KR20080034841A - 나노결정질 물질로 이루어진 스트립을 제조하는 방법 및,상기 스트립으로부터 권취된 코어를 제조하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하기의 원자 조성을 갖고, 비정질 상태에서 주조된 리본으로부터 얻은 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법으로서, 상기 비정질 리본을 결정화 어닐링 처리하고, 여기서 상기 리본이 5 내지 120 초의 시간 동안 2 내지 1,000 MPa의 축상 인장 응력하에 530℃ 내지 700℃의 어닐링 온도로 유지되도록, 리본의 거의 종축 방향으로의 장력하에서 2 이상의 S자형 블록을 통과하면서 리본을 풀린 상태에서 어닐링 처리하고, 상기 비정질 리본에 가한 인장 응력, 어닐링 동안 리본의 이동 속도, 어닐링의 시간 및 온도는 스트립의 단면 프로파일이 Ω의 형태가 되지 않도록 그리고 스트립의 폭의 3% 미만, 바람직하게는 폭의 1% 미만의 스트립 단면의 최대 편차를 나타내도록 선택하는 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법, 그리하여 얻은 스트립 및 코어, 및 상기의 방법을 실시하는 장치에 관한 것이다:

[Fe_1-a-bCo_aNi_b]_{100-x-y-z-α-β-γ}Cu_xSi_yB_zNb_αM'_βM"_γ

여기서, M'은 원소 V, Cr, Al 및 Zn중 1 이상이고, M"은 원소 C, Ge, P, Ga, Sb, In 및 Be중 1 이상이며, a≤0.07 및 b≤0.1, 0.5≤x≤1.5 및 2≤α≤5, 10≤y≤16.9 및 5≤z≤8, β≤2 및 γ≤2이다.

Description

나노결정질 물질로 이루어진 스트립을 제조하는 방법 및, 상기 스트립으로부터 권취된 코어를 제조하는 장치{METHOD OF PRODUCING A STRIP OF NANOCRYSTALLINE MATERIAL AND DEVICE FOR PRODUCING A WOUND CORE FROM SAID STRIP}

본 발명은 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법, 상기 스트립으로부터 권취된 코어의 제조 장치 및, 해당 코어 및 이를 통합시킨 부품에 관한 것이다.

어닐링에 의하여 전환되는 FeCuNbSiB형 비정질 리본으로부터 투과율이 낮은 (μ≤1,000) 나노결정질 물질로 이루어진 코어의 제조는 프랑스 특허 제2,823,507호에 구체적으로 개시되어 있다.

상기 문헌에는 이와 같은 비정질 리본의 응력하의 어닐링 방법이 구체적으로 기재되어 있는데, 이는 코어로의 나노결정화후 사전에 처리되지 않는 나노결정의 심한 취성을 크게 감소시킨다. 이러한 응력하의 어닐링 방법은 파열의 우려 없이 스트립의 권취를 실시하도록 하는 기계적 성질을 얻을 수 있으며, 항상 동일한 권취 스핀들을 유지하면서 스트립을 풀기 및 권취시킬 수 있다.

이러한 개선된 기계적 성질은 폭의 1%보다 큰 편차로 최소한 변곡점을 나타내는, Ω 형태로 나노결정화된 스트립의 영역을 얻는 것에 의한다. 이와 같은 형태는 특히 동일한 스핀들에서 결정화된 리본을 풀고 그후 다시 권취시킬 수 있도록 하는 통상의 나노결정보다 취성이 덜한 상태에 해당하나, 이러한 Ω 형태의 프로파일을 갖는 상태는 여전히 취성이 커서 직경이 더 작은 스핀들에서 그리고 특히 직경이 10 mm 이하인 코어를 얻을 때까지 취급 및 풀기/다시 감기를 실시하지 못한다.

또한, Ω 형태의 프로파일로 인하여, 재권취에 대하여 자기 성능 및 파손 비율이 코어의 외부를 향하여 회전하는 스트립면에 대하여 독립적이지 않게 된다. Ω의 융기부가 코어의 외부를 향하여 배향될 경우, 이의 성능은 더 우수하며, 재권취에 대한 파손 비율은 약하게 되지만, 코어의 내부를 향하여 배향된 Ω 융기부의 경우에는 그 반대이다. 그래서, 제조시, 생성된 코어의 외부에서 리본이 Ω의 융기부와 함께 체계적이 될 수 있도록 하여야만 하는데, 이는 추가의 조절을 필요로 하며, 공정은 실시하기가 더 복잡하며, 생산 수율은 저하되며, 성능은 불균일하게 된다.

또한, 코어로 자동 권취시, 리본의 헤드는 권취 스핀들에 흡인 및 고정되는 것이 매우 어려울 수 있는데, 이는 Ω형 프로파일이 부분적인 진공 현상에 의하여 리본 헤드의 우수한 흡인 및 부착을 방해하기 때문이다.

또한, 스트립의 투과율이 증가할수록, 이의 최종 상태에서 취성이 더 커지며, 파손 비율이 중요해진다. 그래서, 이러한 방법은 특히 투과율이 1,000을 초과할 경우 나노결정질 스트립을 공업적인 방법으로 생성할 수 있도록 하지는 않는다.

마지막으로, 종래 기술에 의하여 얻은, 감소되었으나 여전히 큰 취성은 3 cm/s를 초과하지 않는 이동 속도를 달성할 수 있다.

그래서, 나노결정화 어닐링 방법은 노의 가용 구역(온도가 500℃ 이상인 구역) 1 m당, 1초당 10 cm 이상인 이동 속도로 1 km당 10 개 미만의 파손인 비정질 리본의 파손 비율 및 10℃ 초과의 어닐링 온도의 조절 범위(스트립의 성능, 특히 이의 취성을 크게 변경시키지 않으면서 어닐링 온도를 변경시킬 수 있는 범위)를 달성할 수 있을 경우 공업적인 것으로 간주한다.

도 1은 프랑스 특허 제2,823,507호의 장치를 도시한다.

도 2는 본 발명에 의한 장치의 개략도를 도시한다.

본 발명의 목적은 공업적 규모로 실시하기에 적절한 나노결정질 스트립의 제조 방법, 종래 기술보다 더 밀집한 자기 회로의 기하, 특히 지금까지 공지된 것보다 훨씬 더 작은 권취 반경으로 조작 및 사용할 수 있는 나노결정질 생성물에 관한 것이다.

이를 위하여, 본 발명은 하기의 원자 조성을 갖고, 비정질 상태에서 주조된 리본으로부터 얻은 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법으로서, 상기 비정질 리본을 결정화 어닐링 처리하고, 여기서 상기 리본은 5 내지 120 초의 시간 동안 2 내지 1,000 MPa의 축상 인장 응력하에 530℃ 내지 700℃의 어닐링 온도로 유지되도록, 2 이상의 S자형 블록을 통과하면서 그리고 리본의 거의 종축 방향으로의 장력하에 리본을 풀린 상태에서 어닐링 처리하고, 상기 비정질 리본에 가한 인장 응력, 어닐링 동안 리본의 이동 속도, 어닐링의 시간 및 온도는 스트립의 단면 프로파일이 Ω의 형태가 되지 않도록 그리고 스트립의 폭의 3% 미만, 바람직하게는 폭의 1% 미만의 스트립 단면의 최대 편차를 나타내도록 선택하는 것인 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법을 목적으로 한다:

[Fe_1-a-bCo_aNi_b]_{100-x-y-z-α-β-γ}Cu_xSi_yB_zNb_αM'_βM"_γ

여기서, M'은 원소 V, Cr, Al 및 Zn중 1 이상이고, M"은 원소 C, Ge, P, Ga, Sb, In 및 Be중 1 이상이며, a≤0.07 및 b≤0.1, 0.5≤x≤1.5 및 2≤α≤5, 10≤y≤16.9 및 5≤z≤8, β≤2 및 γ≤2이다.

