KR100689085B1 - 자성기재, 자성기재의 적층체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

Fe 및 Co를 주성분으로 하는 일반식(Co_(1-c)Fe_c)_100-a-bX_aY _b(식중의 X는 Si, B, C, Ge로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, Y는 Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, c, a, b는 각각 0≤c≤1.0, 10<a≤35, 0≤b≤30이고, a, b는 원자%를 나타낸다.)로 표시되는 비정질금속 얇은 띠를 가압하에서 열처리를 행하였다. 비정질금속 얇은 띠와 내열성 수지로 이루어진 자성기재 및 그 적층체를 동일하게 가압하에서 열처리를 행하는 것에 의해, 자기특성 뿐만 아니라 역학적 특성도 양호하고, 가공성이 양호하다. 전파를 전기신호로 변환하는 소자인 안테나나, 모터의 로터나 스테이터에 응용한다.

Description

자성기재, 자성기재의 적층체 및 그 제조방법{MAGNETIC BASE MATERIAL, LAMINATE FROM MAGNETIC BASE MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은, 비정질금속 자성재료로 이루어진 얇은 띠(thin belt)와 내열성 수지를 사용하여 제작한 자성기재, 그 적층체, 및 그 제조방법, 또한 그 자성기재와 그 적층체를 사용한 자기응용제품의 부재 또는 부품에 관한 것이다.

비정질합금 얇은 띠는, 각종 금속을 원재료로 용융상태로부터 급격하게 냉각하므로써 제조되는 비결정의 고체이고, 통상은 두께 약 0.01~0.1밀리미터 정도의 얇은 띠이다. 이들 비정질합금 얇은 띠에 있어서는, 원자는 배열에 규칙성이 없는 램덤구조이고, 연자성재료로서 우수한 특성을 갖고 있다.

비정질합금 얇은 띠는, 그 우수한 자기특성을 발휘시키기 위해서, 미리 소정의 열처리를 실시하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다. 이 열처리의 조건은 발현시키고 싶은 자기특성이나 비정질합금의 종류에 따라서 다르지만, 대략 불활성분위기하에 있어서 온도 300~500℃ 정도, 시간 0.1~100시간 정도의 고온 장시간에서 행하는 것이 일반적이다. 그런데, 이 열처리에 의해 우수한 자기특성을 발현하는 반면, 극히 취약한 얇은 띠로 되어, 물리적으로 취급이 어렵게 되는 문제를 내포하고 있다.

전자ㆍ통신분야의 눈에 띄는 발전에 따라서, 전기ㆍ전자기기에 사용되는 자기응용제품의 수요의 확대, 이에 따른 제품형태의 다양화가 급속하게 진행되고 있다. 또한, 비정질금속 얇은 띠 재료는, 자기특성이 우수한 것으로부터, 다양한 용도에 응용이 고려되고 있지만, 실제로는, 자기특성향상을 위한 열처리가 필요하고, 열처리후에 얇은 띠가 취약화해 버리기 때문에, 종래 감겨진 철심의 코어 등으로서의 응용에 한정되어 있었다.

이 문제에 대처하는 방법으로서, 폴리이미드수지 등과 같이, 비정질금속의 자기특성을 향상시키기 위한 열처리온도에 견디는 내열성 고분자 화합물을 접착제로서 사용하고, 비정질합금 얇은 띠를 적층접착하는 방법이 개시되어 있다(일본국특개소58-175654호 공보). 이 방법에 의하면, 열처리와 동시에 내열성 수지에 의해 접착적층이 가능하므로, 취약한 얇은 띠를 취급하는 문제를 해결할 수 있다. 그러나, 내열성 수지를 사용하는 것에 의해 오히려 비정질합금 얇은 띠에 불필요한 응력이 발생하고, 수지를 사용하지 않는 경우에 비하여, 자기특성이 저감하는 문제가 새롭게 발생하였다.

최근, 자성재료를 사용하는 많은 전기, 전자부품 및 제품에 있어서, 더더욱 고효율화, 고성능화(고투자율(高透磁率), 소형화)가 요구되고 있고, 구성하는 자성재료에 있어서도 고자기특성(저손실, 고투자율, 고자속밀도)이 요구되고 있다.

이러한 상황에 의해, 비정질합금 얇은 띠가 본래 갖는 우수한 자기특성과 기계적 강도를 겸하여 갖는 재료는 아직 발견되지 않은 것이 실제 상황이어서, 그 개발이 요망되고 있었다.

종래, 비정질금속 얇은 띠는, 기계적 강도를 발휘시키기 위해서 적층체로서 사용되어 왔지만, 적층시키기 위해서는 접착제를 사용할 필요가 있고, 자기특성을 향상시키기 위한 열처리와의 관계에서, 그 접착제는 내열성인 것이 필요로 되어 왔다. 예컨대, 일본국특개 56-36336호 공보에는, 비정질금속 얇은 띠에 접착제를 도포하여 펀칭성을 향상시켜 적층체를 제작하는 방법, 일본국특개소 58-175654호 공보에는, 비정질금속 얇은 띠에 미리 내열성 수지를 도포하고, 자장(磁場)중에서 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행하는 방법, 또는 일본국특개 63-45043호 공보에는, 도포하는 수지의 접착면적률을 50% 이하로 저감하여 얇은 띠를 적층하는 방법이 기재되어 있지만, 어느 발명에 있어서도, 자성금속과 적당한 내열성 수지와의 선택방법, 그들에 적합한 적층체 제조를 위한 최적의 제조방법에 관해서 충분하게는 기재되어 있지 않고, 또한 적층한 적층체를 가공하는 경우에, 벗겨짐이나 파괴 등이 발생하는 것에 관해서도 완전히 문제가 해결되어 있는 것은 아니다.

또한, 비정질금속 얇은 띠를 사용한 안테나 용도로서는, 일본국특개소 60-233904호 공보에는, 비정질 자기코어를 사용한 안테나 장치가 기재되어 있다. 또한, 일본국특개평 5-267922호 공보에는, 10kHz~20kHz에서 사용되는 차재용(車載用) 안테나가 기재되어 있다. 당해 발명에 의하면, 비정질금속 얇은 띠를 적층한 자심재료 390℃~420℃에서 0.5~2시간 정도의 열처리를 행한 후, 에폭시수지 등을 함침하는 방법이 기재되어 있다. 더욱이, 일본국특개평 7-278763호 공보에는 비정질금속 얇은 띠를 적층한 안테나용 코어가 기재되어 있다. 당해 발명에 있어서는, 100kHz 이상에서 안테나코일로서의 인덕턴스값의 성능을 나타내는 Q값(Quality factor, Q=ωL/R로서 구해지고, ω=2πf, f는 주파수, L은 인덕턴스, R은 코일의 손실을 포함하는 저항을 나타낸다)이 제안되어 있지만, 실제의 안테나로서의 상세한 설명이 되어 있지 않다. 후자의 두 발명에 의하면, 자기특성을 향상시키기 위한 열처리후에 에폭시수지나 실리콘수지를 함침시키거나 하고 있으므로, 수지를 경화시키기 위해서 취약화하지 않는 온도범위인 300℃ 이하, 구체적으로는 200℃ 이하에서 열처리를 행하는 공정이 필요로 되지만, 그와 같은 공정을 행하면, 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 한 직후에 비교하면, 역시 자기특성의 열화는 피해지지 않는다.

또한 에너지 자원의 고갈문제에 대한 대응 등으로부터, 전기기기내에 다수 사용되는 전동기 또는 발전기에 있어서도, 더더욱 고효율화가 강하게 요망되고 있다. 전동기 또는 발전기의 손실은, 크게 나누어 구리손실, 철손실, 기계손실로 이루어지지만, 과전류손실을 감소시킨다는 관점으로부터, 극히 얇은 자성박판이 요망되어 왔다. 이러한 점으로부터 현재의 상태에서는, 규소강판, 전자연철, 파마로이 등이 주로 사용되고 있고, 이들 다결정 금속계의 재료는 주조법에 의해 주괴(ingot)가 제작되고, 그 후 열간가공, 냉간가공을 거쳐 필요한 두께의 판재로 가공된다. 예컨대 규소강판 등의 예에서는, 재료의 취성 등으로부터, 가장 얇은 것이어도 0.1mm 정도로 두께에 한계가 있었다.

한편, 자성코어의 재료로서, Fe 또는 Co를 주성분으로 하는 비정질금속 얇은 띠 등의 자성재료는, 모터의 고효율화의 열쇠가 되는 재료로서 기대되고 있다. 그러나, Fe 또는 Co를 주성분으로 하는 비정질금속 얇은 띠 등의 자성재료는, 상기에 서 서술한 바와 같이 자기특성을 발현시키기 위해서는 200℃~500℃의 고온의 열처리가 필요하고, 열처리후의 얇은 띠는 물러서, 형상가공이나 일체적층시에 큰 응력이 재료에 가해지면, 흠, 깨짐 등이 발생하여, 전동기코어형상의 적층체의 실현은 곤란하였다.

전동기 또는 발전기에 사용되는 비정질금속 얇은 띠의 적층체를 얻는 방법으로서는, 예컨대 일본국특개평 11-312604호 공보에는, 얇은 띠로서 무정형 금속을 사용하고, 수지로서 에폭시수지, 비스페놀A형 에폭시수지, 부분비누화 몬탄산에스테르왁스, 변성폴리에스테르수지, 페놀부티랄수지 등을 사용하여 적층체를 제조하는 방법이 제안되고 있다. 그러나, 어느 제안의 수지도, 자성코어의 열처리온도(200℃~500℃)에 대해서는 충분한 내열성을 갖고 있지 않다는 것이 염려되고, 비정질금속 얇은 띠를 적층한 후에 열처리를 행하여도 비정질금속 얇은 띠가 무르게 되고, 적층일체화시의 가중(加重)에 의한 응력에 의해, 비정질금속 얇은 띠에 깨짐이나 흠이 생겨서 실용상 문제가 있다고 생각되었다.

본 발명자들은, 종래부터 알려져 있는 자성금속의 조성을 재평가하고, 게다가 적층접착, 열처리의 프로세스를 재평가해 보았다. 그리고, 예의 연구의 결과, 비정질금속 얇은 띠를 사용하고, 자성재료의 자기특성을 향상시키는 열처리에 견디는 내열성 수지를 부여한 기재를 사용하는 것, 또한 이와 같은 재료를 가압하에서 처리하는 것에 의해, 소망의 역학적 물성과 자기특성이 우수한 재료가 제조될 수 있다는 것을 발견하였다.

그리고, 비정질금속 얇은 띠를 적층접착한 후, 열처리한 적층체의 자기특성의 열화가 작은 기재 및 적층체를 제공할 수 있다는 것이 분명하게 되었다. 또한, 이 자성기재를 사용하여, 비정질금속 얇은 띠를 적층한 적층체의 인덕턴스로서의 성능지수 Q값이 높고, 강고하게 고착한 자기코어를 제공할 수 있다는 것이 명확하게 되었다.

본 발명자들은, 예의 검토를 거듭한 결과, 수지와 비정질합금 얇은 띠로 이루어진 자성기재 및 그 적층체에 있어서, 비정질합금 얇은 띠로서 Fe 또는 Co를 주성분으로 하는 비정질합금 얇은 띠를 사용하고, 특정의 조건에서 수지와 비정질 금속 또는 수지를 개재한 비정질금속과 비정질금속의 적층접착 및 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 동시에 행하는 것에 의해, 또는 특정의 조건에서 적층접착을 행하고, 다음에 특정의 조건에서 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행하는 것에 의해, Fe 또는 Co를 주성분으로 하는 비정질합금 얇은 띠가 본래 갖는 우수한 자기특성과 소망의 역학적 물성을 겸하여 갖는 비정질합금 얇은 띠와 내열성 수지로 이루어진 자성기재 및 그 자성기재의 적층체로 되는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.

본 발명자들은, Fe를 어느 일정 이상 포함하는 비정질금속 얇은 띠와 내열성 수지로 이루어진 자성기재, 또는 그 자성기재의 적층체에 있어서, 가압열처리를 하는 것에 의해 철손실이 작고, 인장강도가 큰 소재를 발견하고, 이것이 전동기 또는 발전기의 로터, 또는 스테이터에 적합하다는 것을 발견하여, 본 발명에 이르렀다.

즉,

본 발명은, 일반식(Co_(1-c)Fe_c)_100-a-bX_aY_b(식중의 X는 Si, B, C, Ge로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, Y는 Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, c, a, b는 각각 0≤c≤1.0, 10<a≤35, 0≤b≤30이고, a, b는 원자%를 나타낸다.)로 표시되는 비정질금속 얇은 띠의 편면 또는 양면의 적어도 일부분에 내열성 수지 및/또는 내열성 수지의 전구체가 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 자성기재를 제공한다.

또한, 일반식(Co_(1-c)Fe_c)_100-a-bX_aY_b(식중의 X는 Si, B, C, Ge로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, Y는 Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, c, a, b는 각각 0≤c≤0.2, 10<a≤35, 0≤b≤30이고, a, b는 원자%를 나타낸다.)로 표시되는 비정질금속 얇은 띠의 편면 또는 양면의 적어도 일부분에 내열성 수지 및/또는 내열성 수지의 전구체가 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 자성기재를 제공한다.

본 발명은, 상기 비정질금속 얇은 띠가 내열성 수지 및/또는 내열성 수지의 전구체에 의해 개재되어 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 자성기재의 적층체를 제공한다.

본 발명의 일반식(Co_(1-c)Fe_c)_100-a-bX_aY_b(식중의 X는 Si, B, C, Ge로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, Y는 Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, c, a, b는 각각 0≤c≤0.3, 10<a≤35, 0≤b≤30이고, a, b는 원자%를 나타낸다.)로 표시되는 비정질금속 얇은 띠의 편면 또는 양면의 적어도 일부분에 내열성 수지 및/또는 내열성 수지의 전구체가 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 자성기재의 적층체에 있어서는, 폐자로계(閉磁路系)에서 측정되는 주파수 100kHz에 있어서 상기 비정질합금 얇은 띠 적층체의 비투자율 μ가 12,000 이상 및 코어손실 Pc가 12W/kg 이하이고, 상기 비정질합금 얇은 띠 적층체의 인장강도가 30MPa 이상이다.

본 발명은, 비정질합금 얇은 띠의 편면 또는 양면의 적어도 일부에 내열성 수지가 부여된 자성기재에 있어서, 상기 내열성 수지가 이하의 5개의 특성을 전부 겸하여 구비한 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성기재를 제공하는 것으로, 당해 수지는, ① 질소분위기하 350℃, 2시간의 열이력을 거친 경우의 열분해에 의한 중량감소율이 1중량% 이하인 것, ② 질소분위기하 350℃, 2시간의 열이력을 거친 후의 인장강도가 30MPa 이상인 것, ③ 유리전이온도가 120℃~250℃인 것, ④ 용융점도가 1000Paㆍs인 온도가, 250℃ 이상, 400℃ 이하인 것, ⑤ 400℃로부터 120℃까지 0.5℃/분의 일정속도로 강온(降溫)한 후, 수지중의 결정물에 의한 융해열이 10J/g 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 내열성 수지는, 화학식(1)~(4)로 표시되는 반복단위로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 주쇄골격으로 갖고, 반복단위중에 있어서 전체 방향환에 대한 메타결합위치의 방향환의 비율이 20~70몰%인 방향족 폴리이미드수지인 것이 바람직하다.

다만, 화학식(1)~(4)에 있어서 X는 직접결합, 에테르결합, 이소프로필리덴결합 및 카르보닐결합으로부터 선택되는 2가의 결합기로, 동일하거나 다르더라도 좋고, R은 화학식(5)~(10)으로부터 선택되는 4가의 결합기로, 동일하거나 다르더라도 좋다.

또한 본 발명의 내열성 수지는 화학식(11)~(12)로 표시되는 반복단위를 주쇄골격에 갖는 것을 특징으로 하는 방향족 폴리이미드수지인 것이 바람직하다.

다만, 상기식(11), (12)에 있어서 R은, 화학식(5)~(10)으로부터 선택되는 4가의 결합기로, 동일하거나 다르더라도 좋다.

를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 내열성 수지로서, 화학식(12)로 표시되는 반복단위를 주 쇄골격에 갖는 방향족 폴리이미드수지를 포함하는 수지인 것이 바람직하다.

다만 상기 화학식(13)에 있어서 X는, 직접결합, 에테르결합, 이소프로필리덴결합 및 카르보닐결합으로부터 선택되는 2가의 결합기로, 동일하거나 다르더라도 좋다. 또한 화학식(13)에 있어서 a 및 b는, a+b=1, 0<a<1. 0<b<1을 만족시키는 수이다.

또한, 본 발명의 내열성 수지는, 화학식(14)~(15)로 표시되는 반복단위로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 주쇄골격에 갖는 방향족 폴리설폰수지(식)를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 비정질금속 얇은 띠에 내열성 수지를 부여한 후에, 가압하, 가열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 비정질금속 얇은 띠와 내열성 수지로 이루어진 자성기재의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 자성기재는, 비정질금속 얇은 띠를 압력하 가열처리를 하는 것에 의한 제조방법을 제공한다.

본 발명의 자성기재의 제조방법에 있어서는, 열처리를 압력은 0.01~500MPa, 온도는 200~500℃에서 행하는 것이 바람직하다.

가압하여 열처리하는 것은, 복수회로 나누어 행하고, 다른 조건에서 처리를 하여도 좋다.

일반식(Co_(1-c)Fe_c)_100-a-bX_aY_b(식중의 X는 Si, B, C, Ge로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, Y는 Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, c, a, b는 각각 0≤c≤0.3, 10<a≤35, 0≤b≤30이고, a, b는 원자%를 나타낸다.)로 표시되는 비정질금속 얇은 띠의 편면 또는 양면에 수지를 부여한 후에, 압력 0.01~100MPa, 온도 350~480℃, 시간 1~300분의 조건에서 가압열처리하여 제조하는 것은 본원의 바람직한 태양의 하나이다.

또는, 상기 비정질금속 얇은 띠의 편면 또는 양면에 수지를 부여한 후에 겹치고, 압력 0.01~500MPa, 온도 200~350℃, 시간 1~300분의 조건에서 제 1의 가압열처리를 행하고, 다음에 압력 0~100MPa, 온도 350~480℃, 시간 1~300분의 조건에서 제 2의 가압열처리를 하여 제조하는 것은 본원의 바람직한 태양의 하나이다.

일반식(Co_(1-c)Fe_c)_100-a-bX_aY_b(식중의 X는 Si, B, C, Ge로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, Y는 Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, c, a, b는 각각 0.3<c≤1.0, 10<a≤35, 0≤b≤30이고, a, b는 원자%를 나타낸다.)로 표시되는 비정질금속 얇은 띠의 편면 또는 양면에 내열성 수지층 또는 내열성 수지의 전구체가 전면 또는 일부분에 부여되어 있는 복수매의 자성기재로 이루어진 적층체에 있어서, 상기 적층체가 0.2MPa 이상, 5MPa 이하의 프레스가압하에서 300~450℃의 범위의 온도에서, 1시간 이상의 가압열처리를 실시하여 얻어지는 자성적층체의 제조방법은 본원의 바람직한 태양의 하나이다.

