JPS6386890A - 複合被膜を有する非晶質合金材料 - 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９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回転機等の電気機器に使用される鉄心材料とし
ては、励磁特性が良好であり、鉄損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（し、内部応力を下げることにより、ヒステリシスを
員を低減させ、また電気抵抗を高め、板厚を薄くするこ
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ず材料として、珪素鋼板がこれまで
用いられている。

この珪素鋼板は、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った。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質合金の薄帯を製造する
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が高く、非晶を構造のた
め鉄崩が著しく低減され、異方性がない、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ｒ
４として大いに期待される材料である。

この非晶質合金薄帯を加工して電気機器の鉄心等として
使用する場合、層間（氏抗、耐食性等が問題となる。

そこで、本発明者等は、この問題を解決するものとして
、陽極処理によって非晶質合金薄帯の表面に酸化物系絶
縁被膜を形成することを開発し、これを特願昭６０−６
７２１５号として出願した。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は、単位板Ｗ−−当たり通常１０■
／Ｉ以下の厚みとしている。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
生し易く、磁気特性、特に商用周波数鉄損を劣化させる
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材料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、これ
を別途出願した。

本発明は、この酸化物系絶縁被膜を設けた非晶質合金材
料の特性を更に向上させるべく、陽極処理による酸化物
の付着に加えて他の絶縁物を併用することにより、鉄１
員、Ｎ間抵抗、耐食性等を改善し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に
、陽極処理により形成された高絶縁抵抗の酸化物及び該
酸化物に驕接した磁性劣化抑制作用をもつコーティング
材からなる複合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、本願明細書で
いう非晶質合金材料としては、帯材、板材５線材等の種
々の形状のものがあるが、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漬し、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１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Ａｌｔｏｓ、　ＺｒＯ□、　ＴａＯ□ａ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′１ｊＡｉｉ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０片面にのみ付着させる場合、単ロ
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
方法は、ロール面上で非晶質合金薄帯の電解液を連続的
に塗布することにより行うことができるので、生産性に
優れている。

この陽極処理による酸化物の付着量は、５〜５００■／
イ、望ましくは５０〜１００■／ｄとすることが良い、
この付＠量を厚みに喚算すると、おおよそ平均厚みで０
．００３〜０．３％となる。この付着量が５■／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■／ｄを越
えるとき、不均一応力を生じ易く、鉄場が劣化する。ま
た、付着された酸化物が発粉し易くなる欠点も生じる。

次いで、この陽極処理によって酸化物を付着した非晶質
合金薄帯の表面に、磁性劣化抑制作用をもつコーティン
グ材を塗布する。このコーティング材の一部は、陽極処
理によって付着された酸化物の相互間隙を充填するよう
な状態で非晶質合金薄帯表面に設けられる。

このコーティング材としては、陽極処理によって形成さ
れる酸化物より熱膨張率が大きなりロム酸、燐酸、シリ
カ、コロイダルシリカ等から選ばれた１種以上とクロム
酸との混合物から得られる酸化物、水和物等、或いはを
８１賞樹脂等がある。

また、その付着量は、１〜２００■／Ｍとすることが望
ましい、この付着量が２００■／−を越えるとき鉄損の
劣化を生し、１■、７１未満では磁性、耐食性等の改善
がみられない、この付着量のより好ましい範囲は、３〜
２０■／ｄである。

このコーティング材は、浸漬法、バーコード。

ロールコート、スプレーコート等の通常採用されている
塗布方法によって、非晶質合金薄帯の表面に塗布するこ
とができる。また、クロメート処理等の陰掻処理によっ
て付着させることも可能である。

〔作用〕

鋳造されたままの非晶質合金材料の表面には、鋳造時に
空気や不活性ガス等が溶湯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、板同士が面接触すること
を防ぎ、眉間抵抗の低下ひいては渦電流の増加を生起さ
せない上で効染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材料においても、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
の層間抵抗が増加し、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号では、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、この酸化物の付着量は、鉄…を劣化させ
ないために、単位板厚−当たり５■／ｄ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
極処理によって非晶質合金材料表面に付着した酸化物は
、その付着量を５〜５００　＋ｑｒ／　ｒｄの範囲に維
持する限り、焼鈍時における磁区の整列に悪影響を与え
ることなく、層間抵抗の向上に存効なものであることが
判った。

このように、比較的大きな付着量で酸化物の被膜を非晶
質合金材料の表面に設けるとき、非晶質合金材料の内部
構造を顕微鏡で観察すると、ときとして磁区の境界が不
鮮明になる場合があった。

これは、焼鈍時に酸化物が収縮するときの力が、非晶質
合金材料内部の磁区の成長に影響を与えた結果であると
推察される。すなわち、酸化物の収縮力が、非晶質合金
材料の長手方向に交叉して、たとえば板厚方向に沿って
非晶質合金材料に作用した場合に、その作用方向に沿っ
て磁区が成長する。そのため、配向性の異なるものが磁
区に含まれて、磁区の境界を不鮮明にしているものであ
ろう。

