JP7264228B2 - アモルファス金属薄片、積層コア、および、アモルファス金属薄帯の打抜き加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、モーター用やアンテナ用等の積層コアとして用いられるアモルファス金属薄片、積層コア、および、アモルファス金属薄帯の打抜き加工方法に関する。

全世界的に見てモーターによる電力消費は全電力消費の約半分と言われている。モーターにおける電力の損失は、モーターコアにおける、磁心損失と、銅損と機械損に大きく分けられる。磁心損失のみに着目した場合、材料には良好な軟磁気特性が求められる。

現在、モーターコアに使われている主な軟磁性材料は、無方向性電磁鋼板である。しかし、近年、無方向性電磁鋼板よりもはるかに軟磁気特性が良好なアモルファス金属薄帯が注目されつつあり、限定的な用途では実用化され始めている。アモルファス金属薄帯の適用範囲が拡大すれば、世界的な電力消費を抑える一助となることは明確であり、利用の拡大が待望されている。なお、モーターコアは、無方向性電磁鋼板やアモルファス金属薄帯を所定の形状に加工し、積層した、積層コアが用いられる。加工の方法は多々あるが、複雑な形状のモーターコアを得るためには、その形状に沿った形に加工でき、かつ、加工時間が短い、打抜き加工が挙げられる。

また、アモルファス金属薄帯は３０μｍ以下のものが一般的に使用されている。この厚さは、無方向性電磁鋼板の板厚に対して１／５～１／２０程度である。つまり、アモルファス金属薄帯でコアを製造する場合、積層数は多くなり、その分、打抜き加工の回数も増えることになる。

例えば、特開２００８－２１３４１０号公報や国際公開第２０１８／１５５２０６号では、アモルファス金属薄帯を積層し、その積層体に対して打抜き加工することが開示されている。どちらの公知文献も、積層してから打抜いているため、打抜き回数は減ることになる。
なお、特開２００８－２１３４１０号公報では、厚さが８～３５μｍの軟磁性金属薄帯を複数枚積層した積層板を作製し、金属薄帯間の熱硬化性樹脂の各厚さが０．５μｍ以上２．５μｍ以下、積層板の総厚さが５０μm以上２５０μｍ以下とした積層板を得て、それを打抜き加工することが開示されている。
また、国際公開第２０１８／１５５２０６号では、積層したアモルファス金属薄帯の層間の一部を相互に固定する固定工程と、積層されたアモルファス金属薄帯の群の固定された固定部以外で切断し積層部材を打ち抜く打ち抜き工程と、を含む積層部材の製造方法が開示されている。この中で、アモルファス金属薄帯の厚さは１０～６０μｍと記載されている。

特開２００８－２１３４１０号 国際公開第２０１８／１５５２０６号

しかしながら、アモルファス金属薄帯をモーターコアへ適用することは、未だ大規模量産化には至っていない。その理由の一つは、アモルファス金属薄帯は硬度が大きいためである。アモルファス金属薄帯のビッカース硬度は、例えばＦｅ基の合金組成のものでは、７００ＨＶ～９５０ＨＶ程度である。この数値は、Ｆｅ系の合金の中では際立って高い数値である。そのため、機械加工が困難である。
アモルファス金属薄帯の加工方法の一つに、刃物またはそれに類する工具により被処理物をせん断する、シャー切断がある。アモルファス金属薄帯は、シャー切断により比較的容易に加工が可能である。しかし、シャー切断による加工は比較的単純な形状に限られ、特にモーターコアのような複雑形状に適用することは難しい。
そのため、モーターコアの製造には、やはり打抜き加工の適用を検討せざるをえない。しかし、アモルファス金属薄帯に打抜き加工を繰り返すと、硬度が大きいため、打抜き金型の損耗が激しい。同じ金型を使用し、アモルファス金属薄帯を１枚ずつ打抜き加工した場合、打抜きが可能な金型の連続使用回数は、せいぜい１万回～２万回程度である。アモルファス金属薄帯を複数枚積層した状態で打抜き加工すれば、連続使用回数はさらに少なくなる。
金型がこの程度の耐久性であると、打抜いたアモルファス金属薄片を積層してなるモーターコアの製造コストにおける金型コストの占める割合が増大し、市場で要求されるモーターコアのコストと見合わなくなる。アモルファス金属薄帯をモーターコアへ適用するためには、打抜き加工性を改良する何らかの手段を実現する必要がある。

