KR0140788B1 - Ultrathin fe based nanocrystalline alloys and method for preparing ultrathin ribbons - Google Patents

Ultrathin fe based nanocrystalline alloys and method for preparing ultrathin ribbons

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KR0140788B1 KR1019950006875A KR19950006875A KR0140788B1 KR 0140788 B1 KR0140788 B1 KR 0140788B1 KR 1019950006875 A KR1019950006875 A KR 1019950006875A KR 19950006875 A KR19950006875 A KR 19950006875A KR 0140788 B1 KR0140788 B1 KR 0140788B1
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Abstract

본 발명은 다음 조성식으로 표시되며 평균 입경이 5 내지 20nm인 결정립으로 된 것을 특징으로 하는, 자심 손실이 적고 고주파 특성이 우수한 철계 극박형 초미세 결정 합금 및 그의 극박형 박대의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an iron-based ultra-thin ultrafine crystal alloy having low magnetic loss and excellent high-frequency characteristics, and a method for producing the ultra-thin thin ribbon, which is represented by the following compositional formula and has an average particle diameter of 5 to 20 nm.

Fe100-x-y-z-wBwNbyCuzMw Fe 100-xyzw B w Nb y Cu z M w

식중, M은 Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Y, Zr, Mo, Hf 및 Ta 중에서 선택된 1개 이상의 원소이며, x, y, z 및 w는 각각 원자 %로서 5≤x≤15, 5≤y≤15,0≤z≤5, 0≤w≤5 및 10≤x+y+z+w≤40을 만족시키는 수이다.Wherein M is at least one element selected from Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Y, Zr, Mo, Hf and Ta, and x, y, z and w are each 5% as atoms X? 15, 5? Y? 15, 0? Z? 5, 0? W? 5 and 10? X + y + z + w?

Description

극박형 철계 초미세 결정 합금 및 극박형 박대의 제조 방법Manufacturing method of ultra-thin iron-based ultrafine crystalline alloy and ultra-thin thin ribbon

제1도는 본 발명에 따라 철계 초미세 결정 합금의 분사 압력(0.16kg/cm2)에 따른 박대의 두께 변화를 나타낸 그래프.1 is a graph showing the thickness change of the thin ribbon according to the injection pressure (0.16kg / cm 2 ) of the iron-based ultrafine crystal alloy according to the present invention.

제2도는 본 발명에 따라 철계 초미세 결정 합금의 용탕 냉각롤의 선속도에 따른 박대의 두께 변화를 나타낸 그래프.2 is a graph showing the thickness change of the thin ribbon according to the linear velocity of the molten metal cooling roll of the iron-based ultra-fine crystal alloy according to the present invention.

제3도는 본 발명에 따라 단일롤형 액체 급냉 방법에 의해 제조한 철계 초미세 결정 합금 박대의 두께에 따른 자심 손실(core loss)(100kHz, 0.2T조건에서 측정)의 변화를 나타낸 그래프.3 is a graph showing the change in core loss (measured at 100 kHz, 0.2T condition) according to the thickness of the iron-based ultrafine crystal alloy ribbon prepared by the single roll type liquid quenching method according to the present invention.

제4도는 본 발명에 따라 단일롤형 액체 급냉 방법에 의해 제조한 철계 초미세 결정 합금 박대의 주파수에 따른 실효 투자율의 변화를 나타낸 그래프.4 is a graph showing the change in the effective permeability according to the frequency of the iron-based ultrafine crystalline alloy ribbon prepared by a single roll liquid quenching method according to the present invention.

제5도는 본 발명에 따라 단일롤형 액체 급냉 방법에 의해 제조한 철계 초미세 결정 합금 박대의 두께의 따른 자심 손실(1MHz, 0.2T조건에서 측정)의 변화를 나타낸 그래프.5 is a graph showing the change of magnetic core loss (measured at 1 MHz, 0.2T condition) according to the thickness of the iron-based ultrafine crystal alloy ribbon prepared by the single roll type liquid quenching method according to the present invention.

제6도는 본 발명에 따라 철계 초미세 결정 합금의 분사 압력(0.16kg/cm2이상)에 따른 박대의 두께 변화를 나타낸 그래프.6 is a graph showing the thickness change of the thin ribbon according to the injection pressure (0.16kg / cm 2 or more) of the iron-based ultrafine crystal alloy according to the present invention.

