JPS596354A - 加工性のすぐれた低鉄損アモルフアス合金 - Google Patents
加工性のすぐれた低鉄損アモルフアス合金Info
- Publication number
- JPS596354A JPS596354A JP57113674A JP11367482A JPS596354A JP S596354 A JPS596354 A JP S596354A JP 57113674 A JP57113674 A JP 57113674A JP 11367482 A JP11367482 A JP 11367482A JP S596354 A JPS596354 A JP S596354A
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- JP
- Japan
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- amorphous alloy
- composition
- iron loss
- amorphous
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Soft Magnetic Materials (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
本発明は主として電力用トランス、カレントトランス、
高周波トランス、リアクトルなどの電力変換器の鉄心と
して用いられる非晶質合金に関するものである。
高周波トランス、リアクトルなどの電力変換器の鉄心と
して用いられる非晶質合金に関するものである。
鉄心用材料に要求される磁気特性としては、先ず鉄損の
低いこと、励磁特性の良いことが必要である。特に鉄損
は交流励磁される鉄心の中で熱として失われる電力で、
全世界で日夜無駄に失われている電力損失は美大な額に
なると云われている。
低いこと、励磁特性の良いことが必要である。特に鉄損
は交流励磁される鉄心の中で熱として失われる電力で、
全世界で日夜無駄に失われている電力損失は美大な額に
なると云われている。
また高周波トランスでは鉄損による熱は磁心の温度を上
昇させるため材料の選択、動作磁束密度など設計上多く
の制約をもたらしている。而して現在電力変換機器の磁
心材料として、珪素鋼板、薄物珪素鋼帯、フェライト、
・ヤーマロイ、鉄粉などが具体的用途に応じて使用され
ているが、広い応用分野にわたり特性と経済性とを満足
させるような材料はなかった。
昇させるため材料の選択、動作磁束密度など設計上多く
の制約をもたらしている。而して現在電力変換機器の磁
心材料として、珪素鋼板、薄物珪素鋼帯、フェライト、
・ヤーマロイ、鉄粉などが具体的用途に応じて使用され
ているが、広い応用分野にわたり特性と経済性とを満足
させるような材料はなかった。
ところが近年非晶質（アモルファス）金属と呼ばれる高
温の溶融状態から超急冷することによって液体と同じよ
うなランダム（非同期）構造をもつ合金薄帯を作る方法
が開発された。この材料は原理的に異方性がなく、電気
抵抗が高く、薄いものが容易に得られるため広い周波数
帯域で鉄損が低く、励磁特性も良いので注目されている
。
温の溶融状態から超急冷することによって液体と同じよ
うなランダム（非同期）構造をもつ合金薄帯を作る方法
が開発された。この材料は原理的に異方性がなく、電気
抵抗が高く、薄いものが容易に得られるため広い周波数
帯域で鉄損が低く、励磁特性も良いので注目されている
。
一方、アモルファス合金にも欠点はある。すなわち電カ
ドランスの鉄心材料に用いる場合、飽和磁束密度Ｂｓが
低いこと、熱的安定性に不安があることなどが問題視さ
れてきた。
ドランスの鉄心材料に用いる場合、飽和磁束密度Ｂｓが
低いこと、熱的安定性に不安があることなどが問題視さ
れてきた。
しかし現状および将来のエネルギー事情を考慮して検討
した結果、アモルファス合金の低鉄損性はＢＩＩの低い
欠点を補って余シあるという評価が高まっており、また
熱的安定性についても、時効試験の結果通常の使用環境
