A-05-140703公开了一种通过使用FeSiBCSn的组合物来增加B_s、通过加入Sn来提高富铁区域中的非晶态的易成型性的方法。另一方面，JP-A-2002-285304公开了一种通过使用FeSiBCP的组合物来增加B_s、通过向Fe、Si、B和C的有限组成范围中具体地加入P来大大增加Fe含量的方法。关于对于减小噪声级所必须的减小磁致伸缩，Fe-基非晶态合金带材的饱和磁致伸缩与B_s的平方近似成比例。因此，至今还未实现具有高的B_s和低的磁致伸缩的Fe-基非晶态合金带材。为此原因，将具有低的B_s和低的磁致伸缩的非晶态或纳米-晶态合金带材用于需要不产生噪声问题的磁芯和使用该磁芯的应用产品。

[专利文件1]

JP-A-05-140703((0008)至(0010)，和图1)

[专利文件2]

JP-A-2002-285304((0010)至(0016)，和表1)

发明内容

要解决的问题

如上所述，从具有高B_s的常规Fe-基非晶态合金带材制成的磁芯具有高的饱和磁致伸缩，并且引起高的噪声级。换言之，还没有这样的磁芯可以同时满足高的B_s和低的噪声级。为此原因，本发明的目的是提供一种使用Fe-基非晶态合金带材的磁芯和使用该磁芯的应用产品，所述磁芯通过实现高的B_s来同时实现小型化和噪声减小。

解决问题的方法

为了通过实现高的B_s和噪声减小来实现小型化，研究了噪声的起因，并且发现，Fe-基非晶态合金带材的矩形性(squareness)与由该Fe-基非晶态合金带材制成的磁芯所产生的噪声具有密切的联系；并且通过最优化合金的组成、表面附近的组成和合金中的偏析，以及且通过改善表面条件，可以进一步提高矩形性。结果，发现，可以由Fe-基非晶态合金带材制成产生史无前例低的噪声级的磁芯，因而本发明得以完成。

根据本发明的磁芯使用了Fe-基非晶态合金带材，其特征在于：该带材具有不低于1.60T的饱和磁通量密度B_s和不小于0.90的比率B₈₀/B_s,所述比率B₈₀/B_s是在施加给磁芯的80A/m的外部磁场中所产生的磁通量密度B₈₀相对于B_s的比率。

使用具有适当矩形性的Fe-基非晶态合金带材所制成的磁芯显示，在50Hz频率时，磁通量密度为1.4T，并且铁损W_14/50不高于0.28W/kg。此外，当磁通量密度为1.4T、频率为50Hz以及平均磁路长度为Lmm时，它可以提供产生20×log[(L²×10^-9+2×10^-5)/(2×10^-6)]dB或更小的史无前例低的噪声级的产品。平均磁路长度“L”mm是指在磁芯厚度的中间的圆周长度。例如，当磁芯具有优选环形的形状并且平均直径((外径+内径)/2)为R时，长度L变为ПR(L＝ПR)。当测量本发明和比较例的平均磁路长度和噪声级之间的关系时，上述对于噪声级的表达式以近似表达形式显示在本发明和比较例之间的界限(boundary)。

用于磁芯中的Fe-基非晶态合金带材优选使用具有这样组成的高Bs的材料，所述组成由式T_aSi_bB_cC_d(其中T表示Fe，或者，或者Fe与Co和Ni中的至少一种元素，所述Co和Ni中的至少一种元素的量相对于Fe为不超过10％)表示，式中，以原子％计，下标满足表达式：76≤a＜84％、0＜b≤12％、8≤c≤18％和0.01≤d≤3％，并且该组成包含不可避免的杂质。要使用的带材具有5μm至100μm的厚度。当它具有不超过5μm的厚度时，Fe-基非晶态合金带材难以制备，并且由于表面条件很大地影响性质，因此不能得到均匀的性质。当它具有超过100μm的厚度时，它趋向于遭遇表面结晶并且性质劣化。

在显示更高B_s以及高矩形性的磁芯中使用的Fe-基非晶态合金带材优选具有这样的组成，其中，按原子％计，Fe的量为81≤a≤83；Si的量为0＜b≤5；B的量为10≤c≤18；以及C的量为0.2≤d≤3。具有这种在前述组成范围内的组成的合金具有特别高的矩形性。具有以上组成的带材显示了不小于0.93的比率B₈₀/B_s，所述比率B₈₀/B_s是在施加给磁芯的80A/m的外部磁场中产生的磁通量密度B₈₀相对于B_s的比率。