본 발명은 저자심 손실과 우수한 고주파 특성을 나타내는 극박형 철계 초미세 결정 합금 및 그의 극박형 박대(薄帶)의 제조방법에 관한 것이다. 더 구체적으로 말하자면, 본 발명은 철계 합금을 사용하여 액체 급냉 방법에 의해 비정질 박대를 제조함에 있어서, 각종 제조 변수를 적절히 제어하여 두께 3 내지 12㎛의 철계 초미세 결정 합금 극박형 박대를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-thin iron-based ultrafine crystal alloy exhibiting low core loss and excellent high frequency characteristics and a method for producing the ultra-thin thin ribbon. More specifically, the present invention is a method for producing an iron-based ultra-fine crystalline alloy ultra-thin ribbon having a thickness of 3 to 12㎛ by appropriately controlling various manufacturing parameters in the production of amorphous ribbon by the liquid quenching method using an iron-based alloy. It is about.

액체 급냉법으로 제조된 비정질 자성 합금 박대는 1970년대에 개발되어 새로운 연자성 재료로서 활발하게 연구가 진행되어 왔다. 이 비정질 재료는 철계와 Co계로 크게 분류할 수 있는데, 포화 자속 밀도가 큰 철계 비정질 합금은 상용 전력용 변압기 철심 재료로 실용화를 위한 연구가 진행되고 있으며 고투자율, 저자심 손실, 그리고 영자왜의 Co계 비정질 합금은 수 100kHz대역에서 작용되는 스위칭 전원용 자기 부품 분야에서 광범위하게 이용되고 있다.Amorphous magnetic alloy thin ribbons prepared by the liquid quenching method were developed in the 1970s and have been actively studied as new soft magnetic materials. These amorphous materials can be broadly classified into iron-based and Co-based materials. Iron-based amorphous alloys with high saturation magnetic flux densities have been studied for practical application as commercial core transformer core materials. System amorphous alloys are widely used in the field of magnetic components for switching power supplies operating in the several 100 kHz band.

최근 각종 전자기기의 경박단소형화(輕薄短小形化)에 따라 전자기기용 전원에 대한 소형화 및 이를 위한 고주파화의 요구가 더욱 강하게 대두되고 있으며, 이에 따라 Co계 비정질 합금 박대를 이용한 고주파용 자심의 경우 동작 주파수를 1kHz대역으로까지 끌어 올리기 위한 많은 연구가 행해져 왔다.Recently, the demand for miniaturization and high frequency for the power supply for electronic devices is increasing more and more according to the light and small size miniaturization of various electronic devices. Accordingly, in the case of high frequency magnetic cores using Co-based amorphous alloy thin ribbons Much research has been done to bring the operating frequency up to the 1 kHz band.

이들 연구의 결과로서, 최근 통상의 급냉 박대의 두께보다 훨씬 얇은 10㎛이하의 극박형 Co계 비정질 합금 박대 제조가 이루어졌는데, 종래 두께(약20㎛)의 박대에 비해 자심 손실 및 고주파 특성이 크게 개선되었다고 보고된 바 있다(일본국 특허 공개 평3-90547호). 이러한 연구의 배경은 금속 자심의 경우 고주파에서 발생하는 자기 손실의 대부분을 와전류 손실이 차지하므로, 고주파 특성을 개선하기 위해서는 와전류 손실을 저감시키는 것이 필요하다는 데 있다. 고전적인 이론에 의하면, 와전류 손실(We)은 다음과 같이 표현할 수 있다.As a result of these studies, ultra-thin Co-based amorphous alloy ribbons having a thickness of 10 µm or less, which is much thinner than the thickness of conventional quenching ribbons, have recently been produced. It has been reported to have been improved (Japanese Patent Laid-Open No. 3-90547). The background of this study is that in the case of metal magnetic core, the eddy current loss accounts for most of the magnetic losses generated at the high frequency. Therefore, it is necessary to reduce the eddy current loss to improve the high frequency characteristics. According to the classical theory, the eddy current loss (We) can be expressed as

We=(π·t·f·Bm)2We = (πtfBm) 2

상기 식에서, t는 두께, f는 동작 주파수, Bm은 최대 유도 자속, p는 전기 저항을 나타내고 있다. 따라서, 이 식은 박대의 두께 감소에 의해 자심 손실을 감소시키는 것이 가능함을 제시하고 있다.Where t is thickness, f is operating frequency, Bm is maximum induced magnetic flux, and p is electrical resistance. Therefore, this equation suggests that it is possible to reduce the magnetic core loss by reducing the thickness of the ribbon.