であれば全く問題はないとみられている。
した結果、アモルファス合金の低鉄損性はＢＩＩの低い
欠点を補って余シあるという評価が高まっており、また
熱的安定性についても、時効試験の結果通常の使用環境
であれば全く問題はないとみられている。
このようにアモルファス磁性合金に対して当初、抱いて
いた不安要素のいくつかは、決定的なものではないこと
が分り、鉄損の低い特徴を生かして現用の一方向性けい
素鋼板に代って、実用化が可能とみられるようになった
。
いた不安要素のいくつかは、決定的なものではないこと
が分り、鉄損の低い特徴を生かして現用の一方向性けい
素鋼板に代って、実用化が可能とみられるようになった
。
しかしながらアモルファス合金には実用的にまだ問題が
残っている。それは加工性の悪い点である。巻き鉄心の
巻き加エエ穆、薄帯をコーティングする工程などでは一
様な張力だけでなく、曲げ応力、シア応力や衝撃など局
部的に力が加えられる。このような力に対して、薄帯が
破断すると、その度毎に工程は中断され能率の大巾な低
下を招く。したがって加工性のすぐれていることは磁性
、安定性などとともに鉄心材料に不可欠の要素である。
残っている。それは加工性の悪い点である。巻き鉄心の
巻き加エエ穆、薄帯をコーティングする工程などでは一
様な張力だけでなく、曲げ応力、シア応力や衝撃など局
部的に力が加えられる。このような力に対して、薄帯が
破断すると、その度毎に工程は中断され能率の大巾な低
下を招く。したがって加工性のすぐれていることは磁性
、安定性などとともに鉄心材料に不可欠の要素である。
本発明はこのような要求に応えてすぐれた磁性および熱
的安定性はもちろん、すぐれた加工性を具備したアモル
ファス合金を提供するものである。
的安定性はもちろん、すぐれた加工性を具備したアモル
ファス合金を提供するものである。
電カドランス、高周波トランスなど高磁束密度を要求さ
れるアモルファス合金の組成は、これまで多くの研究者
、技術者などによって研究が進められ、今日実用的にも
っとも有望とみられる基本成分系はＦｅを主成分とし、
半金属元素にはＢを必須として含有し、Ｓｌ、あるいは
／およびＣを加えたものである。すなわちＦｅ−Ｂ（８
１、Ｃ）である。さら忙゛用途に応じた実用成分を決定
するため、特性の組成依存性について詳細な検討が進め
られている。
れるアモルファス合金の組成は、これまで多くの研究者
、技術者などによって研究が進められ、今日実用的にも
っとも有望とみられる基本成分系はＦｅを主成分とし、
半金属元素にはＢを必須として含有し、Ｓｌ、あるいは
／およびＣを加えたものである。すなわちＦｅ−Ｂ（８
１、Ｃ）である。さら忙゛用途に応じた実用成分を決定
するため、特性の組成依存性について詳細な検討が進め
られている。
鉄心材料に要求される特性としてこれまで検討された項
目としては、飽和磁束密度Ｂ■のほか主に熱的安定性、
鉄損、アモルファス形成能に関するものであった。アモ
ルファス形成能は合金のアモルファスになシやすさを表
わす指標である。
目としては、飽和磁束密度Ｂ■のほか主に熱的安定性、
鉄損、アモルファス形成能に関するものであった。アモ
ルファス形成能は合金のアモルファスになシやすさを表
わす指標である。
本発明は上記要求を基本的に満足した上で特に加工性の
すぐれたアモルファス合金を提供しようとするものであ
る。
すぐれたアモルファス合金を提供しようとするものであ
る。
すなわち本発明はＦ・７７＋ｘ Ｂ９＋ｙＳ’ ＋４−
（ｘ＋ｙ）またはｒ”７７＋ｘＢ９＋ｙＳ１１４−（ｘ
＋ｙ）１１００−１Ｃ１（いずれも原子％。
（ｘ＋ｙ）またはｒ”７７＋ｘＢ９＋ｙＳ１１４−（ｘ
＋ｙ）１１００−１Ｃ１（いずれも原子％。
ＩＸＩ（２，ＩＹＩ＜１．１ｚ１＜１）なる組成および
該組成の合金を熱処理してなることを特徴とするもので
ある。
該組成の合金を熱処理してなることを特徴とするもので
ある。
上記組成範囲にあるアモルファス合金薄帯の加工性が良
好であることは第１図に示すとおシである。本発明者等
は加工性の判定法として破壊しない最大の曲げ応力によ
