JPH04329846A - Ｆｅ基非晶質合金の製造方法 - Google Patents
Ｆｅ基非晶質合金の製造方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
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- H01F1/15308—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Fe/Ni
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】電力トランス、高周波トランス、
リアクトルなどの鉄心に用いられるＦｅ基非晶質合金の
製造方法に関するものである。
リアクトルなどの鉄心に用いられるＦｅ基非晶質合金の
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電力トランスには従来よりけい素鋼板が
用いられている。これは、けい素鋼板が低鉄損でかつ安
価なことによるためである。しかし近年における省エネ
ルギーの要請はさらに強く、一層の低鉄損化が求められ
ている。けい素鋼板の低鉄損化に対して板厚を薄くする
、磁区を制御するなどの方法が開発されているが、鉄損
の低減効果が不十分であるだけでなく、材料コストの増
大を招く欠点をもつ。
用いられている。これは、けい素鋼板が低鉄損でかつ安
価なことによるためである。しかし近年における省エネ
ルギーの要請はさらに強く、一層の低鉄損化が求められ
ている。けい素鋼板の低鉄損化に対して板厚を薄くする
、磁区を制御するなどの方法が開発されているが、鉄損
の低減効果が不十分であるだけでなく、材料コストの増
大を招く欠点をもつ。
【０００３】電力トランスの鉄心材料として抜本的な低
鉄損特性を有するのが非晶質材料である。非晶質材料の
鉄損はけい素鋼板の約１／３〜１／５であり、これによ
る電力の節減効果は莫大である。非晶質材料の場合、製
造面、特性面で安定した材料を得るために、Ｆｅをはじ
めとする主要元素には高純度の原料が使用されている。 原料としてスクラップ材などを使用した場合、有害な不
純物の混入が避けられない。たとえば、Ａｌを含む原料
を用いると、微量であっても鉄損や透磁率が大幅に劣化
することが知られている。またＴｉについても特開昭５
９−６４１４３号公報に示されるように磁気特性を劣化
させる。これまではこの様な有害な不純物の混入を防ぐ
ために高純度の原料を用いる方向に力が注がれてきた。 しかし現実の問題として高純度の原料を用いることは製
品のコストアップを招くので問題となっていた。
鉄損特性を有するのが非晶質材料である。非晶質材料の
鉄損はけい素鋼板の約１／３〜１／５であり、これによ
る電力の節減効果は莫大である。非晶質材料の場合、製
造面、特性面で安定した材料を得るために、Ｆｅをはじ
めとする主要元素には高純度の原料が使用されている。 原料としてスクラップ材などを使用した場合、有害な不
純物の混入が避けられない。たとえば、Ａｌを含む原料
を用いると、微量であっても鉄損や透磁率が大幅に劣化
することが知られている。またＴｉについても特開昭５
９−６４１４３号公報に示されるように磁気特性を劣化
させる。これまではこの様な有害な不純物の混入を防ぐ
ために高純度の原料を用いる方向に力が注がれてきた。 しかし現実の問題として高純度の原料を用いることは製
品のコストアップを招くので問題となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】磁性に有害なＡｌ、Ｔ
ｉ、Ｚｒを含む低純度の原料を使用するときに生ずる磁
気特性の劣化を抑え、高純度並の磁気特性のすぐれたＦ
ｅ基非晶質合金を製造するための方法を提供することで
ある。
ｉ、Ｚｒを含む低純度の原料を使用するときに生ずる磁
気特性の劣化を抑え、高純度並の磁気特性のすぐれたＦ
ｅ基非晶質合金を製造するための方法を提供することで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、０．０１重量％以上のＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒの少なく
