JPS6387716A - 非晶質合金材料の表面処理方法 - 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回転機等の電気機器の鉄心として使
用される非晶質合金材料の表面処理方法に関する。

〔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、板厚を薄くすること
により、渦電２ｉｔＩｊｌｉ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は、電気抵抗が高く、鉄損が著しく
低減されており、非晶質構造をもつことから異方性もな
い、更に、励磁特性も優れているので、この非晶質合金
薄帯は鉄心材料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、眉間抵抗、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
く層間抵擢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、前述の特願昭６０−６７２１５
号においては、単位板厚−当たり通常１０■／ｒｒｒ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、不均一応力を生じ易く、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、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、表面処理工程に改良を
加えることにより、鉄損、眉間抵抗、耐食性等が改善さ
れた非晶質合金材料を製造することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の表面処理方法は、その目的を達成するために、
非晶質合金材料を陽極として電解液に接触させることに
より、高絶縁抵抗の酸化物を前記非晶質合金材料の表面
に付着させ、次いで該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、Ｎａ材等の
種々の形態のものがあるが、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、陽極処理によってたとえば粒子
状の形態で非晶質合金薄帯の表面に形成される。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
掻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Ａｊ　ｇｏｓ、　Ｚｒ０ｚ、　Ｔａｃｔ等があ
る。ただし、この酸化物としては、非晶質合金薄帯の眉
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、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■／
％、望ましくは５０〜１００■／イとすることが良い、
この付着量を厚みに換算すると、おおよそ平均厚みで０
．００３〜０．３ＪＪｌとなる。この付着量が５■／ｄ
を下回るとき、初期の絶縁抵抗が得られず１また耐食性
の向上も図られない、他方、付着量が５００■／ｎ（を
越えるとき、不均一応力を生じ易く、鉄損が劣化するこ
とになる。また、付着された酸化物が発粉し易くなる欠
点も生しる。

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としては、クロム
酸、或いは燐酸や硫酸等の酸、シリカ、コロイダルシリ
カ等から選ばれた少なくとも１種以上とクロム酸との混
合物から得られる酸化物、水和物等がある。また、有機
質樹脂を使用することも可能である。

また、その付着量は、１〜２００１１１ｒ／ｒｄとする
ことが望ましい、この付装置が２００■／ｒｒｌを越え
るとき鉄損の劣化を生じ、１■／ｄ未溝では磁性、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、ノイーコート。

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、前述の酸化物系と同様に、陽極処理
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Ｊし表面との間に巻き
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
合の眉間抵抗が増加し、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、鉄損を劣化させ
ないために、単位板厚−当たり５■／ｎｌ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の表面に付着した酸化
物は、その付着量を５〜５００ｗ／−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、眉間抵抗の向上に有効なものであることが判明し
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
鮮明になることがあった。

これは、陽極処理によって生成した酸化物が焼鈍時に収
縮するときの力が、非晶質合金材料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整列
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、本発明にあっては、非晶質合金材料の表面に陽
極処理によって酸化物系絶縁被膜を設けた後で、更に磁
性劣化抑制作用をもつコーティング材の層を設けている
。このコーティング材層は陽極処理によって形成された
酸化物系絶縁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
より磁気特性の改善が図られてい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、陽
極処理で生成した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て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、この表面方向の張
力のため、非晶質合金材料内部において磁区が細分化さ
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、陽極処理に続いてコーティング材層を
設けるとき、得られ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、
高周波用鉄心を始めとして種々の鉄心として優れた材料
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Ｆｅｔｑ、　５１１１　ｓ、　
＋Ｓｉｉ、　ｑｃａ、　ｓ（原子％）の組成を持ち板厚
が２５ＪＩＩの非晶質合金薄帯を、アルミン酸ソーダ２
５ｇ／ｌを含む電解液中で陽極として電流密度６Ａ／ｄ
ａ”で電解を行った。

電解を１秒間継続したところ、付着量６０■／ｄの割合
でＵ　、ａ３が非晶質合金薄帯の表面に付着した。

次いで、ＡｌＢ１２が付着された非晶質合金薄帯の表面
を、５ｇ／ｊ！のクロム酸を含む溶液に１秒間浸漬した
。これによって、Ｃｒｚ０３換算で５■／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、窒素ガス雰囲気中で磁場焼
鈍した。得られた製品の鉄損を、単板に付いては鉄ｔｊ
ｌ　Ｉとして、トロイダル鉄心に付いては鉄損■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。

この表から明らかなように、本実施例により得られた単
板は、Ｕ　、Ｏ，被膜やクロム酸系被膜を設けたものに
比較して鉄損が格段に優れており、コーティングをして
いない無垢の非晶質合金薄帯の鉄損にほぼ等しい。とこ
ろが、無垢の非晶質合金薄帯をトロイダル状に巻き加工
した場合には、その眉間抵抗が小さいために渦電流損に
起因した鉄損が０．３０Ｗ／ｋｇと大きくなっている。

これに対して、本実施例の場合には、鉄損が２７３程度
に小さくなっている。

そして、アルミナ及びクロム酸化物をコーティングした
本実施例の場合、耐食性が優れているので、このような
磁気特性が長期間にわたり安定して発揮される。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の表面処理方法によると
き、陽極処理によって非晶質合金材料表面に付着してい
る酸化物の上に更に磁性劣化抑制作用をもつコーティン
グ材を塗布しているので、非晶質合金材料の表面がこれ
ら酸化物及びコーティング材によって覆われる。そのた
め、この非晶質合金材料を磁場焼鈍した際に、陽極処理
によって生成した酸化物によって付与される張力がコー
ティング材により非晶質合金材料の表面方向に沿った張
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
、酸化物及びコーティング材により非晶質合金材料の全
面を覆っているので、眉間抵抗及び耐食性も優れた製品
が得られる。したがって、このようにして得られた非晶
質合金材料を電気機器の鉄心として使用するとき、長期
間にわたって優れた磁気特性を発揮させることができる
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、非晶質合金材料を陽極として電解液に接触させるこ
   とにより、高絶縁抵抗の酸化物を前記非晶質合金材料の
   表面に付着させ、次いで該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とを特徴とする非晶質合
   金材料の表面処理方法。