以下将描述以上组成的限制的原因。以下，仅描述为“％”的单位表示原子百分比。

当Fe含量“a”小于76％时，非晶态合金带材没有得到用于芯材的充分的B_s，因而磁芯的尺寸增大，这是不优选的。另一方面，当Fe含量“a”不小于84％时，非晶态合金带材显示了低的热稳定性，并且不能稳定地制造。为了得到高的B_s，值“a”优选不少于81％但不超过83％。取决于需要的磁性性质，不超过10％的Fe含量可以由Co和Ni中的至少一种元素取代。

元素Si有助于将合金形成非晶态的能力。为了提高B_s，Si含量“b”不超过12％。为了得到高的B_s，优选不超过5％。

B(硼)含量“c”最显著地有助于将合金形成非晶态的能力。当硼含量“c”小于8％时，非晶态合金带材的热稳定性降低，但是即使硼含量“c”超过18％，形成非晶态的能力也不会再增加。为了保持具有高B_s的非晶态材料的热稳定性，硼含量“c”优选不少于10％。

元素C(碳)具有提高材料的矩形性和B_s以使磁芯小型化并且减小噪声的效果。当碳含量“d”少于0.01％时，该效果不显示。当它超过3％时，非晶态合金变脆，并且热稳定性降低，从而它变得难以被制造成磁芯，这是不适宜的。为了使非晶态合金具有高的B_s和高的矩形性，碳含量“d”优选不少于0.2％，并且进一步优选不少于0.5％。

当不超过10％的Fe含量被Ni和Co中的一种或两种元素取代时，B_s增加，这有助于磁芯的小型化。然而，由于该元素的原料昂贵，因此非晶态合金包含超过10％的该元素是不实际的。元素Mn即使当少量加入时也可显示出增加B_s的效果。当加入不少于0.5原子％的Mn时，B_s减小。因此，Mn的量优选不少于0.1％，但不多于0.3％。

此外，非晶态合金可以以0.01至5％的量包含Cr、Mo、Zr、Hf和Nb中的一种或多种元素，并且可以以不多于0.5％的量包含作为不可避免杂质的S、P、Sn、Cu、Al和Ti的至少一种元素。

将具体描述用于增加矩形性的方法。图1显示了在1.4T和50Hz下，平均芯直径为30mm的环形磁芯的噪声级和值B₈₀之间的关系。随着B₈₀值的增加，噪声开始产生(达到或超过背景噪声级)时的磁通量密度的值移动至更高的磁通量密度侧。为了增加磁芯的B₈₀，重要的是增加带材的B_s，以及增加磁芯的矩形性。磁芯的矩形性可以通过使磁芯在磁场中退火，同时控制退火温度和退火时间来提高。磁场为强度不低于200A/m的直流磁场或交流磁场，并且平行于带材的纵向方向施加给磁芯(在磁芯的圆周方向上)。以0.3至600℃/分钟的平均加热速率将磁芯加热至250至450℃，并且在此温度保持不少于0.05小时。然后以0.3至600℃/分钟的平均冷却速率将它冷却。优选以1至20℃/分钟的加热速率将它加热，并且保持270至370℃不少于0.5小时。气氛优选为惰性气体例如N₂和Ar的气氛，但是可以是空气的气氛。另外，通过两步热处理或在不高于250℃的低温下的长期热处理可以得到相同的效果。当磁芯具有大的尺寸以及因此的大的热容时，可以以下面方式对它进行热处理：在比目标保持温度更低的温度下暂时保持磁芯；然后将它加热至目标温度；将它保持在此温度；以及将它冷却。直流、交流和重复脉冲电流磁场中的任何一种都可以用于外加磁场。施加在磁芯上的磁场的强度仅足以使该芯在磁性上饱和，并且按照有效值计，通常不低于80A/m。它优选不低于400A/m，并且特别优选不低于800A/m。热处理使得磁芯具有低的噪声。热处理优选在通常露点为不高于-30℃的惰性气体的气氛中进行。进一步优选的是在露点为不低于-60℃的惰性气体气氛中的热处理，因为由于更小的分布而得到了更多的优选效果。

