JP2022058246A - AMORPHOUS Fe-BASED ALLOY PLATE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF - Google Patents

AMORPHOUS Fe-BASED ALLOY PLATE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF Download PDF

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安奈 阿部
Anna Abe
啓慶 瀧藤
Hironori Takifuji
憲幸 渡部
Noriyuki Watabe
駿 佐藤
Shun Sato
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Abstract

To provide an amorphous Fe-based alloy plate which enables manufacture of an iron core having little iron loss with respect to high frequency AC current, and a manufacturing method thereof.SOLUTION: An amorphous Fe-based alloy plate 1 is comprised of an amorphous Fe-based alloy including 77 to 83 atom% of Fe, 4 to 15 atom% of Si, 8 to 15 atom% of B, and 0 to 3 atom% of C, and has a thickness of 35 μm or more. When a stripe domain of a freely solidified surface 11 is observed using a Kerr effect microscope, the amorphous Fe-based alloy plate 1 includes a stripe domain in which a first domain M1 and a second domain M2 are alternately arranged in a casting direction, and a region S1 in which an angle to the casting direction of the first domain M1 is 60 degrees or more and 120 degrees or less, a width is 30 μm or more and a region S2 in which the angle to the casting direction of the second domain M2 is 60 degrees or more and 120 degrees or less, and the width is 30 μm or less occupy 2.0% or more of an area of the freely solidified surface 11 can be observed.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、非晶質Fe基合金板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an amorphous Fe-based alloy plate and a method for producing the same.

リアクトルや電気自動車に搭載されるモータ等におけるコイルの鉄心には、電磁鋼板が多用されている。鉄心を備えたコイルに通電すると、鉄損と呼ばれる、鉄心の物性に起因するエネルギー損失が発生する。 Electrical steel sheets are often used for the iron cores of coils in motors and the like mounted on reactors and electric vehicles. When a coil with an iron core is energized, an energy loss called iron loss due to the physical characteristics of the iron core occurs.

鉄損は、主に、鉄心の磁区が磁界の向きを変える際に生じるヒステリシス損と、鉄心内に流れる渦電流によって生じる渦電流損とから構成されている。渦電流損の大きさは、理論的には鉄心の厚みの二乗に比例するため、従来より、比較的厚みの薄い電磁鋼板を積層することにより鉄心を形成する技術が知られている(例えば、特許文献1)。 The iron loss is mainly composed of a hysteresis loss generated when the magnetic domain of the iron core changes the direction of the magnetic field and an eddy current loss caused by the eddy current flowing in the iron core. Since the magnitude of eddy current loss is theoretically proportional to the square of the thickness of the iron core, a technique for forming an iron core by laminating relatively thin electromagnetic steel sheets has been conventionally known (for example,). Patent Document 1).

一方、ヒステリシス損の大きさは、鉄心を構成する材料の物性に応じて変化する。近年、電磁鋼板に比べてヒステリシス損及び渦電流損の小さい非晶質のFe基合金薄帯からなる鉄心が検討されている。例えば特許文献2には、Fe100-x-y-zSi(原子%)を主成分とし、x、yおよびzはそれぞれ0.5≦x≦15、5≦y≦25、z≦15、18≦x+y+z≦30を満足し、該主成分に対しMnを0.01質量%以上0.3質量%以下、Alを0.0001質量%以上0.01質量%以下、Tiを0.001質量%以上0.03質量%以下、Cuを0.005質量%以上0.2質量%以下およびSを0.001質量%以上0.05質量%以下含有していることを特徴とするアモルファス軟磁性合金が記載されている。また、特許文献2には、アモルファス軟磁性合金からなる薄帯の厚みが40μmから350μmの範囲にある点が記載されている。 On the other hand, the magnitude of the hysteresis loss changes according to the physical properties of the materials constituting the iron core. In recent years, an iron core made of an amorphous Fe-based alloy strip having smaller hysteresis loss and eddy current loss than an electromagnetic steel sheet has been studied. For example, Patent Document 2 contains Fe 100-x-y-z Si x By P z (atomic%) as a main component, and x, y and z are 0.5 ≦ x ≦ 15 and 5 ≦ y ≦ 25, respectively. , Z ≦ 15, 18 ≦ x + y + z ≦ 30, Mn is 0.01% by mass or more and 0.3% by mass or less, Al is 0.0001% by mass or more and 0.01% by mass or less, Ti. Is contained in an amount of 0.001% by mass or more and 0.03% by mass or less, Cu is contained in an amount of 0.005% by mass or more and 0.2% by mass or less, and S is contained in an amount of 0.001% by mass or more and 0.05% by mass or less. The amorphous soft magnetic alloy to be described is described. Further, Patent Document 2 describes that the thickness of the thin band made of an amorphous soft magnetic alloy is in the range of 40 μm to 350 μm.

特開昭61-190017号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-190017 特開2009-174034号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-174034

近年では、リアクトルやモータ等をより小型化するため、コイルに流す交流電流の周波数をより高くすることが求められている。渦電流損は交番磁界の周波数の二乗にも比例するため、交流電流の周波数を高くすると渦電流損がより大きくなる。従って、高周波の交流電流に対しても渦電流損を低減することができる鉄心が強く望まれている。 In recent years, in order to make the reactor, motor, and the like smaller, it is required to increase the frequency of the alternating current flowing through the coil. Since the eddy current loss is also proportional to the square of the frequency of the alternating magnetic field, the higher the frequency of the alternating current, the larger the eddy current loss. Therefore, an iron core capable of reducing eddy current loss even with high-frequency alternating current is strongly desired.

しかし、特許文献2のFe基アモルファス合金薄帯は、厚みが増加すると鉄損が悪化するという問題がある。 However, the Fe-based amorphous alloy strip of Patent Document 2 has a problem that iron loss worsens as the thickness increases.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、高周波の交流電流に対しても鉄損の小さい鉄心を作製可能な非晶質Fe基合金板及びその製造方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of this background, and an object of the present invention is to provide an amorphous Fe-based alloy plate capable of producing an iron core having a small iron loss even with a high frequency alternating current, and a method for producing the same. be.

本発明の一態様は、単ロール急冷凝固法によって作製され、自由凝固面及びロール接触面を有する非晶質Fe基合金板であって、
Fe(鉄):77原子%以上83原子%以下、Si(シリコン):4原子%以上15原子%以下、B(ホウ素):8原子%以上15原子%以下及びC(炭素):0原子%以上3原子%を含む化学成分を有する非晶質Fe基合金からなり、
35μm以上の厚みを有し、
カー効果顕微鏡を用いて前記自由凝固面の磁区構造を観察した場合に、
鋳造直角方向とは異なる向きの磁化を有する第1磁区と、鋳造直角方向及び前記第1磁区の磁化の向きの両方に対して異なる向きの磁化を有する第2磁区とが鋳造方向に交互に配置された縞状磁区を含み、かつ、
前記第1磁区のうち鋳造方向に対する角度が60度以上120度以下であり幅が30μm以下である領域と、前記第2磁区のうち鋳造方向に対する角度が60度以上120度以下であり幅が30μm以下である領域とが、前記自由凝固面の面積の2.0%以上を占める磁区構造を観察することができる、非晶質Fe基合金板にある。
One aspect of the present invention is an amorphous Fe-based alloy plate produced by a single-roll quenching solidification method and having a free solidification surface and a roll contact surface.
Fe (iron): 77 atomic% or more and 83 atomic% or less, Si (silicon): 4 atomic% or more and 15 atomic% or less, B (boron): 8 atomic% or more and 15 atomic% or less, and C (carbon): 0 atomic% or less. It is made of an amorphous Fe-based alloy having a chemical component containing the above 3 atomic%.
It has a thickness of 35 μm or more and has a thickness of 35 μm or more.
When observing the magnetic domain structure of the free solidification surface using a Kerr effect microscope,
The first magnetic domain having a magnetization in a direction different from the casting orthogonal direction and the second magnetic domain having a magnetization in a different direction with respect to both the casting orthogonal direction and the magnetization direction of the first magnetic domain are alternately arranged in the casting direction. Includes striped magnetic domains and
The region of the first magnetic domain where the angle with respect to the casting direction is 60 degrees or more and 120 degrees or less and the width is 30 μm or less, and the region of the second magnetic domain where the angle with respect to the casting direction is 60 degrees or more and 120 degrees or less and the width is 30 μm. The following regions are in the amorphous Fe-based alloy plate from which the magnetic domain structure occupying 2.0% or more of the area of the free solidification surface can be observed.

本発明の他の態様は、前記の態様の非晶質Fe基合金板の製造方法であって、
Fe:77原子%以上83原子%以下、Si:4原子%以上15原子%以下、B:8原子%以上15原子%以下及びC:0原子%以上3原子%以下を含むFe基合金溶湯を準備し、
前記Fe基合金溶湯を鋳造ノズルから冷却ロールに吐出し、前記冷却ロールの表面において前記Fe基合金溶湯を急冷することにより前記非晶質Fe基合金板を鋳造する、非晶質Fe基合金板の製造方法にある。
Another aspect of the present invention is the method for producing an amorphous Fe-based alloy plate according to the above aspect.
Fe: Fe-based alloy molten metal containing 77 atomic% or more and 83 atomic% or less, Si: 4 atomic% or more and 15 atomic% or less, B: 8 atomic% or more and 15 atomic% or less, and C: 0 atomic% or more and 3 atomic% or less. Prepare and
An amorphous Fe-based alloy plate for casting the amorphous Fe-based alloy plate by discharging the Fe-based alloy molten metal from a casting nozzle to a cooling roll and quenching the Fe-based alloy molten metal on the surface of the cooling roll. It is in the manufacturing method of.

前記非晶質Fe基合金板は、前記特定の化学成分を有する非晶質Fe基合金からなり、35μm以上の厚みを有している。これにより、前記非晶質Fe基合金板は、前記自由凝固面に特定の磁区構造が現れるような磁気的性質を実現することができる。そして、前記特定の磁区構造によって表される磁気的性質を備えた非晶質Fe基合金板は、高周波の交流電流に対しても鉄損を低減することができる。 The amorphous Fe-based alloy plate is made of an amorphous Fe-based alloy having the specific chemical composition and has a thickness of 35 μm or more. As a result, the amorphous Fe-based alloy plate can realize magnetic properties such that a specific magnetic domain structure appears on the free solidification surface. The amorphous Fe-based alloy plate having the magnetic properties represented by the specific magnetic domain structure can reduce iron loss even with respect to a high-frequency alternating current.

また、前記非晶質Fe基合金板は、高周波の交流電流に対する鉄損の増大を抑制しつつ、従来のFe基アモルファス合金薄帯に比べて厚みを厚くすることができる。それ故、複数枚の前記非晶質Fe基合金板を積層し、あるいは捲回して鉄心を作製することにより、鉄心における非晶質Fe基合金板の積層数を従来よりも低減することができる。その結果、鉄心の生産性を向上させることができる。 Further, the amorphous Fe-based alloy plate can be made thicker than the conventional Fe-based amorphous alloy ribbon while suppressing an increase in iron loss due to a high-frequency alternating current. Therefore, by laminating or winding a plurality of the amorphous Fe-based alloy plates to produce an iron core, the number of laminated amorphous Fe-based alloy plates on the iron core can be reduced as compared with the conventional case. .. As a result, the productivity of the iron core can be improved.

さらに、この場合には、鉄心における非晶質Fe基合金板の間に形成される隙間の数を低減し、鉄心の占積率、つまり、鉄心の体積に対する非晶質Fe基合金板の体積の比率をより高くすることができる。それ故、前記非晶質Fe基合金板によれば、鉄心をより容易に小型化することができる。 Further, in this case, the number of gaps formed between the amorphous Fe-based alloy plates in the iron core is reduced, and the space factor of the iron core, that is, the ratio of the volume of the amorphous Fe-based alloy plate to the volume of the iron core. Can be made higher. Therefore, according to the amorphous Fe-based alloy plate, the iron core can be made smaller more easily.

また、前記非晶質Fe基合金板の製造方法においては、前記特定の化学成分を有するFe基合金溶湯を鋳造ノズルから冷却ロールに吐出し、前記冷却ロールの表面において前記Fe基合金溶湯を急冷する。冷却ロールに接触したFe基合金溶湯は急冷により圧縮されながら凝固するため、鋳造後の非晶質Fe基合金板におけるロール接触面の近傍には、鋳造方向及び鋳造直角方向の両方の成分を有する圧縮応力が生じると考えられる。一方、Fe基合金溶湯の表面、つまり、冷却ロールに接触していない面は、冷却ロールに接触した面が凝固した後に凝固する。これにより、非晶質Fe基合金板における自由凝固面の近傍には鋳造方向及び鋳造直角方向の両方の成分を有する張力が生じると考えられる。 Further, in the method for manufacturing the amorphous Fe-based alloy plate, the Fe-based alloy molten metal having the specific chemical component is discharged from the casting nozzle to the cooling roll, and the Fe-based alloy molten metal is rapidly cooled on the surface of the cooling roll. do. Since the molten Fe-based alloy in contact with the cooling roll solidifies while being compressed by quenching, the amorphous Fe-based alloy plate after casting has components in both the casting direction and the casting orthogonal direction in the vicinity of the roll contact surface. It is considered that compressive stress is generated. On the other hand, the surface of the molten Fe-based alloy, that is, the surface not in contact with the cooling roll, solidifies after the surface in contact with the cooling roll solidifies. As a result, it is considered that tension having components in both the casting direction and the casting perpendicular direction is generated in the vicinity of the free solidification surface in the amorphous Fe-based alloy plate.

この際、非晶質Fe基合金板の厚みが前記特定の範囲となるように鋳造を行うことにより、非晶質Fe基合金板における自由凝固面の近傍に生じる張力を十分に大きくすることができる。そして、鋳造後の非晶質Fe基合金板に焼鈍を施すことにより、自由凝固面の近傍における張力の鋳造直角方向の成分の過度の緩和を回避しつつ、鋳造直角方向の成分を緩和させることができる。以上の結果、非晶質Fe基合金板の自由凝固面に前記特定の磁区構造によって表される磁気的性質を付与することができる。 At this time, by casting so that the thickness of the amorphous Fe-based alloy plate is within the above-mentioned specific range, the tension generated in the vicinity of the free solidification surface of the amorphous Fe-based alloy plate can be sufficiently increased. can. Then, by annealing the amorphous Fe-based alloy plate after casting, the components in the direction perpendicular to the casting are alleviated while avoiding the excessive relaxation of the components in the direction perpendicular to the casting in the vicinity of the free solidification surface. Can be done. As a result, it is possible to impart the magnetic properties represented by the specific magnetic domain structure to the free solidified surface of the amorphous Fe-based alloy plate.

