JPS6386889A - 表面処理した非晶質合金材料 - 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〕 本発明は、変圧器１回転機等の鉄心として使用される非
晶質合金材料に関する。

〔従来の技術〕

変圧器１回転機等の電気８ｇ器に使用される鉄心材料と
しては、励ｍｔｔ性が良好であり、鉄…の低いことが要
求される。この鉄損を低下させるためには、材料の欠陥
を少なくし、内部応力を下げることにより、ヒステリシ
ス損を低減させ、また電気抵抗を高め、板厚を薄（する
ことにより、渦電流損を低減させることが必要である。

このような条件を満たす材料として、珪素鋼板がこれま
で用いられている。

珪素鋼板は、鋳造、熱延、冷延、焼鈍等の工程を経る従
来の方法により製造されるものである。

これに対して、合金を高温の溶融状態から超急冷するこ
とにより、液体と同様な構造をもつ非晶ｎ合金薄帯を製
造する方法が最近開発された。

この非晶質合金の製造方法によるとき、薄帯を圧延等の
工程を経ず直接的に製造することができる。また、得ら
れた非晶質合金薄帯の電気抵抗は高く、非晶質構造のた
め鉄損が著しく低減され、異方性もない、更に、この非
晶質合金薄帯は、励磁特性も優れているので、鉄心材料
として大いに期待される材料である。

ところが、従来の方法に従って表面に絶縁被膜を設ける
ことにより、層間抵抗を増加させ、渦電流に起因する鉄
損の悪化を防止しようとすると、非晶質合金薄帯の表面
にある凹凸のためにその絶縁被膜の厚みが不均一になる
。また、この非晶ｎ合金薄帯は、その状態が極めて不安
定なものであるため、活性度が高く容易に錆が発生し、
磁気特性が劣化する。

たとえば、通常の浸漬法、ロールコート、バーコード、
スプレーコート等の塗布方法によって絶縁被膜を非晶質
合金薄帯の表面に設けようとするとき、凸部における絶
縁被膜の厚みが小さくなり、四部においてはそれが大き
くなる。その結果、この被覆された非晶質合金薄帯を磁
場焼鈍すると、非晶質合金薄帯にガＵわる応力が不均一
になり、磁束に対して抵抗となるような磁区が発生し、
鉄損の悪化を招く。

このような欠点を解消すべく、本発明者は、陽極処理に
よって酸化物系絶縁被膜を設けることを開発し、これを
特願昭６０−６７２１５号として先に出願した。

この酸化物系絶縁被膜は、陽極処理によって施されたも
のであるから、被処理対象である非晶質合金薄帯の表面
形状に倣って均一に設けられる。

したがって、酸化物系絶縁被膜によりコーティングされ
た非晶質合金薄帯に不均一な応力が加わることなく層間
抵抗の増加及び耐食性の向上を図ることが可能となった
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この陽極処理によって非晶質合金薄帯の表面に設けられ
る酸化物系絶縁被膜について、特願昭６０−６７２１５
号においては、単位板ＪゾＰ当たり通常１０ｍｇ／−以
下が望ましい１￥みとしている。これは、酸化物系絶縁
被膜の厚みが大きすぎると、不均一応力や板厚方向の応
力を生じ易く、磁気特性、特に商用周波数鉄ｍを劣化さ
せる傾向がでてくることを防ぐ観点から定められたもの
である。

ところが、本発明者等は、このように設けられた酸化物
系絶縁被膜が非晶質合金薄帯の磁気特性を改善する上で
も効果があることを、その後の研究により解明した。

本発明は、この解明に基づき完成されたものであり、磁
区の配列を乱すことなく、層間抵抗及び耐食性が改善さ
れた非晶質合金材料を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の非晶質合金材料は、その目的を達成するため、
陽極処理により形成した高絶縁抵抗の酸化物からなる付
着量５〜５００■／ｍの被膜をもつことを特徴とする。