つまり、本開示の課題は、アモルファス金属薄帯の打抜き加工性が良好な、打抜き加工方法、及び、それにより製造されたアモルファス金属薄片、および積層コアを提供することにある。

上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞ アモルファス金属薄片であって、
前記金属薄片は、厚さが３０μｍ超５０μｍ以下であり、
前記金属薄片は、少なくとも、ダレ、せん断面、及び、破断面が観察される打抜き加工面からなる側面を有し、かつ、前記側面において、金属薄片の厚さに対するダレの幅が３０％以下である、アモルファス金属薄片。
＜２＞ 前記ダレの幅が８μｍ以下である、＜１＞に記載のアモルファス金属薄片。
＜３＞ 前記アモルファス金属薄片は、一般式：Ｆｅ_{１００－ａ－ｂ－ｃ－ｄ}Ｂ_ａＳｉ_ｂＣ_ｃＭ_ｄで表され、ＭはＡｌ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕの少なくとも一つの元素であり、ａ、ｂ、ｃ及びｄは原子％で、７≦ａ≦２０、１≦ｂ≦１９、０≦ｃ≦４、０≦ｄ≦２を満足する合金組成からなる、＜１＞または＜２＞に記載のアモルファス金属薄片。
＜４＞ ０．０３≦ｄ≦２である、＜３＞に記載のアモルファス金属薄片。
＜５＞ ＜１＞乃至＜４＞のいずれかに記載のアモルファス金属薄片が積層された、積層コア。

＜６＞ アモルファス金属薄帯の打抜き加工方法であって、
前記アモルファス金属薄帯として、厚さが３０μｍ超５０μｍ以下のものを用い、前記アモルファス金属薄帯を打抜き加工して形成されたアモルファス金属薄片の側面が、少なくとも、ダレ、せん断面、及び、破断面が観察される打抜き加工面からなり、前記側面において、金属薄片の厚さに対するダレの幅が３０％以下となるように打抜き加工を行う、アモルファス金属薄帯の打抜き加工方法。
＜７＞ 前記アモルファス金属薄帯として、一般式：Ｆｅ_{１００－ａ－ｂ－ｃ－ｄ}Ｂ_ａＳｉ_ｂＣ_ｃＭ_ｄで表され、ＭはＡｌ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕの少なくとも一つの元素であり、ａ、ｂ、ｃ及びｄは原子％で、７≦ａ≦２０、１≦ｂ≦１９、０≦ｃ≦４、０≦ｄ≦２を満足する合金組成のものを用いる、＜６＞に記載のアモルファス金属薄帯の打抜き加工方法。
＜８＞ ０．０３≦ｄ≦２である、＜７＞に記載のアモルファス金属薄帯の打抜き加工方法。
＜９＞ パンチとダイとからなる打抜き金型を用いる、＜６＞乃至＜８＞のいずれかに記載のアモルファス金属薄帯の打抜き加工方法。

本開示によれば、アモルファス金属薄帯の打抜き加工性を向上させることが可能な打抜き加工方法を提供することができる。これにより、打抜き加工され、製造コストが安価なアモルファス金属薄片を製造できる。また、このアモルファス金属薄片を用いて積層コアとすることで、アモルファス金属薄帯のモーターコアへの適用を促進することができる。

アモルファス金属薄片の厚みとダレの関係を示す図である。 打抜き加工によるアモルファス金属薄片の打抜き加工面の写真である。 図２の模式図である。 薄帯の打抜き加工面の形成を説明するための模式図である。

以下に本発明の実施形態によって具体的に説明するが、これら実施形態により本発明が限定されるものではない。

アモルファス金属薄帯の厚みと打抜き加工の容易性については、従来において、十分な検討がなされていない。例えば、前記の特開２００８－２１３４１０号公報や国際公開第２０１８／１５５２０６号には打抜き加工が記載されているが、前記の特開２００８－２１３４１０号公報では、使用できるアモルファス金属薄帯として、８～３５μｍの厚さのものが、国際公開第２０１８／１５５２０６号では１０～６０μｍの厚さのものが、例示されている。更に、具体的にみれば、特開２００８－２１３４１０号公報の実施例では、厚み約２５μｍのものと、厚み約１２μｍのもの、厚み約１８μｍのものが用いられ、国際公開第２０１８／１５５２０６号では、背景技術の欄に板厚、２５μｍの記載がある。