以上のように、前記の態様によれば、高周波の交流電流に対しても鉄損の小さい鉄心を作製可能な非晶質Fe基合金板及びその製造方法を提供することができる。 As described above, according to the above aspect, it is possible to provide an amorphous Fe-based alloy plate capable of producing an iron core having a small iron loss even with a high frequency alternating current and a method for producing the same.

図1は、磁界の強さが比較的弱い状態における非晶質Fe基合金板の自由凝固面の磁区構造を模式的に示した説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the magnetic domain structure of the free solidification surface of the amorphous Fe-based alloy plate in a state where the strength of the magnetic field is relatively weak. 図2は、図1の状態から磁界の強さが上昇した際の非晶質Fe基合金板の自由凝固面の磁区構造を模式的に示した説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the magnetic domain structure of the free solidification surface of the amorphous Fe-based alloy plate when the strength of the magnetic field increases from the state of FIG. 1. 図3は、図2の状態から磁界の強さが上昇した際の非晶質Fe基合金板の自由凝固面の磁区構造を模式的に示した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the magnetic domain structure of the free solidification surface of the amorphous Fe-based alloy plate when the strength of the magnetic field increases from the state of FIG. 2. 図4は、図3の状態から磁界の強さが上昇した際の非晶質Fe基合金板の自由凝固面の磁区構造を模式的に示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the magnetic domain structure of the free solidification surface of the amorphous Fe-based alloy plate when the strength of the magnetic field increases from the state of FIG. 図5は、図4の状態から磁界の強さが上昇した際の非晶質Fe基合金板の自由凝固面の磁区構造を模式的に示した説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the magnetic domain structure of the free solidification surface of the amorphous Fe-based alloy plate when the strength of the magnetic field increases from the state of FIG. 図6は、実施例1の試験材7に30.4Oeの磁界を印加した状態の自由凝固面の磁区構造を示す顕微鏡像である。FIG. 6 is a microscope image showing the magnetic domain structure of the free solidification surface in a state where a magnetic field of 30.4 Oe is applied to the test material 7 of Example 1. 図7は、実施例1の試験材7に45.4Oeの磁界を印加した状態の自由凝固面の磁区構造を示す顕微鏡像である。FIG. 7 is a microscope image showing the magnetic domain structure of the free solidification surface in a state where a magnetic field of 45.4 Oe is applied to the test material 7 of Example 1. 図8は、実施例1の試験材7に50.5Oeの磁界を印加した状態の自由凝固面の磁区構造を示す顕微鏡像である。FIG. 8 is a microscope image showing the magnetic domain structure of the free solidification surface in a state where a magnetic field of 50.5 Oe is applied to the test material 7 of Example 1. 図9は、実施例1の試験材7に55.5Oeの磁界を印加した状態の自由凝固面の磁区構造を示す顕微鏡像である。FIG. 9 is a microscope image showing the magnetic domain structure of the free solidification surface in a state where a magnetic field of 55.5 Oe is applied to the test material 7 of Example 1. 図10は、実施例1の試験材7に100.7Oeの磁界を印加した状態の自由凝固面の磁区構造を示す顕微鏡像である。FIG. 10 is a microscope image showing the magnetic domain structure of the free solidification surface in a state where a magnetic field of 100.7 Oe is applied to the test material 7 of Example 1. 図11は、実施例1において用いた鋳造装置の要部を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a main part of the casting apparatus used in the first embodiment. 図12は、実施例1における、周波数400Hzの交番磁界を印加した際の試験材5~試験材9の鉄損を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing iron loss of the test materials 5 to 9 when an alternating magnetic field having a frequency of 400 Hz is applied in the first embodiment. 図13は、実施例1における、周波数1kHzの交番磁界を印加した際の試験材5~試験材9の鉄損を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing iron loss of the test materials 5 to 9 when an alternating magnetic field having a frequency of 1 kHz is applied in the first embodiment. 図14は、実施例1における、周波数10kHzの交番磁界を印加した際の試験材5~試験材9の鉄損を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing iron loss of the test materials 5 to 9 when an alternating magnetic field having a frequency of 10 kHz is applied in the first embodiment. 図15は、実施例1における、周波数20kHzの交番磁界を印加した際の試験材5~試験材9の鉄損を示す説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram showing iron loss of the test materials 5 to 9 when an alternating magnetic field having a frequency of 20 kHz is applied in the first embodiment. 図16は、実施例1における、周波数400Hzの交番磁界を印加した際の試験材1~試験材4の鉄損を示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram showing iron loss of the test materials 1 to 4 when an alternating magnetic field having a frequency of 400 Hz is applied in the first embodiment. 図17は、実施例1における、周波数1kHzの交番磁界を印加した際の試験材1~試験材4の鉄損を示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram showing iron loss of the test materials 1 to 4 when an alternating magnetic field having a frequency of 1 kHz is applied in the first embodiment. 図18は、実施例1における、周波数10kHzの交番磁界を印加した際の試験材1~試験材4の鉄損を示す説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram showing iron loss of the test materials 1 to 4 when an alternating magnetic field having a frequency of 10 kHz is applied in the first embodiment. 図19は、実施例1における、周波数20kHzの交番磁界を印加した際の試験材1~試験材4の鉄損を示す説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram showing iron loss of the test materials 1 to 4 when an alternating magnetic field having a frequency of 20 kHz is applied in the first embodiment. 図20は、実施例2における、磁気異方性トルク測定により得られるトルク曲線を示す説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram showing a torque curve obtained by magnetic anisotropy torque measurement in Example 2.

(非晶質Fe基合金板)
前記非晶質Fe基合金板は、単ロール急冷凝固法により作製されており、自由凝固面及びロール接触面を有している。前述した「ロール接触面」とは、非晶質Fe基合金板の板表面のうち製造過程において冷却ロールに接触していた面をいい、「自由凝固面」は、ロール接触面の裏面をいう。ロール接触面は、冷却ロールの表面形状が転写されてなる筋状の微小な凹凸を有している。一方、自由凝固面は、製造過程において冷却ロールに接触していないため、ロール接触面に比べて平滑である。それ故、非晶質Fe基合金板における自由凝固面とロール接触面とを判別するためには、非晶質Fe基合金板の板表面を目視観察すればよい。
(Amorphous Fe-based alloy plate)
The amorphous Fe-based alloy plate is manufactured by a single-roll quenching solidification method, and has a free solidification surface and a roll contact surface. The above-mentioned "roll contact surface" refers to the surface of the amorphous Fe-based alloy plate that was in contact with the cooling roll during the manufacturing process, and the "free solidification surface" refers to the back surface of the roll contact surface. .. The roll contact surface has fine streaky irregularities formed by transferring the surface shape of the cooling roll. On the other hand, the free solidified surface is smoother than the roll contact surface because it is not in contact with the cooling roll during the manufacturing process. Therefore, in order to discriminate between the free solidification surface and the roll contact surface of the amorphous Fe-based alloy plate, the plate surface of the amorphous Fe-based alloy plate may be visually observed.

また、前記非晶質Fe基合金板の鋳造方向及び鋳造直角方向は、ロール接触面に存在するエアポケット、つまり、前記非晶質Fe基合金板の製造過程において、Fe基合金溶湯と冷却ロールとの間に噛みこまれた気泡の痕跡の向きに基づいて判断することができる。単ロール急冷凝固法においては、Fe基合金溶湯が冷却ロール上に吐出される際に、Fe基合金溶湯と冷却ロールとの間にガスが噛みこまれる。冷却ロールは高速で回転しているため、Fe基合金溶湯と冷却ロールとの間の気泡は、冷却ロールの回転方向、つまり、鋳造方向に沿って引き伸ばされる。これにより、ロール接触面には、鋳造方向に対して平行な方向に延在するエアポケットが形成される。従って、エアポケットの長手方向に対して平行な方向を前記非晶質Fe基合金板の鋳造方向、エアポケットの長手方向に対して直角な方向を鋳造直角方向と判断すればよい。 Further, the casting direction and the casting orthogonal direction of the amorphous Fe-based alloy plate are air pockets existing on the roll contact surface, that is, the Fe-based alloy molten metal and the cooling roll in the manufacturing process of the amorphous Fe-based alloy plate. It can be judged based on the direction of the trace of the bubble bitten between and. In the single-roll quenching solidification method, when the Fe-based alloy molten metal is discharged onto the cooling roll, gas is caught between the Fe-based alloy molten metal and the cooling roll. Since the cooling roll rotates at high speed, bubbles between the molten Fe-based alloy and the cooling roll are stretched along the rotation direction of the cooling roll, that is, the casting direction. As a result, an air pocket extending in a direction parallel to the casting direction is formed on the roll contact surface. Therefore, the direction parallel to the longitudinal direction of the air pocket may be determined to be the casting direction of the amorphous Fe-based alloy plate, and the direction perpendicular to the longitudinal direction of the air pocket may be determined to be the casting orthogonal direction.

前記非晶質Fe基合金板は、Fe:77原子%以上83原子%以下、Si:4原子%以上15原子%以下、B:8原子%以上15原子%以下及びC:0原子%以上3原子%以下を含む化学成分を有する非晶質Fe基合金から構成されている。すなわち、前記非晶質Fe基合金板は、Fe、Si及びBからなる三元系の非晶質Fe基合金から構成されていてもよく、Fe、Si、B及びCからなる四元系の非晶質Fe基合金から構成されていてもよい。 The amorphous Fe-based alloy plate has Fe: 77 atomic% or more and 83 atomic% or less, Si: 4 atomic% or more and 15 atomic% or less, B: 8 atomic% or more and 15 atomic% or less, and C: 0 atomic% or more 3 It is composed of an amorphous Fe-based alloy having a chemical component containing atomic% or less. That is, the amorphous Fe-based alloy plate may be composed of a ternary amorphous Fe-based alloy composed of Fe, Si, and B, and may be composed of a quaternary system composed of Fe, Si, B, and C. It may be composed of an amorphous Fe-based alloy.

非晶質Fe基合金中のFe原子の含有率、Si原子の含有率、B原子の含有率及びC原子の含有率をそれぞれ前記特定の範囲とすることにより、非晶質Fe基合金板の性能を向上させることができる。非晶質Fe基合金中のFe原子の含有率が前記特定の範囲よりも高い場合には、前記非晶質Fe基合金板の鉄損の増大を招くおそれがある。非晶質Fe基合金板中のFe原子の含有率が前記特定の範囲よりも低い場合には、非晶質Fe基合金板の飽和磁束密度の低下を招くおそれがある。 By setting the content of Fe atoms, the content of Si atoms, the content of B atoms and the content of C atoms in the amorphous Fe-based alloy within the above-mentioned specific ranges, the amorphous Fe-based alloy plate can be obtained. Performance can be improved. When the content of Fe atoms in the amorphous Fe-based alloy is higher than the specific range, the iron loss of the amorphous Fe-based alloy plate may increase. When the content of Fe atoms in the amorphous Fe-based alloy plate is lower than the above-mentioned specific range, the saturation magnetic flux density of the amorphous Fe-based alloy plate may decrease.

前記非晶質Fe基合金板中のSi原子は、非晶質Fe基合金板の保磁力を低下させるとともに、非晶質相の形成を促進する作用を有している。Si原子の含有率が前記特定の範囲よりも高い場合には、非晶質Fe基合金板の飽和磁束密度の低下を招くおそれがある。Si原子の含有率が前記特定の範囲よりも低い場合には、非晶質Fe基合金板中に結晶相が形成されやすくなるおそれがある。 The Si atoms in the amorphous Fe-based alloy plate have the effect of reducing the coercive force of the amorphous Fe-based alloy plate and promoting the formation of the amorphous phase. When the content of Si atoms is higher than the above-mentioned specific range, the saturation magnetic flux density of the amorphous Fe-based alloy plate may decrease. When the content of Si atoms is lower than the above-mentioned specific range, a crystal phase may be easily formed in the amorphous Fe-based alloy plate.

前記非晶質Fe基合金板中のB原子は、非晶質相の形成を促進する作用を有している。B原子の含有率が前記特定の範囲よりも高い場合には、Fe原子の含有率が相対的に低くなり、非晶質Fe基合金板の飽和磁束密度の低下を招くおそれがある。B原子の含有率が前記特定の範囲よりも低い場合には、非晶質Fe基合金板中に結晶相が形成されやすくなるおそれがある。 The B atom in the amorphous Fe-based alloy plate has an action of promoting the formation of an amorphous phase. When the content of B atoms is higher than the above-mentioned specific range, the content of Fe atoms becomes relatively low, which may lead to a decrease in the saturation magnetic flux density of the amorphous Fe-based alloy plate. When the content of B atoms is lower than the above-mentioned specific range, a crystal phase may be easily formed in the amorphous Fe-based alloy plate.

前記非晶質Fe基合金板中のC原子は、冷却ロールに対するFe基合金溶湯の濡れ性を高める作用を有している。C原子の含有率を前記特定の範囲とすることにより、冷却ロールによるFe基合金溶湯の冷却をより迅速に行うことができる。これにより、前記非晶質Fe基合金板をより容易に作製することができる。C原子の含有率が過度に高い場合には、長期間にわたって非晶質Fe基合金板を使用する際に、非晶質Fe基合金板の性能が変動しやすくなるおそれがある。また、この場合には、Fe原子の含有率が相対的に低くなり、非晶質Fe基合金板の飽和磁束密度の低下を招くおそれがある。 The C atom in the amorphous Fe-based alloy plate has an action of enhancing the wettability of the Fe-based alloy molten metal with respect to the cooling roll. By setting the C atom content to the above-mentioned specific range, the Fe-based alloy molten metal can be cooled more quickly by the cooling roll. Thereby, the amorphous Fe-based alloy plate can be manufactured more easily. If the content of C atoms is excessively high, the performance of the amorphous Fe-based alloy plate may easily fluctuate when the amorphous Fe-based alloy plate is used for a long period of time. Further, in this case, the content of Fe atoms becomes relatively low, which may lead to a decrease in the saturation magnetic flux density of the amorphous Fe-based alloy plate.

