KR20140014188A - Alloy, magnetic core and process for the production of a tape from an alloy - Google Patents

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Abstract

Fe100 -a-b-c-d-x-y- zCuaNbbMcTdSixByZz와 1 at% 이하의 불순물로 구성되고, M은 원소 Mo, Ta 또는 Zr 중 하나 이상이고, T는 원소 V, Mn, Cr, Co 또는 Ni 중 하나 이상이고, Z는 원소 C, P 또는 Ge 중 하나 이상이고, 0 at%≤a<1.5 at%, 0 at%≤b<2 at%, 0 at%≤(b+c)<2 at%, 0 at%≤d < 5 at%, 10 at%<x<18 at%, 5 at%<y<11 at% 및 0 at%≤z< 2 at%인 합금이 제공된다. 합금은 테이프의 형태로 구성되며, 입자 중 적어도 50 vol%가 100 nm 미만의 평균 입도를 가지는 나노결정질 구조와, 중심 선형 영역을 갖는 이력 루프와, 0.1 미만의 잔류자기 비(Jr/Js)와, 10% 미만의 항자계 강도(Hc) 대 이방성 자계 강도(Ha)의 비를 가진다.Fe 100 -abcdxy- z Cu a Nb b M c T d Si x B y Z z and 1 at% or less of impurities, M is one or more of the elements Mo, Ta or Zr, and T is the element V, Mn At least one of Cr, Co, or Ni, and Z is at least one of the elements C, P, or Ge, 0 at% ≦ a <1.5 at%, 0 at% ≦ b <2 at%, 0 at% ≦ (b + c) alloys with <2 at%, 0 at% ≤d <5 at%, 10 at% <x <18 at%, 5 at% <y <11 at% and 0 at% ≤z <2 at% Is provided. The alloy consists of a tape, in which at least 50 vol% of the particles have a nanocrystalline structure with an average particle size of less than 100 nm, a hysteresis loop with a central linear region, and a residual magnetic ratio of less than 0.1 (J r / J s ) And a ratio of anti-magnetic field strength (H c ) to anisotropic magnetic field strength (H a ) of less than 10%.

Description

합금, 자심 및 합금으로부터 테이프를 제조하는 방법{ALLOY, MAGNETIC CORE AND PROCESS FOR THE PRODUCTION OF A TAPE FROM AN ALLOY}ALLOY, MAGNETIC CORE AND PROCESS FOR THE PRODUCTION OF A TAPE FROM AN ALLOY

본 발명은 합금에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자심으로 사용하기에 적절한 연자성 합금과, 자심과, 합금으로부터 테이프를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to alloys, and more particularly, to a soft magnetic alloy suitable for use with a magnetic core, a magnetic core and a method for producing a tape from the alloy.

Fe100 -a-b-c-d-x-y- zCuaNbbMcTdSixByZz 조성물에 기초한 나노결정질 합금은 다양의 용례에서 자심으로 사용될 수 있다. US 7,583,173은 용례 중에서도 변류기에 사용되고 (Fe1-aNia)100-x-y-z-a-b-cCuxSiyBzNbαM'βM''γ로 구성되되, 여기서 a≤0.3, 0.6≤x≤1.5, 10≤y≤17, 5≤z≤14, 2≤α≤6, β≤7, γ≤8이고, M'은 원소 V, Cr, Al 및 Zn 중 적어도 하나이고, M''은 원소 C, Ge, P, Ga, Sb, In 및 Be 중 적어도 하나인 권취형 자심을 개시한다.Nanocrystalline alloys based on Fe 100 -abcdxy- z Cu a Nb b M c T d Si x B y Z z compositions can be used magnetically in various applications. US 7,583,173 is used in current transformers among the applications and consists of (Fe 1-a Ni a ) 100-xyzabc Cu x Si y B z Nb α M ' β M'' γ , where a≤0.3, 0.6≤x≤1.5, 10 ≤ y ≤ 17, 5 ≤ z ≤ 14, 2 ≤ α ≤ 6, β ≤ 7, γ ≤ 8, M 'is at least one of the elements V, Cr, Al and Zn, M''is the element C, Ge A wound magnetic core is disclosed that is at least one of P, Ga, Sb, In, and Be.

EP 0 271 657 A2도 유사한 조성물에 기초한 합금을 개시한다.EP 0 271 657 A2 also discloses alloys based on similar compositions.

역시 테이프의 형태인 이들 합금은 예컨대 변압기, 변류기 및 저장 초크와 같은 다양한 구성요소의 자심으로 사용될 수 있다.These alloys, which are also in the form of tapes, can be used as magnetic cores of various components such as transformers, current transformers and storage chokes.

