JPS60255243A - 板厚が大きくかつ強靭なFe基非晶質合金薄帯 - Google Patents

板厚が大きくかつ強靭なFe基非晶質合金薄帯

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JPS60255243A
JPS60255243A JP59112015A JP11201584A JPS60255243A JP S60255243 A JPS60255243 A JP S60255243A JP 59112015 A JP59112015 A JP 59112015A JP 11201584 A JP11201584 A JP 11201584A JP S60255243 A JPS60255243 A JP S60255243A
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amorphous alloy
cooling
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駿 佐藤
Tsutomu Ozawa
小澤 勉
Toshio Yamada
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    • C21METALLURGY OF IRON
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    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1205Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular fabrication or treatment of ingot or slab
    • C21D8/1211Rapid solidification; Thin strip casting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は移動する冷却基板の表面で溶融状態にある金属
(合金)を急冷凝固する方法によってつくられる板厚が
大きく、かつ強靭なF・基非晶質合金薄帯に関するもの
である。
(従来の技術) 金属(合金)を溶融状態から急冷して連続的に薄帯をつ
くる方法として基本的なものに遠心急冷法、単ロール法
で代表される溶融紡糸法がある。
この方法は回転する金属製ドラムの内周面又は外周面に
溶融金属のジェットを噴出して急冷凝固させ、−気に金
属の薄帯や線をつくるものである。
この方法によれば冷却速度がきわめてはやいので、合金
組成を適正に選ぶならば液体金属に類似した構造をもつ
非晶質金属(合金)を得ることができる。
非晶質金属(合金)は特異な性質によって実用的に注目
されている金属材料であるが、冷却速度に関する制約か
ら一般に薄い板厚の材料しか製造できない点が応用範囲
を制限していた。
一般に非晶質合金の限界板厚は合金組成に依存すること
が知られておJ) 、Haglwaraらの報告(Se
t 、 Rep、 Re5a、Inat*、Tohok
u Univ、 A−29(1981)*351)によ
れば、片面冷却法の一つである単ロール法を用いてF・
−8l−B合金を非晶質化する場合板厚はF・75”1
゜B15が250μmでもつとも厚く、この成分から遠
ざかるに従い板厚は小さくなることが示されている。
しかしながら、実用的な幅(20mm以上)を有する薄
帯についてはこのように大きな板厚は得られないことは
経験的に知られている。その理由の1つけ薄帯の幅が広
くなるに従い、冷却速度が低下するためである。すなわ
ち板幅が大きくなるに従い、冷却基板の熱負荷は大きく
なシ、基板温度が上昇し、結果として冷却速度が低下す
る。冷却速度の低下は当然の事ながら、同一合金組成に
対して非晶質状態で得られる板厚を小さくする。
Haglwaraらの結果が大きな限界板厚を示した理
由は彼らの実験が冷却速度のにやい狭幅リボン(1暉巾
)で行われたためと思われる。
冷却条件の悪い幅広材料の板厚限界は、Hagiwar
aらの結果に比べてかなシ小さく 、25 tram幅
の場合45μm程度であった。これよシ板厚を大きくす
るために、製造条件を変えても良い材料は得られない。
すなわち、従来の片面冷却法において板厚を変える製造
ノ9ラメータは1)ノズル開口部の幅(基板移動方向の
長さ)、l+)溶湯噴出圧力、1ii)ノズルと冷却基
板の間隔、Iv)冷却基板の移動速度の4つと考えられ
てきたが、これらのパラメータを変えるだけでは45μ
mを越える板厚を得ることはできなかった。A’ラメー
タの適正範囲を越えて無理に厚い板厚をつくろうとする
と、できた薄帯の形状や表面性状、特性(磁性、機械的
性質)が劣化した。
このように幅広で板厚の大きな実用性の高い材料をつく
ることは技術的にきわめて困難な状況にあったが、最近
25.4w幅の薄帯において80μm厚の薄帯の製造が
可能になったことが報告されている( Journal
 of Applied Physics vol、 
55 。
46 (1984年) pi1787 )。それによる
と、”80B14.5”’!、5C2合金において急冷
ままの薄帯の曲げ応力による破壊束(εf)は板厚の増
加とともに低下し、40μm厚以上では0.01以下の
小さな値になることが示されている。ここで破廉歪は通
常e4 = t/ (2r −t )で表わされる。こ
こでtは薄帯の板厚、rは曲げ半径である。
板厚60μmの場合破壊束が0.01以下であるという
ことは、材料を直径6m+以下のシリンダーに巻くこと
が出来ないことを意味する。これは材料利用上の欠点と
なる。例えば巻き鉄心においてコーナ一部のrに制約を
与えることになるほか、脆さが巻き加工中の材料破断の
頻度を多くする。
このような材料利用上の要求から板厚が厚いだけでなく
、機械的性質のよい非晶質材料の出現が望まれていた。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、厚く、広幅で、かつ機械的性質のよい、特に
曲げ破壊束の大きいFe基非晶質合金薄帯を提供するも
のである。
(問題点を解決するための手段″) 本発明のF・基非晶質合金薄帯は、前記のように広幅で
、従来のものに比べて板厚が大きく、機械的性質がすぐ
れていることが特徴である。
すなわち板厚の大きさけ少くとも50μm1幅は少くと
も20 wm%曲げ応力に対する破壊束(εf)が0.