るものだけではなく、さらに厳しい引き裂き法を考案し
採用した。引き裂き法による判定とは一定の力で紙を引
き裂くようにアモルファス薄帯に引き裂き力を加えたと
きその破断の態様により加工性を判定しようとするもの
である。すなわちアモルファス薄帯に引き裂き力を加え
たとき、紙のように切れるものと、クラック（亀裂）が
先行して破断するものとがあるが、前者を延性（ｄｕｅ
ｔｌ １１ｔｙ）が優れているもの、つまり加工性の優
れたものと判定するものである。本発明者等はこの引き
裂き試験は極めて簡便な方法であるが薄帯を巻き加工し
たり、コーティングしたりするときに加えられる各種の
応力、例えばねじシカに対する耐性な評価する方法とし
て極めて有効であることを確認した。この引き裂き法が
厳しい試験法であることは従来の１８０°密着曲げ試験
によって破壊しない材料でも引き裂き試験を行うとクラ
ックが進行して破断するものが数多く存在することで明
らかである。
好であることは第１図に示すとおシである。本発明者等
は加工性の判定法として破壊しない最大の曲げ応力によ
るものだけではなく、さらに厳しい引き裂き法を考案し
採用した。引き裂き法による判定とは一定の力で紙を引
き裂くようにアモルファス薄帯に引き裂き力を加えたと
きその破断の態様により加工性を判定しようとするもの
である。すなわちアモルファス薄帯に引き裂き力を加え
たとき、紙のように切れるものと、クラック（亀裂）が
先行して破断するものとがあるが、前者を延性（ｄｕｅ
ｔｌ １１ｔｙ）が優れているもの、つまり加工性の優
れたものと判定するものである。本発明者等はこの引き
裂き試験は極めて簡便な方法であるが薄帯を巻き加工し
たり、コーティングしたりするときに加えられる各種の
応力、例えばねじシカに対する耐性な評価する方法とし
て極めて有効であることを確認した。この引き裂き法が
厳しい試験法であることは従来の１８０°密着曲げ試験
によって破壊しない材料でも引き裂き試験を行うとクラ
ックが進行して破断するものが数多く存在することで明
らかである。
第１図において斜線部が本発明の組成を示すものであり
、また加工性試験の評価基準は次のとおりである。
、また加工性試験の評価基準は次のとおりである。
◎引き裂き試験でクラ、りの発生なし
Ｏ引き裂き応力下でクラックを発生して破断、しかし１
８喘着曲げでは両面とも破壊しない。
８喘着曲げでは両面とも破壊しない。
６１８０１着曲げて薄帯の自由面を表にしたときは破壊
せず、ロール面を表にしたときは破壊。
せず、ロール面を表にしたときは破壊。
Ｘ １８０啼着曲げで両面とも破壊
また破線の内部は鉄損Ｗ＋、５１５］が旧ＷａｔｔｓＡ
以下の領域、一点鎖線はＴＶ／ＴＭが０，５以上の領域
を示す。ここでＷＬ５１５０は磁束密度が１．３Ｔで周
波数が５０Ｈｚのときの鉄損を示す。またＴＸ／ＴＭは
絶対温度で表示した結晶化開始温度と液相温度の比であ
る。
以下の領域、一点鎖線はＴＶ／ＴＭが０，５以上の領域
を示す。ここでＷＬ５１５０は磁束密度が１．３Ｔで周
波数が５０Ｈｚのときの鉄損を示す。またＴＸ／ＴＭは
絶対温度で表示した結晶化開始温度と液相温度の比であ
る。
なお熱安定性については図示していないが、これを評価
するために１５０℃で５０００時間の時効試験を行った
ところ本発明の組成はいずれも鉄損の増加が３チ以下で
あり実用上問題がないことを確認した。
するために１５０℃で５０００時間の時効試験を行った
ところ本発明の組成はいずれも鉄損の増加が３チ以下で
あり実用上問題がないことを確認した。
第１図に示したとおシ本発明の組成のアモルファス合金
は、引き裂き試験によってクラックを発生せず、延性が
すぐれている。このため材料の加工工程において不均一
な応力や衝撃が加えられても破断することなく作業性が
極めて良好である。
は、引き裂き試験によってクラックを発生せず、延性が
すぐれている。このため材料の加工工程において不均一
な応力や衝撃が加えられても破断することなく作業性が
極めて良好である。
またＣの添加は磁性やアモルファス形成能の向上をはか
ることができるので一般には好ましいとされているが、