とも１種を不純物として含む低純度の原料を用いる、合
金組成がＦｅａ Ｓｉｂ Ｂｃ Ｃｄ で表示されるＦ
ｅ基非晶質合金の製造において、該原料に０．１〜１．
０重量％のＳｎあるいは０．０１〜０．０５重量％のＳ
のいずれか１種または２種を添加することを特徴とする
非晶質合金の製造方法にある。ここで、ａ＝７５〜８２
（原子％、以下おなじ）、ｂ＝３〜１６、ｃ＝７〜１８
、ｄ＝０〜４である。
ろは、０．０１重量％以上のＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒの少なく
とも１種を不純物として含む低純度の原料を用いる、合
金組成がＦｅａ Ｓｉｂ Ｂｃ Ｃｄ で表示されるＦ
ｅ基非晶質合金の製造において、該原料に０．１〜１．
０重量％のＳｎあるいは０．０１〜０．０５重量％のＳ
のいずれか１種または２種を添加することを特徴とする
非晶質合金の製造方法にある。ここで、ａ＝７５〜８２
（原子％、以下おなじ）、ｂ＝３〜１６、ｃ＝７〜１８
、ｄ＝０〜４である。
【０００６】上記主成分はＦｅが７５〜８２原子％、Ｓ
ｉが３〜１６原子％、Ｂが７〜１８原子％、Ｃが０〜４
原子％であり、鉄心材料に要求される飽和磁束密度（Ｂ
ｓ）、鉄損、透磁率、非晶質形成能、熱的安定性、機械
的性質などを考慮して選定したものである。副成分とし
て０．１〜１．０重量％のＳｎあるいは０．０１〜０．
０５重量％のＳの１種または２種を添加することが本発
明のポイントである。
ｉが３〜１６原子％、Ｂが７〜１８原子％、Ｃが０〜４
原子％であり、鉄心材料に要求される飽和磁束密度（Ｂ
ｓ）、鉄損、透磁率、非晶質形成能、熱的安定性、機械
的性質などを考慮して選定したものである。副成分とし
て０．１〜１．０重量％のＳｎあるいは０．０１〜０．
０５重量％のＳの１種または２種を添加することが本発
明のポイントである。
【０００７】ここでＳｎおよびＳの量を規定した理由を
述べる。まずＳｎであるが、０．１重量％未満では不純
物元素Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒによる特性劣化を抑える効果が
認められない。一方、１．０重量％を越えて添加しても
著しい効果の向上は認められず、むしろ材料の脆化を招
き、機械特性劣化の方向に作用するためである。また、
Ｓの範囲もＳｎと同様である。すなわち０．０１重量％
未満では、不純物元素Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒによる特性劣化
を抑える効果が認められず、０．０５重量％を越えて添
加しも著しい効果の向上は認められない。むしろ材料の
脆化を招き、機械特性を劣化させるためである。
述べる。まずＳｎであるが、０．１重量％未満では不純
物元素Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒによる特性劣化を抑える効果が
認められない。一方、１．０重量％を越えて添加しても
著しい効果の向上は認められず、むしろ材料の脆化を招
き、機械特性劣化の方向に作用するためである。また、
Ｓの範囲もＳｎと同様である。すなわち０．０１重量％
未満では、不純物元素Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒによる特性劣化
を抑える効果が認められず、０．０５重量％を越えて添
加しも著しい効果の向上は認められない。むしろ材料の
脆化を招き、機械特性を劣化させるためである。
【０００８】次に本発明で用いることができる原料につ
いて述べる。まずＦｅの原料としては、電解鉄や高純鉄
の代わりに、けい素鋼板や自動車用鋼板など一般に使用
される鉄鋼材料や、それらの切りくずや、スクラップな
どを用いることができる。Ｓｉにつていも、けい素鋼板
の切りくずや、フェロシリコンなどを用いることができ
る。またＢについてであるが、従来は高純度化の必要性
