JPH089753B2 - 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

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JPH089753B2
JPH089753B2 JP3101660A JP10166091A JPH089753B2 JP H089753 B2 JPH089753 B2 JP H089753B2 JP 3101660 A JP3101660 A JP 3101660A JP 10166091 A JP10166091 A JP 10166091A JP H089753 B2 JPH089753 B2 JP H089753B2
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    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
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    • H01F1/153Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
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Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは下記のとおりである。 (1)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Fe a Si b c 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である。 (2)合金組成がFe a Si b c で表示される前項1記
載のFe基非晶質合金がCを0を超え4原子%以下含む
ものである前項1記載の非晶質合金の製造方法。
【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%であり、ある
いはFeが75〜82原子%、Siが3〜16原子%、
Bが7〜18原子%、Cが0を超え4原子%以下であ
、鉄心材料に要求される飽和磁束密度(Bs)、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。
た、Cは非晶質薄帯の製造性に効果がある元素である。
したがって、本発明において、SnあるいはSによる効
果はCの有無にかかわらず得ることができる。
【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。
【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。
【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、T
i、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C
u、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。
【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(Fe
80.5 Si6.5 121 (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0.05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25
mm、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。
【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、W
1.3/ 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Fe 78Si1210(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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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Fe a Si b c 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である。
  2. 【請求項2】 合金組成がFe a Si b c で表示される
    請求項1記載のFe基非晶質合金がCを0を超え4原子
    %以下含むものである請求項1記載の非晶質合金の製造
    方法。
JP3101660A 1991-05-07 1991-05-07 Fe基非晶質合金の製造方法 Expired - Lifetime JPH089753B2 (ja)

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