本発明者等の検討によれば加工性を低下させることが判
明したので、本発明においてはその添加知を最大１％（
原子チ）に限定した。
ることができるので一般には好ましいとされているが、
本発明者等の検討によれば加工性を低下させることが判
明したので、本発明においてはその添加知を最大１％（
原子チ）に限定した。
本発明の組成を有するアモルファス合金は鉄心に成形し
た後口般に熱処理を施す必要がある。熱処理中および冷
却中鉄心に磁界や張力を加えるとすぐれた磁気特性が得
られる。本発明の組成の薄帯においては良好な磁気特性
が得られる熱処理温度は第２図に示したように保定時間
３０分の場合、３８５℃から４４０℃の範囲にあった。
た後口般に熱処理を施す必要がある。熱処理中および冷
却中鉄心に磁界や張力を加えるとすぐれた磁気特性が得
られる。本発明の組成の薄帯においては良好な磁気特性
が得られる熱処理温度は第２図に示したように保定時間
３０分の場合、３８５℃から４４０℃の範囲にあった。
さらに好ましい範囲は３９０℃から４２５℃の範囲であ
った。
った。
本発明の組成は加工性が良好であることは勿論、鉄損、
磁束密度などの磁性、熱的安定性、アモルファス形成能
のいずれもが第１図に示すように要求特性を満足してい
る。なお熱的安定性は磁性の経時変化、アモルファス形
成能は結晶化開始温度Ｔｘと液相温度ＴＭとの比Ｔｘ／
ＴＭで評価している。
磁束密度などの磁性、熱的安定性、アモルファス形成能
のいずれもが第１図に示すように要求特性を満足してい
る。なお熱的安定性は磁性の経時変化、アモルファス形
成能は結晶化開始温度Ｔｘと液相温度ＴＭとの比Ｔｘ／
ＴＭで評価している。
また本発明の組成は従来鉄心用として提案されていた組
成と比較してＢ含有量が少いことも特徴の一つである。
成と比較してＢ含有量が少いことも特徴の一つである。
すなわちＢ含有量が少いことは経済性の点で大きなメリ
ットがある。その理由はアモルファス合金の原料コスト
に占めるＢの比率は極めて高いからである。
ットがある。その理由はアモルファス合金の原料コスト
に占めるＢの比率は極めて高いからである。
次に実施例をあげて説明する。
実施例
表１の各組成を有するように配合した原料を溶解後、液
相温度より、約５０℃高い温度から冷却用のＣｕ−１％
Ｏｒ合金製単ロールの表面で急冷した得られた薄帯は２
５龍巾で１チヤージＩＫｆであった。
相温度より、約５０℃高い温度から冷却用のＣｕ−１％
Ｏｒ合金製単ロールの表面で急冷した得られた薄帯は２
５龍巾で１チヤージＩＫｆであった。
得られた薄帯の特性を比較材とともに表１にまとめた。
加工性は本文中で説明した方法で評価し、磁気測定は内
径６０Ｉｌφのトロイダル試料を用いた。熱処理は４０
０℃で３０分、水素中で磁界１０９＠をかけて行った。
径６０Ｉｌφのトロイダル試料を用いた。熱処理は４０
０℃で３０分、水素中で磁界１０９＠をかけて行った。
表に示すとおシ本発明の組成を有する合金は加工性、磁
気特性ともにすぐれた特性を有することが分る。
気特性ともにすぐれた特性を有することが分る。
第１図はＦｅ−Ｂ−８１アモルファス合金の加工性の組
織依存性を鉄損ＣＷ＋、ｓＡａ ） ｂよびアモルファ
ス形成能（Ｔｘ／ＴＭ ）の組織依存性とともに示す図
、第２図は本発明アモルファス合金の磁気特性の熱処理
温度依存性の一例を示す図（保定時間３０分、磁界１０
０ｅ ： Ｂ１ ： １０ｓにおける磁束密度）である
。 第１閲 ξ Ｆｅ（ａｔ％） 懇５１！Ｌ埋温度（０Ｃ）
織依存性を鉄損ＣＷ＋、ｓＡａ ） ｂよびアモルファ
ス形成能（Ｔｘ／ＴＭ ）の組織依存性とともに示す図
、第２図は本発明アモルファス合金の磁気特性の熱処理
温度依存性の一例を示す図（保定時間３０分、磁界１０
０ｅ ： Ｂ１ ： １０ｓにおける磁束密度）である
。 第１閲 ξ Ｆｅ（ａｔ％） 懇５１！Ｌ埋温度（０Ｃ）
Claims (3)
- （１） ” ７７＋ｘ ”？＋Ｙ ５Ｓ１４−（ｘ＋
ｙ）憔子チ）（但しｌｘｌ ＜２ 。 ｌｙｌ＜１） なる組成をもつ加工性のすぐれた低鉄損アモルファス合
金 - （２） Ｃ” ７７＋Ｘ Ｂ９＋Ｙ Ｓ’ １４−（