为了进一步提高矩形性，优选使用具有碳偏析层的Fe-基非晶态合金带材，所述碳偏析层在距自由表面和/或轧制表面2至20nm深的区域中显示峰值。使用Fe-基非晶态合金带材的磁芯显示了不低于0.95的比率B₈₀/B_s，所述比率B₈₀/B_s是在施加给磁芯的80A/m的外部磁场中的磁通量密度B₈₀相对于Fe-基非晶态合金带材的饱和磁通量密度B_s的比率。

通常，并不主动加入碳，因为碳的加入在带材的表面上产生碳偏析层，这样引起带材的脆化和热不稳定性，并且在高的磁通量密度下增加铁损。对加入碳的影响和在表面上的碳分布行为进行了研究，并且已经发现，通过控制碳含量对Si含量的比率以及表面状态，从而将碳偏析层的位置和偏析层的峰位置控制在预定范围以内，可以得到具有高矩形性、低脆性和高热稳定性的非晶态合金。形成的碳偏析层在低温下引起在表面附近的结构松弛，这对应力松弛具有很大影响。当应力松弛高时，得到高的矩形性，并且在高磁通量密度中的噪声级和铁损减小。为使碳偏析层显示效果，重要的是设置使碳偏析层在预定的部分并且使峰值在预定范围内。当非晶态合金带材的表面由于空气袋等而具有大的糙度时，氧化层的厚度变得不均匀，因而在碳偏析层的深度方向上的位置和厚度变得不均匀。因此，结构松弛变得不均匀，并且产生了局部脆的部分。另外，由于表面的不均匀性降低其的冷却速率，因此促进在附近的碳偏析层的表面进行结晶，从而减小了矩形性。因此，重要的是控制表面糙度，并且将碳偏析层的峰位置形成在距表面2至20nm的均匀深度区域中。至于其方法，有效的是，在浇注合金的期间，将CO₂、He或Ar气吹到辊上，或者吹入Co气使其燃烧，以降低粗糙度。据发现，将在喷嘴尖的出口附近的氧浓度控制在不超过约10％，可以极大地改善表面糙度，并且可以将碳偏析层的峰位置控制在2至20nm深的位置内。为了控制喷嘴尖的出口处的大气空气中的氧浓度不超过10％，如图2中所示，将气体吹到在出口的后侧的辊部分上是有效的。如果气体直接击打在流出熔融合金的闸门(paddle)上，气体会影响闸门的形状，从而引起合金带材的厚度不均匀；或者气体被包裹在合金带材中而在合金带材的表面上产生不均匀性，从而增加了表面糙度，这会将碳偏析层的位置移动至内部。气体有时候会进一步引起边缘缺陷。为此原因，优选将喷射气体吹到辊2上，因而该喷射气体可以不对闸门带来影响。优选在调节辊表面和吹气喷嘴(gas-blowing nozzle)6之间的角度、辊表面和排气喷嘴之间的距离以及气压，使得位于排气喷嘴的辊的表面附近的气压可以不高于0.20MPa，并且在排气喷嘴的氧浓度可以不超过10％的同时，浇注Fe-基非晶态合金。由此，可以将表面糙度控制在不超过0.6μm，并且可以将碳偏析层的峰位置控制在距合金带材表面2和20nm之间的区域内。当在排气喷嘴的辊表面附近的气压不低于0.20MPa时，气体对闸门施加影响，从而将碳偏析层的峰位置向内部移动超过20nm。当非晶态合金带材的宽度变大时，氧浓度趋向于分布在宽度方向上，这使得表面粗糙度不均匀。因此，在氧浓度趋向于高的边缘附近，重要的是将氧浓度调节为不超过10％。如此控制的在排气喷嘴处的不超过10％的氧浓度显著地减小了表面糙度，并且使得碳偏析层的位置和厚度近似均匀。它改善了应力松弛度和矩形性；减小了使用该Fe-基非晶态合金带材的磁芯和含有该磁芯的部件的噪声和铁损；并且抑制了表面结晶和脆化。因此，它可以充分地得到加入碳的效果。