Fe基合金板を構成する合金が非晶質であるか否かは、Fe基合金板のX線回折チャートに基づいて判断することができる。すなわち、Fe基合金板のX線回折チャートに、非晶質の存在を示すハローパターンが現れた場合には、Fe基合金板を構成する合金が非晶質であると判断すればよい。 Whether or not the alloy constituting the Fe-based alloy plate is amorphous can be determined based on the X-ray diffraction chart of the Fe-based alloy plate. That is, when a halo pattern indicating the presence of amorphous appears on the X-ray diffraction chart of the Fe-based alloy plate, it may be determined that the alloy constituting the Fe-based alloy plate is amorphous.

前記非晶質Fe基合金板は、カー効果顕微鏡を用いて、観察対象に印加する磁界の強さを段階的に強くしながら自由凝固面の磁区構造を観察した場合に、いずれかの段階において、鋳造直角方向とは異なる向きの磁化を有する第1磁区と、鋳造直角方向及び第1磁区の磁化の向きの両方に対して異なる向きの磁化を有する第2磁区とが鋳造方向に交互に配置された縞状磁区を含み、かつ、第1磁区のうち鋳造方向に対する角度が60度以上120度以下の範囲であり幅が30μm以下である領域と、第2磁区のうち鋳造方向に対する角度が60度以上120度以下の範囲であり幅が30μm以下である領域とが、自由凝固面の面積の2.0%以上を占める磁区構造が現れるように構成されている。 The amorphous Fe-based alloy plate is used at any stage when the magnetic domain structure of the free solidification surface is observed while gradually increasing the strength of the magnetic field applied to the observation target using a car effect microscope. , The first magnetic domain having a magnetization different from the casting orthogonal direction and the second magnetic domain having different directions with respect to both the casting orthogonal direction and the magnetization direction of the first magnetic domain are alternately arranged in the casting direction. The region including the striped magnetic domain and the angle of the first magnetic domain with respect to the casting direction is 60 degrees or more and 120 degrees or less and the width is 30 μm or less, and the angle of the second magnetic domain with respect to the casting direction is 60. The region having a temperature of 120 degrees or more and a width of 30 μm or less is configured so that a magnetic domain structure occupying 2.0% or more of the area of the free solidification surface appears.

前述した第1磁区及び第2磁区の幅は、各磁区における、鋳造方向の一方の磁壁から他方の磁壁までの最短距離である。第1磁区及び第2磁区には、鋳造方向に対する角度が60度未満となる領域や120度より大きい領域、幅が30μmより大きい領域が含まれていてもよい。また、自由凝固面には、第1磁区及び第2磁区以外の磁区が存在していてもよい。 The width of the first magnetic domain and the second magnetic domain described above is the shortest distance from one domain wall in the casting direction to the other domain wall in each magnetic domain. The first magnetic domain and the second magnetic domain may include a region where the angle with respect to the casting direction is less than 60 degrees, a region larger than 120 degrees, and a region having a width larger than 30 μm. Further, magnetic domains other than the first magnetic domain and the second magnetic domain may exist on the free solidification surface.

各第1磁区において、鋳造方向に対する角度が60度以上120度以下の範囲であり、幅が30μm以下である領域は、具体的には、以下のようにして特定される。まず、各第1磁区を取り囲む磁壁と鋳造方向とのなす角度を、顕微鏡像内に存在する磁壁の全ての位置において決定する。磁壁に鋳造方向に対する角度が60度未満または120度を超える部分が含まれていない場合には、磁壁に囲まれた第1磁区全体を、鋳造方向に対する角度が60度以上120度以下の範囲である領域と判断する。 In each first magnetic domain, a region in which the angle with respect to the casting direction is 60 degrees or more and 120 degrees or less and the width is 30 μm or less is specifically specified as follows. First, the angle formed by the domain wall surrounding each first magnetic domain and the casting direction is determined at all positions of the domain wall existing in the microscope image. If the domain wall does not include a portion where the angle with respect to the casting direction is less than 60 degrees or exceeds 120 degrees, the entire first magnetic domain surrounded by the domain wall is covered in the range where the angle with respect to the casting direction is 60 degrees or more and 120 degrees or less. Judge as a certain area.

一方、磁壁に鋳造方向に対する角度が60度未満または120度を超える部分が含まれている場合には、磁壁のうち鋳造方向に対する角度が60度以上120度以下となる部分の端点を決定する。そして、磁壁のうち鋳造方向に対する角度が60度以上120度以下となる部分と、前述した端点同士を接続する直線とによって囲まれた部分を、鋳造方向に対する角度が60度以上120度以下の範囲である領域と判断する。 On the other hand, when the domain wall includes a portion where the angle with respect to the casting direction is less than 60 degrees or exceeds 120 degrees, the end point of the portion of the domain wall whose angle with respect to the casting direction is 60 degrees or more and 120 degrees or less is determined. Then, the portion of the domain wall surrounded by the portion where the angle with respect to the casting direction is 60 degrees or more and 120 degrees or less and the straight line connecting the end points described above is in the range where the angle with respect to the casting direction is 60 degrees or more and 120 degrees or less. It is judged that the area is.

このようにして決定した領域における磁区の幅を種々の位置において測定し、幅が30μm以下となる領域を決定する。以上により、個々の第1磁区において、鋳造方向に対する角度が60度以上120度以下の範囲であり、幅が30μm以下である領域を特定することができる。 The width of the magnetic domain in the region determined in this way is measured at various positions, and the region having a width of 30 μm or less is determined. From the above, it is possible to specify a region in which the angle with respect to the casting direction is 60 degrees or more and 120 degrees or less and the width is 30 μm or less in each first magnetic domain.

各第2磁区における鋳造方向に対する角度が60度以上120度以下の範囲であり、幅が30μm以下である領域の特定方法は、前述した方法と同様である。 The method for specifying the region where the angle with respect to the casting direction in each second magnetic domain is in the range of 60 degrees or more and 120 degrees or less and the width is 30 μm or less is the same as the above-mentioned method.

前記非晶質Fe基合金板は、前述した磁区構造によって特定される磁気的性質を有することにより、高周波の交流電流に対しても渦電流損を低減することができる。なお、本明細書において、「高周波の交流電流」とは、400Hz以上の周波数を有する交流電流をいう。 Since the amorphous Fe-based alloy plate has the magnetic properties specified by the above-mentioned magnetic domain structure, it is possible to reduce the eddy current loss even with respect to a high-frequency alternating current. In the present specification, the "high frequency alternating current" means an alternating current having a frequency of 400 Hz or higher.

また、前述した磁区構造においては、第1磁区のうち幅が30μm以下である領域と、第2磁区のうち幅が30μm以下である領域とが、自由凝固面の面積の5.0%以上を占めることが好ましい。この場合には、高周波の交流電流に対する渦電流損をより低減することができる。 Further, in the above-mentioned magnetic domain structure, the region of the first magnetic domain having a width of 30 μm or less and the region of the second magnetic domain having a width of 30 μm or less occupy 5.0% or more of the area of the free solidification surface. It is preferable to occupy. In this case, the eddy current loss with respect to the high frequency alternating current can be further reduced.

前述した磁区構造は、カー効果顕微鏡を用い、観察対象に印加する磁界の強さを段階的に強くしながら自由凝固面を観察した際に、いずれかの段階で現れる構造である。前記非晶質Fe基合金板を鉄心等として利用している状態では、交流電流の周波数や振幅などに応じて、前記特定の磁区構造とは異なる磁区構造が形成され得る。 The magnetic domain structure described above is a structure that appears at any stage when the free solidification surface is observed while gradually increasing the strength of the magnetic field applied to the observation target using a Kerr effect microscope. In a state where the amorphous Fe-based alloy plate is used as an iron core or the like, a magnetic domain structure different from the specific magnetic domain structure can be formed depending on the frequency and amplitude of an alternating current.

また、前述した磁区構造が現れる際の具体的な観察条件は、観察対象となる非晶質Fe基合金板の寸法や磁界を印加するコイルの大きさなどによって変化し得る。例えば、カー効果顕微鏡としてネオアーク株式会社製「BH-4753-NML-ASM」を使用し、一辺約10mmの正方形状を呈する非晶質Fe基合金板を観察する場合には、観察対象に50Oeの磁界を印加することにより、前述した磁区構造を観察することができる。 Further, the specific observation conditions when the above-mentioned magnetic domain structure appears may change depending on the size of the amorphous Fe-based alloy plate to be observed, the size of the coil to which the magnetic field is applied, and the like. For example, when using "BH-4753-NML-ASM" manufactured by NeoArc Co., Ltd. as a Kerr effect microscope and observing an amorphous Fe-based alloy plate having a square shape with a side of about 10 mm, the observation target is 50 Oe. By applying a magnetic field, the above-mentioned magnetic domain structure can be observed.

前記非晶質Fe基合金板は、自由凝固面の近傍における張力の鋳造直角方向の成分を十分に大きくすることにより、前述した磁区構造によって特定される磁気的性質を容易に実現することができる。そして、かかる磁気的性質を備えた非晶質Fe基合金板は、高周波の交流電流に対しても鉄損を低減することができる。 The amorphous Fe-based alloy plate can easily realize the magnetic properties specified by the above-mentioned magnetic domain structure by sufficiently increasing the component of the tension in the vicinity of the free solidification surface in the direction perpendicular to the casting. .. The amorphous Fe-based alloy plate having such magnetic properties can reduce iron loss even with respect to a high-frequency alternating current.

前述した特定の磁区構造が現れる非晶質Fe基合金板により渦電流損を低減できる理由については現時点では必ずしも明らかになっていないが、例えば、以下のような理由によって渦電流損を低減することができると推測される。渦電流損は、古典的渦電流損、つまり、磁化が一様に変化すると仮定した場合の損失と、異常渦電流損、つまり、磁壁の移動に由来する損失との2つの要素から構成されている。これらのうち、高周波の交流電流に対する渦電流損に大きく影響する要素は異常渦電流損である。 The reason why the eddy current loss can be reduced by the amorphous Fe-based alloy plate in which the specific magnetic domain structure described above appears is not always clear at this time, but for example, the eddy current loss can be reduced for the following reasons. Is presumed to be possible. Eddy current loss is composed of two components: classical eddy current loss, that is, loss assuming that the magnetization changes uniformly, and abnormal eddy current loss, that is, loss due to the movement of the domain wall. There is. Of these, the factor that greatly affects the eddy current loss with respect to high-frequency alternating current is the abnormal eddy current loss.

前記非晶質Fe基合金板は軟磁性材料であるため、磁界が印加されていない状態においては、自由凝固面には種々の方向を向いた磁化を有する磁区が多数存在しており、全体として磁化が特定の方向を向かない状態となっている。前記非晶質Fe基合金板に交番磁界が印加されると、自由凝固面に、磁界の向き及び強さに応じた磁区が形成される。例えば、前記非晶質Fe基合金板1に、その鋳造方向と平行な向きの交番磁界Hを印加した場合、図1に示すように、自由凝固面11に第1磁区M1と第2磁区M2とが交互に配置された縞状磁区を含む磁区構造が現れる。 Since the amorphous Fe-based alloy plate is a soft magnetic material, there are many magnetic domains having magnetizations in various directions on the free solidification surface in a state where a magnetic field is not applied, and as a whole, there are many magnetic domains. The magnetization is in a state where it does not face a specific direction. When an alternating magnetic field is applied to the amorphous Fe-based alloy plate, magnetic domains corresponding to the direction and strength of the magnetic field are formed on the free solidified surface. For example, when an alternating magnetic field H in a direction parallel to the casting direction is applied to the amorphous Fe-based alloy plate 1, as shown in FIG. 1, the first magnetic domain M1 and the second magnetic domain M2 are applied to the free solidification surface 11. A magnetic domain structure appears that includes striped magnetic domains in which and are alternately arranged.

この際、第1磁区M1の磁化の向きは、鋳造方向及び鋳造直角方向のいずれに対しても異なる方向となる。第1磁区M1の磁化は、例えば、鋳造直角方向と磁化の向きとのなす角度が鋳造方向と磁化の向きとのなす角度よりも小さくなる方向を向く。一方、第2磁区M2の磁化は、例えば、第1磁区M1の磁化の向きに対して概ね反対の方向を向く。なお、以下の説明においては、便宜上、試験片に印加した磁界の向きと磁化の向きとのなす角度がより小さい磁区を第1磁区M1とした。 At this time, the direction of magnetization of the first magnetic domain M1 is different from the casting direction and the casting perpendicular direction. The magnetization of the first magnetic domain M1 is directed to, for example, a direction in which the angle formed by the casting perpendicular direction and the magnetization direction is smaller than the angle formed by the casting direction and the magnetization direction. On the other hand, the magnetization of the second magnetic domain M2 faces, for example, a direction substantially opposite to the direction of the magnetization of the first magnetic domain M1. In the following description, for convenience, the magnetic domain in which the angle between the direction of the magnetic field applied to the test piece and the direction of magnetization is smaller is defined as the first magnetic domain M1.

第1磁区M1及び第2磁区M2のおおよその磁化の向きは、以下の方法により判断することができる。まず、鋳造方向に磁界を印加した場合の顕微鏡像と鋳造直角方向に磁界を印加した場合の顕微鏡像とを取得する。カー効果顕微鏡により観察される顕微鏡像においては、観察対象に印加した磁界の向きと、磁化の向きとのなす角度が小さい磁区ほど明るく表示され、磁界の向きと、磁化の向きとのなす角度が大きい磁区ほど暗く表示される。 The approximate magnetization direction of the first magnetic domain M1 and the second magnetic domain M2 can be determined by the following method. First, a microscope image when a magnetic field is applied in the casting direction and a microscope image when a magnetic field is applied in the direction perpendicular to the casting are acquired. In the microscope image observed by the Kerr effect microscope, the smaller the magnetic domain where the angle between the direction of the magnetic field applied to the observation target and the direction of magnetization is smaller, the brighter it is displayed, and the angle between the direction of the magnetic field and the direction of magnetization is displayed. The larger the magnetic domain, the darker it is displayed.