그러나, 지금까지 극박형 박대 제조의 대상이 되어온 Co계 비정질 합금은 우수한 특성을 나타냄에도 불구하고 포화 지속 밀도가 낮을 뿐만 아니라 Co의 가격이 높고 또 자원이 지역적으로 편재하므로 공급이 불안정해질 수도 있을 것으로 생각된다. 본 발명자들은 이러한 단점을 극복하고 보다 광범위한 응용을 위해서 고포화 자속 밀도와 저보자력의 우수한 자기적 특성을 보유하는 철계 초미세 결정 합금의 조성을 선택하여, Co계 비정질 합금에 비해 용융 상태에서 낮은 유동도 등의 물리한 성질을 가지고 있음에도 불구하고 박대 제조 조건을 적절히 제어하여 새로운 극박형 철계 초미세 결정 합금의 제조를 시도하였다.However, Co-based amorphous alloys, which have been the subject of ultra-thin thin ribbons, have excellent qualities, but not only low saturation density, but also high price of Co and local ubiquitous resources may cause supply instability. I think. The inventors have selected a composition of an iron-based ultrafine crystal alloy that has high magnetic flux density and excellent magnetic properties of low coercivity for overcoming these shortcomings and for a wider range of applications. In spite of the physical properties of the present invention, a new ultra-thin iron-based ultrafine crystal alloy was attempted by appropriately controlling the production conditions of the ribbon.

본 발명자들은 상기의 사항들을 종합적으로 고려하여, 철계 초미세 결정 합금 조성의 용탕을 단일롤형 액체 급냉 방법에 의해 극박형 비정질 박대로 제조한 후, 적정 조건으로 열처리하여 고주파 자기 특성이 종래의 두께를 가진 초미세 결정 합금에 비해 크게 개선된 새로운 극박형 합금의 제조 방법을 개발하였으며, 이와 같은 발견을 기초로 본 발명을 완성하게 되었다.In view of the above-mentioned matters, the inventors of the present invention have prepared a molten iron-based ultrafine crystalline alloy composition into an ultra-thin amorphous thin ribbon by a single-roll liquid quenching method, and then heat-treats it under appropriate conditions to obtain a high-frequency magnetic property. We have developed a new ultra-thin alloy manufacturing method which is significantly improved compared to the ultrafine crystalline alloy with excitation.

본 발명의 목적은 저자심 손실과 우수한 고주파 특성을 나타내는 극박형 철계 초미세 결정 합금 및 그의 극박형 박대 제조 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an ultra-thin iron-based ultrafine crystalline alloy exhibiting low core loss and excellent high frequency characteristics and a method for producing the ultra-thin thin ribbon.

이러한 본 발명의 목적은 다음 조성식으로 표시되며 평균 입경 5~20nm의 결정립으로 된 것이 특징인 극박형 철계 합금을 제공함으로써 달성된다.The object of the present invention is achieved by providing an ultra-thin iron-based alloy, which is represented by the following compositional formula and is characterized by crystal grains having an average particle diameter of 5 to 20 nm.

Fe100-x-y-z-wBwNbyCuzMw Fe 100-xyzw B w Nb y Cu z M w

여기서, M은 Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Y, Zr, Mo, Hf 및 Ta 중에서 선택된 1개 이상의 원소이며, x, y, z 및 w는 각각 원자 %로서 5≤x≤15, 5≤y≤15,0≤z≤5, 0≤w≤5 및 10≤x+y+z+w≤40을 만족시키는 수이다.Where M is at least one element selected from Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Y, Zr, Mo, Hf and Ta, and x, y, z and w are each 5% as atoms X? 15, 5? Y? 15, 0? Z? 5, 0? W? 5 and 10? X + y + z + w?

x가 5이하이면 급냉 상태에서 비정질을 얻을 수 없고 15 이상 일때는 Fe-B화합물 형성의 우려가 있으며, y가 5 미만일 때는 급냉 상태에서 비정질을 얻기 어렵고, 15이상이면 Fe-Nb화합물이 석출되기 쉽다. 그리고, z가 5이상에서는 결정화되어 비정질상이 급냉 상태에서 얻어지지 않는다. 또한, w가 위해서 나타낸 적정 조성 영역을 벗어나게 되면 자기적 특성이 급격하게 저하하게 된다.If x is 5 or less, amorphous cannot be obtained in the quench state, and if it is 15 or more, there is a risk of Fe-B compound formation. If y is less than 5, it is difficult to obtain amorphous in the quench state, and if 15 or more, Fe-Nb compound is precipitated. easy. And when z is 5 or more, it crystallizes and an amorphous phase is not obtained in a quenched state. In addition, when the w deviates from the proper composition region indicated for the purpose, the magnetic properties are drastically lowered.