ｘ＋ｙ）：）１００−ｚ ｃ、 （原子％）（但しＩＸ
Ｉ＜２．ＩＹＩ＜１．１Ｚ＋＜１）なる組成をもつ加工
性のすぐれた低鉄損アモルファス合金 - （３） ”’７７＋ＸＢ９＋ＹＳ１１４−（Ｘ＋Ｙ）
（原子チ）（但しｌ Ｘ ｌ＜２ 。 ｌｙｌ＜１）またはＣ” ７７＋ｘ Ｂｙ＋ｙ Ｓ’
１４−（Ｘ＋Ｙ））１００−Ｚ Ｃｚ （原預（但しＩ
ＸＩ＜２．ＩＹｌ＜１．１ｚ１＜１）なる組成をもつア
モルファス合金を保持力よυ大きい磁界中で３８５℃以
上４４０℃以下の温度で熱処理してなる加工性のすぐれ
た低鉄損アモルファス合金
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57113674A JPS596354A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | 加工性のすぐれた低鉄損アモルフアス合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57113674A JPS596354A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | 加工性のすぐれた低鉄損アモルフアス合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS596354A true JPS596354A (ja) | 1984-01-13 |
Family
ID=14618286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57113674A Pending JPS596354A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | 加工性のすぐれた低鉄損アモルフアス合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS596354A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53133505A (en) * | 1977-04-27 | 1978-11-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Noncrystalline alloy material |
| JPS55152150A (en) * | 1979-05-17 | 1980-11-27 | Res Inst Electric Magnetic Alloys | High magnetic flux amorphous iron alloy |
| JPS56127749A (en) * | 1980-03-12 | 1981-10-06 | Nippon Steel Corp | Amorphous thin alloy strip |
-
1982
- 1982-06-30 JP JP57113674A patent/JPS596354A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53133505A (en) * | 1977-04-27 | 1978-11-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Noncrystalline alloy material |
| JPS55152150A (en) * | 1979-05-17 | 1980-11-27 | Res Inst Electric Magnetic Alloys | High magnetic flux amorphous iron alloy |
| JPS56127749A (en) * | 1980-03-12 | 1981-10-06 | Nippon Steel Corp | Amorphous thin alloy strip |
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