JPS61258404A - 磁性に優れた非晶質合金薄帯の製造方法およびその装置 - Google Patents
磁性に優れた非晶質合金薄帯の製造方法およびその装置Info
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- JPS61258404A JPS61258404A JP60099600A JP9960085A JPS61258404A JP S61258404 A JPS61258404 A JP S61258404A JP 60099600 A JP60099600 A JP 60099600A JP 9960085 A JP9960085 A JP 9960085A JP S61258404 A JPS61258404 A JP S61258404A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
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- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
- H01F1/15341—Preparation processes therefor
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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。
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、主として、電カドランス、高周波トランスな
どの電力変換器の鉄心として用いられる磁性特性の優れ
た。特に鉄損の低い非晶質合金の製造方法およびその装
置に関するものである。
どの電力変換器の鉄心として用いられる磁性特性の優れ
た。特に鉄損の低い非晶質合金の製造方法およびその装
置に関するものである。
（従来の技術）
溶融状態から急冷凝固することによって作製される非晶
質合金薄板あるいは薄帯は、種々の優れた性質を示し、
なかでもＦｅ基非晶質合金は飽和磁東密度が高く、鉄損
が低いため、配電トランスなど、各種鉄心の材料として
利用されつつある。
質合金薄板あるいは薄帯は、種々の優れた性質を示し、
なかでもＦｅ基非晶質合金は飽和磁東密度が高く、鉄損
が低いため、配電トランスなど、各種鉄心の材料として
利用されつつある。
このように、非晶質合金は本来鉄損の低い材料であるが
、ざらに鉄損を改善する方法が提案されている。
、ざらに鉄損を改善する方法が提案されている。
すなわち、鉄損を改善する方法としては、従来から方向
性珪素鋼板に用いられている方法が、非晶質合金にも適
用され成功している。具体的には、レーザによる線状の
熱影響部あるいは歪の導入（特開昭５７−１８１０３０
号公報、同５７−１１３１０３１号公報）、線状結晶化
領域の導入（特開昭５７−９７１１１０８号公報）、局
所溶解部の付与（特願昭５９−８９９４７号）、機械的
に局所歪を導入するスクラッチ法（特願昭５９−９０８
８０号）などの方法が提案されている。これらの方法は
、いずれも磁区を細分化することによって渦電流損を低
減するものであるが。
性珪素鋼板に用いられている方法が、非晶質合金にも適
用され成功している。具体的には、レーザによる線状の
熱影響部あるいは歪の導入（特開昭５７−１８１０３０
号公報、同５７−１１３１０３１号公報）、線状結晶化
領域の導入（特開昭５７−９７１１１０８号公報）、局
所溶解部の付与（特願昭５９−８９９４７号）、機械的
に局所歪を導入するスクラッチ法（特願昭５９−９０８
８０号）などの方法が提案されている。これらの方法は
、いずれも磁区を細分化することによって渦電流損を低
減するものであるが。