본 발명은 바람직하게는 M이 Al, Mo 및 Cr중에서 선택되고, 8≤x≤10, 6≤y≤8, 0.5≤z≤2.0, 0.5≤w≤1.5, 특히 x=9, y=7, z=1, 및 0.5≤w≤1.5인 합금이다.Preferably the present invention preferably comprises M selected from Al, Mo and Cr, 8 ≦ x ≦ 10, 6 ≦ y ≦ 8, 0.5 ≦ z ≦ 2.0, 0.5 ≦ w ≦ 1.5, in particular x = 9, y = 7, z = 1 and 0.5 ≦ w ≦ 1.5.

또한, 본 발명의 상기 합금의 두께는 적절한 액체 급냉 조건의 제어에 의해 3 내지 12㎛범위에 존재한다.In addition, the thickness of the alloy of the present invention is present in the range of 3 to 12 μm by controlling the appropriate liquid quenching conditions.

또한, 본 발명은In addition, the present invention

1) 상기 식의 모합금을 공지의 진공 아크로에서 용해시켜 용탕을 얻는 단계,1) dissolving the master alloy of the above formula in a known vacuum arc furnace to obtain a molten metal,

2) 용탕이 1,000~1,500℃에 도달하였을 때 공지의 단일롤형 액체 급냉 방법에 따라서 용탕 분사 압력을 0.01 내지 0.3kg/cm2, 냉각롤의 선속도를 30 내지 65m/s, 및 용탕 분사실내의 진공도를 5x10-2토르 이하로 하여 박대를 제조하는 단계, 및2) When the molten metal reaches 1,000 ~ 1,500 ° C, the molten metal spraying pressure is 0.01-0.3kg / cm 2 , the linear velocity of the cooling roll is 30-65m / s according to the known single roll type liquid quenching method, Preparing a thin ribbon with a vacuum degree of 5 × 10 −2 Torr or less, and

3) 박대를 진공중에서 열처리하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철계 극박형 초미세 결정 합금 박대의 제조 방법에 관한 것이다.3) The present invention relates to a method for producing an iron-based ultra-thin ultra-fine crystal alloy ribbon, comprising the step of heat-treating the ribbon in vacuum.

본 발명의 제조 방법에 있어서, 석영관의 장방형 노즐 폭은 0.1~0.25mm이다. 단일롤 액체 급냉시, 급냉 장치의 용탕 분사실 내의 진공도는 바람직하게는 5x10-5토르 이하이다. 그리고, 석영관 노즐 분사압은 바람직하게는 0.02~0.16kg/cm2이며, 용탕 냉각롤의 선속도는 바람직하게는 35~60m/s이다. 극박형 박대를 제조한 후의 열처리는 일반적으로는 약500~650℃에서 약 20~120분 동안 수행하는데, 520~580℃에서 60분 동안 수행하는 것이 바람직하다.In the production method of the present invention, the rectangular nozzle width of the quartz tube is 0.1 to 0.25 mm. In single roll liquid quenching, the degree of vacuum in the molten metal spray chamber of the quenching device is preferably 5 x 10 -5 Torr or less. And the quartz tube nozzle injection pressure becomes like this. Preferably it is 0.02-0.16 kg / cm <2> , and the linear velocity of a molten metal cooling roll becomes like this. Preferably it is 35-60 m / s. After the ultra-thin thin ribbon is manufactured, heat treatment is generally performed at about 500 to 650 ° C. for about 20 to 120 minutes, and preferably at 520 to 580 ° C. for 60 minutes.

본 발명에 따라서, 두께 3~12㎛의 극박형 박대를 제조하기 위해서는 분사노즐의 형태 및 치수, 용탕의 온도, 용탕 분사실 내부의 진공도, 용탕의 분사 압력, 냉각롤의 선속도 등이 가장 큰 영향을 미치게 된다.According to the present invention, in order to manufacture an ultra-thin ribbon having a thickness of 3 to 12 μm, the shape and dimensions of the spray nozzle, the temperature of the molten metal, the degree of vacuum in the molten metal spray chamber, the spray pressure of the molten metal, the linear velocity of the cooling roll, etc. Will be affected.

