JPH11293427A - 軟磁気特性に優れたトランス用鉄基アモルファス合金 - Google Patents
軟磁気特性に優れたトランス用鉄基アモルファス合金Info
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Abstract
量の低減に伴う軟磁気特性の劣化を効果的に抑制して、
ボロン量の低減にもかかわらず優れた軟磁気特性を有す
るトランス用の鉄基アモルファス合金を提供する。 【解決手段】 原子%でFe:75.0%以上、77.0%以下お
よびC:2.5 %以上、3.5 %未満を含み、かつBとPと
をそれぞれ、 0.5≦B<2.5 %の場合は 8.0≦P≦12.0%、 2.5≦B<4.5 %の場合は 6.0≦P≦12.0%、 4.5≦B<6.5 %の場合は 0≦P≦12.0% の範囲で含有し、残部は実質的にSiよりなる組成とす
る。
Description
性を有する安価なトランス用鉄基アモルファス合金、特
にFe−B−Si系アモルファス合金に関するものである。
して、種々のFe−B−Si系合金組成が知られている。例
えば、Chenらの米国特許第4300950 号明細書には、80〜
84原子%の鉄、12〜15原子%のボロンおよび1〜8原子
%の珪素を含む組成になるアモルファス合金が開示され
ている。また、特開昭57−116750号公報には、原子%で
75〜78.5%の鉄、11〜21%のボロンおよび4〜10.5%の
珪素よりなるアモルファス合金が開示されている。この
ように、従来知られているFe−B−Si系アモルファス合
金は、ほとんどがボロンを10原子%以上の範囲で含有す
るものであった。
−B−Si系アモルファス合金に関する出願としては、特
開昭49-91014号公報があるが、これには機械的高強度等
の特性に関する記述はあるものの、磁性に関する記述は
飽和磁化とキュリー温度の記述があるのみで、鉄損値は
おろか軟磁気特性に関する記述も見られない。しかも、
その飽和磁化について記載されている実施例は、鉄の含
有量が80〜86原子%という比較的高い鉄含有組成につい
てのものである。
開昭58-42751号公報には、Cを経年変化の安定化および
非晶質形成能の改善を目的として添加したものが、特開
昭61−136660号公報には、表面処理性の改善を目的とし
てMnを添加したものが、特開昭62−192561号公報には、
加工性の改善を目的としてCr, Mo, Ta, Mn, Ni, V,Nb
およびWのうちから選んだ一種または二種を添加したも
のが、特開昭58−210154号公報には、鋳造性の改善を目
的としてCrを添加したものが、特開平8−193252号公報
には、表面粗度の改善を目的としてPを添加したもの
が、さらに特願平9-16396号明細書には、低ボロン組成
における磁気特性を改善する目的で高射出圧力で製板を
行う技術がそれぞれ開示されている。しかしながら、こ
れらの技術はいずれも、ボロンを6原子%以上含む組成
に関するものであり、さらにボロン含有量の少ない組成
について、実用上十分な磁気特性を付与することについ
ては報告されていない。
は高価な元素であり、その使用量を低減できれば、その
経済的効果は計り知れない。この発明は、上記の実情に
鑑み開発されたもので、従来、余儀ないものとされてき
たボロン含有量の低減に伴う軟磁気特性の劣化を効果的
に抑制して、ボロン量の低減にもかかわらず優れた軟磁
気特性を有するトランス用の鉄基アモルファス合金を提
案することを目的とする。
の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、Fe−B−Si
合金にリン(P)および炭素(C)を添加し、かつP量
をB量に応じて所定の範囲に制限すると共に、鉄含有量
を低減し、しかも単ロール法のリボン作製時に従来より
も格段に高い射出圧力で製板することによって、ボロン
量の低減にもかかわらず、鉄損特性が有利に改善される
ことの知見を得た。この発明は、上記の知見に立脚する
ものである。
りである。 1.原子%でFe:75.0%以上、77.0%以下およびC:2.