から、電解鉄やＡｌなど有害な不純物を含まない高純度
の鉄がフェロボロンの原料として用いられていたが、Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｚｒなど有害とされていた不純物を含む低純
度の鉄を使用することができる。またフェロボロンの製
造において、電気炉法だけでなく、アルミニウムテルミ
ット法を用いることができる。
いて述べる。まずＦｅの原料としては、電解鉄や高純鉄
の代わりに、けい素鋼板や自動車用鋼板など一般に使用
される鉄鋼材料や、それらの切りくずや、スクラップな
どを用いることができる。Ｓｉにつていも、けい素鋼板
の切りくずや、フェロシリコンなどを用いることができ
る。またＢについてであるが、従来は高純度化の必要性
から、電解鉄やＡｌなど有害な不純物を含まない高純度
の鉄がフェロボロンの原料として用いられていたが、Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｚｒなど有害とされていた不純物を含む低純
度の鉄を使用することができる。またフェロボロンの製
造において、電気炉法だけでなく、アルミニウムテルミ
ット法を用いることができる。
【０００９】ここで基本組成に添加するＳｎおよびＳの
作用について述べる。上記のような原料を用いた場合、
母合金には不純物であるＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒが含まれ、こ
れらが磁気特性に悪影響を与える。図１はＡｌを含まな
い薄帯とＡｌを含んだ薄帯の表面状態を示したものであ
る。Ａｌを含まない薄帯と比較した場合、Ａｌを含んだ
薄帯の表面にはＡｌが偏析しＳｉの偏析をる妨げている
ことがわかる。Ｓｉの表面への偏析を妨げられることに
よって磁気特性を劣化させる。
作用について述べる。上記のような原料を用いた場合、
母合金には不純物であるＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒが含まれ、こ
れらが磁気特性に悪影響を与える。図１はＡｌを含まな
い薄帯とＡｌを含んだ薄帯の表面状態を示したものであ
る。Ａｌを含まない薄帯と比較した場合、Ａｌを含んだ
薄帯の表面にはＡｌが偏析しＳｉの偏析をる妨げている
ことがわかる。Ｓｉの表面への偏析を妨げられることに
よって磁気特性を劣化させる。
【００１０】図２は図１と同じ母合金に対してＳｎを含
まない薄帯とＳｎを含んだ薄帯の表面状態を示したもの
である。ここで注目すべきはＳｉの挙動である。Ｓｎを
添加することによってＡｌが存在するにもかかわらず、
Ｓｉが表面に著しく偏析することである。Ｓｉの表面富
化が結晶化を制御する作用は明らかでないが、Ｓｉが非
晶質形成能向上に有効であることと関係しているものと
推定できる。ＳもＳｎと同様の作用があることを確認し
ている。すなわち、Ｓｉの表面富化によってＡｌ、Ｔｉ
、Ｚｒによる特性劣化が抑えられるものである。
まない薄帯とＳｎを含んだ薄帯の表面状態を示したもの
である。ここで注目すべきはＳｉの挙動である。Ｓｎを
添加することによってＡｌが存在するにもかかわらず、
Ｓｉが表面に著しく偏析することである。Ｓｉの表面富
化が結晶化を制御する作用は明らかでないが、Ｓｉが非
晶質形成能向上に有効であることと関係しているものと
推定できる。ＳもＳｎと同様の作用があることを確認し
ている。すなわち、Ｓｉの表面富化によってＡｌ、Ｔｉ
、Ｚｒによる特性劣化が抑えられるものである。
【００１１】次に本発明の実施態様について述べる。ま
ず上述の組成範囲となるように配合した原料あるいは母
合金を溶解し、通常の液体急冷法で非晶質連続薄帯とす
る。たとえば、単ロール法の場合、使用するノズルは単
一スリットノズルまたは多重スリットノズル、あるいは
ラップした多孔ノズルを用いることができる。それぞれ
のノズルの形状の例を図３に示す。ロールの材質はＣｕ
、Ｆｅあるいはそれらの合金などでもよい。
ず上述の組成範囲となるように配合した原料あるいは母
合金を溶解し、通常の液体急冷法で非晶質連続薄帯とす
