JPS5925998A - 絶縁性、耐食性の優れた磁性アモルフアス合金材料 - Google Patents

絶縁性、耐食性の優れた磁性アモルフアス合金材料

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JPS5925998A JP57126789A JP12678982A JPS5925998A JP S5925998 A JPS5925998 A JP S5925998A JP 57126789 A JP57126789 A JP 57126789A JP 12678982 A JP12678982 A JP 12678982A JP S5925998 A JPS5925998 A JP S5925998A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は積層あるいは巻き加工などによる磁気特性の劣
化を最小限に抑えるために施された被覆を有するアモル
ファス合金(非晶質合金)材料に関するものである。
ここで、アモルファス合金とは原子配列が液体のように
ランダムな構造をもつ金属で、溶融金属を冷却基板上で
超急冷することによって製造することができる。成分組
成としてはFo r Co * Niの総和が70〜8
8%、Bが7〜25%、残シにsi、p、cを含むもの
で場合によ’p Cr + Mo +Nb 、 Vを5
%以下加えることができる。
アモルファス合金は、その製造法がこのように単純であ
ること、性質が、結晶材料に比べてすぐれている点が多
いことによって実用的に注目されている材料である。と
くに磁気特性に関しては、一方向性けい素鋼板に比べて
鉄損が桁違いに低いこと、パーマロイよシ高い透磁率を
示すこと、フェライトよシ磁束密度が高いこと・など机
用材利に比べて多くのすぐれた性質を有しているので磁
気応用がアモルファス材料の実用化が最も進んでいる分
野である。
本発明はアモルファス合金の磁気応用を目的として、従
来のアモルファス材料よシすぐれた性質を付与すること
を目的としている。
アモルファス合金材料の磁心としての使用形態は一般に
薄帯をトロイダル状に巻き回したもの(巻き鉄心)かあ
るbは所定の形状に打ち抜いたものを積層したもの(積
鉄心)である。
トランスの鉄心など、磁心羽村に要求される基本的特性
は飽和磁束密度が高く、鉄損が小さく、透磁率が高いこ
とである。これらの特性は、材料が鉄心に加工された状
態で示す必要がある。しかし、鉄損と透磁率は加工の影
臀を受けやすく、一般に加工によって歪が加えられると
、特性は劣化する。鉄心に成形した状態で示す磁気特性
(一般には鉄損値)と材料自身の本来のそれとの比はビ
ルディングファクター(Buildlng Facto
r )と呼ばれるもので、その数値は小さいほど、すな
わちlに近いIデど実用上好ましい。
方向性けい素鋼板の場合、巻鉄心のビルディングファク
ターは1.1〜1.3の範囲にある。ところがアモルフ
ァス材料ではこの値がきわめて大きく、内径40罷φの
巻鉄心のビルディングファクターは1.5〜2.0にも
達する。アモルファス羽村のビルディングファクターが
大きい理由は、アモルファス材料の磁気特性が歪に敏感
であること、虫取シ焼鈍を高温ですることができないた
め歪を充分に除去できないことによる。したがって通′
)6は結晶化がおこらない36.0〜380℃で30〜
60分の焼鈍で不十分ながら歪とシを行なっているのが
現状である。
ヅルディングファクターに影響を与える他の要因は眉間
の絶縁抵抗である。層間抵抗が小さいと眉間を流れる渦
電流が大きくなシ、鉄損全増加させることになる。この
ためけい素鋼などでは材料の表面に絶縁を目的とする皮
膜を施している。パーマロイでも同様に皮膜を施してい
る。アモルファス材料の場合、それ自身の比抵抗がけい
素鋼やパーマロイなど結晶羽料の数倍大きいために、誘
導される渦電流は本来小さくなること、さらに板厚が薄
く、かつ板の表面には適当な凹凸があるため、板同志は
面接触とはならず、もともと層間抵抗が大きいことを理
由に、絶縁皮膜を付与して層間抵抗を高める必要性はな
いとされていた。むしろコーティングすることによって
、板厚が薄く、表面が粗いために低い占積率をさらに大
rl>に低下させることになシ、かえって磁気4に性を
劣化させることが指摘されていた。
しかしアモルファス合金自体の磁気特性を損なわずに絶
縁皮膜を付与できれば、渦電流による鉄損の低下をたし
かにおさえるととができるわけで、特に大型の巻鉄心に
アモルファス薄板月利を使用する場合には、層間抵抗が
2〜5Ω−CnL2/枚以上必璧で、コーティングなし
のアモルファスでは0.5〜1Ω−cm /枚の抵抗値
しかないので、何らかの絶縁皮膜が必要と考えられるよ
うになって来た。
一方アモルファス合金は磁性用月利として用いられるも
のには通常クロムが含まれておらず耐食性に問題があっ
た。表面に何ら処理が施こされていないものは室内に1
0日〜1ケ月程度の放置ですでに表面に点状の赤錆が発
生する。錆が発生すれば当然のことながら鈷になった分
の磁性の低下と板厚の部分的増加によって占積率が低下
するので錆の発生はどうしてもおさえることが必要であ
る。クロムを添加すれば耐食性は向上するが磁束密度が
低下し特に巻鉄心では問題があった。
以上のような要求性能をみたすものとして本発明者らn
、まず皮膜の膜厚について検討し、アモルファス合金薄
板として20〜100μ程度のものに占積率を低ムさせ
ずに被覆できる皮膜の膜厚がアモルファス合金の表面の
凹凸が数μあることもあって1μ以下、好ましくは0.