본 발명자들은 놀랍게도 Ω형 프로파일을 나타내지 않으면서, 평면 구역을 부여하기는 하나 나노결정질 스트립의 취성을 상당하게 감소시킬 수 있다는 것을 밝혀냈다. 이와 같은 취성의 감소는 파손 비율을 상당하게 감소시키며, 스트립의 이동 속도를 증가시킬 수 있다.

특정 이론으로 한정하고자 하는 의도는 아니나, 본 발명자들은 소정의 이동 속도 및 소정의 인장 응력에서, 응력하에서의 어닐링 온도 또는 시간이 증가할수록, 응력 레벨에 의존하여 임계 결정화 분율 f_x ^c을 얻을 때까지 결정화 분율 f_x는 증가된다. f_x가 상기의 임계 분율 f_x ^c보다 클 경우, Ω형 프로파일이 나타나기 시작하며, 물질은 명백하게 취성이 더 커지게 된다.

어닐링의 조건(인장 응력, 이동 속도, 어닐링의 시간 및 온도)의 변형된 조절과 관련된 신규한 방법에 의하여, 스트립의 Ω형 단면 프로파일을 방지하기 위하여 임계 재결정화 분율보다 낮은 결정화 분율로 생성을 안정화시킬 수 있다. 그래서, 권취 개시시 용이하게 취하고, 어림셈(out-of-rounds) 없이 커다란 직경으로 권취되고 그리고, 코어의 외부를 향하여 회전하는 면중 하나와 효과적으로 그리고 구별 없이 권취되기에 적절한 스트립을 얻었다.

본 발명에 의한 방법은 추가로 하기의 특징을 단독으로 또는 조합하여 나타낼 수 있다:

- 스트립의 이동 속도는 1초당, 노의 가용 구역 1 m당 10 cm 이상이며,

- 축상 인장 응력은 500 ㎫ 초과이며,

- 이동에서의 비정질 리본의 파손 비율은 리본 1 ㎞당 10 개 미만의 파손이며,

- y는 12 이상이다.

바람직한 실시형태에서, 비정질 리본의 조성은 하기와 같이 되도록 선택한다:

a≤0.04 및 b≤0.07

0.5≤x≤1.5 및 2≤α≤5

13≤y≤16.6 및 5.8≤z≤8

β≤2 및 γ≤2.

기타의 바람직한 실시형태에서, 비정질 리본의 조성은 하기와 같이 되도록 선택한다:

a≤0.02 및 b≤0.05

0.5≤x≤1.5 및 2.5≤α≤4

14.5≤y≤16.5 및 5.8≤z≤7.5

β≤1 및 γ≤1.

특정의 조성 범위를 사용하는 최종 2 개의 실시형태는 특히 나노결정질 물질로 이루어진 1 이상의 코어를 포함하는, 단일 또는 이중 단계로 에너지 계량기에 사용할 수 있으며 강한 연속 부품을 포함하는 전류를 측정하기 위한 전류 센서의 제조에 그리고, 나노결정질 물질로 이루어진 1 이상의 코어를 포함하는 에너지 계량기에 사용할 수 있는, 중첩된 연속 부품의 레벨과는 독립된, 저장 또는 필터 유도자의 제조에 특히 유용하다.

본 발명의 제 2 의 목적은 파손 또는 균열을 나타내지 않고 3 mm 이하의 굴곡 직경과의 중첩을 스트립의 임의의 부위에서 처리하기에 적절한, 본 발명에 의한 방법을 실시하여 얻을 수 있는 나노결정질 물질의 스트립으로 이루어진다.

본 발명에 의한 스트립은 추가로 하기의 특징을 단독으로 또는 조합하여 나타낼 수 있다:

- 스트립의 두께가 비정질 리본의 두께에 비하여 10% 이상 감소되는, 비정질 리본으로부터 본 발명의 방법을 실시하여 얻은 스트립,

- 보자력장은 7 A/m 이하, 바람직하게는 5 A/m 이하인 스트립,

- 200 Oe에서의 유도가 12 kG 이상인 스트립.

본 발명의 제 3 의 목적은 투과율이 50 내지 200이고, 차단 주파수가 30 내지 200 ㎒인, 나노결정질 스트립을 권취시키는 본 발명의 방법의 실시에 의하여 그리고, 직경이 10 mm 이하인 코어에 의하여 얻을 수 있는 나노결정질 물질의 코어로 이루어진다.

바람직한 실시태양에서, 본 발명에 의한 코어는 응력 없이 결정화 어닐링을 실시한 동일한 조성을 갖는 스트립을 권취시켜 얻은 팽창에 비하여 3% 이하의 팽창율에서의 감소를 나타내며, 개시 비정질 리본의 두께에 비하여 10% 이하까지 나노결정화된 스트립의 두께 감소를 나타낸다.

또다른 바람직한 실시태양에서, 본 발명의 코어는 제 1 의 스핀들에 나노결정질 스트립을 1회 권취시킨 후, 제 2 의 스핀들에서 풀고 그리고 차후에 권취시키는 본 발명의 방법에 의하여 얻으며, 제 2 의 스핀들의 직경은 제 1 의 스핀들의 직경보다 작다.

본 발명의 제4의 목적은 비정질 리본(R)의 어닐링에 의하여 비정질 상태에서 주조된 리본(R)으로부터 자기 코어의 제조 장치(1)로서,

- 비정질 상태의 리본(R)의 코일 수용축(2),

- 온도 조절된 터널로(3),

- 터널로(3)에서 리본(R)의 투입구의 앞에 위치하며 브레이크 모터(5)에 연결된 1 이상의 S자형 블록(4),

- 터널로(3)에서 리본(R)의 투입구 앞에 위치하는 S자형 블록(4)의 브레이크 모터(5)의 제어 모듈에 연결된 응력의 측정 장치를 포함하며, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립(N) 및 비정질 리본(R)의 축상 방향에서의 인장 응력의 조절 장치(6),

- 터널로(3)의 스트립(N)의 배출구 뒤에 위치하며, 모터에 연결된 1 이상의 S자형 블록(7),

- 나노결정질 물질로 이루어진 코어 형태로 어닐링 후 얻은 스트립(N)의 권취를 위한 1 이상의 권취 스핀들(8)을 포함하며,

상기 비정질 리본(R)은 수용축(2)에서 나노결정질 물질로 이루어진 스트립(N)의 코일에 고정된 비정질 리본(R)의 저장 코일을 통과하며, 연속적으로 터널로(3)에서 리본(R)의 투입구 앞에 위치한 S자형 블록(4)을 통과하고, 이어서 응력 측정 장치(6)를 통과하고, 터널로(3)를 통과하고, 터널로(3)의 스트립(N)의 배출구 뒤에 위치한 S자형 블록(7)을 통과하는 것을 특징으로 하는 자기 코어의 제조 장치(1)로 이루어진다.

본 발명에 의한 장치는 추가로 하기의 특징을 단독으로 또는 조합하여 나타낼 수 있다:

- 상기 장치는 제 1 의 스핀들에서 제 1 의 코어의 권취 이후에 스트립(N)을 절단할 수 있으며, 제 2 의 스핀들에서 스트립(N)의 헤드 부분을 고정시킬 수 있어서 제조를 중단하지 않으면서 제 2 의 코어의 권취를 실시하도록 하는 제 1 의 스트립 권취 스핀들 및 제 2 의 스트립 권취 스핀들을 포함하며;

- 상기 장치는 제조를 중단하지 않고 권취 코일을 교체할 수 있는 터널로(3)의 배출구에서 S자형 블록(7)의 하류에 스트립 저장기(9) 및 스트립(N)의 단일의 권취 스핀들(8)을 포함하며;

- 상기 장치는 터널로(3)의 스트립(N) 배출구 뒤에 위치하는 S자형 블록(7) 통과시 어닐링된 스트립(N)을 압축시키게 되는 1 이상의 가압 롤러(10)를 더 포함하며;

- 상기 장치는 터널로(3)에서의 리본(R)의 투입구 앞에 위치하는 S자형 블록(4) 통과시 비정질 리본(R)을 압축시키게 되는 1 이상의 볼록 롤러를 더 포함한다.