本発明者は、アモルファス金属薄帯の厚みを所定の範囲にすることで、打抜き加工が容易に行えることを知見した。
つまり、本開示の一実施形態は、アモルファス金属薄帯の打抜き加工方法であって、前記アモルファス金属薄帯として、厚さが３０μｍ超５０μｍ以下のものを用いる、アモルファス金属薄帯の打抜き加工方法である。これにより、アモルファス金属薄帯の打抜き加工性を向上させることができる。
本開示によれば、打抜き加工において、パンチとダイとからなる打抜き金型を用いた打抜き加工を行うことができる。このとき、パンチは可動側の打抜き金型とし、ダイは固定側の打抜き金型とすることができ、また、ダイを可動型の打抜き金型としても良い。本開示によれば、パンチとダイのクリアランスが広くても良好な打抜き加工面を得ることができる。また、本開示よれば、アモルファス金属薄帯の曲げモーメントに対する抗力を増すことができるので、アモルファス金属薄帯の逃げが抑制され、パンチや打抜き刃が入りやすくなり、少ない変形（ダレ）で打抜くことができる。

また、上記加工方法により得られる本開示の別の実施形態のアモルファス金属薄片は、アモルファス金属薄片であって、金属薄片の厚さが３０μｍ超５０μｍ以下であり、金属薄片は、少なくとも、ダレ、せん断面、及び、破断面が観察される打抜き加工面からなる側面を有し、かつ、前記側面において、金属薄片の厚さに対するダレの幅が３０％以下である、アモルファス金属薄片である。
なお、アモルファス金属薄帯の厚さと、そのアモルファス金属薄帯を打抜き加工して得られたアモルファス金属薄片の厚さとは同じである。

上記のように、本開示の実施形態では、アモルファス金属薄片の打抜き加工面におけるダレの幅を狭くできる。好ましくは、ダレの幅が８μｍ以下であり、より好ましくは７μｍ以下であり、さらに好ましくは６μｍ以下であり、さらに好ましくは６μｍ未満である。

以下に、本開示の実施形態をさらに詳細に説明する。但し、本発明の権利範囲はこの実施形態に限定されるものではない。
＜アモルファス金属薄帯＞
本開示の実施形態では、アモルファス金属薄帯が用いられる。
アモルファス金属薄帯には、例えば、Ｆｅ基、Ｃｏ基などのアモルファス金属材料を用いることができる。なお、このアモルファス金属材料は、ナノ結晶化が可能な金属材料も含まれる。このアモルファス金属材料は、軟磁性金属材料である。
ここで、Ｆｅ基アモルファス金属材料としては、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ系、Ｆｅ－Ｂ系、Ｆｅ－Ｐ－Ｃ系などのＦｅ－半金族系アモルファス金属材料やＦｅ－Ｚｒ系、Ｆｅ－Ｈｆ系、Ｆｅ－Ｔｉ系などのＦｅ－還移金属系アモルファス金属材料が例示でき、また、Ｃｏ基アモルファス金属材料としてはＣｏ－Ｓｉ－Ｂ系、Ｃｏ－Ｂ系などのアモルファス金属材料が例示できる。
ナノ結晶化が可能な金属材料としては、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｕ－Ｎｂ系、Ｆｅ－Ｂ－Ｃｕ－Ｎｂ系、Ｆｅ－Ｚｒ－Ｂ－（Ｃｕ）系、Ｆｅ－Ｚｒ－Ｎｂ－Ｂ－（Ｃｕ）系、Ｆｅ－Ｚｒ－Ｐ－（Ｃｕ）系、Ｆｅ－Ｚｒ－Ｎｂ－Ｐ－（Ｃｕ）系、Ｆｅ－Ｔａ－Ｃ系、Ｆｅ－Ａｌ－Ｓｉ－Ｎｂ－Ｂ系、Ｆｅ－Ａｌ－Ｓｉ－Ｎｉ－Ｎｂ－Ｂ系、Ｆｅ-Ａｌ-Ｎｂ-Ｂ系、Ｃｏ－Ｔａ－Ｃ系、などが例示できる。
アモルファス金属薄帯として、特に、一般式：Ｆｅ_{１００－ａ－ｂ－ｃ－ｄ}Ｂ_ａＳｉ_ｂＣ_ｃＭ_ｄで表され、ＭはＡｌ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕの少なくとも一つの元素であり、ａ、ｂ、ｃ及びｄは原子％で、７≦ａ≦２０、１≦ｂ≦１９、０≦ｃ≦４、０≦ｄ≦２を満足する合金組成からなるものが好ましい。なお、７５≦１００－ａ－ｂ－ｃ―ｄとすることが更に好ましい。
上記一般式にて示される合金組成は、不可避不純物を含むことが許容される。不可避不純物は任意成分であり、例えば、Ｓ、Ｐ等の不可避不純物は、１原子％以下の範囲で、Ｆｅと置換することが許容される。