従って、鋳造直角方向に磁界を印加した場合の顕微鏡像における第1磁区M1と第2磁区M2との明暗の差が鋳造方向に磁界を印加した場合の顕微鏡像における第1磁区M1と第2磁区M2との明暗の差よりも大きい場合には、第1磁区M1及び第2磁区M2の磁化が、鋳造直角方向に近い向きを向いていると判断することができる。反対に、鋳造方向に磁界を印加した場合の顕微鏡像における第1磁区M1と第2磁区M2との明暗の差が鋳造直角方向に磁界を印加した場合の顕微鏡像における第1磁区M1と第2磁区M2との明暗の差よりも大きい場合には、第1磁区M1及び第2磁区M2の磁化が、鋳造方向に近い向きを向いていると判断することができる。 Therefore, the difference in brightness between the first magnetic domain M1 and the second magnetic domain M2 in the microscope image when the magnetic field is applied in the casting perpendicular direction is the first magnetic domain M1 and the second magnetic domain in the microscope image when the magnetic field is applied in the casting direction. When it is larger than the difference in brightness from M2, it can be determined that the magnetizations of the first magnetic domain M1 and the second magnetic domain M2 are oriented in a direction close to the casting orthogonal direction. On the contrary, the difference in brightness between the first magnetic domain M1 and the second magnetic domain M2 in the microscope image when the magnetic field is applied in the casting direction is the first magnetic domain M1 and the second magnetic domain M1 in the microscope image when the magnetic field is applied in the casting perpendicular direction. When it is larger than the difference in brightness from the magnetic domain M2, it can be determined that the magnetizations of the first magnetic domain M1 and the second magnetic domain M2 are oriented in a direction close to the casting direction.

図1に示す状態から磁界の強さが強くなると、第1磁区M1及び第2磁区M2の磁化の向きが、磁界の向きに応じて徐々に変化する。さらに、静磁エネルギーを最小化させるため、磁界の強さが弱い状態では第1磁区M1であった領域内に、図2に示すように、第1磁区M1とは異なる磁化の向きを有する第2磁区M2が、前記非晶質Fe基合金板の表面もしくは内部を起点として磁化回転によって新たに形成される。同様に、磁界の強さが弱い状態では第2磁区M2であった領域内に、第2磁区M2とは異なる磁化の向きを有する第1磁区M1が磁化回転によって新たに形成される。すなわち、前記非晶質Fe基合金板に印加される磁界の強さが強くなると、自由凝固面の磁区が細分化される。また、図2に示す状態から磁界の強さが強くなると、図3に示すように、自由凝固面の磁区がさらに細分化される。 When the strength of the magnetic field increases from the state shown in FIG. 1, the directions of magnetization of the first magnetic domain M1 and the second magnetic domain M2 gradually change according to the direction of the magnetic field. Further, in order to minimize the static magnetic energy, as shown in FIG. 2, the first magnetic domain M1 has a different magnetization direction from the first magnetic domain M1 in the region where the magnetic field strength is weak. The two magnetic domains M2 are newly formed by magnetization rotation starting from the surface or the inside of the amorphous Fe base alloy plate. Similarly, in the region that was the second magnetic domain M2 in the state where the strength of the magnetic field is weak, the first magnetic domain M1 having a different magnetization direction from the second magnetic domain M2 is newly formed by the magnetization rotation. That is, when the strength of the magnetic field applied to the amorphous Fe-based alloy plate becomes stronger, the magnetic domain of the free solidified surface is subdivided. Further, when the strength of the magnetic field becomes stronger from the state shown in FIG. 2, the magnetic domain of the free solidification surface is further subdivided as shown in FIG.

図3に示す状態から磁界の強さがさらに強くなると、磁区が細分化される場合の静磁エネルギーの上昇量よりも、磁化回転によって磁区が併合される場合の静磁エネルギーの上昇量の方が小さくなる。そのため、磁界の強さがある程度強くなった状態においては、図4に示すように、磁界の向きと磁化の向きとのなす角度がより大きい第2磁区M2が磁化回転によって消失し、隣接する第1磁区M1に併合される。そして、最終的に非晶質Fe基合金板の磁束密度が飽和すると、図5に示すように第2磁区M2が完全に消滅する。 When the strength of the magnetic field becomes stronger from the state shown in FIG. 3, the amount of increase in the static energy when the magnetic domains are merged by the magnetization rotation is larger than the amount of increase in the static energy when the magnetic domains are subdivided. Becomes smaller. Therefore, in a state where the strength of the magnetic field is increased to some extent, as shown in FIG. 4, the second magnetic domain M2 having a larger angle between the direction of the magnetic field and the direction of magnetization disappears due to the rotation of the magnetization, and the adjacent second magnetic domain M2 disappears. 1 Merged into magnetic domain M1. Finally, when the magnetic flux density of the amorphous Fe-based alloy plate is saturated, the second magnetic domain M2 completely disappears as shown in FIG.

このように、前記非晶質Fe基合金板は、磁界の強さが変動した際に、磁区の細分化や併合が起こりやすい。そして、磁区の細分化や併合の過程では、異常渦電流損の原因となる磁壁Wの移動が抑制される。それ故、前記非晶質Fe基合金板は、外部磁界が変動した際の磁壁Wの移動を抑制することにより、高周波の交流電流に対する渦電流損を低減することができると考えられる。 As described above, in the amorphous Fe-based alloy plate, when the strength of the magnetic field fluctuates, the magnetic domains are likely to be subdivided or merged. Then, in the process of subdividing or merging the magnetic domains, the movement of the domain wall W, which causes an abnormal eddy current loss, is suppressed. Therefore, it is considered that the amorphous Fe-based alloy plate can reduce the eddy current loss with respect to the high-frequency alternating current by suppressing the movement of the domain wall W when the external magnetic field fluctuates.

前記非晶質Fe基合金板の厚みは35μm以上である。非晶質Fe基合金板の厚みを35μm以上とすることにより、非晶質Fe基合金板の自由凝固面近傍における張力の鋳造直角方向の成分を十分に大きくすることができる。これにより、非晶質Fe基合金板に前述した磁区構造によって特定される磁気的性質を付与し、高周波の交流電流に対しても鉄損を低減することができる。 The thickness of the amorphous Fe-based alloy plate is 35 μm or more. By setting the thickness of the amorphous Fe-based alloy plate to 35 μm or more, the component of the tension in the vicinity of the free solidification surface of the amorphous Fe-based alloy plate in the direction perpendicular to the casting can be sufficiently increased. As a result, the amorphous Fe-based alloy plate is imparted with the magnetic properties specified by the above-mentioned magnetic domain structure, and iron loss can be reduced even with respect to a high-frequency alternating current.

前述した作用効果をより高める観点からは、非晶質Fe基合金板の厚みは、40μm以上であることが好ましい。 From the viewpoint of further enhancing the above-mentioned effects, the thickness of the amorphous Fe-based alloy plate is preferably 40 μm or more.

非晶質Fe基合金板の厚みが35μm未満の場合には、非晶質Fe基合金板の製造過程において内部に生じる応力が不十分となるおそれがある。そのため、この場合には、非晶質Fe基合金板に前記特定の磁区構造によって表される磁気的性質を付与することが難しくなり、高周波の交流電流に対する非晶質Fe基合金板の渦電流損を低減することが難しくなるおそれがある。 If the thickness of the amorphous Fe-based alloy plate is less than 35 μm, the stress generated inside in the manufacturing process of the amorphous Fe-based alloy plate may be insufficient. Therefore, in this case, it becomes difficult to impart the magnetic properties represented by the specific magnetic domain structure to the amorphous Fe-based alloy plate, and the eddy current of the amorphous Fe-based alloy plate with respect to the high-frequency alternating current. It may be difficult to reduce the loss.

一方、非晶質Fe基合金板の厚みが過度に厚くなる場合には、厚みによる渦電流損増大の効果が前述した異常渦電流損低減の効果よりも高くなり、非晶質Fe基合金板の渦電流損の増大を招くおそれがある。かかる問題を回避する観点からは、非晶質Fe基合金板の厚みは110μm以下であることが好ましい。 On the other hand, when the thickness of the amorphous Fe-based alloy plate becomes excessively thick, the effect of increasing the eddy current loss due to the thickness becomes higher than the effect of reducing the abnormal eddy current loss described above, and the amorphous Fe-based alloy plate becomes larger. May lead to an increase in eddy current loss. From the viewpoint of avoiding such a problem, the thickness of the amorphous Fe-based alloy plate is preferably 110 μm or less.

なお、前記非晶質Fe基合金板の板厚は、前記非晶質Fe基合金板の質量をFe基合金板の密度及び板面の面積で除することにより算出される値である。 The thickness of the amorphous Fe-based alloy plate is a value calculated by dividing the mass of the amorphous Fe-based alloy plate by the density of the Fe-based alloy plate and the area of the plate surface.

非晶質Fe基合金板の飽和磁束密度は、1.5T以上であることが好ましい。かかる非晶質Fe基合金板を用いて鉄心を作製することにより、鉄心をより容易に小型化することができる。 The saturation magnetic flux density of the amorphous Fe-based alloy plate is preferably 1.5 T or more. By producing an iron core using such an amorphous Fe-based alloy plate, the iron core can be made smaller more easily.

前記非晶質Fe基合金板は、前記自由凝固面に対して平行な方向に磁界を印加し、単位体積当たりの磁気異方性トルクを測定することにより得られるトルク曲線において、単位体積当たりの磁気異方性トルクの値が0μN・m/mmとなる角度が、前記鋳造方向に対して-10°以上10°以下、35°以上55°以下、80°以上100°以下及び125°以上145°以下の範囲にそれぞれ1か所ずつ存在している特性を有していることが好ましい。 The amorphous Fe-based alloy plate has a torque curve per unit volume obtained by applying a magnetic field in a direction parallel to the free solidification surface and measuring the magnetic anisotropy torque per unit volume. The angle at which the value of the magnetic anisotropy torque is 0 μN ・ m / mm 3 is −10 ° or more and 10 ° or less, 35 ° or more and 55 ° or less, 80 ° or more and 100 ° or less, and 125 ° or more with respect to the casting direction. It is preferable to have the characteristic that one place is present in each of the range of 145 ° or less.

磁気異方性トルク測定において、磁気異方性トルクの値が0μN・m/mmとなる角度は、磁化容易軸または磁化困難軸の方向と対応している。従って、トルク曲線において、前述した4つの範囲にそれぞれ磁気異方性トルクの値が0μN・m/mmとなる角度を有している非晶質Fe基合金板は、前記自由凝固面に対して平行な方向に磁化容易軸及び磁化困難軸を2本ずつ有している。このような磁気的性質は、二軸磁気異方性と呼ばれる。二軸磁気異方性を有する非晶質Fe基合金板は、磁化が磁界方向に回転する際、表面に生じる磁極による静磁エネルギーを下げるため磁区が細分化すると考えられる。その結果、二軸磁気異方性を有する非晶質Fe基合金板は、一軸磁気異方性を有する非晶質Fe基合金板と比べて高周波の交流電流に対して鉄損をより効果的に低減することができる。 In the magnetic anisotropy torque measurement, the angle at which the value of the magnetic anisotropy torque is 0 μN · m / mm 3 corresponds to the direction of the easy-to-magnetize axis or the difficult-to-magnetize axis. Therefore, in the torque curve, the amorphous Fe-based alloy plate having an angle at which the value of the magnetic anisotropy torque is 0 μN ・ m / mm 3 in each of the above-mentioned four ranges is relative to the free solidified surface. It has two easy-to-magnetize axes and two difficult-to-magnetize axes in parallel directions. Such magnetic properties are called biaxial magnetic anisotropy. It is considered that the magnetic domain of the amorphous Fe-based alloy plate having biaxial magnetic anisotropy is subdivided in order to reduce the static magnetic energy generated by the magnetic poles generated on the surface when the magnetization rotates in the magnetic field direction. As a result, the amorphous Fe-based alloy plate having biaxial magnetic anisotropy is more effective in iron loss against high-frequency alternating current than the amorphous Fe-based alloy plate having uniaxial magnetic anisotropy. Can be reduced to.

同様の観点から、前記鋳造方向に対する角度が0°から180°までの範囲における、前記トルク曲線の単位体積当たりの磁気異方性トルクの二乗平均平方根は1.4×10-3μN・m/mm以上であることがより好ましい。 From the same viewpoint, the root mean square of the magnetic anisotropy torque per unit volume of the torque curve in the range of 0 ° to 180 ° with respect to the casting direction is 1.4 × 10 -3 μN · m /. It is more preferably mm 3 or more.

前述した磁気異方性トルクは、磁気異方性トルク計(例えば、株式会社玉川製作所製「TM-TR2750-HGC型」)を用いて測定することができる。磁気異方性トルクの測定は室温にて行い、試料に印加する磁界の強さは500Oeとする。なお、磁気異方性トルク測定により得られる無加工のトルク曲線にはノイズが含まれていることがある。ノイズの影響を緩和するため、無加工のトルク曲線に平滑化処理を施し、平滑化処理後のトルク曲線に基づいて二軸磁気異方性の有無の判断及び磁気異方性トルクの二乗平均平方根の算出を行うこととする。平滑化処理としては、例えば、平滑化処理の対象となる測定点を基準として-10°以上+10°以下の範囲に含まれる測定点における磁気異方性トルクの値を算術平均する、単純移動平均法を採用することができる。 The above-mentioned magnetic anisotropy torque can be measured using a magnetic anisotropy torque meter (for example, "TM-TR2750-HGC type" manufactured by Tamagawa Seisakusho Co., Ltd.). The magnetic anisotropy torque is measured at room temperature, and the strength of the magnetic field applied to the sample is 500 Oe. The unprocessed torque curve obtained by the magnetic anisotropy torque measurement may contain noise. In order to mitigate the influence of noise, the unprocessed torque curve is smoothed, and the presence or absence of biaxial magnetic anisotropy is determined based on the smoothed torque curve, and the squared average square root of the magnetic anisotropy torque. Will be calculated. The smoothing process is, for example, a simple moving average in which the values of the magnetic anisotropy torque at the measurement points included in the range of -10 ° or more and + 10 ° or less are arithmetically averaged with respect to the measurement point to be the smoothing process. The law can be adopted.

また、単位体積当たりの磁気異方性トルクの二乗平均平方根の値は、具体的には以下のようにして算出される値である。まず、トルク曲線において、鋳造方向に対する角度が0°から180°までの範囲に含まれる測定点の単位体積当たりの磁気異方性トルクの値を二乗した後、これらの値の算術平均を算出する。この算術平均値の平方根を、単位体積当たりの磁気異方性トルクの二乗平均平方根とする。 The value of the root mean square of the magnetic anisotropy torque per unit volume is specifically calculated as follows. First, in the torque curve, the value of the magnetic anisotropy torque per unit volume of the measurement points whose angle with respect to the casting direction is included in the range of 0 ° to 180 ° is squared, and then the arithmetic mean of these values is calculated. .. The square root of this arithmetic mean value is defined as the root mean square of the magnetic anisotropy torque per unit volume.