이와 같은 장치는 본 발명에 의하여 연구된 바와 같은 평면 구역을 얻을 수 있다. 나노결정질 스트립은 중첩된 강한 인장 응력으로 S자형 블록의 강한 교호 곡선에 따르며, 이는 수 킬로미터의 리본에서조차 파손이 발생하지 않는다는 것을 당업자가 예측하는 것은 불가한 것임에 유의하여야 한다.

본 발명은 하기에 첨부한 도면을 참조하여 설명하고자 한다.

본 발명에 의한 나노결정질 스트립의 제조에 사용되는 합금은 하기의 원자 조성을 갖는다.

[Fe_1-a-bCo_aNi_b]_{100-x-y-z-α-β-γ}Cu_xSi_yB_zNb_αM'_βM"_γ

여기서, M'은 원소 V, Cr, Al 및 Zn중 1 이상이고, M"은 원소 C, Ge, P, Ga, Sb, In 및 Be중 1 이상이며, a≤0.07 및 b≤0.1, 0.5≤x≤1.5 및 2≤α≤5, 10≤y≤16.9 및 5≤z≤8, β≤2 및 γ≤2이다.

본 명세서에서, 특별한 언급이 없는 한, 조성을 지칭하는 모든 %는 원자 %이다.

붕소와 같은 비정질화(amorphisant) 원소의 사용은 일반적으로 얇은 리본의 형태인 비정질 물질을 고속에서 냉각으로 주조한 후, 이를 어닐링 처리하여 나노결정질 물질, 즉 크기가 100 ㎚ 미만인 결정 부피의 50% 이상을 포함하며, 물질의 나머지는 비정질 상으로 이루어지는 물질을 얻는 것이 가능하다.

본 발명의 범위내에서, 붕소의 원자 비율(%)은 5 내지 8%이다. 사실상, 또다른 비정질화 원소에 의한 부분 치환 없이 붕소의 함량이 너무 작을 경우, 리본은 휠상에서의 급랭에 의한 통상의 전개 방법에 의하여서는 비정질이 되기가 매우 곤란하다. 실제로, 5% 미만의 붕소를 포함할 수 없으며, 6% 이상이 바람직하다.

반대로, 붕소의 비율이 증가하면, 응력하에서의 이동에 대한 결정화는 곤란하게 되며, 이는 이동 속도 V를 감소시키게 되며, 그리하여 접근 가능한 투과율의 범위가 제한되며(μ_min≥300) 그리고, 13 A/m 초과의 값에 도달하는 매우 강한 보자력장 H_c을 저하시키게 된다. 그러므로, 붕소의 최대 함량은 8%로 제한되어야만 한다.

문자 M"으로 재분류되는 원소, 즉 C, Ge, P, Ga, Sb, In 및 Be는 또한 비정질화 원소가 된다. 상기 원소의 1 또는 복수개로 붕소를 부분 치환하는 것은 제한된 치환도에 대하여 가능한데, 이는 붕소가 인장력하에서의 결정화 어닐링 이전에 100% 비정질 상태를 얻는데 필요한 휠상에서의 급랭 속도에 대하여 가장 효과적으로 비정질화되기 때문이다. 그래서, 기타 비정질화 원소의 치환도는 2%로 제한된다.

본 발명에 의한 스트립의 코발트 함량은 최대 약 5.75 원자%(a≤0.07이고, b, x, y, z, α, β, γ는 최소)이다. 사실상, 상기 수치를 초과할 경우, H_c는 저하될 뿐 아니라, 자기력을 상실하며, 이는 상기 스트립으로부터 제조되는 부품의 소형화에 불리하게 된다. 이와 같은 단점을 고려하면, a의 값을 0.04로, 심지어 0.02로 제한하는 것이 바람직하며, 0으로 제한하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명에 의한 스트립의 니켈 함량은 최대 약 8.25 원자%(b≤0.1, 그리고 a, x, y, z, α, β, γ는 최소)이다. 사실상, 상기 수치를 초과할 경우, 예를 들면 비정질 베이스 코발트로의 대체에 비하여 자기 회로의 부피를 상당히 감소시키는 용량에 대하여 물질의 포화도는 1.2T 이하로 저하된다. 이와 같은 단점을 고려하면, b의 값을 0.07, 심지어 0.05로 제한하는 것이 바람직하며, 0으로 제한하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 코발트 및 니켈의 총 함량을 약 8.25 원자%(a+b≤0.1)로 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 조성에서의 구리의 원자 비율은 0.5 내지 1.5%이다. 구리의 비율은 0.5% 이상으로 유지되어야만 하는데, 상기 수치 이하에서는 나노결정의 핵화가 더 이상 충분하지 않아서 작은 크기의 결정을 갖게 되며, H_c는 지나치게 증가하기 때문이다. 반대로, 구리의 비율이 1.5% 초과일 경우, 많은 결정이 형성되나, 포화 자화가 감소하면서 눈에 띠는 성능의 개선이 이루어지지 않는다.

본 발명의 조성에서의 니오븀 원자 비율은 2 내지 5%이다. 이 원소는 성장시 작은 결정 크기를 유지하도록 하전되는 성장 억제제이다. 2% 미만의 니오븀은 인장력하에서의 나노결정화에 의하여 생성되는 것을 비롯한 모든 유형의 나노결정질 리본에 대하여 억제가 불충분하며, H_c는 증가된다.

니오븀의 비율이 6%로 증가될 경우, 포화 유도 B(20 Oe)는 크게 저하되며, 특히 리본의 취성이 관찰되어 빈번한 파손의 우려 없이 공업적 취급이 곤란하게 된다. 따라서, 니오븀의 최대 비율은 5% 이하로 유지되어야만 한다.

본 발명에 의한 조성에서의 규소 원자 비율은 10 내지 16.9%이다. 이러한 준금속은 0에 근접한 수치로 나노결정화되는 리본의 자기변형을 조절할 수 있다.

바람직한 실시형태에서, 본 발명의 스트립의 규소 함량은 12% 이상이다. 사실상, 이러한 수치 이하에서는 H_c가 저하되며, 8 A/m 정도의 값을 얻게 되어 허용 가능하기는 하나, 비교적 높은 자기 손실을 야기하게 된다.

문자 M'로 재분류되는 원소, 즉 V, Cr, Al 및 Zn은 특정의 한계치내에서 규소를 대체할 수 있는 준금속이다. 사실상, 2%를 초과하는 치환은 이의 자기변형값으로부터 상당히 이탈하게 되어 최종 생성물이 그 자체내에서의 리본의 권취 및 고속 진행과 같은 외부 응력(스트립의 굴곡 응력)에 대하여 민감하게 된다.

또한, 에너지 저장, 전류의 고조파의 평활화 또는, 고주파수에 대한 공통의 모드를 갖는 코일에 사용하기 위하여, 선형성이 큰 B-H가 필연적으로 필요하거나 또는 유용하거나 또는 중요하지는 않으며, 10 내지 15%의 B_r/B_m 비(B_r 잔류 유도, B_m 포화에 근접한 유도로 지칭되는 20 Oe로의 유도)는 완전히 충분할 수 있다.

반대로, 동일한 방법으로 부품이 연속적으로 중첩되는 것을 약화시키고자 하는 필터 유도자, 부품이 연속적으로 중첩되는 전기 회로로부터 그리고 전기 회로에 동일한 에너지를 저장 및 전달하고자 하는 저장 유도자, 부품이 연속적으로 중첩되는 동일한 정확성으로 전류를 측정 및/또는 전환시키고자 하는 전류 센서와 같은 특정 경우의 부품에서는, 선형성이 큰 B-H를 필요로 한다. 이들 적용예는 3% 이하, 바람직하게는 1% 이하인 B_r/B_m 비를 필요로 하는 이동에서의 장력하에 나노결정화된 합금에 관한 것이다. 본 발명자들은 놀랍게도 바로 앞에서 설명한 조성의 범위가 이러한 수치를 달성하기 위하여 감소되어야만 한다는 것을 확인하였다.