다른 제조 조건이 일정하다면 비정질 급냉 박대의 두께의 조절은 용탕의 분사 압력과 냉각롤의 선속도를 변화시킴에 의해 가능하지만 박대의 두께를 줄이기 위해서 지나친 분사 압력의 감소는 박대폭이 과도하게 작아지거나 분사 노즐의 막힘 현상이 우려되며 또한 선속도의 증가는 진동을 증대시켜 오히려 역효과를 초래하게 된다. 따라서, 5x10-5토르 이하로 유지된 용탕 분사실 내에서, 용탕이 온도가 1,000~1,500℃일 때 0.02~0.16kg/cm2의 분사 압력으로 불활성 기체를 가함으로써, 노즐을 통하여 35~60m/s의 선속도로 회전하는 철제 냉각롤에 용탕을 분사시키는 경우 가장 양호한 박대 표면 조도와 두께가 얇은 극박형 박대를 얻을 수가 있다.If other manufacturing conditions are constant, the thickness of amorphous quenching strip can be controlled by changing the injection pressure of the molten metal and the linear speed of the cooling roll, but the reduction of the excessive injection pressure to reduce the thickness of the ribbon is excessively small or The clogging of the injection nozzle is concerned, and the increase in the linear velocity increases the vibration, which in turn causes adverse effects. Therefore, in the molten metal spray chamber maintained at 5x10 -5 Torr or less, the molten metal is applied 35 to 60 m / through the nozzle by applying an inert gas at an injection pressure of 0.02 to 0.16 kg / cm 2 when the temperature is 1,000 to 1,500 ° C. When molten metal is sprayed on a steel cooling roll rotating at a linear speed of s, an ultrathin thin ribbon having the best thin surface roughness and thickness can be obtained.

상기한 바와 같이, 철계 초미세 결정 합금을 단일롤의 선속도, 진공도, 냉각롤과 노즐의 간격 및 용탕 온도 등을 적절히 제어하여 급냉 응고 박대를 제조한 후 최적 열처리 결과 낮은 자심 손실과 고주파 특성이 우수한 극박형 박대를 얻을 수 있다.As described above, the iron-based ultrafine crystalline alloy was controlled by controlling the linear velocity, vacuum degree, cooling roll and nozzle spacing, and melt temperature, etc. of a single roll to prepare a quench solidified thin ribbon. Excellent ultra-thin ribbons can be obtained.

이하 본 발명을 실시예에서 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail in the Examples.

[실시예 1]Example 1

진공 아크로를 사용하여 Fe83원자%, B9원자%, Nb7원자%, Cu1원자% 및 기타 불가피한 원소로 이루어진 모합금을 진공 아크 용해로에서 제조하였다. 제조된 모합금을 장방향 노즐을 갖는 석영관 속에 넣고, 진공 및 불활성 분위기를 유지할 수 있는 단일롤형 액체 급냉 장치를 이용하여 두께 12㎛이하의 비정질 극박형 박대를 제조하였다.Using a vacuum arc furnace, a master alloy consisting of Fe 83 atom%, B 9 atom%, Nb 7 atom%, Cu 1 atom% and other unavoidable elements was prepared in a vacuum arc furnace. The prepared master alloy was placed in a quartz tube having a longitudinal nozzle, and an amorphous ultrathin ribbon having a thickness of 12 μm or less was prepared using a single roll liquid quenching apparatus capable of maintaining a vacuum and an inert atmosphere.

구체적으로, 급냉 장치의 내부를 5x10-5토르로 유지한 후, 용탕 온도가 1000~1500℃에 도달하면 0.02~0.16kg/cm2의 분사 압력으로 불활성 기체를 가함으로써 노즐을 통해 40~55m/s의 선속도로 회전하는 철롤에 용탕을 분사시켰다. 분사 압력에 따른 비정질 박대의 두께의 변화는 제1도에 나타내었다.Specifically, after maintaining the inside of the quenching apparatus at 5x10 -5 Torr, when the molten metal temperature reaches 1000 ~ 1500 ℃, 40 ~ 55m / through the nozzle by applying an inert gas at a spray pressure of 0.02 ~ 0.16kg / cm 2 The molten metal was sprayed on the iron roll rotating at a linear speed of s. The thickness change of the amorphous ribbon according to the injection pressure is shown in FIG.

