CN110998758A - 非晶合金带及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的非晶合金带的制造方法，制造具有由Fe100‑a‑bBaSibCc(a、b：组分中的原子比，c：C相对于Fe、Si以及B的总量100.0原子％的原子比，13.0原子％≤a≤16.0原子％，2.5原子％≤b≤5.0原子％，0.20原子％≤c≤0.35原子％，79.0原子％≤100‑a‑b≤83.0原子％)表示的组分的非晶合金带，包括：对具有由Fe、Si、B、C以及不可避免的杂质构成的组分的非晶合金带(以下称为合金带)进行准备的工序，在以20MPa～80MPa的拉伸应力张架所述合金带的状态下，以50℃/秒以上且小于800℃/秒的平均升温速度将合金带升温至410℃～480℃的范围的最高到达温度的工序，在以20MPa～80MPa的拉伸应力张架所述合金带的状态下，以120℃/秒以上且小于600℃/秒的平均降温速度将已经升温的所述合金带从所述最高到达温度降温至降温传热介质温度的工序。

Description

非晶合金带及其制造方法
技术领域
本公开涉及一种非晶合金带及其制造方法。
背景技术
作为在变压器、电抗器、扼流圈、马达、噪音应对部件、激光电源、加速器用脉冲功率磁性部件、发电机等中使用的磁芯(铁芯)的磁性材料，公知有硅钢、铁素体、Fe基非晶合金、Fe基纳米晶合金等。
作为铁芯，公知有例如使用Fe基非晶合金或Fe基纳米晶合金制作而成的环形磁芯(卷绕铁芯)(例如参照专利文献1～2)。
非晶合金一般以生产率优异的单辊法进行制作。在单辊法中，使外周面由导热性优异的铜合金构成的冷却辊高速旋转，向冷却辊外周面表面喷出合金熔液并使其急速凝固，由此能够得到铸造合金带。
在所述单辊法中，非晶合金带的铸造开始后，因来自合金熔液的热量的影响使冷却辊产生热变形，在非晶合金带的宽度方向上的中央部与端部，喷嘴与冷却辊外周面的距离会不同。因此，在非晶合金带的宽度方向上难以维持均匀的厚度。而且，在非晶合金带的宽度方向上的中央部与端部，产生铸造方向(长度方向)上的长度不同的现象，具体来说，产生带宽度方向上的端部的在长度方向上的长度略微大于中央部的在长度方向上的长度的现象。在该情况下，在合金带的端部，出现浪状(也称作侧浪或边浪)的非平坦形状。
与这种情况相关联，公开了与非晶合金薄带的平坦度相对应地改变铁心卷线架在宽度方向上的周长来进行卷绕加工的技术(例如参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-310787号公报
专利文献2：国际公开第2015/046140号
专利文献3：日本特开昭61-226909号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，在制造Fe基非晶合金带的工序中，在非晶合金带的宽度方向端部易于出现浪状(侧浪或边浪)等非平坦形状。
但是，因为非晶合金带所使用的材料的维氏硬度高，所以难以进行机械矫正。即，难以改善非晶合金带的平坦度。在专利文献3中，虽然公开了考虑非晶合金薄带的平坦度的技术，但并未公开改善薄带自身的平坦度的技术。
如上所述，难以实现在非晶合金带的宽度方向端部的浪状(也称作侧浪或边浪)等非平坦形状的平坦化(改善平坦度)。
在将非晶合金带卷绕来制作卷绕磁芯的情况下，随着卷数的增加，浪状在非晶合金带的宽度方向端部逐渐积累，易于出现皱纹。因此，难以制作再现性良好的磁芯形状。
本公开是鉴于上述情况而做出的。
本公开的实施方式的课题在于提供一种平坦性优异的非晶合金带及其制造方法。
用于解决问题的手段
为了解决上述课题，得到以下见解，通过在以特定的拉伸应力张架非晶合金的状态下进行特定的热处理，来改善非晶合金带的形状且使平坦性优异。另外，通过在特定的升温条件以及降温条件下进行热处理，能够抑制热处理所带来的脆化。
本公开基于上述见解，具体的手段中包含以下的方式。
一种非晶合金带的制造方法，制造具有由下述组成式(A)表示的组分的非晶合金带，包括：对具有由Fe、Si、B、C以及不可避免的杂质构成的组分的非晶合金带进行准备的工序，在以20MPa～80MPa的拉伸应力张架所述非晶合金带的状态下，以50℃/秒以上且小于800℃/秒的平均升温速度将非晶合金带升温至410℃～480℃的范围的最高到达温度的工序，在以20MPa～80MPa的拉伸应力张架所述非晶合金带的状态下，以120℃/秒以上且小于600℃/秒的平均降温速度将已经升温的所述非晶合金带从所述最高到达温度降温至降温传热介质温度的工序；
Fe100-a-bBaSibCc 组成式(A)，
在组成式(A)中，a和b表示组分中的原子比，分别满足下述范围，c表示C相对于Fe、Si以及B的总量100.0原子％的原子比，满足下述范围，
13.0原子％≤a≤16.0原子％，
2.5原子％≤b≤5.0原子％，
0.20原子％≤c≤0.35原子％，
79.0原子％≤100-a-b≤83.0原子％。
<2>根据<1>所记载的非晶合金带的制造方法，所述平均升温速度是60℃/秒～760℃/秒，所述平均降温速度是190℃/秒～500℃/秒。
<3>根据<1>或<2>所记载的非晶合金带的制造方法，所述拉伸应力是40MPa～70MPa。
<4>根据<1>～<3>中任一项所记载的非晶合金带的制造方法，所述100-a-b满足下述范围，
80.5原子％≤100-a-b≤83.0原子％。
<5>根据<1>～<4>中任一项所记载的非晶合金带的制造方法，所述使非晶合金带升温的工序中的升温以及所述使非晶合金带降温的工序中的降温是通过在张架所述非晶合金带的状态下使所述非晶合金带移动且使移动的所述非晶合金带与传热介质接触的方式进行的。
