JP2873747B2 - 軟磁気特性のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯およびその 製造方法 - Google Patents
軟磁気特性のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯およびその 製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電力トランス、高周波
トランスの鉄心、磁気回路のヨーク、可飽和リアクトル
の鉄心あるいは磁気センサなどに適用できる、飽和磁束
密度が高く軟磁気特性のすぐれたＦｅ基非晶質合金に関
するものである。
トランスの鉄心、磁気回路のヨーク、可飽和リアクトル
の鉄心あるいは磁気センサなどに適用できる、飽和磁束
密度が高く軟磁気特性のすぐれたＦｅ基非晶質合金に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】単ロール急冷法によって製造されるＦｅ
基非晶質合金薄帯は電磁気特性がすぐれ、生産性が高い
ことから電力トランスの鉄心材料として注目され、一部
で実用化も進んでいる。しかし、現在一般に使われてい
る方向性珪素鋼板に比べると、材料コストが高いこと、
板厚が薄すぎることにより実用化の進捗は当初の予想に
比べて遅れている。これらの非晶質合金固有の実用的問
題のうち、板厚に関する課題は特公昭６３−４０６２９
号公報に開示される多重スリットノズル法により５０μ
ｍを超える板厚の厚肉材料が開発され、技術的にはほぼ
解決された。また、材料コストについても、生産性は上
記多重スリットノズル法により２倍以上に向上するのを
はじめ、低コスト原料の使用を可能にした技術の開発な
どで珪素鋼板とのコスト差は縮まっている。
基非晶質合金薄帯は電磁気特性がすぐれ、生産性が高い
ことから電力トランスの鉄心材料として注目され、一部
で実用化も進んでいる。しかし、現在一般に使われてい
る方向性珪素鋼板に比べると、材料コストが高いこと、
板厚が薄すぎることにより実用化の進捗は当初の予想に
比べて遅れている。これらの非晶質合金固有の実用的問
題のうち、板厚に関する課題は特公昭６３−４０６２９
号公報に開示される多重スリットノズル法により５０μ
ｍを超える板厚の厚肉材料が開発され、技術的にはほぼ
解決された。また、材料コストについても、生産性は上
記多重スリットノズル法により２倍以上に向上するのを
はじめ、低コスト原料の使用を可能にした技術の開発な
どで珪素鋼板とのコスト差は縮まっている。
【０００３】それにもかかわらず、非晶質合金鉄心トラ
ンスの普及率はまだ低い。その理由の一つに近年におけ
る珪素鋼板の著しい鉄損改善がある。非晶質合金の鉄損
の推移がほぼ横ばいのままである理由として、非晶質合
金の鉄損が、元来珪素鋼板に比べて１／５程度ときわめ
て低いため、鉄損低減の努力がほとんどなされなかった
こと、さらに珪素鋼板で鉄損低減の有効な手段が非晶質
合金においてはほとんど効果を示さないことなどが挙げ
られる。すなわち、珪素鋼板の鉄損低減の手法は、結晶
方位制御、結晶粒径制御、薄手化、Ｓｉ増量、レーザ照
射、張力付与が代表的である。これらの要因を最適化す
ることにより、今日、実験室規模ではあるが、５０Ｈ
ｚ、１．３Ｔにおける鉄損Ｗ13/50 が０．１６〜０．１
８Ｗ／ｋｇのすぐれた値が得られることが野沢ら（日本
応用磁気学会 第５１回研究会資料（１９８７年）第３
頁）、および西池ら（同 第２１頁）によって示されて
いる。珪素鋼板のこの鉄損値は、平均的Ｆｅ基非晶質合
金薄帯の鉄損と比べて遜色がなく、最高レベルの値０．
１Ｗ／ｋｇと比べても、その差は以前より大幅に縮まっ
ている。
ンスの普及率はまだ低い。その理由の一つに近年におけ
る珪素鋼板の著しい鉄損改善がある。非晶質合金の鉄損
の推移がほぼ横ばいのままである理由として、非晶質合
金の鉄損が、元来珪素鋼板に比べて１／５程度ときわめ
て低いため、鉄損低減の努力がほとんどなされなかった
こと、さらに珪素鋼板で鉄損低減の有効な手段が非晶質
合金においてはほとんど効果を示さないことなどが挙げ
られる。すなわち、珪素鋼板の鉄損低減の手法は、結晶
方位制御、結晶粒径制御、薄手化、Ｓｉ増量、レーザ照
射、張力付与が代表的である。これらの要因を最適化す
ることにより、今日、実験室規模ではあるが、５０Ｈ
ｚ、１．３Ｔにおける鉄損Ｗ13/50 が０．１６〜０．１
８Ｗ／ｋｇのすぐれた値が得られることが野沢ら（日本
応用磁気学会 第５１回研究会資料（１９８７年）第３
頁）、および西池ら（同 第２１頁）によって示されて
いる。珪素鋼板のこの鉄損値は、平均的Ｆｅ基非晶質合
金薄帯の鉄損と比べて遜色がなく、最高レベルの値０．
１Ｗ／ｋｇと比べても、その差は以前より大幅に縮まっ
ている。
【０００４】珪素鋼板で効果を示した上記の手法のう
ち、非晶質合金の鉄損改善に対しても適用の可能性があ
るのは薄手化、レーザ照射、張力付与である。しかし、
適用の結果は、通常板厚３０μｍの薄帯に対しては全く
効果がないか、あってもわずかであった。この理由は、
もともと渦電流損の比率の小さい非晶質合金においては