상기 자성기재의 적층체는 (1) JISC2550으로 정해진 철손실 W10/1000이 15W/kg 이하 (2) 최대자속밀도 Bs가 1.0T 이상, 2.0T 이하. (3) JISZ2241로 정해진 인장강도가 500MPa 이상인 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자성기재의 적층판을 제조하는 경우에는, 프레스용 평판과 자성적층체의 사이에 고내열수지시트를 개재한 것을 특징으로 하는 제조방법에 의해 제조된다.

본 발명의 자성기재 및 그 적층체는, 자기응용부품에 응용된다.

본 발명의 자성기재 또는 그 적층체를 코어로 하고, 코어에 피복도선이 권회(卷回)된 안테나로서, 코어의 적어도 권선(卷線)을 실시하는 부분에 절연부재가 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 박형 안테나는 본 발명의 바람직한 태양의 하나이다.

더욱이, 본 발명의 자성기재 또는 그 적층체를 코어로 하여 피복도선이 권회된 안테나에 있어서, 코어의 적어도 권선이 실시된 부분에 절연부재가 부여되고, 또한 적층체의 단부에 보빈(bobbin)이 부여된 것을 특징으로 하는 박형 안테나는 본 발명의 바람직한 태양의 하나이다.

권회된 코일과 강자성체(强磁性體)의 판상 코어로 이루어지고, 판상 코어가 권회코일에 관통하여 이루어진 평면상의 RFID태그(tag)에 내장되는 안테나에 있어서, 상기 강자성체의 판상 코어에 본 발명의 자성기재 또는 그 적층체를 코어로 하는 RFID용 안테나는 본 발명의 바람직한 태양의 하나이다.

더욱이 상기 본 발명의 판상 코어가 굴곡가공에 의한 형상유지성을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나는 본 발명의 바람직한 태양의 하나이다.

본 발명은, 전동기 또는 발전기의 연자성 재료로 이루어진 로터 또는 스테이터의 일부 또는 전부에 자성적층체를 사용한 것을 특징으로 하는 전동기 또는 발전기를 제공한다.

본 발명은, 자성재료로 이루어진 로터와, 스테이터를 구비한 전동기 또는 발전기에 있어서, 로터 또는 스테이터의 적어도 일부의 자성재료가, 비정질금속 얇은 띠로 이루어진 적층체로 구성되고, 상기 비정질금속 자성 얇은 띠로 이루어진 적층체가 내열성 접착수지층과 비정질금속자성 얇은 띠층이 서로 번갈아 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기 또는 발전기용 적층체를 제공한다.

본 발명의 안테나에 있어서, 상기 비정질금속이, 일반식(Co_(1-c)Fe_c)_100-a-bX _aY_b(식중의 X는 Si, B, C, Ge로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, Y는 Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, c, a, b는 각각 0≤c≤0.2, 10<a≤35, 0≤b≤30이고, a, b는 원자%를 나타낸다.)로 표시되는 비정질금속 얇은 띠로 이루어진 자성기재를 사용할 수 있다.

본 발명의 전동기 또는 전동기용 적층체에 있어서, 상기 비정질금속이, 일반식(Co_(1-c)Fe_c)_100-a-bX_aY_b(식중의 X는 Si, B, C, Ge로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, Y는 Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, c, a, b는 각각 0.3<c≤1.0, 10<a≤35, 0≤b≤30이고, a, b는 원자%를 나타낸다.)로 표시되는 비정질금속이고, 상기 내열성 수지가,

① 질소분위기하 350℃, 2시간의 열이력을 거친 경우의 열분해에 의한 중량감소율이 1중량% 이하이다.

② 질소분위기하 350℃, 2시간의 열이력을 거친 후의 인장강도가 30MPa 이상이다.

③ 유리전이온도가 120℃~250℃이다.

④ 용융점도가 1000Paㆍs인 온도가 250℃ 이상, 400℃ 이하이다.

⑤ 400℃로부터 120℃까지 0.5℃/분의 일정속도로 강온한 후, 수지중의 결정물에 의한 융해열이 10J/g 이하이다.

라는 5개의 특성을 전부 겸하여 구비한 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성기재를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 전동기 또는 발전기에 사용되는 코어는, 비정질금속 자성 얇은 띠로 이루어진 적층체로 구성되고, 상기 비정질금속 자성 얇은 띠로 이루어진 적층체가, 질소분위기하 300℃, 1시간의 열이력을 거친 경우의 열분해에 의한 수지의 중 량감소율이 1중량% 이하인 것을 특징으로 하는 내열성 수지층과 비정질금속 자성 얇은 띠층이 서로 번갈아 적층되어 있고, 더욱이 인장강도가 500MPa 이하인 비정질금속층과, 인장강도가 500MPa 이상인 비정질금속층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 비정질금속 자성적층판이 사용될 수 있다.

도 1은 비정질금속 얇은 띠와 내열성 수지가 서로 번갈아 적층된 안테나용 적층체의 일예이다.

도 2는 비정질금속 얇은 띠와 내열성 수지가 서로 번갈아 적층된 자성기재의 적층체를 모식적으로 기재한 일예이다.

도 3은 적층체의 외주에 도선의 코일을 감은 안테나의 모식적으로 기재한 일예이다.

도 4는 본 발명의 자성기재의 가압방법의 모식적으로 기재한 일예이다.

도 5는 본 발명의 자성기재의 적층체를 사용한 모터용 스테이터의 모식적으로 기재한 일예이다.

도 6은 본 발명의 자성기재의 적층체를 사용한 싱크로너스릴럭턴스모터의 모식적으로 기재한 일예이다.

도 7은 본 발명의 자성기재의 적층체를 사용한 트로이달형상 인덕터 모식적으로 기재한 일예이다.

도 4에 있어서, 411은 적층체의 어긋남 방지용 프레임형, 412는 평판금형, 413은 자성적층판, 421은 내열성 탄성시트, 431은 열프레스기의 열판이다.

도 6에 있어서, 본 발명의 611은 로터, 612는 스테이터, 613은 코일, 621은 회전축, 622는 축받기, 630은 케이스이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

(비정질금속 얇은 띠)

본 발명의 자성기재에 사용되는 비정질금속 얇은 띠의 조성은 Fe 또는 Co를 주성분으로 하는 것으로서, 일반식(Co_(1-c)Fe_c)_100-a-bX_aY_b (식중의 X는 Si, B, C, Ge로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, Y는 Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, c, a, b는 각각 0≤c≤1.0, 10<a≤35, 0≤b≤30이고, a, b는 원자%를 나타낸다.)로 표시된다.

본 발명에 있어서는, 0≤c≤0.2, 또는 0≤c≤0.3인 것을 Co계 비정질금속 또는 Co를 주성분으로 하는 비정질금속, 0.3<c≤1.0인 것을 Fe계 비정질금속 또는 Fe를 주성분으로 하는 비정질금속이라 기재하는 경우가 있다.

본 발명에 사용되는 비정질금속 얇은 띠의 Co의 Fe비율은 비정질합금의 포화자화(飽和磁化)의 증가에 기여하는 경향이 있다. 용도에 따라 포화자화가 중시되는 경우에는, 치환량 c는 0≤c≤0.2인 것이 바람직하다. 더욱이, 0≤c≤0.1인 것이 바람직하다.

X원소는 본 발명에 사용되는 비정질금속 얇은 띠를 제조하는 것에 더하여, 비정질화를 위해서 결정화 속도를 저감하기 위해서 유효한 원소이다. X원소가 10원자%보다 적으면, 비정질화가 저하하여 일부 결정질이 혼재하고, 또한, 35원자%를 넘으면, 비정질구조는 얻어지지만 합금 얇은 띠의 기계적 강도가 저하하고, 연속적인 얇은 띠가 얻어지지 않게 된다. 따라서, X원소의 양 a는 10<a≤35인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 12≤a≤30이다.

Y원소는, 본 발명에 사용되는 비정질금속 얇은 띠의 내식성에 효과가 있다. 이 중에서 특히 유효한 원소는, Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소이다. Y원소의 첨가량은 30% 이상으로 되면, 내식성의 효과는 있지만, 얇은 띠의 기계적 강도가 취약하게 되므로, 0≤b≤30인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 범위는, 0≤b≤20이다.

또한, 본 발명에 사용되는 비정질금속 얇은 띠는, 예컨대 소망의 조성의 금속을 조합한 것을 고주파 용해로 등을 사용하여 용융하고, 균일한 용융체로 한 것을, 불활성가스 등으로 플로우하여, 급냉롤에 불어 넣어 급냉하여 얻어진다. 통상은 두께는 5~100㎛이고, 바람직하게는 10~50㎛이며, 더욱 바람직하게는 10~30㎛의 얇은 띠가 사용된다.

본 발명에 사용되는 비정질금속 얇은 띠는, 적층하는 것에 의해 각종 자기응용제품의 부재 또는 부품에 사용되는 적층체로 할 수 있다. 본 발명의 자성기재에 사용되는 비정질금속 얇은 띠는 액체급냉방법 등에 의해 시트상으로 제작된 비정질금속재료가 사용될 수 있다. 또는, 분말상의 비정질금속재료를 프레스성형 등에 의해 시트상으로 한 것을 사용할 수 있다. 또한, 자성기재에 사용되는 비정질금속 얇은 띠는, 단일의 비정질금속 얇은 띠를 사용하여도 좋고, 복수 및 많은 종류의 비정질금속 얇은 띠를 겹친 것을 사용할 수 있다.

또한, 상기 비정질금속 얇은 띠의 적어도 일부에 내열성 수지 또는 내열성 수지의 전구체가 부여된 자성기재, 또는 상기 전구체를 수지화한 자성기재를 얻을 수 있다.

이 자성기재는 내열성 수지를 부여하지 않은 얇은 띠에 비해서, 프레스가공, 절단 등의 가공성이 우수하다.

본 발명의 Fe계 비정질 금속재료로서는, Fe-Si-B계, Fe-B계, Fe-P-C계 등의 Fe-반금속계 비정질금속재료나, Fe-Zr계, Fe-Hf계, Fe-Ti계 등의 Fe-전이금속계 비정질금속재료를 들 수 있다. Co계 비정질금속재료로서는 Co-Si-B계, Co-B계 등의 비정질금속재료가 예시될 수 있다.

본 발명의 자성기재를 큰 전력을 취급하는 자기응용제품의 부재 또는 부품, 예컨대 모터, 변압기 등의 용도에 적합하게 사용되게 하는 Fe계 비정질금속재료로서는 Fe-B-Si계, Fe-B계, Fe-P-C계 등의 Fe-반금속계 비정질금속재료나, Fe-Zr계, Fe-Hf계, Fe-Ti계 등의 Fe-전이금속계 비정질금속재료를 들 수 있다. 예컨대 Fe-Si-B계에 있어서는, Fe₇₈Si₉B₁₃(원자%), Fe₇₈Si₁₀B ₁₂(원자%), Fe₈₁Si_13.5B_13.5(원자%), Fe₈₁Si_13.5B_13.5C₂(원자%), Fe₇₇Si₅B ₁₆Cr₂(원자%), Fe₆₆Co₁₈Si₁B₁₅(원자%), Fe₇₄Ni₄Si₂B₁₇Mo₃(원자%) 등을 들 수 있다. 그 중에서도 Fe₇₈Si₉B₁₃(원자%), Fe₇₇Si ₅B₁₆Cr₂(원자%)가 바람직하게 사용된다. 특히, Fe₇₈Si₉B₁₃(원자%)를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 본 발명의 비정질금속은 이것에 한정되는 것은 아니다.

(내열성 수지의 조건)

자성기재의 열처리온도는, 비정질금속 얇은 띠를 구성하는 조성 및 목적으로 하는 자기특성에 의한 것으로 되지만, 양호한 자기특성을 발현시키는 온도는 대략 300~500℃의 범위에 있다. 내열성 수지는, 비정질금속 얇은 띠에 부여되어 있으므로 자성기재의 자기특성을 발현시키는 최적 열처리온도에서 열처리되는 것으로 된다.

본 발명에 사용되는 내열성 수지는, ① 실온분위기하 350℃, 2시간의 열이력을 거친 경우의 열분해에 의한 중량감소량이 1중량% 이하이다. ② 질소분위기하 350℃, 2시간의 열이력을 거친 후의 인장강도가 30MPa 이상이다. ③ 유리전이온도가 120℃~250℃이다. ④ 용융점도가 1000Paㆍs인 온도가 250℃ 이상, 400℃ 이하이다. ⑤ 400℃로부터 120℃까지 0.5℃/분의 일정속도로 강온한 후, 수지중의 결정물에 의한 융해열이 10J/g 이하인 것 모두를 겸하여 구비하고 있다.

본 발명의 내열성 수지는 전처리로서 120℃에서 4시간 건조를 실시하고, 그 후, 질소분위기하, 350℃에서 2시간 유지한 경우의 중량감소량을, 시차열분석ㆍ열중량분석계 DTA-TG를 사용하여 측정하고, 통상 1% 이하, 바람직하게는 0.3% 이하이다. 이 값의 범위에 있어서 본 발명의 효과가 얻어지고, 중량감소량이 많은 수지를 사용한 경우에는, 적층체의 벗겨짐, 팽창 등이 발생한다.

인장강도시험은 ASTM D-638에 따라서 행해진다. 본 발명의 내열성 수지를 질소분위기하, 350℃, 2시간에서 열처리를 한 후에, 소정의 시험편을 작성한 후에 인장시험을 행한다(30℃). 인장강도는 통상 30MPa 이상, 바람직하게는 50MPa 이상이다. 인장강도가 이 범위 밖에 있으면, 형상안정성이 좋은 등의 효과를 충분히 얻을 수 없다.

본 발명의 내열성 수지의 유리전이온도 Tg는, 시차주사열량계 DSC에 의해 측정된 유리전이를 나타내는 흡열피크의 변곡점으로부터 얻어진다. Tg는 120℃ 이상이고, 250℃ 이하, 바람직하게는 220℃ 이하이다. Tg가 높은 경우에는, 자기특성이 열화하는 등의 문제가 있다.

본 발명의 내열성 수지는 열가소성을 나타내는 것이 중요하다. 니스 등의 형태로 본 발명에 적용한 경우, 외관상 열경화성 수지와 같이 사용되고 있다고 하여도, 가열에 의해 용융시킬 수 있는 것이 사용된다.

고화식 플로우테스터를 사용하여 용융점도를 측정하고, 용융점도가 1000Paㆍs 이하로 되는 온도는, 250℃ 이상이고, 통상 400℃ 이하, 바람직하게는 350℃ 이하, 더욱 바람직하게는 300℃ 이하이다. 용융점도가 1000Paㆍs 이상으로 되는 온도가 이와 같은 범위에 있는 경우에 본 발명의 열프레스접착이 저온에서 가능하고, 또한 접착특성이 우수한 효과를 얻을 수 있다. 용융점도가 저하하는 온도가 높은 경우에는, 접착불량 등이 발생한다. 용융점도가 1000Paㆍs 이상으로 되는 온도가 이와 같은 범위에 있는 경우에 본 발명의 열프레스접착이 저온에서 가능하고, 또한 접착특성이 우수한 효과를 얻을 수 있다. 용융점도가 저하하는 온도가 높은 경우에는 접착불량 등이 발생한다.

본 발명의 내열성 수지를 400℃로부터 120℃까지 0.5℃/분의 일정속도로 강온한 후, 수지중의 결정물에 의한 융해열이 10J/g 이하이고, 바람직하게는 5J/g 이하, 더욱 바람직하게는 1J/g 이하이다. 이와 같은 범위에 있는 경우에 본 발명의 접착성이 우수한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 사용하는 내열성 수지의 분자량 및 분자량분포는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 또한 분자량이 극히 작은 경우에는 도공기재의 수지피막의 강도 및 접착강도에 영향을 미칠 염려가 있으므로, 수지를 0.5g/100밀리리터의 농도로 용해가능한 용제에 용해한 후의 35℃에서 측정한 대수점도의 값이 0.2데시리터/g 이상인 것이 바람직하다.

(내열성 수지의 종류)

이와 같은 조건을 만족시키는 수지로서는, 폴리이미드계 수지, 케톤계 수지, 폴리아미드계 수지, 니트릴계 수지, 티오에테르계 수지, 알릴레이트계 수지, 설폰계 수지, 이미드계 수지, 아미드이미드계 수지를 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 폴리이미드계 수지, 케톤계 수지, 설폰계 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 폴리이미드 수지는, 화학식(1)~(4)로 표시되는 반복단위로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 주쇄골격에 갖고, 반복단위중에 있어서 전체 방향환에 대한 메타결합위치의 방향환의 비율이 20~70몰%인 방향족 폴리이미드수지 인 것이 바람직하다.

다만 화학식(1)~(4)에 있어서 X는 직접결합, 에테르결합, 이소프로필리덴결합 및 카르보닐결합으로부터 선택되는 2가의 결합기로, 동일하거나 다르더라도 좋고, R은 화학식(5)~(10)으로부터 선택되는 4가의 결합기로, 동일하거나 다르더라도 좋다.

이들 폴리이미드는, 방향족 디아민과 방향족 테트라카본산에 의한 중축합에 의해 제조된다.

방향족 디아민으로서는, 화학식(1)로 표시되는 폴리이미드를 얻기 위해서는, 방향환 1개로 이루어지는 1핵체, 화학식(2)로 표시되는 폴리이미드를 얻기 위해서는, 방향환 2개로 이루어지는 2핵체, 화학식(3)으로 표시되는 폴리이미드를 얻기 위해서는, 방향환 3개로 이루어지는 3핵체, 화학식(4)로 표시되는 폴리이미드를 얻기 위해서는 방향환 4개로 이루어지는 4핵체가 사용된다.