<6>根据<5>所记载的非晶合金带的制造方法，使移动的所述非晶合金带升温的传热介质的接触面以及使移动的所述非晶合金带降温的传热介质的接触面被配置在平面内。
<7>一种非晶合金带，高度h和宽度w满足下述式1，所述高度h是多个高度的平均值，所述多个高度包括宽度方向的一端侧存在的起伏部的在面内方向上与宽度方向的一端相距10mm的位置的起伏顶部的高度以及宽度方向的另一端侧存在的起伏部的在面内方向上与宽度方向的另一端相距10mm的位置的起伏顶部的高度，所述宽度w是所述起伏部的宽度尺寸的平均值，
0.1≤100×h/w≤1.5 式1。
发明的效果
根据本公开的实施方式的发明，能够提供一种平坦性优异的非晶合金带及其制造方法。
附图说明
图1是分别对本公开的非晶合金带1以及热处理前的非晶合金带2从带主面铅锤方向进行拍摄的外观照片，本公开的非晶合金带1经过了以最高到达温度为460℃的热处理，热处理前的非晶合金带2在宽度方向端部附近，在长度方向上形成在厚度方向(带主面铅锤方向)起伏的多个浪状并形成非平坦形状。
图2是用于对在非晶合金带的宽度方向两端附近形成的浪状进行说明的概略立体图。
图3是从箭头Z的方向观察图2的非晶合金带的起伏部122的概略说明图。
图4是示出制造非晶合金带所示用的在线退火(in-line annealing)装置的一例的概略剖视图。
图5是示出图4所示的在线退火装置的传热介质的概略俯视图。
图6是图5的III-III线剖视图。
图7是示出传热介质的变形例的概略俯视图。
具体实施方式
以下，对本公开的非晶合金带及其制造方法进行详细地说明。
在本说明书中，使用“～”进行表示的数值范围意味着包括将记载在“～”的前后的数值作为下限值以及上限值的范围。在本说明书中以阶段的方式记载的数值范围中，以某数值范围记载的上限值或下限值可以替换为其他的以阶段的方式记载的数值范围的上限值或下限值。另外，在本公开中记载的数值范围中，以某数值范围记载的上限值或下限值可以替换为实施例所示的数值。
另外，在本说明书中，“工序”这个用语不仅包括独立的工序，即使是在无法与其他工序进行明确区别的情况下，若能够达成该工序的预期的目的，则也包含在本用语中。
在本说明书中，“非晶合金带”表示长条的合金带。
本公开的非晶合金带的制造方法，制造具有由下述组成式(compositionalformula)(A)表示的组分的非晶合金带，具有：对具有由Fe、Si、B、C以及不可避免的杂质构成的组分的非晶合金带(以下仅称为“合金带”)进行准备的工序(以下称为“合金带准备工序”)；以20MPa～80MPa的拉伸应力张架非晶合金带，以50℃/秒以上且小于800℃/秒的平均升温速度将非晶合金带升温至410℃～480℃的范围的最高到达温度的工序(以下称为“升温工序”)；在以20MPa～80MPa的拉伸应力张架所述非晶合金带的状态下，以120℃/秒以上且小于600℃/秒的平均降温速度将已经升温的非晶合金带从所述最高到达温度降温至降温传热介质的温度的工序(以下称为“降温工序”)。
Fe100-a-bBaSibCc 组成式(A)
在组成式(A)中，a和b表示组分中的原子比，分别满足下述范围，c表示C相对于Fe、Si以及B的总量100.0原子％的原子比，满足下述范围，
13.0原子％≤a≤16.0原子％
2.5原子％≤b≤5.0原子％
0.20原子％≤c≤0.35原子％
79.0原子％≤100-a-b≤83.0原子％
以下，对具有由组成式(A)表示的组分的非晶合金带的详细内容进行详细描述。
<合金带准备工序>
本公开的非晶合金带的制造方法具有准备非晶合金带的工序，该非晶合金带具有由Fe、Si、B、C以及不可避免的杂质构成的组分。
非晶合金带可以以向绕轴旋转的冷却辊喷出合金熔液的液体急冷法等公知方法进行制造。但是，准备非晶合金带的工序并不需要一定是制造非晶合金带的工序，可以是仅准备预先制造的非晶合金带的工序。
准备非晶合金带的工序可以包括准备非晶合金带的卷绕体。
非晶合金带的制造例如能够以液体急冷法(单辊法、双辊法、离心法等)等公知的方法进行。其中，单辊法是制造设备比较简单且能够进行稳定制造的制造方法，具有优异的工业生产率。
<升温工序>
本公开的非晶合金带的制造方法具有以下工序：在以5MPa～100MPa的拉伸应力张架非晶合金带的状态下，以50℃/秒以上且小于800℃/秒的平均升温速度升温至410℃～480℃的范围的最高到达温度。
在本工序中，在选择了规定的金属组分的基础上，将410℃～480℃作为最高到达温度，并抑制非晶合金带的平均升温速度小于800℃/秒且在张架的状态下加热，由此能够提高平坦度。
在本工序中，只要是能够调节为上述平均升温速度并升温至上述最高到达温度的方法，则可以以任意方式对非晶合金带进行热处理。在进行热处理时，也可以在张架非晶合金带的状态下一边使其移动一边使其与传热介质(本工序中是升温传热介质)接触，来使非晶合金带升温。
“在张架的状态下移动”是指，非晶合金带在被施加拉伸应力的状态下使其连续移动。降温工序中也是如此。
施加到非晶合金带上的拉伸应力的范围是20MPa～80MPa。若拉伸应力在上述范围内，则在合金带与传热介质接触并升温时，合金带的平坦度被改善。
若拉伸应力小于20MPa，则非晶合金带的平坦度的改善效果难以显现。另外，若拉伸应力大于80MPa，则在热处理时非晶合金带可能破裂，难以进行稳定生产。
从进一步提高非晶合金带的平坦度的改善效果的观点来看，优选拉伸应力在40MPa以上，更优选在45MPa以上。另外，从进一步降低热处理时的非晶合金带的破裂的可能性的观点来看，优选拉伸应力在70MPa以下，更优选在60MPa以下。