機械的接触を伴わず鉄損低減効果の大きな熱影響部ある
いは局所溶解部を導入する方法が実用的には有利である
と考えられる。
いは局所溶解部を導入する方法が実用的には有利である
と考えられる。
ところで非晶質合金薄帯の表面にレーザ光を照射する場
合、従来はオフラインで行なわれるのが普通であった。
合、従来はオフラインで行なわれるのが普通であった。
すなわち鋳造された薄帯は−Ｈコイル状に巻取られた後
、該コイルを巻戻しなからレーザ光照射を行なっていた
。つまり、薄帯の鋳造工程と、レーザ光照射工程はそれ
ぞれ独立に設けられていた。
、該コイルを巻戻しなからレーザ光照射を行なっていた
。つまり、薄帯の鋳造工程と、レーザ光照射工程はそれ
ぞれ独立に設けられていた。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は非晶質磁性薄帯の製造方法およびその装置に関
するもので、薄帯の鋳造工程と薄帯の表面に局所歪ある
いは局所溶解部を導入するためのレーザ照射工程を一貫
工程で行なうための製造方法および装置を提供すること
を目的としている。
するもので、薄帯の鋳造工程と薄帯の表面に局所歪ある
いは局所溶解部を導入するためのレーザ照射工程を一貫
工程で行なうための製造方法および装置を提供すること
を目的としている。
（問題を解決するための手段）
薄帯の鋳造工程とレーザ照射工程を連続して行なうため
に重要な要件は、鋳造速度とレーザビームの掃引速度を
適合させることである０元来鋳造とレーザ照射はそれぞ
れにライン速度の条件に適正範囲があり、これらを一致
させることが１貫ラインの条件である。これを実行する
ためには次のようにする単ロール法のように移動する冷
却基板面に金属（合金）の溶湯を衝突させて急冷し、連
続薄帯をつくる方法において、基板の移動速度したがっ
て薄帯の送り速度は通常１０〜４０ｍ／ｓｅｅの範囲で
行なわれる。さらに好ましい範囲は、 １５〜３０ｍ／
ｓｅａである。一方レーザ照射の実施態様は、隣り合う
線または点列の平均間隔が１〜２０層層（好ましくは、
ｌ〜ｉｏｉ＋■）、幅方向に対する傾きは平均的に３０
度以下である。薄帯の送り速度ＶＱに対して、上記照射
態様を満足させるためにレーザの掃引速度Ｖｗは次のよ
うにすべきである。第７図を参照しながら説明するなら
ば、Ｖ５１＝Ｖ１１ｔａｎθの関係がある。ここでθは
薄帯上でのレーザビームの掃引方向である。前記のよう
に一３０°≦θＳ３０＠であるから、ＶＩＩ）１．７３
Ｖ２でなければならない、また掃引の幅をＷとするとき
、−周期の間の薄帯の送り党は、１ｌ−２１（Ｖ５１／
Ｖｗ） テある。ｒＬニ対して、１ｍｍ（Ｑ（ｊＱい、
したがって、掃引幅Ｗが１７．３ｃ＋ｓ以下のとき、掃
引速度を送り速度の１．７３倍以上にすれば、線・点列
の間隔、および傾き角を適正範囲に収めることができる
。薄帯の幅が１７．３ｃｍより広いときは。
に重要な要件は、鋳造速度とレーザビームの掃引速度を
適合させることである０元来鋳造とレーザ照射はそれぞ
れにライン速度の条件に適正範囲があり、これらを一致
させることが１貫ラインの条件である。これを実行する
ためには次のようにする単ロール法のように移動する冷
却基板面に金属（合金）の溶湯を衝突させて急冷し、連
続薄帯をつくる方法において、基板の移動速度したがっ
て薄帯の送り速度は通常１０〜４０ｍ／ｓｅｅの範囲で
行なわれる。さらに好ましい範囲は、 １５〜３０ｍ／
ｓｅａである。一方レーザ照射の実施態様は、隣り合う
線または点列の平均間隔が１〜２０層層（好ましくは、
ｌ〜ｉｏｉ＋■）、幅方向に対する傾きは平均的に３０
度以下である。薄帯の送り速度ＶＱに対して、上記照射
態様を満足させるためにレーザの掃引速度Ｖｗは次のよ
うにすべきである。第７図を参照しながら説明するなら
ば、Ｖ５１＝Ｖ１１ｔａｎθの関係がある。ここでθは
薄帯上でのレーザビームの掃引方向である。前記のよう