일반적으로 자심 용례에서는 가능한 최저 제조비를 달성하는 것이 바람직하다. 그러나 이런 비용 저감은 가급적이면 자심의 기능에 전혀 또는 거의 영향을 미치지 않아야 한다.In general, it is desirable for magnetic core applications to achieve the lowest possible manufacturing cost. However, these cost reductions should, if possible, have little or no impact on the function of the core.

몇몇 자심 용례에서는 구성요소 자체의 크기와 중량을 추가로 저감하기 위해 자심의 크기와 중량을 추가로 저감하는 것이 바람직하다. 그러나 동시에 어떤 제조비의 증가도 바람직하지 않다.In some magnetic applications it is desirable to further reduce the size and weight of the magnetic core in order to further reduce the size and weight of the component itself. At the same time, however, no increase in manufacturing cost is desirable.

따라서, 본 발명의 목적은 보다 비용 효율적으로 제조될 수 있는 것으로 자심으로 사용하기에 적절한 합금을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 자심의 크기 및/또는 중량이 종래의 자심에 비해 저감될 수 있는 방식으로 사용 대상 합금을 선택하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an alloy that can be manufactured more cost-effectively and that is suitable for use on its own. Another object of the present invention is to select the alloy to be used in such a way that the size and / or weight of the magnetic core can be reduced compared to conventional magnetic cores.

본 목적은 독립청구항의 요지에 의해 달성된다. 추가적인 개선 사항은 종속청구항에 상세히 기재된다.This object is achieved by the subject matter of the independent claim. Further improvements are described in detail in the dependent claims.

본 발명은 Fe100 -a-b-c-d-x-y- zCuaNbbMcTdSixByZz와 1 at% 이하의 불순물로 구성되는 합금을 개시한다. M은 원소 Mo, Ta 및 Zr 중 하나 이상이고, T는 원소 V, Mn, Cr, Co 및 Ni 중 하나 이상이고, Z는 원소 C, P 및 Ge 중 하나 이상이며, 0 at%≤a≤1.5 at%, 0 at%≤b≤2 at%, 0 at%≤(b+c)≤2 at%, 0 at%≤d≤5 at%, 10 at%≤x≤18 at%, 5 at%≤y≤11 at%, 0 at%≤z≤2 at%이다. 또한, 합금은 테이프의 형태로 구성되며, 입자의 적어도 50 vol%가 100 nm 미만의 평균 입도를 가지는 나노결정질 구조물을 포함한다. 합금은 또한 중심 선형 영역을 갖는 이력 루프와, 0.1 미만의 잔류자기 비(Jr/Js)와, 10% 미만의 항자계 강도(Hc) 대 이방성 자계 강도의 비(Ha)를 포함한다.The present invention discloses an alloy composed of Fe 100 -abcdxy- z Cu a Nb b M c T d Si x B y Z z and impurities of 1 at% or less. M is at least one of the elements Mo, Ta, and Zr, T is at least one of the elements V, Mn, Cr, Co, and Ni, Z is at least one of the elements C, P, and Ge, 0 at% ≦ a ≦ 1.5 at%, 0 at% ≤b≤2 at%, 0 at% ≤ (b + c) ≤2 at%, 0 at% ≤d≤5 at%, 10 at% ≤x≤18 at%, 5 at% ≤ y ≤ 11 at%, 0 at% ≤ z ≤ 2 at%. In addition, the alloy is in the form of a tape and includes nanocrystalline structures in which at least 50 vol% of the particles have an average particle size of less than 100 nm. The alloy also includes a hysteresis loop with a central linear region, a residual magnetic ratio (J r / J s ) of less than 0.1, and a ratio of antimagnetic strength (H c ) to anisotropic magnetic strength (H a ) of less than 10%. do.

합금은 니오븀 함량이 2 at% 미만인 조성을 가진다. 니오븀은 비교적 값비싼 원소이기 때문에 이는 니오븀 함량이 보다 높은 조성물보다 원재료비가 낮다는 장점이 있다. 또한 합금의 하한 실리콘 함량과 상한 보론 함량은 합금이 연속로(continuous furnace)에서 인장 응력을 받아 테이프 형태로 제조될 수 있고, 이로써 전술한 자성 특성을 실현할 수 있도록 설정된다. 따라서 이 제조 방법을 사용하여 낮은 니오븀 함량에도 불구하고 합금이 자심 용례에 바람직한 연자성 특성을 갖도록 하는 것이 가능하다.The alloy has a composition with a niobium content of less than 2 at%. Since niobium is a relatively expensive element, it has the advantage of lower raw material costs than compositions with higher niobium content. In addition, the lower limit silicon content and the upper limit boron content of the alloy can be produced in the form of a tape under the tensile stress in the continuous furnace (continuous furnace), thereby setting to realize the above-described magnetic properties. It is therefore possible to use this manufacturing method to ensure that the alloy has the soft magnetic properties desirable for magnetic core applications despite the low niobium content.