被张架的非晶合金带的拉伸应力通过使合金带连续移动的装置(例如下述的在线退火装置)中的移动控制机构进行控制，并求得由移动控制机构进行控制的张力除以合金带的截面面积(宽度×厚度)的值来作为拉伸应力。
在本工序中，从非晶合金带的平坦性的改善效果与避免热处理时的合金带的破裂的观点来看，优选最高到达温度的范围是420℃～470℃且拉伸应力是40MPa～70MPa，而且更优选最高到达温度是430℃～470℃且拉伸应力是45MPa～60MPa。
平均升温速度被调整至50℃/秒以上且小于800℃/秒，其中，优选60℃/秒～760℃/秒，更优选300℃/秒～500℃/秒。
平均升温速度是指，升温前(例如下述的与传热介质接触之前)的非晶合金带的温度与非晶合金带的最高到达温度(等于升温传热介质的温度)的温度差除以非晶合金带与传热介质接触的时间(秒)而得到的值。
具体来说，在例如图4所示的在线退火装置的情况下，以以下方式求得：在非晶合金带的移动方向上与加热室20的进入口相距10mm的上游的地点通过辐射温度计测定的带温度(加热前的非晶合金带的温度，一般为室温(20℃～30℃))与升温传热介质的温度(等于最高到达温度，例如460℃)的温度差除以与升温传热介质接触的时间(秒)。此外，在与所述加热室入口相距10mm的上游的地点难以通过辐射温度计进行测定的情况下或室温不明的情况下，设定为25℃。
例如图4～图7所示，在线退火装置是指进行在线退火工序的装置，在在线退火工序中，横跨放卷辊至卷取辊，对长条的非晶合金带实施包括升温工序～降温(冷却)工序的连续的热处理工序。
优选升温传热介质的温度被调整为410℃～480℃。
在升温工序中，使非晶合金带升温至410℃～480℃的最高到达温度。通过张架，有助于改善非晶合金带的平坦度。
其中，最高到达温度与升温工序中的升温传热介质的温度相同。
“升温传热介质的温度”以及“最高到达温度”是在与合金带接触的升温传热介质的表面设置热电偶而测定的温度。
若传热介质的温度在410℃以上，则易于通过附加拉伸应力来得到改善平坦度的效果。若传热介质的温度在480℃以下，则能够对促进非晶合金带的脆化进行抑制。
从提高平坦度的改善效果的观点来看，更优选传热介质的温度在420℃以上，进一步优选在430℃以上，特别优选在440℃以上。另外，从抑制非晶合金带的脆化的观点来看，更优选传热介质的温度的上限值在470℃以下。
优选在升温工序中，从传热介质侧吸引非晶合金带，抑制非晶合金带与传热介质的接触面积的减少。具体来说，在传热介质的非晶合金带的接触面具有吸引孔，通过吸引孔对非晶合金带进行负压吸引，能够使非晶合金带紧贴传热介质的表面。由此，能够将非晶合金带校正为更平坦的形状，非晶合金带的平坦性的提高效果变得显著。
另外，在本工序中，可以在升温后，在传热介质上，将非晶合金带的温度保持规定时间。
此外，传热介质、与传热介质的接触及其条件、加热时的拉伸应力等详细内容如后所述。
<降温工序>
接着，本公开的非晶合金带的制造方法具有以下工序：以120℃/秒以上且小于600℃/秒的平均降温速度，使通过上述的升温工序而升温的非晶合金带从上述最高到达温度降温至降温传热介质温度。
在本工序中，只要是能够调节为上述的平均降温速度，使非晶合金带降温至上述降温传热介质温度的方法即可，可以以任意方法进行。
降温处理可以是在张架非晶合金带的状态下一边使其移动一边使其与传热介质(本工序中是降温传热介质)接触来使非晶合金带降温。
对非晶合金带施加的拉伸应力与升温工序相同，在20MPa～80MPa的范围内。若拉伸应力在上述范围内，则在使合金带降温时，不会显著影响升温时得到改善的合金带的平坦度，能够良好地维持合金带的平坦度。
若拉伸应力小于20MPa，则难以显现非晶合金带的平坦度的改善效果。另外，若拉伸应力大于80MPa，则非晶合金带可能破裂，难以稳定生产。
从进一步提高非晶合金带的平坦度的改善效果的观点来看，优选拉伸应力在40MPa以上，更优选在45MPa以上。另外，从进一步减少热处理时的非晶合金带的破裂的可能性的观点来看，优选拉伸应力在70MPa以下，更优选在60MPa以下。
如上所述，被张架的非晶合金带的拉伸应力被使合金带连续移动的装置(例如下述在线退火装置)中的移动控制机构控制，求得被移动控制机构控制的张力除以合金带的截面面积(宽度×厚度)的值，来作为拉伸应力。
优选降温传热介质的温度的温度范围在200℃以下。
其中，降温传热介质温度是指通过本工序降温时的到达温度，可以是200℃、150℃、100℃或室温(例如20℃)等温度，可以进行适当设定。
“降温传热介质温度”是在合金带所接触的升温传热介质的表面设置热电偶而测定的温度。
在本公开的非晶合金带的制造方法中，如上所述，在选择了规定的组分，并经过升温工序之后，再将平均降温速度抑制在小于600℃/秒的范围内来使非晶合金带降温。由此，能够维持因升温工序而改善的合金带的平坦性。
平均降温速度是从最高到达温度降温至降温传热介质温度的平均速度。根据上述相同的理由，平均降温速度小于600℃/秒，更优选的上限值是500℃/秒，进一步优选的上限值是400℃/秒，再进一步优选的上限值是300℃/秒。另一方面，优选下限侧的平均降温速度在190℃/秒以上，更优选的下限值是200℃/秒。
其中，优选平均降温速度是190℃/秒～500℃/秒。
平均降温速度是指，例如在从最高到达温度降温至降温传热介质的温度的情况下，非晶合金带的最高到达温度(等于升温传热介质的温度)与降温传热介质的温度的温度差除以非晶合金带离开升温传热介质的时刻至离开降温传热介质的时刻为止的时间(秒)而得到的值。具体来说，以以下方式求得：例如在如图4所示的在线退火装置的情况下，非晶合金带的移动方向上的升温传热介质(图4中的加热板22)的温度(等于最高到达温度)与降温传热介质(图4中的冷却板32)的温度的温度差除以从离开升温传热介质的时刻至离开降温传热介质的时刻为止的时间(秒)。