5 %以上、3.5 %未満を含み、かつBとPとをそれぞ
れ、 0.5≦B<2.5 %の場合は 8.0≦P≦12.0%、 2.5≦B<4.5 %の場合は 6.0≦P≦12.0%、 4.5≦B<6.5 %の場合は 0≦P≦12.0% の範囲で含有し、残部は実質的にSiよりなることを特徴
とする軟磁気特性に優れたトランス用鉄基アモルファス
合金(第1発明)。
およびC:1.5 %以上、2.5 %未満を含み、かつBとP
とをそれぞれ、 0.5≦B<1.5 %の場合は10.0≦P≦12.0%、 1.5≦B<3.5 %の場合は 8.0≦P≦12.0%、 3.5≦B<4.5 %の場合は 4.0≦P≦12.0%、 4.5≦B<6.5 %の場合は 0≦P≦12.0% の範囲で含有し、残部は実質的にSiよりなることを特徴
とする軟磁気特性に優れたトランス用鉄基アモルファス
合金(第2発明)。
およびC:0.5 %以上、1.5 %未満を含み、かつBとP
とをそれぞれ、 2.5≦B<4.5 %の場合は 8.0≦P≦12.0%、 4.5≦B<5.5 %の場合は 2.0≦P≦12.0%、 5.5≦B<6.5 %の場合は 0≦P≦12.0% の範囲で含有し、残部は実質的にSiよりなることを特徴
とする軟磁気特性に優れたトランス用鉄基アモルファス
合金(第3発明)。
いて、厚み:15〜30μm におけるアモルファス合金の鉄
損値W13/50 が 0.1 W/kg 以下である軟磁気特性に優れ
たトランス用鉄基アモルファス合金。
成分組成を上記の範囲に限定した理由について説明す
る。 Fe:75.0at%以上、77.0at%以下 鉄量が75.0at%に満たないと、磁束密度が低下するため
トランスの鉄芯としては不充分であり、一方77.0at%を
超えるとボロン含有量が少ない場合における非晶質形成
能およびキュリー点が低下するためトランス作動温度に
おける熱的安定性が不充分となる。そこで、鉄含有量は
75.0〜77.0at%の範囲に限定した。より好ましい範囲は
75.0〜76.0at%である。
向上に有効な元素であるが、含有量が 0.5at%に満たな
いとその添加効果に乏しく、一方 3.5at%以上になると
薄帯の熱的安定性が低下するので、 0.5at%以上、3.5
at%未満の範囲で含有させるものとした。より好適な範
囲は 0.5〜2.5 at%である。
り、ボロンとリンの合計が少ないと非晶質化が困難とな
るため、炭素量を勘案しつつ、ボロンの含有量に応じて
必要なリンの添加量を下記の範囲に定めることにした。
なお、高価なフェロボロンの含有量が多くなると、コス
ト高の問題が生じるのでボロンの含有量の上限は実質的
に6at%に制限した。また、リンの添加量が多すぎると
磁束密度の低下をきたすので、添加量の上限は12.0at%
とした。 記 (1) C:2.5 at%以上、3.5 at%未満の時 0.5≦B<2.5 at%の場合は 8.0≦P≦12.0at%、 2.5≦B<4.5 at%の場合は 6.0≦P≦12.0at%、 4.5≦B<6.5 at%の場合は 0≦P≦12.0at%。 (2) C:1.5 at%以上、2.5 at%未満の時 0.5≦B<1.5 at%の場合は10.0≦P≦12.0at%、 1.5≦B<3.5 at%の場合は 8.0≦P≦12.0at%、 3.5≦B<4.5 at%の場合は 4.0≦P≦12.0at%、 4.5≦B<6.5 at%の場合は 0≦P≦12.0at%。 (3) C:0.5 at%以上、1.5 at%未満の時 2.5≦B<4.5 at%の場合は 8.0≦P≦12.0at%、 4.5≦B<5.5 at%の場合は 2.0≦P≦12.0at%、 5.5≦B<6.5 at%の場合は 0≦P≦12.0at%。 上記した(1), (2), (3) の各場合において、B量が上限
値に近い場合におけるP含有量の下限を0at%と定めた
が、この理由は、Bを比較的多量に含有する場合にはそ
れなりの非晶質形成能が得られるので、Pは必ずしも含
有させる必要がないからである。
が、この発明では、かような組成の非晶質合金薄帯を製
造するに際し、特に単ロール法により製板する場合に
は、その射出圧力は 0.3〜0.6 kg/cm2程度とすることが
重要である。というのは、射出圧力が 0.3 kgf/cm2より