に一３０°≦θＳ３０＠であるから、ＶＩＩ）１．７３
Ｖ２でなければならない、また掃引の幅をＷとするとき
、−周期の間の薄帯の送り党は、１ｌ−２１（Ｖ５１／
Ｖｗ） テある。ｒＬニ対して、１ｍｍ（Ｑ（ｊＱい、
したがって、掃引幅Ｗが１７．３ｃ＋ｓ以下のとき、掃
引速度を送り速度の１．７３倍以上にすれば、線・点列
の間隔、および傾き角を適正範囲に収めることができる
。薄帯の幅が１７．３ｃｍより広いときは。
掃引速度を高めればよいが、現実にはレーザパワーの大
きさや発振周波数、あるいは照射エネルギ密度に対する
制約があり、無制限に掃引速度を高めることはできない
、薄帯の幅が広い場合、または、鋳造速度すなわち送り
速度が早い場合は複数個の照射ユニットを有する装置を
用いるとよい、このような例として特開昭５８−１１１
１４４０号公報および特願昭５９−２３８２３号公報に
開示される方向性電磁鋼板の鉄損を改善する方法および
装置があり、それがそのまま適用できる。
きさや発振周波数、あるいは照射エネルギ密度に対する
制約があり、無制限に掃引速度を高めることはできない
、薄帯の幅が広い場合、または、鋳造速度すなわち送り
速度が早い場合は複数個の照射ユニットを有する装置を
用いるとよい、このような例として特開昭５８−１１１
１４４０号公報および特願昭５９−２３８２３号公報に
開示される方向性電磁鋼板の鉄損を改善する方法および
装置があり、それがそのまま適用できる。
次に本発明の装置および方法を図面にもとづき具体的に
述べる。
述べる。
第１図および第２図は本発明の装置を示す概念図である
。ｌは合金を溶解するためのるつぼで、その中で溶解さ
れた合金溶湯はノズル９を通して回転する冷却ロール２
の外周面に噴出される。凝固した薄帯７は２つの案内ロ
ール３を介して巻き取りロール８に巻き取られる。レー
ザ発振装置４から発振したレーザビームは集光レンズ５
によってＳ帯の面上に集光され、焦点を合せるようにす
る。第１図は薄帯が冷却ロール上にある間にレーザビー
ムを照射する場合を、第２図は薄帯が冷却ロールを離れ
た後にレーザビームを照射する場合を示している。
。ｌは合金を溶解するためのるつぼで、その中で溶解さ
れた合金溶湯はノズル９を通して回転する冷却ロール２
の外周面に噴出される。凝固した薄帯７は２つの案内ロ
ール３を介して巻き取りロール８に巻き取られる。レー
ザ発振装置４から発振したレーザビームは集光レンズ５
によってＳ帯の面上に集光され、焦点を合せるようにす
る。第１図は薄帯が冷却ロール上にある間にレーザビー
ムを照射する場合を、第２図は薄帯が冷却ロールを離れ
た後にレーザビームを照射する場合を示している。
レーザビームの幅方向の掃引は第３図の全反射ミラー６
によっておこなうミラーの首ふり運動により反射ビーム
は薄帯の幅方向を往復する。−貫プロセスにおいては薄
帯の送り速度が早いため。
によっておこなうミラーの首ふり運動により反射ビーム
は薄帯の幅方向を往復する。−貫プロセスにおいては薄
帯の送り速度が早いため。
幅広の薄情に対して、ｌ＠射系が一系列では適正な照射
を行なうことができない場合がある。このような場合、
第３図のように複数個の発振装置を並列するか、第４図
のようにビームスプリッタ１０でビームを分割して照射
する方法が推奨される。
を行なうことができない場合がある。このような場合、
第３図のように複数個の発振装置を並列するか、第４図
のようにビームスプリッタ１０でビームを分割して照射
する方法が推奨される。
レーザビームを照射する部位のノズルからの相対位置は
薄帯の磁気特性に若干の影響を及ぼすのでレーザ装置の
取り付は位置の設定には注意を払うべきである。すなわ
ち、第１図と第２図に示したようにレーザ照射の位置が
異なる場合、薄帯のアニール後の磁気特性は若干第１図
の方がよい値（低鉄損・高磁束密度）を示した。特に、