在此，冷却室为1个，但在连结有多个冷却室的情况(将最上游的冷却室作为第一冷却室，将第一冷却室的下游的冷却室作为第二个冷却室等)下，将其设定为非晶合金带的移动方向最上游的(第一)冷却室中的平均降温速度(最高到达温度与第一降温传热介质的温度的温度差除以从非晶合金带离开升温传热介质的时刻至离开第一降温传热介质的时刻为止的时间(秒)而得到的值)。
作为上述升温工序以及降温工序所使用的传热介质，可以列举出板、双辊等。
作为传热介质的材质，可以列举出铜、铜合金(青铜、黄铜等)、铝、铁、铁合金(不锈钢等)等。其中，铜、铜合金或铝因热电率(传热系数)高而优选。
传热介质可以进行镀镍(Ni)、镀银(Ag)等镀处理。
作为冷却方法，可以是在合金带离开升温用的传热介质后暴露在空气中进行冷却的方法，但为了控制冷却速度，优选使用冷却器来对合金带进行强制冷却。作为冷却器，可以是对带送冷风来冷却的非接触型的冷却器，也可以是使上述的传热介质的温度在例如200℃以下来使合金带与其接触从而进行冷却的接触型的冷却器。可以是传热介质在与合金带的接触面具有吸引孔，在吸引孔通过负压吸引来使合金带被吸引吸附在传热介质的具有吸引孔的面上。
由此，使在升温工序中平坦度得到改善的非晶合金带的平坦度在降温工序有效地进行维持。
在降温时使用传热介质的情况下，优选使通过升温工序而被加热的合金带离开升温工序的传热介质，使合金带降温。在该情况下，作为冷却器可以是向带送冷风来降温的非接触型的冷却器。从合金带的降温速度的观点来看，优选采用使降温传热介质的温度在100℃以下来使合金带与其接触从而进行降温的接触型的冷却器的方式。作为传热介质，可以使用与升温工序中能够使用的传热介质相同的传热介质。
降温中使用传热介质并使合金带与其接触并降温至降温传热介质温度的方式，升温工序后的降温易于连续地进行。合金带与传热介质的接触以从升温工序中的最高到达温度降温至降温传热介质温度时的平均降温速度在120℃/秒以上且小于600℃/秒的方式进行。
另外，优选合金带与升温传热介质(例如加热板)的接触面是平面。另外，优选合金带与降温传热介质(例如冷却板)的接触面是平面。
更优选合金带与升温传热介质(例如加热板)以及降温传热介质(例如冷却板)的接触面配置在同一平面内。由此，升温工序后的降温易于更连续地进行，因而能够有效地提高并维持合金带的平坦度。
本公开的非晶合金带的制造方法优选使用如图4～图7所示的具有加热室以及冷却室的在线退火装置来实施。
如图4所示，在线退火装置100具有从合金带的卷绕体11将合金带10放卷的放卷辊12(放卷装置)、对从放卷辊12被放卷的合金带10进行加热的加热板(传热介质)22、对被加热板22加热的合金带10进行冷却的冷却板(传热介质)32以及将被冷却板32冷却的合金带10进行卷取的卷取辊14(卷取装置)。在图4中，合金带10的移动方向通过箭头R进行表示。
在放卷辊12上设置有合金带的卷绕体11。
通过放卷辊12在箭头U的方向上绕轴旋转，使合金带10从合金带的卷绕体11放卷。
在该例中，放卷辊12自身可以具有旋转机构(例如马达)，放卷辊12自身也可以不具有旋转机构。
即使在放卷辊12自身不具有旋转机构的情况下，与下述的由卷取辊14进行的合金带10的卷取动作联动，从设置在放卷辊12上的合金带的卷绕体11将合金带10放卷。
在图4中，如被圆圈包围的放大部分所示，加热板22包括从放卷辊12放卷的合金带10一边接触一边移动的第一平面22S。该加热板22经由第一平面22S加热一边与第一平面22S接触一边在第一平面22S上移动的合金带10。由此，移动中的合金带10被稳定地急速加热。
加热板22与未图示的热源连接，通过从该热源供给的热量而被加热至期望的温度。加热板22可以替代连接热源或在连接热源的基础上，在加热板22自身的内部具有热源。
作为加热板22的材质，可以列举出不锈钢、Cu、Cu合金、Al合金等。
加热板22被收纳在加热室20中。
除了加热板22的热源之外，加热室20可以具有用于控制加热室的温度的热源。
在加热室20的合金带10的移动方向(箭头R)的上游侧以及下游侧分别具有使合金带进入或退出的开口部(未图示)。合金带10穿过上游侧的开口部即进入口来进入加热室20内，并穿过下游侧的开口部即退出口来从加热室20内退出。
另外，在图4中，如被圆圈包围的放大部分所示，冷却板32包括合金带10一边接触一边移动的第二平面32S。该冷却板32经由第二平面32S对一边与第二平面32S接触一边在第二平面32S上移动的合金带10进行降温。
冷却板32可以具有冷却机构(例如水冷机构)，也可以不具有特别的冷却机构。
作为冷却板32的材质，列举出了不锈钢、Cu、Cu合金、Al合金等。
冷却板32被收纳在冷却室30中。
冷却室30可以具有冷却机构(例如水冷机构)，也可以不具有特别的冷却机构。即，通过冷却室30冷却的方式可以是水冷，也可以是空冷。
在冷却室30的合金带10的移动方向(箭头R)的上游侧以及下游侧，分别具有使合金带进入或退出的开口部(未图示)。合金带10穿过上游侧的开口部即进入口来进入冷却室30内，并穿过下游侧的开口部即退出口来从冷却室30内退出。
卷取辊14具有在箭头W的方向上绕轴旋转的旋转机构(例如马达)。通过卷取辊14的旋转，合金带10以期望的速度被卷取。
在线退火装置100在放卷辊12与加热室20之间，沿着合金带10的移动路径，具有引导辊41、松紧调节辊60(拉伸应力调整装置的一种)、引导辊42以及一对引导辊43A、43B。拉伸应力的调整还通过放卷辊12以及卷取辊14的动作控制进行。