테이프 형태는 합금이 연속로에서 인장 응력을 받으며 제조될 수 있도록 할 뿐만 아니라 자심이 임의의 권취 횟수로 제조될 수 있도록 한다. 따라서 자심의 크기와 자성 특성은 권취 횟수를 적절히 선택함으로써 용례에 맞게 조절될 수 있다. 합금 중 적어도 50 vol%에서 100 nm 미만의 입도를 갖는 나노결정질 구조물은 높은 포화 분극에서 낮은 포화 자왜를 초래한다. 적절한 합금을 선택함으로써 인장 응력 하의 열처리에 의해 중심 선형 영역을 갖는 이력 루프와, 0.1 미만의 잔류자기 비와, 이방성 자계의 10% 미만의 항자계 강도가 획득된다. 이는 이력 루프의 선형 중앙 영역에서의 인가 자기장 및/또는 사전 자화와 대체로 무관한 낮은 이력 손실 및 투자율(permeability)값을 아울러 갖게 되는데, 이는 변류기, 변압기 및 저장 초크와 같은 용례의 자심에 바람직하다.The tape form not only allows the alloy to be produced under tensile stress in a continuous furnace, but also allows the magnetic core to be produced at any number of turns. Therefore, the size and magnetic properties of the magnetic core can be adjusted to the application by appropriately selecting the number of turns. Nanocrystalline structures with particle sizes less than 100 nm at least 50 vol% in the alloy result in low saturation magnetostriction at high saturation polarization. By selecting the appropriate alloy, a hysteresis loop having a central linear region, a residual magnetic ratio of less than 0.1, and an antimagnetic strength of less than 10% of the anisotropic magnetic field are obtained by heat treatment under tensile stress. It also has low hysteresis losses and permeability values that are largely independent of the applied magnetic field and / or premagnetization in the linear central region of the hysteresis loop, which is desirable for applications such as current transformers, transformers and storage chokes.

본 발명의 목적상, 이력 루프의 중앙 영역은 포화로의 전이를 특징짓는 이방성 자계 강도의 지점 사이에 위치하는 이력 루프의 영역으로 정의된다. 마찬가지로, 이 이력 루프의 중앙 영역의 선형 영역은 3% 미만의 비선형성 인자(NL)에 의해 정의되는데, 비선형 인자는 하기 산식에 의해 계산된다.For the purposes of the present invention, the central region of the hysteresis loop is defined as the region of the hysteresis loop located between the points of the anisotropic magnetic field strength that characterize the transition to saturation. Similarly, the linear region of the central region of this hysteresis loop is defined by less than 3% nonlinearity factor (NL), which is calculated by the following equation.

NL(%)=100(δJup+δJdown)/(2Js) (1)NL (%) = 100 (δJ up + δJ down ) / (2J s ) (1)

여기서 δJup과 δJdown은 포화 분극(Js)의 ±75%의 자화값 사이에 위치하는 이력 루프의 상승(up) 또는 하강(down) 지선(branch)을 통과하는 최적선으로부터의 자화의 표준 편차이다.Where δJ up and δJ down are the norm of magnetization from the optimal line passing through the up or down branch of the hysteresis loop located between ± 75% of the magnetization values of the saturation polarization (J s ) Deviation.

따라서 본 합금은 보다 소형이고 경량이어서 원재료비가 보다 낮고 자심으로 사용하기에 바람직한 연자성 특성을 가지는 자심용으로 특히 적합하다.The alloy is therefore particularly suitable for magnetic cores, which are smaller and lighter, have lower raw material costs and have soft magnetic properties which are desirable for use with magnetic cores.