ビームの照射位置における薄情の自由面の温度が３００
℃以上でこの差が顕著であった。理由は明らかではない
が、照射後の薄帯の構造緩和が関係しているものと推定
される。
薄帯の磁気特性に若干の影響を及ぼすのでレーザ装置の
取り付は位置の設定には注意を払うべきである。すなわ
ち、第１図と第２図に示したようにレーザ照射の位置が
異なる場合、薄帯のアニール後の磁気特性は若干第１図
の方がよい値（低鉄損・高磁束密度）を示した。特に、
ビームの照射位置における薄情の自由面の温度が３００
℃以上でこの差が顕著であった。理由は明らかではない
が、照射後の薄帯の構造緩和が関係しているものと推定
される。
磁気特性の面からは以上の理由で照射位置は第１図の方
法が望ましいが、装置の空間的配置の問題等のある場合
は、第２図のようにしてもよい。
法が望ましいが、装置の空間的配置の問題等のある場合
は、第２図のようにしてもよい。
（実施例）
次に実施例をあげて説明する。
実施例１
冷却基板としての直径が８００■■９幅が７０■■のＣ
ｕ合金製ロールと加熱溶解した合金を支持し、その底に
溶湯を送り出すためのノズルを有するるつぼを、第１図
のようにロール外周面とノズルが対向するように接近し
て配置する。ノズル開口部の形状は第５図のように矩形
であり、その寸法は幅ａが０．８ｍｍ 、長さｂは２５
ｍｍである。化学組成Ｆｅ５ｏ、５Ｓｉ６． ｓＢ＋ｚ
ｃ＋の合金をるつぼ内で溶解し、これを上記ノズルを通
して回転するロール外周面に噴出した。ここで、ノズル
開口部における圧力は０．２５ｋｇ／ａＨ２、ロール周
速は１０ｍ／＋ｅｃであった。ロール表面で急冷固化し
た合金薄帯はロールの動きに運ばれ、約１／２周の間ロ
ールと接触した状態にある。この間にＹＡＧパルスレー
ザ装置を配置し、ノズルから２０ｃｍ離れた位置で、薄
帯の自由面にレーザビームを照射した。照射の条件はレ
ーザパワー２００ｗ、周波数２０ｋＨｚ 、ビーム径Ｑ
、１５ｍｍ、掃引速度２５鳳／ｓｅｅであった。
ｕ合金製ロールと加熱溶解した合金を支持し、その底に
溶湯を送り出すためのノズルを有するるつぼを、第１図
のようにロール外周面とノズルが対向するように接近し
て配置する。ノズル開口部の形状は第５図のように矩形
であり、その寸法は幅ａが０．８ｍｍ 、長さｂは２５
ｍｍである。化学組成Ｆｅ５ｏ、５Ｓｉ６． ｓＢ＋ｚ
ｃ＋の合金をるつぼ内で溶解し、これを上記ノズルを通
して回転するロール外周面に噴出した。ここで、ノズル
開口部における圧力は０．２５ｋｇ／ａＨ２、ロール周
速は１０ｍ／＋ｅｃであった。ロール表面で急冷固化し
た合金薄帯はロールの動きに運ばれ、約１／２周の間ロ
ールと接触した状態にある。この間にＹＡＧパルスレー
ザ装置を配置し、ノズルから２０ｃｍ離れた位置で、薄
帯の自由面にレーザビームを照射した。照射の条件はレ
ーザパワー２００ｗ、周波数２０ｋＨｚ 、ビーム径Ｑ
、１５ｍｍ、掃引速度２５鳳／ｓｅｅであった。
第４図のようなビームスプリッタ（ハーフミラ−）を用
いビームを２分割したので掃引幅はミラー１個当り約１
２＋ｓｍであった・ 本装置を用いて上記の条件で鋳造され引き続きレーザ照
射された薄帯を、アニール後磁気測定した結果は、第１
表の通りであった。第１表には比較例としてレーザ照射
しなかった同一組成の薄帯の特性も示しである。ここで
、アニール条件は、３８０℃、８０分、Ｎ２ガス磁界３
００ｅ中である。また磁気測定はサンプル２５層１幅、
１２０ｍ５＋長さの単板試験器で行なった。
いビームを２分割したので掃引幅はミラー１個当り約１
２＋ｓｍであった・ 本装置を用いて上記の条件で鋳造され引き続きレーザ照
射された薄帯を、アニール後磁気測定した結果は、第１
表の通りであった。第１表には比較例としてレーザ照射
しなかった同一組成の薄帯の特性も示しである。ここで
、アニール条件は、３８０℃、８０分、Ｎ２ガス磁界３