松紧调节辊60被设置为能够在铅锤方向(图7中的两侧箭头的方向)上移动。通过调节该松紧调节辊60的铅锤方向的位置，能够调整合金带10的拉伸应力。对于松紧调节辊62也是如此。
从放卷辊12放卷的合金带10经由这些引导辊以及松紧调节辊，被引导至加热室20内。
在线退火装置100在加热室20与冷却室30之间，具有一对引导辊44A、44B以及一对引导辊45A、45B。
从加热室20退出的合金带10经由这些引导辊被引导至冷却室30内。
在线退火装置100在冷却室30与卷取辊14之间，沿着合金带10的移动路径，具有一对引导辊46A、46B，引导辊47、松紧调节辊62、引导辊48、引导辊49以及引导辊50。
松紧调节辊62被设置为能够在铅锤方向(图7中的两侧箭头的方向)上移动。通过调节该松紧调节辊62的铅锤方向的位置，能够调整合金带10的拉伸应力。
从冷却室30退出的合金带10经由这些引导辊以及松紧调节辊，被引导至卷取辊14。
在在线退火装置100中，为了使合金带10与加热板22的第一平面实现整面接触，配置在加热室20的上游侧以及下游侧的引导辊具有对合金带10的位置进行调整的功能。
在在线退火装置100中，为了使合金带10与冷却板32的第二平面实现整面接触，配置在冷却室30的上游侧以及下游侧的引导辊具有对合金带10的位置进行调整的功能。
图5是示出图4所示的在线退火装置100的加热板22的概略俯视图，图6是图5的Ⅲ-Ⅲ线剖视图。
如图5以及图6所示，在加热板22的第一平面(即与合金带10的接触面)设置有多个开口部24(吸引构造)。各开口部24分别构成贯穿加热板22的通孔25的一端。
在该例中，多个开口部24遍布与合金带10接触的整个区域并被配置为二维状。
多个开口部24的具体配置并不限于图5所示的配置。如图5所示，优选多个开口部24遍布与合金带10接触的整个区域并被配置为二维状。
另外，开口部24的形状是具有平行部(平行的两个边)的长条形。开口部24的长度方向是与合金带10的前进方向垂直的方向。
开口部24的形状并不限于图5所示的形状，也能够适用图5所示的形状以外的长条形、椭圆形(包括圆形)、多边形(例如长方形)等各种形状。
另外，如上所述，可以替代开口部或在开口部的基础上，设计作为吸引结构的槽。
在在线退火装置100中，通过未图示的吸引装置(例如真空泵)对通孔25的内部空间进行排气(参照箭头S)，由此能够将移动中的合金带10吸引在加热板22的设置有开口部24的第一平面22S上。由此，能够更稳定地使移动中的合金带10与加热板22的第一平面22S接触。
此外，在该例中，通孔25从加热板22的第一平面22S贯穿至第一平面22S的相反侧的平面。通孔也可以从第一平面22S贯穿至加热板22的侧面。
图7是示出本实施方式的加热板的变形例(加热板122)的概略俯视图。
如图7所示，在该变形例中，加热板122在合金带10的移动方向(箭头R)上被分割成3个区域(区域122A～122C)。
在区域122A～122C中，与图5所示的加热板22相同，各自的多个开口部124A、124B、124C遍布与合金带10接触的整个区域并配置为二维状。各个开口部124A、124B、124C构成贯穿加热板122的通孔的一端，在各区域中的多个通孔分别安装有与多个通孔连通的排气管126A、126B、126C。然后，通过排气管126A、126B、126C，凭借未图示的吸引装置(例如真空泵)对通孔的内部空间进行排气(参照箭头S)，由此能够将移动中的合金带10吸引在加热板122的设置有开口部124A、124B、124C的第一平面上。
升温工序以及降温工序的优选方式
作为升温工序以及降温工序的优选方式，列举出以下方式(此后称为“方式X”)：使用具有传热介质的在线退火装置，使合金带与和合金带接触的接触面位于同一平面内的升温传热介质以及降温传热介质接触，一边施加张力一边进行热处理，由此制作非晶合金带。
在本公开的非晶合金带的制造方法中，经过上述升温工序以及降温工序来制造具有由下述组成式(A)表示的组分的非晶合金带。
Fe100-a-bBaSibCc 组成式(A)
在组成式(A)中，a和b表示组分中的原子比，分别满足下述范围。c表示C相对于Fe、Si以及B的总量100.0原子％的原子比，满足下述范围。
13.0原子％≤a≤16.0原子％
2.5原子％≤b≤5.0原子％
0.20原子％≤c≤0.35原子％
79.0原子％≤100-a-b≤83.0原子％
如上所述，本公开中的非晶合金带因为在升温以及降温时被施加了特定的拉伸应力，所以合金带表面(主面)的平坦度优异。另外，本公开中的非晶合金带因为具有以组成式(A)表示的组分，所以平坦度的改善效果优异。
以下，对上述组成式(A)进行更详细的说明。
组成式(A)中的Fe的原子比(原子％)通过“100-a-b”求得。Fe是非晶合金带的主成分，是决定磁特性的主要元素。
此外，在表示Fe的含有率的“100-a-b”中，可以包括不可避免的杂质，该不可避免的杂质例如从由Nb、Mo、V、W、Mn、Cr、Cu、P以及S构成的群中选择的至少一种元素。作为该不可避免的杂质的含量，优选在1原子％以下的范围内。
本公开中的非晶合金带是含有79.0〔＝(100-a-b)＝(100-16.0-5.0)〕原子％以上的Fe(包括不可避免的杂质)的Fe基非晶合金带。通过使合金组分中的Fe的含有率变得较高，能够得到进一步改善平坦度的效果。
上述“100-a-b”在79.0以上，优选在80.5以上，更优选在81.0以上。
“100-a-b”(原子％)的上限根据a、b来决定，在83.0以下。
上述内容中，尤其优选“100-a-b”满足下述范围。
80.5原子％≤100-a-b≤83.0原子％