以下、本発明を具体的に説明する。なお、本発明の非晶
質合金材料とは、薄帯、線材等の種々の形態をもつもの
を指すが、以下の説明では薄帯を例にとっている。

高絶縁抵抗の酸化物は、陽極処理によって非晶質合金薄
帯の表面にたとえば粒子状となって形成される。すなわ
ち、非晶質合金薄帯を陽極として電解液中に浸ｉｎし、
或いは電解液を非晶質合金薄帯表面に塗布し、陰極との
間に電圧を印加することにより、電解液から析出する酸
化物を非晶質合金薄帯の表面に均一に付着させる。この
陽極処理の採用により、酸化物の付着は、凸部に薄く凹
部に厚くなることがないように、非晶質合金薄帯表面の
凹凸に倣って行われる。

ここで使用される酸化物としては、溶液電解法により陽
極上に付着する全ての酸化物を使用することができ、具
体的にはＡｔ　ｚｏｚ、　Ｚｒ０ｚ、　Ｔａ０ｚ等があ
る。ただし、この酸化物としては、非晶質合金薄帯の層
間抵抗を増加させることから、高絶縁性のものであるこ
とが必要である。

この酸化物は、非晶質合金薄帯の両面又は片面のいずれ
に付着させても良い。片面にのみ付着させる場合、華ロ
ール法で鋳造された非晶質合金薄帯においては、表面粗
さの大きなロール側表面に酸化物を付着させる方が、自
由面に付着させることに比較して、鉄損を向上させる上
でより効果的である。また、片面に酸化物を付着させる
方決としては、ロール面上で非晶質合金薄帯に電解液を
連続的に塗布する方法が採用できるので、生産性に優れ
ている。

この陽極処理によって形成される酸化物の付着量は、５
〜５００ｇ／　ｒｄ　、より望ましくは１０〜２００ｗ
／、（とする。この付着量が５１１ｗ／ｍを下回るとき
には、初期の絶縁抵抗が得られず、また耐食性の向上も
図られない。他方、付着量が５００■／イを越えるとき
、不均一応力や板厚方向の応力を生し易く、磁区の配列
に乱れが生し、鉄ｔｉが劣化することになる。また、付
着された酸化物が発扮し易くなる欠点も生じる。

〔作用〕

鋳造されたままの非晶質合金薄帯の表面には、鋳造時に
空気や不活性ガス等がｌ会場とロール表面との間に巻き
込まれること等に起因して、凹凸が生じる。この凹凸は
、非晶質合金板を重ねた場合に、仮同士が面接触するこ
とを防ぎ、層間抵抗の低下ひいては渦電流の増加を生起
させない上で効果があるものとされている。しかし、こ
のような凹凸面をもつ非晶質合金薄帯においても、その
表面に絶縁被膜を設けることにより、鉄心に積層した場
合の層間抵抗が向上し、渦電流損の改善が図られること
は勿論である。

この点、先願の特願昭６０−６７２１５号においては、
陽極処理によって酸化物を非晶質合金薄帯の表面に付着
させている。しかし、この酸化物の付ｉｔは、鉄損を劣
化させないためとして、１０■／ｍ以下が好ましいとさ
れている。

ところが、その後の研究により、この陽極処理で非晶π
合金薄帯表面に付着した酸化物は、その付着量を適正に
、すなわち５〜５００■／、（の範囲に維持する限り、
前述の上限値を越える■［囲であっても、焼鈍時におけ
る磁区に整列に悪影客を与えることなく、層間抵抗の向
上に有効なものであることが判った。

たとえば、酸化物としてアルミナを例にとって説明する
と、アルミナの熱膨張率は非晶質合金薄帯の熱膨張率に
ほぼ等しい。そのために、被覆した非晶質合金薄帯を焼
鈍しても、非晶質合金薄帯に不均一な応力が生じず、磁
区の配列が乱されない。ところが、被覆層の１′！、み
が大きくなると、その厚み方向に沿った収縮が非晶質合
金薄帯に作用するようになる。このため、非晶質合金薄
帯の表面に、その板厚方向に沿った力が働き、表面層で
はこの収縮力に影響されて磁区が成長する。その結果、
磁束に対して抵抗となるような磁区が生じる。

そこで、この収縮力の影響が少なく、しかも必要な表面
抵抗を得るとき、磁区の乱れによる鉄ＦＭが少なく、層
間抵抗に起因する渦電流損に優れた非晶質合金薄帯が得
られる。このような陽極処理によって形成した酸化物の
挙動を研究した結果、本発明においては、絶縁被膜を構
成する酸化物の付着量を５〜５００■／ｍ′と特定した
ものである。

