JPS63215348A - 極薄アモルフアス合金の製造方法 - Google Patents

極薄アモルフアス合金の製造方法

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JPS63215348A
JPS63215348A JP4690087A JP4690087A JPS63215348A JP S63215348 A JPS63215348 A JP S63215348A JP 4690087 A JP4690087 A JP 4690087A JP 4690087 A JP4690087 A JP 4690087A JP S63215348 A JPS63215348 A JP S63215348A
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atmosphere
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Masaaki Yagi
八木 正昭
Takao Sawa
孝雄 沢
Koichiro Inomata
浩一郎 猪俣
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    • 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
    • B22D11/06Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637Accessories therefor
    • B22D11/0697Accessories therefor for casting in a protected atmosphere

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は、ノイズフィルター、可飽和リアクトル、ス
パイクノイズ低減用超小形インダクタンス素子、零相変
流器、磁気ヘッド等の高周波で高透磁率が要求される用
途に適した極薄アモルファス合金の製造方法に関する。
(従来の技術) 電子機器の高性能化に伴い、重要な機能部分として用い
られている磁性部品にも高性能化が必要となっている。
したがって、これら磁性部品に用いられる磁性材料にも
優れた磁気特性が要求されており、特に零相変流器等の
電流センナ、ノイズフィルターなど多くの磁性部品に対
しては、透磁率の高い材料が有効である。
まずノイズフィルタについて説明する。
電子計算機の周辺機器や一般通信機用の安定化電源とし
ては、スイッチング電源が広く用いられている。スイッ
チング電源では、電源電圧を電源ラインから機器に入力
する際、所定の電源電圧以外に雑音電圧が機器内部に侵
入し、入力されることがある。また、スイッチング周波
数を基本周波数とする高周波ノイズ、あるいは負荷、例
えばパソコンの論理回路から発生するMHz  域のノ
イズが問題となる。
これらの伝導ノイズを低減するために、例えば第1図に
示すようなコモンモードチョークコイルがノイズフィル
タとして用いられている。第1図において、チョークコ
イル1は往復電流による磁束が相殺されるように磁心2
に一対の巻線3a。
3bを施したもので、巻線3a 、3b間にコンデンサ
4a、4b、4Cが接続され、コンデンサ4b 、4C
の接続点は接地されている。このフィルタを電源ライン
に挿入した場合、雑音入力電圧に対する雑音出力電圧の
大きさは磁心の透磁率に関係し、透磁率が大きい11ど
雑音出力電圧は小さくなる。さらに低周波領域だけでな
(l MHz以上の高周波領域でも有効に機能する必要
があり、このために透磁率の周波数特性も良好であるこ
とが必要である。
従来、コモンモードチョークコイルの磁心を構成する材
料としては、フェライトが用いられてきた。しかし、最
近では比較的低周波数域(10〜450kHz)でのノ
イズ規制が厳しくなっているのに対し、フェライトは低
周波域での透磁率が小さいため、ノイズを十分に低減す
ることができないという欠点がある。そどで、特に低周
波域での透磁率が大きく、周波数特性に優れた磁心が要
望されていた。
また近年、磁気増@器を組込んだスイッチング電源が広
く用いられている。
この磁気増幅器を構成する主要部は可飽和リアクトルで
あり、角形磁化特性に優れた磁心材料が必要とされてい
る。従来、このような磁心材料としてはFe−Ni結品
質合金からなるセンデルタ(商品名)が使用されてきた
しかしながら、センデルタは角形磁化特性には優れてい
るものの、20kHz以上の高周波においては保磁力が
大きくなシ、うず電流損が増大して発熱し、使用不能と
なる。このため、磁気増幅器を組込んだスイッチング電
源のスイッチング周波数は29kHz以下に限られてい
た。
一方、近年においては、スイッチング電源の小型化拳軽
量化に対する要望とあいまって、スイッチング周波数を
より高周波化することが求められているが、現在のとこ
ろアモルファス合金を用いて実用的には最高200〜5
 Q Q kHzに限られておシ、一層の高周波化に対
応した材料が望まれている。
これに対し一般に金属材料では板厚を薄くすることによ
り渦電流損を抑え、高周波特性を改善できることが知ら
れている。金属材料の中で高周波特性の良好なアモルフ
ァス合金は、通□常液体急冷法により作製されるが、通
常その手段として単ロール法(第2図)が用いられてい
る。ある程度幅がないと実用上問題があシ、従来の条件
では2mm幅以上の薄帯では、11〜12μm程度が板
厚の限界であり、このような薄帯はピンホールが比較的
多く存在しておシ高周波化を含めた実用性の面で問題が
あった。
(発明が解決しようとする問題点) このように各種磁心用として高透磁率、低鉄損が高周波
(〜MHz域)まで要求され、これらは機器の高効率、
小形軽量化、また磁心の小形化、高性能化などKつなが
る。
この発明は上記磁気特性を満足するように、ピンホール
等のない良好な状態で板厚が10μm以下の極薄アモル
ファス合金を得るととができる製造方法を提供すること
を目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段及び作用)この発明は合
金溶湯をノズルより回転冷却体の表面に噴出し超急冷す
ることによりアモルファス薄帯を製造するに際し、前記
ノズルから噴出される合金溶湯が回転冷却体に接触する
間の雰囲気が60 torr未滴の不活性ガス雰囲気又
はQ、Q l torr以下の減圧雰囲気であることを
特徴とする極薄アモルファス合金の製造方法である。
本発明者らはアモルファス合金の板厚の極薄化に対し、
鋭意研究を重ねた結果、薄帯作製時の雰囲気が重要であ
ることを見出した。具体的には母合金を入れた石英ノズ
ルまわシを10  torr以下に真空排気すること、
またはその後不活性ガスを5 Q torr以下まで置
換しCO基アモルファス合金の場合はFe基ロール、F
e基アモルファス合金の場合はFe基ロール、あるいは
Cu基ロール(真鍮など)を用いることにより極薄アモ
ルファス合金薄帯を作製することができる。
ここで減圧下あるいは不活性ガス雰囲気をそれぞれ10
torr 、 6otorr以下としたのは、特に1.