일 실시예에서, 합금의 잔류자기 비는 0.05 미만이다. 따라서 합금의 이력 루프는 훨씬 더 선형이거나 단조롭다. 다른 실시예에서, 항자계 강도 대 이방성 자계 강도의 비는 5% 미만이다. 본 실시예에서도, 이력 루프는 훨씬 더 선형이고, 따라서 이력 손실이 훨씬 더 낮다.In one embodiment, the residual magnetic ratio of the alloy is less than 0.05. The hysteresis loop of the alloy is thus much more linear or monotonous. In another embodiment, the ratio of magnetic field strength to anisotropic magnetic field strength is less than 5%. Even in this embodiment, the hysteresis loop is much more linear, and thus the hysteresis loss is much lower.

일 실시예에서, 합금은 40 내지 3000 또는 80 내지 1500의 투자율(μ)을 가진다. 다른 실시예에서, 합금은 대략 200과 900 사이의 투자율을 가진다. 이들 예와 여타의 예에서, 투자율은 주로 열처리 중의 인장 응력을 설정함으로써 결정된다. 이때, 인장 응력은 테이퍼의 파단 없이 대략 800 MPa 이하일 수 있다. 따라서, 소정 조성물로 μ=40 내지 대략 μ=10000의 총투자율 범위 이내의 투자율을 갖는 테이프를 피복하는 것이 가능하다. 이로써 낮은 투자율, 즉 대략 μ=40 내지 3000의 영역에서 특히 선형인 루프를 얻게 된다.In one embodiment, the alloy has a magnetic permeability (μ) of 40 to 3000 or 80 to 1500. In another embodiment, the alloy has a permeability between approximately 200 and 900. In these and other examples, the permeability is mainly determined by setting the tensile stress during the heat treatment. In this case, the tensile stress may be about 800 MPa or less without breaking the taper. Thus, it is possible to coat a tape having a permeability within the total permeability range of μ = 40 to approximately μ = 10000 with the desired composition. This results in a loop that is particularly linear in the region of low permeability, ie approximately μ = 40 to 3000.

이런 비교적 낮은 투자율은 고전류가 자심 둘레의 코일을 통과할 때 유도 손실을 방지하기 위해 자심의 강자성 포화가 방지될 필요가 있는 변류기, 변압기, 초킹 코일 등의 용례에 유리하다.This relatively low permeability is advantageous for applications such as current transformers, transformers, choking coils, etc., where the ferromagnetic saturation of the magnetic core needs to be prevented to prevent induction losses when high currents pass through the coil around the magnetic core.

다양한 용례의 특정 요건에 따라 적절한 투자율 범위가 달라진다. 적절한 범위는 1500 내지 3000, 200 내지 1500 및 50 내지 200이다. 예컨대, 대략 1500 내지 대략 3000의 투자율(μ)은 DC 변류기에 유리하며, 대략 200 내지 1500의 투자율 범위는 변압기에 특히 적절하고, 대략 50 내지 200의 투자율 범위는 저장 초크에 특히 적절하다.Appropriate permeability ranges vary depending on the specific requirements of the various applications. Suitable ranges are 1500 to 3000, 200 to 1500 and 50 to 200. For example, a magnetic permeability μ of approximately 1500 to approximately 3000 is advantageous for DC current transformers, a magnetic permeability range of approximately 200 to 1500 is particularly suitable for transformers, and a magnetic permeability range of approximately 50 to 200 is particularly suitable for storage chokes.

투자율이 낮을수록 자심의 권취부를 통과하는 전류는 재료를 포화시키지 않으면서 높아질 수 있다. 마찬가지로, 동일한 투자율에서는 재료의 포화 분극(Js)이 높을수록 해당 전류가 높아질 수 있다. 이와 대조적으로, 자심의 유도성은 투자율과 크기에 비례하여 증가한다. 따라서 높은 유도성과 높은 전류 공차(tolerance)을 겸비한 자심을 구성하기 위해서는, 보다 높은 포화 분극 레벨을 갖는 합금을 사용하는 것이 유리하다. 일 실시예에서, 포화 분극은 니오븀 함량을 저감함으로써 예컨대 Js=1.21 T에서 Js=1.34 T까지, 즉 10%를 초과하여 증가한다. 이는 손실 없이 자심의 크기와 중량을 저감하기 위해 사용될 수 있다.The lower the permeability, the higher the current through the winding of the core can be without saturating the material. Similarly, at the same permeability, the higher the saturation polarization (J s ) of the material, the higher the corresponding current. In contrast, magnetic induction increases proportionally with permeability and magnitude. Therefore, in order to construct a magnetic core having high inductance and high current tolerance, it is advantageous to use an alloy having a higher saturation polarization level. In one embodiment, the saturation polarization increases by reducing the niobium content, for example from J s = 1.21 T to J s = 1.34 T, ie more than 10%. This can be used to reduce the size and weight of the magnetic core without loss.

