JPS6159814B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は磁気特性のすぐれた非晶質金属薄帯の
製造方法に関するものである。 近年、金属合金を溶融状態から回転移動する冷
却基板上で急冷凝固させることによつて連続した
線、又は薄帯を製造する方法が開発され、実用化
されるようになつた。この方法において冷却速度
が充分にはやい場合、つくられた合金の原子配列
は、液体によく似た長周期規則性のない構造とな
る。このような構造をもつ物質は、非晶質体（ア
モルフアス）と呼ばれ、通常の結晶体に比べて磁
性、強度、耐食性などがすぐれている。 とくにFe基合金の磁気特性は、磁束密度はや
や低いが、鉄損が方向性けい素鋼板の1/3〜1/5と
きわめて低いため、電力用トランス、高周波トラ
ンスなどの鉄心材料として注目され、実用化が急
速に進みつつある。 本発明はこのような鉄心材料として用いられる
非晶質合金薄帯（以下非晶質薄帯と略す）の製造
法に関するもので、従来の方法に比べて一段とす
ぐれた磁気特性を有する非晶質薄帯を安定に製造
する方法を提供するものである。 液体急冷法、すなわち溶湯を冷却基板上で急冷
して直接薄帯とする方法には基本的に次の３つの
タイプがある。１ 遠心急冷法、２ 双ロール
法、３ 単（片）ロール法である。１ は回転す
る円筒状の物体の内壁に溶湯を噴出、衝突させて
薄帯化する方法、２ は２つのロールの間に溶湯
を流し圧延するように急冷する方法、３ はロー
ルあるいはドラムの外周で急冷する方法である。 このように溶湯から直接、金属の薄帯をつくる
方法はきわめて単純で省エネルギーおよび省力型
ではあるが、一方作製された非晶質薄帯の磁気特
性が従来の結晶材料に比べて不安定な欠点があ
る。不安定性の主な原因は、非晶質材料の性質が
本質的にその製造条件にきわめて敏感であること
によるもので、従来の液体急冷法の技術では制御
できない不可避的な製造条件の変動があるからで
ある。 これまでに知られている磁性不安定現象の主な
原因の一つは、冷却速度の場所的不均一によるも
ので、冷却速度が臨界値を下回ると特性不良が生
じる。即ち結晶が生成すると軟磁気特性は一般に
劣化する。このような冷却速度の不足による磁性
不安定は薄帯の板厚や冷却ロールの温度を正しく
制御することにつて原理的には解決できる。 しかし磁性不安定現象のなかには、原因の明ら
かにされていないものがある。この種の不安定現
象は板厚やロール温度による冷却速度の制御だけ
では解消することが出来ず、製造の規模が大きく
なるとともに頻度が増し、製品歩留を低下させる
大きな要因となつている。 本発明者らはこのような磁性不安定現象の発生
を防ぐために、種々の検討を実験的に行なつた結
果次に示すきわめて効果的な方法を見出した。 本発明の最重要点は合金の溶湯が冷却基板に衝
突して凝固し、薄帯を形成する部分の近傍を加湿
することである。加湿の方法は水蒸気を多量に含
む空気などの気体を送り込むか、霧状液体を噴霧
することである。加湿された空気を送り込む具体
例を第１図に模式的に示した。 第１図において１はローあ等の冷却基板で図示
矢印方向に移動する。２は冷却基板１の上方に設
けたるつぼで、その下面に設けたノズル３から、
該るつぼ２内で溶融させた金属（あるいは合金）
を冷却基板１上に衝突させ急冷することによつて
非晶質金属薄帯を製造する。４は該ノズルの周囲
に設けた加湿用ノズル、５，５…はその噴出孔で
ある。また６は加湿装置７と接続する導管であ
る。また８は蒸気発生器、９は水、１０はヒータ
ー、１１は空気吸込口である。 本発明においては、るつぼ２内で溶融した金属
をノズル３から冷却基板１上に噴出衝突させ薄帯
を製造するにあたり加湿装置７により空気を加湿
し、導管６を経て加湿用ノズル４に導き、その噴
出孔５，５…から所定速度で移動している冷却基
板１上に噴出させ、るつぼ２の下端に設けたノズ
ル３の周辺の雰囲気を加湿する。そこでノズル３
を開き、るつぼ２内の溶融金属を冷却基板１上に
噴出衝突させ急冷し薄帯を製造する。 本発明の方法により磁性不安定性の改善効果は
第１表に示すように明らかで、加湿の効果が顕著
に表われるのは溶湯が冷却ロールに衝突する付近
の雰囲気の露点が＋20℃以上のときであつた。 従来、非晶質薄帯の特性を向上させるために、
ノズル近傍の雰囲気を不活性ガスにする方法や真