渦電流損の減少とヒステリシス損の増加が相殺されるた
めである。上記の３つの手段のうちレーザ照射は厚肉の
非晶質合金に対しては効果を示した。
ち、非晶質合金の鉄損改善に対しても適用の可能性があ
るのは薄手化、レーザ照射、張力付与である。しかし、
適用の結果は、通常板厚３０μｍの薄帯に対しては全く
効果がないか、あってもわずかであった。この理由は、
もともと渦電流損の比率の小さい非晶質合金においては
渦電流損の減少とヒステリシス損の増加が相殺されるた
めである。上記の３つの手段のうちレーザ照射は厚肉の
非晶質合金に対しては効果を示した。
【０００５】厚肉非晶質合金に対するレーザ照射の効果
については、Ｔ．Ｓａｔｏらがすでに報告している（１
９８５年，North-Holland 発行 Proceedings of the Fi
fthInternational Conference on Rapidly Quenched Me
tals Volume 2 第１６４３頁）。彼らは非晶質合金薄
帯の板厚が大きいほどレーザ照射による鉄損の低減が大
きいこと（図４参照）、これは板厚が大きいほど異常渦
電流損が大きくなるためであることを明らかにしてい
る。しかし図４のようにレーザ照射後の厚肉材の鉄損値
が薄肉材より低くなることはなく、板厚３０μｍ以上で
Ｗ13/50 の値が０．１Ｗ／ｋｇ程度以下に改善されるこ
とはなかった。
については、Ｔ．Ｓａｔｏらがすでに報告している（１
９８５年，North-Holland 発行 Proceedings of the Fi
fthInternational Conference on Rapidly Quenched Me
tals Volume 2 第１６４３頁）。彼らは非晶質合金薄
帯の板厚が大きいほどレーザ照射による鉄損の低減が大
きいこと（図４参照）、これは板厚が大きいほど異常渦
電流損が大きくなるためであることを明らかにしてい
る。しかし図４のようにレーザ照射後の厚肉材の鉄損値
が薄肉材より低くなることはなく、板厚３０μｍ以上で
Ｗ13/50 の値が０．１Ｗ／ｋｇ程度以下に改善されるこ
とはなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、鉄損を大幅
に改善したＦｅ基非晶質合金薄帯およびその製造方法を
提供することを目的とする。
に改善したＦｅ基非晶質合金薄帯およびその製造方法を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段・作用】本発明の要旨とす
るところは下記のとおりである。 （１） 多重スリットノズルを用いて製造された４５μ
ｍ以上の板厚を有するＦｅ基非晶質合金薄帯において、
該非晶質合金薄帯の表面層の、少なくとも０．５μｍの
厚さを、表裏両面それぞれから除去することにより、最
大磁束密度１．３Ｔにおけるヒステリシス損を０．０４
Ｗ／ｋｇ以下にすることを特徴とする軟磁気特性のすぐ
れたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。
るところは下記のとおりである。 （１） 多重スリットノズルを用いて製造された４５μ
ｍ以上の板厚を有するＦｅ基非晶質合金薄帯において、
該非晶質合金薄帯の表面層の、少なくとも０．５μｍの
厚さを、表裏両面それぞれから除去することにより、最
大磁束密度１．３Ｔにおけるヒステリシス損を０．０４
Ｗ／ｋｇ以下にすることを特徴とする軟磁気特性のすぐ
れたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。
【０００８】（２） 薄帯表面層の除去をケミカルエッ
チングで行うことを特徴とする前項１記載の軟磁気特性
のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。 （３） 前項１および２記載の方法で作製された軟磁気
特性のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯。 （４） 前項１記載の方法で作製された板厚が３０μｍ
以上のＦｅ基非晶質合金薄帯に磁区細分化処理を行うこ
とにより、５０Ｈｚ、１．３Ｔにおける鉄損を０．０８
Ｗ／ｋｇ以下にすることを特徴とする軟磁気特性のすぐ
れたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。
チングで行うことを特徴とする前項１記載の軟磁気特性
のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。 （３） 前項１および２記載の方法で作製された軟磁気
特性のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯。 （４） 前項１記載の方法で作製された板厚が３０μｍ
以上のＦｅ基非晶質合金薄帯に磁区細分化処理を行うこ
とにより、５０Ｈｚ、１．３Ｔにおける鉄損を０．０８
Ｗ／ｋｇ以下にすることを特徴とする軟磁気特性のすぐ
れたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。
【０００９】（５） 磁区細分化の方法がパルスレーザ