上記一般式にて示される合金組成に関し、以下、更に詳細に説明する。
Ｓｉ、Ｂは共に非晶質形成元素である。Ｓｉが１原子％以上であると、急冷により非晶質が安定的に形成できる。Ｓｉの少なくとも一部は、熱処理によりα－Ｆｅに固溶するとともに、Ｆｅ_３Ｓｉ等のケイ化物を形成する。Ｓｉが１９原子％超であると飽和磁束密度Ｂｓが低下する。
また、ｂｃｃ構造のα－Ｆｅ結晶粒中のＳｉは、Ｆｅ基金属磁性材料の誘導磁気異方性に影響することが知られており、Ｓｉを３．５原子％以上とすると、熱処理を磁場中で行うことでＢ－Ｈカーブを傾斜させて直線性を改善し、透磁率を調整する効果が得られるので好ましい。

非晶質形成元素であるＢの含有量が７原子％以上であると、急冷により非晶質が安定的に形成でき、２０原子％超であると飽和磁束密度Ｂｓが低下する。そのため、Ｂの含有量は７原子％以上２０原子％以下とするのが好ましい。

Ｃは任意成分であり、含まなくても構わない。Ｃは、溶湯と冷却ロール表面との濡れ性を向上させる効果を有し、その効果を得るうえで０．２原子％以上含むことが好ましく、作製する薄帯の厚みに応じて４原子％以下含むことが好ましい。

Ｍ元素（Ａｌ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕの少なくとも一つの元素）は任意成分であり、含まなくても構わないが、２原子％以下の範囲で含むことが出来る。特に、Ａｌ，Ｓｎ，Ｎｉの少なくとも一つの元素を、０原子％超２原子％以下の範囲で添加したアモルファス金属薄帯は、後述のダレの幅を狭くでき、金型寿命の向上に寄与する。
打抜き加工を行うアモルファス金属薄帯は、表面結晶化を起こしているものを用いることができる。このアモルファス金属薄帯では、表面の硬度の均質性が増し、より均等な圧力下では、クラックを起点として、より低圧でせん断変形がおきやすくなるため、過度の塑性変形の発生が大幅に抑制でき、後述のダレの幅を小さくできる。
上記のＭ元素を添加することで、表面結晶化を有するアモルファス金属薄帯とすることができる。Ｍ元素の添加量は、０．０３原子％以上とすれば、上記の効果を得やすい。Ｍ元素の添加量の下限は、０．０５原子％がさらに好ましく、０．１原子％がさらに好ましい。

本実施形態におけるアモルファス金属薄帯は、所定の組成になるように秤量した素原料を、高周波誘導溶解等の手段で溶解した後、ノズルを介して高速で回転する冷却ロールの表面に吐出して急冷凝固させる単ロール、あるいは双ロールといったロール急冷法により、厚さが３０μｍ超５０μｍ以下で製造されることが好ましい。厚さが３０μｍ超であれば、前記のように、アモルファス金属薄帯の打抜き加工性を向上することができる。厚さは、３０．３μｍ以上がさらに好ましく、３０．５μｍ以上がさらに好ましく、３１．０μｍ以上がさらに好ましく、３２．０μｍ以上がさらに好ましく、３３．０μｍ以上がさらに好ましい。
一方、厚さが５０μｍを越えるアモルファス金属薄帯は、ロール急冷法において、リボン内部の冷却速度が遅くなり、薄帯内部で結晶化が起きやすいため、保磁力等の軟磁気特性が劣化しやすい。また、結晶化によりリボン全体が脆化しやすいため、打抜き加工の際に、欠けや割れが発生しやすく、加工精度が悪化する。また、アモルファス金属薄帯は連続的にロール鋳造され、搬送のために、一旦巻き回された状態にされるが、厚さが５０μｍを超えるアモルファス金属薄帯は、この巻き回す際や巻き出す際に破断し、量産への適用が困難となりやすい。厚さは、４０μｍ未満とすることが好ましく、３９μｍ以下とすることがさらに好ましく、３８μｍ以下とすることがさらに好ましい。また、２０ｋＨｚ以上等の高周波用途のコアで使用する場合は、軟磁気特性(渦損)の観点から、４０μｍ未満が特に好ましい。