(i) 1핵체로서 p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민,

(ii) 2핵체로서는, 3,3'-디아미노디페닐에테르, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3'-디아미노디페닐설피드, 3,4'-디아미노디페닐설피드, 4,4'-디아미노디페닐설피드, 3,3'-디아미노디페닐설폰, 3,4'-디아미노디페닐설폰, 4,4'-디아미노디페닐설폰, 3,3'-디아미노벤조페논, 3,4'-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노벤조페논, 3,3'-디아미노디페닐메탄, 3,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 2,2-비스(3-아미노페닐)프로판, 2,2-비스(4-아미노페닐)프로판, 2-(3-아미노페닐)-2-(4-아미노페닐)프로판, 2,2-비스(3-아미노페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 2,2-비스(4-아미노페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 2-(3-아미노페닐)-2-(4-아미노페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판,

(iii) 3핵체로서는, 1,1-비스(3-아미노페닐)-1-페닐에탄, 1,1-비스(4-아미노페닐)-1-페닐에탄, 1-(3-아미노페닐)-1-(4-아미노페닐)-1-페닐에탄, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,4-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(3-아미노벤조일)벤젠, 1,3-비스(4-아미노벤조일)벤젠, 1,4-비스(3-아미노벤조일)벤젠, 1,4-비스(4-아미노벤조일)벤젠, 1,3- 비스(3-아미노-α,α-디메틸벤질)벤젠, 1,3-비스(4-아미노-α,α-디메틸벤질)벤젠, 1,4-비스(3-아미노-α,α-디메틸벤질)벤젠, 1,4-비스(4-아미노-α,α-디메틸벤질)벤젠, 1,3-비스(3-아미노-α,α-디트리플루오로메틸벤질)벤젠, 1,3-비스 (4-아미노-α,α-디트리플루오로메틸벤질)벤젠, 1,4-비스(3-아미노-α,α-디트리플루오로메틸벤질)벤젠, 1,4-비스(4-아미노-α,α-디트리플루오로메틸벤질)벤젠, 2,6-비스(3-아미노페녹시)벤조니트릴, 2,6-비스(3-아미노페녹시)피리딘,

(iv) 4핵체로서는, 4,4'-비스(3-아미노페녹시)비페닐, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]케톤, 비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]케톤, 비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]설피드, 비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]설피드, 비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]설폰, 비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]설폰, 비스[4- (3-아미노페녹시)페닐]에테르, 비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]에테르, 2,2-비스[4- (3-아미노페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스 [3-(3-아미노페녹시)페닐]-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판 등을 들 수 있지만, 이들 디아민에 한정되는 것은 아니다. 방향족 디아민의 2핵체, 3핵체의 방향환의 사이의 결합은, 에테르결합인 것이 바람직하다.

이들 방향족 디아민중, 4,4'-비스(3-아미노페녹시)비페닐, 비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]케톤, 비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]설피드, 비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]설폰, 비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]에테르, 2,2-비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스[3-(3-아미노페녹시)페닐]-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판이 특히 바람직한 것으로서 사용된다.

본 발명에 사용되는 폴리이미드수지를 제조하기 위한 테트라카본산이무수물은, 구체적으로는, 예컨대 피로메리트산이무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카본산이무수물, 2,3',3,4'-벤조페논테트라카본산이무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카본산이무수물, 2,3',3,4'-비페닐테트라카본산이무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)프로판이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)에테르이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)설폰이무수물, 1,1-비스(3,4-디카르복시페닐)에탄이무수물, 비스(2,3-디카르복시페닐)메탄이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)메탄이무수물, 2,2-2비스(3,4-디카르복시페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판이무수물, 2,3,6,7-나프탈렌테트라카본산이무수물, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카본산이무수물, 1,2,5,6-나프탈렌테트라카본산이무수물, 1,2,3,4-벤젠테트라카본산이무수물, 3,4,9,10-페릴렌테트라카본산이무수물, 2,3,6,7-안트라센테트라카본산이무수물, 1,2,7,8-페난트렌테트라카본산이무수물, 2-2비스{4-(3,4-디카르복시페녹시)페닐}프로판이무수물, 1,3-비스(3,4-디카르복시페녹시)벤젠이무수물, 1,4-비스(3,4-디카르복시페녹시)벤젠이무수물 등을 들 수 있지만, 이들 테트라카본산이무수물에 한정되는 것은 아니다.

이들중, 피로메리트산이무수물, 및 이하의 중에서 선택되는 테트라카본산이무수물을 1개 또는 2개 이상 조합시켜 사용하고, 조합할 수 있는 바람직한 테트라카본산이무수물로서는 3,3',4,4'-벤조페논테트라카본산이무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카본산이무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)프로판이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)에테르이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)설폰이무수물, 1,1-비스 (3,4-디카르복시페닐)에탄이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)메탄이무수물, 2,2-2비스(3,4-디카르복시페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판이무수물을 바람직한 것으로서 사용할 수 있다. 상기의 디아민과 테트라카본산이무수물의 조합은 동일한 조합이어도 좋고, 다른 조합을 사용하여도 좋다.

이들 방향족 디아민과 테트라카본산의 조합 중에서, 반복단위중에 있어서 전체 방향환에 대한 메타결합위치의 방향환의 비율이 20~70몰%로 되는 조합인 것을 사용한다. 여기에서, 상기 반복단위중에 있어서 전체 방향환에 대한 메타결합위치의 방향환의 비율로는, 예컨대 화학식(25)에 있어서, 반복단위중에 방향환은 전부 4개이고, 그중 디아민부분의 2개의 방향환이 메타결합의 위치에서 연결되어 있으므로, 메타결합위치의 방향환의 비율은 50%로 계산된다. 방향환의 결합위치는 핵자기공명스펙트럼이나 적외선 흡수스펙트럼 등을 사용하는 것에 의해 그 위치를 확인하는 것이 가능하다.

또한 본 발명의 내열성 수지는 화학식(11)~(12)로 표시되는 반복단위를 주쇄 골격에 갖는 것을 특징으로 하는 방향족 폴리이미드수지인 것이 바람직하다.

다만, 상기식(11), (12)에 있어서 R은, 화학식(5)~(10)으로부터 선택되는 4 가의 결합기로, 동일하거나 다르더라도 좋다

를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 내열성 수지로서, 화학식(13)으로 표시되는 반복단위를 주쇄골격에 갖는 방향족 폴리이미드 수지를 포함하는 수지인 것이 바람직하다.

다만, 상기 화학식 (13)에 있어서 X는, 직접결합, 에테르결합, 이소프로필리덴결합, 및 카르보닐결합으로부터 선택되는 2가의 결합기로, 동일하거나 다르더라도 좋다. 또한 화학식 (13)에 있어서 a 및 b는, a+b=1, 0<a<1, 0<b<1을 만족시키는 수이다.

본 발명의 내열성 수지에 있어서 사용되는 내열성 수지의 제조방법은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 공지의 어느 방법을 사용할 수 있다. 본 발명의 수지 조성물에 있어서 사용되는 내열성 수지는, 구성단위의 반복에 특별히 제한은 없고, 교호구조, 랜덤구조, 블록구조 등의 어느 경우라도 좋다. 또한, 통상 사용되는 분자형상은 선상이지만, 분기하고 있는 형상을 사용해도 좋다. 또한, 그래프트상이어도 좋다.

또한, 이 중합반응은, 유기용매중에서 행하는 것이 바람직하다. 이와 같은 반응에 있어서 사용되는 용매로서는, 예컨대 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디에틸포름아미드, N,N-디에틸아세트아미드, N,N-디메톡시아세트 아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, N-메틸카플로락탐, 1,2-디메톡시에탄, 비스(2-메톡시에틸)에테르, 1,2-비스(2-메톡시에톡시)에탄, 비스[2-(2-메톡시에톡시)에틸]에테르, 테트라히드로퓨란, 1,3-디옥산, 1,4-디옥산, 피롤린, 피콜린, 디메틸설폭시드, 디메틸설폰, 테트라메틸요소, 헥사메틸포스포르아미드, 페놀, o-크레졸, m-크레졸, p-클로로페놀, 아니솔, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등을 들 수 있다. 또한, 이들 유기용제는 단독으로도 좋고, 2종류 이상 혼합해서 사용해도 좋다.

본 발명의 폴리이미드를 비정질금속박체에 부여하는 경우에, 폴리이미드를 적절히 부여하여도 좋지만, 수지용액으로서 부여하여도 좋고, 또한 부여하는 경우에는 전구체의 폴리이미드로 부여하여도 좋다. 가용성 폴리이미드수지를 사용하는 경우는 용제에 용해하여 액상으로 하고, 적절한 점도로 조정하여, 비정질금속 얇은 띠에 도포하고, 가열하여 용제를 휘발하여 수지를 형성할 수 있다.

본 발명에 사용되는 폴리이미드는, 이미드화하기 전의 폴리아미드산을 제조하는 경우에, 폴리이미드 자체의 성질 및 물리적 성질을 손상하지 않는 범위내에서, 사용하는 디아민과 방향족 테트라카본산이무수물의 몰비를 이론등량과 달리 하므로써 분자량을 조절할 수 있고, 본 발명의 내열성 수지에 있어서 사용되는 내열성 수지의 분자량 및 분자량 분포는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 수지를 0.5g/100밀리리터의 농도로 용해가능한 용제에 용해한 후의 35℃에서 측정한 대수점도의 값이 0.2데시리터/g 이상, 2.0데시리터/g 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 사용되는 폴리이미드는, 이미드화하기 전의 폴리아미드산을 제조하는 경우에, 폴리이미드 자체의 성질 및 물리적 성질을 손상시키지 않는 범위내에서, 사용되는 디아민과 방향족 테트라카본산이무수물의 몰비를 이론등량과 달리 하므로써 분자량을 조절할 수 있다. 이 경우에는, 과잉의 아미노기 또는 산무수물기를 과잉의 아미노기 또는 산무수물기의 이론등량 이상의 방향족 디카본산무수물 또는 방향족 모노아민과 반응시켜 불활성화하여도 좋다. 또한, 과잉의 아미노기 또는 산무수물기를 과잉의 아미노기 또는 산무수물기의 이론등량 이상의 방향족 디카본산무수물 또는 방향족 모노아민과 반응시켜 불활성화하여도 좋다.

또한 수지에 포함되는 불순물의 종류 및 양에 관해서도, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 용도에 따라서는 불순물이 본 발명의 효과를 손상시킬 염려가 있으므로, 총 불순물 양은 1중량% 이하, 특히 나트륨이나 염소 등의 이온성 불순물은 0.5중량% 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 내열성 수지는, 화학식(14)~(15)로 표시되는 반복단위로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 주쇄골격에 갖는 방향족 폴리설폰수지(식)를 사용하는 것이 바람직하다.

수지를 0.5g/100밀리리터의 농도로 용해가능한 용제에 용해한 후의 35℃에서 측정한 대수점도의 값이, 0.2데시리터/g 이상, 2.0데시리터/g 이하인 것이 바람직 하다. 예컨대, 미쓰이가가쿠제의 폴리에테르설폰 E1010, E2010, E3010 등이나 아모코엔지니어링제 UDELP-1700, P-3500 등을 사용할 수 있다.

(내열성 수지의 부여)

본 발명에 있어서, 내열성 수지는, 비정질금속 얇은 띠의 편면에만, 또는 양면의 적어도 일부에 부여한다. 이 경우, 부여하는 면에 있어서 균일하게 얼룩 없이 도막되는 것이 바람직하지만, 예컨대 자성기재가 적층된 자성기재 적층체를 제작하는 경우는, 다층코팅방법 또는 열프레스, 또는 열롤, 고주파용착 등으로 적층하므로써 적층구조를 자유로이 설계할 수 있다.

본 발명에 있어서 비정질금속 얇은 띠의 편면 또는 양면의 적어도 일부에 내열성 수지를 부착하는 경우, 분말상 수지, 또는 용매에 수지를 용해시킨 용액 또는 페이스트상의 형태가 있다. 수지를 용해시킨 용액을 사용하는 경우는, 롤코터 등을 사용하여 비정질금속 얇은 띠에 부여하여 행하는 것이 대표적이다. 이 경우, 부여공정에서 사용되는 용액의 점도는 수지를 용매에 의해 용해시킨 용액에 의한 부여의 경우, 부여시의 수지의 점도는 통상 0.005~200Paㆍs의 농도범위이고, 바람직하게는 0.01~50Paㆍs이고, 보다 바람직하게는, 0.05~5Paㆍs의 범위이고, 0.005Paㆍs 이하의 점도에서는, 점성이 지나치게 낮게 되므로 비정질금속 얇은 띠 위로부터 흘러 버려서 박판상에 충분한 도막량이 얻어지지 않아, 극히 얇은 도막으로 되어 버린다. 또한, 이 경우 막두께를 두껍게 하기 위해서, 부여속도를 극히 느리게 하면 여러번 겹쳐 바르는 것이 필요하게 되므로, 생산효율의 저하가 생겨서 실용적이지는 않다. 한편, 점도가 200Paㆍs 이상으로 되면, 고점도 때문에, 비정질금속 얇은 띠상에 얇은 도막을 형성하기 위한 막두께의 제어가 극히 어렵게 된다.

본 발명에 있어서 액상수지의 부여방법으로서는, 코터를 사용한 방법, 예컨대 롤코터법, 그라비아코터법, 에어독터코터법, 블레이드코터법, 나이프코터법, 로드코터법, 키스코터법, 비드코터법, 캐스트코터법, 로터리스크린법이나, 액상수지중에 비정질금속 얇은 띠를 침지하면서 코팅하는 침지코팅방법, 액상수지를 비정질금속 얇은 띠에 오리피스로부터 낙하시켜 코팅하는 슬롯오리피스코터법 등으로 행하는 것이 가능하다. 그 밖에, 바코드방법이나 분무기의 원리를 사용하여 액상수지를 안개상으로 비정질금속 얇은 띠에 내뿜는 스프레이코팅법이나, 스핀코팅법, 전착코팅법 또는 스퍼터법과 같은 물리적인 증착법, CVD법과 같은 기상법 등 비정질금속 얇은 띠 위에 내열성 수지를 부여할 수 있는 방법이라면 어떠한 방법을 사용하여도 좋다.

또한, 일부에 내열성 수지를 부여하는 데에는, 도막패턴의 홈을 가공한 그라비아헤드를 사용하여, 그라비아코터법으로 행할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 비정질금속 얇은 띠의 편면 또는 양면의 적어도 일부에 부착시키는 수지로서, 페이스트상 수지를 사용하는 경우는, 주로 비정질금속 얇은 띠를 절단 등 한 것을 적층하는 경우에 사용하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 수지는 용매에 용해한 용액과 같은 유동성보다는 가접착고정이나 가(假)정지가 가능한 점도가 있으면 좋고, 포팅이나 쇄모(刷毛)도포 등의 방법으로 부여할 수 있다. 이 경우, 수지의 점도로서는, 5Paㆍs 이상의 점도인 것이 바람직하다. 한편, 분말상의 수지를 사용하는 경우는, 예컨대 금형을 사용하여 비정질금속 얇은 띠의 적층체를 제작할 때에 분말상ㆍ펠렛상의 수지를 충전 또는 산포하여 열프레스성형 등에 의해 비정질금속 얇은 띠의 적층체를 제작하는 경우에 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서 자성기재로는, 비정질금속 얇은 띠에 수지를 부여한 것을 말한다. 비정질금속 얇은 띠는, 자성체로서의 특성을 향상시키기 위한 열처리를 행하고 있는 것이어도 좋고, 행하고 있지 않는 것이어도 좋다. 본 발명의 자성기재는, 내열성 수지를 부여한 후더라도, 자성체로서의 특성을 발현시키기 위한 열처리를 행할 수 있다. 비정질금속 얇은 띠에 내열성 수지의 전구체를 부여한 경우는, 내열성 수지를 형성시키기 위해서 열처리를 행할 필요가 있지만, 이 열처리는 통상 금속의 자기특성을 향상시키기 위한 열처리보다도 저온도에서 행해지지만, 양자를 동시에 행하여도 좋다. 즉, 본 발명의 자성기재는 이하의 어느 방법에 의해서도 제조할 수 있다.

구체적으로는

(가) 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행하지 않은 비정질금속 얇은 띠에 내열성 수지를 부여하는 방법

(나) 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행하지 않은 비정질금속 얇은 띠에 내열성 수지의 전구체를 부여하고, 열적 또는 화학적으로 내열성 수지를 부여하는 방법(공정 A)

(다) 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행한 비정질금속 얇은 띠에 내열성 수지를 부여하는 방법

(라) 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행한 비정질금속 얇은 띠에 내열 성 수지 전구체를 부여하고, 열적 또는 화학적으로 내열성 수지를 형성하는 방법(공정 A)

(마) 상기 (가)~(라)의 방법에 의해 자성기재를 제조한 후에, 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 더 행하는 방법을 들 수 있다. 바람직하게는 (가), (나)의 방법이 사용되고, (가), (나)를 자기특성향상을 위한 열처리(마)를 행하는 방법이 바람직하다.

(가), (나)의 방법에서는, 비정질금속 얇은 띠가 열처리되지 않아, 얇은 띠의 취약화가 진행되지 않으므로, 얇은 띠의 권취가 가능하다. 또한, 비정질금속 얇은 띠에 내열성 수지를 도포하는 것에 의해, 얇은 띠에 핀홀 등이 있는 경우에도, 크랙의 진행이 억제되므로, 권취속도도 상승되는 것에 의해, 공업적으로 양산성이 우수하다.

또한, 비정질금속 얇은 띠에 내열성 수지를 부여한 다층구조의 자성기재를 제작하는 경우, 다층코팅방법이나 단일 또는 다층코팅기재를 가압, 예컨대 열프레스나 열롤 등에 의해 적층할 수 있다. 가압시의 온도는 내열수지의 종류에 따라 다르지만, 대략 경화물의 유리전이온도(Tg) 이상에서 연화 또는 용융하는 온도근방에서 적층하는 것이 바람직하다.

(적층체)

본 발명의 자성기재로는, 비정질금속 얇은 띠에 내열성 수지를 부여한 것으로, 단층인 것으로서 사용할 수 있지만, 이것을 적층하여 자성기재의 적층체로서 사용할 수도 있다.

자성기재의 적층체를 제작하는 경우는, 다층코팅방법 또는 열프레스, 또는 열롤, 고주파용착 등으로 적층접착하므로써 적층구조를 자유로이 설계할 수 있다.

적층된 자성기재는, 비정질금속 얇은 띠가 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행하는지의 여부, 내열성 수지의 종류나 내열성 수지의 전구체를 사용하는지의 여부, 내열성 수지의 전구체로부터 내열성 수지를 형성하는 시기, 적층된 자성기재에 대해 어느 단계에서 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행하는지에 따라, 이하와 같은 소공정을 고려할 수 있다. 본 발명의 자성기재의 제조는, 이들의 1종류 또는 몇가지의 조합에 의해 제조된다.

(1) 공정A : 비정질금속 얇은 띠에 내열성 수지의 전구체를 부여하고, 열처리, 또는 화학적인 방법 예컨대, 화학반응성 치환기를 사용하는 방법으로 소망의 수지가 형성된다.

(2) 공정B : 적층공정이고, 압력 등을 사용하는 압착에 의해 적층된다. 이대로 사용하여도 좋고, 다른 공정으로 더 이행하기 위해서, 비정질금속 얇은 띠에 부여되어 있는 수지를 용융시켜 얇은 띠끼리를 융착시켜도 좋다. 더욱이, 비정질금속 얇은 띠의 자성특성을 향상시키기 위해서 열처리를 행하여도 좋지만, 어느 상태도, 비정질금속 얇은 띠의 사이에는 내열성 수지가 존재해 있고, 적층체라 함은 이와 같은 상태를 가리키는 것이다.

(3) 공정C : 비정질금속 얇은 띠끼리를, 금속 얇은 띠에 부여되어 있는 수지를 용융시켜, 비정질금속 얇은 띠끼리를 보다 강고하게 일체화할 수 있다. 열처리의 조건은 통상 50~400℃에서 행하고, 바람직하게는 150~300℃에서 행해진다. 공정 B와 공정C는, 통상, 열프레스 등에 의해, 동시에 행해진다.