照射によることを特徴とする前項４記載の軟磁気特性の
すぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。 （６） 磁区細分化の方法が薄帯の幅方向に平行な溝の
形成によることを特徴とする前項４記載の軟磁気特性の
すぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。 （７） 磁区細分化の方法が機械的歪みの導入によるこ
とを特徴とする前項４記載の軟磁気特性のすぐれたＦｅ
基非晶質合金薄帯の製造方法。
照射によることを特徴とする前項４記載の軟磁気特性の
すぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。 （６） 磁区細分化の方法が薄帯の幅方向に平行な溝の
形成によることを特徴とする前項４記載の軟磁気特性の
すぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。 （７） 磁区細分化の方法が機械的歪みの導入によるこ
とを特徴とする前項４記載の軟磁気特性のすぐれたＦｅ
基非晶質合金薄帯の製造方法。
【００１０】（８） 前項４記載の方法で作製された軟
磁気特性のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯。本発明は多
重スリットノズル法によって作製される５０μｍ以上の
板厚をもつ厚肉のＦｅ基非晶質合金薄帯の表面層をケミ
カルエッチングで除去するとき図１に示すように、ヒス
テリシス損が板厚除去量とともに急減し、板厚５０μｍ
以下ではほぼ一定のきわめて小さい値を保持するという
本発明者らがはじめて見出した知見に基づいて完成され
たものである。これに対して、一般的方法の単一スリッ
トノズル法で作製される板厚３０μｍの非晶質合金薄帯
では、同じケミカルエッチングによる板厚除去に対し
て、ヒステリシス損はエッチングの初期にやや減少する
もののその到達ヒステリシス損値は厚肉材料に比べて大
きく、０．０４Ｗ／ｋｇ以下には達しない。また、ヒス
テリシス損が一定である板厚範囲がきわめて狭いことが
図１より明らかである。すなわち、多重スリットノズル
法で作製される厚肉非晶質合金薄帯をエッチングするこ
とにより、従来のＦｅ基非晶質合金薄帯では到達不可能
なきわめて低いヒステリシス損が得られるのである。エ
ッチングにより０．０４Ｗ／ｋｇ以下のヒステリシス損
を得るためには、初期の板厚が４５μｍ以上である必要
性から、本発明においては薄帯の板厚の下限を４５μｍ
に限定した。また、エッチングによる板厚除去量は両面
とも０．５μｍ以上でなければ、ヒステリシス損の向上
が小さいため、除去量の下限を表裏両面とも少なくとも
０．５μｍと規定した。
磁気特性のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯。本発明は多
重スリットノズル法によって作製される５０μｍ以上の
板厚をもつ厚肉のＦｅ基非晶質合金薄帯の表面層をケミ
カルエッチングで除去するとき図１に示すように、ヒス
テリシス損が板厚除去量とともに急減し、板厚５０μｍ
以下ではほぼ一定のきわめて小さい値を保持するという
本発明者らがはじめて見出した知見に基づいて完成され
たものである。これに対して、一般的方法の単一スリッ
トノズル法で作製される板厚３０μｍの非晶質合金薄帯
では、同じケミカルエッチングによる板厚除去に対し
て、ヒステリシス損はエッチングの初期にやや減少する
もののその到達ヒステリシス損値は厚肉材料に比べて大
きく、０．０４Ｗ／ｋｇ以下には達しない。また、ヒス
テリシス損が一定である板厚範囲がきわめて狭いことが
図１より明らかである。すなわち、多重スリットノズル
法で作製される厚肉非晶質合金薄帯をエッチングするこ
とにより、従来のＦｅ基非晶質合金薄帯では到達不可能
なきわめて低いヒステリシス損が得られるのである。エ
ッチングにより０．０４Ｗ／ｋｇ以下のヒステリシス損
を得るためには、初期の板厚が４５μｍ以上である必要
性から、本発明においては薄帯の板厚の下限を４５μｍ
に限定した。また、エッチングによる板厚除去量は両面
とも０．５μｍ以上でなければ、ヒステリシス損の向上
が小さいため、除去量の下限を表裏両面とも少なくとも
０．５μｍと規定した。
【００１１】さらに、エッチングによるヒステリシス損
低減処理をした板厚３０μｍ以上のＦｅ基非晶質合金薄
帯に磁区細分化手法を施すことにより、きわめて低い鉄
損を達成できる。磁区細分化の手段としては、レーザ照
射、薄帯幅方向に平行な溝の形成、あるいは線状の機械
的歪み導入など公知の方法を適用できる。磁区細分化に
あたり重要な留意点は、ヒステリシス損の増加を最小限
に抑えることである。レーザ照射法について述べるなら
ば、レーザのパワーを、従来のエッチングなしの場合に
比べて小さくすることである。あるいは、レーザスポッ
トの間隔を広く設定することである。具体的には、レー
ザパワーにより制御する場合はエッチングなしの適正値
の１／２程度ないしそれ以下、スポット間隔の場合はエ
ッチングなしの２倍程度ないしそれ以上とする。本発明