[실시예 2]Example 2

두께 12㎛이하의 비정질 극박형 박대를 제조하기 위해 노즐을 통한 용탕의 분사 압력을 일정하게 하고 냉각롤의 선속도를 35~65m/s로 변화시킨 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다. 일정한 용탕의 분사 압력에서 냉각롤의 선속도에 따른 비정질 박대의 두께 변화를 제2도에 나타내었다.To prepare an amorphous ultrathin ribbon having a thickness of 12 μm or less, the injection pressure of the molten metal through the nozzle was made constant and the linear speed of the cooling roll was changed to 35 to 65 m / s. The thickness change of the amorphous thin ribbon according to the linear velocity of the cooling roll at the injection pressure of a constant molten metal is shown in FIG.

[실시예 3]Example 3

비정질 박대의 제조후 열처리를 행한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 12㎛이하의 극박형 박대를 제조하였다. 열처리는 외경 21mm의 구리 보빈에 적정 길이의 박대를 토로이드(toroid)형태로 감은 후 10-3토르의 진공 중에서 560℃로 1시간 동안 실시하였다. X선 회절 시험과 투과 전자 현미경으로 관찰한 결과, 약10nm이하의 결정립으로 구성된 bcc-Fe 결정상으로 변태되었음을 확인하였다. 시료의 자심 손실은 B-H분석기(B-H Analyzer, Iwatsu, SY820)로 100kHz, 0.2T에서 측정하였으며, 박대 두께에 따른 자심 손실의 변화를 제3도에 나타내었다.An ultra-thin ribbon of 12 µm or less was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amorphous ribbon was heat-treated. Heat treatment was performed for 1 hour at 560 ° C. in a vacuum of 10 −3 torr after winding a thin ribbon of an appropriate length in a copper bobbin having an outer diameter of 21 mm in a toroid shape. As a result of X-ray diffraction test and transmission electron microscopy, it was confirmed that the Bcc-Fe crystal phase composed of crystal grains of about 10 nm or less was transformed. The magnetic core loss of the sample was measured at 100kHz and 0.2T with BH analyzer (BH Analyzer, Iwatsu, SY820), and the change of magnetic core loss according to the thickness of the ribbon was shown in FIG.

[실시예 4]Example 4

실시예 1과 동일한 방법으로 두께 두께 7㎛이하의 박대를 제조한 후 실시예 3과 같이 열처리를 행하였다.A thin ribbon having a thickness of 7 μm or less was produced in the same manner as in Example 1, and then heat-treated as in Example 3.

이와 같이 하여 제조한 시료의 실효 투자율은 임피던스 분석기를 사용하여 측정하였으며, 주파수 변화에 따른 실효 투자율은 제4도에 나타내었다.The effective permeability of the samples thus prepared was measured using an impedance analyzer, and the effective permeability according to the frequency change is shown in FIG.

[실시예 5]Example 5

실시예 3과 같이 열처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 12㎛이하의 박대를 제조하였다.A thin ribbon having a thickness of 12 μm or less was prepared in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed as in Example 3.

이와 같이 하여 제조한 시료의 자심 손실의 변화를 1MHz, 0.2T의 동적 자화 조건 하에서 측정하였으며, 박대 두께에 따른 자심 손실은 제5도에 나타내었다.The change of magnetic core loss of the sample thus prepared was measured under dynamic magnetization conditions of 1 MHz and 0.2T, and the magnetic core loss according to the thickness of the ribbon was shown in FIG. 5.

[실시예 6]Example 6

Fe81.5~82.5원자%, B9원자%, Nb7원자%, Cu1원자%, Al, Mo 또는 Cr0.5~1.5원자%, 및 기타 불가피한 원소로 이루어진 모합금을 이용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 12㎛이하의 박대를 제조한 후 실시예 3과 같이 열처리를 행하였다.Example 1 except that a mother alloy composed of Fe 81.5-82.5%, B9 atomic%, Nb7 atomic%, Cu1 atomic%, Al, Mo or Cr0.5-1.5 atomic%, and other unavoidable elements In the same manner, a thin ribbon having a thickness of 12 µm or less was prepared, and then heat-treated as in Example 3.