(4) 공정D : 자성향상을 위한 열처리이고, 비정질금속 얇은 띠의 자기특성을 향상시키기 위해서 행해지는 열처리이다. 비정질금속 얇은 띠의 열처리온도는 비정질금속 얇은 띠를 구성하는 조성 및 목적으로 하는 자기특성에 따라 다르지만, 통상 불활성가스분위기하 또는 진공중에서 행해지고, 양호한 자기특성을 향상시키는 온도는 대략 300~500℃이고, 바람직하게는 350℃로부터 450℃에서 행한다.

내열성 수지 또는 해당 전구체를 부여하는 상기 공정A도 포함하고, 공정D까지를 조합시키는 것에 의해, 본 발명의 자성기재를 사용하여 적층된 적층체를 제조할 수 있다.

그 구체적인 방법은, 이하로 대표되는 조합방법이 있다. 상기 소(素)공정은 복수의 공정을 동시에 행하여도 좋고, 예컨대,

(i) 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행하지 않은 자성기재를 적층한 후에 열융착에 의해 적층체를 형성하는 방법.(공정B와 공정C를 동시에 행한다)

(ii) 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행한 자성기재를 적층한 후에 열융착에 의해 적층체를 형성하는 방법.(공정B와 공정C를 동시에 행한다)

(iii) 내열성 수지의 전구체를 사용하고, 상기 전구체를 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행하지 않은 자성기재를 적층한 후에 내열성 수지의 형성과 동시에 적층체를 형성하는 방법.(공정B와 공정C를 동시에 행한다)

(iv) 내열성 수지의 전구체를 사용하고, 상기 전구체를 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행한 자성기재를 적층한 후에 내열성 수지의 형성과 동시에 적층 체를 형성하는 방법.(공정B와 공정C를 동시에 행한다)

(v) 상기 (i)~(iv)의 방법에 의해 적층된 자성기재를 제조한 후에, 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 더 행하는 방법(공정D)

(vi) 내열성 수지 또는 내열수지의 전구체가 부여된 자성기재를 적층한 후, 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행함과 동시에 적층접착하는 방법(공정C와 공정D를 동시에 행한다). 이들 중에서, 바람직하게는 (i), (iii) 또는 (i), (iii)의 후에 (vi) 또는 (vii)의 비정질금속 얇은 띠의 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행하는 방법이 사용된다.

적층체를 제조하는 경우에, 단층인 것을 필요한 매수 적층하여 적층체를 형성하여도 좋고, 적층체를 적층하여 적층체로서 형성하여도 좋다. 또한, 내열성 수지의 전구체를 사용하는 경우는, 내열성 수지의 형성과 동시에 적층체의 형성을 행하는 것도 가능하다.

적층체는 용도에 따라서, 적당한 층수인 것이 사용된다. 적층체의 각 층은, 동일종류의 자성기재이어도 좋고, 다른 종류의 자성기재이어도 좋다.

(가압열처리방법)

본 발명에 있어서는, 원소조성이 [Co_(1-c)ㆍFe_c]_100-a-bㆍX_aㆍY _b(다만, X는 Si, B, C, Ge로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, Y는 Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Ph, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타낸다. 또한, c, a, b는 각각 0≤c≤1.0, 10<a≤35, 0≤b≤30으로 표시되는 수이다.)로 표시되는 비정질합금 얇은 띠의 편면 또는 양면에 어느 방법으로 수지를 부여한 후에, 가압하여 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 하는 것이 특징이다.

가압열처리는, 통상 0.01~500MPa의 압력하, 200~500℃의 온도에서 행해진다. 처리는, 한번에 행하여도 좋고, 복수회로 나누어 행하여도 좋다. 복수회로 나누어 행하는 경우에는, 다른 조건을 사용하여도 좋다.

(Co를 주성분으로 하는 자성기재의 제조방법)

본 발명의 Co를 주성분으로 하는 자성기재의 제조방법으로서, 원소조성이 [Co_(1-c)ㆍFe_c]_100-a-bㆍX_aㆍY_b(다만, X는 Si, B, C, Ge로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, Y는 Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타낸다. 또한, c, a, b는 각각 0≤c≤0.3, 10<a≤35, 0≤b≤30으로 표시되는 수이다.)로 표시되는 비정질합금 얇은 띠의 편면 또는 양면에 수지를 부여한 자성기재를 중첩시키고, 압력 0.01~100MPa, 온도 350~480℃, 시간 1~300분의 조건에서 비정질금속 얇은 띠와 수지와의 접착 및 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 동시에 행하는 방법을 적절히 사용할 수 있다.

자성기재의 적층접착과 자기특성을 향상시키기 위한 열처리에 관해서 설명한다.

여기에서 폐자로, 및 미소갭 등의 폐자로와 유사한 형태로 사용되는 경우에는, 압력조건은 0.01~100MPa가 바람직하고, 0.03~20MPa가 보다 바람직하고, 0.1~3MPa가 더욱 바람직하다. 0.01MPa 미만이면, 충분한 접착이 행해지지 않고 적 층체의 인장강도가 저감하는 등의 문제가 생길 염려가 있고, 100MPa를 넘으면, 비투자율이 저감하거나 코어손실이 증대하는 등, 우수한 자기특성이 얻어지지 않는 등의 문제가 생길 염려가 있다. 또한 자성기재를 적층접착 및 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 동시에 행하는 경우의 온도조건은, 350~480℃가 바람직하고, 380~450℃가 보다 바람직하고, 400~440℃가 더욱 바람직하다. 350℃ 미만 또는 480℃을 넘으면, 적절한 자기특성을 향상시키기 위한 열처리가 행해지지 않는 등의 원인에 의해, 우수한 자기특성이 얻어지지 않는 등의 문제가 생길 염려가 있다. 또한 자성기재를 적층접착 및 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 동시에 행하는 경우의 시간조건은, 1~300분이 바람직하고, 5~200분이 보다 바람직하며, 10~120분이 더욱 바람직하다. 1분 미만 또는 300분을 넘으면, 적절한 자기특성을 향상시키기 위한 열처리가 행해지지 않는 등의 원인에 의해, 우수한 자기특성이 얻어지지 않는 등의 문제가 생기거나, 충분한 접착이 행해지지 않아 적층체의 인장강도가 저감하는 등의 문제가 생길 염려가 있다.

한편 개자로(開磁路)로 사용되는 경우에는, 인가하는 압력조건은 1MPa 이상, 500MPa 이하이고, 바람직하게는 3MPa 이상, 100MPa 이하, 더욱 바람직하게는 5MPa 이상, 50MPa 이하이다. 가압력이 작은 경우에는 Q값의 저하 또는 Q값 향상의 효과가 작고, 500MPa보다 경우에는, Q값이 저감할 염려가 있다. 특히, 형상효과에 의한 실효투자율이 소재의 폐자로의 투자율의 1/2 이하, 바람직하게는 1/10 이하, 더욱 바람직하게는 1/100 이하의 경우에는, 가압력이 큰 조건에서 Q값이 향상한다.

또한, 비정질금속 얇은 띠의 자기특성을 향상시키기 위한 온도조건은 300℃ 로부터 500℃에서 행해지고, 비정질금속 얇은 띠를 구성하는 조성 및 목적으로 하는 자기특성에 따라 다르지만, 통상 불활성가스 분위기하 또는 진공중에서 행해지고, 양호한 자기특성을 향상시키는 온도는 대략 300~500℃이고, 바람직하게는 350℃로부터 450℃에서 행해진다.

또한, 열처리온도에서의 처리시간은 통상 10분으로부터 5시간의 범위에서, 바람직하게는 30분으로부터 2시간의 범위에서 행해진다.

자성기재를 적층접착 및 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 동시에 행하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예컨대 열프레스법, 기구 등을 사용하여 적층고정하여 가열하는 방법 등을 적절하게 들 수 있다. 또한, 적층접착 및 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 동시에 행하는 경우에는, 질소 등의 불활성가스 분위기에서 행하는 것이 바람직하다.

(2회의 열처리를 실시하는 방법)

편면 또는 양면에 수지를 부여한 상기 자성기재를 겹치고, 압력 0.01~500MPa, 온도 200~350℃, 시간 1~300분의 조건에서 적층접착을 행하고, 다음에 압력 0~100MPa, 온도 300~500℃, 시간 1~300분의 조건에서 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행하는 방법을 적절하게 사용할 수 있다.

자성기재를 적층접착하는 경우의 압력조건은, 0.01~500MPa가 바람직하고, 0.03~200MPa가 보다 바람직하며, 0.1~100MPa가 더욱 바람직하다. 0.01MPa 미만이면, 충분한 접착이 행해지지 않고 적층체의 인장강도가 저감하는 등의 문제가 생길 염려가 있고, 500MPa를 넘으면, 비투자율이 저감하거나 코어손실이 증대하는 등, 우수한 자기특성이 얻어지지 않는 등의 문제가 생길 염려가 있다. 또한 자성기재를 적층접착하는 경우의 온도조건은 200~350℃가 바람직하고, 250~300℃가 보다 바람직하다. 200℃ 미만이면, 충분한 접착이 행해지지 않고, 적층체의 인장강도가 저감하는 등의 문제가 생길 염려가 있으며, 350℃를 넘고, 또한 가압력이 높은 경우에는, 비투자율이 저감하거나 코어손실이 증대하는 등, 우수한 자기특성이 얻어지지 않는 등의 문제가 생길 염려가 있다. 또한 자성기재를 적층접착하는 경우의 시간조건은, 1~300분이 바람직하고, 5~200분이 보다 바람직하며, 10~120분이 더욱 바람직하다. 1분 미만 또는 300분을 넘으면, 적절한 적층접착이 행해지지 않는 등의 원인에 의해, 적층체의 인장강도가 저감하는 등의 문제가 생길 염려가 있다.

제 2의 열처리에 있어서, 자성기재 또는 자성기재의 적층체의 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 하는 경우,

폐자로, 및 미소갭 등의 폐자로와 유사한 형태로 사용되는 경우에는, 압력조건은, 0~100MPa가 바람직하고, 0.01~20MPa가 보다 바람직하며, 0.1~3MPa가 더욱 바람직하다. 100MPa를 넘으면, 비투자율이 저감하거나 코어손실이 증대하는 등, 우수한 자기특성이 얻어지지 않는 등의 문제가 생길 염려가 있다. 또한 적층접착한 적층체를 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 하는 경우의 온도조건은, 350~480℃가 바람직하고, 380~450℃가 보다 바람직하며, 400~440℃가 더욱 바람직하다. 350℃ 미만 또는 480℃를 넘으면, 적절한 자기특성을 향상시키기 위한 열처리가 행해지지 않는 등의 원인에 의해, 우수한 자기특성이 얻어지지 않는 등의 문제가 생길 염려가 있다. 또한 적층접착한 적층체를 자기특성을 향상시키기 위해 열처리하는 경우의 시간조건은, 1~300분이 바람직하고, 5~200분이 보다 바람직하며, 10~120분이 더욱 바람직하다. 1분 미만 또는 300분을 넘으면, 적절한 자기특성을 향상시키기 위한 열처리가 행해지지 않는 등의 원인에 의해, 우수한 자기특성이 얻어지지 않는 등의 문제가 생길 염려가 있다.

한편, 제 2의 열처리를 행하는 경우, 개자로로 사용되는 경우에는, 인가하는 압력조건은 1MPa 이상, 500MPa 이하이고, 바람직하게는 3MPa 이상, 100MPa 이하, 더욱 바람직하게는 5MPa 이상, 50MPa 이하이다. 가압력이 작은 경우에는 Q값의 저하 또는 Q값 향상의 효과가 작고, 500MPa보다 경우에는 Q값이 저감할 염려가 있다. 특히, 형상효과에 의한 실효투자율이 소재의 폐자로의 투자율의 1/2 이하, 바람직하게는 1/10 이하, 더욱 바람직하게는 1/100 이하인 경우에는, 가압력이 큰 조건에서 Q값이 향상한다.

또한, 비정질금속 얇은 띠의 자기특성을 향상시키기 위한 온도조건은, 300℃로부터 500℃에서 행해지고, 비정질금속 얇은 띠를 구성하는 조성 및 목적으로 하는 자기특성에 따라 다르지만, 통상 불활성가스분위기하 또는 진공중에서 행해지고, 양호한 자기특성을 향상시키는 온도는 대략 300~500℃이고, 바람직하게는 350℃로부터 450℃에서 행해진다.

또한, 열처리온도에서의 처리시간은 통상 10분으로부터 5시간의 범위에서, 바람직하게는 30분으로부터 2시간의 범위에서 행해진다.

비정질합금 얇은 띠의 편면 또는 양면에 수지를 부여한 자성기재의 제조방법에는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예컨대 비정질합금 얇은 띠에 수지 또는 수지 의 전구체가 용해한 용액을 얇게 도포한 후에 용제를 건조시키는 방법 등을 적절하게 사용할 수 있다.

본 발명의 Co를 주성분으로 하는 비정질합금 얇은 띠의 자성기재에 있어서, 적층접착의 매체로서 사용되는 수지로서는, 열가소성의 내열수지가 적절히 사용된다. 그 특성은, 본 발명의 효과가 얻어지는 범위이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 질소분위기하 365℃, 2시간의 열이력을 거친 후의 30℃에서의 인장강도가 30MPa 이상이고, 또한 질소분위기하 365℃, 2시간의 열이력을 거친 경우의 열분해에 의한 중량감소율이 2중량% 이하인 특성을 갖는 열가소성 수지를 적절하게 사용할 수 있다. 구체적으로는, 폴리이미드계 수지, 폴리에테르이미드계 수지, 폴리아미드이미드계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리설폰계 수지, 폴리에테르케톤계 수지를 적절하게 사용할 수 있고, 보다 구체적으로는 화학식(14), (15) 및 (16)~(22)로 표시되는 반복단위를 주쇄골격에 갖는 수지를 적절하게 사용할 수 있다. 다만, 화학식(15)에 있어서 d 및 e는 d+e=1, 0≤a≤1, 0≤b≤1을 만족시키는 수이고, Q 및 R은 직접결합, 에테르결합, 이소프로필리덴결합, 설피드결합, 설폰결합 및 카르보닐결합으로부터 선택되는 결합기로, 동일하거나 다르더라도 좋다. 또한 화학식(16)에 있어서 T는, 직접결합, 에테르결합, 이소프로필리덴결합, 설피드결합, 설폰결합 및 카르보닐결합으로부터 선택되는 결합기이다. 또한 화학식(20)에 있어서 f 및 g 는 f+g=1, 0≤f≤1, 0≤g≤1을 만족시키는 수이다).

(Fe를 주성분으로 하는 자성기재의 제조방법)

비정질금속 얇은 띠를 구성하는 조성 및 목적으로 하는 자기특성에 따라 다르지만, 통상 불활성가스 분위기하 또는 진공중에서 행하고, 양호한 자기특성을 향상시키는 온도는 대략 300~500℃이고, 바람직하게는 350℃로부터 450℃에서 행해진 다. 더욱 바람직하게는 360℃로부터 380℃가 적절하다. 또한 본 발명에서는 300℃~500℃의 온도범위의 열프레스에 의해 적층판을 가압열처리하는데, 이때의 프레스압력은, 0.2MPa 이상, 5MPa 이하, 더욱 바람직하게는 0.3MPa 이상, 3MPa 이하의 압력으로 가압열처리한다. 본 발명에서는 0.2MPa~5MPa의 가압력에서 300℃~500℃의 온도범위에서 가압열처리하는 것에 의해, 놀랄만하게도 적층체의 자기특성(투자율, 철손실)이 대폭 향상함과 동시에, 300℃ 이하에서 적층일체화한 경우보다, 기계적 강도(인장강도)가 대폭 향상한 적층체를 얻을 수 있다.

특히 모터나 발전기 등의 회전기로서의 용도에 사용되는 경우는 기계강도향상에 의해, 모터회전수 업 등의 성능의 향상이 가능하게 되고, 실용상 현저한 모터특성(출력)의 향상이 예상된다.

발명자들은 특정 원리에 관한 것은 아니지만, 상기한 자기특성향상의 이유의 하나로서 다음의 것을 고려할 수 있다. 우선 비정질금속은, 통상 용융금속을 급냉하여 제작되는데, 이때 금속내부에 잔류한 응력에 의해 특성이 열화한다. 따라서 통상, 300℃로부터 500℃의 열처리를 실시하고, 내부의 응력을 완화하는 처리를 실시하여, 자기적 특성을 향상시킨다. 본 발명과 같이, 외압을 가하여 적층일체화하고, 300℃로부터 500℃의 온도범위에서 열처리를 하는 경우, 밖으로부터 가해지는 가압력이 크면, 열처리후, 적층체를 상온으로 되돌릴때, 가압력에 의한 금속내부응력이 잔류하고, 자기적인 특성이 열화하는 것을 생각할 수 있다. 그 때문에, 본 발명에서는 비정질금속의 특성이 열화하지 않는 열처리시의 가압력을 예의 검토한 결과, 0.2MPa 이상, 5MPa 이하, 더욱 바람직하게는 0.3MPa 이상, 3MPa 이하, 더욱 바 람직하게는 0.3MPa 이상, 1.5MPa 이하의 가압력하에서 열처리하는 것에 의해, 점적률을 저하시키지 않고, 대폭 자기적 특성향상이 도모될 수 있다고 여겨진다.

또한 프레스가압시에 자성적층체와 적층일체화공정에서 사용한 평판금형과의 사이에, 적층체의 두께공차 이상의 두께를 갖는 내열성 탄성시트를 삽입하므로써, 열처리후의 적층체내의 자기적 특성의 불균일을 대폭 개선할 수 있다. 내열성 탄성시트로서는, 재질이 수지인 경우는, 유리전이온도가 비정질금속의 열처리온도 이상이고, 또한 자성기재의 비정질금속 얇은 띠에 부여하고 있는 수지의 유리전이온도보다 높은 것이 바람직하다. 내열성 탄성시트의 재질로서는, 폴리이미드계 수지, 규소함유 수지, 케톤계 수지, 폴리아미드계 수지, 액정폴리머, 니트릴계 수지, 티오에테르계 수지, 폴리에스테르계 수지, 알릴레이트계 수지, 설폰계 수지, 이미드계 수지, 아미드이미드계 수지를 들 수 있다. 이들 중 폴리이미드계 수지, 설폰계 수지, 아미드이미드계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 내열성 탄성시트의 재질은 이것에 한정되는 것은 아니고, 금속, 세라믹, 유리 등의 탄성이 있는 재료를 사용하는 것도 가능하다.

(자기응용제품)

본 발명의 자성기재 및 자성기재의 적층체는 각종 자기응용제품의 부재 혹은 부품에 사용된다.