において適正照射条件を一義的に規定することは困難で
ある。それは、アニール、エッチング、レーザ照射の３
プロセスの順番によって最適照射条件が異なるからであ
る。プロセスの順番はつぎの６種類がある。具体的に示
すならば、アニール、エッチング、レーザ照射、ア
ニール、レーザ照射、エッチング、レーザ照射、アニ
ール、エッチング、レーザ照射、エッチング、アニー
ル、エッチング、レーザ照射、アニール、エッチン
グ、アニール、レーザ照射、の６種類である。このう
ち、、、の３つは、最高特性同士を比較すると
き、、、に比べて劣っていた。よって、本発明で
は、、のプロセスを推奨する。
低減処理をした板厚３０μｍ以上のＦｅ基非晶質合金薄
帯に磁区細分化手法を施すことにより、きわめて低い鉄
損を達成できる。磁区細分化の手段としては、レーザ照
射、薄帯幅方向に平行な溝の形成、あるいは線状の機械
的歪み導入など公知の方法を適用できる。磁区細分化に
あたり重要な留意点は、ヒステリシス損の増加を最小限
に抑えることである。レーザ照射法について述べるなら
ば、レーザのパワーを、従来のエッチングなしの場合に
比べて小さくすることである。あるいは、レーザスポッ
トの間隔を広く設定することである。具体的には、レー
ザパワーにより制御する場合はエッチングなしの適正値
の１／２程度ないしそれ以下、スポット間隔の場合はエ
ッチングなしの２倍程度ないしそれ以上とする。本発明
において適正照射条件を一義的に規定することは困難で
ある。それは、アニール、エッチング、レーザ照射の３
プロセスの順番によって最適照射条件が異なるからであ
る。プロセスの順番はつぎの６種類がある。具体的に示
すならば、アニール、エッチング、レーザ照射、ア
ニール、レーザ照射、エッチング、レーザ照射、アニ
ール、エッチング、レーザ照射、エッチング、アニー
ル、エッチング、レーザ照射、アニール、エッチン
グ、アニール、レーザ照射、の６種類である。このう
ち、、、の３つは、最高特性同士を比較すると
き、、、に比べて劣っていた。よって、本発明で
は、、のプロセスを推奨する。
【００１２】次に、、、のプロセスに対して、好
ましいレーザ照射条件をレーザスポットの大きさを指標
として具体的に示す。ここでレーザスポットとはレーザ
照射により薄帯表面に形成される照射痕のことである。
プロセス、すなわちアニール→エッチング→レーザ照
射においては、レーザスポットの直径を５〜５０μｍと
なる照射条件で照射する。この条件をレーザパワーで表
すと、直径０．５ｍｍ以下のレーザビームを用いると
き、ほぼ０．０１〜０．５Ｗに相当する。これによって
鉄損は、初期板厚４５μｍ以上の非晶質合金薄帯をアニ
ール後、エッチングして板厚３０μｍとした場合に約１
０〜３０％、同じく初期板厚６５μｍを５０μｍにアニ
ール後エッチングした場合は約２０〜５０％改善され
る。プロセスおよびにおいてはに比べて強い条件
で照射する。好ましい条件をスポットの直径で表示する
と、５０〜２００μｍである。
ましいレーザ照射条件をレーザスポットの大きさを指標
として具体的に示す。ここでレーザスポットとはレーザ
照射により薄帯表面に形成される照射痕のことである。
プロセス、すなわちアニール→エッチング→レーザ照
射においては、レーザスポットの直径を５〜５０μｍと
なる照射条件で照射する。この条件をレーザパワーで表
すと、直径０．５ｍｍ以下のレーザビームを用いると
き、ほぼ０．０１〜０．５Ｗに相当する。これによって
鉄損は、初期板厚４５μｍ以上の非晶質合金薄帯をアニ
ール後、エッチングして板厚３０μｍとした場合に約１
０〜３０％、同じく初期板厚６５μｍを５０μｍにアニ
ール後エッチングした場合は約２０〜５０％改善され
る。プロセスおよびにおいてはに比べて強い条件
で照射する。好ましい条件をスポットの直径で表示する
と、５０〜２００μｍである。
【００１３】同様に、磁区細分化手法として溝形成法を
採用する場合も、溝の深さを従来よりも浅くするか、溝
の間隔を広くするなどヒステリシス損の増加を極力抑え
ることが肝要である。さらに機械的歪みの導入にあたっ
ては、歪みの大きさを小さくするとともに、線状歪みの
間隔を従来法の適正値より少なくとも２倍に広げる必要
がある。
採用する場合も、溝の深さを従来よりも浅くするか、溝
の間隔を広くするなどヒステリシス損の増加を極力抑え
ることが肝要である。さらに機械的歪みの導入にあたっ
ては、歪みの大きさを小さくするとともに、線状歪みの
間隔を従来法の適正値より少なくとも２倍に広げる必要
がある。
【００１４】磁区細分化処理を適用するエッチング後の
板厚を３０μｍ以上とした理由を図２を用いて説明す
る。図２において△、▲印は従来の薄い薄帯をアニール
後エッチングしたものに最適条件でレーザ照射を行い、
鉄損Ｗ13/50 の変化を示している。図から照射前（△）
と照射後（▲）の鉄損の改善はわずかであることが分
る。一方、本発明のエッチング後の板厚が３０μｍ以上
の材料においては照射による鉄損の改善効果が著しいこ
とが分る。鉄損改善効果は、エッチング後の板厚が３０
μｍ未満であっても、従来の薄い薄帯をエッチングした
ものに比べると大きく（図示せず）、鉄損Ｗ13/50 は