００ｅ中である。また磁気測定はサンプル２５層１幅、
１２０ｍ５＋長さの単板試験器で行なった。
第 １ 表
ただしＷ １３１５０は周波数５０Ｈｚ 、磁束密度１
．３Ｔｅｓｌａにおける鉄損を、Ｂ１は磁界１０ｅにお
ける磁束密度を示す。
．３Ｔｅｓｌａにおける鉄損を、Ｂ１は磁界１０ｅにお
ける磁束密度を示す。
第１表から明、らかなように本発明の装置で作製された
レーザ照射非晶質薄帯は、レーザ照射を行なわないもの
に比べて磁気特性とくに鉄損が優れていることが分かる
。
レーザ照射非晶質薄帯は、レーザ照射を行なわないもの
に比べて磁気特性とくに鉄損が優れていることが分かる
。
実施例２
開口部の形状が第６図のような３重スロットで＠ａが０
．４Ｉｔｍ 、長さｂが２５１１であるノズルを底部に
もつるつぼを用い、他は実施例１と同一の装置を用いて
、ＦｅＢｏ、 ５ｓｉ６． ｓＢ＋ ２ＣＩ合金の非晶
質薄帯をつくる実験を行なった。ここで噴出圧力は０．
２５ｋｇ／ｃ層２、ロール周速は１２璽／ｓｅａ 、ま
たレーザ照射の条件はパワー２００ｗ、周波数２０ｋＨ
ｚ 、ビーム径０．１５ｍ層、掃引速度３０■／ｓｅｃ
で実施例１と同様にビームはビームスプリフタで２分割
したものを照射した。
．４Ｉｔｍ 、長さｂが２５１１であるノズルを底部に
もつるつぼを用い、他は実施例１と同一の装置を用いて
、ＦｅＢｏ、 ５ｓｉ６． ｓＢ＋ ２ＣＩ合金の非晶
質薄帯をつくる実験を行なった。ここで噴出圧力は０．
２５ｋｇ／ｃ層２、ロール周速は１２璽／ｓｅａ 、ま
たレーザ照射の条件はパワー２００ｗ、周波数２０ｋＨ
ｚ 、ビーム径０．１５ｍ層、掃引速度３０■／ｓｅｃ
で実施例１と同様にビームはビームスプリフタで２分割
したものを照射した。
本装置でつくられたレーザ照射薄帯を実施例１と同一条
件でアニールした後の磁気特性は、第２表の通りであっ
た。
件でアニールした後の磁気特性は、第２表の通りであっ
た。
本発明の方法による薄帯は、レーザ照射工程を省略した
比較例に比べて磁気特性とくに鉄損が優れていることが
分かる。
比較例に比べて磁気特性とくに鉄損が優れていることが
分かる。
第 ２ 表
ただしＷ １３１５０は周波数５０Ｈｚ 、磁束密度１
．３Ｔｅｓｌａにおける鉄損を、Ｂ！は磁界１０ｅにお
ける磁束密度を示す。
．３Ｔｅｓｌａにおける鉄損を、Ｂ！は磁界１０ｅにお
ける磁束密度を示す。
（発明の効果）
本発明の装置および方法を採用することにより磁気特性
のすぐれた非晶質合金薄帯が、一貫工程で効率的に大量
生産できる。
のすぐれた非晶質合金薄帯が、一貫工程で効率的に大量
生産できる。
第１図は本発明の非晶質合金薄帯の鋳造、レーザ照射一
貫工程に用いる装置の概念図、第２図は本発明の装置お
よび方法の変形の一例を示す説明図、第３図および第４
図はそれぞれ幅広の薄帯またはライン速度（送り速度）
が大きい場合に用いる２つの方法の例で、前者は複数個
のレーザ発振器を用いる例を示す図面、後者はビームス
プリッタによりビームを薄帯の幅方向に分割する例を示
す図面、第５図および第６図はそれぞれ本発明の装置お
よび方法に用いるノズル開口部の形状の例を示す図面、
ならびに第７図は薄帯の送り速度とレーザの掃引速度と
の関係を説明する図面である。
貫工程に用いる装置の概念図、第２図は本発明の装置お
よび方法の変形の一例を示す説明図、第３図および第４
図はそれぞれ幅広の薄帯またはライン速度（送り速度）
が大きい場合に用いる２つの方法の例で、前者は複数個
のレーザ発振器を用いる例を示す図面、後者はビームス
プリッタによりビームを薄帯の幅方向に分割する例を示
す図面、第５図および第６図はそれぞれ本発明の装置お
よび方法に用いるノズル開口部の形状の例を示す図面、
ならびに第７図は薄帯の送り速度とレーザの掃引速度と
の関係を説明する図面である。
Claims (5)
- （１）溶融金属を、移動する冷却基板上に噴出し、急冷