この付着蓋は、層間抵抗の改善効果及び鉄損の悪化を比
較・勘案して定められたものである。すなわち、付着量
が５■／ｍ未満のときには酸化物の付着による層間抵抗
の改善効果が充分でなく、また５００ｍｇ／ｍ２を越え
るときには母材に圧縮応力が発生し易（なって、磁区の
乱れを誘発する。なお、５〜５００ｍｇ／ｎ（の範囲で
比較的厚く酸化物を形成した場合、耐食性の向上も図ら
れる。

〔実施例〕

以下、実施例により、本発明の効果を具体的に説明する
。

単ロール法で製造されたＦｅｔｑ、ｓＢ＋ｉ、＋Ｓｉｈ
、ｑＣｏ、ｓ（原子％）の組成を持ち板厚が２５Ｐの非
晶質合金薄帯を、アルミン酸ソーダ２５ｇ／ｌ！を含有
する電解液中で陽極として電流回度６Ａ／ｄｍ”で電解
を行った。電解時間の経過と共に、付着したＡＩ、Ｏ，
の量が増加した。

第１図は、このようにしてｌ１１ｚＯｉを付着した非晶
質合金薄帯の層間抵抗及び重板で測定した鉄損を、Ａｌ
２Ｏ，付着量との関係において示したグラフである。な
お、Ａｔ　ｚ　０３の付着量を示す横軸には、対数目盛
りをとっている。

この図から明らかなように、酸化物の付着量の増加と共
に層間抵抗が増加している。この層間抵抗が大きな非晶
質合金薄帯を鉄心として積層したとき、隣接する板材の
間に流れる電流が少なくなり、それに起因する渦電流損
が改善された。たとえば、ＡＩ　、Ｏ，を付着させない
非晶質合金薄帯からトロイダルコアを作った場合の渦電
′／Ｒ損が０．１２Ｗ／　ｋｇであったのに対し、付着
１ｔ４０■／Ｍ及び１００＊／ｍのＡｌｔｏｓを付着さ
せた非晶質合金薄帯を巻き加工して作ったトロイダルコ
アの渦電流損は、それぞれ０．０３Ｗ／ｋｇ及び０．０
４Ｗ／ｋｇであった。

また、第２図は、酸化物付着量に応じて非晶質合金薄帯
内部の磁区がどのように変わるかを示した図である。

同図ｆＩｌ＋は、酸化物の付着がない非晶質合金薄帯の
磁区配列を示し、同図（ｂｌ及び同図ｔｅｌはそれぞれ
５０ｍｇ／ｍ２及び６００■／Ｍの付着量で酸化物被膜
を形成した場合の磁区配列を示す。

すなわち、被覆なしの非晶質合金薄帯にあっては、磁区
の乱れがない、また、５０■／１１（の付着量で被覆を
施した場合にも、磁区の乱れはほとんどない、これに対
して、本発明の範囲を越える６０ＯＮ／−の付着量て被
覆を施した場合には、磁区がかなり乱されており、その
境界が同図（Ｃ）において点線として示すように不鮮明
になっている。これらの結果が、第１図における鉄損の
上昇曲線として表されている。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の非晶質合金材料におい
ては、陽極処理によって非晶質合金表面に形成される酸
化物系絶縁被膜の厚みを特定しているので、磁区配列を
乱すことなく眉間抵抗の改善が図られる。したがって、
この非晶質合金材料を積層した場合、渦電流損の少ない
鉄心が得られる。また、この酸化物系絶縁被膜は、非晶
質合金材料を発錆から保護する作用をも発揮するので、
イ３れた磁気特性が長期にわたって安定して維持される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は陽極処理によって非晶質合金薄帯表面に設けた
Ａｔ２０．付＠星との関係において層間抵抗及び鉄用の
変化を示すグラフであり、第２図はその付着量を変えた
場合における非晶質合金薄帯内部の磁区の整列状態を比
較して示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、陽極処理により形成した高絶縁抵抗の酸化物からな
   る付着量５〜５００ｍｇ／ｍ＾２の被膜をもつことを特
   徴とする表面処理した非晶質合金材料。