０．０８Ｗ／ｋｇより小さい値を示すが、除去板厚が大
きいため経済性に問題がある。よって磁区細分化処理を
施こす板厚を３０μｍ以上に限定した。
板厚を３０μｍ以上とした理由を図２を用いて説明す
る。図２において△、▲印は従来の薄い薄帯をアニール
後エッチングしたものに最適条件でレーザ照射を行い、
鉄損Ｗ13/50 の変化を示している。図から照射前（△）
と照射後（▲）の鉄損の改善はわずかであることが分
る。一方、本発明のエッチング後の板厚が３０μｍ以上
の材料においては照射による鉄損の改善効果が著しいこ
とが分る。鉄損改善効果は、エッチング後の板厚が３０
μｍ未満であっても、従来の薄い薄帯をエッチングした
ものに比べると大きく（図示せず）、鉄損Ｗ13/50 は
０．０８Ｗ／ｋｇより小さい値を示すが、除去板厚が大
きいため経済性に問題がある。よって磁区細分化処理を
施こす板厚を３０μｍ以上に限定した。
【００１５】本発明が対象とする非晶質合金はＦｅ基非
晶質合金である。具体的には、Ｆｅを主成分とし、Ｂ、
Ｓｉ、Ｃを副成分とする非晶質合金である。ここでＦｅ
は高い飽和磁束密度を得るために必須の元素であり、副
成分は非晶質を形成するために不可欠な元素である。各
構成元素の好ましい組成範囲は、Ｆｅ：７５〜８２（原
子％、以下同じ）、Ｂ：７〜１６、Ｓｉ：４〜１８、
Ｃ：０〜４である。この基本組成に、飽和磁束密度、透
磁率、熱的安定性、耐食性、皮膜形成特性などの実用的
特性を向上させるために合計で２０原子％以下のＣｏあ
るいはＮｉを、あるいは５原子％以下のＭｏ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｖ、Ｓｎを添加できる。
晶質合金である。具体的には、Ｆｅを主成分とし、Ｂ、
Ｓｉ、Ｃを副成分とする非晶質合金である。ここでＦｅ
は高い飽和磁束密度を得るために必須の元素であり、副
成分は非晶質を形成するために不可欠な元素である。各
構成元素の好ましい組成範囲は、Ｆｅ：７５〜８２（原
子％、以下同じ）、Ｂ：７〜１６、Ｓｉ：４〜１８、
Ｃ：０〜４である。この基本組成に、飽和磁束密度、透
磁率、熱的安定性、耐食性、皮膜形成特性などの実用的
特性を向上させるために合計で２０原子％以下のＣｏあ
るいはＮｉを、あるいは５原子％以下のＭｏ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｖ、Ｓｎを添加できる。
【００１６】次に本発明の実施態様についてさらに説明
を加える。本発明で用いる多重スリットノズルは図３に
示すようなスリット状開口部を２以上有するノズルであ
る。この多重スリットノズルを使用しない場合は、鉄心
材料に要求される所要特性を満足する厚肉非晶質合金は
得られない。よって本発明において採用する製造方法は
多重スリットノズル法に限定する。また初期の板厚を４
５μｍ以上に規定した理由は、４５μｍ未満では表面粗
さの影響がエッチング後も残り、ヒステリシス損の減少
量が小さいため、目的とする１．３Ｔにおけるヒステリ
シス損（０．０４Ｗ／ｋｇ以下）が達成されず、その結
果として、磁区細分化処理を施しても鉄損Ｗ13/50 が
０．０８Ｗ／ｋｇ以下に低減しないためである。
を加える。本発明で用いる多重スリットノズルは図３に
示すようなスリット状開口部を２以上有するノズルであ
る。この多重スリットノズルを使用しない場合は、鉄心
材料に要求される所要特性を満足する厚肉非晶質合金は
得られない。よって本発明において採用する製造方法は
多重スリットノズル法に限定する。また初期の板厚を４
５μｍ以上に規定した理由は、４５μｍ未満では表面粗
さの影響がエッチング後も残り、ヒステリシス損の減少
量が小さいため、目的とする１．３Ｔにおけるヒステリ
シス損（０．０４Ｗ／ｋｇ以下）が達成されず、その結
果として、磁区細分化処理を施しても鉄損Ｗ13/50 が
０．０８Ｗ／ｋｇ以下に低減しないためである。
【００１７】本発明のエッチングはケミカルな手法、例
えば、５ｖｏｌ．％のフッ化水素を含有する過酸化水素
液を用いることができる。アニールは、不活性ガス雰囲
気中で、非晶質合金の結晶化温度がＴｘのとき、Ｔｘ〜
Ｔｘ−１８０℃の温度で、５〜１２０分間行う。
えば、５ｖｏｌ．％のフッ化水素を含有する過酸化水素
液を用いることができる。アニールは、不活性ガス雰囲
気中で、非晶質合金の結晶化温度がＴｘのとき、Ｔｘ〜
Ｔｘ−１８０℃の温度で、５〜１２０分間行う。
【００１８】
実施例１ 組成Ｆｅ80.5Ｓｉ6.5 Ｂ12Ｃ1(原子％）の合金を、Ｃｕ
製のロールを用いる単ロール急冷法によって板厚５３μ
ｍ幅２５ｍｍの非晶質合金薄帯を作製した。薄帯製造に
おいてノズルは０．４ｍｍ幅のスリット状開口部３個を
間隔１ｍｍに配設したものを用いた。ただしロール周速
は２４ｍ／ｓとした。この非晶質合金薄帯を３８０℃で
６０分、Ｎ2ガス雰囲気中で磁界中アニールした後、エ
ッチングにより板厚を表裏両面からあわせて１０μｍ除
去した。ここで用いたエッチング液はフッ化水素５ｖｏ
ｌ．％の過酸化水素液である。表面層を除去した薄帯の
ヒステリシス損を求めたところ０．０２０Ｗ／ｋｇであ
った。なおヒステリシス損は単板試験器を用いて測定し