＜打抜き加工＞
本実施形態の打抜き加工における、アモルファス金属薄片の打抜き加工面の形成工程を、図２～４を用いて説明する。
図２はアモルファス金属薄片の打抜き加工面の写真である。図３は図２の模式図である。一般的に言われるように、打抜き加工による打抜き加工面は、ダレＡ（斜線部）、せん断面Ｂ（縦線部）、破断面Ｃ（白色部）、バリＤ（グレー部）が形成される。
図４は、打抜き加工におけるアモルファス金属薄片の打抜き加工面の形成状況を説明するための模式図である。図中、１はアモルファス金属薄帯であり、２は可動側の打抜き金型（パンチ）、３は固定側の打抜き金型（ダイ）である。図４（ａ）に示すように、パンチ２がダイ３に設置されたアモルファス金属薄帯１の表面に押し込まれると、先ず、アモルファス金属薄帯１の表面が弾性的に曲がるように変形し、ダレＡが形成される。図４（ｂ）に示すように、さらにパンチ２が押し込まれると、アモルファス金属薄帯１がせん断され、せん断面Ｂが形成される。図４（ｃ）に示すように、さらにパンチ２が押し込まれると、アモルファス金属薄帯１のパンチ２とダイ３のエッジを繋ぐように破断が起こり、破断面Ｃが形成される。また、この際に、パンチ２とダイ３のエッジ部近傍のアモルファス金属薄帯１は、パンチ２とダイ３のエッジ側面に若干残留し、バリ（図示せず）が形成される。バリは打抜き加工面の全般をせん断面が占める場合に形成され、原子レベルの移動が広範囲にわたって起き、行き場を失った原子がバリとして形成される。

アモルファス金属薄帯１は、ビッカース硬度が高く、極めて薄いため、弾性変形時の変異が大きい。その結果、アモルファス金属薄帯１とパンチ２やダイ３のエッジとの当接部がずれやすく、所定の位置での切断（せん断）が困難となる。そのため、パンチ２やダイ３によるアモルファス金属薄帯１への応力集中が起き難く、引きちぎられるような初期破壊となる。この際、破壊の起点となる場所は、最大応力がかかっている場所とは限らず、相対的に機械的強度が弱い場所、すなわち局所的に硬度が低い場所が起点になっていると考えられる。
例えば、２５μｍのＦｅ基アモルファス金属薄帯のビッカース硬度を測定したところ、７５０～９００ＨＶのバラツキがあり、さらに、同じリボン内でも、場所によってビッカース硬度が±３０ＨV程度の標準偏差を有することが確認された。すなわち、Ｆｅ基アモルファス金属薄帯上のパンチ２やダイ３のエッジに沿った仮想線を想定した場合、ビッカース硬度に大きな分布がなければ、仮想線上に最大応力が付与されることになり、仮想線上では同程度に変形または破断されるはずである。だが、アモルファス金属薄帯の仮想線上でも、局所的に硬度が低い場所から破壊され、周囲は引っ張られるように変形して、ダレが生じてしまう。
ダレが形成される際、パンチ２やダイ３に過大な応力が付与されるので、金型の損耗が激しくなる。つまり、金型の寿命が短くなり、モーター用コアの製造コストが増大することになる。アモルファス金属薄片の打抜き加工面において、ダレの幅が狭いということは、金型の寿命を向上できることを示唆する。よって、本実施形態では、ダレの幅を指標として測定した。なお、ダレからせん断に移行した後は、ダレ部に比較し、パンチ２やダイ３に付与される応力は低減される。
調査の結果、厚さが３０μｍ超において、ダレが大幅に軽減され（厚さに対するダレの幅が３０％以下になる）、打抜き加工性を向上させることができた。詳細は後述の実施形態で述べる。