5μ以下ならばほぼ問題ないことを認めた。
一方コーティンク゛されることによってアモルファス合
金羽料に歪がかかD 特に鉄損値が大11]に上昇する
ことがある。例えば、リジ酸塩処理皮膜などは均一にコ
ーティングできれはたしかに絶縁抵抗値自体は上昇する
が、360°〜380℃の加熱焼鈍を行なうと・リン酸
塩皮膜中の水和物の脱水がおこって月利に歪がかかると
考えられ鉄損値が増加して好ましくない。また有機樹脂
皮膜を被覆することも考えられるが、通常の樹脂では1
μ以上の厚膜にしないと2〜5Ω−crn2/枚以上の
抵抗値がえられない。また360°〜380℃の加熱に
剛見られる樹脂となると限定された高価な#j脂となっ
てしまう。
これらの知見をもとに種々検討した結果、本発明渚らは
クロム水和酸化物を主体とする皮膜処理あるいは場合に
よシ金属クロムとクロム水利酸化物皮膜処理で薄膜でも
アモルファス合金を面1食性絶縁性の」:い拐料とする
ことができること’tgめた。
本発明を行なうにあたってクロム水利酸化物皮膜はアモ
ルファス合金薄板表面の酸化皮j換を酸洗、機絨仙暦な
どの方法で除去後クロム酸を含む水溶液中で陰極電解処
理あるいはクロム酸を含む水溶液中に浸漬あるいはこの
液を噴霧後ロールあるいはエアーナイフで絞シ、乾燥す
ることによって被覆することができる。なお陰極電解処
理で液中に硫酸あるいは弗素イオンが存在すると金属ク
ロムが部分的に析出する。金属クロムはそれ自体では抵
抗値はないが、その上にクロム水利酸化物が被覆される
と抵抗値が上昇すると共に耐食性も犬「1jに向上する
上記の処理においてクロムイオンは涼分子を配位したア
コイオンとして存在しているが皮膜形成の過程でCr−
0H−Crの構造をもつ三次元的な無機ポリマーになυ
更に乾燥加熱によシ脱水してCr−0−Crの結合をも
つポリマーになシ、これ、が一般にクロム水和酸化物と
よばれているものでめる〇一方生成する皮膜の強度を上
げ緻密性、絶縁性を増加4せるために溶液中にシリカゾ
ル、アルミナゾル、チタニアゾルあるいは重リン酸アル
ミニウム、重リン酸マグネシウムなどの無機重合体をあ
るいはまた水浴性ないし水分散性有機重合体としてアク
リル樹脂重合体、ビニル樹脂ル合体1フェノール樹脂重
合体、エポキシ樹脂重合体をクロム酸溶液に添加して被
覆することも可能であシ、これらは上記クロム水和酸化
物皮膜を補強する役目をなす。膜厚は溶液の濃度、粘度
、温度、絞シロールの表面形状、ロール圧、エアーナイ
フの形状と圧ツバ電j!iIFにおける電流密度、時間
等によって制御することができるが、厚みとして0.0
05μ〜1μ、好゛ましくけ0.01μ〜0,5μで耐
食性、絶縁性の優れた皮膜をうろことができる。0.0
05μ以下では耐食性、絶縁抵抗値が不十分であシ、1
μ以上では占積率、鉄損値が劣化すると共に皮j漠に亀
裂が入シやすく密着性の点でも好ましくない。
なお処理皮膜の膜厚は予めアモルファス合金′表面をI
F磨して光学的に平滑にした表面に上記の処理でクロム
水利酸化物を含む皮膜を形成させ、単位面積当シの重量
とエリプソメトリーによシ膜厚を測定する。これから処
理皮膜の比重が算出できる。
一般に製造されるアモルファス合金薄板は、大きい場合
で表面に数μの凹凸があるのでM邦法によシ単位面積当
シの皮膜重量を測定し、これを前述のη4出した比重で
割って平均の膜厚を求めることができる。なおりロム水
和酸化物皮膜中のクロム量は皮膜を苛性アルカリに溶解
後溶解したクロムを分析することができるが、正確には
走査型電子線濃度分析針を用いて深さ方向にクロムの鍼
度を測定しそれを租界してη−出することができる。
以下、本発明の具体的内容について説明する。
実施例 1 以下の組成のアモルファス合金薄板を製造した@Fe 
: 80%l Ni : 2%、B:12%IsI:5
.5チ、C:0.5%、板厚30」二2μこの合金表面
に以下の方法でクロム水和酸化物を主体とする皮膜を形
成せしめた。
2 % HF水溶液に浸漬水洗後、40℃クロム酸10
01/fi、硫酸1n水溶液中で30’ A/dm2.