본 합금은 5 ppm 미만의 양적(in terms of amount) 포화 자왜를 가질 수 있다. 이 한계값보다 낮은 포화 자왜를 갖는 합금은 내부 응력이 존재하고, 특히 투자율이 500보다 크게 높지 않은 경우에도, 특히 우수한 연자성 특성을 가진다. 보다 높은 투자율에서는 보다 낮은 포화 자왜값을 갖는 합금을 선택하는 것이 유리하다.The alloy may have a saturation magnetostriction in terms of amount less than 5 ppm. Alloys with a saturation magnetostriction below this limit have particularly good soft magnetic properties, even when internal stresses are present, especially when the permeability is not significantly higher than 500. At higher permeability, it is advantageous to choose an alloy with lower saturation magnetostriction.

또한 본 합금은 2 ppm 미만, 바람직하게는 1 ppm 미만의 양적 포화 자왜를 가질 수 있다. 이 한계값보다 낮은 포화 자왜를 갖는 합금은 내부 응력이 존재하고 특히 투자율(μ)이 500보다 높거나 1000보다 높은 경우에도 특히 우수한 연자성 특성을 가진다.The alloy may also have a quantitative saturation magnetostriction of less than 2 ppm, preferably less than 1 ppm. Alloys with a saturation magnetostriction below this limit have particularly good soft magnetic properties, even when internal stresses are present, especially when the permeability (μ) is higher than 500 or higher than 1000.

일 실시예에서, 합금은 니오븀을 함유하지 않는다. 즉, b=0이다. 이 실시예는 니오븀이 완전히 제외되기 때문에 원재료비가 추가로 저감된다는 장점이 있다.In one embodiment, the alloy does not contain niobium. That is, b = 0. This embodiment has the advantage that the raw material cost is further reduced because niobium is completely excluded.

추가 실시예에서, 합금은 구리를 함유하지 않는다. 즉, a=0이다. 추가 실시예에서, 합금은 니오븀과 구리를 함유하지 않는다. 즉, a=0이고 b=0이다.In further embodiments, the alloy does not contain copper. That is, a = 0. In a further embodiment, the alloy does not contain niobium and copper. That is, a = 0 and b = 0.

추가 실시예에서, 합금은 니오븀 및/또는 구리를 포함하며, 0<a≤0.5이고 0< b≤0.5이다.In a further embodiment, the alloy comprises niobium and / or copper, where 0 <a ≦ 0.5 and 0 <b ≦ 0.5.

추가 실시예에서는 실리콘 및/또는 보론 함량도 정해지는데, 합금은 14 at%< x<17 at% 및/또는 5.5 at%<y<8 at%를 포함한다.In a further embodiment, the silicon and / or boron content is also determined, the alloy comprising 14 at% <x <17 at% and / or 5.5 at% <y <8 at%.

앞에서 이미 언급한 바와 같이, 합금은 테이프의 형태를 가진다. 테이프는 10 ㎛ 내지 50 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 이 두께는 자심이 높은 권취 횟수로 권취되도록 하고 작은 외경을 갖도록 한다.As already mentioned above, the alloy takes the form of a tape. The tape may have a thickness of 10 μm to 50 μm. This thickness allows the magnetic core to be wound with a high number of windings and to have a small outer diameter.

추가 실시예에서, 입자의 적어도 70 vol%는 50 nm 미만의 평균 입도를 가진다. 이로 인해 자성 특성이 추가로 향상될 수 있다.In further examples, at least 70 vol% of the particles have an average particle size of less than 50 nm. This may further improve the magnetic properties.

합금은 바람직한 자성 특성을 생성하기 위해 인장 응력 하에서 테이프 형태로 열처리된다. 따라서, 합금, 즉 열처리가 완료된 완성 테이프는 이 제조 방법에 의해 산출되는 구조물 또한 특징으로 한다. 일 실시예에서, 결정은 대략 20 nm 내지 25 nm의 평균 크기를 가지며, 테이프를 따라 열처리 중의 인가 인장 응력에 비례하는 대략 0.02%와 0.5% 사이의 잔류 연신율을 가진다. 예컨대 100 MPa의 인장 응력 하에서의 열처리로 인해 대략 0.1%의 연신율을 얻게 된다.The alloy is heat treated in tape form under tensile stress to produce the desired magnetic properties. Therefore, the alloy, i.e., the finished tape after heat treatment, is also characterized by the structure produced by this manufacturing method. In one embodiment, the crystals have an average size of approximately 20 nm to 25 nm and have a residual elongation between approximately 0.02% and 0.5% proportional to the applied tensile stress during heat treatment along the tape. For example, an elongation of approximately 0.1% is obtained due to heat treatment under a tensile stress of 100 MPa.