01以上、一般には0,15以上である。これに対し、
従来技術で製作された厚手材料のE、1は本発明の材料
と同じ厚さの場合0.01以下であシ、本発明の材料は
50チ以上大きなEEH値を有する。
本発明の材料が、板厚が厚いにも拘らず、機械的性質が
すぐれている理由について説明する。
(5) 一般に非晶質合金薄帯の特性が板厚に依存することはよ
く知られている。薄帯の板厚はその熱履歴を通して特性
に影響を与えるものと考えられる。
板厚の増加とともに破壊束F4が低下するのは溶湯が固
化した後の薄帯の冷却速度が板厚が大きくなるほど遅く
なることによる。すなわちセルファニールを受けるため
である。本発明の薄帯はこの点に着目し、製造に際し、
冷却速度が遅くならないように留意している。すなわち
板厚が厚いKも拘らず固化後の冷却速度は従来材(板厚
30 kt )と大差ない程度にはやいためセルファニ
ールを受ける時間が短く、結果として機械的性質、特に
曲げ破壊束が大きいと考えられる。
第1図は本発明の3重および4重ノズルで作製した組成
F・80.5”6.5B、2C4からなる厚手材料の曲
げ破壊束εfの板厚依存性を従来材のそれと比較したも
のである。
従来材が板厚45μmを越えると急激にE:fが小さく
なシ50μmで、6f:e:0.01程度、したがって
曲げ直径5瓢に低下するのに対して本発明材は(6) 55μmでもEF−f= 1、即ち180°密着曲げし
ても破壊しない延性を有している。65μmでは密着曲
げは出来なかったが、Efx= Q、 Q 3 、した
がって2調速度までは破壊なしに曲げ可能であった。
75μmではεf = 0.02に低下したが、先に引
用した論文の50μm厚のεf値0.006に比べると
はるかに大きな値を示している。これは曲げ直径で見た
とき、比較材が811mφ以下に曲げることが不可能で
あるのに対して、それよシ厚い本発明材は4+mnφま
では曲げることが出来る靭性を有していることを示す。
本発明の非晶質合金薄帯は板厚が大きく、延性および靭
性が高いだけでなく、表面性状のすぐれている点も特徴
の一つである。すなわち本発明非晶質合金薄帯の表面’
eJIsB0601法で測定すると、力、トオ7値0.
8■に対して基板側の面(単ロール法の場合、ロール面
側)のR1は0.2〜0.5μm1自由面は0.1〜0
.5μmであシ、従来の片面冷却法で作製される非晶質
合金薄帯の基板面0.6〜1.3μm1自由面0.6〜
1.5μmに比べてきわめて清めらかなことが明らかで
ある。
本発明の非晶質合金薄帯は厚く、表面が平滑であること
に由来して、積層したときの占積率がきわめて高い。本
発明の板厚平均60μm1幅25ffi++1の非晶質
合金薄帯を外径40期のボビンに750gを2kgの張
力で巻き取ったときの占積率は91チであった。これに
対して従来材の占積率は30μm厚の場合80〜85%
が普通である。占積率の高い材料は磁気コアなどに用い
る場合、小型化でき実用上有利である。
本発明の非晶質合金薄帯はF@全主成分とし、B。
st、c、p等の1種または2種以上全半金属として含
む合金であシ、また要求される特性に応じてFeを機械
的性質を低下させない範囲で一部他の金属と置換しても
よい。すなわち磁気特性を要求される場合にはFeoA
以内の量をCo r N iの1種または2種と置換し
てもよい。また磁気特性改善のためにMo、NJMny
Snの1種または2種以上、耐食性改善のためにMo+
Cr+Ti+Zr+V+Hf+TajWの1種または2
種以上、機械的特性改善のためにMn+At、Cu+S
n等を添加してもよい。なお含有量の範囲はFeは40
〜82%(at%、以下同じ)(イロしFeの棒以内を
Co、Nlの1種または2種と置換可能)、Bけ8〜1
7%、81は0〜15係、Cは7%以下、その他の元素
は合計10%以下の範囲で用途に応じて選択される。ま
た合金を構成する全元素の合計を100%とする・ 本発明薄帯は例えば第2図に示すような複数の開口部を
もつノズルを用い溶湯流を移動する冷却基板上に噴出さ
せ、溶湯流を次々に重ね合せていくことによシ薄帯と基
板との熱接触を高めるとともに第1から第3の開口部に
至る長い距離、すなわち接触時間を保証することによシ
製造すること−ができる。
また噴出する溶湯流によって形成される・fドルを囲む
部分を加圧するかあるいは薄帯の自由面にガスを噴出し
薄帯を基板に押付けることなどによシ薄帯と基板との接
触時間を長くしたシ、あるいは冷却基板の温度上昇を防
ぐための手段を講じる等も有効である。
(9) (実施例) 次に実施例をあげて説明する。
実施例I Cu合金製で直径600mφの冷却ロールを用いる単ロ
