JPS6293339A - 耐脆化特性に優れた非晶質合金 - Google Patents

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） この発明は、電力用トランスをはじめとして高い磁気特
性を要求される電力変換器の鉄心としての用途に供して
好適な非晶質合金に関し、とくにその耐脆化特性の向上
を図ったものである。

（従来の技術） 電カドランス、配電用トランスおよび回転機器等の鉄心
としては、従来主にけい素鋼板が使用されてきたが、近
年の省エネルギーの要求の高まりに伴い、より一層損失
が少なく、磁気特性の優れた材料の開発が急がれている
。

種々の材料のうちとくに注目を集めているのが非晶質合
金であり、従来のけい素鋼板と比較して、商用周波数レ
ベルでの鉄損が著しく低く、また透磁率もかなり高い。

ここに非晶質合金の組成としては、特開昭５９−６３５
４号公報や特開昭５７−１１６７５０号公報にも開示さ
れているようなＦｅ−Ｂ−３ｉ系合金がとりわけ有望視
されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上述の如き非晶質合金を電力変換機器の鉄心と
して利用する際には、磁気特性の他に機械的性質とくに
耐脆化特性が問題となる。

すなわち非晶質合金の磁気特性を向上させるためには一
般に磁場中での焼鈍が不可欠であり、工程によって異な
るとはいうもののたとえば連続焼鈍炉を使用する場合に
は、３５０〜４５０℃で１０〜２０分間程痕の焼鈍が必
要とされるが、かような焼鈍を施した場合に、たとえば
特開昭５７−１１６７５０号公報に開示されているよう
な電カドランス用として市販されているアライド社’３
７２６０５３２　（ｒｅ、ａＢ、、Ｓｉ。

では、焼鈍によって非晶質合金が脆化してしまうという
問題があった。

ここに上に述べたにうな脆化が生じると、鉄心の搬送時
や銅線の巻回し工程において鉄心が破損するおそれが大
きく、上記の如き作業に重大な支障をきたすため、かよ
うな脆化は極力回避しなければならない。

ところで非晶質合金の特性のうち磁気特性の組成依存性
については、従来から綿密な研究が行われていて、様々
な条件下での磁場中焼鈍前後の特性変化等が研究されて
いる。同時に飽和磁束密度や非晶質形成能なども検問さ
れている。さらには特開昭５９−６３５４号公報に指摘
されているように、焼鈍前の機械的特性についても研究
されている。

しかしながら、工業的に重要な焼鈍後の脆化を実用上の
問題として取り上げた例はない。

（問題点を解決するための手段） さて発明者らは、非晶質合金の脆化抵抗性について詳細
に検討した結果、Ｆｅ−Ｂ−３ｉ系非晶質合金につき、
以下に述べる組成範囲に調整することによって優れた鉄
損値だけでなく高い脆化抵抗性が得られることの知見を
得た。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、 化学式：　Ｆ　ｅ、Ｂ　、ｓ　ｉａ　−ｘ　−ｕにて示
され、式中の各原子％×およびｙがそれぞれ次式 ％式％ の関係を満足する組成になることを特徴とする耐脆化特
性に優れた非晶質合金である。

以下この発明を具体的に説明する。

まずこの発明の解明経緯について説明する。

従来、耐脆化特性は熱的不安定性と関連づけて議論され
ることが多かった。特に焼鈍温度を変化させて、非晶質
合金が脆化する温度と結晶化する温度との関係を調べた
場合に、両者の間に高い正の相関がある例が多いことか
ら、結晶化温度が高い組成はど脆化抵抗性にも優れてい
ると判断されることが多かった。