た鉄損の周波数依存性から求めた。この薄帯にＹＡＧパ
ルスレーザを照射した。照射条件は、ビーム直径０．１
ｍｍのＹＡＧパルスレーザをパワー０．１Ｗ、薄帯の幅
方向にスポットの間隔が２５０μｍ、点列の間隔が５ｍ
ｍとなるように、ビームを走査した。単板試験器で測定
した鉄損Ｗ13 /50 は０．０５３Ｗ／ｋｇであった。この
鉄損値はエッチングをしない同一板厚３３μｍのＦｅ基
非晶質合金にレーザ照射して得られる鉄損値０．０９８
Ｗ／ｋｇに比べてすぐれた値である。
製のロールを用いる単ロール急冷法によって板厚５３μ
ｍ幅２５ｍｍの非晶質合金薄帯を作製した。薄帯製造に
おいてノズルは０．４ｍｍ幅のスリット状開口部３個を
間隔１ｍｍに配設したものを用いた。ただしロール周速
は２４ｍ／ｓとした。この非晶質合金薄帯を３８０℃で
６０分、Ｎ2ガス雰囲気中で磁界中アニールした後、エ
ッチングにより板厚を表裏両面からあわせて１０μｍ除
去した。ここで用いたエッチング液はフッ化水素５ｖｏ
ｌ．％の過酸化水素液である。表面層を除去した薄帯の
ヒステリシス損を求めたところ０．０２０Ｗ／ｋｇであ
った。なおヒステリシス損は単板試験器を用いて測定し
た鉄損の周波数依存性から求めた。この薄帯にＹＡＧパ
ルスレーザを照射した。照射条件は、ビーム直径０．１
ｍｍのＹＡＧパルスレーザをパワー０．１Ｗ、薄帯の幅
方向にスポットの間隔が２５０μｍ、点列の間隔が５ｍ
ｍとなるように、ビームを走査した。単板試験器で測定
した鉄損Ｗ13 /50 は０．０５３Ｗ／ｋｇであった。この
鉄損値はエッチングをしない同一板厚３３μｍのＦｅ基
非晶質合金にレーザ照射して得られる鉄損値０．０９８
Ｗ／ｋｇに比べてすぐれた値である。
【００１９】実施例２ 実施例１と同一組成、同一方法で鋳造された同一寸法の
非晶質合金薄帯を、３８０℃で６０分、Ｎ2 ガス雰囲気
中で磁界中アニールした後、レーザ照射した。照射は、
ビーム直径０．１ｍｍのＹＡＧパルスレーザをスポット
径が１００μｍとなる条件で、薄帯の幅方向にスポット
の間隔が２５０μｍ、点列の間隔が５ｍｍとなるように
ビームを走査した。レーザ照射の後、この薄帯をケミカ
ルエッチングにより板厚を表裏両面からあわせて２μｍ
除去した。なお、エッチング液はフッ化水素５ｖｏｌ．
％の過酸化水素液である。この薄帯の鉄損を単板試験器
により測定したところ、Ｗ13/50 は０．０６５Ｗ／ｋｇ
であった。この鉄損値はエッチングをしない場合の鉄損
０．１０４Ｗ／ｋｇに比べてすぐれた値である。
非晶質合金薄帯を、３８０℃で６０分、Ｎ2 ガス雰囲気
中で磁界中アニールした後、レーザ照射した。照射は、
ビーム直径０．１ｍｍのＹＡＧパルスレーザをスポット
径が１００μｍとなる条件で、薄帯の幅方向にスポット
の間隔が２５０μｍ、点列の間隔が５ｍｍとなるように
ビームを走査した。レーザ照射の後、この薄帯をケミカ
ルエッチングにより板厚を表裏両面からあわせて２μｍ
除去した。なお、エッチング液はフッ化水素５ｖｏｌ．
％の過酸化水素液である。この薄帯の鉄損を単板試験器
により測定したところ、Ｗ13/50 は０．０６５Ｗ／ｋｇ
であった。この鉄損値はエッチングをしない場合の鉄損
０．１０４Ｗ／ｋｇに比べてすぐれた値である。
【００２０】実施例３ 実施例１と同一組成、ロール周速を２０ｍ／ｓとした以
外は実施例１と同一方法で鋳造された板厚６５μｍ、幅
２５ｍｍの非晶質合金薄帯に、ＹＡＧパルスレーザを照
射した。照射は、スポット径が１５０μｍとなる条件
で、薄帯の幅方向にスポットの間隔が３００μｍ、点列
の間隔が８ｍｍとなるようにビームを走査した。レーザ
照射後、薄帯を３８０℃、６０分、Ｎ2 ガス中で磁界中
アニールし、さらに表裏両面から合わせて５μｍエッチ
ングした。エッチング液は実施例１および２と同一であ
る。この薄帯の鉄損を単板試験器で測定したところ、Ｗ
13/5 0 は０．０５８Ｗ／ｋｇであった。この鉄損値はエ
ッチングをしない場合の鉄損値０．１１６Ｗ／ｋｇに比
べてすぐれた値である。
外は実施例１と同一方法で鋳造された板厚６５μｍ、幅
２５ｍｍの非晶質合金薄帯に、ＹＡＧパルスレーザを照
射した。照射は、スポット径が１５０μｍとなる条件
で、薄帯の幅方向にスポットの間隔が３００μｍ、点列
の間隔が８ｍｍとなるようにビームを走査した。レーザ
照射後、薄帯を３８０℃、６０分、Ｎ2 ガス中で磁界中
アニールし、さらに表裏両面から合わせて５μｍエッチ
ングした。エッチング液は実施例１および２と同一であ
る。この薄帯の鉄損を単板試験器で測定したところ、Ｗ
13/5 0 は０．０５８Ｗ／ｋｇであった。この鉄損値はエ
ッチングをしない場合の鉄損値０．１１６Ｗ／ｋｇに比
べてすぐれた値である。
【００２１】実施例４ 実施例１と同一組成、０．４ｍｍ幅のスリットを４枚１
ｍｍ間隔で配列したノズルを用い、ロール周速を１８ｍ
／ｓとした以外は実施例１と同一方法で鋳造された板厚
８２μｍ、幅２５ｍｍの非晶質合金薄帯を４００℃、６
０分、Ｎ2 ガス中で磁界中アニールした後、エッチング
により薄帯の表裏両面からあわせて板厚１０μｍを除去
した。この薄帯に深さ２μｍ、幅５０μｍで、間隔が１
０ｍｍの溝を薄帯幅方向に平行な方向に形成した。単板