또한, 하기의 추가의 조건을 충족하면 상기에 이미 제시한 본 발명의 모든 이점 및 개선된 B-H 선형성, 예컨대 20℃에서 3% 이하인 B_r/B_m 비를 얻는다:

a≤0.04 및 b≤0.07

0.5≤x≤1.5 및 2≤α≤5

13≤y≤16.6 및 5.8≤z≤8

β≤2 및 γ≤2.

또한, 이와 같은 조성 범위에서, 0 내지 400℃ 사이의 B_r/B_m 비는 6% 이하이며, 0 내지 300℃ 사이의 B_r/B_m 비는 3% 이하인 것으로 관찰된다.

하기의 추가의 조건을 충족하면 최적의 B-H 선형성, 예컨대 20℃에서 1% 이하, 바람직하게는 20℃에서 0.7% 이하의 B_r/B_m 비를 얻는다:

a≤0.02 및 b≤0.05

0.5≤x≤1.5 및 2.5≤α≤4

14.5≤y≤16.5 및 5.8≤z≤7.5

β≤1 및 γ≤1.

또한, 이와 같은 조성 범위에서, 0 내지 400℃ 사이의 B_r/B_m 비는 1.5% 이하이며, 0 내지 300℃ 사이의 B_r/B_m 비는 0.8% 이하인 것으로 관찰된다.

이러한 물질은 액체 형태로 생성된 후, 주조 장치의 배출구에서, 연결된 나선형 코일의 형태로 권취된 비정질 스트립을 얻도록, 통상의 유형의 냉각 실린더를 갖는 비정질 리본의 주조 장치에서 강력한 냉각 속도로 주조된다.

어닐링 장치는 주로 대류 및 조사에 의하여 스트립의 가열을 실시하는 저항 노가 될 수 있는 터널로(3), 순수한 조사에 의한 노 또는, 노가 교차되는 주울 (Joule) 효과에 의한 스트립의 가열 장치를 포함한다.

또한, 스트립의 어닐링은 담체 기체중의 현탁된 에어로졸 및 졸 겔 형태중 하나 또는 액체 또는 고체 입자로 이루어진 이동상에 의하여 실시될 수 있으며, 스트립의 가열 매체는 그 자체가 통상 유형의 노, 예를 들면 저항을 사용한 노에 의하여 가열되는 하우징과의 접촉에 의하여 가열된다.

터널로(3)는 온도가 균일하며 본 발명에 의한 이동시 장력하에서의 재결정화를 실시하는데 필요한 간격에 포함되는 중앙 구역을 포함하며, 상기 온도는 530℃ 내지 700℃, 바람직하게는 540℃ 내지 690℃이다. 이와 같은 범위에서, 선택한 생산 속도 V에 의하여 그리고 선택한 인장 응력 σ(즉 선택한 투과율 μ)에 의하여 거의 온도 T를 변경시키는데, V를 증가시키거나 또는 σ를 감소시키는 것은 어닐링의 최적의 온도 T를 증가시키기 때문이다. 700℃의 스트립의 고온 한계치는 스트립을 약화시키고 이의 자기 성질을 감소시키는 바디로 이루어진 상이 형성되는 것을 방지하게 한다.

스트립의 풀기 및 권취 스핀들(8)은 장치의 생산성을 증가시키기 위하여 모터 또는 (예를 들면 전개기에 파우더 브레이크를 사용한) 브레이크 장치를 장착하는 것이 바람직하다. 터널로(3)의 투입구(4) 및 배출구(7)에서의 S자형 블록은 모두 모터가 장착되며, 투입구(4)에서의 S자형 블록은 모든 처리중에 비정질 리본(R)에 보유되는 토크 및 제동을 발생시키는 브레이크 모터(5)에 연결되어 있다. 터널로(3)의 배출구에서의 S자형 블록(7)은 모터에 의하여 구동되며, 감속 장치에 연결되며, 스트립(N)을 가동시켜서 10 ㎝/s를 초과할 수 있는 일정한 속도에서와 같이 완전 제어된 인장 응력으로 노내에서 이동된다. 어닐링 터널로(3)의 길이는 리본(R)의 이동 속도로 변형시켜서 결정화가 정확하게 수행될 수 있으며, 이동 속도가 증가할수록, 터널로(3)의 길이는 증가되어야만 한다는 것을 알게 되었다.

이러한 S자형 블록(4,7)의 조합은 완벽하게 조절된 인장력을 스트립의 폭에 완전 균일하게 생성할 수 있으며, 어닐링 터널로(3)에서의 처리중에 리본(R)의 종축 방향으로의 인장 응력은 2 내지 1,000 ㎫이다.

또한, 스트립(N)의 권취 스핀들(8) 및 비정질 리본(R)의 풀기 스핀들(2)이 모터 작동되어 투입구(4)에서의 블록에서 통과 이전의 리본(R) 및/또는 배출구(7)의 S자형 블록에서 통과 이후 스트립(N)에서 낮은 주파수(대략 수 ㎫ 정도)의 조절된 인장력을 형성하는 것을 제공할 수 있으며, 바람직할 수 있다.

어닐링 처리중에 이동 스트립(N)에 가해지는 인장 응력의 조절은 응력의 측정 및 조절 장치(6)에 의하여 실시한다.

이러한 장치(6)는 스트립이 응력 조절 장치의 투입구 및 배출구에서 연속적으로 통과되는 제 1 의 고정 도르레 및 제 2 의 고정 도르레를 포함할 수 있다. 이러한 2 개의 도르레 사이에서, 리본(R)은 2 개의 고정 도르레의 축에 평행한 축을 갖는 가동 축의 도르레를 통과한다. 가동 축의 도르레는 인장력 로드에 의하여 지지체상에 고정된 응력 센서에 연결된다. 이러한 로드는 리본(R)에 가해지는 인장력 F를 연속적으로 측정할 수 있으며, 해당 측정 시그날은 터널로(3)에서의 투입구(4)의 모터 장착된 S자형 블록의 모터-브레이크(5)의 제어 모듈에 전달된다.

이와 같은 모터-브레이크(5)는 조절 변수를 구성하는 힘 F에 해당하는 종축 방향으로 보유 및 인장력을 리본(R)에 가하기 위한 응력 시그날로부터 조절된다. 터널로(3) 배출구(7)의 모터 작동된 S자형 블록의 모터에 의하여 가해지는 인장력 및 구동력은 모터 브레이크(5)에 의하여 부가되는 인장력 및 구동력을 모터 브레이크(5)에 의하여 부가되는 응력 F값으로 자동 조절된다.

또한, 본 발명에 의한 장치(1)는 스트립의 제 1 의 권취 스핀들 및 스트립의 제 2 의 권취 스핀들을 포함할 수 있어서 제 1 의 스핀들에서 제 1 의 코어의 권취 후 스트립(N)을 절단하고 제 2 의 스핀들에서 스트립(N)의 헤드 부분을 고정시킬 수 있어서 제조를 중단하지 않고 제 2 의 코어의 권취를 실시할 수 있다. 완성된 생성물의 코일의 교체는 특히 2 개의 S자형 블록(4,7)의 사이에 포함된 강한 인장력 구역 전체, 상기 블록(4,7)의 앞 및 뒤의 약한 인장력 구역의 디커플링에 의하여 실시되며, 상기 디커플링은 응력의 격렬한 임의의 변동을 매끄럽게 할 수 있다. 용어 "코어"라는 것은 자기 부품의 치수 규정에 따라 권취되는 코어뿐 아니라, 차후에 코어의 수동 또는 자동 권취(풀기 작동, 스트립의 길이 측정, 코어의 권취, 길이의 단면, 외부 나선의 연결 및 스핀들로부터의 추출 포함)로 처리하고자 하는 반제품인 코일을 의미한다.