本発明に係る非晶質Fe基合金板は、別の観点から見れば、以下のような発明として把握することも可能である。すなわち、非晶質Fe基合金板は、単ロール急冷凝固法によって作製され、自由凝固面及びロール接触面を有し、
Fe:77原子%以上83原子%以下、Si:4原子%以上15原子%以下、B:8原子%以上15原子%以下及びC:0原子%以上3原子%以下を含む化学成分を有する非晶質Fe基合金からなり、
35μm以上の厚みを有し、
前記自由凝固面に対して平行な方向に磁界を印加し、単位体積当たりの磁気異方性トルクを測定することにより得られるトルク曲線において、前記磁気異方性トルクの値が0μN・m/mmとなる角度が、前記鋳造方向に対して-10°以上10°以下、35°以上55°以下、80°以上100°以下及び125°以上145°以下の範囲にそれぞれ1か所ずつ存在している。
From another point of view, the amorphous Fe-based alloy plate according to the present invention can be grasped as the following invention. That is, the amorphous Fe-based alloy plate is manufactured by a single-roll quenching solidification method, and has a free solidification surface and a roll contact surface.
Fe: 77 atomic% or more and 83 atomic% or less, Si: 4 atomic% or more and 15 atomic% or less, B: 8 atomic% or more and 15 atomic% or less, and C: 0 atomic% or more and 3 atomic% or less. Consisting of crystalline Fe-based alloy
It has a thickness of 35 μm or more and has a thickness of 35 μm or more.
In the torque curve obtained by applying a magnetic field in a direction parallel to the free solidification surface and measuring the magnetic anisotropy torque per unit volume, the value of the magnetic anisotropy torque is 0 μN · m / mm. There is one angle of 3 in the range of -10 ° or more and 10 ° or less, 35 ° or more and 55 ° or less, 80 ° or more and 100 ° or less, and 125 ° or more and 145 ° or less with respect to the casting direction. ing.

前記非晶質Fe基合金板は、前記特定の化学成分を有する非晶質Fe基合金からなり、35μm以上の厚みを有するとともに二軸磁気異方性を有している。これにより、前記非晶質Fe基合金板は、高周波の交流電流に対しても鉄損を低減することができる。 The amorphous Fe-based alloy plate is made of an amorphous Fe-based alloy having the specific chemical composition, has a thickness of 35 μm or more, and has biaxial magnetic anisotropy. As a result, the amorphous Fe-based alloy plate can reduce iron loss even with respect to high-frequency alternating current.

また、前記非晶質Fe基合金板は、高周波の交流電流に対する鉄損の増大を抑制しつつ、従来のFe基アモルファス合金薄帯に比べて厚みを厚くすることができる。それ故、複数枚の前記非晶質Fe基合金板を積層し、あるいは捲回して鉄心を作製することにより、鉄心における非晶質Fe基合金板の積層数を従来よりも低減することができる。その結果、鉄心の生産性を向上させることができる。 Further, the amorphous Fe-based alloy plate can be thicker than the conventional Fe-based amorphous alloy ribbon while suppressing an increase in iron loss due to a high-frequency alternating current. Therefore, by laminating or winding a plurality of the amorphous Fe-based alloy plates to produce an iron core, the number of laminated amorphous Fe-based alloy plates on the iron core can be reduced as compared with the conventional case. .. As a result, the productivity of the iron core can be improved.

さらに、この場合には、鉄心における非晶質Fe基合金板の間に形成される隙間の数を低減し、鉄心の占積率、つまり、鉄心の体積に対する非晶質Fe基合金板の体積の比率をより高くすることができる。それ故、前記非晶質Fe基合金板によれば、鉄心をより容易に小型化することができる。 Further, in this case, the number of gaps formed between the amorphous Fe-based alloy plates in the iron core is reduced, and the space factor of the iron core, that is, the ratio of the volume of the amorphous Fe-based alloy plate to the volume of the iron core. Can be made higher. Therefore, according to the amorphous Fe-based alloy plate, the iron core can be made smaller more easily.

これらの効果をより確実に得る観点からは、前記鋳造方向に対する角度が0°から180°までの範囲における、前記トルク曲線の単位体積当たりの磁気異方性トルクの二乗平均平方根は1.4×10-3μN・m/mm以上であることがより好ましい。 From the viewpoint of obtaining these effects more reliably, the root mean square of the magnetic anisotropy torque per unit volume of the torque curve in the range of 0 ° to 180 ° with respect to the casting direction is 1.4 ×. It is more preferably 10 -3 μN · m / mm 3 or more.

(非晶質Fe基合金板の製造方法)
前記非晶質Fe基合金板は、いわゆる単ロール急冷凝固法によって作製することができる。具体的には、非晶質Fe基合金板を製造するに当たっては、Fe:77原子%以上83原子%以下、Si:4原子%以上15原子%以下、B:8原子%以上15原子%以下及びC:0原子%以上3原子%以下を含むFe基合金溶湯を準備し、
前記Fe基合金溶湯を鋳造ノズルから冷却ロールに吐出し、前記冷却ロールの表面において前記Fe基合金溶湯を急冷することにより前記非晶質Fe基合金板を鋳造し、
前記非晶質Fe基合金板に、磁界を印加せずに焼鈍を施せばよい。
(Manufacturing method of amorphous Fe-based alloy plate)
The amorphous Fe-based alloy plate can be produced by a so-called single-roll quenching solidification method. Specifically, in manufacturing an amorphous Fe-based alloy plate, Fe: 77 atomic% or more and 83 atomic% or less, Si: 4 atomic% or more and 15 atomic% or less, B: 8 atomic% or more and 15 atomic% or less. And C: Prepare a molten Fe-based alloy containing 0 atomic% or more and 3 atomic% or less.
The amorphous Fe-based alloy plate is cast by discharging the Fe-based alloy molten metal from a casting nozzle to a cooling roll and quenching the Fe-based alloy molten metal on the surface of the cooling roll.
The amorphous Fe-based alloy plate may be annealed without applying a magnetic field.

前記製造方法に用いるFe基合金溶湯としては、常法により準備されたものを用いることができる。Fe基合金溶湯の温度は、例えばFe基合金の融点よりも50℃~300℃程度高い温度とすることが好ましい。 As the molten Fe-based alloy used in the production method, one prepared by a conventional method can be used. The temperature of the molten Fe-based alloy is preferably, for example, about 50 ° C. to 300 ° C. higher than the melting point of the Fe-based alloy.

次に、Fe基合金溶湯を鋳造ノズルから冷却ロールに吐出することにより、冷却ロールの表面においてFe基合金溶湯を急冷する。冷却ロールの表面に吐出されたFe基合金溶湯は、冷却ロールによって急激に冷却され、冷却ロール上で凝固する。 Next, the Fe-based alloy molten metal is rapidly cooled on the surface of the cooling roll by discharging the Fe-based alloy molten metal from the casting nozzle to the cooling roll. The molten Fe-based alloy discharged to the surface of the cooling roll is rapidly cooled by the cooling roll and solidified on the cooling roll.

Fe基合金溶湯が冷却ロールに接触すると、冷却ロール近傍のFe基合金溶湯が冷却によって収縮する。これにより、非晶質Fe基合金板におけるロール接触面の近傍に圧縮応力を発生させることができる。 When the molten Fe-based alloy comes into contact with the cooling roll, the molten Fe-based alloy in the vicinity of the cooling roll shrinks due to cooling. As a result, compressive stress can be generated in the vicinity of the roll contact surface in the amorphous Fe-based alloy plate.

一方、冷却ロールから離れた位置のFe基合金溶湯は、冷却ロール近傍のFe基合金溶湯よりもゆっくり冷却される。これにより、非晶質Fe基合金板における自由凝固面の近傍には、鋳造方向及び鋳造直角方向の両方の成分を有する面張力が発生する。前記非晶質Fe基合金板においては、張力の鋳造方向成分は、張力の鋳造直角方向成分に比べて焼鈍により緩和されやすい。そのため、非晶質Fe基合金板を適度な温度に加熱して焼鈍を行うことにより、非晶質Fe基合金板の内部における張力の鋳造直角方向の成分の過度の緩和を回避しつつ、鋳造方向の成分を緩和させることができる。 On the other hand, the molten Fe-based alloy at a position away from the cooling roll is cooled more slowly than the molten Fe-based alloy near the cooling roll. As a result, a surface tension having components in both the casting direction and the casting perpendicular direction is generated in the vicinity of the free solidification surface in the amorphous Fe-based alloy plate. In the amorphous Fe-based alloy plate, the casting direction component of tension is more likely to be relaxed by annealing than the casting perpendicular direction component of tension. Therefore, by heating the amorphous Fe-based alloy plate to an appropriate temperature and annealing it, casting is performed while avoiding excessive relaxation of the components in the direction perpendicular to the casting of the tension inside the amorphous Fe-based alloy plate. The directional component can be relaxed.

従って、鋳造後の非晶質Fe基合金板に焼鈍を施すことにより、非晶質Fe基合金板における自由凝固面の近傍に、鋳造直角方向の成分の大きさが大きい張力を残留させることができる。非晶質材料における磁化容易軸は、面張力の主軸方向を向きやすいため、非晶質Fe基合金板における自由凝固面の近傍においては、磁化容易軸が鋳造方向に対して直角な方向を向きやすい。すなわち、前記非晶質Fe基合金板は、概ね鋳造直角方向に磁化容易軸を持つ誘導磁気異方性を有している。 Therefore, by annealing the amorphous Fe-based alloy plate after casting, a tension having a large size of the component in the direction perpendicular to the casting can remain in the vicinity of the free solidification surface of the amorphous Fe-based alloy plate. can. Since the easy axis of magnetization in an amorphous material tends to be oriented in the main axis direction of surface tension, the easy axis of magnetization is oriented perpendicular to the casting direction in the vicinity of the free solidification surface of the amorphous Fe-based alloy plate. Cheap. That is, the amorphous Fe-based alloy plate has an induced magnetic anisotropy having an axis that is easy to magnetize in the direction perpendicular to the casting.

このように、前記非晶質Fe基合金板の内部の応力は厚み方向の位置に応じて異なっている。前記非晶質Fe基合金板の厚みを前記特定の範囲とすることにより、ロール接触面の近傍における圧縮応力の影響と自由凝固面の近傍における張力の影響とのバランスをとり、自由凝固面の磁化容易軸の方向を鋳造直角方向に対して傾いた方向とすることができる。その結果、前述した特定の磁区構造を形成可能な非晶質Fe基合金板を得ることができる。 As described above, the stress inside the amorphous Fe-based alloy plate differs depending on the position in the thickness direction. By setting the thickness of the amorphous Fe-based alloy plate within the specific range, the influence of the compressive stress in the vicinity of the roll contact surface and the influence of the tension in the vicinity of the free solidification surface are balanced, and the free solidification surface is affected. The direction of the easy axis of magnetization can be the direction inclined with respect to the direction perpendicular to the casting. As a result, it is possible to obtain an amorphous Fe-based alloy plate capable of forming the above-mentioned specific magnetic domain structure.

最終的に得られる非晶質Fe基合金板の厚み及び磁気的性質は、鋳造ノズルから吐出するFe基合金溶湯の吐出速度や、冷却ロールの回転速度、冷却ロール上におけるFe基合金溶湯の冷却速度等によって制御することができる。例えば、非晶質Fe基合金板の厚みを厚くするためには、Fe基合金溶湯の吐出速度を速める、あるいは、冷却ロールの回転速度を遅くする、鋳造方向に並んだ複数の吐出スリットを有する鋳造ノズルを用い、複数の吐出スリットから同時にFe基合金溶湯を吐出するなどの方法により、冷却ロール上に吐出されるFe基合金溶湯の厚みを厚くすればよい。より容易に非晶質Fe基合金板の厚みを厚くする観点からは、鋳造方向に並んだ複数の吐出スリットを有する鋳造ノズルを用い、複数の吐出スリットから同時にFe基合金溶湯を吐出することが好ましい。 The thickness and magnetic properties of the finally obtained amorphous Fe-based alloy plate are the discharge speed of the Fe-based alloy molten metal discharged from the casting nozzle, the rotation speed of the cooling roll, and the cooling of the Fe-based alloy molten metal on the cooling roll. It can be controlled by speed or the like. For example, in order to increase the thickness of the amorphous Fe-based alloy plate, it has a plurality of discharge slits arranged in the casting direction to increase the discharge speed of the Fe-based alloy molten metal or to slow down the rotation speed of the cooling roll. The thickness of the molten Fe-based alloy discharged onto the cooling roll may be increased by a method such as simultaneously discharging the molten Fe-based alloy from a plurality of discharge slits using a casting nozzle. From the viewpoint of increasing the thickness of the amorphous Fe-based alloy plate more easily, it is possible to use a casting nozzle having a plurality of discharge slits arranged in the casting direction and simultaneously discharge the Fe-based alloy molten metal from the plurality of discharge slits. preferable.

また、非晶質Fe基合金板に前述した磁区構造によって特定される磁気的性質を付与するためには、冷却ロール上におけるFe基合金溶湯の冷却速度を100万℃/秒以上とすることが好ましい。Fe基合金溶湯の冷却速度が遅くなると、冷却ロール上においてFe基合金が結晶化しやすくなり、非晶質Fe基合金板が得られなくなるおそれがある。また、Fe基合金溶湯の冷却速度が遅くなると、前記特定の磁区構造を形成することができなくなるおそれもある。 Further, in order to impart the magnetic properties specified by the above-mentioned magnetic domain structure to the amorphous Fe-based alloy plate, the cooling rate of the Fe-based alloy molten metal on the cooling roll may be set to 1 million ° C./sec or more. preferable. If the cooling rate of the molten Fe-based alloy is slowed down, the Fe-based alloy tends to crystallize on the cooling roll, and an amorphous Fe-based alloy plate may not be obtained. Further, if the cooling rate of the molten Fe-based alloy is slowed down, the specific magnetic domain structure may not be formed.

前記製造方法においては、冷却ロールから剥離した非晶質Fe基合金板に、磁界を印加せずに焼鈍を施す。前述したように、非晶質Fe基合金板を適度な温度で焼鈍することにより、鋳造後の非晶質Fe基合金板の内部に存在する張力の鋳造直角方向の成分の過度の緩和を回避しつつ、鋳造方向の成分を緩和させることができる。これにより、前記特定の磁区構造を形成できる非晶質Fe基合金板を得ることができる。 In the above-mentioned manufacturing method, the amorphous Fe-based alloy plate peeled off from the cooling roll is annealed without applying a magnetic field. As described above, by annealing the amorphous Fe-based alloy plate at an appropriate temperature, excessive relaxation of the components in the direction perpendicular to the casting of the tension existing inside the amorphous Fe-based alloy plate after casting is avoided. At the same time, the components in the casting direction can be relaxed. This makes it possible to obtain an amorphous Fe-based alloy plate capable of forming the specific magnetic domain structure.