이와 같이 하여 얻은 시료의 자심 손실을 측정하여, 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.The magnetic core loss of the sample thus obtained was measured, and the results are shown in Table 1 below.

[비교예 1]Comparative Example 1

두께 12㎛이상의 비정질 박대를 제조하기 위해 장방형 노즐을 통한 용탕의 분사 압력을 0.16~1.5kg/cm2로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시료를 제조하였다.Samples were prepared in the same manner as in Example 1, except that the injection pressure of the molten metal through the rectangular nozzle was 0.16 to 1.5 kg / cm 2 in order to manufacture an amorphous thin ribbon having a thickness of 12 μm or more.

이와 같이 하여 제조한 박대의 용탕 분사 압력에 따른 두께의 변화를 제6도에 나타내었다.The thickness change according to the molten metal injection pressure of the thin ribbon thus produced is shown in FIG.

[비교예 2]Comparative Example 2

두께 12㎛이상의 비정질 박대를 제조하기 위해 용탕 분사시 회전하는 냉각롤의 선속도를 30m/s이하로 유지하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시료를 제조하였다.Samples were prepared in the same manner as in Example 1 except for maintaining the linear velocity of the rotating cooling roll at 30 m / s or less in order to prepare an amorphous thin ribbon having a thickness of 12 μm or more.

이와 같이 하여 제조한 박대의 냉각롤의 선속도에 따른 비정질 박대의 두께 변화를 제2도에 나타내었다.The thickness change of the amorphous ribbon according to the linear velocity of the cooling roll of the ribbon thus produced is shown in FIG.

[비교예 3]Comparative Example 3

두께 12㎛이상의 박대를 제조하기 위해 장방형 노즐을 통한 용탕의 분사 압력을 0.16~1.5kg/cm2로 한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 시료를 제조 및 열처리 하였다.Samples were prepared and heat-treated in the same manner as in Example 3 except that the injection pressure of the molten metal through the rectangular nozzle was 0.16 to 1.5 kg / cm 2 to prepare a thin ribbon having a thickness of 12 μm or more.

이와 같이 하여 제조한 시료의 자심 손실은 100MHz, 0.2T동적 자화 조건에서 측정하였으며, 박대 두께에 따른 자심 손실의 변화는 제3도에 나타내었다.The magnetic core loss of the sample thus prepared was measured at 100 MHz and 0.2T dynamic magnetization conditions, and the change of magnetic core loss according to the thickness of the ribbon was shown in FIG.

[비교예 4][Comparative Example 4]

두께 20㎛의 박대를 제조하기 위해 용탕의 분사 압력을 0.8kg/cm2이상으로 한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 시료를 제조 및 열처리하였다.Samples were prepared and heat-treated in the same manner as in Example 3 except that the injection pressure of the molten metal was 0.8 kg / cm 2 or more in order to prepare a thin ribbon having a thickness of 20 μm.

이와 같이 하여 제조한 시료의 주파수 변화에 따른 실효 투자율의 변화를 제4도에 나타내었다.The change in the effective permeability according to the frequency change of the sample thus prepared is shown in FIG.

[비교예 5][Comparative Example 5]

두께 12㎛이상의 박대를 제조하기 위해 장방형 노즐을 통한 용탕의 분사 압력을 0.16 내지 1.5kg/cm2로 한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 시료를 제조 및 열처리하였다.Samples were prepared and heat-treated in the same manner as in Example 3 except that the injection pressure of the molten metal through the rectangular nozzle was 0.16 to 1.5 kg / cm 2 to prepare a thin ribbon having a thickness of 12 μm or more.

이와 같이 하여 제조한 시료의 자심 손실은 1MHz, 0.2T동적 자화 조건에서 측정하였으며, 박대 두께에 따른 자심 손실의 변화를 제5도에 나타내었다.The magnetic core loss of the sample thus prepared was measured at 1 MHz and 0.2T dynamic magnetization conditions, and the change of magnetic core loss according to the thickness of the ribbon was shown in FIG. 5.

본 발명은 이상의 실시예에 따라 구체적으로 기술되었지만, 본 발명이 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 당업계 숙련자들은 본 발명의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 범위 및 정신에서 벗어나지 않는 한 다양하게 변경과 수정을 가할 수 있다는 사실을 인식하여야 한다.Although the present invention has been specifically described in accordance with the above embodiments, it should not be construed that the present invention is limited by these examples. Those skilled in the art should recognize that various changes and modifications can be made without departing from the scope and spirit of the invention as set forth in the claims of the invention.