そこで、本発明においては、非晶質合金材ｉ４の表面に
設ける被膜を、陽極処理によって生成した酸化物と磁性
劣化抑制作用をもつコーティング材とが共有する複合被
膜としている。このコーティング材は、陽極処理により
生成した酸化物系被膜の厚みを大きく変えないことから
、酸化物の間隙に充填された状態にあり、次のような理
由によって磁気特性の改善が図られるものと推察される
。

すなわち、このコーティング材自体の収縮によって、酸
化物が収縮するときの力が非晶質合金材料の表面に沿っ
た方向に延びる張力に変えられ、鉄損に悪影響を及ぼす
磁区の成長が抑制される。

そのために、配向性に優れた磁区が得られる。また、こ
の表面方向に沿った張力のため、非晶質合金材料内部に
磁区が細分化され、磁壁の移動に必要なエネルギーが軽
減される。このような理由から、複合被膜を形成した非
晶質合金材料は、優れた鉄損を示すようになる。また、
磁区が細分化されているために、その被覆された非晶質
合金材料は、高周波用鉄心を始めとして種々の鉄心とし
て適した材料となる。

〔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Ｆｅｔｗ、　ｓＢ＋　ｓ、　＋
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を含む電解液中で陽極として電流密度６Ａ／ｄａ”で
電解を行った。

電解を１秒間継続したところ、付着量６０■／ｒｒＩの
割合でＡＩｔｏ３が非晶質合金薄帯の表面に付着した。

次いで、ＡＩ、０．が付着された非晶質合金薄帯の表面
を、５ｇ／ｌのクロム酸を含む溶液に１秒間を受ン貞し
た。これによって、Ｃｒｚ０５換算で５曜／ｄのクロム
酸が付着した。

このようにして表面処理された非晶質合金薄帯を、単板
及びトロイダル鉄心として、窒素ガス雰囲ス中で磁場焼
鈍した。得られた製品の鉄…を、単板に付いては鉄損Ｉ
として、トロイダル鉄心に付いては鉄ｔｕＴｌとして、
それぞれ次表に示す、なお、この表には、湿度９８％の
湿潤雰囲気下で５０℃の恒温恒湿発錆テストを行った結
果を相対評価したものを併せて示している。

また、第１図は、クロム酸付着量を５■／Ｍで一定とし
、アルミナの付着量を変化させたときの非晶質合金薄帯
の鉄損を示すグラフである。このグラフから明らかなよ
うに、アルミナ付着■を５〜５００曜／ｍ′の範囲に維
持するとき、鉄損の増加はほとんどみられない。

また、第２図は、被覆層を種々変えたときの非晶質合金
薄帯内部の磁区配列を対比して示すものである。すなわ
ち、同図ｔａ＋は、被覆なしの非晶質合／？ｉ薄帯にお
ける磁区配列を示す。この場合、磁区の乱れがない、同
図ｔｂ＋は、５０■／ｄのアルミナと５　ｍｇ　／　ｒ
ｒｌのクロム酸からなる複合被膜を設けた場合であり、
磁区配列に乱れがなく、しかも磁区が細分化されている
。同図ｆｃ）は、３００ｑｒ／ｍのアルミナと５■／ｄ
のクロム酸からなる複合被膜を設けた場合であり、磁区
の細分化が行われているものの、磁区配列に若干の乱れ
を生じている。また、同図ｆｄｌは、クロム酸を含存し
ない被膜を設けた場合の磁区配列を示し、磁区の境界が
不鮮明になっている。これらの結果が、第１図における
鉄損の改善となって現れているものと考えられる。

なお、第２図において、磁区配列の乱れを点線で表して
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、磁性劣化抑制作用をもつコーティング材が酸化物
に隣接した複合被膜によって非晶質合金材料の表面が覆
われているので、酸化物が焼鈍時に収縮する力が非晶質
合金材料の表面に沿った張力に変換され、磁束に対して
抵抗となるような磁区の発生を抑えることができ、鉄損
が大幅に改良される。また、このコーティング材の併用
によって、磁区の細分化が行われるので、高周波用鉄心
を始めとして種々の鉄心に適したものとなる。そして、
酸化物により非晶質合金材料の表面抵抗が増加するので
、これを鉄心として積層したとき層間抵抗に起因する渦
’Ｉ流漬の改善が図られる。更に、この複合被膜によっ
て非晶質合金材料の発錆が防止されることから、これら
の優れた磁気特性が長期にわたり安定して発渾される。

【図面の簡単な説明】

第１図はアルミナ付着型と鉄損との関係を示すグラフで
あり、第２図ｆａｌ〜ｆｄｌは各種被膜をもうけた非晶
質合金薄帯の磁区配列を対比して示すものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、陽極処理により形成された高絶縁抵抗の酸化物及び
   該酸化物に隣接した磁性劣化抑制作用をもつコーティン
   グ材からなる複合被膜を有する非晶質合金材料。