또한, 터널로(3)의 스트립 배출구의 뒤에 배치된 S자형 블록(7)에서의 통과시 어닐링되는 스트립(N)을 압축하는 S자형 블록(7)의 배출구에서 1 이상의 가압 롤러(10)를 추가할 수 있다. 이러한 S자형 블록의 추가의 롤러(10)는 굴곡될 수 있다. S자형 블록(4,7)에서의 통과시 비정질 리본(R) 또는 나노결정질 스트립(N)을 압축시킬 뿐 아니라, 이의 궤적을 일탈하지 않는 이동이 가능한 리본(R) 또는 스트립(N)을 자동으로 중심맞춤할 수 있으며, S자형 블록(4,7)의 롤러의 접촉면 전체 그리고 폭에 걸쳐 균일하게 분포된 규칙 인장 응력으로 처리할 수 있기 때문에, S자형 블록(4,7)에 볼록 롤러를 배치하는 것이 바람직하며 이롭다.

공정의 라인상에서 기타의 S자형 블록을 삽입하면서, 스트립의 접착력, 이의 안정성 및 롤러의 횡축에 따른 중심맞춤을 증가시킬 수 있다. 이는 높은 인장력 구역(S자 블록 사이) 그리고 감소된 인장력의 하류 및 상류 구역 사이의 응력의 비뿐 아니라, 국소화된 응력의 분배를 조절할 수 있고 그리하여 km당 파손 비율을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 방법은 인장력하에 어닐링의 제조 스테이션으로부터 단절된 권취 스테이션상에서 상이하기는 하나, 둥근 또는 장방형 형태의 고속 권취된 코어를 생성할 수 있다. 이러한 경우, 권취는 본 발명에 의한 인장력하의 어닐링에 의하여 생성된 스트립의 코일로부터 생성된다. 장방형 코어 제조의 경우, 권취의 비-자기 지지체는 인장력하의 어닐링 공정으로부터 생성된 스트립의 권취시 추가하여야만 하며, 그후, 코어의 코팅 또는 함침후 제거될 수 있거나 또는 심지어 보존될 수 있다.

또한, 리본의 개시를 스핀들에서 고정시키기 위하여 자기 스핀들 또는 흡인 스핀들을 사용하는 것이 중요할 수 있다.

일반적으로, 장력하의 어닐링 터널로(3)의 내부에서 스트립의 결정화 조건은, 스트립이 2 내지 20 ㎚의 크기를 갖는 나노결정질 부피의 50 부피% 이상을 포함하는 것이다. 각종 결정은 비정질 잔류 합금의 분율로 이루어진 매트릭스에 의하여 서로 분리된다.

본 발명의 이점 중 하나는 2 내지 1,000 ㎫의 매우 넓은 인장 응력 범위를 실시할 수 있다는 점이다. 이는 50 내지 5,000의 투과율을 달성할 수 있다.

특히, 250 ㎫ 이상, 우수하게는 500 ㎫ 이상의 인장 응력을 사용하면, 50 내지 200 범위내의 투과율을 갖는 나노결정질 스트립을 제조할 수 있으며, 이러한 범위는 통상의 방법(예를 들면 프랑스 특허 제2,823,507호)에 의하여 달성될 수 있다. 그래서, 400 ㎫의 응력에 대하여 90 정도의 투과율 및, 700 ㎫의 응력에 대하여 50 정도의 투과율을 얻을 수 있다.

또한, 비정질 리본을 높은 인장 응력으로 처리하면서, 나노결정질 스트립의 두께를 3 내지 10%, 심지어는 그 이상으로 감소시킬 수 있다. 그래서, 두께가 20 ㎛인 리본은 18 또는 19 ㎛의 스트립으로 변형시킬 수 있다. 이러한 나노결정질 스트립의 두께 감소는 이로부터 제조된 부품의 자기 성능에 중요하다. 사실상, 금속에서 유도된 전류 그리고 권취된 미래의 코어의 자기 손실을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명자들은 스트립의 팽창 분해 없이 우수한 자기 성능을 얻을 수 있는데, 이는 놀랍게도, 권취된 금속 시이트의 두께가 감소될수록, 권취의 팽창율이 증가될 수 있다는 것이 공지되어 있기 때문이라는 것을 확인하였다.

코어에서의 유도된 전류 및 자기 손실을 감소시키기 위하여, 코어에 대하여 예정된 최종 적용예에 따라, 연속의 나선이 서로 분리되도록 스트립에 전기 절연층을 부착시키거나 또는 형성하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들면, 어닐링후 스트립에 1/10 마이크로미터 내지는 수 마이크로미터의 두께로 무기 물질을 연속적으로 부착시킬 수 있다.

이와 같은 나선 사이에 부착된 무기 물질은 저온에서의 최종 건조 작업중에 물을 제거하는 마그네시아(MgO)유로 구성될 수 있다.

일반적으로, 하기와 같은 통상의 조성을 이용할 수 있다:

- 수지에서의 침지, 분쇄, 전기영동 또는 기타의 임의의 부착 기법에 의하여 표면에 부착된 분말 SiO₂, MgO, Al₂O₃,

- 분쇄 CVD, PVD 또는 정전 방법에 의한 표면에서의 SiO₂, MgO, Al₂O₃의 미분층의 부착,

- 열 처리후 고토감람석 MgSiO₄를 형성하기 위하여 산과 혼합된, 알콜중의 알킬-실리케이트 용액,

- 다양한 세라믹 분말과 혼합된 SiO₂ 및 TiO₂의 부분 가수분해에 의하여 얻은 용액,

- 리본에 적용된 후 가열된 주로 폴리티타노-카보네이트를 포함하는 용액,

- 적용 및 가열된 인산염 용액,

- 산화제의 적용 및 가열에 의하여 형성된 절연액.

절연층은 전자기 부품에 대하여 하나 또는 다수의 코어의 형태로 재-권취 이전에 어닐링으로부터 얻은 코일을 푼 스트립에 또는, 코일에 권취시키기 이전에 S자형 블록 배출구에서의 라인상에 부착시킨다. 2 가지의 경우 모두에서, 이러한 부착에 이어서 일반적으로 중합 또는 탈수를 실시하기 위하여 저온에서 어닐링을 실시한다.

또한, 결정화 어닐링 이전에 비정질 리본에서 1/10 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터의 두께로 부착된 절연 성질을 갖는 코팅을 사용할 수 있으며, 이러한 코팅은 플래쉬 어닐링의 온도 및 어닐링의 강력한 인장력에 대하여 저항을 갖는다. 예를 들면, 비정질 스트립의 예비 코팅으로서 마그네슘 메틸레이트를 사용할 수 있다.

어닐링 이전에 절연 또는 어닐링된 스트립의 전기 절연을 위한 코팅 유형은, 절연 물질의 성질, 단량체의 유형 및 용매의 존재에 따라 건조 및/또는 중합 및/또는 망상화의 임의의 보충 단계와 함께, 임의의 변형된 수단에 의하여, 특히 2 개의 롤러 사이에서의 코팅에 의하여, CVD 또는 PVD 형의 증착에 의하여 또는 분쇄에 의하여 또는 유동상 등에 의하여 생성될 수 있다.

무기 절연 코팅(온도에 대하여 저항을 지님)을 사용할 경우, 나노결정화 어닐링 이전에, 그리고 특히 바람직한 방법으로, 투입구의 S자형 블록 앞에서 비정질 리본에 코팅을 실시하는 것이 바람직하다. 본 발명자들은 터널로에서 어닐링시 비정질 리본으로부터 절연 물질의 일부가 떨어지도록 하며, 특히 잔류 절연체는 이의 취성이 감소되어도 리본의 기계적 특성을 보강할 수 있다는 것을 밝혀냈다.

또한, 소정의 투과율의 레벨을 얻는데 필요한 인장력이 감소된 것으로 나타났다. 그래서, 인장력을 증가시킴으로써 훨씬 더 낮은 투과율을 얻을 수 있다.