예컨대, 본 발명의 자성기재 또는 자성기재를 코어로 하여 피복도선이 권회된 안테나로서, 코어가 적어도 권선을 실시하는 부분에 절연부재가 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 박형 안테나, 또한 당해 안테나에 있어서 코어의 적어도 권선 이 실시된 부분에 절연부재가 부여되고, 또한 적층체의 단부에 보빈이 부여된 것을 특징으로 하는 박형 안테나, 더욱이 권회된 코일과 강자성체의 판상코어로 이루어지고, 판상코어가 권회코일에 관통하여 이루어지는 평면상의 RFID태그에 내장되는 안테나에 있어서, 상기 강자성체의 판상코어에 본 발명의 자성기재 또는 그 적층체를 코어로 하는 RFID용 안테나, 더욱이 판상코어가 굴곡가공에 의한 형상유지성을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 RFID용 안테나를 들 수 있다.

또한, 본 발명의 자성기재 또는 자성기재의 적층체를, 전동기 또는 발전기의 연자성재료로 이루어진 로터 또는 스테이터의 일부 또는 전부에 사용한 것을 특징으로 하는 전동기 또는 발전기를 들 수 있다. 그 경우, 로터 또는 스테이터의 적어도 일부의 자성기재가, 비정질금속 자성 얇은 띠로 이루어진 적층체로 구성되고, 상기 비정질금속 자성 얇은 띠로 이루어진 적층체가, 내열성 접착수지층과 비정질금속 자성 얇은 띠층이 서로 번갈아 적층되어 있는 것을 사용할 수 있다.

(안테나)

본 발명의 비정질금속 얇은 띠와 내열성 수지가 서로 번갈아 적층된 안테나용 적층체의 일예를 도 1에 나타낸다. 이 적층체는 도 2에 나타낸 바와 같이, 비정질금속 얇은 띠와 내열성 수지가 서로 번갈아 적층되어 있다. 이 적층체의 외주에, 도 3에 나타난 바와 같이 도선의 코일을 감는 것에 의해 안테나로 된다. 이들 안테나의 특성은, 안테나 코일로서의 인덕턴스 L값, 및 Q값(Quarity factor)이 전파와 전압의 변환특성에 있어서, 대용특성으로서 사용되고 있다. 일반적으로, L값, Q값이 높은 것이 바람직하고, 특히 박형 바안테나에서는, 형상효과에 의한 반자계의 영향으로, L값이 어느 정도의 값으로 되므로, Q값이 높은 안테나용 코어가 바람직하다. 이와 같은 용도로서, 방범용 시정시스템, ID카드, 태그 등의 트랜스폰더에 사용되는 RFID의 정보의 송수신, 또는 전파시계, 라디오 등에 사용되고 있다. 따라서, 이들에 사용되고 있는 주파수는 1kHz~1MHz정도의 주파수대역이 사용되고 있다.

안테나 특성으로서 Q값이 높은 재료로서는, 비정질금속 얇은 띠의 조성이 일반식(Co_(1-c)Fe_c)_100-a-bX_aY_b(식중의 X는 Si, B, C, Ge로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, Y는 Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, c, a, b는 각각 0≤c≤0.2, 10<a≤35, 0≤b≤30이고, a, b는 원자%를 나타낸다.)로 표시되는 조성이 바람직하다. 상기 비정질금속 얇은 띠의 Co의 Fe치환은 비정질합금의 포화자화가 증가하는 경향이 있지만, Q값 향상을 위해서는 Fe치환량은 적은 쪽이 바람직하다. 그 때문에 c는 0≤c≤0.2인 것이 바람직하다. 더욱이, 0≤c≤0.1인 것이 바람직하다. X원소는 본 발명에 사용되는 비정질금속 얇은 띠를 제조하는데 더하여, 비정질화를 위해서 결정화 속도를 저감하기 위해서 유효한 원소이다. X원소가 10원자%보다 적으면, 비정질화가 저하하여 일부 결정질이 혼재하고, 또한 35원자%를 넘으면, 비정질 구조는 얻어지지만 합금 얇은 띠의 기계적 강도가 저하하고, 연속적인 얇은 띠가 얻어지지 않게 된다. 따라서, X원소의 양 a는, 10<a≤35인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 12≤a≤30이다. Y원소는, 본 발명에 사용되는 비정질금속 얇은 띠의 내식성에 효과가 있다. 이 중에서 특히 유효한 원소는, Zr, Nb, Mn, W, Mo, Cr, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru원소이다. Y원소의 첨가량은 30% 이상으로 되면, 내식성의 효과는 있지만, 얇은 띠의 기계적 강도가 취약하게 되므로, 0≤b≤30인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 범위는, 0≤b≤20이다.

자성기재는, 적당한 층수로 적층되어 적층체로서 사용된다. 적층체의 각 층은 동일 종류의 자성기재이어도 좋고, 다른 종류의 자성기재이어도 좋다.

이들 적층체를, 미리 안테나코어의 형상으로 프레스 펀칭한 것을 코어로서 사용한다. 절단 등으로 가공한 후, 적층한 것을 사용하여도 좋고, 적당한 형상으로 적층체를 제작한 후에 방전 와이어 절단, 레이저 절단가공, 프레스 펀칭, 회전칼에 의한 절단가공에 의해 안테나코어의 형상으로 가공한 것을 사용하여도 좋다.

(모터)

본 발명의 자성기재의 적층체는, JIS C2550에서 정한 철손실 W10/1000이 15W/kg 이하, 더욱 바람직하게는 W10/1000이 10W/kg 이하로 되고, 또한 최대자속밀도 Bs가 1.0T 이상, 2.0T 이하로 되고, 또한 JISZ2241로 정한 인장강도가 500MPa 이상, 더욱 바람직하게는 700MPa 이상으로 되고, 또한 비투자율은 1500 이상, 더욱 바람직하게는 2500 이상, 더욱 바람직하게는 3000 이상으로 할 수 있다. 이러한 재료는, 모터의 로터 또는 스테이터에 사용할 수 있다.

구체적으로는, 본 발명의 자성적층체는 이하의 1~5의 공정을 조합하여, 실제로는 패턴 1 또는 패턴 2 등의 조합을 사용하는 것에 의해 제작할 수 있다.

공정 1. 자성기재 제작공정

공정 2. 형상 가공공정

공정 3. 적층공정

공정 4. 적층일체화공정

공정 5. 프레스가압 열처리

공정패턴 1 : 공정 1-공정 2-공정 3-공정 4-공정 5(자성기재 펀칭후 적층)와 패턴 2 : 공정 1-공정 2-공정 3-공정 4-공정 2-공정 5(적층일체화후 펀칭)의 2가지의 패턴이 실용상 적절하다.

즉, 패턴 1에서는, 공정 1의 자성기재 제작공정에서 비정질금속에 수지를 도공하고, 다음에 공정 2의 형상가공공정에서 소망의 형상으로 펀칭한 후, 공정 3(적층공정), 공정 4(적층일체화공정)를 거쳐, 공정 5의 프레스가압 열처리공정에서, 자기특성을 발현하기 위한 열처리를 실시한다. 공정 2는, 패턴 1과 같이 공정 1의 후에 1회만 행하여도 좋고, 패턴 2와 같이 공정 4까지 실시하여 적층체를 제작한 후에 공정 2의 형상가공을 행하여도 좋다.

공정에 관해서 이하에 상세하게 설명한다.

공정 1(자성기재 제작공정) 본 발명의 자성기재는 비정질금속 얇은 띠의 원판에 롤코터 등의 코팅장치를 사용하여 비정질금속 얇은 띠상에 액상수지의 도막을 형성하고, 이것을 건조시켜 비정질금속 얇은 띠에 내열성 수지층을 부여하는 방법으로 제작할 수 있다.

공정 2(형상 가공공정) 본 발명에서 말하는 형상 가공공정으로는, 단수 또는 복수매의 자성기재나 자성적층체를 폭방향으로 절단하고, 사각형 판 또는 소망의 형상으로 절단가공하는 것으로 정의한다. 이때 형상 가공방법으로서는, 샤링절단, 금형펀칭가공, 포토에칭가공, 펀칭가공, 레이저절단가공, 방전와이어 절단가공 등의 방법을 선택할 수 있다. 바람직하게는 폭방향의 절단에 있어서는 샤링절단, 또 소망의 임의형상의 절단에 있어서는 금형 펀칭가공이 바람직하다.

공정 3(적층공정) 다음에, 사각형 또는 소망의 형상으로 가공한 자성기재를 복수매, 두께방향으로 적층한다.

공정 4(적층일체화공정) 복수매의 자성기재의 적층일체화의 방법으로서는, 열프레스, 열롤 등에 의해 수지층을 용융시키고, 금속박 사이를 접착하는 적층일체화의 방법이나, 프레스에 의한 코킹에 의한 적층일체화의 방법, 레이저가열에 의해 적층단면을 용착시켜 적층일체화하는 방법 등이 가능하다. 층간의 전기적 도통에 의한 과전류 손실을 저감하고, 저자기손실의 재료를 실현한다는 관점에서는 열프레스나 열롤 등에 의한 가열가압에 의한 적층일체화공정이 바람직하다. 적층된 자성기재는, 소망의 적층매수를 겹친 자성기재군을 2매의 금속평판으로 샌드위치한다. 가압시의 온도는, 비정질금속 얇은 띠에 부여한 내열성 수지층의 종류에 따라 다르지만, 대략 내열수지 경화물의 유리전이온도 이상에서 연화 또는 용융유동성을 갖는 온도 근방에서 가압하고, 비정질금속 얇은 띠끼리를 적층접착하는 것이 바람직하다. 비정질 금속의 층간의 수지를 용융시킨 후, 실온까지 냉각하므로써, 비정질금속 얇은 띠끼리를 고착하여 일체화한다.

공정 5(가압 열처리공정) 적층일체화공정을 거친 자성기재 적층체를, 비정질금속의 내부응력을 완화하여, 우수한 자기특성을 발현하기 위해서, 비정질금속의 자기특성발현에 필요한 300℃로부터 500℃의 열처리를 실시한다.

비정질금속 얇은 띠로서는 Fe를 주성분으로 하는 것이 적절하게 사용된다.

주요한 공정에 관해서 설명한다.

형상가공방법으로서는, 샤링절단, 금형펀칭가공, 포토에칭공정, 펀칭가공, 레이저 절단가공, 방전와이어 절단가공 등의 방법에 의해, 소망의 형상으로 절단한다. 특히, 본 자성기재는 1매~10매 정도의 복수매로 이루어진 적층체를 금형펀칭가공할 수 있다. 또한 수십매 이상의 자성기재로 이루어진 직방체 형상의 적층체에 있어서는 방전 와이어커트에 의해, 소망의 형상으로 절단가공할 수 있다. 더욱이 방전 와이어커트시에는, 바람직하게는 적층체 단면에 도전성의 접착제를 도포하고, 적층간의 금속재료를 전기적으로 접속하고, 더욱이 도포한 도전성 접착제 부분을 방전 와이어가공후의 그랜드 전극에 접지하는 것에 의해, 방전전류가 안정하고, 방전스팩시의 에너지를 정밀하게 제어하는 것이 가능하게 되어, 적층체의 층간의 용착이 적은 가공면이 얻어진다.

다음에, 형상 가공공정한 자성기재를 복수매 두께방향으로 나란히 쌓아 적층한다. 이때, 수지층과 금속층이 서로 번갈아 늘어서도록, 수지를 도공한 면을 동일방향으로 향하여 적층한다.

다음에, 적층일체화공정을 행한다. 우선, 소망의 적층매수를 겹친 자성기재군을 2매의 평판금형으로 샌드위치한다. 더욱이, 이 자성기재군을 샌드위치한 블록을, 도 4의 11에 나타낸 적층체의 어긋남 방지용 프레임형에 넣어 적층일체화하여도 좋다. 또한 샌드위치하는 평판금형으로서는, 열전도도가 높고, 기계적 강도가 높은 금속이 바람직하다. 예컨대 SUS304, SUS430, 하이스강, 순수철, 알루미늄, 구 리 등이 바람직하다. 또한 비정질금속에 균등하게 압력을 인가할 수 있도록 평판금형의 표면조도는 1㎛ 이하이고, 평판의 상하 양면이 평행하게 되어 있는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 평판금형의 표면조도가 0.1㎛ 이하의 경면인 것이 바람직하다.

또한 균등하게 프레스압이 걸리도록 하기 위한 조작으로서, 소망의 적층매수를 겹친 자성기재군과 샌드위치하는 평판금형과의 사이에, 적층체의 두께공차 이상의 두께를 갖는 내열성 탄성시트를 삽입하는 것도 가능하다. 이때, 내열성 탄성시트가 평판금형과 자성기재의 요철을 흡수하고, 자성기재 적층체에 균일하게 압력을 인가하는 것이 가능하게 된다. 내열성 탄성시트로서는, 재질이 수지인 경우는, 유리전이온도가 비정질금속의 열처리온도 이상인 것이 바람직하다. 내열성 탄성시트의 재질로서는, 폴리이미드계 수지, 규소함유 수지, 케톤계 수지, 폴리아미드계 수지, 액정폴리머, 니트릴계 수지, 티오에테르계 수지, 폴리에스테르계 수지, 알릴레이트계 수지, 설폰계 수지, 이미드계 수지, 아미드이미드계 수지를 들 수 있다. 이들 중 바람직하게는 폴리이미드계 수지, 설폰계 수지, 아미드이미드계 수지 등의 고내열수지를 사용하고, 더욱 바람직하게는 방향족 폴리이미드계 수지가 사용된다.

적층일체화는, 열프레스나 열롤, 고주파용착 등에 의해 가열, 가압할 수 있다. 가압시의 온도는 내열수지의 종류에 따라 다르지만, 대략 내열수지 경화물의 유리전이온도 이상에서 연화 또는 용융유동성을 갖는 온도 근방에서 가압하여 적층접착하는 것이 바람직하다. 비정질금속의 층간의 수지를 용융시킨 후, 냉각하므로써 비정질금속 얇은 띠끼리를 고착하여 일체화한다.

가압하에 있어서 열처리는 상기 서술한 바와 같다. 이와 같은 방법에 의해, 상기 물성치를 나타내는 자성기재의 적층체가 얻어진다.

(실시예)

중량감소율 : 전처리로서 120℃에서 4시간 건조를 실시하고, 그 후, 질소분위기하, 350℃에서 2시간 유지한 경우의 중량감소량을, 시차열분석ㆍ열중량분석계 DTA-TG(도율 DT-40시리즈, DTG-40M)를 사용하여 측정하였다.

가압력 : 유압프레스의 압력 게이지압

용융점도 : 고화식 플로우테스터(도율 CFT-500)로 직경 0.1cm, 길이 1cm의 오리피스를 사용하여 용융점도를 측정하였다. 소정의 온도에서 5분간 유지한 후, 10만헥토파스칼의 압력으로 압출하였다.

Tg : 시차주사열량계DSC(도율 DSC60)를 사용하여 측정하고, 유리전이온도를 구하였다.

단위중량당 융해열 : 시차주사열량계DSC(도율 DSC60)로 측정하고, 수지중의 결정의 융해에 수반하는 융해열을 산출하고, 측정에 사용한 수지의 초기중량으로 나누어, 단위중량당의 융해열을 산출하였다.

대수점도η : 용해가능한 용매(예컨대 클로로포름, 1-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 오르토-디클로로벤젠, 크레졸 등)에, 수지를 0.5g/100밀리리터의 농도로 용해한 후, 35℃에서 측정하였다.

Q값 : LCR미터(휴렛패커드사제 4284A)를 사용하여, 측정전압 1V로 하였다.

L값 : LCR미터(휴렛패커드사제 4284A)를 사용하여, 측정전압 1V로 하였다.

자기특성 평가용 링 : 비정질합금 얇은 띠의 편면에 수지층을 형성한 자성기재를, 내경 25밀리미터, 외경 40밀리리터로 펀칭하고, 5매를 겹쳐서 소정의 조건에서 가열적층하여 얻었다.

비투자율 μ : 주파수 100kHz, sin파형으로 인가전계 5미리에르스테이드의 조건에서, 인피던스애널라이저(YHP4192ALF)에 의해 측정하였다.

코어손실 Pc : 주파수 100kHz, sin파형으로 최대자속밀도 0.1테슬러의 조건에서, B-H애널라이저(IWATSUSY-8216)에 의해 측정하였다.

인장강도 : 수지의 인장강도를 평가할 때에는 JIS K7127 또는 ASTM D638에 준거한 방법을 사용하고, 또한 금속의 인장강도를 평가할 때에는 JIS Z2241(ISO6892)에 준거한 방법을 사용하였다. 시험편은, 질소분위기하에서 350℃, 2시간의 열처리를 실시하고, 냉각후에 30℃에서 인장강도를 측정하였다. 자성기재의 적층체의 측정의 경우는, 비정질합금 얇은 띠의 편면에 수지층을 형성한 자성기재를, 펀칭에 의해 3호형 시험편상으로 가공하여, 20매를 겹쳐서 소정의 조건에서 가열적층하여 시험편을 제작하고, 측정에 제공하였다.

(실시예 A1)

비정질금속 얇은 띠로서, 하네웰사제, Metglas : 2714A(상품명), 폭 약 50mm, 두께 약 15㎛의 Co₆₆Fe₄Ni₁(BSi)₂₉(원자%)의 조성을 갖는 비정질금속 얇은 띠를 사용하였다. 사용한 폴리아미드산 용액은 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠과 3,3',4,4'-비페닐테트라카본산이무수물을 1:0.97의 비율로 디메틸아세트아미드 용매중에서 실온으로 축중합하여 얻어진 폴리아미드산을 사용하고, 희석액으로서 디 메틸아세트아미드를 사용하여, E형 점도계로 측정했을 때의 점도는 약 0.3Paㆍs(25℃)이었다.

이 얇은 띠의 편면 전면에 폴리아미드산 용액을 부여한 후, 140℃에서 건조후, 260℃에서 큐어하고, 비정질금속 얇은 띠의 편면에 약 6미크론의 내열성 수지(폴리이미드수지)를 부여한 자성기재를 제작하였다. 또, 큐어한 것에 의해 화학식(24)로 표시되는 폴리이미드수지(Tg ; 196℃)가 얻어졌다.

이 기재를, 적층하여 260℃에서 열프레스에 의해 두께 0.7mm의 적층체를 제작한 후, 이 적층체를 고정치구에 고정하여 400℃, 1시간 열처리한 후, 형상가공하여 20×3.5mm의 적층체를 제작하였다. 이 코어에 Φ0.1mm의 피복도선을 200턴(turn) 감아서, 50kHz의 주파수로 Q값을 측정하였다.

결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 A2~A5)

실시예 A1에 있어서 사용한 비정질금속 얇은 띠 대신에,

의 비정질금속 얇은 띠를 사용한 동일한 적층체에 의해 동일한 코일을 제작하고, Q값을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(비교예 A1~A5)

실시예 A1에 있어서 사용한 비정질금속 얇은 띠 대신에,

의 비정질금속 얇은 띠를 사용한 동일한 적층체에 의해 동일한 코일을 제작하고, Q값을 측정하였다. 결과를 표 A1에 나타낸다.