打抜き加工されたアモルファス金属薄片を積層して、モーター等に用いられる積層コアを得ることができる。積層コアは、分離せず一体になるように、アモルファス金属薄片の層間を樹脂で接着することや、アモルファス金属薄片を積層後に樹脂被覆、樹脂含浸、カシメなどの既知の手段が用いられる。

（実施例１）
ロール冷却により、合金組成が、原子％でＦｅ_８１．５Ｓｉ_４Ｂ_１４．５の、アモルファス金属薄帯を製造した。アモルファス金属薄帯は、表１に示すように、厚みが２２．７μｍ～３５．８μｍの範囲のものを用意した。薄帯の厚さは、密度と重量および寸法（長さ×幅）より算出した。また、薄帯の幅は、８０ｍｍであった。
打抜き金型として、パンチ、ダイともに、超硬材（富士ダイス社製フジロイＶＦ－１２材）を用いた。パンチは、先端が長方形の柱状であり、その寸法は５×１５ｍｍでR部が０．３ｍｍである。ダイは、パンチが挿入される加工孔が形成されている。
ダイの上に、それぞれの厚さのアモルファス金属薄帯を１枚重ねた状態で乗せ、加重１４００Ｎの条件で稼動し、打抜き加工を行った。そして、５×１５ｍｍで、厚さの異なるアモルファス金属薄片を作製した。打抜き加工して得られた、それぞれの厚さのアモルファス金属薄片の打抜き加工面におけるダレの幅を測定した。ダレの幅は、薄片の厚み方向の幅であり、打抜き加工面の任意の場所を５点測定した平均値である。この打抜き加工面の任意の場所は、アモルファス金属薄片のどの打抜き加工面から選択しても良い。結果を表１に記載する。
図１は、アモルファス金属薄片の厚みとダレの幅との関係を示すグラフである。横軸がアモルファス金属薄片の厚み、縦軸がダレの幅を示す。
なお、表1に示すNo.1の試料では、薄片の端面が、薄片の厚みを超えて連続的に曲がるように厚み方向へ突出したため、ダレの幅は、ダレが始まった位置から突出した部分までの幅とした。
表１に示すように、厚さが３０μｍ以下のアモルファス金属薄帯は、薄帯の厚さに対しダレの幅が３０％を超えた。また、ダレの幅が１０μｍ以上である。対して、厚さが３０μｍ超のアモルファス金属薄帯は、薄帯の厚さに対しダレの幅が３０％以下となり、ダレの幅は５μｍ以下である。つまり、打抜き加工においては、用いるアモルファス金属薄帯の厚みを３０μｍ超にすることで、金型寿命を向上することができる。

一方、厚さが５０μｍを越えるアモルファス金属薄帯は、リボン内部の冷却が悪くなり、薄帯内部で結晶化が起きており、アモルファス金属薄帯としての軟磁気特性が劣化してモーターコア用に適用できるものではなかった。
また、リボン全体が脆化していたため、打抜き加工を行っても欠けや割れが発生し、所望の形状のコア材がそもそも得られなかった。また、アモルファス金属薄帯は連続的にロール鋳造され、搬送のために、一旦巻き回された状態にされるが、厚さが５０μｍを超えるアモルファス金属薄帯は、この巻き回す際や巻き出す際に破断し、量産への適用が困難と予想される。