5隠以上の幅広薄帯を作製する際に薄くて表面性にすぐ
れピンホールのないものが得られるからであり、この範
囲外では幅方向にうねり(凸凹)が生じたシ、ピンホー
ルが多かったり、10μm以下の薄帯が得られなかった
シする。なお不活性ガスは好ましくはHe、Arであり
さらにはHeがもっとも好ましい。
またロール材質はFe基アモルファス極薄薄帯を作製す
る場合にはFe基合金あるいはCu基合金が好ましく、
Co基アモルファス極薄′薄帯を作製する場合はFe基
合金を用いると表面性が良好で板厚の極めて薄いものが
得られる。
ここで用いるアモルファス合金は一般式%式% Y : 8i、B、P、Cから選ばれる1種以上O≦a
≦1 10≦b≦35 で表わされる。Yはアモルファス化に必須であり、10
原子−未満35原子チ以上ではアモルファス化し難い。
特に、Fe基アモルファス合金の組成範囲は (” 1−CMC) 1100−dY d : Ni 、Cr、Mo、Nb、W、Co  から
選tftLル少なくとも1種以上 Y: 8i、B、P、Cから選ばれる少なくとも1種以
上 0≦C≦0.5 ただしMとしてNi、Coを除く場合は0≦C≦0.1
5 1.5≦d≦30 である。Mは熱安定性向上、磁気特性の改善に有効な元
素であり、Mo、Nb、Cr、Wから選ばれる場合はC
) 0.15となるとキエリ一温度が低下しすぎてしま
い実用的ではなくs” あるいはCOが少なくとも1種
選ばれる場合はC> O,Sの時磁気特性の改善が見ら
れなくなる。またY量は15at%未満3Qat%以上
では結晶化温度が低くなシすぎまた合金組成によっては
得られた試料に結晶質が混在してしまう。
また、CO基アモルファス合金は一般式%式% Mo、Hf、Ta、W、  白金族元素から選ばれる少
なくとも1種以上 Y: Si、B、P、Cから選ばれる少なくとも1種以
上 0≦e≦0.5 ただしMとしてFe、Coを除く場合は、0≦e≦0.
3 10≦f≦35 で表わされる。Nは熱安定性向上、磁気特性の改善に有
効な元素であ1)Ti、V、Cr、Cu、Zr、Nb。
Mo、Hf、Ta、W、白金族元素から選ばれる場合は
e ) 0.3ではキエリ一温度が低下し実用的ではな
い。また、Fe、Niの場合e ) 0.5では磁気特
性の改善が見られなく々る。またYはアモルファス化に
必須な元素であり1Qatチ未満35atチを越えると
アモルファス化し難くなる。さらに、可飽和リアクトル
やノイズフィルタ磁気ヘッドなど特に優れた高周波特性
を要求される場合は(C01−g−hMg稀)、。o−
i (Si1−j ”j ) iM:Fe、Mrz7)
少なくとも1種 M!: Ti、V、Cr 、Ni、Cu、Zr、Nb、
Mo。
Hf、Ta、W、白金族元素から選ばれる少なくとも1
種 0.03≦g≦0.15 0≦h≦0.10 20≦i≦35 α2≦j≦1.0 で表わされる。上記組成において磁気特性の熱安定性を
考慮すると好ましくは25≦i≦32゜0.3≦j≦0
.8である。
また、ノズル先端のスリット形状は第3図におけるaは
得られる薄帯の幅を決めるものであり、2+m以上の適
当な値に設定できる。またbは薄帯の板厚を決める重要
な値でありロ。2四以下が好ましく、さらに0.15m
以下が極薄薄帯作製に対しては好ましい。
ロール周速はlQm/s以上であれば良く、20m/ 
s 以上が好ましい。
射出圧は極薄薄帯を作製するのに0.05#/d以上で
あれば良く、好ましくは0.025#/cd以下であり
さらに好ましくは、o、020#/−以下でちるが0.