試験器で測定した鉄損Ｗ13/50 は０．０７３Ｗ／ｋｇで
あった。この鉄損値はエッチングをしない同一板厚７２
μｍのＦｅ基非晶質合金薄帯に溝を形成して得られる鉄
損値０．１２５Ｗ／ｋｇに比べてすぐれた値である。
ｍｍ間隔で配列したノズルを用い、ロール周速を１８ｍ
／ｓとした以外は実施例１と同一方法で鋳造された板厚
８２μｍ、幅２５ｍｍの非晶質合金薄帯を４００℃、６
０分、Ｎ2 ガス中で磁界中アニールした後、エッチング
により薄帯の表裏両面からあわせて板厚１０μｍを除去
した。この薄帯に深さ２μｍ、幅５０μｍで、間隔が１
０ｍｍの溝を薄帯幅方向に平行な方向に形成した。単板
試験器で測定した鉄損Ｗ13/50 は０．０７３Ｗ／ｋｇで
あった。この鉄損値はエッチングをしない同一板厚７２
μｍのＦｅ基非晶質合金薄帯に溝を形成して得られる鉄
損値０．１２５Ｗ／ｋｇに比べてすぐれた値である。
【００２２】実施例５ 実施例４と同一組成、同一方法で鋳造された板厚８２μ
ｍ、幅２５μｍの非晶質合金薄帯を４００℃、６０分、
Ｎ2 ガス中で磁界中アニールした後、エッチングにより
薄帯の表裏両面からあわせて板厚１０μｍを除去した。
この薄帯に、先端の径が３０μｍの金属針を用いて薄帯
表面をけがき、薄帯の幅方向に平行な間隔１０ｍｍの線
状歪みを導入した。歪み導入後に単板試験器で測定した
Ｗ13/50 は０．０７８Ｗ／ｋｇであった。この鉄損値は
エッチングをしない同一板厚７２μｍのＦｅ基非晶質合
金薄帯に線状歪を導入したときの鉄損０．１３２Ｗ／ｋ
ｇに比べてすぐれた値である。
ｍ、幅２５μｍの非晶質合金薄帯を４００℃、６０分、
Ｎ2 ガス中で磁界中アニールした後、エッチングにより
薄帯の表裏両面からあわせて板厚１０μｍを除去した。
この薄帯に、先端の径が３０μｍの金属針を用いて薄帯
表面をけがき、薄帯の幅方向に平行な間隔１０ｍｍの線
状歪みを導入した。歪み導入後に単板試験器で測定した
Ｗ13/50 は０．０７８Ｗ／ｋｇであった。この鉄損値は
エッチングをしない同一板厚７２μｍのＦｅ基非晶質合
金薄帯に線状歪を導入したときの鉄損０．１３２Ｗ／ｋ
ｇに比べてすぐれた値である。
【００２３】
【発明の効果】本発明が提供するＦｅ基非晶質合金は、
従来のＦｅ基非晶質合金に比べて鉄損の改善が著しい。
したがって、この合金を電力トランス、高周波トランス
の鉄心、磁気回路のヨークに用いるとき、損失の低減、
すなわち効率の改善効果が顕著に表れる。また磁気セン
サとして用いるとき感度の向上が著しい。
従来のＦｅ基非晶質合金に比べて鉄損の改善が著しい。
したがって、この合金を電力トランス、高周波トランス
の鉄心、磁気回路のヨークに用いるとき、損失の低減、
すなわち効率の改善効果が顕著に表れる。また磁気セン
サとして用いるとき感度の向上が著しい。
【図１】多重スリットノズル法で作製した６２μｍの非
晶質Ｆｅ80.5Ｓｉ6.5 Ｂ12Ｃ1 合金薄帯をエッチングに
より板厚を除去していくときの鉄損の変化（●）、ヒス
テリシス損の変化（○）を示す。なお比較のために板厚
３０μｍの同一組成の薄帯についても同様に調べた。▲
は鉄損、△はヒステリシス損を示す。
晶質Ｆｅ80.5Ｓｉ6.5 Ｂ12Ｃ1 合金薄帯をエッチングに
より板厚を除去していくときの鉄損の変化（●）、ヒス
テリシス損の変化（○）を示す。なお比較のために板厚
３０μｍの同一組成の薄帯についても同様に調べた。▲
は鉄損、△はヒステリシス損を示す。
【図２】エッチング後の非晶質合金薄帯にレーザ照射し
たときの鉄損改善効果の板厚依存性を示す図である。
たときの鉄損改善効果の板厚依存性を示す図である。
【図３】板厚４５μｍ以上の厚肉非晶質合金薄帯を作製
するために用いるノズルの構造を示す図である。
するために用いるノズルの構造を示す図である。
【図４】レーザ照射効果の板厚依存性を示す図である。
ａ ２重スリットノズル ｂ ３重スリットノズル ｌ, ｌ1 ，ｌ2 スリットの間隔 Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 スリットの幅 → 冷却基板の移動方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−225804（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−250605（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01F 1/153
Claims (8)
- 【請求項１】 多重スリットノズルを用いて製造された
４５μｍ以上の板厚を有するＦｅ基非晶質合金薄帯にお
いて、該非晶質合金薄帯の表面層の、少なくとも０．５
μｍの厚さを、表裏両面それぞれから除去することによ
り、最大磁束密度１．３Ｔにおけるヒステリシス損を
０．０４Ｗ／ｋｇ以下にすることを特徴とする軟磁気特
性のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。 - 【請求項２】 薄帯表面層の除去をケミカルエッチング
で行うことを特徴とする請求項１記載の軟磁気特性のす
ぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１および２記載の方法で作製され
た軟磁気特性のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯。 - 【請求項４】 請求項１記載の方法で作製された板厚が
３０μｍ以上のＦｅ基非晶質合金薄帯に磁区細分化処理
を行うことにより、５０Ｈｚ、１．３Ｔにおける鉄損を
０．０８Ｗ／ｋｇ以下にすることを特徴とする軟磁気特
性のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。 - 【請求項５】 磁区細分化の方法がパルスレーザ照射に
よることを特徴とする請求項４記載の軟磁気特性のすぐ
れたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。 - 【請求項６】 磁区細分化の方法が薄帯の幅方向に平行
な溝の形成によることを特徴とする請求項４記載の軟磁
気特性のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。 - 【請求項７】 磁区細分化の方法が機械的歪みの導入に
よることを特徴とする請求項４記載の軟磁気特性のすぐ
れたＦｅ基非晶質合金薄帯の製造方法。 - 【請求項８】 請求項４記載の方法で作製された軟磁気
特性のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3143604A JP2873747B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 軟磁気特性のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯およびその 製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3143604A JP2873747B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 軟磁気特性のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯およびその 製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04367202A JPH04367202A (ja) | 1992-12-18 |
| JP2873747B2 true JP2873747B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=15342594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3143604A Expired - Lifetime JP2873747B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 軟磁気特性のすぐれたＦｅ基非晶質合金薄帯およびその 製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2873747B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09213516A (ja) * | 1996-02-06 | 1997-08-15 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | 磁気コア製造方法および磁気コア製造装置 |
| US6144279A (en) * | 1997-03-18 | 2000-11-07 | Alliedsignal Inc. | Electrical choke for power factor correction |
| JP5361149B2 (ja) * | 2007-06-28 | 2013-12-04 | 新日鐵住金株式会社 | Ｆｅ系非晶質合金薄帯 |
| CN105074841B (zh) * | 2013-03-13 | 2017-06-16 | 日立金属株式会社 | 卷绕磁芯和其制造方法 |
| EP3780024A4 (en) * | 2018-03-30 | 2021-05-26 | Hitachi Metals, Ltd. | FE-BASED AMORPHIC ALLOY TAPE AND METHOD OF ITS MANUFACTURING, IRON CORE AND TRANSFORMER |
| JP7274987B2 (ja) * | 2019-08-30 | 2023-05-17 | 東芝産業機器システム株式会社 | 巻鉄心の製造装置及び巻鉄心の製造方法 |
-
1991
- 1991-06-14 JP JP3143604A patent/JP2873747B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04367202A (ja) | 1992-12-18 |
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