절연 나선간(interspire)에 대하여 완전 상이하며 보충적인 방법으로, 플라스틱 물질, 예컨대 에폭시 수지로 본 발명에 의한 코어를 코팅할 수 있으며(이러한 적용예에 의하여 규정된 기하 규정에 의하여 코어에 미리 권취시킴), 수지는 고온 또는 저온 적용될 수 있다. 이러한 유형의 코팅은, 심지어 수지가 약 200℃의 온도로 적용되는 경우조차도 코어의 자기 성능을 절대적으로 저하시키지 않는 것으로 밝혀졌다. 이러한 코팅은 나선 사이에서 거의 투과되지 않으며, 코일의 응력으로부터 코어를 강화 및 보호하고, 권취된 스트립의 절단 엣지에 의한 코일 실의 전기 절연체를 보호하고, 권취된 코어와 코일 사이의 우수한 유전체 절연을 생성하는 기능을 갖는다.

바로 앞에서 설명한, 코어 및 이의 코일의 전기 및 기계적 보호를 위한 코어의 외부 코팅 또는 나선간 전기 절연 코팅 이외에, 또한 투과율을 크게 저하시키지 않으면서 특정의 유체 및 경화 수지를 사용하여 본 발명에 의한 코어의 나선 사이에 존재하는 간극을 함침시킬 수 있다. 이러한 상태에서, 코어는 경질이 커지게 되어 단일 블록이 되며, 절단하기에 적절하다.

그후, 상기와 같이 하여 함침된 코어는 50%를 초과하지 않는 보자력장 H_c을 증가시키면서 2C에서 절단될 수 있으며, 연결된 2C와 함께 생성된 자기 회로의 투과율 μ₁은 μ에 대하여 50% 이하의 더 낮은 레벨에서 절단면의 적절한 표면 처리에 의하여 조절될 수 있다.

예를 들면, 본 발명에 의하여 함침되고 투과율이 μ=300으로 증가된 코어를 생성할 경우, 150 내지 300의 투과율 μ₁을 얻을 수 있다. 이와 같은 감소는 절단으로부터의 잔류 간극으로 인한 것이다.

그래서, 최종의 조밀한 부품을 얻을 수 있으며, 간극의 구역을 향하여 국소화된 가열 및 외부 자기장의 방해를 생성할 수도 있는 잔류 간극 이외의 간극을 나타내지 않는 2C에서의 기하뿐 아니라 전술한 바와 같은 응력하에서의 나노결정질 어닐링의 성능 모두를 갖는 투과율이 낮은 코어를 사용할 수 있다는 것을 알 수 있다.

테스트

하기 표 1에 조성을 기재한 일련의 주조물 1 내지 19를 생성하여 냉각 휠상에서 급랭되는 통상의 방법에 의한 비정질 리본을 얻었다.

이와 같은 리본은 하기 표 2에 특성을 기재한 방법인, 각종 어닐링 방법으로 처리한다.

일단 응력하에서의 어닐링에 의한 나노결정질 스트립으로 변형시킬 경우, 이들은 특정 수의 특성화 테스트를 실시하며, 그 결과를 하기 표 2에 제시한다.

상기 테스트 범위에서,

·RP: 적어도 핀치 롤러 1 또는 2 개를 사용하는 공지의 나노결정의 응력하에서의 어닐링 방법(프랑스 특허 제2,823,507호 참조).

·직접: 권취 및 풀기 코일에 의한 리본의 직접적인 인장력을 이용하는, 공지된 나노결정의 응력하에서의 어닐링 방법(프랑스 특허 제2,823,507호 참조).

·BS: 예를 들면 어닐링 노의 투입구에서의 S자 블록 및 상기 노의 배출구에서의 S자 블록을 사용하는, 본 발명에서 설명한 바와 같은 나노결정의 응력하의 어닐링 방법.

또한, 하기와 같은 기호를 사용하였다:

D_MIN 스트립의 파단 한계치에서의 굴곡 반경

T_TTH 나노결정화의 어닐링 온도

σ 어닐링시의 인장 응력

μr 상대적 투과율

ΔT 입수 가능한 μr의 모든 범위에 대한 D_MIN≤3 ㎜를 얻을 수 있는 어닐링 온도값의 범위

B_r B_r 잔류 유도

B_m 포화에 근접한 유도로 지칭되는 20 Oe에서의 유도

B(200) 200 Oe에서의 포화 유도

H_c 보자력장

"μr의 범위"라는 것은 50 내지 5,000의 μr의 최대 범위의 내에서, 처리한 소정의 성질에 대한 소정의 주조물에 접근 가능한 μr의 값을 의미한다.

D _MIN 의 측정

스트립의 파단 한계치에서의 굴곡 반경 D_MIN은, 스트립이 파단될 때까지 직경이 감소하는 1/2 어림셈(round)으로 계산한 일련의 형태에 스트립을 배치하여 측정하였다. 0.1 ㎜의 단계로 직경이 5로부터 2.5 ㎜로 감소되는 값으로 연속적으로 사용하였다.

ΔT의 측정

ΔT는 이용 가능한 μr의 전체 범위에 대하여 D_MIN≤3 ㎜를 얻을 수 있는 어닐링 온도값의 범위이다. 사실상, 스트립의 취성은 D_MIN이 3 ㎜ 미만인 경우 공업적 규모의 방법에 필적하는 것으로 간주한다.

ΔT의 값을 측정하기 위하여, 어닐링시 인장 응력을 변경시키면서 얻은 다양한 투과율을 갖는 스트립에 대하여 그리고, 각종 어닐링 온도값 T_TTH에 대하여 D_MIN을 측정한다. 그리하여, 번호 1 조성의 주조물에 대하여(하기 표 1 참조), 하기의 D_MIN 값을 얻었다.

이러한 예에서, ΔT의 값은 560℃ 내지 595℃에서 30℃씩 측정하였다.

μ=1,500-2,000에 대한 안정화의 경우, 투과율이 증가할수록, D_MIN이 증가된다는 것을 알 수 있다. 취성이 더 적은 리본은 투과율이 가장 낮으며, 이는 에너지의 평활/저장 형태의 적용예에 대한 최소화의 추가의 이점이 된다.

또한, D_MIN은 인장력하에서의 어닐링 온도에 매우 민감한 것으로 밝혀졌다. 그래서, 30℃의 차이는 570℃에서 얻은 낮은 취성의 상태(D_MIN≤3 ㎜)로부터 취성이 점차로 증가하는 상태(3.6 ㎜에 도달될 수 있는 D_MIN)로 투과율이 500 더 높은 모든 스트립을 통과시키도록 한다.

실시예 1

미차에 의한 조성물의 영향

붕소 함량의 영향

붕소 함량이 8.4%인 실시예 V, W 및 X는 1 ㎞당 5 개 미만의 파손 비율로 정확한 레벨의 취성을 나타낸다.

그러나, 붕소의 비율이 커지면, 응력하의 이동에 대한 결정화는 곤란하게 되며, 특히 예를 들면 4 ㎝/sec 미만으로 이동 속도를 감소시켜야 하고, 그리고 이용 가능한 투과율 범위를 300보다 높은 투과율로 제한하는 모든 공업적 테스트, 예를 들면 분석 C, D, E 및 F보다 더 느리다. 그 결과, 붕소의 최대 함량은 8%로 제한되어야 한다.

또한, 실시예 N은 붕소의 부분 치환에서 탄소 1.22%가 생성물의 성능을 거의 조금만 저하시키지 않는다는 것을 나타낸다.

니오븀 함량의 영향

실시예 J는 3.9% 정도의 니오븀 비율을 사용하는 경우 자기 성능이 전체적으로 보존되지만, 2.96%의 니오븀만을 포함하는 실시예 A 내지 C에 사용된 것과 같은 조성의 경우 12.5 KG가 아닌 12 KG에서 포화 유도 B(200 Oe)가 감소되었다.

또한, 이동 속도는, 굴곡 한계치(≤3 ㎜)의 필수 성능 및 이용 가능한 투과율 범위와 함께 응력하에 어닐링 리본을 얻을 수 있기 위하여 상당하게 감소되어야만 한다.