非晶質Fe基合金板を焼鈍する際の保持温度及び保持時間は、非晶質Fe基合金板の化学成分に応じて適宜設定すればよい。焼鈍時の保持温度は、例えば330℃以上390℃以下の範囲から適宜設定することができる。また、焼鈍時の保持時間は、例えば30分以上2時間以下の範囲から適宜設定することができる。また、焼鈍時の雰囲気は、非晶質Fe基合金板の不要な酸化を抑制する観点から、不活性ガス雰囲気であることが好ましい。 The holding temperature and holding time when annealing the amorphous Fe-based alloy plate may be appropriately set according to the chemical composition of the amorphous Fe-based alloy plate. The holding temperature at the time of annealing can be appropriately set from, for example, in the range of 330 ° C. or higher and 390 ° C. or lower. Further, the holding time at the time of annealing can be appropriately set from the range of, for example, 30 minutes or more and 2 hours or less. Further, the atmosphere at the time of annealing is preferably an inert gas atmosphere from the viewpoint of suppressing unnecessary oxidation of the amorphous Fe-based alloy plate.

また、前記製造方法においては、単ロール急冷凝固法によって非晶質Fe基合金板を鋳造することにより、非晶質Fe基合金板の内部に、前述した圧縮応力及び張力を発生させ、自由凝固面における磁化容易軸の向きを鋳造直角方向に対して傾いた方向とすることができる。これにより、焼鈍の際に磁界を印加しなくても、前述した磁気的性質を容易に付与することができる。なお、前述した「磁界を印加せずに焼鈍を行う」とは、焼鈍時の磁界の強さを、地磁気等の天然に存在する磁界の強さ以下とすることをいう。より具体的には、「磁界を印加せずに焼鈍を行う」という概念には、非晶質Fe基合金板に積極的に外部から磁界を印加せずに焼鈍を行う場合や、加熱装置内の磁界を消磁して天然に存在する磁界の強さ以下とした状態で焼鈍を行う場合等が含まれる。 Further, in the above-mentioned manufacturing method, by casting an amorphous Fe-based alloy plate by a single-roll quenching solidification method, the above-mentioned compressive stress and tension are generated inside the amorphous Fe-based alloy plate to free solidify. The direction of the easy-to-magnetize axis on the surface can be the direction inclined with respect to the direction perpendicular to the casting. As a result, the above-mentioned magnetic properties can be easily imparted without applying a magnetic field during annealing. The above-mentioned "annealing without applying a magnetic field" means that the strength of the magnetic field at the time of annealing is equal to or less than the strength of a naturally occurring magnetic field such as geomagnetism. More specifically, the concept of "annealing without applying a magnetic field" includes the case of annealing without positively applying a magnetic field from the outside to the amorphous Fe-based alloy plate, or the inside of a heating device. This includes the case where annealing is performed in a state where the magnetic field of the above is demagnetized and the strength of the magnetic field naturally exists or less.

(実施例1)
前記非晶質Fe基合金板及びその製造方法の実施例を、図6~図19を参照しつつ説明する。本例の非晶質Fe基合金板は、単ロール急冷凝固法によって作製されており、自由凝固面及びロール接触面を有している。非晶質Fe基合金板は、Fe:77原子%以上83原子%以下、Si:4原子%以上15原子%以下、B:8原子%以上15原子%以下及びC:0原子%以上3原子%以下を含む化学成分を有する非晶質Fe基合金からなり、35μm以上の厚みを有している。
(Example 1)
Examples of the amorphous Fe-based alloy plate and the method for producing the same will be described with reference to FIGS. 6 to 19. The amorphous Fe-based alloy plate of this example is manufactured by a single-roll quenching solidification method, and has a free solidification surface and a roll contact surface. The amorphous Fe-based alloy plate has Fe: 77 atomic% or more and 83 atomic% or less, Si: 4 atomic% or more and 15 atomic% or less, B: 8 atomic% or more and 15 atomic% or less, and C: 0 atomic% or more and 3 atoms. It is made of an amorphous Fe-based alloy having a chemical component containing% or less, and has a thickness of 35 μm or more.

また、非晶質Fe基合金板1は、カー効果顕微鏡を用いて自由凝固面11の磁区構造を観察した場合に、図8に示すような、鋳造直角方向とは異なる向きの磁化を有する第1磁区M1と、鋳造直角方向及び第1磁区M1の磁化の向きの両方に対して異なる向きの磁化を有する第2磁区M2とが鋳造方向に交互に配置された縞状磁区を含み、かつ、第1磁区M1のうち幅が30μm以下である領域S1と、第2磁区M2のうち幅が30μm以下である領域S2とが、自由凝固面11の面積の2.0%以上を占める磁区構造を観察することができるように構成されている。 Further, the amorphous Fe-based alloy plate 1 has a magnetization in a direction different from the direction perpendicular to the casting direction as shown in FIG. 8 when the magnetic domain structure of the free solidification surface 11 is observed using a car effect microscope. A striped magnetic domain in which one magnetic domain M1 and a second magnetic domain M2 having magnetizations in different directions with respect to both the direction perpendicular to the casting and the direction of magnetization of the first magnetic domain M1 are alternately arranged in the casting direction is included, and A magnetic domain structure in which a region S1 having a width of 30 μm or less in the first magnetic domain M1 and a region S2 having a width of 30 μm or less in the second magnetic domain M2 occupy 2.0% or more of the area of the free solidification surface 11. It is configured to be observable.

本例においては、単ロール急冷凝固法によって非晶質Fe基合金板を作製し、これらの磁気的性質及び鉄損の評価を行った。以下に、本例の非晶質Fe基合金板の作製方法をより具体的に説明する。 In this example, an amorphous Fe-based alloy plate was prepared by a single-roll quenching solidification method, and their magnetic properties and iron loss were evaluated. The method for producing the amorphous Fe-based alloy plate of this example will be described in more detail below.

非晶質Fe基合金板の作製には、図11に示す鋳造装置2を使用した。本例の鋳造装置2は、Fe基合金溶湯10を吐出可能に構成された鋳造ノズル21と、鋳造ノズル21に対向して配置され、Fe基合金溶湯10を冷却可能に構成された冷却ロール22と、を有している。鋳造ノズル21は、るつぼ211内に貯留されたFe基合金溶湯10をアルゴンガスによって加圧し、冷却ロール22に向けて吐出することができるように構成されている。また、るつぼ211の周囲には、るつぼ211内のFe基合金溶湯の温度を保持するための高周波加熱装置212が設けられている。 The casting apparatus 2 shown in FIG. 11 was used for producing the amorphous Fe-based alloy plate. The casting apparatus 2 of this example has a casting nozzle 21 configured to be able to discharge the Fe-based alloy molten metal 10 and a cooling roll 22 arranged to face the casting nozzle 21 and configured to be able to cool the Fe-based alloy molten metal 10. And have. The casting nozzle 21 is configured so that the molten Fe-based alloy 10 stored in the crucible 211 can be pressurized with argon gas and discharged toward the cooling roll 22. Further, around the crucible 211, a high frequency heating device 212 for maintaining the temperature of the Fe-based alloy molten metal in the crucible 211 is provided.

鋳造装置2における冷却ロール22としては、銅からなる直径約200~250mmのロールを使用した。 As the cooling roll 22 in the casting apparatus 2, a roll made of copper having a diameter of about 200 to 250 mm was used.

本例では、まず、表1に示す成分記号C1~成分記号C12のうちいずれかの成分記号で表される化学成分を有するFe基合金溶湯10をるつぼ211内に入れ、Fe基合金溶湯10の温度を1200℃にした。次いで、鋳造ノズル21から冷却ロール22までの距離が0.20~0.30mmとなるように、鋳造ノズル21の位置を調整した。 In this example, first, the Fe-based alloy molten metal 10 having a chemical component represented by any of the component symbols C1 to the component symbol C12 shown in Table 1 is placed in the crucible 211 to form the Fe-based alloy molten metal 10. The temperature was set to 1200 ° C. Next, the position of the casting nozzle 21 was adjusted so that the distance from the casting nozzle 21 to the cooling roll 22 was 0.20 to 0.30 mm.

冷却ロール22を10.47~32.72m/sの速度で回転させた状態で、0.03~0.05MPaのアルゴンガスによりるつぼ211内のFe基合金溶湯10を加圧し、鋳造ノズル21から回転中の冷却ロール22にFe基合金溶湯10を吐出した。そして、冷却ロール22上においてFe基合金溶湯10を凝固させ、非晶質Fe基合金板1とした。冷却ロール22上で凝固した非晶質Fe基合金板1にアルゴンガスを吹き付けることにより、冷却ロール22から非晶質Fe基合金板1を剥離した。 With the cooling roll 22 rotated at a speed of 10.47 to 32.72 m / s, the Fe-based alloy molten metal 10 in the crucible 211 is pressurized with argon gas of 0.03 to 0.05 MPa from the casting nozzle 21. The Fe-based alloy molten metal 10 was discharged onto the rotating cooling roll 22. Then, the molten Fe-based alloy 10 was solidified on the cooling roll 22 to form an amorphous Fe-based alloy plate 1. The amorphous Fe-based alloy plate 1 was peeled off from the cooling roll 22 by spraying argon gas onto the solidified amorphous Fe-based alloy plate 1 on the cooling roll 22.

その後、得られた非晶質Fe基合金板を、磁界を印加せず窒素雰囲気中で焼鈍した。焼鈍における保持温度は表2及び表3に示す温度とし、保持時間は60分間とした。以上により、表2及び表3に示す試験材1~試験材65を得た。 Then, the obtained amorphous Fe-based alloy plate was annealed in a nitrogen atmosphere without applying a magnetic field. The holding temperature in annealing was the temperature shown in Tables 2 and 3, and the holding time was 60 minutes. From the above, the test materials 1 to 65 shown in Tables 2 and 3 were obtained.

なお、試験材1~試験材65のうち、厚みが35μm未満である試験材及び表2及び表3における「領域S1及びS2の面積率(%)」欄の値が0である試験材は、これら以外の試験材との比較のために作製された。「領域S1及びS2の面積率(%)」欄の値が0である試験材の作製方法は、焼鈍時の保持温度が異なる以外は、これら以外の試験材の作製方法と同様である。 Among the test materials 1 to 65, the test materials having a thickness of less than 35 μm and the test materials having a value of 0 in the “area ratio (%) of regions S1 and S2” column in Tables 2 and 3 are It was prepared for comparison with other test materials. The method for producing the test material in which the value in the “Area ratio (%) of regions S1 and S2” column is 0 is the same as the method for producing the test material other than these, except that the holding temperature at the time of annealing is different.

X線回折装置を用いて試験材1~試験材65のX線回折チャートを取得したところ、試験材1~試験材65のX線回折チャートには、いずれも、非晶質の存在を示すハローパターンが現れていた。これらの結果から、試験材1~試験材65を構成する合金は、いずれも非晶質であることが確認できる。 When the X-ray diffraction charts of the test materials 1 to 65 were obtained by using the X-ray diffractometer, the X-ray diffraction charts of the test materials 1 to 65 all showed the presence of amorphous halo. A pattern was appearing. From these results, it can be confirmed that the alloys constituting the test materials 1 to 65 are all amorphous.

次に、以下の方法により、試験材1~試験材65の磁区構造及び鉄損の評価を行った。 Next, the magnetic domain structure and iron loss of the test materials 1 to 65 were evaluated by the following methods.

[磁区構造]
各試験材から一辺約10mmの正方形状を呈する試験片を採取した。カー効果顕微鏡のサンプルステージに粘着性ゲルシートを介して試験片を取り付けた。試験片に磁界の向きが鋳造方向に対して平行である磁界を印加し、磁界の強さを強くしながら試験片の顕微鏡像を取得した。なお、カー効果顕微鏡としては、ネオアーク株式会社製「BH-4753-NML-ASM」を使用し、縦カー効果を利用した磁区構造の観察を行った。
[Magnetic domain structure]
A square-shaped test piece having a side of about 10 mm was collected from each test material. A test piece was attached to the sample stage of the Kerr effect microscope via an adhesive gel sheet. A magnetic field whose direction of the magnetic field was parallel to the casting direction was applied to the test piece, and a microscope image of the test piece was obtained while increasing the strength of the magnetic field. As the Kerr effect microscope, "BH-4753-NML-ASM" manufactured by NeoArc Co., Ltd. was used, and the magnetic domain structure was observed using the vertical Kerr effect.

一例として、図6~図10に、磁界の強さが30.4Oeであるとき、45.4Oeであるとき、50.5Oeであるとき、55.5Oeであるとき及び100.7Oeであるときの試験材7の顕微鏡像を示す。試験材7の鋳造方向は図6~図10の左右方向であり、鋳造直角方向は図6~図10の上下方向である。また、試験片に印加された磁界の向きは、図6~図10の左から右に向かう向きである。図6~図10においては、試験片に印加される磁界の向きと磁化の向きとのなす角度が小さい磁区ほど明るく表示され、試験片に印加される磁界の向きと磁化の向きとのなす角度が大きい磁区ほど暗く表示されている。なお、本例においては、便宜上、試験片に印加した磁界の向きと磁化の向きとのなす角度がより小さい磁区を第1磁区M1とした。 As an example, FIGS. 6 to 10 show when the strength of the magnetic field is 30.4 Oe, 45.4 Oe, 50.5 Oe, 55.5 Oe, and 100.7 Oe. The microscope image of the test material 7 is shown. The casting direction of the test material 7 is the left-right direction of FIGS. 6 to 10, and the casting perpendicular direction is the vertical direction of FIGS. 6 to 10. The direction of the magnetic field applied to the test piece is from left to right in FIGS. 6 to 10. In FIGS. 6 to 10, a magnetic domain having a smaller angle between the direction of the magnetic field applied to the test piece and the direction of magnetization is displayed brighter, and the angle between the direction of the magnetic field applied to the test piece and the direction of magnetization is displayed. The larger the magnetic domain, the darker it is displayed. In this example, for convenience, the magnetic domain in which the angle between the direction of the magnetic field applied to the test piece and the direction of magnetization is smaller is defined as the first magnetic domain M1.