组成式(A)中的B的原子比a在13.0原子％以上16.0原子％以下。在非晶合金带中，B具有稳定地维持非晶态的功能。
在本公开中，通过使a在13.0原子％以上，可以有效地实现B的上述功能。另外，通过使a在16.0原子％以下，可以确保Fe的含量，由此能够使非晶合金带以及非晶合金带片的饱和磁通密度Bs提高，使B80提高。
其中，优选B的原子比a满足下述范围。
14.0原子％≤a≤16.0原子％
组成式(A)中的Si的原子比b在2.5原子％以上且5.0原子％以下。
Si具有使非晶合金带的结晶温度上升并形成表面酸化膜的功能。
在本公开中，通过使b在2.5原子％以上，可以有效地实现Si的上述功能。由此，能够以更高的温度进行热处理。另外，通过使b在5.0原子％以下，可以确保Fe的含量，由此能够使非晶合金带的饱和磁通密度Bs提高。
优选Si的原子比b满足下述范围。
3.0原子％≤b≤4.5原子％
组成式(A)中的C的原子比c在0.20原子％以上且0.35原子％以下。通过在Fe-B-Si类非晶合金带组分中添加所述范围的C(碳)，来提高合金带的占空系数。该理由是因为通过添加所述范围的C，能够促进合金带表面的平坦性的提高效果。若c小于0.20原子％，则无法充分提高合金带表面的平坦性。另外，若c超过0.35原子％，则热处理中的合金带的脆化倾向可能会变得显著。
C的原子比c的优选范围在0.23原子％以上且0.30原子％以下。
本公开的非晶合金带作为磁特性具有高磁通密度以及低矫顽磁力。
本公开的非晶合金带具有高磁通密度(B80以及B800)。此外，B80是指在80A/m的磁场下磁化时的磁通密度，B800是指在800A/m的磁场下磁化时的磁通密度。
优选非晶合金带的磁通密度B80在1.45T以上。特别是，若B80在1.50T以上，则在由非晶合金带制作而成的铁芯中，能够得到各种应用软磁性的部件。
另外，本公开的非晶合金带能够将矫顽磁力(Hc)抑制得低。
优选矫顽磁力在1.0A/m以下，更优选在0.8A/m以下。若矫顽磁力在1.0A/m以下，则通过低磁滞损耗，在由非晶合金带制作而成的铁芯中，能够得到更加低铁损的铁芯。
磁通密度(B80、B800)与矫顽磁力(Hc)是使用直流磁化测定装置SK110(METRON技研株式会社制)求得的值。
B80是使用直流磁化测定装置SK110在磁场强度80A/m下求得的值，B800是使用直流磁化测定装置SK110在磁场强度800A/m下求得的值。
矫顽磁力(Hc)是通过在磁场强度800A/m下测定的磁滞曲线而求得的值。
<非晶合金带>
本公开的非晶合金带具有裁剪性，且高度h以及宽度w满足下述式1，所述高度h是多个高度的平均值，多个高度包括宽度方向的一端侧存在的起伏的在面内方向上与宽度方向的一端相距10mm的位置的起伏顶部的高度以及宽度方向的另一端侧存在的起伏部的在面内方向上与宽度方向的另一端相距10mm的位置的起伏顶部的高度，所述宽度w是所述起伏部的宽度尺寸的平均值。
0.1≤100×h/w≤1.5 式1
本公开的卷绕磁芯具有裁剪性。具有裁剪性是指合金带能够被剪刀裁剪。
裁剪性是表示非晶合金带的脆化程度的第一脆性指标。具体来说，以以下方式进行评价：在合金带被通过两个刃夹着来裁剪的裁剪工具(例如剪刀)裁剪时，基本上直线地被分割开，非直线的破裂部分占全部裁剪尺寸的5％以下。
本公开的非晶合金带，在合金带的宽度方向端部出现的浪状(侧浪或边浪)的起伏部产生得少，表示浪状的起伏的大小的平坦度在式1的范围内。即，非晶合金带的平坦度以“100×h/w”的方式求得。
0.1≤100×h/w≤1.5 式1
在本公开的非晶合金带中，若平坦度(等于100×h/w)超过1.5，则合金带的宽度方向端部的浪状变得过大，占空系数变低，在此方面造成影响。平坦度(等于100×h/w)若考虑成为一样平的平面则越接近0(零)越好。作为实际的范围，平坦度可以在0.1以上。
从制作铁芯时的形状再现性以及进一步提高占空系数的观点来看，优选平坦度是0.1～1.2，更优选0.1～1.0。
如上所述，平坦度能够以以下方式进行调整：在非晶合金带的制作中，在升温工序以及降温工序中，设置以特定的拉伸应力进行张架的状态下使其升温或降温的操作，来对在合金带的端部附近产生的起伏的程度进行控制。
对式1的高度h以及宽度w进行说明。
高度h着眼于非晶合金带的宽度方向的一端侧存在的浪状(侧浪)的起伏部与宽度方向的另一端侧存在的浪状的起伏部双方，求出宽度方向两端存在的起伏部的顶部高度的平均值。
具体来说，高度h由多个高度的平均值表示，多个高度包括在面内方向上与非晶合金带的宽度方向上的一端相距10mm的位置上的与宽度方向垂直的长度方向上存在的多个浪状的起伏部的各起伏顶部的高度，以及在面内方向上与非晶合金带的宽度方向上的另一端相距10mm的位置上的所述长度方向上存在的多个浪状的起伏部的各起伏顶部的高度。
参照图2以及图3进行进一步的说明。
如图2所示，非晶合金带，可能在非晶合金带的宽度方向端部附近，产生在合金带的厚度方向(合金带主面铅锤方向)上起伏的多个浪状(凹凸形状)。其中的合金带的宽度是142.2mm。图2是立体地示出在非晶合金带的宽度方向两端附近形成的浪状的一例的概略立体图，示出非晶合金带120放置在平坦的台(平面)110上的状态。
图2示出的非晶合金带120，在与合金带的长度方向P垂直的宽度方向Q上的两端部，在平坦的台(平面)110的铅锤方向(合金带主面铅锤方向)上形成有沿着长度方向P连续起伏的凹凸形状。
在本说明书中，还有时将连续的多个凹凸形状称为多个振幅(形状)、多个浪状或多个侧浪状。
如图2以及图3所示，在合金带的宽度方向Q上的中央附近，没有看到大的起伏，宽度方向端部的起伏的影响也小。因此，在合金带的宽度方向上的中央部与端部，长度方向的合金带的长度，在宽度方向上的端部与中央部的不同，合金带的端部的长度比中央部的长度长。