[표 A1]

(실시예 A6)

실시예 A1과 동일한 비정질금속 얇은 띠에, 디메틸아세트아미드에 용해시킨 폴리에테르설폰(PES, Tg ; 225℃, 화학식(14))을 부여하고, 230℃에서 건조시키고, 비정질금속 얇은 띠의 편면에 약 6미크론의 내열성 수지를 부여한 자성기재를 제작하였다. 이 기재를, 실시예 A1과 동일하게 적층체를 제작하여, 동일한 적층체를 제작하였다. 50kHz의 주파수에서 Q값을 측정한 결과 22이었다.

(실시예 A7)

비정질금속 얇은 띠로서, 하네웰사제, Metglas : 2714A(상품명), 폭 약 50mm, 두께 약 15㎛인 Co₆₆Fe₄Ni₁(BSi)₂₉(원자%)의 조성을 갖는 비정질금속 얇은 띠를 사용하였다. 내열성 수지로서 실시예 A1과 동일한 폴리아미드산 용액을 사용하여, 비정질금속 얇은 띠에 부여하고, 140℃에서 건조시킨 후, 비정질금속 얇은 띠의 편면에 약 6미크론의 폴리이미드수지의 전구체를 부여한 후, 이 기재를, 두께 0.7mm로 적층하고, 260℃에서 열프레스에 의해 접착하여 적층체를 제작하였다. 이 적층체를 400℃, 1시간 열처리한 후 형상가공하여, 20×3.5mm의 적층체 자기코어를 제작하고, 이 코어에 Φ0.1mm의 피복도선을 200턴 감아서, 50kHz의 주파수에서 Q값을 측정하였다. 실시예 2~4의 조성의 얇은 띠에 동일하게 수지를 부여하여, 적층체를 제작하고, Q값이 21이고, 양호한 특성을 얻었다.

(실시예 G1)

비정질금속 얇은 띠에 하네웰사제, Metglas : 2605S-2(상품명), 폭 약 213mm, 두께 약 25㎛인 Fe₇₈Si₉B₁₃(원자%)의 조성을 갖는 비정질금속 얇은 띠를 사용하였다. 이 얇은 띠의 양면 전면에 약 0.3Paㆍs의 점도의 폴리아미드산 용액을 부여하고, 150℃에서 용매를 휘발시킨 후, 250℃에서 폴리이미드수지로 만들고, 박판의 양면에 두께 약 2미크론의 내열성 수지를 부여한 자성기재를 제작하였다. 사용한 내열성 수지는, 디아민에 3,3'-디아미노디페닐에테르, 테트라카본산이무수물에 비스(3,4-디카르복시페닐)에테르이무수물에 의해 얻어지는 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산을 사용하고, 디메틸아세트아미드의 용매에 용해하여 비정질금속 얇은 띠상에 도포하고, 비정질금속 얇은 띠상에서 가열하는 것에 의해, 화학식(25)로 표시되는 기본 단위구조를 갖는 폴리이미드로서 얻어졌다.

이 기재를 외경 50mm, 내경 25mm의 원환상으로 펀칭하고, 30매 적층하고, 270℃에서 열압착하여 비정질금속 얇은 띠를 융착시켜, 적층체를 제작하였다. 더욱이, 적층체를 가압치구에 끼운 그대로 400℃, 2시간 열처리를 행하였다. 이 열처리후의 적층체의 10kHz에서 인가자장 0.1T의 교류히스테리시스루프를 측정하고, 그 유지력이 0.2Oe이었다.

(실시예 G2)

상기에서 사용한 폴리아미드산 용액 대신에, 미쓰이가가쿠제의 폴리에테르설폰E2010을 사용하고, 이 수지를 디메틸아세트아미드의 용매로 용해하여, 15%의 용 액으로 한 것 이외에는 실시예 G1과 동일하게, 양면에 부여한 후, 용매를 건조시킨 후, 적층체를 제작하고, 열처리를 행하였다. 이 열처리후의 적층체의 10kHz에서의 교류히스테리시스루프를 측정하고, 그 유지력이 0.25Oe이었다.

(비교예 G1)

실시예 G1에서 사용한 폴리아미드산 용액 대신에, 화학식(19)로 표시되는 기본 단위구조를 갖는 폴리이미드로 되는 전구체인 폴리아미드산 용액을 사용하여, 비정질금속 얇은 띠상에 도포하고, 실시예 G1과 동일하게 제작하여 비정질금속상에 표시되는 기본 단위구조를 갖는 폴리이미드를 얻었다. 이 기재를 실시예 G1과 동일하게 제작하고, 열처리를 실시한 적층체를 제작하였다. 다만, 적층접착시의 온도는 330℃로 하였다. 이 수지의 Tg는 285℃로, 본 발명의 Tg범위보다도 높은 수지이다. 이 적층체의 10kHz에서의 교류유지력은 0.4Oe이고, 실시예 G1에 비하여 큰 값으로 되고, 실제로 자기코어로서 사용하는 경우에, 손실이 컸다.

[표 G1]

(실시예 G3-G5)

비정질금속 얇은 띠에 하네웰사제, Metglas : 2605S-2(상품명), 폭 약 213mm, 두께 약 25㎛인 Fe₇₈Si₉B₁₃(원자%)의 조성을 갖는 비정질금속 얇은 띠를 사용 하였다. 이 얇은 띠의 양면 전면에, 실시예 G1과 동일한 방법으로 화학식(27)로 표시되는 기본 단위구조를 갖는 폴리이미드수지를 형성하고, 박판의 편면에 두께 약 5미크론의 내열성 수지를 부여한 자성기재를 제작하였다.

이 기재를 24매 적층하고, 270℃에서 열압착한 후, 5×20mm로 형상가공한 적층체를 가압치구에 끼운 그대로 400℃, 2시간 열처리를 행하였다. 이 열처리후의 적층체를 -35℃, 120℃, 500회의 히트사이클시험을 실시하여, 박리 등이 없이 일체화한 적층체가 얻어졌다.

(실시예 G4-G15)

실시예 G3의 폴리아미드산 용액 대신에, 도포한 후 비정질금속 얇은 띠상에서 가열하는 것에 의해, 화학식(26~37)로 표시되는 기본단위구조를 갖는 폴리이미드로 되는 디메틸아세트아미드용매로 만든 폴리아미드산 용액을 사용하여, 실시예 G3과 동일하게 적층체를 제작하였다.

(실시예 G16, 17)

실시예 G3에서 사용한 폴리아미드산 용액 대신에, 미쓰이가가쿠제의 폴리에테르설폰E2010 및 아모코엔지니어링제 폴리설폰UDELP-3500을 사용하고, 이 수지를 디메틸아세트아미드의 용매로 용해하여, 15%의 용액으로 한 것 이외에는 실시예 G3과 동일하게 적층체를 제작하고, 열처리를 행하였다.

(실시예 G18)

실시예 G3에서 사용한 폴리아미드산 대신에 시판되는 폴리아미드이미드수지(동양방제 바이로맥스HR14ET)를 사용하고, 용액을 도포한 후, 건조시켜 수지화하여 기재를 제작하고, 실시예 G3과 동일하게 적층체를 제작하고, 열처리를 행하였다.

실시예 G4~G18의 열처리후의 적층체를 -30℃와 120℃의 20회 및 누적하여 500회의 히트사이클시험을 샘플수 20으로 실시하여, 모두 박리 등이 없이 일체화한 적층체가 얻어졌다. 다만, 500회의 싸이클수에서는 실시예 G12, 13, 18에서 n=1에서 박리가 발생하였지만, 미소한 박리이고, 실용상은 문제가 없는 레벨이었다.

(비교예 G2, G3)

실시예 G3에서 사용한 폴리아미드산 용액 대신에, 도포한 후 비정질금속 얇은 띠상에서 가열하는 것에 의해, 화학식(19) 및 화학식(37)로 표시되는 기본 단위구조를 갖는 폴리이미드로 되는 디메틸아세트아미드용매로 만든 전구체인 폴리아미드산 용액을 사용하고, 실시예 G3과 동일하게 적층체를 제작하였다. 다만, 적층접착시의 온도는 330℃로 하였다.

(비교예 G4)

실시예 G3에서 사용한 폴리아미드산 용액 대신에 폴리페닐렌설파이드(PPS) 화학식(38)을 사용하고, 분말상의 수지를 얇은 띠모양으로 부여하고, 테프론(등록상표) 시트에 끼워서 열프레스에 의해 편면에 수지를 부착하였다. 이 기재를, 실시예 G3과 동일하게 열처리한 적층체를 제작하였다. 다만, 열프레스시의 온도를 320 ℃로 하였다.

(비교예 G5)

실시예 G3에서 사용한 폴리아미드산 용액 대신에 폴리에스테르이미드계 수지 기본구조단위 화학식(39)를 디메틸아세트아미드로 용해한 용액을 사용하여, 비교예 2와 동일하게 열처리한 적층체를 제작하였다.

(비교예 G2-G5)

이들 적층체를 실시예 G3과 동일하게 -30℃, 120℃에서 20회 실시하고, 더욱이 누적하여 500회의 히트사이클시험을 실시한 결과, 실시예 G3~18에서는 변화가 없고 문제가 없었지만, 비교예의 적층체는 모두, 20회 후의 단계에서 박리, 두께가 증가하는 등의 변형 또는 불룩해짐 등의 발생율이 높아 문제인 것이 분명하게 되었다. 표 2에 결과를 나타낸다.

[표 G2]

적층체의 열처리후, 히트사이클시험 실시결과

[표 G2]

적층체의 열처리후, 히트사이클시험 실시결과(계속)

(실시예 G19)

비정질금속 얇은 띠에 하네웰사제, Metglas : 2605S-2(상품명), 폭 약 213mm, 두께 약 25㎛인 Fe₇₈Si₉B₁₃(원자%)의 조성을 갖는 비정질금속 얇은 띠를 사용하였다. 이 얇은 띠의 양면 전면에 약 0.3Paㆍs의 점도의 폴리아미드산 용액을 부여하고, 150℃에서 용매를 휘발시킨 후, 250℃에서 폴리이미드수지로 하고, 박판의 양면에 두께 약 2미크론의 내열성 수지(폴리이미드수지)를 부여한 자성기재를 제작하였다. 디아민으로서 3,3'-디아미노디페닐에테르, 테트라카본산이무수물로서 비스 (3,4-디카르복시페닐)에테르이무수물에 의해 얻어지는 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산을 사용하고, 디메틸아세트아미드 용매에 용해하여 비정질금속 얇은 띠상에 도포하고, 비정질금속 얇은 띠상에서 가열하는 것에 의해, 화학식(25)로 표시되는 기본 단위구조를 갖는 폴리이미드를 얻었다.

이 기재를 외경 40mm, 내경 25mm의 원환상으로 펀칭하고, 30매 적층하고, 270℃에서 열압착하여 비정질금속 얇은 띠를 융착시켜, 적층체를 제작하였다. 더욱이, 적층체를 가압치구에 끼운 그대로 가압력 3MPa, 365℃, 2시간 열처리를 행하였다. 이 열처리후의 적층체의 10kHz에서 인가자장 0.1T의 교류히스테리시스루프를 측정하고, 그 유지력이 0.10e이고, 양호한 자기특성인 것을 확인하였다.

(실시예 B1)

실시예 A1과 동일한 종류의 비정질합금 얇은 띠를 사용하고, 비투자율 및 코어손실측정용에 링모양, 인장강도측정용으로 JIS규격의 시험편 모양으로 펀칭하였다. 링모양인 것은 5매, 시험편모양인 것은 20매를 동일한 방향으로 겹치고, 열프레스기(TOYOSEIKI 미니테스트프레스타입 WCH)를 사용하여, 압력 1MPa, 온도 400℃, 시간 60분의 조건에서 적층접착 및 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 동시에 행하였다. 또 질소분위기에서 행하기 위해, 탄켄실세코우사제의 보디프레임을 사용하여, 질소를 매분 0.5리터 통류하면서 실시하였다. 자기특성을 측정한 결과, 비투자율은 15740, 코어손실 10.7W/kg으로, 동일조건에서 처리한 비정질합금 얇은 띠만의 자기특성보다도 우수한 성능을 가지고 있었다. 또한, 인장강도는 측정할 수 없었다.

(실시예 B2)

실시예 B1과 동일하게 표 B1의 압력, 온도조건에서 실시한 결과를 표 B2에 나타낸다.

[표 B1]

(참고예 B1)

미국 하네웰사제의 비정질합금 얇은 띠 Metglas2714A(원소비 Co : Fe : Ni : Si : B = 66 : 4 : 1 : 15 : 14)를, 비투자율 및 코어손실측정용으로 링모양으로 펀칭하고, 어떤 처리도 하지 않고 비투자율 및 코어손실을 측정하였다. 그 결과, 비투자율은 7,280, 코어손실 25.4W/kg이었다. 또한 인장강도는 1020MPa이었다. 결과를 표 B2 및 표 B3에 나타낸다.

(참고예 B2)

미국 하네웰사제의 비정질합금 얇은 띠 Metglas2714A(원소비 Co : Fe : Ni : Si : B = 66 : 4 : 1 : 15 : 14)를, 비투자율 및 코어손실측정용으로 링모양으로 펀칭하고, 무가압, 온도 400℃, 시간 60분의 조건에서 소둔(燒鈍)처리하였다. 열처리는 일반적인 튜브형의 가열로를 사용하고, 질소분위기에서 행하기 위해서 질소를 매분 0.5리터 통류하면서 실시하였다. 또, 수지층을 형성한 자성기재는 아니므로, 실제로는 접착하지 않아, 적층체로는 되지 않았다. 얇은 띠를 5매 겹쳐서 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 비투자율은 10,130, 코어손실은 12.6W/kg이었다. 또한, 비정질금속 얇은 띠만이므로, 얻어진 얇은 띠는 상당히 무르고, 신중하게 취급하지 않으면 파손하는 정도이고, 인장강도는 측정할 수 없었다.

[표 B2]

(참고예 B3)

실시예 B1과 동일하게 압력 120MPa, 온도 400℃, 시간 60분의 조건에서 적층접착 및 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 동시에 행하였다. 자기특성을 측정한 결과, 비투자율은 9800, 코어손실 25.1W/kg으로, 동조건에서 처리한 비정질합금 얇은 띠만의 자기특성보다도 우수한 성능을 갖고 있었다. 또한, 인장강도는 측정할 수 없었다. 결과를 표 B1에 나타낸다.

[표 B3]

[표 B3](계속)

(실시예 B3)

실시예 A1과 동일한 종류의 비정질합금 얇은 띠의 편면에, 실시예 A1과 동일한 폴리아미드산을 도포하고, 가열에 의해 용매의 제거와 열이미드화를 행하였다. 얻어진 자성기재는, 폭 50미리미터, 합금층이 평균 16.5미크론, 이미드수지층이 평균 4미크론이었다. 이것을, 비투자율 및 코어손실측정용으로 링모양, 인장강도 측정용으로 JIS규격의 시험편모양으로 펀칭하였다. 링모양인 것은 5매, 시험편모양인 것은 20매를 같은 방향으로 겹치고, 열프레스기(TOYOSEIKI 미니테스트프레스타입 WCH)를 사용하여, 압력 1MPa, 온도 400℃, 시간 60분의 조건에서 적층접착 및 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 동시에 행하였다. 또 질소분위기에서 행하기 위해, 탄켄실세코우사제의 보디프레임을 사용하여, 질소를 매분 0.5리터 통류하면서 실시하였다. 자기특성을 측정한 결과, 비투자율은 21,680, 코어손실 7.3W/kg이고, 동일 조건에서 처리한 비정질합금 얇은 띠만의 자기특성보다도 우수한 성능을 가지고 있었다. 또한, 인장강도는 110MPa이고, 기계적 강도도 우수한 것이었다. 결과를 표 B3에 나타낸다.

(실시예 B4~B9)

실시예 B3과 동일하게 하여, 표 B2에 나타낸 조건에서 적층접착 및 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 동시에 행하고, 평가하였다. 결과를 표 B3에 나타낸다.

(비교예 B1~B6)

실시예 B3과 동일하게 하여, 표 B2에 나타낸 조건에서 적층접착 및 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 동시에 행하고, 평가하였다. 결과를 표 B3에 나타낸다.

(실시예 B10)

실시예 B3의 자성기재를, 비투자율 및 코어손실측정용으로 링모양, 인장강도측정용으로 JIS규격의 시험편모양으로 펀칭하였다. 링모양인 것은 5매, 시험편모양인 것은 20매를 동일한 방향으로 겹치고, 열프레스기(TOYOSEIKI 미니테스트프레스타입 WCH)를 사용하여, 압력 10MPa, 온도 250℃, 시간 30분의 조건에서 적층접착하여 적층체를 얻었다. 또 질소분위기에서 행하기 위해, 탄켄실세코우사제의 보디프레임을 사용하여, 질소를 매분 0.5리터 통류하면서 실시하였다. 한번 냉각한 후, 다음에 무가압, 온도 420℃, 시간 60분의 조건에서 열처리를 행하였다. 이 열처리 는 일반적인 튜브형의 가열로를 사용하고, 질소분위기에서 행하기 위해서 질소를 매분 0.5리터 통류하면서 실시하였다. 자기특성을 측정한 결과, 비투자율은 14,780, 코어손실 9.9W/kg이고, 동일 조건에서 처리한 비정질합금 얇은 띠만의 자기특성과 동등레벨의 우수한 성능을 가지고 있었다. 또한, 인장강도는 102MPa이고, 기계적 강도도 우수한 것이었다. 결과를 표 B3에 나타낸다.

(실시예 B11~B15)

실시예 B10과 동일하게 하여, 표 B3에 나타낸 조건에서 적층접착, 다음에 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행하여, 평가하였다. 결과를 표 B3에 나타낸다.

(비교예 B7~B11)

실시예 B10과 동일하게 하여, 표 B2에 나타낸 조건에서 적층접착, 다음에 자기특성을 향상시키기 위한 열처리를 행하여, 평가하였다. 결과를 표 B3에 나타낸다.

(실시예 C1)

비정질금속 얇은 띠로서, 하네웰사제, Metglas : 2714A, 폭 약 50mm, 두께 약 15㎛인 Co₆₆Fe₄Ni₁(BSi)₂₉(원자%)의 조성을 갖는 비정질금속 얇은 띠를 사용하였다. 이 얇은 띠의 편면 전면에 E형 점도계로 측정하고, 약 0.3Paㆍs의 점도의 폴리아미드산 용액을 부여하고, 외경 50mm의 그라비아헤드를 사용하여 편면 전면에 니스를 도포하고, 140℃에서 건조후, 260℃에서 큐어하고, 비정질금속 얇은 띠의 편면에 약 6미크론의 폴리이미드수지(화학식(24))를 부여한 기재를 제작하였다.