固化させ、非晶質合金薄帯を製造する方法において、固
化した金属薄帯の冷却途中に、レーザ光を薄帯の幅方向
に掃引しながら照射し、該薄帯の表面に局所溶解部を導
入することを特徴とする磁性に優れた非晶質合金薄帯の
製造方法。 - （２）薄帯の表面温度が３００℃以上にある間にレーザ
光を薄帯の幅方向に掃引しながら照射することを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の磁性に優れた非晶質合
金薄帯の製造方法。 - （３）溶融金属を急冷し固化させるための所定の速度で
移動する冷却基板と、該基板上に溶融金属を噴出するた
めのノズルと、冷却基板により固化した金属薄帯の表面
に、その幅方向に局所溶解部を導入するためのレーザ光
照射装置とからなることを特徴とする磁性に優れた非晶
質合金薄帯の製造装置。 - （４）固化した金属薄帯の表面温度が３００℃以上であ
る間に局所溶解を行なうための位置調節機構をレーザ光
照射装置に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第３
項記載の磁性に優れた非晶質合金薄帯製造装置。 - （５）レーザ光照射装置がＹＡＧパルスレーザであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の磁性に優れ
た非晶質合金薄帯製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60099600A JPS61258404A (ja) | 1985-05-13 | 1985-05-13 | 磁性に優れた非晶質合金薄帯の製造方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60099600A JPS61258404A (ja) | 1985-05-13 | 1985-05-13 | 磁性に優れた非晶質合金薄帯の製造方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61258404A true JPS61258404A (ja) | 1986-11-15 |
Family
ID=14251585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60099600A Pending JPS61258404A (ja) | 1985-05-13 | 1985-05-13 | 磁性に優れた非晶質合金薄帯の製造方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61258404A (ja) |
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| WO2020262493A1 (ja) | 2019-06-28 | 2020-12-30 | 日立金属株式会社 | Ｆｅ基アモルファス合金薄帯、鉄心、及び変圧器 |
| JP2021118349A (ja) * | 2020-01-24 | 2021-08-10 | トヨタ自動車株式会社 | 金属箔の製造方法 |
| US11521782B2 (en) | 2019-09-30 | 2022-12-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Transformer |
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-
1985
- 1985-05-13 JP JP60099600A patent/JPS61258404A/ja active Pending
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