高度h由m+n个高度的平均值表示，能够通过下述式求得，m+n个高度包括例如在面内方向上与非晶合金带120的宽度方向Q上的一端相距10mm的位置即图2中的双点划线A的位置上的沿着与宽度方向Q垂直的长度方向P存在的多个起伏部(侧浪)122的各起伏顶部C1、C2、C3……的高度h(图2中是hC1、hC2、hC3……hCm)，以及在面内方向上与非晶合金带120的宽度方向Q的另一端相距10mm的位置即图2中的双点划线B的位置上的沿着所述长度方向P存在的多个起伏部122的各起伏顶部D1、D2、D3……的高度h(图2中是hD1，hD2，hD3……hDn)。
高度h＝{(hC1+hC2+hC3+……hCm)+(hD1+hD2+hD3+……hDn)}/(m+n)
各起伏部中的起伏顶部的高度h以以下方式进行测定：通过激光位移计对向内侧与合金带的端部相距10mm处的高度进行连续测定，并测定各周期的最大值h。
起伏部的宽度w表示为起伏部的各周期的宽度尺寸的平均值。
例如如图3所示，宽度w是隔着凸部(山部)的凹部(底部)间的距离，所述凸部具有起伏部122的起伏顶部的高度h。
宽度w是通过激光位移计来测定合金带的端部，根据其测定值，算出在排列于长度方向上的起伏顶部之间形成的凹部与凹部之间的距离(即高度h最低的部分间的距离)，而求得的值。
对于起伏部的宽度w，例如在非晶合金带120的起伏部中，对测定出起伏顶部的高度h的起伏部的宽度尺寸(图2中是wC1、wC2、wC3……wCm，wD1、wD2，wD3……wDn)进行测定，由m+n个起伏部的宽度尺寸的平均值表示起伏部的宽度w，能够通过下述式求得。
其中，宽度w是指，包括起伏顶部C1、C2、C3……以及D1、D2、D3……的图2的双点划线A或双点划线B的位置的起伏部的宽度的尺寸。
宽度w＝{(wC1+wC2+wC3+……wCm)+(wD1+wD2+wD3+……wDn)}/(m+n)
此外，在图2中，示意性地将所有起伏部都设定为宽度尺寸I(恒定)，起伏部间的凹部存在平坦部分，但其是示意性地表示的一例，并不限定于此，存在宽度尺寸并不恒定的情况，另外，存在在凹部不存在平坦部分，而仅存在高度h最低的部分的情况。
优选非晶合金带的厚度在20μm～30μm之间。
若厚度在20μm以上，则能够确保非晶合金带的机械强度，抑制非晶合金带片的破裂。更优选非晶合金带的厚度在22μm以上。另外，若厚度在30μm以下，则在铸造后的非晶合金带中可以得到稳定的非晶态。
优选各个非晶合金带的与长度方向垂直的宽度尺寸在20mm以上，优选在220mm以下。
若非晶合金带的宽度尺寸在20mm以上，则能够生产率良好地制作出铁芯。另外，若非晶合金带的宽度尺寸在220mm以下，则能够抑制宽度方向的厚度以及磁特性的偏差，易于确保稳定的生产率。
实施例
以下，通过实施例，对本发明进行更加具体的说明，但本发明只要不超出其宗旨，便不限于以下的实施例。
<非晶合金带的制作>
通过向绕轴旋转的冷却辊喷出合金熔液的液体急冷法来制造具有Fe81.3Si4.0B14.7C0.25(原子％)的组分的宽度为142mm、厚度为25μm的非晶合金带。
接着，使用加热室内具有传热介质的与图4结构相同的在线退火装置，在张架非晶合金带的状态下，使上述非晶合金带进入加热室，使进入的非晶合金带通过上述方式X与传热介质接触并进行热处理。热处理以在传热介质的温度在下述范围内变化的方式进行。然后，进入冷却室，使非晶合金带从升温时的最高到达温度降温至25℃。此后，使进行了热处理的非晶合金带从冷却室退出。此后，将非晶合金带卷取并作为卷绕体。
制造条件如下所示。
<制造条件>
升温传热介质以及降温传热介质：青铜制板，
最高到达温度(升温传热介质的温度)：350℃～500℃(参照下述表1)，对非晶合金带施加的拉伸应力：50MPa，
非晶合金带与升温传热介质的接触距离：1.2m，
非晶合金带与升温传热介质的接触时间：1.2秒，
非晶合金带离开升温传热介质的时刻至离开降温传热介质的时刻为止的时间：1.6秒，
平均升温速度以及平均降温速度：参照下述表1。
升温传热介质以及降温传热介质的温度通过在与合金带接触的传热介质的表面上设置的热电偶进行测定，计算出平均升温速度以及平均降温速度。
平均升温速度以以下方式求得：在非晶合金带的移动方向上与加热室20的进入口相距10mm的上游的地点通过辐射温度计测定的金带温度(加热前的非晶合金带的温度等于通常的室温，本实施例中是25℃)与升温传热介质(图4中的加热板22)的温度的温度差除以与升温传热介质接触的时间(秒)。
平均降温速度以以下方式求得：在非晶合金带的移动方向上的升温传热介质(图4中的加热板22)的温度(等于最高到达温度)与25℃的降温传热介质(图4中的冷却板32)的温度的温度差除以从离开升温传热介质的时刻至离开降温传热介质的时刻为止的时间(秒)。
其中，在在线退火中，在使非晶合金带的移动速度为规定值的情况下(例如1.0m/秒的情况下)，通过改变传热介质的温度，能够控制非晶合金带的最高到达温度，能够控制平均升温速度和平均降温速度。若使升温传热介质的温度(与非晶合金带的到达温度相同)在350℃～500℃之间变化，则可以将平均升温速度控制在271℃/秒～396℃/秒之间，可以将平均降温速度控制在204℃/秒～298℃/秒之间。
<非晶合金带片的制作>
接着，从非晶合金带的卷绕体放卷非晶合金带，对被放卷的非晶合金带进行裁剪，由此切割形成长度方向长度为1000mm(1m)的非晶合金带片。非晶合金带的裁剪通过剪切的方式进行。
<测定以及评价>
1.平坦度