る。たとえば、単ロール法の場合、使用するノズルは単
一スリットノズルまたは多重スリットノズル、あるいは
ラップした多孔ノズルを用いることができる。それぞれ
のノズルの形状の例を図３に示す。ロールの材質はＣｕ
、Ｆｅあるいはそれらの合金などでもよい。
【００１２】以上説明した非晶質薄帯の製造法はとくに
限定するものでなく、ベルト法、双ロール法、遠心急冷
法、液中紡糸法、キャビテーション法など他の方法を採
用することもできる。
限定するものでなく、ベルト法、双ロール法、遠心急冷
法、液中紡糸法、キャビテーション法など他の方法を採
用することもできる。
【００１３】
【実施例】以下、実施例に基づいて説明する。
実施例１
市販の２種類の低純度原料を用いて目標組成（Ｆｅ８０
．５ Ｓｉ６．５ Ｂ１２Ｃ１ （原子％））の母合金
を作製した。化学分析の結果、それぞれにＡｌが０．０
５重量％、０．１重量％が含まれていた。この２種類の
母合金にＳｎを０．５重量％添加したものを母合金とし
て、単ロール急冷法を用いて薄帯に作製した。薄帯の幅
は２５ｍｍ、板厚は約２５μｍであった。作製した薄帯
はＸ線回折法により非晶質であることが確認された。
．５ Ｓｉ６．５ Ｂ１２Ｃ１ （原子％））の母合金
を作製した。化学分析の結果、それぞれにＡｌが０．０
５重量％、０．１重量％が含まれていた。この２種類の
母合金にＳｎを０．５重量％添加したものを母合金とし
て、単ロール急冷法を用いて薄帯に作製した。薄帯の幅
は２５ｍｍ、板厚は約２５μｍであった。作製した薄帯
はＸ線回折法により非晶質であることが確認された。
【００１４】この薄帯を長さ１２０ｍｍに切り出した後
、長さ方向に約２０Ｏｅの直流磁界をかけながらＡｒ気
流中でアニールした。アニール条件は保定時間を１時間
とし、温度は３８０℃とした。表１に本発明によって得
られた薄帯の磁気特性を示す。また比較のために同じ母
合金を用い、Ｓｎを添加しないものの特性も表１に示し
た。
、長さ方向に約２０Ｏｅの直流磁界をかけながらＡｒ気
流中でアニールした。アニール条件は保定時間を１時間
とし、温度は３８０℃とした。表１に本発明によって得
られた薄帯の磁気特性を示す。また比較のために同じ母
合金を用い、Ｓｎを添加しないものの特性も表１に示し
た。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１から明らかなように、Ａｌが微量添加
されたものは高純度の原料によって得られた薄帯と比較
して、鉄損は約３倍に増加し、印加磁界１Ｏｅの時の磁
束密度は約１／３に低下している。一方、本発明によっ
て得られたＳｎの添加された薄帯は、Ａｌが存在してい
るにもかかわらず、すぐれた磁気特性（鉄損（Ｗ１．３
／５０）＜２００ｍＷ／ｋｇ、磁束密度（Ｂ１ ）＞１
．５Ｔ）を示す。これは高純度の原料によって得られた
薄帯と同等の特性であることがわかる。ただし、Ｗ１．
３／５０は磁束密度１．３Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける
鉄損、Ｂ１ は磁界１Ｏｅにおける磁束密度である。 実施例２ 実施例１で用いたものと同じ市販の低純度原料を用いて
作製した目標組成Ｆｅ７８Ｓｉ１２Ｂ１０（原子％）の
合金に、Ｓを０．０２重量％添加したものを薄帯とした
後、同様に磁気特性を測定した。測定試料の採取方法や
アニール条件などは実施例１と同じである。実施例１と
異なる点は非晶質薄帯製造に多重スリット法を用いたこ
とである。具体的には、スリット幅０．４ｍｍのスリッ
ト３枚を１ｍｍ間隔で並べた多重ノズルを用いた。得ら
れた非晶質薄帯の板厚は６０μｍであった。磁気特性評
価の結果は実施例１と同様に、良好な特性（鉄損（Ｗ１
．３／５０＜２００ｍＷ／ｋｇ、磁束密度（Ｂ１ ）＞
１．５Ｔ）を示し、Ｓを添加した場合も高純度原料を用
いた薄帯と同等の特性を示した。
されたものは高純度の原料によって得られた薄帯と比較
して、鉄損は約３倍に増加し、印加磁界１Ｏｅの時の磁
束密度は約１／３に低下している。一方、本発明によっ
て得られたＳｎの添加された薄帯は、Ａｌが存在してい