（実施例２）
ロール冷却により、表２に示す合金組成と厚みの、アモルファス金属薄帯を製造した。そのアモルファス金属薄帯に実施例１と同様に打抜き加工を行って、それぞれのアモルファス金属薄片を作製した。
特にＡｌ，Ｓｎ，Ｎｉを加えた合金組成のもので、ダレの幅が小さくなった。
Ｆｅ基アモルファス合金ではＡｌなど（Ａｌ，Ｓｎ，Ｎｉ，Cu，Cr，Mn）は表面の酸化膜に多く偏析する傾向が確認されている。Ａｌが表面偏析すると、凝集したＡｌクラスターを起点に、結晶粒がデンドライト状に成長する、いわゆる表面結晶化が起きやすい。誘導磁気異方性を付与する目的で磁場中熱処理した際に、表面結晶化したリボンでは誘導磁気異方性が効率的に付与されず、保磁力Ｈｃが大きくなりやすい。保磁力Ｈｃの増加は、低周波数の応用、例えば配電用トランス用途において、損失の増加に直結する。そのため、従来では、Ａｌなどの表面結晶化を加速させる元素は、鋳造前の精錬の段階で極力低濃度に押さえる努力がなされてきた。しかしながら、必ずしも異方的な高透磁率を必要としない、中周波～高周波の応用、特にモーターコアなどでは表面結晶化の抑制を追及する必要はないので、Ａｌなどの含有は有効となりうる。
表面結晶化した試料表面はｂｃｃ－Ｆｅの表面状態に近づくため、硬度がアモルファス状態よりも下がり、弱い荷重でも変形が開始されるため、ダレの発生が大きく抑制される。同様の効果はＳｎの置換でも確認されており、表面の張力を抑えて（表面を弱くして）クラックが入りやすい状態にできる元素を不純物レベル（０．０３％）よりも多く置換することが有効である。
また、メカニズムは不明であるが、Ｎｉを添加した合金組成でも、ダレの幅が小さくなった。
本開示の実施例では、ダレの幅が８μｍ以下とすることができ、さらに７μｍ以下とすることができ、さらに６μｍ以下とすることができ、さらに６μｍ未満とすることができた。

１：アモルファス金属薄帯、２：パンチ、３：ダイ

Claims (7)

1. アモルファス金属薄片であって、
   前記アモルファス金属薄片は、一般式：Ｆｅ _{１００－ａ－ｂ－ｃ－ｄ} Ｂ _ａ Ｓｉ _ｂ Ｃ _ｃ Ｍ _ｄ で表され、ＭはＡｌ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕの少なくとも一つの元素であり、ａ、ｂ、ｃ及びｄは原子％で、７≦ａ≦２０、１≦ｂ≦１９、０≦ｃ≦４、０≦ｄ≦２を満足する合金組成からなり、
   前記金属薄片は、厚さが３０．３μｍ以上５０μｍ以下であり、
   前記金属薄片は、少なくとも、ダレ、せん断面、及び、破断面が観察される打抜き加工面からなる側面を有し、かつ、前記側面において、ダレの幅は、前記金属薄片の厚み方向の幅であり、任意の場所を５点測定した平均値であり、前記金属薄片の厚さに対する前記ダレの幅が３０％以下である、アモルファス金属薄片。
2. 前記ダレの幅が８μｍ以下である、請求項１に記載のアモルファス金属薄片。
3. ０．０３≦ｄ≦２である、請求項１又は２に記載のアモルファス金属薄片。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のアモルファス金属薄片が積層された、積層コア。
5. アモルファス金属薄帯の打抜き加工方法であって、
   前記アモルファス金属薄片は、一般式：Ｆｅ _{１００－ａ－ｂ－ｃ－ｄ} Ｂ _ａ Ｓｉ _ｂ Ｃ _ｃ Ｍ _ｄ で表され、ＭはＡｌ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕの少なくとも一つの元素であり、ａ、ｂ、ｃ及びｄは原子％で、７≦ａ≦２０、１≦ｂ≦１９、０≦ｃ≦４、０≦ｄ≦２を満足する合金組成からなり、
   前記アモルファス金属薄帯として、厚さが３０．３μｍ以上５０μｍ以下のものを用い、前記アモルファス金属薄帯を打抜き加工して形成されたアモルファス金属薄片の側面が、少なくとも、ダレ、せん断面、及び、破断面が観察される打抜き加工面からなり、前記側面において、ダレの幅は、前記金属薄片の厚み方向の幅であり、任意の場所を５点測定した平均値であり、前記金属薄片の厚さに対する前記ダレの幅が３０％以下となるように打抜き加工を行う、アモルファス金属薄帯の打抜き加工方法。
6. ０．０３≦ｄ≦２である、請求項５に記載のアモルファス金属薄帯の打抜き加工方法。
7. パンチとダイとからなる打抜き金型を用いる、請求項５又は６のいずれかに記載のアモルファス金属薄帯の打抜き加工方法。
   

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