폴리아미드산 용액은, 3,3'-디아미노디페닐에테르와 3,3',4,4'-비페닐테트라카본산이무수물을 1:0.98의 비율로 디메틸아세트아미드 용매중에서 실온에서 축중합하여 얻어진 것으로, 디메틸아세트아미드로 희석하여 사용하였다. 이 기재를 25매 적층하여 260℃에서 열프레스에 의해 두께 0.7mm의 적층체를 제작한 후, 이 적층체를 도 4에 나타낸 열프레스장치로 400℃, 1시간, 가압력 10MPa에서 열처리한 후, 다이싱소우로 0.2mm 두께의 절단칼을 사용하여 형상가공하여 20×2.5mm의 적층코어를 제작하였다. 이 코어에 절연성의 점착필름(일동전공제, 형번NO.360VL필름, 두께 25㎛)을, 길이방향의 단면을 제외한 측면에 부착하고, 다음에 Φ0.1mm의 피복도선을 상기 코어에 800턴 감아서, 60kHz의 주파수에서 Q값과 L값을 측정하였다. Q값과 L값의 측정에는, LCR미터(HP제 4284A)를 사용하고, 측정전압 1V로 하였다. Q값은 높고, 특성이 우수한 코어이다. 또한, 열처리시의 가압력이 높기 때문에 표면의 요철이 작아서 평탄성이 우수한 적층체가 실현될 수 있었다.

(실시예 C2)

실시예 C1과 동일하게 적층체를 제작하여 얻어진 코어를 도 4에 나타낸 열프레스장치를 사용하여, 온도 400℃, 가압력 35MPa에서 1시간 열처리를 행하였다. 이 비정질금속 얇은 띠 적층체를 프레스 펀칭가공에 의해 실시예 C1과 동일한 형상으로 가공하여, 절연테이프를 부착한 후에, 권선을 행하는 두께, Q값, 및 L값의 측정을 행하였다. 측정치를 표 C1에 나타낸다. Q값은 높고, 특성이 우수한 코어이다. 또한, 열처리시의 가압력이 높기 때문에 표면의 요철이 작고, 평탄성이 우수한 적층체가 실현될 수 있었다.

(실시예 C3)

실시예 C1과 동일하게 적층체를 제작하여 얻어진 코어를 도 4에 나타내는 열프레스장치를 사용하여, 온도 400℃, 가압력 20MPa에서 1시간 열처리를 행하였다. 이 비정질금속 얇은 띠 적층체를 방전 와이어가공에 의해 실시예 C1과 동일한 형상으로 가공하고, 절연테이프를 부착한 후에, 권선을 행하는 두께, Q값, 및 L값의 측정을 행하였다. 측정치를 표 1에 나타낸다. Q값은 높고, 특성이 우수한 코어이다. 또한, 열처리시의 가압력이 높기 때문에 표면의 요철이 작고, 평탄성이 우수한 적층체가 실현될 수 있었다.

(실시예 C3~C4)

실시예 A1과 동일한 종류의 비정질합금 얇은 띠의 편면에, 실시예 A1과 동일한 내열성 수지가 화학식(24)로 되는 폴리아미드산을 도포하고, 가열에 의해 용매의 제거와 열이미드화를 행하였다. 열처리시의 가압력, 온도를 표 C의 조건으로 하여, 실시예 C1과 동일하게 적층체를 제작한 결과를 표 C에 나타낸다.

(비교예 C1)

비정질금속 얇은 띠로서, 하네웰사제, Metglas : 2714A, 폭 약 50mm, 두께 약 15㎛의 Co₆₆Fe₄Ni₁(BSi)₂₉(원자%)의 조성을 갖는 비정질금속 얇은 띠를 사용하였다. 이 얇은 띠를 20×2.5mm로 절단가공한 후, 400℃, 1시간의 열처리를 행하고, 에폭시수지를 함침하여 적층코어를 제작하였다. 또한, 이 코어에 절연성의 점착필름(일동전공제, 형번NO.360VL필름, 두께 25㎛)을, 길이방향의 단면을 제외한 측면에 부착하고, 다음에 Φ0.1mm의 피복도선을 상기 코어에 800턴 감아서, 60kHz의 주 파수에서 Q값과 L값을 측정하였다. 그 결과 실시예 C1~C3의 특성에 비하여 Q값이 낮게 되어 있고, 실시예 C1~C3에 비교하여 손실이 큰 코어이다.

또한, 제작의 경우, 열처리한 얇은 띠를 겹칠 때에, 핸드링중에 얇은 띠의 깨짐 등에 의해, 수율이 저하하였다. 또한, 적층일체화를 열처리후의 얇은 띠가 무른 상태에서 행하므로, 함침경화시에 충분한 압력이 가능하지 않기 때문에, 표면의 요철이 실시예에 비하여 크게 되어, 형상안정성이 열세하다.

(비교예 C2)

비정질금속 얇은 띠로서, 하네웰사제, Metglas : 2714A, 폭 약 50mm, 두께 약 15㎛인 Co₆₆Fe₄Ni₁(BSi)₂₉(원자%)의 조성을 갖는 비정질금속 얇은 띠를 사용하였다. 이 얇은 띠에 에폭시수지를 부여한 기재를 제작하고, 이 기재를 25매 적층하여 150℃에서 0.1MPa에서 적층접착한 후, 200℃에서 열처리한 적층체를 제작하고, 0.2mm 두께의 절단칼을 사용하여 형상가공하여 20×2.5mm의 적층코어를 제작하였다. 실시예 C1과 동일하게, 권선을 행하고, 60kHz의 주파수에서 Q값과 L값을 측정하였다. 그 결과 실시예 C1~C3의 특성에 비하여 Q값이 낮게 되어 있고, 실시예 C1~C3에 비교하여 손실이 큰 코어이다. 또한, 적층접착후의 열처리에 가압하지 않기 때문에, 열처리후의 표면의 요철이 실시예에 비하여 크게 되어, 형상안정성이 열세하다.

(비교예 C3~C4)

실시예 C1과 동일하게 열처리시의 가압력, 온도를 표 C의 조건에서 제작하고, 결과를 동일하게 표 C에 나타내었다. 가압력이 0 및 500MPa에서는 Q값이 낮아 서 특성이 나쁜 결과로 되었다.

[표 C1]

(실시예 D1)

비정질금속 얇은 띠로서, 하네웰사제, Metglas: 2714A(상품명), 폭 약 50mm, 두께 약 15㎛인 Co₆₆Fe₄Ni₁(BSi)₂₉(원자%)의 조성을 갖는 비정질금속 얇은 띠를 사용하였다. 이 얇은 띠의 편면 전면에 E형 점도계로 측정하고, 약 0.3Paㆍs의 점도의 폴리아미드산 용액을 부여하고, 140℃에서 건조후, 260℃에서 큐어하고, 비정질금속 얇은 띠의 편면에 약 6미크론의 폴리이미드수지를 부여한 자성기재를 제작하였다.

여기에서, 사용한 폴리아미드산 용액은, 이미드화 후에 화학식(24)의 기본구조단위를 갖는 것을 사용하였다. 용매에는, 디메틸아세트아미드를 사용하여 희석하였다. 이 폴리아미드산은, 3,3'-디아미노디페닐에테르와 3,3',4,4'-비페닐테트라카본산이무수물을 1:0.98의 비율로 디메틸아세트아미드 용매중에서 실온에서 축중합하여 얻어진 것이다.

이 기재를, 25매 적층하여 260℃에서 열프레스에 의해 두께 0.55mm의 적층체를 제작한 후, 이 적층체를 고정치구에 고정하여 400℃, 1시간 열처리한 후, 형상가공하여 25×4mm의 적층체를 제작하였다. 이 코어에 φ0.1mm의 피복도선을 200턴 감아서, 60kHz의 주파수로 Q값을 측정하였다. Q값의 측정에는 LCR미터(HP제 4284A)를 사용하고, 측정전압 1V로 하였다.

또한, 사용하는 내열성 수지에, 화학식(28), (31), (34)의 폴리이미드수지를 사용하여, 실시예 D1과 동일한 방법으로 비정질금속 얇은 띠의 안테나코어를 제작하고, 권선을 행하여 Q값을 측정하였다.

(실시예 D2~D4)

실시예 D1과 동일하게 적층체를 제작하고, 270℃에서 열프레스를 30분 행하고, 열처리와 동시에 행하고, 동일하게 권선을 행하여, Q값을 측정하였다.

(실시예 D5)

비정질금속 얇은 띠로서, 하네웰사제, Metglas: 2714A(상품명), 폭 약 50mm, 두께 약 15㎛인 Co₆₆Fe₄Ni₁(BSi)₂₉(원자%)의 조성을 갖는 비정질금속 얇은 띠를 사용하였다. 내열성 수지로서, 이미드화후에 화학식(19)로 되는 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산 용액을 사용하여, 비정질금속 얇은 띠에 부여하고, 140℃에서 건조시킨 후, 비정질금속 얇은 띠의 편면에 약 6미크론의 폴리이미드수지의 전구체를 부여한 후, 이 기재를 25매 적층하고, 260℃에서 열프레스에 의해 접착하여 적층체를 제작하였다. 이 적층체를 400℃, 1시간 열처리한 후 형상가공하여, 25×4mm의 적층체 자기코어를 제작하고, 실시예 D1과 동일하게 Q값을 측정하였다.

(실시예 D6)

비정질금속 얇은 띠로서, 하네웰사제, Metglas: 2714A(상품명), 폭 약 50mm, 두께 약 15㎛인 Co₆₆Fe₄Ni₁(BSi)₂₉(원자%)의 조성을 갖는 비정질금속 얇은 띠를 사용하였다. 내열성 수지로서 미쓰이가가쿠사제의 폴리에테르설폰E2010을 용매로서 디메틸아세트아미드를 사용하여 용해한 용액을 사용하여, 비정질금속 얇은 띠에 부여하고, 230℃에서 건조시키고, 비정질금속 얇은 띠의 편면에 약 6미크론의 내열수지를 부여한 자성기재를 제작하였다.

이 기재를 적층하여 260℃에서 열프레스에 의해 두께 0.55mm의 적층체를 제작한 후, 이 적층체를 고정치구에 고정하여 400℃, 1시간 열처리한 후, 형상가공하여 25×4mm의 적층체를 제작하였다. 이 코어에 φ0.1mm의 피복도선을 200턴 감아서, 50kHz의 주파수에서 Q값이 22인 양호한 특성을 얻었다.

(비교예 D1)

열처리후, 얇은 띠를 테프론(등록상표)판에 끼워서, 에폭시수지를 함침하였다. 열처리후의 얇은 띠의 핸드링의 경우, 및 테프론(등록상표)판을 가압한 경우, 얇은 띠의 벌어짐이 많이 발생하였다. 또한, 프레스압을 높일 수 없어, 100g/㎠의 압력으로 행하고, 형상이 0.62mm로 되었다.

(비교예 D2, D3)

얇은 띠에 에폭시수지(스리본드사제 에폭시수지2287)(비교예 D2) 및 실리콘접착제(비교예 D3)를 도포하고, 이 얇은 띠를 적층하여 150℃에서 가압하면서 경화시킨 적층체를 치구에 고정하여 실시예 D1과 동일하게 열처리를 실시하였다. 이 열 처리후의 적층체를 실시예 D1과 동일하게 절단가공을 실시하였지만, 접착강도 불량으로, 얇은 띠의 벗겨짐, 벌어짐 등이 발생하였다.

(비교예 D4)

얇은 띠에 에폭시수지(스리본드사제 에폭시수지2287)를 도포하고, 이 얇은 띠를 적층하여 150℃에서 가압하면서 경화시킨 적층체를 치구에 고정하여 150℃, 4시간 열처리를 실시하였다. 이 열처리후의 적층체를 실시예 D1과 동일하게 절단가공을 실시하고, 실시예 D1과 동일하게 Q값을 측정하였다.

[표 D1]

[표 D1](계속)

(실시예 E1)

비정질금속 얇은 띠로서 하네웰사제, Metglas : 2605TCA(상품명), 폭 약 170mm, 두께 약 25㎛인 Fe₇₈Si₉B₁₃(원자%)의 조성을 갖는 비정질금속 얇은 띠를 사용하였다. 이 얇은 띠의 양면 전면에 약 0.3Paㆍs의 점도의 폴리아미드산 용액을 부여하고, 150℃에서 용매를 휘발시킨 후, 250℃에서 폴리이미드수지로 하고, 박판의 양면에 두께 약 2미크론의 폴리이미드수지(25)를 부여한 자성기재를 제작하였다. 폴리이미드수지로서, 디아민으로서 3,3'-디아미노디페닐에테르, 테트라카본산이무수물로서 비스(3,4-디카르복시페닐)에테르이무수물에 의해 얻어지는 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산을 사용하고, 디메틸아세트아미드 용매에 용해하여 비정질금속 얇은 띠상에 도포하고, 비정질금속 얇은 띠상에서 가열하는 것에 의해, 화학식(25)로 표시되는 기본 단위구조를 갖는 폴리이미드로 하여 사용되었다.

이 얇은 띠로부터, 도 5에 나타내는 형상의 모터용 스테이터를 제작하기 위해서, 외경 50mm, 내경 40mm의 원환상으로 펀칭, 200매 적층하고, 270℃에서 열압착하여 비정질금속 얇은 띠의 수지층을 융착시켜서, 적층체를 제작하였다. 그 결과, 두께는 5.5mm로 되고, 점적률 91%이었다.

또, 점적률은 다음에 정의하는 식에 의해 계산하였다.

(점적률(%))=(((비정질금속 얇은 띠 두께)×(적층 매수))/(적층후의 적층체 두께))×100

더욱이, 적층체를 가압치구에 끼운 그대로 350℃, 2시간의 열처리를 행하였다. 열처리후, 적층체에 벗겨짐, 휘어짐 등은 없고, 점적률은 91%를 유지하고, 또한 JISH7153의 「비정질 금속자심의 고주파자심 손실 시험방법」에 따른 자심치수(외경 50mm, 내경 40mm)의 원환을 가위로 잘라내고, 앞의 모터용 스테이터와 동일한 프로세스로, 200매 적층한 링을 제작하고, 400Hz의 교류자장 1T를 인가했을 때의 BH히스테리시스루프로부터 철손실을 측정하였다. 그 결과, 철손실은 3.3W/kg이고, 종래 모터에 사용되고 있는 규소강판과 비교하여, 철손실이 2분의 1로부터 3분의 1의 저손실로 양호한 자기특성을 실현하고 있는 것을 확인하였다.

[실시예 E2]

실시예 E1과 동일하게, 비정질금속 얇은 띠에 내열성 수지를 도포하고, 다음에 이것을 길이 10cm로 샤링절단한 것을 200매 겹치고, 270℃에서 열압착에 의해 적층일체화하고, 적층체를 가압치구에 끼운 그대로 350℃, 2시간 열처리후, 방전와이어커트로, 외경 50mm, 내경 40mm의 원환상 모터용 스테이터형상 가공을 행하였다 (도 5).

이것과는 별개로, 철손실을 계측하기 위해서, 실시예 E1과 동일하게 JISH7153 「비정질 금속자심의 고주파 자심손실 시험방법」에 따른 자심치수(외경 50mm, 내경 40mm)의 원환을 가위로 잘라내고, 200매 적층한 링을 제작하고, 400Hz의 교류자장 1T를 인가했을 때의 히스테리시스루프로부터 철손실을 측정하였다. 그 결과, 철손실은 3.5W/kg이고, 종래 모터에 사용되고 있는 규소강판과 비교하여, 철손실이 2분의 1로부터 3분의 1의 저손실로 양호한 자기특성을 실현하고 있는 것을 확인하였다.

(비교예 E1)

실시예 E1에서 사용한 폴리아미드산 용액과, 에폭시수지, 비스페놀A형 에폭시수지, 부분비누화 몬탄산에스테르왁스, 변성폴리에스테르수지, 페놀부티랄수지를 각각 디메틸아세트아미드에 용해한 용액을 사용하고, 실시예 E1과 동일한 방법으로, 질소분위기중에서 400℃, 2시간 열처리한 스테이터형상(외경 50mm, 내경 40mm, 두께 5.5mm(25㎛×200매))의 적층체를 제작하고, 질소분위기중 400℃, 2시간의 열처리후의, 박리, 벗겨짐 등 변형의 유무, 점적률, 더욱이 원환형상 샘플에 의해 철손실을 측정하였다.

그 결과를 표 E1에 나타낸다. 에폭시수지, 비스페놀A형 에폭시수지, 부분비누화 몬탄산에스테르왁스, 변성폴리에스테르수지, 페놀부티랄수지에서는 400℃, 2시간에서의 열분해가 현저하고, 박리, 두께가 증가하는 등의 변형이 많고, 또한 그 결과, 본 실시예 E1의 폴리이미드 이외의 수지에서는, 열처리전에는 90%인 점적률 이, 열처리후 80% 정도로 저하하였다. 전동기 또는 발전기에서 사용하는 경우, 층간에서의 박리는, 회전시의 응력에 대한 기계적 강도를 유지하는 것이 곤란하게 되어, 실용상 문제가 있다고 여겨진다.

[표 E1]

[실시예 F1]

본 발명의 자성기재를 사용한 적층체로 이루어진 도 7에 나타낸 트로이달형상의 인덕터를 사용하여 본 발명에 관해서 설명한다.

본 발명의 인덕터의 구성재료 및 제작방법에 관해서 나타낸다. 우선, 비정질금속 얇은 띠로서, 하네웰사제, Metglas: 2605S2(상품명), 폭 약 140mm, 두께 약 25㎛이고, Fe₇₈B₁₃Si₉(원자%)의 조성을 갖는 비정질금속 얇은 띠를 사용하였다. 이 얇은 띠의 편면 전면에 E형 점도계로 측정하여, 약 0.3Paㆍs의 점도의 폴리아미드산 용액을 그라비아코터에 의해 비정질금속 얇은 띠의 전면에 부여하고, 140℃에서 용매인 DMAC(디메틸아세트아미드)를 건조후, 260℃에서 큐어하고, 비정질금속 얇은 띠의 편면에 약 4미크론의 내열수지(폴리이미드수지)를 부여한 것이다.

여기에서, 사용한 폴리아미드산 용액은, 이미드화후에 화학식(24)의 기본구조단위를 갖는 것을 사용하였다. 용매에는, 디메틸아세트아미드를 사용하여 희석하였다. 이 폴리아미드산은, 3,3'-디아미노디페닐에테르와 비스(3,4-디카르복시페닐)에테르이무수물을 1:0.98의 비율로 디메틸아세트아미드용매중에서 실온에서 축중합하여 얻어진 것이다. 아미드수지를 부여한 것이다.

이 기재를 금형펀칭프레스에 의해, 외경 40mm, 내경 25mm의 트로이달형상으로 펀칭, 500매 겹쳐서, 도 7과 같은 트로이달의 적층체를 제작하였다. 더욱이 도 4에 나타낸 열프레스로 대기중 260℃, 30분, 5MPa로 적층일체화하여, 두께 14.5mm의 적층체를 제작하였다. 자기특성을 더욱 발현하기 위해서, 대기중에서 온도 365℃, 압력 1.5MPa에서 2시간 대기중에서 가압가열하였다.

이 트랜스의 자기특성을 평가하기 위해서, 투자율은 휴렛패커드사제, 4192를 사용하여 인덕턴스값을 측정하고, 비투자율을 산출하였다. 또한 암통전기제 BH애널라이저8127에 의해 철손실을 측정하였다.