ール法によって、組成”80.5””6.5B12C1
(at%)の合金を第2図に示すような3重のスロット
状の開口部(幅d0.4■、長さ125■、間隔a 1
 wm )を有するものを用いて薄帯に鋳造した。
製造条件は噴出圧0.35 kg/an”、ロール周速
25m/畠・010−ルとノズル面との間隔0.2籠で
行なったO 作製された薄帯の板厚および曲げ破壊型その他の特性を
第1表に示した。
比較例として単一スロットのノズル(dO,7重m、長
さ125■)を用いて作製した厚手材料の特性も第1表
に示しである。
第1表から明らかなように、本発明の厚手非晶質合金は
従来材に比べて厚くて機械的性質、表面性状などが従来
材よシすぐれている。
(10) 第 1 表 板厚二重量法による t=W/l−w・ρW:重量、t
:長さ1w:巾、ρ:密度ef:薄帯自由面を外側にし
て曲げたときの破壊歪6f−t(2r−1) R82表面粗さ カットオフ値0.8■測定長さ8 w
+ (幅方向) 占積率:外径40vmφの巻き枠に幅25+mの薄帯を
約7009r巻いたときの占積率、次の式から算出した
ここで計算重量=(R−r)πWρ R:リング外径 r:リング内径 W:薄帯の幅 ρ:比重 実施例2 実施例1と同じ単ロールと4重ノズル(dO,4■、t
25msa1期)を用いて、製造条件は噴出圧0.30
 kg/cm” % ” /’同周速鋳造の途中で25
 m/ secから18m1secに落すことによシ厚
手薄帯をつくった。その際に薄帯自由面からのガス押し
付け、ロール面からの冷却を行なった。また比較例とし
て、実施例1の比較例と同じノズルを用い、ロール周速
を落す方式によシ薄帯をつくった。それぞれの特性を第
2表に示した。
第2表から明らかなように、本発明の非晶質合金は厚く
て、しかも機械的性質および表面性状がすぐれている。
第 2 表 (発明の効果) 以上説明したように本発明のFe基非晶質合金薄帯は板
厚が大きくかつ曲げ破壊歪が大きく、表面性状がすぐれ
ているので例えばトランスの鉄心に用いる場合、巻き鉄
心の形状に対する制約が少なくかつ巻き加工工程におけ
る作業能率の向上がはかれる。
また鉄心以外の用途に使用する場合にも板厚が大キく、
機械的性質が良いので従来材に比べて用途、適用範囲が
拡げられる0例えばバネ材として用いることができるな
どその効果は極めて太き−0
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明非晶質合金薄帯と従来材における板厚と
破壊歪の関係を示す説明図、第2図は本発明薄帯を製造
するだめの装置に使用するノズルの実例を示す説明図で
ある。 (13) 第1図 釈淳ひよ) 手続補正書(自発) 昭和59年6月28日 特許庁長官 志 賀 傘 殿 ■、事件の表示 昭和59年特許願第112015号 2、発明の名称 板厚が大きくかつ強靭なFe基非晶質合金薄帯3、補正
をする者 事件との関係 特許出願人 代表者 武 1) 豊 5、補正命令の日付 昭和 年 月 日6、補正の対象 (1) 特許請求の範囲 片面冷却法によって作製された板厚が50μm以上、板
幅が201!1以上であり、急冷ままの薄帯について自
由面を外側にした曲げ破−歪が0.01以(2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 片面冷却法によって作製された板厚が50μm以上、板
    幅が20閣以上であシ、急冷ままの薄帯について自由面
    を外側にした曲げ破壊歪が0.01以上である板厚の大
    きなFe基非晶質合金薄帯。
JP59112015A 1983-11-18 1984-05-31 板厚が大きくかつ強靭なFe基非晶質合金薄帯 Granted JPS60255243A (ja)

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DE19843442009 DE3442009A1 (de) 1983-11-18 1984-11-16 Amorphes legiertes band mit grosser dicke und verfahren zu dessen herstellung
US07/102,274 US4865664A (en) 1983-11-18 1987-09-28 Amorphous alloy strips having a large thickness and method for producing the same
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