2秒の電解処理を行なった。水洗後40℃クロム酸50
シf1シリカゾル(sho2にして) 101//、e
ポリビニルアルコール2の水溶液に浸漬し、表面が平坦
なゴムロールで絞シ250℃20秒の加熱乾燥を行なっ
た。処理皮膜のjIへ厚は前述のエリプソメトリ−よシ
求めた比重と重量測定から算出L 金J’7sクロム0
.015±0.002μ、クロム水和酸化物0.070
±0.013μ、総和で0.085±0.015μであ
った。
処理された材料の磁気特性を比較例と共に表1に示す。
実施例 2 実施例1で用いたアモルファス合金薄板表面に以下の方
法でクロム水利酸化物皮膜を形成せしめた。
2%)IF水溶液に浸漬水洗後、止りロム酸アンモン5
0 g/A、爪リン酸アルミニウム10 g/、e 。
ポリアクリルアミド5シfの水溶液中に浸演し溝つきゴ
ムロールで絞)250℃20秒の加熱乾燥を行なった。
処理皮膜は実施例1と同様の方法でもとめ0.52±、
0.06μであった。
処理された材料の磁気特性を比較例と共に表1に示す。
表1かられかるように実施例によシ被覆されたアモルフ
ァス合金薄板は絶縁抵抗値、耐食性が伺与されると共に
鉄損値においても無処理材よりもわずかながら良好な値
を示じている。これは皮膜が付与する張力効果によって
明相に加えられる歪の影響を緩和していることが考えら
れる。
表1 アモルファス合金薄板の磁気特性する。
手続補正書(自発) 昭和58年5 J’l13 El 特許庁長官若杉和夫殿 ■、 事件の表示 昭和57年特許願第126789号 2、 発明の名称 絶縁性、耐食性の優れた磁性乙モルファス合金拐料 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 東京都千代田区大手町二丁目6番3号 (665)新日本製鐵株式會社 代表者 武  01     豊 6、補正の対象 (1)、明細書第7頁5行乃至6行「絶縁性のよし1材
料とすることができることを認めた。」 を「絶縁性の
よい材料とすることができることを認めた。さらに本発
明のコーテングを施した磁性アモルファス合金材料は、
アモルファス材料e iの問題で“ある経時劣化(時間
とともGこ磁性力(劣イヒ1−る現象)が小さいことが
詔められた。Jと補正1゛る0 手続補正書 (自発) 昭和58年9月5[1 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 ■、 事件の表示 昭和57年特許願第126789号 2、 発明の名称 絶縁性、耐食−性の優れた磁性アモルファス合金材料 3、 111i市をする者 事件どの関係 特許出願人 東工jL都千代111区大手町二丁目6番3号(665
)新[1本製鐵株式會社 代表者 武  1)   豊 6、  補Iにの文・1象 (1)明細書7頁16行「抵抗値はないが、」全「抵抗
値は小さいが、」に補正する。
(2)同9頁16行「できる。」の次に下記を挿入する
「なおりロム水和酸化物はまだ確定された構造としては
求められておらず、皮膜中のクロムの6価から3価の割
合も還元の1度合により異なり、リン酸塩などが含まれ
ると一部リン酸クロムとの錯化合物になっている可能性
もある。但しこkではCr−0−Or、ないしcr−O
H−Crの構造をもつポリマーを総称してクロム水和酸
化物とよぶことにする。」(3)同10頁下がら2行「
クロム水和酸化物皮膜」を「クロム水和酸化物を含む皮
膜」に補正する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)表面にクロム水利酸化物を含む皮膜を0、005
    〜1μの厚みに被覆したことを特徴とする絶縁性、耐食
    性の侵もだ磁性アモルファス合金材料。
  2. (2)表面に金属クロムとクロム水利酸化物を含む皮膜
    を0.005〜1μの厚みに被覆したことを特徴とする
    絶縁性、制置性の優れた磁性アモルファス合金月料。
JP57126789A 1982-07-22 1982-07-22 絶縁性、耐食性の優れた磁性アモルフアス合金材料 Expired JPS6039160B2 (ja)

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NL8302605A NL8302605A (nl) 1982-07-22 1983-07-21 Laag van een magnetische, amorfe legering met hierop aangebracht een film.
DE19833326556 DE3326556A1 (de) 1982-07-22 1983-07-22 Magnetblech aus amorpher legierung

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