空中で急冷する方法などが提案されている。しか
しながらこの方法は本発明者らの実験によれば、
磁性不安定現象の解消にはあまり有効ではなかつ
た。 急冷凝固の途中で合金が接する雰囲気の湿度が
磁性に対して大きな作用をする理由は未だ明らか
にされていないが、本発明者らは、形成される表
面層の性質が関与しているものと推定している。
すなわち、溶湯が冷却される過程で接触する雰囲
気の湿度又は水分によつて形成される薄帯の表面
層の性質が異なることである。けい素鋼板におい
てその磁性が表面皮膜や内部酸化層の性質に大き
く依存することは周知である。 次に本発明の具体的態様について述べる。 本発明は基本的に単ロール法、双ロール法およ
び遠心急冷法で代表される液体急冷法を用いる非
晶質合金薄帯の製造法に適用される。これらの製
造方法において噴出した溶湯が冷却基板上で凝固
して薄帯を形成する過程で合金が接する雰囲気の
露点を＋20℃以上好ましくは＋30℃以上の範囲に
制御する。ここで重要なことは凝固過程で合金が
接する雰囲気の湿度を制御することであつて、装
置を取りまく環境の平均的な湿度のことを云つて
いるのではない。一般に、ノズルに近い部分の湿
度は、装置が置かれている部屋の平均的湿度に比
べて、温度が高いため低くなるからである。 加湿する方法は先に示したように高温の水に空
気などを通して水蒸気を含ませる方法のほか、直
接霧状の水を噴霧することによつても良い。ただ
しこの場合噴霧した水滴がロール面に付着したま
ま溶湯に触れると、作製された薄帯はピンホール
のような小孔が多数形成されるので好ましくな
い。これを防ぐために、水滴の大きさと量を適正
にするか、ロール面の清浄を行なう必要がある。
また噴霧する液体は水に限定しない。電解質の水
溶液であつてもよい。 以上のような加湿された雰囲気中で製造する点
を除き、公知の製造条件で合金の溶湯を急冷して
薄帯とする。製造条件の詳細は以下の実施例で述
べる。 実施例 １ 第１図に示すような方法で加湿した空気をノズ
ル近傍に送りながら非晶質合金の薄帯を製造し
た。母材の化学組成はFe₈₀.₅Si₆.₅B₁₂C₁（at％）
で原料は工業純度の鉄源およびフエロボロン、フ
エロシリコンなどを用いた。ロールは水冷された
Cu合金製単ロールであつた。加湿器の水の温度
は100℃で、送り込む空気の流量は３／minで
あつた。またノズルの口径は0.6mm×25mmを用
い、ノズルとロールの間隔0.2mm、噴出圧力0.25
Kg／cm²、ロール周速25ｍ／secで鋳造した。１回
の溶解量が５Kgのとき、製造された薄帯の磁気特
性を第１表に比較例とともに示した。ただし測定
サンプルは、鋳造開始から10ｍの部分（Ｔ部）お
よび最尾部より10ｍの部分（Ｂ部）から採取し
て、単板試験器によつて測定した。ただし測定サ
ンプルは380℃で60分の磁界中焼鈍をした。

【表】 本発明の方法を用いれば、製品の磁気特性の変
動（不安定性）が大巾に改善されるだけでなく、
絶対値を向上することが明らかである。 実施例 ２ 実施例１において加湿した空気を送る代りに噴
霧器を用いて水の微細水滴をノズル近傍および薄
帯の出側に吹き付けた。その他の製造条件、合金
組成、溶解量、用いた原料などは実施例１と同じ
であつた。製造された薄帯の磁気特性を第２表に
示した。第１表に示した比較例に比べて、特にＢ
部の磁気特性の変動が大巾に減少している。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明方法の説明図、第１図ｂはノ
ズル部分の平面図である。 １…冷却基板、２…るつぼ、３…ノズル、４…
加湿ノズル、５…噴出孔、６…導管、７…加湿装
置、８…蒸気発生器、９…水、１０…ヒーター、
１１…空気吸込口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融金属を移動する冷却基板上に噴出して急
   冷し、連続的に薄帯を鋳造する方法において、該
   溶融金属が冷却基板に衝突する付近および薄帯の
   出側を加湿された雰囲気とすることを特徴とする
   磁気特性のすぐれた非晶質金属薄帯の製造方法。 ２ 溶融金属が冷却基板に衝突する付近および薄
   帯の出側に霧状液体を吹付け加湿された雰囲気と
   する特許請求の範囲第１項記載の磁気特性のすぐ
   れた非晶質金属薄帯の製造方法。