결정립은 바람직한 방향으로 적어도 0.02%의 연신율을 가질 수 있다.The grains may have an elongation of at least 0.02% in the preferred direction.

이상의 실시예 중 하나에 개시된 바와 같은 합금으로 제조되는 자심 또한 제공된다. 자심은 권취된 테이프의 형태를 취할 수 있는데, 이 경우 테이프는 용례에 따른 자심을 형성하도록 한 면에 권취되거나 축을 중심으로 한 원통형 코일로서 권취될 수 있다.Magnetic cores made of an alloy as disclosed in one of the above embodiments are also provided. The magnetic core may take the form of a wound tape, in which case the tape may be wound on one side or wound as a cylindrical coil about an axis to form a magnetic core according to the application.

자심의 테이프는 자심의 권취부를 서로 전기적으로 절연하기 위해 절연막으로 코팅될 수 있다. 막은 예컨대 폴리머막 또는 세라믹막일 수 있다. 테이프는 권취되어 자심을 형성하기 전에 그리고/또는 그 후에 절연층으로 코팅될 수 있다.The tape of the magnetic core may be coated with an insulating film to electrically insulate the windings of the magnetic core from each other. The film may be, for example, a polymer film or a ceramic film. The tape may be coated with an insulating layer before and / or after winding up to form a magnetic core.

이미 언급한 바와 같이, 이상의 실시예 중 하나에 개시된 자심은 다양한 구성요소에 사용될 수 있다. 이들 실시예 중 하나에 개시된 바와 같은 자심을 갖춘 변압기, 변류기 및 저장 초크도 제공된다.As already mentioned, the magnetic cores disclosed in one of the above embodiments can be used for various components. Magnetic core transformers, current transformers and storage chokes as disclosed in one of these embodiments are also provided.

테이프를 제조하는 방법은 Fe100 -a-b-c-d-x-y- zCuaNbbMcTdSixByZz와 1 at% 이하의 불순물로 구성되고 M은 원소 Mo, Ta 및 Zr 중 하나 이상이고, T는 원소 V, Mn, Cr, Co 및 Ni 중 하나 이상이고, Z는 원소 C, P 및 Ge 중 하나 이상이며, 0 at%≤a<1.5 at%, 0 at%≤b<2 at%, 0 at%≤(b+c)<2 at%이고, 0 at%≤d<5 at%, 10 at%<x<18 at%, 5 at%<y<11 at% 및 0 at%≤z<2 at%의 조성을 갖는 비정질 합금으로 제조되는 테이프를 제조하는 단계를 포함한다. 테이프는 450℃≤Ta≤750℃인 소정 온도(Ta)의 연속로에서 인장 응력을 받으며 열처리된다.The method of making the tape consists of Fe 100 -abcdxy- z Cu a Nb b M c T d Si x B y Z z and impurities up to 1 at%, M is one or more of the elements Mo, Ta and Zr, and T Is at least one of the elements V, Mn, Cr, Co, and Ni, Z is at least one of the elements C, P, and Ge, 0 at% ≤a <1.5 at%, 0 at% ≤b <2 at%, 0 at% ≦ (b + c) <2 at%, 0 at% ≦ d <5 at%, 10 at% <x <18 at%, 5 at% <y <11 at% and 0 at% ≦ z < Producing a tape made of an amorphous alloy having a composition of 2 at%. The tape is heat treated under tensile stress in a continuous furnace at a predetermined temperature (T a ) of 450 ° C. ≦ T a ≦ 750 ° C.

본 조성물은 인장 응력 하에서 450℃와 750℃ 사이의 열처리에 의해 자심으로 사용하기에 적절한 자성 특성을 갖도록 제조될 수 있다. 열처리를 통해 입자 중 적어도 50 vol%의 평균 입도가 100 nm 미만인 나노결정질 구조물이 형성된다. 특히 본 방법은 중심 선형 영역을 갖는 이력 루프와, 0.1 미만의 잔류자기 비(Jr/Js)와, 10% 미만의 항자계 강도(Hc) 대 이방성 자계 강도의 비(Ha)를 얻기 위해 2 at% 미만의 니오븀을 포함하는 본 조성물을 제조하기 위해 사용될 수 있다.The composition can be prepared to have magnetic properties suitable for magnetic use by heat treatment between 450 ° C. and 750 ° C. under tensile stress. The heat treatment results in nanocrystalline structures having an average particle size of at least 50 vol% of the particles below 100 nm. In particular, the method includes a hysteresis loop with a central linear region, a residual magnetic ratio (J r / J s ) of less than 0.1, and a ratio of anti-magnetic field strength (H c ) to anisotropic magnetic field strength (H a ) of less than 10%. It can be used to prepare the present compositions comprising less than 2 at% niobium to obtain.