しかしながら、Ｆｅ−Ｂ−３ｉ系合金について広範な組
成にわたって実験を繰返した結果、脆化開始温度と結晶
化温度との間には必ずしも正の相関はないことが判明し
た。

それ故Ｆｅ−Ｂ−３ｉ系合金の脆化を、単に結晶化温度
によって判定することは好ましくない。

ところで非晶質合金の脆化は、脆化温度に達すれば直ち
に生じるというものではなく、ある程度の時間を経たの
ちに生じるものである。

従って仮に磁場中焼鈍温度が脆化温度域であったとして
も、脆化開始時間が鉄損特性の改善に必要な焼鈍時間よ
りも長ければ、非晶質合金の脆化は生じないと考えられ
る。

そこで発明者らは、上記の点に着目して、Ｆｅ−Ｂ−３
ｉ系非晶質合金の組成を種々に変化させ、鉄損値極小を
実現できる焼鈍温度で所定の時間処理した場合における
脆化の有無について調査を行った。

得られた結果を第１図に示す。なお焼鈍温度は組成によ
って幾分具なるが、焼鈍時間は通常１０〜２０分程度で
あることから、上記の実験では処理時間を２０００ｓと
し、かかる焼鈍を施した場合であってもＷ％が０．１Ｗ
／ｌ（ｇ以下の鉄損値が得られた場合に脆化は生じてい
ないものとした。

その結果、図中斜線で示した領域では脆化が生じてない
ことが判明した。

すなわち化学式ＦｅＸＢ　、Ｓ　ｉｖ、−Ｘ　−１１（
ただし添字は原子Ｘ）で示した場合に、 ７６≦Ｘ≦８１ ９７≦２×−■≦１１２ で囲まれる組成範囲であれば、その磁気特性の改善に必
要な焼鈍を施したとしても、脆化は生じないことが見出
されたのである。

なお上記の組成は、Ｆｅ−Ｂ−３ｉ系の３元共晶線に近
い組成であることが、徐冷凝固させた溶融金属の組織観
察や状態図から明確になった。

（作用） 共晶組成と高脆化抵抗性との関係は明らかではないが、
溶融状態での原子間の短範囲規則が非晶−〇− 質状態でもある程度残存覆ると考えられるので、共晶組
成付近で期待される、空間的に一様な短範囲規則が高脆
化抵抗をもたら寸−因と考えられる。

（実施例） 表１に示す種々の組成の合金溶湯から、純銅製の冷却ロ
ールを用いた単ロール法によって、幅＝５０＃、厚さ＝
２５μｍの非晶質合金薄帯を作成した。

かくして得られた各非晶質合金薄帯について、最適焼鈍
温度、脆化開始時間ならびに最適焼鈍温度で１０００ｓ
の処理後における鉄損Ｗ％および磁束密度ＢＩＩｌにつ
いて調べた結果を表１に併記する。

表１ 表１に示した結果から明らかなように、この発明に従う
組成のものはいずれも、Ｗ％が０．１Ｗ／に！９未満の
優れた鉄損特性を有するだけでなく、脆化開始時間が長
いので、最適焼鈍温度で２０００ｓ　Ｐｉ！度の処理を
施した後でも脆化は全く生じていなかった。

これに対し比較例はいずれも脆化開始時間が短いため、
焼鈍後に脆化がみられた。なおＦ　ｅ　ｇ２　　Ｂ　＋
２Ｓ１６組成の比較例は脆化開始時間は２０００ｓと比
較的長くはあったが、Ｗ％が０．１１５Ｗ／Ｋｇと鉄損
特性に劣っている。

〈発明の効果） かくしてこの発明によれば、単に磁気特性に優れるだけ
でなく、耐脆化特性も良好な非晶質合金を安定して１ｑ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｆｅ−Ｂ−３ｉ系非晶質合金において鉄損特
性および耐脆化特性とも良好な組成範囲を示した図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、化学式：Ｆｅ＿ｘＢ＿ｙＳｉ＿１＿０＿０＿−＿ｘ
   ＿−＿ｙにて示され、式中の各原子％ｘおよびｙがそれ
   ぞれ次式 ７６≦ｘ≦８１ ９７≦２ｘ−５ｙ≦１１２ の関係を満足する組成になることを特徴とする耐脆化特
   性に優れた非晶質合金。