그 결과, 철손실은 주파수 1kHz, 최대자속밀도 1T에서 8W/kg로 되었다. 또한 비투자율은 1500로 되었다.

또한 JISZ2214에 준거한 방법으로, 폭 12.5mm, 길이 150mm의 인장강도시험편을 동일한 프로세스로 제작하고, 인장강도는 700MPa로 되어, 고속회전형의 모터 등의 로터 등에 적용하는데에 충분한 강도가 확보될 수 있다는 것을 확인하였다.

또한 JISC2550에서 정의되는 방법으로 점적률을 측정하였다. 그 결과, 점적률은 87%로 되고, 모터 등에 적용하는데에 실용상 충분한 레벨로 되었다.

(실시예 F2)(프레스시에 평판금형과 비정질금속판의 사이에 내열성 탄성층을 설치한 경우)

실시예 F1과 동일한 자성기재를 사용하여, 동일한 트로이달형상을 500매 겹쳤다. 본 실시예에서는, 500매 겹친 적층판을, 내열탄성시트로서 두께 100㎛의 폴리이미드필름(우부흥산제 유피렉스)을 10매 겹친 것으로 샌드위치하고, 두께 1cm, 10cm각의 SUS304로 만든 경면판에 더 샌드위치하여, 도 4에 나타낸 구성으로 열프레스를 행하여 적층일체화하였다.

대기중 260℃, 30분, 5MPa에서 적층일체화하여, 두께 14.5mm의 적층체를 제작하였다. 더욱이 자기특성을 발현하기 위해서, 대기중에서 온도 365℃, 압력 1.5MPa에서 2시간 대기중에서 가열가압하였다. 실시예 F1과 실시예 F2에서 내열성 탄성시트의 비교를 하기 위해서, 상기 트로이달코어를 N=20개 제작하였다.

이 트랜스의 자기특성을 평가하기 위해서, 비투자율은 휴렛패커드사제, 4192를 사용하여 인덕턴스값을 측정하고, 비투자율을 산출하였다. 또한 암통전기제 BH애널라이저8127에 의해 철손실을 측정하였다. 그 결과, 철손실은 주파수 1kHz, 최대자속밀도 1T에서 10W/kg으로 되었다. 또한 비투자율은 1500으로 되었다.

또한 동일한 적층체제작 프로세스로 JISZ2214에 준거한 방법으로, 폭 12.5mm, 길이 150mm의 인장강도시험편을 제작하고, 인장강도를 측정하였다. 그 결과 인장강도는 700MPa로 되고, 모터 등의 로터 등에 적용하기에 충분한 강도가 확보될 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 측정치의 편차를 하기 표 F3에 나타낸다. 내열성 탄성시트를 샌드위치하여 제작한 샘플은 자기적 특강도를 측정하였다. 그 결과성의 편차가 적은 것을 확인하였다.

또한 실시예 F1과 동일하게 점적률을 측정하였다. 그 결과, 점적률은 87%로 되고, 모터 등에 적용하는데에 실용상 문제가 없는 레벨로 되었다.

(실시예 F3)(전동기)

본 실시예 F1과 동일한 자성기재를 사용하여, 금형프레스 펀칭하여, 로터형상과 스테이터형상으로 가공하고, 실시예 F1의 트로이달코어와 동일한 재료 및 프로세스로, 형상가공한 자성기재를 1000매 적층일체화하고, 365℃에서 2시간 대기중에서 열처리하였다. 두께 30mm, 직경 100mm의 자성적층체로 이루어진 전동기의 로터 및 스테이터를 제작하고, 더욱이 도 6에 나타낸 구성의 싱크로너스릴럭턴스모터로 하였다. 본 로터 및 스테이터의 구성은 도 6에 나타낸다. 본 발명의 모터의 모터특성을 측정하였다. 결과를 표 F1에 나타낸다. 측정의 결과, 최대회전수 및 출력이 선원발명의 자성재료와 비교하여, 2.0배 정도로 되었다. 또한 모터효율((기계적 출력에너지/입력 전력에너지)×100)은 2% 향상하였다.

(실시예 F4)(전동기)

본 실시예 F1과 동일한 비정질금속을 사용한 자성기재를 제작하였다. 다만, 도포하는 수지는 화학식(24)로 표시되는 폴리이미드수지를 사용하였다. 본 폴리이미드수지의 제법은, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠과 3,3',4,4'-비페닐테트라카본산이무수물을 1:0.97의 비율로 디메틸아세트아미드 용매중에서 실온에서 축중합하여 얻어진 폴리아미드산을 사용하여, 희석액으로서 디메틸아세트아미드를 사용하여, 이 얇은 띠의 편면 전면에 폴리아미드산 용액을 부여한 후, 140℃에서 건조후, 260℃에서 큐어하는 것에 의해 얻어진다. 비정질금속 얇은 띠의 편면에 약 4미크론의 화학식(24)으로 표시되는 내열성 수지(폴리이미드수지)를 부여한 자성기재를 제작하고, 본 자성기재를 사용하여, 금형프레스 펀칭으로, 로터형상과 스테이터형상으로 가공하고, 실시예 F1의 트로이달코어와 동일한 재료 및 프로세스로, 형상가공한 자성기재를 1000매 적층일체화하고, 365℃에서 2시간 대기중에서 열처리하였다. 더욱이 실시예 F3과 동일형상, 구성의 두께 30mm, 직경 100mm의 자성적층체로 이루어진 전동기의 로터 및 스테이터를 제작하고, 도 6에 나타낸 구성의 싱크로너스릴럭턴스모터로 하였다. 본 발명의 모터의 모터특성을 측정하였다. 결과를 표 F3에 나타낸다. 측정의 결과, 최대회전수, 및 출력이 선원발명의 자성재료와 비교하여, 실시예 F3과 동일하게 2배 정도로 되었다. 또한 모터효율((기계적 출력에너지/입력전력에너지)×100)은 2% 향상하였다.

(비교예 1)(가압 큼)

비교예에서는, 실시예 F1과 동일한 비정질금속 얇은 띠와 내열수지를 사용한 자성기재를 사용하였다. 이 기재를, 금형 펀칭프레스에 의해, 외경 40mm, 내경 25mm의 트로이달형상으로 펀칭, 500매, 얇은 띠의 방향을 따라 적층하였다. 열프레 스에서 대기중 260℃, 30분, 5MPa로 적층일체화하여, 두께 14.5mm의 적층체를 제작하였다. 더욱이 자기특성을 발현하기 위해서, 대기중에서 온도 365℃, 압력 20MPa로 실시예 F1의 4배의 압력으로 2시간 대기중에서 가열가압하였다.

이 트랜스의 자기특성과 기계강도와 점적률을 평가하기 위해서, 우선 실시예 F1과 동일하게 비투자율, 철손실을 측정하였다. 그 결과, 비투자율은 800으로 실시예 F1에 비하여 50% 저하하고, 또한 철손실은 주파수 1kHz, 최대자속밀도 1T에서 17W/kg으로 되고, 실시예 F1보다 약 배정도 손실이 증가하였다. 다음에, 실시예 F1과 동일하게 인장강도시험편을 제작하고, 인장강도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 F1에 나타낸다. 인장강도는 700MPa로 되고, 실시예 F1과 동등한 인장강도를 갖는 것이 명확하게 되었다.

실시예 F1과 동일하게 점적률을 측정하였다. 그 결과, 점적률은 87%로 되고, 모터 등에 적용하는 데에 실용상 문제가 없는 레벨로 되었다.

(비교예 F2)(가압 적음)

비교예 F2에서는, 실시예 F1과 동일한 비정질금속 얇은 띠와 내열수지를 사용한 자성기재를 사용하였다. 이 기재를, 금형펀칭 프레스에 의해, 외경 40mm, 내경 25mm의 트로이달형상으로 펀칭, 500매, 얇은 띠의 방향을 따라 적층하였다. 열프레스로 대기중 260℃, 30분, 5MPa로 적층일체화하여, 두께 14.5mm의 적층체를 제작하였다. 더욱이 자기특성을 발현하기 위해서, 대기중에서 온도 365℃, 적층체에 가압력을 가하지 않고 대기압력하에서 2시간 대기중에서 가압열처리하였다. 이 트랜스의 자기특성과 기계강도 및 점적률을 평가하였다.

우선 실시예 F1과 동일하게 비투자율, 철손실을 측정한 결과, 철손실은 주파수 1kHz, 최대자속밀도 1T에서 11W/kg, 비투자율은 1500으로 되고, 실시예 F1과 거의 동등한 값으로 되었다. 또한 다음에 실시예 F1과 동일하게 인장강도시험편을 제작하고, 인장강도를 측정하였다. 그 결과, 인장강도는 300MPa로, 실시예 F1의 반분 정도로 저하하였다.

더욱이 실시예 F1과 동일하게 점적률을 측정하였다. 그 결과, 점적률은 78%로, 실시예 F1에 크게 저하하였다. 또한 층간을 눈으로 관찰한 결과, 층간에서 팽창, 휨 등이 생겨서, 적층체내에 공극이 생겼다. 공극 등의 기계적으로 약한 부분이 국소적으로 생기므로 인장강도가 저하한다고 여겨진다.

(비교예 F3)(전동기)

본 실시예 F1과 동일한 구조의 전동기의 로터 및 스테이터에, 비교예 2에 나타낸 동일한 자성적층체를 사용하여, 모터를 제작하고, 실시예 F1과 동일하게 모터특성을 평가하였다. 실시예 F3과의 비교결과를 하기 표 F3에 나타낸다. 그 결과, 기계적 강도가 낮기 때문에 회전수가 10000rpm시에 파손되고, 본 발명에 비교하여 고출력화가 곤란하다는 것을 알 수 있었다.

[표 F1]

열처리시의 가압력의 비교

[표 F2]

내열탄성시트의 효과 비교

[표 F3]

본 발명의 자성적층체를 사용한 전동기의 비교

본원의 자성기재 및 그 적층체는, 우수한 자기특성과 역학강도를 모두 갖고, 가공성도 양호한 강도를 갖고 있으므로, 각종 자기응용제품, 예컨대 인덕턴스, 쵸크코일, 고주파트랜스, 저주파트랜스, 리액터(reactor), 펄스트랜스, 승압트랜스, 노이즈필터, 변압기용 트랜스, 자기임피던스소자, 자왜(磁歪)진동자, 자기센서, 자기헤드, 전자기실드, 실드커넥터, 실드패키지, 전파흡수체, 모터, 발전기용 코어, 안테나용 코어, 자기디스크, 자기응용반송시스템, 마그넷, 전자솔레노이드, 액튜에이터용 코어, 프린트배선기판 등의 부재 또는 부품에 사용할 수 있다.

특히, 박형화, 소형화, 에너지절약 등의 관점으로부터, 전파를 전기신호로 변환하는 소자인 것으로서, 전파시계용 안테나, RFID용 안테나, 차재임모빌라이저용 안테나, 라디오, 휴대기기용 소형안테나 등으로 응용할 수 있다. 또한, 전동기로의 응용으로서 DC블러시부착 모터, 블러시레스 모터, 스테핑모터, AC인덕션모터, AC싱크로너스모터, 전동기 또는 발전기에 사용되는 로터 또는 스테이터에 사용할 수 있다.

이러한 자성기재 및 그 적층체는 비정질금속 얇은 띠를 가압하에서 열처리를 하는 것에 의해 실현된 것이다.

Claims (31)

1. 일반식(Co_(1-c)Fe_c)_100-a-bX_aY_b(식중의 X는 Si, B, C, Ge로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, Y는 Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, c, a, b는 각각 0≤c≤1.0, 10<a≤35, 0≤b≤30이고, a, b는 원자%를 나타낸다.)로 표시되는 비정질금속 얇은 띠의 편면 또는 양면의 적어도 일부분에 내열성 수지 또는 내열성 수지의 전구체가 부여된 자기응용부품용 자성기재에 있어서, 상기 내열성 수지가 이하의 특성을 갖는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재:

   ① 질소분위기하 350℃, 2시간의 열이력을 거친 경우의 열분해에 의한 중량감소율이 1중량% 이하이다.
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11. 제 1항에 있어서, 상기 내열성 수지가 이하의 특성을 갖는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재:

    ⑤ 400℃로부터 120℃까지 0.5℃/분의 일정속도로 강온한 후, 수지중의 결정물에 의한 융해열이 10J/g 이하이다.
12. 제 1항에 있어서, 상기 내열성 수지가 이하의 특성을 갖는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재:

    ③ 유리전이온도가 120℃~250℃이다.
13. 제 1항에 있어서, 상기 내열성 수지가 이하의 특성을 갖는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재:

    ③ 유리전이온도가 120℃~250℃이다;

    ⑤ 400℃로부터 120℃까지 0.5℃/분의 일정속도로 강온한 후, 수지중의 결정물에 의한 융해열이 10J/g 이하이다.
14. 제 1항에 있어서, 상기 내열성 수지가 이하의 특성을 갖는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재:

    ② 질소분위기하 350℃, 2시간의 열이력을 거친 후의 인장강도가 30MPa 이상이다;

    ③ 유리전이온도가 120℃~250℃이다;

    ④ 용융점도가 1000Paㆍs인 온도가 250℃ 이상, 400℃ 이하이다;

    ⑤ 400℃로부터 120℃까지 0.5℃/분의 일정속도로 강온한 후, 수지중의 결정물에 의한 융해열이 10J/g 이하이다.
15. 제 1항에 있어서, 상기 일반식에 있어서, 0≤c≤0.3인 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재.
16. 제 15항에 있어서, 상기 내열성 수지가 이하의 특성을 갖는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재:

    ⑤ 400℃로부터 120℃까지 0.5℃/분의 일정속도로 강온한 후, 수지중의 결정물에 의한 융해열이 10J/g 이하이다.
17. 제 15항에 있어서, 상기 내열성 수지가 이하의 특성을 갖는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재:

    ③ 유리전이온도가 120℃~250℃이다.
18. 제 15항에 있어서, 상기 내열성 수지가 이하의 특성을 갖는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재:

    ③ 유리전이온도가 120℃~250℃이다;

    ⑤ 400℃로부터 120℃까지 0.5℃/분의 일정속도로 강온한 후, 수지중의 결정물에 의한 융해열이 10J/g 이하이다.
19. 제 15항에 있어서, 상기 내열성 수지가 이하의 특성을 갖는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재:

    ② 질소분위기하 350℃, 2시간의 열이력을 거친 후의 인장강도가 30MPa 이상이다;

    ③ 유리전이온도가 120℃~250℃이다;

    ④ 용융점도가 1000Paㆍs인 온도가 250℃ 이상, 400℃ 이하이다;

    ⑤ 400℃로부터 120℃까지 0.5℃/분의 일정속도로 강온한 후, 수지중의 결정물에 의한 융해열이 10J/g 이하이다.
20. 제 1항에 있어서, 상기 일반식에 있어서, 0.3≤c≤1.0인 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재.
21. 제 20항에 있어서, 상기 내열성 수지가 이하의 특성을 갖는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재:

    ⑤ 400℃로부터 120℃까지 0.5℃/분의 일정속도로 강온한 후, 수지중의 결정물에 의한 융해열이 10J/g 이하이다.
22. 제 20항에 있어서, 상기 내열성 수지가 이하의 특성을 갖는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재:

    ③ 유리전이온도가 120℃~250℃이다.
23. 제 20항에 있어서, 상기 내열성 수지가 이하의 특성을 갖는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재:

    ③ 유리전이온도가 120℃~250℃이다;

    ⑤ 400℃로부터 120℃까지 0.5℃/분의 일정속도로 강온한 후, 수지중의 결정물에 의한 융해열이 10J/g 이하이다.
24. 제 20항에 있어서, 상기 내열성 수지가 이하의 특성을 갖는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재:

    ② 질소분위기하 350℃, 2시간의 열이력을 거친 후의 인장강도가 30MPa 이상이다;

    ③ 유리전이온도가 120℃~250℃이다;

    ④ 용융점도가 1000Paㆍs인 온도가 250℃ 이상, 400℃ 이하이다;

    ⑤ 400℃로부터 120℃까지 0.5℃/분의 일정속도로 강온한 후, 수지중의 결정물에 의한 융해열이 10J/g 이하이다.
25. 상기 비정질금속 얇은 띠가 내열성 수지 또는 내열성 수지의 전구체에 의해 개재되어 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 제 1항, 제 11항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 기재된 자기응용부품용 자성기재의 적층체.
26. 일반식(Co_(1-c)Fe_c)_100-a-bX_aY_b(식중의 X는 Si, B, C, Ge로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, Y는 Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, c, a, b는 각각 0≤c≤1.0, 10<a≤35, 0≤b≤30이고, a, b는 원자%를 나타낸다.)로 표시되는 비정질금속 얇은 띠를 압력 0.01~500㎫의 가압하에서 200℃~500℃로 가열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 비정질금속 얇은 띠의 자성재료의 제조방법.
27. 일반식(Co_(1-c)Fe_c)_100-a-bX_aY_b(식중의 X는 Si, B, C, Ge로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, Y는 Zr, Nb, Ti, Hf, Ta, W, Cr, Mo, V, Ni, P, Al, Pt, Rh, Ru, Sn, Sb, Cu, Mn, 또는 희토류원소로부터 선택되는 적어도 1종류 이상의 원소를 나타내고, c, a, b는 각각 0≤c≤1.0, 10<a≤35, 0≤b≤30이고, a, b는 원자%를 나타낸다.)로 표시되는 비정질금속 얇은 띠에, 내열성 수지를 부여한 후에, 압력 0.01~500㎫의 가압하에서 200℃~500℃로 가열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 비정질금속과 내열성 수지로 이루어진 자성기재의 제조방법.
28. 제 27항에 있어서, 상기 내열성 수지가 이하의 특성을 갖는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질금속과 내열성 수지로 이루어진 자성기재의 제조방법:

    ① 질소분위기하 350℃, 2시간의 열이력을 거친 경우의 열분해에 의한 중량감소율이 1중량% 이하이다.
29. 제 25항에 있어서, 폐자로계에서 측정되는 주파수 100kHz에 있어서 상기 비정질합금 얇은 띠 적층체의 비투자율 μ가 12,000 이상 및 코어손실 Pc가 12W/kg 이하이고, 상기 비정질합금 얇은 띠 적층체의 인장강도가 30MPa 이상인 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재의 적층체.
30. 제 25항 또는 제 28항에 있어서, 철손실, 최대자속밀도 및 인장강도가 이하의 특성을 만족시키는 것을 특징으로 하는 자기응용부품용 자성기재의 적층체.

    (1) JISC2550으로 정해진 철손실 W10/1000이 15W/kg 이하

    (2) 최대자속밀도 Bs가 1.0T 이상, 2.0T 이하

    (3) JISZ2241으로 정해진 인장강도가 500MPa 이상
31. 제 1항, 제 11항 내지 제 24항, 제 25항, 제 29항, 제 30항 중 어느 한 항에 기재된 자성기재 또는 자성기재의 적층체를 포함하여 구성되는 자기응용부품.

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