테이프는 연속적으로 열처리된다. 그 결과, 테이프는 소정 속도(s)로 연속 로를 통과한다. 이 속도(s)는 테이프가 온도(Ta)의 5% 이내의 온도를 갖는 연속 로의 온도대(temperature zone)에서 보내는 시간 길이가 2초와 2분 사이가 되도록 설정될 수 있다. 본 방법에서 온도(Ta)까지 테이프를 가열하기 위해 필요한 시간 길이는 열처리 자체의 길이와 대략 비슷하다. 이는 후속 냉각 기간의 길이에도 동일하게 적용된다. 이 어닐링 온도 범위에서 이 시간 길이 동안의 열처리를 통해 바람직한 구조와 바람직한 자성 특성이 획득된다.The tape is continuously heat treated. As a result, the tape passes through the continuous furnace at a predetermined speed s. (S) the speed may be set so that the tape between the temperature (T a) 5% to successive temperature zones having a temperature of less than (temperature zone) in a time length of 2 seconds to send a half of the. The length of time required for heating the tape up to the temperature T a in this method is approximately the length of the heat treatment itself. The same applies to the length of the subsequent cooling period. The heat treatment for this length of time in this annealing temperature range achieves the desired structure and desirable magnetic properties.

일 실시예에서, 테이프는 5 MPa와 160 MPa 사이의 인장 응력 하에서 연속로를 통과한다. 추가 실시예에서, 테이프는 20 MPa 내지 500 MPa의 인장 응력 하에서 연속로를 통과한다. 테이프의 파단 없이 대략 800 MPa 이하의 높은 인장 응력에서 오븐에 테이프를 통과시키는 것도 가능하다. 이 인장 응력 범위는 전술한 성분을 갖는 바람직한 자성 특성을 실현하는 데 적절하다.In one embodiment, the tape passes through the furnace under tensile stress between 5 MPa and 160 MPa. In a further embodiment, the tape passes through the furnace under a tensile stress of 20 MPa to 500 MPa. It is also possible to pass the tape through the oven at high tensile stresses of approximately 800 MPa or less without breaking the tape. This tensile stress range is suitable for realizing desirable magnetic properties having the aforementioned components.

실현되는 투자율(μ)의 값은 열처리 중에 인가되는 인장 응력(σa)에 반비례한다. 따라서 소정의 상대 투자율 값(μ)을 실현하기 위해서는 산식

Figure pct00001
를 만족하는 인장 응력(σa)이 열처리 중에 요구된다. 일 실시예에서, α는
Figure pct00002
MPa의 값을 가진다. 다른 실시예에서, α는 예컨대
Figure pct00003
MPa의 값을 가진다. 따라서
Figure pct00004
MPa 내지
Figure pct00005
MPa 범위의 값이 본 발명에 개시된 합금과 대응하는 열처리 공정에 사용될 수 있다. α의 정확한 값은 각각의 경우 조성물, 어닐링 온도 및 어느 정도는 어닐링 시간에 따라 달라진다.The value of the permeability μ realized is inversely proportional to the tensile stress σ a applied during the heat treatment. Therefore, in order to realize a predetermined relative permeability value (μ)
Figure pct00001
Tensile stress σ a that satisfies is required during the heat treatment. In one embodiment, α is
Figure pct00002
It has a value of MPa. In other embodiments, α is for example
Figure pct00003
It has a value of MPa. therefore
Figure pct00004
MPa to
Figure pct00005
Values in the MPa range can be used in the corresponding heat treatment processes with the alloys disclosed herein. The exact value of α depends in each case on the composition, the annealing temperature and to some extent the annealing time.

따라서 바람직한 자성 특성을 초래하는 인장 응력은 합금의 조성과 어닐링 온도는 물론 어닐링 시간에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예에서, 소정 투자율(μ)에 요구되는 인장 응력(σa)은 산식

Figure pct00006
에 따른 인장 응력(σTest) 하에서의 시험 어닐링 공정의 투자율(μTest)로부터 선택된다.The tensile stresses that result in the desired magnetic properties can therefore depend on the composition and the annealing temperature of the alloy as well as the annealing time. In one embodiment, the tensile stress σ a required for a given permeability μ is calculated by
Figure pct00006
Tensile stress is selected from the magnetic permeability (μ Test) in the annealing process under test (Test σ) according to the.