通过控制表面状态，并且此外控制Si含量至相对于碳含量的某一水平或更低的水平，可以进一步增强所述效果。尽管取决于碳含量，但是也可以通过减少相对于固定的碳含量的b/d的值来增强该效果。图3显示了相对于碳含量和Si含量的应力松弛度和最大变形之间的关系。作为已经使用82原子％的Fe(Fe₈₂Si_xB_18-x-yC_y)的结果，当组成满足b≤5×d^1/3时，合金显示了不少于90％(区域I)的应力松弛度。该原因被认为是由于：对于固定的碳含量而言，碳偏析层的峰值通过减少Si含量而增加。换言之，可以通过改变相对于碳含量的Si含量来控制峰值，进而改变应力松弛度。当碳含量“d”不少于3％时，非晶态合金显示了不超过0.020的最大变形(区域II)，并且引起热稳定性的问题。被控制为不超过3％的碳含量“d”形成获得高的应力松弛度和高的饱和磁通量密度的这种组成，并且可以改善矩形性和减小噪声。它进一步抑制当加入大量的碳时所发生的脆化、表面结晶和热稳定性的降低。

需要时，可以Fe-基非晶态合金带材进行浸渍或涂布。通过浸渍在树脂例如环氧树脂、丙烯酸类树脂或聚酰亚胺树脂中，或与合金结合，它可以被用作卷绕切割芯(wound and cut core)或多层芯。磁芯通常在被容纳于树脂套(resin case)中或被涂布以后使用。

本发明的优点

如上所述，通过使用具有高的B_s和增加的B₈₀/B_s的材料，可以得到这样的磁芯，所述磁芯几乎不产生噪声、产生低的铁损、抑制脆化以及热稳定性退化。此外，发现了一种能够有效增加B₈₀/B_s的合金组成，从而可以提供具有不少于0.93的值B₈₀/B_s，并且进一步优选用于减小噪声的这样一种磁芯。另外，通过使用这样的非晶态合金带材，可以提供具有不小于0.95的值B₈₀/B_s，并且进一步优选用于减小噪声的磁芯，这样的非晶态合金带材具有受控的组成和表面状态，以及在固定范围内的碳偏析层的受控的位置和峰值。通过使用这样的磁芯，可以提供可以几乎不产生噪声、产生低的铁损、抑制脆化和热稳定性降低的应用产品。

实施本发明的最佳方式

以下，将参考实施例对本发明进行具体描述，但是本发明不限于所述实施例。

(实施例1)

通过以下步骤制备厚度为23至25μm并且宽度为5mm的非晶态合金带材：制备200g组成为Fe₈₂Si₂B_13.9C₂Mn_0.1的母合金；用高频功率加热母合金至1300℃，以将它熔化并且制备熔融合金；以及，将该熔融合金喷射到以25至30m/s旋转的Cu-Be合金辊上。将用于吹CO₂气体的喷口安装在以后面方向远离Cu辊的排气喷嘴10cm的位置，使得该用于吹CO₂气体的喷口相对于辊的表面形成45度的角。在调节CO₂气体的吹压，并且将位于排气喷嘴处的辊的附近的气压控制至0(未吹气体)、0.1和0.3MPa的同时，浇注非晶态合金。然后，发现的是，在排气喷嘴附近(距熔融金属与辊接触的位置3cm以内)的氧浓度分别为20.5、8.5和7.5％。从测量结果可以证实，通过将在排气喷嘴处的辊的附近的气压控制至0.1MPa(在排气喷嘴附近为8.5％的氧)而制备的非晶态合金带材在距表面2至20nm深的位置具有碳偏析层的峰。将非晶态合金带材切割成为5mm的宽度，并且制备成分别具有20/25、25/35和70/75mm的内径/外径的三个环形磁芯。然后，测量性质。非晶态合金带材具有5mm的宽度和23至25μm的厚度。将磁芯进行退火。具体地，以5℃/分钟的加热速率将它们加热至300至370℃，在该温度下保持1小时，然后在炉中冷却，同时在氩气气氛中，在磁芯的圆周方向上对磁芯施加1500A/m的磁场。性质是在铁损最小时的退火温度下比较的。性质显示于表1中。B_s是通过使用其中对单片样品施加5kOe磁场的振动探针式磁强计(VSM)测量的。测量了环形磁芯的B₈₀；在通过50Hz频率、1.3T下的铁损W_13/50；以及在通过50Hz频率、1.4T的磁通量密度下的铁损W_14/50。噪声级是在通过50Hz、1.4T的磁通量密度的条件下、在背景噪声级为12至14dB的无回声室中测量的。在该室中，扩音器被放置远离环形磁芯10cm的位置上。应力松弛度是通过以下步骤测定的：将单片样品环绕着石英环(quartz ring)卷起；测量在初始阶段中的直径(即，当样品环绕着石英环卷起时的直径)，将该值定义为R₀；将绕着石英环卷起的单片样品进行退火；测量已经从石英环上取下的样品的直径，将该值定义为R；并且从测量值计算R₀/R×100的值。轧制表面的表面糙度为0.30至0.50μm。所有的样品都显示意指矩形性的B₈₀/B_s不小于0.95。结果显示，矩形性的值越高，噪声级的值就越低。