니오븀 비율을 6%로 증가시킬 경우(실시예 K), 온도의 조절 범위는 증가하고(50℃) 그리고, 이용 가능한 투과율 범위는 여전히 중요하다(μ_min=200). 그러나, 포화 유도 B(200 Oe)는 11.2 KG로 크게 저하되었으며, 이는 원하는 정도로 밀집된 부품을 제조하는 것이 가능하지 않다.

또한, 응력하에서 나노결정화된 스트립으로부터 코어로의 권취에 대한 직경 한계치는 명백하게 3.8 ㎜로 증가되며, 이는 스트립의 취성을 입증하며, 잦은 파손의 우려 없이 공업적으로 취급하기에 매우 곤란하게 된다.

구리 함량의 영향

실시예 H 및 I는 각각 1.5 또는 0.7%에 도달하기 위하여 1%의 구리 함량으로부터의 약간의 일탈이 성능을 크게 저하시키지 않는다는 것을 나타낸다.

규소 함량의 영향

15.3%의 규소를 포함하는 실시예 A 내지 C의 리본에 대하여, 규소 비율이 13.5%로 감소될 경우, 금속은 공업적 생산에 적절하며(<5 파손/㎞), 이용 가능한 투과율 범위는 넓지만(μ_min=100), 본 발명에 의한 방법 BS의 조건은 보자력장 H_c과 같은 자기 특성에 대하여 더욱 임계적이게 된다.

그래서, 615℃ 및 640℃의 어닐링 온도의 경우, H_c는 7 A/m 이하이지만, 650℃로부터 H_c는 상당히 증가하며(실시예 T), 이는 공업적 생산을 방해하지 않으며, 그리하여 응력하의 어닐링의 온도 조절의 ΔT 범위는 높게 유지된다(약 30℃). 그러나, 11.5에 도달할 때까지 규소 비율이 저하될 경우, 취성의 최적의 조건에 있으면 보자력장은 8 A/m에 도달하기 위하여 저하되며, 이는 권취된 코어에 대하여 매우 높은 자기 손실을 야기한다.

M'형 원소 함량의 영향

규소를 준금속으로 치환하는 가능한 함량을 2% 이하로 제한하여야만 한다. 실시예 L 및 M은 사실상, 1%의 크롬 또는 1.5%의 알루미늄의 함량이 규소로 치환시 최종 생성물의 이점을 손상시키지 않는다는 것을 예시한다.

반대로, 실시예 O는 2.4%의 바나듐 함량이 리본의 취성을 증가시키며(>10 파손/㎞), 이는 증가된 취성으로 인하여 허용 가능한 이동 속도를 감소시키게 된다. 동시에, 보자력장 H_c는 저하되며, 정확한 성능을 얻을 수 있는 공정의 온도 범위 ΔT는 매우 낮게 되며(<10℃), 이는 스트립이 공업적 제조에 부적절하게 된다. 또한, μr의 범위는 μr≥300으로 감소된다.

M"형 원소 함량의 영향

실시예 P는 2.6%의 게르마늄으로 규소를 치환할 경우, 보자력장 H_c은 크게 저하되며(≥8 A/m), 가능한 어닐링 온도 범위 ΔT는 낮은 반면, 기타의 특징은 유리하게 유지된다는 것을 알 수 있다.

코발트 함량의 영향

실시예 D 및 E는 1.7% 및 5%로 철의 부분 치환에서의 코발트의 적절한 첨가가 "직접" 방법에 의하여 얻을 수 있는 투과율 μ 범위를 저하시키는데, 이는 μ_min이 각각 300에서 350으로 그리고 300에서 500으로 되기 때문이다.

본 발명에 의한 BS 방법의 경우, 코발트의 허용 가능한 함량은 0.05가 명백하며(실시예 F: μ_min=300), 10%의 코발트로는 이러한 방법에 의하여 500 미만의 투과율을 얻을 수 없다(실시예 G).

실시예 C, D', E', Y 및 Z에 대한 보충의 분석으로 500 ㎑(50 mT, 27℃)에서의 자기 손실값을 측정할 수 있으며, 포화 λs에 대하여 명백한 자기변형 및 25℃ 내지 150℃ 사이에서의 투과율 값의 온도 안정성을 결정할 수 있다.

BS 방법에 의한 테스트의 경우, 코발트 함량의 증가는 보자력장 H_c뿐 아니라, 자기 손실의 레벨이 저하되었다는 것을 알 수 있다. 이러한 2 가지 점은 측정 장치에서의 작은 시그날에 매우 민감한 합금을 얻을 수 없게 하며, 소실되지 않게 된다. 결론적으로, 약 5.75 원자% 이하(a≤0.07)로 코발트의 함량을 제한한다.

또한, 코발트 및 니켈의 누적된 함량의 증가는 포화 λs에서 명백한 자기변형을 저하시키며, 합금은 외부의 응력(접합, 코팅, 함침, 절단, 취급)에 대하여 민감하게 된다. 또한, 이는 25℃ 내지 150℃ 사이에서의 투과율의 온도에 대힌 안정성을 저하시킨다. 결론적으로, 니켈은 약 8.25 원자% 이하(b≤0.1)로 제한하며, 바람직하게는 Ni 및 Co의 누적된 함량은 8.25 원자% 이하(a+b≤0.1)로 제한한다.

실시예 2

팽창율

나노결정질 환원체의 팽창율에서 (리본에) 적용된 응력의 영향을 실험하기 위하여, 표 1의 주조물 1에 해당하는 조성을 갖는 일련의 비정질 리본을 생성하고, 증가된 인장 응력으로 처리하였다. 분석 조건 및 두께의 감소(ΔEp/Ep) 및 팽창율에 대하여 얻은 결과를 하기 표 3에 제시하였다.

본 발명에 의한 방법은 전혀 예측할 수 없는 팽창율의 상당한 저하 없이 나노결정질 스트립의 두께를 감소시킬 수 있는 것으로 확인하였다.

본 발명에 의한 나노결정질 스트립의 가능한 적용예에 관하여, 비제한적으로 그리고 예로서 하기와 같이 언급한다:

·특히 특정의 에너지 모델 및 측정기에 사용되는 강한 중첩된 연속 부품을 사용한 전류 센서;

·GTO, IGBT 등과 같은 에너지의 전자장치의 능동 부품으로부터 실시간으로 전류의 제어에 사용하여 차폐를 사용하거나 또는 사용하지 않고 넓은 주파수 스트립의 전류 탐침;

· - 연속 중첩된 전류의 강한 응력하에 증가된 포화 J_s로의 공급 및 감소된 자기 손실과 함께, 약한 투과율로의 접근으로 인한 부품 부피를 감소시킬 수 있으며;

- 공업적 생산에서, 재현 가능성이 높고(≤10%, 바람직하게는 ≤5%) 중첩된 연속 전류의 매우 적은 의존성을 갖는 유도자 L를 생성할 수 있고,

- 자기변형으로 인한 임의의 소음를 방지할 수 있으며,

- 전자기 적합성과 관련된 임의의 문제점을 방지할 수 있으며,

- 자기 회로의 국소화된 임의의 가열을 방지할 수 있는,

PFC, 푸쉬 풀, 플라이백, 포워드 등과 같은 모든 유형의 에너지의 전자 변환기에 대한 에너지 평활 또는 저장 유도자;

·예를 들면 공명의 공급에 사용하기 위한 본 발명에 의한 비-절단 코어를 포함하는 변압기 HF(수백 ㎑ 이상). 본 발명에 의한 코어는 얻을 수 있는 일의 강한 유도(J_s>1T) 및 약한 자기 손실과 함께, 50 내지 300의 투과율에 대하여 20 내지 200 ㎒를 달성할 수 있는 높은 차단 주파수에 대하여 이롭다;

·동시에 1 내지 200 ㎒, 바람직하게는 10 ㎒ 이상의 높은 차단 주파수 및 높은 J_s로 인하여 부품을 최소로 하는 능력의 이점을 나타내는, 본 발명에 의한 비-절단된 코어를 포함하는 HF 필터에 공통인 모드의 코일.