図には示さないが、試験片に磁界が印加されていない状態においては、自由凝固面に種々の方向を向いた磁化を有する磁区が多数存在しており、全体として磁化が特定の方向を向かない状態となっている。また、磁界が印加されていない状態の自由凝固面には、顕微鏡の視野よりも大きい磁区が形成されていることもある。この状態から試験片に磁界を印加すると、まず、第1磁区M1と、磁化の向きが第1磁区M1とは異なる第2磁区M2とが鋳造方向に交互に配置された縞状磁区を含む磁区構造が現れる。図6に示すように、試験片に印加する磁界が比較的弱い状態においては、第1磁区M1及び第2磁区M2の幅は比較的広くなっている。本例における第1磁区M1の磁化は、具体的には、鋳造直角方向と磁化の向きとのなす角度が鋳造方向と磁化の向きとのなす角度よりも小さくなる方向を向いている。また、磁界の強さが比較的弱い状態においては、第2磁区M2の磁化は、第1磁区M1の磁化とは概ね反対の方向を向いている。 Although not shown in the figure, when a magnetic field is not applied to the test piece, there are many magnetic domains having magnetizations in various directions on the free solidification surface, and the magnetizations as a whole point in a specific direction. It is in a state of nothingness. Further, a magnetic domain larger than the field of view of the microscope may be formed on the free solidifying surface in a state where no magnetic field is applied. When a magnetic field is applied to the test piece from this state, first, a magnetic domain including a striped magnetic domain in which the first magnetic domain M1 and the second magnetic domain M2 whose magnetization direction is different from that of the first magnetic domain M1 are alternately arranged in the casting direction. The structure appears. As shown in FIG. 6, when the magnetic field applied to the test piece is relatively weak, the widths of the first magnetic domain M1 and the second magnetic domain M2 are relatively wide. Specifically, the magnetization of the first magnetic domain M1 in this example is oriented so that the angle formed by the direction perpendicular to the casting and the direction of magnetization is smaller than the angle formed by the direction of casting and the direction of magnetization. Further, in a state where the strength of the magnetic field is relatively weak, the magnetization of the second magnetic domain M2 faces in a direction substantially opposite to that of the first magnetic domain M1.

この状態から磁界の強さを強くすると、第1磁区M1及び第2磁区M2の内部に新たな第1磁区M1及び第2磁区M2が形成され、図7及び図8に示すように、個々の第1磁区M1及び第2磁区M2の幅が狭くなる。 When the strength of the magnetic field is increased from this state, new first magnetic domains M1 and second magnetic domains M2 are formed inside the first magnetic domain M1 and the second magnetic domain M2, and as shown in FIGS. 7 and 8, the individual magnetic domains M1 and the second magnetic domain M2 are formed. The widths of the first magnetic domain M1 and the second magnetic domain M2 are narrowed.

さらに磁界の強さを強くすると、図9に示すように、磁界の向きと磁化の向きとのなす角度がより大きい第2磁区M2が磁化回転によって第1磁区M1に併合され、第1磁区M1が成長する。そして、最終的には試験片の磁束密度が飽和し、図10に示すように第2磁区M2が完全に消滅する。図には示さないが、表2及び表3における「領域S1及びS2の面積率(%)」欄の値が0以外の値である試験材も、試験材7と同様の磁区構造の変化が観察された。 When the strength of the magnetic field is further increased, as shown in FIG. 9, the second magnetic domain M2 having a larger angle between the direction of the magnetic field and the direction of the magnetization is merged with the first magnetic domain M1 by the magnetization rotation, and the first magnetic domain M1 Grow up. Finally, the magnetic flux density of the test piece is saturated, and the second magnetic domain M2 completely disappears as shown in FIG. Although not shown in the figure, the test material in which the value in the "area ratio (%) of regions S1 and S2" column in Tables 2 and 3 is a value other than 0 also has the same change in magnetic domain structure as the test material 7. Observed.

本例においては、50Oeの磁化を印加した状態における試験片の顕微鏡像に現れた各試験材の磁区構造において、第1磁区M1のうち幅が30μm以下である領域S1及び第2磁区M2のうち幅が30μm以下である領域S2の面積を算出した。各試験材における、自由凝固面11に対する領域S1及び領域S2の占有面積率は表2及び表3に示す通りとなった。なお、領域S1及び領域S2の面積率の算出には、株式会社キーエンス株式会社製ハイスピードマイクロスコープ「VW9000」に付帯した画像処理プログラムを使用した。 In this example, in the magnetic domain structure of each test material appearing in the microscope image of the test piece in the state where the magnetization of 50 Oe is applied, among the regions S1 and the second magnetic domain M2 in which the width is 30 μm or less in the first magnetic domain M1. The area of the region S2 having a width of 30 μm or less was calculated. The occupied area ratios of the regions S1 and S2 with respect to the free solidification surface 11 in each test material are as shown in Tables 2 and 3. An image processing program attached to the high-speed microscope "VW9000" manufactured by KEYENCE CORPORATION was used to calculate the area ratios of the regions S1 and S2.

[鉄損]
B-Hアナライザ(岩崎通信機株式会社製「SY-8218」)に単板磁気測定装置(岩崎通信機株式会社製「SY-956」)を取り付け、各試験材の鉄損を測定した。なお、測定周波数は50Hz、400Hz、1kHz、10kHzまたは20kHzのいずれかとした。また、測定周波数が50Hz、400Hzまたは1kHzである場合の最大磁束密度Bは1.3Tとし、測定周波数が10kHzまたは20kHzである場合の最大磁束密度Bは0.1Tとした。各試験材の鉄損は表2及び表3に示した通りであった。
[Iron loss]
A single-plate magnetic measuring device (“SY-956” manufactured by Iwatsu Electric Co., Ltd.) was attached to a BH analyzer (“SY-8218” manufactured by Iwatsu Electric Co., Ltd.), and the iron loss of each test material was measured. The measurement frequency was 50 Hz, 400 Hz, 1 kHz, 10 kHz, or 20 kHz. The maximum magnetic flux density B m when the measurement frequency is 50 Hz, 400 Hz or 1 kHz is 1.3 T, and the maximum magnetic flux density B m when the measurement frequency is 10 kHz or 20 kHz is 0.1 T. The iron loss of each test material was as shown in Tables 2 and 3.

鉄損の値は、試験材の厚みに大きく影響される。そのため、例として、図12~図15に厚みが43μmから47μmである試験材5~試験材9の鉄損を測定周波数ごとに示し、図16~図19に厚みが35μm未満である試験材1~試験材4の鉄損を測定周波数ごとに示した。なお、図12~図19の縦軸は鉄損(単位:W/kg)であり、横軸は自由凝固面11に対する領域S1及び領域S2の占有面積率(単位:%)である。 The value of iron loss is greatly affected by the thickness of the test material. Therefore, as an example, FIGS. 12 to 15 show iron losses of test materials 5 to 9 having a thickness of 43 μm to 47 μm for each measurement frequency, and FIGS. 16 to 19 show test materials 1 having a thickness of less than 35 μm. The iron loss of the test material 4 is shown for each measurement frequency. The vertical axis of FIGS. 12 to 19 is the iron loss (unit: W / kg), and the horizontal axis is the occupied area ratio (unit:%) of the regions S1 and S2 with respect to the free solidification surface 11.

Figure 2022058246000002
Figure 2022058246000002

Figure 2022058246000003
Figure 2022058246000003

Figure 2022058246000004
Figure 2022058246000004

表2に示した試験材のうち、厚みが43~47μmであり、同一の化学成分を有する試験材5~試験材9を比較すると、前記特定の磁区構造が観察された試験材5~試験材8は、高周波の交番磁界を印加した場合に、前記特定の磁区構造が現れない試験材9に比べて鉄損を低減することができた(図12~図15参照)。 Among the test materials shown in Table 2, when the test materials 5 to 9 having a thickness of 43 to 47 μm and having the same chemical composition are compared, the test materials 5 to the test material in which the specific magnetic domain structure was observed are observed. In No. 8, iron loss could be reduced as compared with the test material 9 in which the specific magnetic domain structure did not appear when a high-frequency alternating magnetic field was applied (see FIGS. 12 to 15).

また、試験材5~試験材9の中でも、領域S1及び領域S2の占有面積率が5%以上である試験材6~試験材8は、占有面積率が5%未満である試験材5に比べていずれの周波数においても鉄損を低減することができた。 Further, among the test materials 5 to 9, the test materials 6 to 8 in which the occupied area ratios of the regions S1 and S2 are 5% or more are compared with the test materials 5 in which the occupied area ratio is less than 5%. It was possible to reduce iron loss at any frequency.

また、表2及び表3によれば、試験材10~試験材65のうち厚みが同程度であり同一の化学成分を有する試験材同士を比較すると、試験材5~試験材9と同様に、前記特定の磁区構造が観察された試験材は、高周波の交番磁界を印加した場合に、前記特定の磁区構造が現れない試験材に比べて鉄損を低減できることが理解できる。 Further, according to Tables 2 and 3, when comparing the test materials 10 to 65 having the same thickness and having the same chemical composition, the same as those of the test materials 5 to 9. It can be understood that the test material in which the specific magnetic domain structure is observed can reduce iron loss when a high frequency alternating magnetic field is applied, as compared with the test material in which the specific magnetic domain structure does not appear.

一方、表2に示した試験材のうち、厚みが35μm未満である試験材1~試験材4は、領域S1及び領域S2の面積率が2%以上となる磁区構造が形成されなかった。また、これらの試験材のうち、領域S1及び領域S2が形成された試験材2及び試験材3は、いずれの周波数の交番磁界を印加した場合においても、領域S1及び領域S2が形成されない試験材1及び試験材4と同等の鉄損を示した(図16~図19参照)。 On the other hand, among the test materials shown in Table 2, the test materials 1 to 4 having a thickness of less than 35 μm did not form a magnetic domain structure in which the area ratios of the regions S1 and S2 were 2% or more. Further, among these test materials, the test material 2 and the test material 3 in which the region S1 and the region S2 are formed are the test materials in which the region S1 and the region S2 are not formed even when an alternating magnetic field of any frequency is applied. The iron loss equivalent to that of No. 1 and the test material 4 was shown (see FIGS. 16 to 19).

これらの結果から、非晶質Fe基合金板の化学成分及び厚みを前記特定の範囲とすることにより、非晶質Fe基合金板に前記特定の磁区構造によって表される磁気的性質を付与することができる。そして、かかる磁気的性質を備えた非晶質Fe基合金板は、高周波の交流電流に対する鉄損を低減することができる。 From these results, by setting the chemical composition and thickness of the amorphous Fe-based alloy plate within the specific range, the amorphous Fe-based alloy plate is imparted with the magnetic properties represented by the specific magnetic domain structure. be able to. The amorphous Fe-based alloy plate having such magnetic properties can reduce iron loss due to high-frequency alternating current.

(実施例2)
本例においては、実施例1における試験材2、試験材4及び試験材8を用い、磁気異方性の評価を行った。具体的には、単ロール急冷凝固法により、成分記号C1(表1参照)で表される化学成分を有する非晶質Fe基合金板を作製した。なお、単ロール急冷凝固法における製造条件は、実施例1において採用した条件と同様とした。得られた非晶質Fe基合金板にエッチング加工を施し、直径約6mmの円形を有する試験片を作製した。この試験片を、表2に示す試験材2、試験材4及び試験材8における保持温度のうちいずれかの保持温度に60分間保持して焼鈍を行った。以上により、磁気異方性の評価に用いる試験片を得た。
(Example 2)
In this example, the magnetic anisotropy was evaluated using the test material 2, the test material 4, and the test material 8 in Example 1. Specifically, an amorphous Fe-based alloy plate having a chemical component represented by the component symbol C1 (see Table 1) was produced by a single-roll quenching solidification method. The production conditions in the single-roll quenching solidification method were the same as those adopted in Example 1. The obtained amorphous Fe-based alloy plate was etched to prepare a test piece having a circle with a diameter of about 6 mm. This test piece was held at one of the holding temperatures of the test material 2, the test material 4, and the test material 8 shown in Table 2 for 60 minutes for annealing. From the above, a test piece used for evaluation of magnetic anisotropy was obtained.

磁気異方性の評価は、磁気異方性トルク計(株式会社玉川製作所製「TM-TR2750-HGC」)を用い、室温環境下にて行った。具体的には、試験材の自由凝固面に対して平行な方向に磁界が印加されるようにして試験材を磁気異方性トルク計に取り付けた。そして、試験材を中心として磁気異方性トルク計の電磁石を旋回させ、試験材の鋳造方向に対する磁界の向きを変化させながら試験体に生じる磁気異方性トルクの大きさを測定した。そして、横軸に試験材の鋳造方向に対する磁界の向きの角度をプロットし、縦軸に当該角度に対応する単位体積当たりの磁気異方性トルクの大きさをプロットすることによりトルク曲線を作成した。なお、試験材に印加する磁界の大きさは500Oeとした。また、単位体積当たりの磁気異方性トルクの大きさ(単位:μN・m/mm)は、前述した測定により得られる磁気異方性トルクの大きさ(単位:dyne・cm)の単位をμN・mに換算した後、試験片の体積(単位:mm)で除した値である。 The evaluation of magnetic anisotropy was performed in a room temperature environment using a magnetic anisotropy torque meter (“TM-TR2750-HGC” manufactured by Tamagawa Seisakusho Co., Ltd.). Specifically, the test material was attached to the magnetic anisotropy torque meter so that a magnetic field was applied in a direction parallel to the free solidification surface of the test material. Then, the electromagnet of the magnetic anisotropy torque meter was swirled around the test material, and the magnitude of the magnetic anisotropy torque generated in the test piece was measured while changing the direction of the magnetic field with respect to the casting direction of the test material. Then, a torque curve was created by plotting the angle of the direction of the magnetic field with respect to the casting direction of the test material on the horizontal axis and plotting the magnitude of the magnetic anisotropy torque per unit volume corresponding to the angle on the vertical axis. .. The magnitude of the magnetic field applied to the test material was set to 500 Oe. The magnitude of the magnetic anisotropy torque per unit volume (unit: μN ・ m / mm 3 ) is the unit of the magnitude of the magnetic anisotropy torque (unit: dyne ・ cm) obtained by the above-mentioned measurement. It is a value divided by the volume of the test piece (unit: mm 3 ) after being converted to μN · m.