001#/−未満では溶融金属の射出がしにくい。
上記の様にして、得られたアモルファス合金薄帯は巻回
または積層して磁心の形状に成形し、歪取υ熱処理を行
なった後冷却するが、この冷却速度はQ、5deg/=
〜水中急冷の範囲であれば良く、好ましくは1〜50 
deg/―である。この後さらに熱処理として無磁場中
あるいは磁場中熱処理(薄帯軸方向、幅方向、板厚方向
、回転磁場熱処理)をさらに追加してもよい。これらの
熱処理における雰囲気は特に問わず、N、、Ar等の不
活性ガス、真空中、H,等の還元雰囲気中、大気中等の
いずれでも良い。
(実施例) 以下に本発明の詳細な説明する。
実施例−1 ”70.3Fe47S’15B10なる合金組成の調合
、溶解を行ないアモルファス合金作製用母合金とした。
用いたノズル形状は5■X0.15mmのスリットを有
しアモルファス合金作製にあたシロール材質としてFe
を用い単ロール装置をチャンバー内に入れ5 X 10
  torr  まで予備真空排気後、Heガスを30
 torrまで封入した。ロール周速を57 m/se
cとし、射出ガス圧を0.02#/−として、溶融金属
を超急冷したところ表面性の良好な板厚8.4μm1幅
4.8 mの長尺極薄アモルファス合金薄帯を得た。
同様の手段により真空排気状態で(5X10 torr
)でアモルファス合金を作製しても同様のピンホールの
ない長尺極薄薄帯が得られた。
比較として、He雰囲気を9 Q torrとして同一
条件で作製したところ長手方向に部分的に裂けた薄帯が
得られ実用に供し難い。
またさらに比較として大気中で同一作製条件により薄帯
作製を試みたが、ピンホールが極めて多い薄帯が得られ
これも実用には供し難い。
なお、本発明の製造方法により作製した上記極薄アモル
ファス合金を巻回した後最適熱処理を施し、初透磁率の
周波数特性および高周波鉄損を測定した。第4図には、
励磁界2m0e  での透磁率の周波数特性を示す。比
較として同一組成の板厚15μmのアモルファス合金の
結果も示しである。
同図より明らかなように透磁率は100kHz以上で板
厚の効果が顕著であり、本発明の製造方法による&4μ
mのアモルファス合金は比較例に比べIMHz、lQM
Hzでそれだれ25倍高くなっている。
また、鉄損はIMHzにおいて0.1(1)の励磁振幅
条件で板厚15.0μm材に比べ約半減している。また
幅1m以下の薄帯に比べ幅2■以上の薄帯は低鉄損とな
っておシたとえば200kHzでは約20チ低減できる
さらに角形比は500kHz以上でほぼ1o O(%)
となっておシ可飽和リアクトルなどに有効である。
実施例2 (FeO,95NbO,05)13 S’5B12 な
る組成のアモルファス合金を実施例1と同一の単ロール
装置を用いて作↓した。作製条件としては、ノズル形状
8W!s×0、15 Msの雰囲気は5XIQ  to
rrまで予備真空排気後、Heガスを5 Q torr
まで封入、ロール材質は鉄、ロール周速65m/s、射
出ガス圧0.02#/iである。得られた薄帯は板厚7
.8μm1幅7.8■の長尺状であり表面性が極めて良
好でピンホールのないものであった。
なおロール材質を銅に変えても同様の極薄薄帯が得られ
た。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、極めて板厚の薄い
アモルファス合金が溶融状態から直接得られ、このアモ
ルファス合金を用いることにより磁気特性の高周波特性
にすぐれた磁心が得られ、可飽和リアクトル、半導体回
路用リアクトルなど各種リアクトル、ノイズフィルタ(
コモンモード用、ノーマルモード用、高電圧パルス用)
、メイントランス磁気ヘッドなど高周波で用いられる磁
心あるいはセンサー(を流方位、圧力など)に好適であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は回路図、第2図は装置概略図、第3図はスリッ
ト平面図、第4図は特性曲線図。 第1図 第2図 第8図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)合金溶湯をノズルより回転冷却体の表面に噴出し
    超急冷することによりアモルファス薄帯を製造するに際
    し、前記ノズルから噴出される合金溶湯が回転冷却体に
    接触する間の雰囲気が60torr未満の不活性ガス雰
    囲気又は0.01torr以下の減圧雰囲気であること
    を特徴とする極薄アモルファス合金の製造方法。
  2. (2)前記回転冷却体はFe基合金からなることを特徴
    とする特許請求の第1項記載の極薄アモルファス合金の
    製造方法。
  3. (3)前記不活性ガスはAr、Heの少なくとも一種で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の極薄
    アモルファス合金の製造方法。
  4. (4)板厚が10μm以下であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の極薄アモルファス合金の製造方
    法。
  5. (5)前記ノズルの形状はほぼ長方形であり短辺の長さ
    が0.2mm以下であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の極薄アモルファス合金の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5381856A (en) * 1992-10-09 1995-01-17 Nippon Steel Corporation Process for producing very thin amorphous alloy strip
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