小さいと磁気特性の改善効果に乏しく、一方 0.6 kgf/c
m2より大きくなるとパドルブレークが生じ易くなるから
である。
く、常法に従って処理すれば良い。ここに、好適製造条
件を掲げると次のとおりである。 ・ロール周速:24〜40 m/s ・ロール・ノズル間隔:0.1 〜0.4 mm ・ノズルスリット幅:0.3 〜1.0 mm ・ノズルスリット長さ:5〜50 mm
おけるアモルファス合金の鉄損値W 13/50 を 0.1 W/kg
以下とすることが好ましく、鉄損値をこのレベルまで低
減することができれば、高ボロンアモルファス合金と遜
色ない特性といえる。
ロール法を用いて厚み:20μm の非晶質合金薄帯を製造
した。薄帯の製造条件は次のとおりである。 ・ロール周速:30〜40 m/s ・ロール・ノズル間隔:0.1 〜0.2 mm ・ノズルスリット幅:0.5 〜0.9 mm ・ノズルスリット長さ:20 mm ・射出圧力:0.3 〜0.6 kgf/cm2 ついで、 300℃から 460℃の温度範囲で、それぞれの組
成に対して最適な温度を選択し、真空中で 1600A/mの磁
場を試料長手方向に印加しつつ、1時間の熱処理を施し
た。かくして得られた各合金薄帯の鉄損について調べた
結果を表1〜3に併記する。
従い得られたアモルファス合金薄帯は、ボロン含有量が
少ないにもかかわらず、優れた鉄損特性が得られてい
る。
料であるボロンの使用量を低減することによって低コス
トを実現できるだけでなく、鉄損値を効果的に低減させ
ることができ、従って、トランス用鉄心材料として有用
な鉄基アモルファス合金において、大幅な低価格化と特
性向上の両者を同時に実現することができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 原子%でFe:75.0%以上、77.0%以下お
よびC:2.5 %以上、3.5 %未満を含み、かつBとPと
をそれぞれ、 0.5≦B<2.5 %の場合は 8.0≦P≦12.0%、 2.5≦B<4.5 %の場合は 6.0≦P≦12.0%、 4.5≦B<6.5 %の場合は 0≦P≦12.0% の範囲で含有し、残部は実質的にSiよりなることを特徴
とする軟磁気特性に優れたトランス用鉄基アモルファス
合金。 - 【請求項2】 原子%でFe:75.0%以上、77.0%以下お
よびC:1.5 %以上、2.5 %未満を含み、かつBとPと
をそれぞれ、 0.5≦B<1.5 %の場合は10.0≦P≦12.0%、 1.5≦B<3.5 %の場合は 8.0≦P≦12.0%、 3.5≦B<4.5 %の場合は 4.0≦P≦12.0%、 4.5≦B<6.5 %の場合は 0≦P≦12.0% の範囲で含有し、残部は実質的にSiよりなることを特徴
とする軟磁気特性に優れたトランス用鉄基アモルファス
合金。 - 【請求項3】 原子%でFe:75.0%以上、77.0%以下お
よびC:0.5 %以上、1.5 %未満を含み、かつBとPと
をそれぞれ、 2.5≦B<4.5 %の場合は 8.0≦P≦12.0%、 4.5≦B<5.5 %の場合は 2.0≦P≦12.0%、 5.5≦B<6.5 %の場合は 0≦P≦12.0% の範囲で含有し、残部は実質的にSiよりなることを特徴
とする軟磁気特性に優れたトランス用鉄基アモルファス
合金。 - 【請求項4】 請求項1,2または3において、厚み:
15〜30μm におけるアモルファス合金の鉄損値W13/50
が 0.1 W/kg 以下である軟磁気特性に優れたトランス用
鉄基アモルファス合金。
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US11371108B2 (en) | 2019-02-14 | 2022-06-28 | Glassimetal Technology, Inc. | Tough iron-based glasses with high glass forming ability and high thermal stability |
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1998
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