[表1]

	样品编号	磁路长度(mm)	B80(T)	Bs(T)	B80/Bs×100(％)	应力松弛度(％)	W13/50(W/kg)	W14/50(W/kg)	噪声级(dB)
										实施例1	1	70.7	1.59	1.67	95.3	95	0.15	0.23	18
实施例1	2	94.2	1.60	1.67	95.9	95	0.15	0.21	17
										实施例1	3	227.7	1.61	1.67	96.5	95	0.15	0.21	25
实施例1	4	345.4	1.62	1.67	97.1	95	0.15	0.20	29
										实施例1	5	628.0	1.59	1.67	95.3	95	0.16	0.24	33

(比较例1)

在类似于实施例1的情形的条件下，通过使磁芯在320℃、非磁场中；在250℃、非磁场中；以及在320℃、以垂直于圆周方向的方向上施加的磁场中进行退火来制备样品，使得每一样品可以获得在小于0.90的范围内的不同B₈₀/B_s。性质显示于表2中。在1.4T下，噪声级从低磁通量密度区域增加，并且随B₈₀/B_s的减小而增加至24dB、28dB和35dB。所有样品都显示意指矩形性的B₈₀/B_s小于0.90。确定的是，磁芯显示了比在本发明中规定的20×log[(L²×10^-9+2×10^-5)/(2×10^-6)]dB更高的噪声级的值。

[表2]

	样品编号	磁路长度(mm)	B80(T)	Bs(T)	B80/Bs×100(％)	应力松弛度(％)	W13/50(W/kg)	W14/50(W/kg)	噪声级(dB)
										比较例1	6	94.2	1.45	1.67	86.9	95	0.21	0.32	24
比较例1	7	94.2	1.33	1.67	79.7	95	0.28	0.39	28
										比较例1	8	94.2	1.00	1.67	59.9	95	0.26	0.35	35
比较例1	9	227.7	1.46	1.67	87.5	95	0.20	0.33	33
										比较例1	10	345.4	1.48	1.67	88.7	95	0.21	0.35	39

(实施例2)

制备200g的具有表3中所示组成的母合金，然后通过与实施例1中的情形相类似的步骤，制备宽度为5mm的非晶态合金带材，并且测量内径/外径为25/35mm的环形磁芯的性质。性质显示于表3中。通过使用由Horiba，Ltd.制造的GD-OES(辉光放电光发射谱仪)，通过定量分析元素，以测量碳偏析层在深度方向上离轧制表面的位置。结果，将具有比内部中的均匀浓度更高的碳浓度的部分当作碳偏析层，并且将浓度最高处的位置和该浓度值读为碳偏析层的位置以及碳峰的值。据理解，噪声级与B₈₀高度相关，可以通过增加B_s和矩形性来减小噪声，并且进一步地理解的是，碳的加入对于提高矩形性和减小噪声是有效的。

[表3]