从进行了热处理的非晶合金带进行长度方向的长度为1m的采样，将长度为1m、宽度为142mm的非晶合金带放置在平台上，在非晶合金带的宽度方向上，对于在面内方向上与一端相距10mm的位置以及在面内方向上与另一端相距10mm的位置(即在面内方向上分别与宽度方向两端相距10mm的位置上的2个直线上)的高度(各起伏部中的起伏顶部的高度)，使用激光式位移传感器LB-300和多功能数字仪表继电器RV3-55R(基恩士公司制)，以分辨率0.1mm进行连续测定。计算出测定的数值(起伏顶部的高度)的平均值，作为高度h。此外，因为分辨率是0.1mm，所以可以无视合金带的厚度偏差。
另外，以与上述相同的方法，计算出在排列于长度方向上的起伏部的起伏顶部间形成的凹部与凹部之间的距离(即高度h最低的部分间的距离)，将其作为宽度w。
将以上述方式求得的高度h以及宽度w代入下述式中并计算出平坦度，
平坦度＝100×h/w。
2.裁剪性
使用通过传热介质的温度改变平均升温速度或平均降温速度以及最高到达温度来制作的多个非晶合金带，通过不锈钢制剪刀(Westcott公司制，制品名：Westcott 8"通用首选不锈钢剪刀(Westcott 8"All Purpose Preferred Stainless Steel Scissors))对非晶合金带进行裁剪。通过以下的评价基准来评价此时是否具有裁剪性。
<评价基准>
有：大致以直线的方式被分割，非直线的破裂部分占全部裁剪尺寸的5％以下。
无：非直线的破裂部分超过全部裁剪尺寸的5％。
[表1]
Figure BDA0002336803410000251
如表1所示，在对热处理前的合金带以及以不同的最高到达温度进行了热处理的合金带进行评价时，在使热处理时的最高到达温度是410℃～480℃的实施例中，平坦度是小的1.2～1.0，在合金带的宽度方向端部连续出现的浪状被抑制得变少。关于实施例的合金带，与图1所示的具有非平坦形状的热处理前的非晶合金带2相比，如图1的非晶合金带1所示，浪状(凹凸形状)得到矫正，平坦度得到改善。所述非晶合金带1是表1的最高到达温度是460℃的合金带，产生的浪状到达了无法通过目视进行观察的程度，由此可知平坦性优异。
此外，图1是从合金带主面铅锤方向观察上述各非晶合金带的外观照片。
具体来说，热处理前的合金带的平坦度是大的2.5，在合金带的宽度方向端部附近确认到了浪状。另外，在最高到达温度是350℃或380℃的比较例中，平坦度分别为大的1.9、1.7，因热处理而对形状产生的校正效果小。
另外，在热处理时的最高到达温度是500℃的比较例中，平坦度是偏低的1.1，在裁剪时易于产生破碎以及裂纹，无法以直线状裁剪的部分超过了20％，裁剪性差。
2017年7月4日提交的美国临时申请62/528451的全部公开内容通过参照援引在本说明书中。
对于本说明书所述的全部文献、专利申请和技术标准，各个文献、专利申请和技术标准通过参照被援引时与具体且分别记载的情况同等程度地在本说明书中通过参照而被援引。

Claims (7)

1.一种非晶合金带的制造方法，制造具有由下述组成式A表示的组分的非晶合金带，包括：
对具有由Fe、Si、B、C以及不可避免的杂质构成的组分的非晶合金带进行准备的工序；
在以20MPa～80MPa的拉伸应力张架所述非晶合金带的状态下，以50℃/秒以上且小于800℃/秒的平均升温速度将非晶合金带升温至410℃～480℃的范围的最高到达温度的工序；
在以20MPa～80MPa的拉伸应力张架所述非晶合金带的状态下，以120℃/秒以上且小于600℃/秒的平均降温速度将已经升温的所述非晶合金带从所述最高到达温度降温至降温传热介质温度的工序，
Fe100-a-bBaSibCc 组成式A，
在组成式A中，a和b表示组分中的原子比，分别满足下述范围，c表示C相对于Fe、Si以及B的总量100.0原子％的原子比，满足下述范围，
13.0原子％≤a≤16.0原子％，
2.5原子％≤b≤5.0原子％，
0.20原子％≤c≤0.35原子％，
79.0原子％≤100-a-b≤83.0原子％。
2.根据权利要求1所述的非晶合金带的制造方法，其中，
所述平均升温速度是60℃/秒～760℃/秒，所述平均降温速度是190℃/秒～500℃/秒。
3.根据权利要求1或2所述的非晶合金带的制造方法，其中，
所述拉伸应力是40MPa～70MPa。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的非晶合金带的制造方法，其中，
所述100-a-b满足下述范围，
80.5原子％≤100-a-b≤83.0原子％。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的非晶合金带的制造方法，其中，
所述使非晶合金带升温的工序中的升温以及所述使非晶合金带降温的工序中的降温是通过在张架所述非晶合金带的状态下使所述非晶合金带移动且使移动的所述非晶合金带与传热介质接触的方式进行的。
6.根据权利要求5所述的非晶合金带的制造方法，其中，
使移动的所述非晶合金带升温的传热介质的接触面以及使移动的所述非晶合金带降温的传热介质的接触面被配置在平面内。
7.一种非晶合金带，
高度h和宽度w满足下述式1，所述高度h是多个高度的平均值，所述多个高度包括宽度方向的一端侧存在的起伏的在面内方向上与宽度方向的一端相距10mm的位置的起伏顶部的高度以及宽度方向的另一端侧存在的起伏的在面内方向上与宽度方向的另一端相距10mm的位置的起伏顶部的高度，所述宽度w是所述起伏的宽度尺寸的平均值，
0.1≤100×h/w≤1.5 式1。
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