Claims (25)

1. 하기의 원자 조성을 갖고, 비정질 상태에서 주조된 리본으로부터 얻은 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법으로서, 상기 비정질 리본을 결정화 어닐링 처리하고, 여기서 상기 리본은 5 내지 120 초의 시간 동안 2 내지 1,000 MPa의 축상 인장 응력하에 530℃ 내지 700℃의 어닐링 온도로 유지되도록, 2 이상의 S자형 블록을 통과하면서 그리고 리본의 거의 종축 방향으로의 장력하에 리본을 풀린 상태에서 어닐링 처리하고, 상기 비정질 리본에 가한 인장 응력, 어닐링 동안 리본의 이동 속도, 어닐링의 시간 및 온도는 스트립의 단면 프로파일이 Ω의 형태가 되지 않도록 그리고 스트립의 폭의 3% 미만, 바람직하게는 폭의 1% 미만의 스트립 단면의 최대 편차를 나타내도록 선택하는, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법:

   [Fe_1-a-bCo_aNi_b]_{100-x-y-z-α-β-γ}Cu_xSi_yB_zNb_αM'_βM"_γ

   여기서, M'은 원소 V, Cr, Al 및 Zn중 1 이상이고, M"은 원소 C, Ge, P, Ga, Sb, In 및 Be중 1 이상이며, a≤0.07 및 b≤0.1, 0.5≤x≤1.5 및 2≤α≤5, 10≤y≤16.9 및 5≤z≤8, β≤2 및 γ≤2이다.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스트립의 이동 속도는 1초당 노의 가용 구역 1 m당 10 cm/초 이상인, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 축상 인장 응력은 500 MPa 초과인, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 이동중인 비정질 리본의 파손 비율은 리본 1 ㎞당 10 개의 파손 미만인, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 y는 12 이상인, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, a≤0.04 및 b≤0.07, 0.5≤x≤1.5 및 2≤α≤5, 13≤y≤16.6 및 5.8≤z≤8, β≤2 및 γ≤2인, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서, a≤0.02 및 b≤0.05, 0.5≤x≤1.5 및 2.5≤α≤4, 14.5≤y≤16.5 및 5.8≤z≤7.5, β≤1 및 γ≤1인, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, a+b≤0.1인, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, a=0인, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, b=0인, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립의 제조 방법.
11. 파손 또는 균열을 나타내지 않고 3 mm 이하의 굴곡 직경과의 중첩을 스트립의 임의의 부위에서 처리하기에 적절한 제 1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 의한 방법을 실시하여 얻어지는, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 스트립의 두께가 상기 비정질 리본의 두께에 비하여 10% 이상 감소된, 비정질 리본으로부터 제 1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 의한 방법을 실시하여 얻어지는, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 보자력장은 7 A/m 이하, 바람직하게는 5 A/m 이하인, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립.
14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 200 Oe에서의 유도는 12 kG 이상인, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립.
15. 투과율이 50 이상 내지 200 미만이고, 차단 주파수가 30 내지 200 ㎒인, 나노결정질 스트립을 권취시켜 얻은 것으로부터 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 의한 방법을 실시하여 얻어지는, 나노결정질 물질로 이루어진 코어.
16. 직경이 10 mm 이하인, 나노결정질 스트립을 권취시켜 얻은 것으로부터 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 의한 방법을 실시하여 얻어지는, 나노결정질 물질로 이루어진 코어.
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 응력 없이 결정화 어닐링을 처리한 동일한 조성을 갖는 스트립을 권취시켜 얻은 팽창율에 비하여 3% 이하의 팽창율의 감소를 나타내며, 개시 비정질 리본의 두께에 비하여 10% 이하로 나노결정화된 스트립의 두께 감소를 나타내는, 나노결정질 물질로 이루어진 코어.
18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 의 스핀들에 나노결정질 스트립을 1회 권취시킨 후, 제 2 의 스핀들에서 풀고 그리고 차후에 권취시켜 얻은 것으로부터 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 의한 방법을 실시하여 얻으며, 제 2 의 스핀들의 직경은 제 1 의 스핀들의 직경보다 작은, 나노결정질 물질로 이루어진 코어.
19. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 의한 방법에 의하여 얻은 나노결정질 물질로 이루어진 1 이상의 코어를 포함하는, 단일 또는 이중 단계로 에너지 계량기에 사용할 수 있으며, 연속 강한 부품을 포함하는 전류를 측정하기에 적절한 전류 센서.
20. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 의한 방법에 의하여 얻은 나노결정질 물질로 이루어진 1 이상의 코어를 포함하는, 중첩된 연속 부품의 레벨과는 독립되고, 에너지 계량기에 사용할 수 있는 저장 또는 필터 유도자.
21. 비정질 리본(R)의 어닐링에 의하여 비정질 상태에서 주조된 리본(R)으로부터 자기 코어를 제조하는 장치(1)로서,

    - 비정질 상태의 리본(R)의 코일의 수용축(2),

    - 온도 조절된 터널로(3),

    - 터널로(3)에서 리본(R)의 투입구의 앞에 위치하며 브레이크 모터(5)에 연결된 1 이상의 S자형 블록(4),

    - 터널로(3)에서 리본(R)의 투입구 앞에 위치하는 S자형 블록(4)의 브레이크 모터(5)의 제어 모듈에 연결된 응력의 측정 장치를 포함하며, 나노결정질 물질로 이루어진 스트립(N) 및 비정질 리본(R)의 축상 방향에서의 인장 응력 조절 장치(6),

    - 터널로(3)의 스트립(N)의 배출구 뒤에 위치하며, 모터에 연결된 1 이상의 S자형 블록(7),

    - 나노결정질 물질로 이루어진 코어 형태로 어닐링 후 얻은 스트립(N)의 권취를 위한 1 이상의 권취 스핀들(8)을 포함하며,

    상기 비정질 리본(R)은 수용축(2)에서 나노결정질 물질로 이루어진 스트립(N)의 코일에 고정된 비정질 리본(R)의 저장 코일을 통과하며, 연속적으로 터널로(3)에서의 리본(R)의 투입구 앞에 위치하는 S자형 블록(4)을 통과하고, 이어서 응력 측정 장치(6)를 통과하고, 이어서 터널로(3)를 통과하고, 터널로(3)의 스트립(N)의 배출구 뒤에 위치한 S자형 블록(7)을 통과하는 것을 특징으로 하는 자기 코어를 제조하는 장치(1).
22. 제 21 항에 있어서, 제 1 의 스핀들에서의 제 1 의 코어의 권취 이후에 스트립(N)을 절단할 수 있으며, 제 2 의 스핀들에서 스트립(N)의 헤드 부분을 고정시킬 수 있어서 제조를 중단하지 않으면서 제 2 의 코어의 권취를 실시하도록 하는, 제 1 의 스트립 권취 스핀들 및 제 2 의 스트립 권취 스핀들을 포함하는, 자기 코어를 제조하는 장치(1).
23. 제 21 항에 있어서, 제조를 중단하지 않고 권취 코일을 교체할 수 있는 터널로(3)의 배출구에서의 S자형 블록(7)의 하류에 스트립의 저장기(9) 및 스트립(N)의 단일의 권취 스핀들(8)을 포함하는, 자기 코어를 제조하는 장치(1).
24. 제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 터널로(3)의 스트립(N)의 배출구 뒤에 위치하는 S자형 블록(7) 통과시 어닐링된 스트립(N)을 압축시키게 되는 1 이상의 가압 롤러(10)를 더 포함하는, 자기 코어를 제조하는 장치(1).
25. 제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 터널로(3)에서의 리본(R)의 투입구 앞에 위치하는 S자형 블록(4) 통과시 비정질 리본(R)을 압축시키게 되는 1 이상의 볼록 롤러를 더 포함하는, 자기 코어를 제조하는 장치(1).