るにもかかわらず、すぐれた磁気特性（鉄損（Ｗ１．３
／５０）＜２００ｍＷ／ｋｇ、磁束密度（Ｂ１ ）＞１
．５Ｔ）を示す。これは高純度の原料によって得られた
薄帯と同等の特性であることがわかる。ただし、Ｗ１．
３／５０は磁束密度１．３Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける
鉄損、Ｂ１ は磁界１Ｏｅにおける磁束密度である。 実施例２ 実施例１で用いたものと同じ市販の低純度原料を用いて
作製した目標組成Ｆｅ７８Ｓｉ１２Ｂ１０（原子％）の
合金に、Ｓを０．０２重量％添加したものを薄帯とした
後、同様に磁気特性を測定した。測定試料の採取方法や
アニール条件などは実施例１と同じである。実施例１と
異なる点は非晶質薄帯製造に多重スリット法を用いたこ
とである。具体的には、スリット幅０．４ｍｍのスリッ
ト３枚を１ｍｍ間隔で並べた多重ノズルを用いた。得ら
れた非晶質薄帯の板厚は６０μｍであった。磁気特性評
価の結果は実施例１と同様に、良好な特性（鉄損（Ｗ１
．３／５０＜２００ｍＷ／ｋｇ、磁束密度（Ｂ１ ）＞
１．５Ｔ）を示し、Ｓを添加した場合も高純度原料を用
いた薄帯と同等の特性を示した。
【００１７】
【発明の効果】本発明のＦｅ基非晶質合金の製造方法は
、低純度の原料が使用できるため材料の低コスト化を測
ることができる。すなわち、微量のＳｎ、あるいはＳを
微量添加することにより、高価な高純度原料を用いたも
のと同等の特性が得られる。
、低純度の原料が使用できるため材料の低コスト化を測
ることができる。すなわち、微量のＳｎ、あるいはＳを
微量添加することにより、高価な高純度原料を用いたも
のと同等の特性が得られる。
【図１】図１の（ａ）、（ｂ）はＧＤＳ（グロー放電発
光分光法）による表面状態の分析結果で、Ａｌを含んだ
薄帯とＡｌを含まない薄帯のＡｌ、Ｓｉ、Ｏ濃度の深さ
方向プロファイルを比較したもので、（ａ）はＡｌ添加
あり、（ｂ）はＡｌ添加なしである。
光分光法）による表面状態の分析結果で、Ａｌを含んだ
薄帯とＡｌを含まない薄帯のＡｌ、Ｓｉ、Ｏ濃度の深さ
方向プロファイルを比較したもので、（ａ）はＡｌ添加
あり、（ｂ）はＡｌ添加なしである。
【図２】図２の（ａ）、（ｂ）はは図１と同じ母合金に
対してＳｎを含んだ薄帯とＳｎを含まない薄帯の、ＧＤ
Ｓで測定した表面状態の分析結果を示したもので、（ａ
）はＳｎ添加あり、（ｂ）はＳｎ添加なしである。
対してＳｎを含んだ薄帯とＳｎを含まない薄帯の、ＧＤ
Ｓで測定した表面状態の分析結果を示したもので、（ａ
）はＳｎ添加あり、（ｂ）はＳｎ添加なしである。
Claims (1)
- 【請求項１】 ０．０１重量％以上のＡｌ、Ｔｉ、Ｚ
ｒの少なくとも１種を不純物として含む低純度の原料を
用いる、合金組成がＦｅａ Ｓｉｂ Ｂｃ Ｃｄ で表
示されるＦｅ基非晶質合金の製造において、該原料に０
．１〜１．０重量％のＳｎあるいは０．０１〜０．０５
重量％のＳのいずれか１種または２種を添加することを
特徴とする非晶質合金の製造方法。ここで、ａ＝７５〜
８２（原子％、以下おなじ）、ｂ＝３〜１６、ｃ＝７〜
１８、ｄ＝０〜４である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3101660A JPH089753B2 (ja) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | Ｆｅ基非晶質合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3101660A JPH089753B2 (ja) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | Ｆｅ基非晶質合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04329846A true JPH04329846A (ja) | 1992-11-18 |
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