样品编号	组成(原子％)	B80(T)	Bs(T)	B80/Bs(T)	应力松弛度(％)	C偏析层的峰位置(nm)	C峰的值(原子％)	W13/50(W/kg)	W14/50(W/kg)	噪声级(dB)
											11	Fe81Si5B12.9C1Mn0.1	1.55	1.62	95.9	89	10.1	1.3	0.18	0.25	20
12	Fe81.95Si2B15.9C0.05Mn0.1	1.54	1.63	94.5	91	11.8	0.8	0.17	0.24	20
											13	Fe82Si0.1B17.7C0.1Mn0.1	1.56	1.66	94.3	92	11.5	1.3	0.18	0.21	19
14	Fe82Si1B16.8C0.1Mn0.1	1.57	1.67	94.4	92	11.6	1.0	0.17	0.20	19
											15	Fe82Si2B15.8C0.1Mn0.1	1.55	1.64	94.5	90	12.0	0.9	0.18	0.21	20
16	Fe82Si1B15.9C1Mn0.1	1.60	1.66	96.2	94	10.4	1.8	0.17	0.20	18
											17	Fe82Si3B13.9C1Mn0.1	1.59	1.66	95.8	90	10.6	1.6	0.18	0.21	18
18	Fe82Si4B12.9C1Mn0.1	1.59	1.66	96.1	91	10.5	1.4	0.19	0.22	18
											19	Fe82Si0.1B15.8C2Mn0.1	1.59	1.67	95.4	95	9.8	3.5	0.20	0.21	18
20	Fe82Si4B11.9C2Mn0.1	1.60	1.66	96.2	92	9.5	3.0	0.18	0.22	18
											21	Fe83Si3B12.9C1Mn0.1	1.57	1.63	96.1	88	10.0	1.6	0.17	0.22	19
22	Fe83Si5B11.8C0.1Mn0.1	1.55	1.62	95.7	87	11.2	0.7	0.20	0.23	19
											23	Fe80Co2Si2B15.8C0.1Mn0.1	1.64	1.69	97.2	91	11.6	1.0	0.19	0.24	17
24	Fe72Ni9Si5B13.8C0.1Mn0.1	1.54	1.60	96.3	91	11.5	0.8	0.21	0.27	20
											25	Fe80Ni2Si2B15.8C0.1Mn0.1	1.63	1.67	97.6	86	11.8	0.7	0.19	0.23	18
26	Fe82Si0.8B16.6C0.5Mn0.1	1.58	1.66	95.0	87	10.7	1.3	0.17	0.20	17
											27	FeB2Si0.8B16.6C0.5Cr0.1	1.56	1.66	94.0	86	10.3	1.2	0.19	0.24	20
28	Fe82Si0.8B16.6C0.5Mo0.1	1.55	1.66	93.4	85	10.5	1.1	0.19	0.26	20
											29	Fe82Si0.8B16.6C0.5Zr0.1	1.55	1.65	93.8	87	10.8	1.3	0.19	0.25	19
30	Fe82Si0.8B16.6C0.5Hf0.1	1.55	1.65	93.9	83	10.6	1.2	0.20	0.24	20

(实施例2-2)

以与实施例1的情形类似的方式制备具有表4所示组成的非晶态合金带材，并且测量内径/外径为25/35mm的环形磁芯的性质。性质显示于表4中。由于矫顽力的增加，4％的碳的加入会增加非晶态合金带材的铁损，并且由于非晶态合金带材变脆而可能在制备的步骤中产生问题。0.7原子％的Mn的加入使B_s减小、矩形性降低、矫顽力增加以及铁损增加。碳和Mn这两者的大量加入也会提高噪声级。

[表4]

	样品编号	组成(原子％)					B80(T)	Bs(T)	B80/Bs(T)	应力松弛度(％)	W13/50(W/kg)	W14/50(W/kg)	噪声级(dB)
														Fe	Si	B	C	Mn
		实施例2-2	31	82.0	2.0	11.9													4.0	0.1	1.52	1.62	93.8	95	0.23	0.34	23
实施例2-2	32						82.0	2.0	13.3	2.0	0.7	1.49	1.60	92.8	91	0.21	0.32	22

(参考例1)

在实施例1制备的非晶态合金带材中，使用在排气喷嘴处的辊表面附近的气压为0和0.30MPa时浇铸的样品，以制备内径/外径为25/35mm的环形磁芯，并且测量性质。性质显示于表5中。样品编号33是在0MPa(按浓度计为20.5％的氧气)的气压下制备的样品，而样品34是在0.3MPa的气压下制备的样品。这两个样品在轧制表面上的表面糙度分别为0.64至0.70μm和0.63至0.82μm。样品的碳偏析层的峰位置在范围以外，并且显示矩形性、铁损和噪声级的所有值都劣化。图4和5显示在从样品2和33的轧制表面起的深度方向上的元素分析结果。

[表5]

	样品编号	B80(T)	Bs(T)	B80/Bs×100(％)	应力松弛度(％)	碳偏析层的峰位置(nm)	碳峰的值(原子％)	W13/50(W/kg)	W14/60(W/kg)	噪声级(dB)
											实施例1	2	1.60	1.67	95.9	95	10.1	3.2	0.15	0.21	17
参考例1	33	1.54	1.67	92.4	91	20.5	2.7	0.17	0.29	21
											参考例1	34	1.53	1.67	91.8	88	21.5	2.1	0.17	0.33	21