Claims (5)

다음 조성식으로 표시되며 평균 입경이 5 내지 20nm인 결정립으로 된 것을 특징으로 하는, 자심 손실이 적고 고주파 특성이 우수한 철계 극박형 초미세 결정 합금.An iron-based ultra-thin ultrafine crystal alloy having low magnetic loss and excellent high frequency characteristics, which is represented by the following compositional formula and has an average particle diameter of 5 to 20 nm. Fe100-X-y-z-wBxNbyCuzMw Fe 100-Xyzw B x Nb y Cu z M w 식중, M은 Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Y, Zr, Mo, Hf 및 Ta 중에서 선택된 1개 이상의 원소이며, x, y, z 및 w는 각각 원자 %로서 5≤x≤15, 5≤y≤15,0≤z≤5, 0≤w≤5 및 10≤x+y+z+w≤40을 만족시키는 수이다.Wherein M is at least one element selected from Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Y, Zr, Mo, Hf and Ta, and x, y, z and w are each 5% as atoms X? 15, 5? Y? 15, 0? Z? 5, 0? W? 5 and 10? X + y + z + w? 제1항에 있어서, M이 Al, Mo 및 Cr중에서 선택되고, x=9, y=7, z=1, 및 0.5≤w≤1.5인 합금.The alloy of claim 1, wherein M is selected from Al, Mo, and Cr, and x = 9, y = 7, z = 1, and 0.5 ≦ w ≦ 1.5. 1) 다음 조성식으로 표시되는 합금을 공지의 진공 아크로에서 용해시켜 용탕을 얻는 단계1) dissolving an alloy represented by the following composition formula in a known vacuum arc furnace to obtain a molten metal Fe100-X-y-z-wBxNbyCuzMw Fe 100-Xyzw B x Nb y Cu z M w (식중, M은 Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Y, Zr, Mo, Hf 및 Ta 중에서 선택된 1개 이상의 원소이며, x, y, z 및 w는 각각 원자 %로서 5≤x≤15, 5≤y≤15,0≤z≤5, 0≤w≤5 및 10≤x+y+z+w≤40을 만족시키는 수임),(Wherein, M is at least one element selected from Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Y, Zr, Mo, Hf and Ta, x, y, z and w are each atom% 5≤x≤15, 5≤y≤15,0≤z≤5, 0≤w≤5 and 10≤x + y + z + w≤40), 2) 용탕이 1,000 내지 1,500℃에 도달하였을 때 공지의 단일롤형 액체 급냉 방법에 따라서 용탕 분사 압력을 0.01 내지 0.16kg/cm2로, 냉각롤의 선속도를 30 내지 65m/s로, 및 용탕 분사실내의 진공도를 5x10-2토르 이하로 하여 박대를 제조하는 단계, 및2) When the molten metal reaches 1,000 to 1,500 ° C, the molten metal spray pressure is 0.01 to 0.16 kg / cm 2 , the linear velocity of the cooling roll is 30 to 65 m / s, and the molten metal is sprayed according to a known single-roll liquid quenching method. Preparing a thin ribbon using a vacuum degree of the room at 5x10 -2 Torr or less, and 3) 박대를 진공중에 약500내지 650℃에서 20 내지 120분 동안 열처리 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 자심 손실이 적고 고주파 특성이 우수한 철계 극박형 초미세 결정 합금 박대의 제조 방법.3) A method of manufacturing an iron-based ultra-thin ultrafine crystalline alloy ribbon having low magnetic loss and excellent high frequency characteristics, comprising: heat treating the ribbon for 20 to 120 minutes at about 500 to 650 ° C. in a vacuum. 제3항에 있어서, 상기 용탕 분사 압력을 0.02 내지 0.16kg/cm2로 하는 것인 제조 방법.The method according to claim 3, wherein the melt injection pressure is set to 0.02 to 0.16 kg / cm 2 . 제3항에 있어서, 상기 냉각롤의 선속도를 35 내지 60m/s로하는 것인 제조 방법.The method according to claim 3, wherein the linear speed of the cooling roll is set to 35 to 60 m / s.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110218950A (en) * 2019-06-11 2019-09-10 贵州鑫湄纳米科技有限公司 A kind of Fe-based nanocrystalline magnetically soft alloy and preparation method thereof

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