図20に、前述した測定により得られた無加工のトルク曲線に、測定点を基準として-10°以上+10°以下の範囲に含まれる磁気異方性トルクを算術平均して平滑化処理を施すことにより得られたトルク曲線を示す。図20の縦軸は単位体積当たりの磁気異方性トルクの大きさ(単位:μN・m/mm)であり、横軸は試験材の鋳造方向に対する磁界の向きの角度(単位:°)である。 In FIG. 20, the unprocessed torque curve obtained by the above-mentioned measurement is subjected to a smoothing process by arithmetically averaging the magnetic anisotropy torque contained in the range of −10 ° or more and + 10 ° or less with respect to the measurement point. The torque curve obtained by this is shown. The vertical axis of FIG. 20 is the magnitude of the magnetic anisotropy torque per unit volume (unit: μN ・ m / mm 3 ), and the horizontal axis is the angle of the direction of the magnetic field with respect to the casting direction of the test material (unit: °). Is.

図20に示したように、試験材8は、鋳造方向に対する磁界の向きの角度が-0.1°、53.6°、89.6°及び130.7°であるときに、単位体積当たりの磁気異方性トルクの値が0μN・m/mmとなる。また、試験材8のトルク曲線に基づいて算出される、鋳造方向に対する磁界の向きの角度が0°から180°までの範囲における単位体積当たりの磁気異方性トルクの二乗平均平方根の値は2.0×10-3μN・m/mmである。これらの結果によれば、試験材8は、自由凝固面に対して平行な方向に磁化容易軸及び磁化困難軸を2本ずつ有しており、二軸磁気異方性を有していると判断できる。 As shown in FIG. 20, the test material 8 is per unit volume when the angles of direction of the magnetic field with respect to the casting direction are −0.1 °, 53.6 °, 89.6 ° and 130.7 °. The value of the magnetic anisotropy torque is 0 μN · m / mm 3 . Further, the value of the root mean square of the magnetic anisotropy torque per unit volume in the range where the angle of the direction of the magnetic field with respect to the casting direction is from 0 ° to 180 °, which is calculated based on the torque curve of the test material 8, is 2. It is 0.0 × 10 -3 μN ・ m / mm 3 . According to these results, the test material 8 has two easy-to-magnetize axes and two difficult-to-magnetize axes in the direction parallel to the free solidification surface, and has biaxial magnetic anisotropy. I can judge.

これに対し、試験材2は、鋳造方向に対する磁界の向きの角度が4.9°、25.0°、66.5°及び144.5°であるときに、単位体積当たりの磁気異方性トルクの値が0μN・m/mmとなる。しかし、試験材2においては、鋳造方向に対する磁界の向きの角度が35°以上55°以下の範囲及び80°以上100°以下の範囲に、単位体積当たりの磁気異方性トルクの値が0μN・m/mmとなる角度が存在していない。また、試験材2のトルク曲線に基づいて算出される、鋳造方向に対する磁界の向きの角度が0°から180°までの範囲における単位体積当たりの磁気異方性トルクの二乗平均平方根の値は1.0×10-3μN・m/mmである。これらの結果によれば、試験材2は二軸磁気異方性を有していないと判断される。 On the other hand, the test material 2 has magnetic anisotropy per unit volume when the angles of the direction of the magnetic field with respect to the casting direction are 4.9 °, 25.0 °, 66.5 ° and 144.5 °. The torque value is 0 μN ・ m / mm 3 . However, in the test material 2, the value of the magnetic anisotropy torque per unit volume is 0 μN. There is no angle of m / mm 3 . Further, the value of the root mean square of the magnetic anisotropy torque per unit volume in the range where the angle of the direction of the magnetic field with respect to the casting direction is from 0 ° to 180 °, which is calculated based on the torque curve of the test material 2, is 1. It is 0.0 × 10 -3 μN ・ m / mm 3 . Based on these results, it is determined that the test material 2 does not have biaxial magnetic anisotropy.

また、試験材4は、鋳造方向に対する磁界の向きの角度が0.8°及び78.5°であるときに、単位体積当たりの磁気異方性トルクの値が0μN・m/mmとなる。しかし、試験材4においては、鋳造方向に対する磁界の向きの角度が35°以上55°以下の範囲、80°以上100°以下の範囲及び125°以上155°以下の範囲に、単位体積当たりの磁気異方性トルクの値が0μN・m/mmとなる角度が存在していない。これらの結果によれば、試験材4は二軸磁気異方性を有していないと判断される。なお、試験材4のトルク曲線に基づいて算出される、鋳造方向に対する磁界の向きの角度が0°から180°までの範囲における単位体積当たりの磁気異方性トルクの二乗平均平方根の値が3.5×10-3μN・m/mmであることから、試験材4は一軸磁気異方性を有していると推定される。 Further, in the test material 4, the value of the magnetic anisotropy torque per unit volume is 0 μN · m / mm 3 when the angles of the direction of the magnetic field with respect to the casting direction are 0.8 ° and 78.5 °. .. However, in the test material 4, the angle of the direction of the magnetic field with respect to the casting direction is in the range of 35 ° or more and 55 ° or less, in the range of 80 ° or more and 100 ° or less, and in the range of 125 ° or more and 155 ° or less, the magnetism per unit volume. There is no angle at which the anisotropic torque value is 0 μN · m / mm 3 . Based on these results, it is determined that the test material 4 does not have biaxial magnetic anisotropy. The value of the squared average square root of the magnetic anisotropy torque per unit volume in the range where the angle of the direction of the magnetic field with respect to the casting direction is from 0 ° to 180 °, which is calculated based on the torque curve of the test material 4, is 3. Since it is .5 × 10 -3 μN ・ m / mm 3 , it is presumed that the test material 4 has uniaxial magnetic anisotropy.

実施例1に示したように、試験材8は、高周波の交流電流に対する鉄損を低減することができる。一方、試験材2及び試験材4は、試験材8に比べて高周波の交流電流に対する鉄損が高い。従って、本例に示した結果から、二軸磁気異方性を有する非晶質Fe基合金板によれば高周波の交流電流に対する鉄損の低減が可能であることを容易に理解することができる。 As shown in Example 1, the test material 8 can reduce iron loss with respect to high-frequency alternating current. On the other hand, the test material 2 and the test material 4 have a higher iron loss with respect to a high-frequency alternating current than the test material 8. Therefore, from the results shown in this example, it can be easily understood that the amorphous Fe-based alloy plate having biaxial magnetic anisotropy can reduce the iron loss with respect to the high-frequency alternating current. ..

1 非晶質Fe基合金板
11 自由凝固面
12 ロール接触面
M1 第1磁区
M2 第2磁区
1 Amorphous Fe-based alloy plate 11 Free solidification surface 12 Roll contact surface M1 1st magnetic domain M2 2nd magnetic domain

Claims (8)

単ロール急冷凝固法によって作製され、自由凝固面及びロール接触面を有する非晶質Fe基合金板であって、
Fe:77原子%以上83原子%以下、Si:4原子%以上15原子%以下、B:8原子%以上15原子%以下及びC:0原子%以上3原子%以下を含む化学成分を有する非晶質Fe基合金からなり、
35μm以上の厚みを有し、
カー効果顕微鏡を用いて前記自由凝固面の磁区構造を観察した場合に、
鋳造直角方向とは異なる向きの磁化を有する第1磁区と、鋳造直角方向及び前記第1磁区の磁化の向きの両方に対して異なる向きの磁化を有する第2磁区とが鋳造方向に交互に配置された縞状磁区を含み、かつ、
前記第1磁区のうち鋳造方向に対する角度が60度以上120度以下であり幅が30μm以下である領域と、前記第2磁区のうち鋳造方向に対する角度が60度以上120度以下であり幅が30μm以下である領域とが、前記自由凝固面の面積の2.0%以上を占める磁区構造を観察することができる、非晶質Fe基合金板。
An amorphous Fe-based alloy plate manufactured by a single-roll quenching solidification method and having a free solidification surface and a roll contact surface.
Fe: 77 atomic% or more and 83 atomic% or less, Si: 4 atomic% or more and 15 atomic% or less, B: 8 atomic% or more and 15 atomic% or less, and C: 0 atomic% or more and 3 atomic% or less. Consisting of crystalline Fe-based alloy
It has a thickness of 35 μm or more and has a thickness of 35 μm or more.
When observing the magnetic domain structure of the free solidification surface using a Kerr effect microscope,
The first magnetic domain having a magnetization in a direction different from the casting orthogonal direction and the second magnetic domain having a magnetization in a different direction with respect to both the casting orthogonal direction and the magnetization direction of the first magnetic domain are alternately arranged in the casting direction. Includes striped magnetic domains and
The region of the first magnetic domain where the angle with respect to the casting direction is 60 degrees or more and 120 degrees or less and the width is 30 μm or less, and the region of the second magnetic domain where the angle with respect to the casting direction is 60 degrees or more and 120 degrees or less and the width is 30 μm. An amorphous Fe-based alloy plate in which a magnetic domain structure in which the following regions occupy 2.0% or more of the area of the free solidified surface can be observed.
厚みが110μm以下である、請求項1に記載の非晶質Fe基合金板。 The amorphous Fe-based alloy plate according to claim 1, which has a thickness of 110 μm or less. 前記第1磁区のうち幅が30μm以下である領域と、前記第2磁区のうち幅が30μm以下である領域とが、前記自由凝固面の面積の5.0%以上を占める、請求項1または2に記載の非晶質Fe基合金板。 Claim 1 or claim 1, wherein a region having a width of 30 μm or less in the first magnetic domain and a region having a width of 30 μm or less in the second magnetic domain occupy 5.0% or more of the area of the free solidifying surface. 2. The amorphous Fe-based alloy plate according to 2. 前記自由凝固面に対して平行な方向に磁界を印加し、単位体積当たりの磁気異方性トルクを測定することにより得られるトルク曲線において、単位体積当たりの磁気異方性トルクの値が0μN・m/mmとなる角度が、前記鋳造方向に対して-10°以上10°以下、35°以上55°以下、80°以上100°以下及び125°以上145°以下の範囲にそれぞれ1か所ずつ存在している、請求項1~3のいずれか1項に記載の非晶質Fe基合金板。 In the torque curve obtained by applying a magnetic field in a direction parallel to the free solidification surface and measuring the magnetic anisotropy torque per unit volume, the value of the magnetic anisotropy torque per unit volume is 0 μN. The angle of m / mm 3 is -10 ° or more and 10 ° or less, 35 ° or more and 55 ° or less, 80 ° or more and 100 ° or less, and 125 ° or more and 145 ° or less with respect to the casting direction. The amorphous Fe-based alloy plate according to any one of claims 1 to 3, which exists one by one. 前記鋳造方向に対する角度が0°から180°までの範囲における、前記トルク曲線の単位体積当たりの磁気異方性トルクの二乗平均平方根が1.4×10-3μN・m/mm以上である、請求項4に記載の非晶質Fe基合金板。 The root mean square of the magnetic anisotropy torque per unit volume of the torque curve in the range of the angle from 0 ° to 180 ° with respect to the casting direction is 1.4 × 10 -3 μN · m / mm 3 or more. The amorphous Fe-based alloy plate according to claim 4. 請求項1~5のいずれか1項に記載の非晶質Fe基合金板の製造方法であって、
Fe:77原子%以上83原子%以下、Si:4原子%以上15原子%以下、B:8原子%以上15原子%以下及びC:0原子%以上3原子%以下を含むFe基合金溶湯を準備し、
前記Fe基合金溶湯を鋳造ノズルから冷却ロールに吐出し、前記冷却ロールの表面において前記Fe基合金溶湯を急冷することにより前記非晶質Fe基合金板を鋳造し、
前記非晶質Fe基合金板に磁界を印加せずに焼鈍を施す、非晶質Fe基合金板の製造方法。
The method for manufacturing an amorphous Fe-based alloy plate according to any one of claims 1 to 5.
Fe: Fe-based alloy molten metal containing 77 atomic% or more and 83 atomic% or less, Si: 4 atomic% or more and 15 atomic% or less, B: 8 atomic% or more and 15 atomic% or less, and C: 0 atomic% or more and 3 atomic% or less. Prepare and
The amorphous Fe-based alloy plate is cast by discharging the Fe-based alloy molten metal from a casting nozzle to a cooling roll and quenching the Fe-based alloy molten metal on the surface of the cooling roll.
A method for manufacturing an amorphous Fe-based alloy plate, wherein the amorphous Fe-based alloy plate is annealed without applying a magnetic field.
単ロール急冷凝固法によって作製され、自由凝固面及びロール接触面を有する非晶質Fe基合金板であって、
Fe:77原子%以上83原子%以下、Si:4原子%以上15原子%以下、B:8原子%以上15原子%以下及びC:0原子%以上3原子%以下を含む化学成分を有する非晶質Fe基合金からなり、
35μm以上の厚みを有し、
前記自由凝固面に対して平行な方向に磁界を印加し、単位体積当たりの磁気異方性トルクを測定することにより得られるトルク曲線において、前記磁気異方性トルクの値が0μN・m/mmとなる角度が、前記鋳造方向に対して-10°以上10°以下、35°以上55°以下、80°以上100°以下及び125°以上145°以下の範囲にそれぞれ1か所ずつ存在している、非晶質Fe基合金板。
An amorphous Fe-based alloy plate manufactured by a single-roll quenching solidification method and having a free solidification surface and a roll contact surface.
Fe: 77 atomic% or more and 83 atomic% or less, Si: 4 atomic% or more and 15 atomic% or less, B: 8 atomic% or more and 15 atomic% or less, and C: 0 atomic% or more and 3 atomic% or less. Consisting of crystalline Fe-based alloy
It has a thickness of 35 μm or more and has a thickness of 35 μm or more.
In the torque curve obtained by applying a magnetic field in a direction parallel to the free solidification surface and measuring the magnetic anisotropy torque per unit volume, the value of the magnetic anisotropy torque is 0 μN · m / mm. There is one angle of 3 in the range of -10 ° or more and 10 ° or less, 35 ° or more and 55 ° or less, 80 ° or more and 100 ° or less, and 125 ° or more and 145 ° or less with respect to the casting direction. An amorphous Fe-based alloy plate.
前記鋳造方向に対する角度が0°から180°までの範囲における、前記トルク曲線の単位体積当たりの磁気異方性トルクの二乗平均平方根が1.4×10-3μN・m/mm以上である、請求項7に記載の非晶質Fe基合金板。
The root mean square of the magnetic anisotropy torque per unit volume of the torque curve in the range of the angle from 0 ° to 180 ° with respect to the casting direction is 1.4 × 10 -3 μN · m / mm 3 or more. The amorphous Fe-based alloy plate according to claim 7.
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