(实施例3)

用金属线对上述的样品2的环形磁芯和内径/外径为90/120 mm的磁芯进行初次以及二次卷绕，并且测量性质。结果，两个样品都显示B₈₀/B_s增加了3％，而噪声级降低了3至5dB。因而，可以确定该磁芯有望作为变压器、马达和电反应器(electric reactor)的磁芯。

工业适用性

本发明通过控制热处理、表面糙度、被加入的碳的量以及Si含量对碳含量的比率，提供具有高的矩形性、高的磁通量密度、低的噪声级和低的铁损的磁芯。还提供了一种使用该磁芯的应用产品。该磁芯可以用作变压器、马达和扼流线圈的磁芯。

附图简述

图1为显示当向磁芯施加外部磁场80A/m时在磁芯中的磁通量密度B₈₀和当磁通量密度为1.4T并且频率为50Hz时由平均磁芯直径为30mm的环形磁芯所产生的噪声级之间的关系的图；

图2为在浇注过程中吹入气体的位置的示意图，其中附图标记2表示辊；附图标记6表示吹气喷嘴；附图标记4表示熔融金属；以及附图标记8表示氧浓度和气压的测量点；

图3为显示当在Fe₈₂Si_xB_18-x-yC_y中碳和Si浓度变化时，应力松弛度和断裂应变之间的关系的图，其中区域“I”显示其中应力松弛度变成不小于90％的组成区域，而区域“II”显示其中断裂应变变成不超过0.020的组成区域；

图4显示对样品2的轧制表面进行分析的结果；和

图5显示对样品33的轧制表面进行分析的结果。

Claims (10)

1.一种由Fe-基非晶态合金带材制成的磁芯，其中所述Fe-基非晶态合金带材具有不低于1.60T的饱和磁通量密度B_s和不小于0.90的比率B₈₀/B_s，所述比率B₈₀/B_s是当将80A/m的外部磁场施加给所述磁芯时所产生的磁通量密度B₈₀相对于所述Fe-基非晶态合金带材的饱和磁通量密度B_s的比率。

2.根据权利要求1所述的磁芯，其中当磁通量密度为1.4T并且频率为50Hz时，铁损W_14/50不高于0.28W/kg。

3.根据权利要求1或2所述的磁芯，其中当磁通量密度为1.4T、频率为50Hz以及平均磁路长度为Lmm时，噪声级为20×log[(L²×10^-9+2×10^-5)/(2×10^-6)]dB或更小。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的磁芯，其中所述Fe-基非晶态合金带材具有由式T_aSi_bB_cC_d表示并且包含不可避免的杂质的组成，其中T表示Fe，或者Fe与Co和Ni中的至少一种元素，所述Co和Ni中的至少一种元素的量相对于Fe为不超过10％，其中以原子％计，下标满足表达式：76≤a＜84％、0＜b≤12％、8≤c≤18％和0.01≤d≤3％。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的磁芯，其中所述Fe-基非晶态合金带材具有这样的组成，其中，按原子％计，T的量为81≤a≤83、Si的量为0＜b≤5、B的量为10≤c≤18以及C的量为0.2≤d≤3。

6.根据权利要求5所述的磁芯，其中所述Fe-基非晶态合金带材显示不小于0.93的比率B₈₀/B_s，所述比率B₈₀/B_s是当将80A/m的外部磁场施加给所述磁芯时所产生的磁通量密度B₈₀相对于所述Fe-基非晶态合金带材的饱和磁通量密度B_s的比率。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的磁芯，其中所述Fe-基非晶态合金带材具有的在偏析层中的碳浓度分布峰值是在距带材表面2nm和20nm深之间的范围内。

8.根据权利要求7所述的磁芯，其中所述带材具有不超过0.60μm的表面糙度。

9.根据权利要求7或8所述的磁芯，其中所述Fe-基非晶态合金带材显示不低于0.95的比率B₈₀/B_s，所述比率B₈₀/B_s是当将80A/m的外部磁场施加给所述磁芯时所产生的磁通量密度B₈₀相对于所述Fe-基非晶态合金带材的饱和磁通量密度B_s的比率。

10.一种应用产品，所述应用产品包含根据权利要求1至9中的任一项所述的磁芯。

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