바람직한 자성 특성은 어닐링 온도(Ta)에 따라 달라질 수 있고, 따라서 어닐링 온도를 선택함으로써 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 온도(Ta)는 산식 (Tx1+50℃)≤Ta≤(Tx2+30℃)에 따른 니오븀 함량(b)에 따라 선택된다. 여기서 Tx1과 Tx2는 최대 변태열(transformation heat)에 의해 정해지는 결정화 온도에 대응하며 10 K/min의 가열 속도에서 시차 주사 열량 분석(DSC)과 같은 표준 열 분석 방법에 의해 결정된다.Preferred magnetic properties can vary depending on the annealing temperature T a and can therefore be set by selecting the annealing temperature. In one embodiment, the temperature T a is selected according to the niobium content (b) according to the formula (T x1 + 50 ° C.) ≦ T a ≦ (T x2 + 30 ° C.). Where T x1 and T x2 correspond to the crystallization temperature determined by the maximum transformation heat and are determined by standard thermal analysis methods such as differential scanning calorimetry (DSC) at a heating rate of 10 K / min.

추가 실시예에서는, 바람직한 투자율 또는 이방성 자계 강도 값과 허용 편차 범위가 사전 결정된다. 테이프의 길이를 따라 이 값을 실현하기 위해, 테이프가 연속로를 이탈할 때 테이프의 자성 특성이 계속해서 측정된다. 허용 편차 범위로부터의 이탈이 관찰되면, 자성 특성의 측정값을 허용 편차 범위 내로 되돌리도록 테이프의 인장 응력이 조절된다.In further embodiments, the desired permeability or anisotropic magnetic field strength value and the allowable deviation range are predetermined. To achieve this value along the length of the tape, the magnetic properties of the tape are continuously measured as the tape leaves the furnace. If deviation from the allowable deviation range is observed, the tensile stress of the tape is adjusted to return the measurement of the magnetic properties to within the allowable deviation range.

본 실시예는 테이프의 길이를 따라 자성 특성의 편차를 저감하고, 이로써 자심 내의 자성 특성을 보다 균질하게 하고/하거나 해당 테이프로 제조되는 복수의 자심의 자성 특성의 편차를 저감한다. 따라서 특히 상업적 생산시 자심의 연자성 특성의 정규성(regularity)을 향상시키는 것이 가능하다.This embodiment reduces the variation in magnetic properties along the length of the tape, thereby making the magnetic properties within the magnetic core more homogeneous and / or reducing the variation in the magnetic properties of the plurality of magnetic cores made from the tape. It is therefore possible to improve the regularity of the soft magnetic properties of magnetic cores, especially in commercial production.

이하, 다음의 예, 표 및 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도 1은 테이프의 길이에 수직한 자계에서 열처리 후 상이한 니오븀 함량을 갖는 나노결정질 Fe77 - xCu1NbxSi15 .5B6.5의 비교예의 이력 루프를 나타내는 도표이다.
도 2는 상이한 니오븀 함량을 대상으로 테이프의 길이를 따라 인가되는 인장 응력 하에서 열처리 후 나노결정질 Fe77 - xCu1NbxSi15 .5B6.5의 이력 루프를 나타내는 도표이다.
도 3은 자계에서의 열처리 후 및 인장 응력 하에서의 열처리 후 Nb 함량에 따른 나노결정질 Fe77 - xCu1NbxSi15 .5B6.5의 잔류자기 비를 나타내는 도표이다.
도 4는 Nb 함량에 따른 Fe77 - xCu1NbxSi15 .5B6.5의 포화 분극을 나타내는 도표이다.
도 5는 상이한 어닐링 온도에서 인장 응력 하의 열처리 후 Fe75.5Cu1Nb1.5Si15.5B6.5의 포화 자왜(λs), 이방성 자계(Ha), 항자계 강도(Hc), 잔류자기 비(Jr/Js) 및 비선형성 인자(NL)를 나타내는 도표이다.
도 6은 인장 응력 하에서 열처리 후 합금 Fe77Cu1Si15 .5B6.5의 잔류자기 비(Jt/Js)와 항자계 강도(Hc)를 나타내는 도표이다.
도 7은 10 K/min의 가열 속도에서 시차 주사 열량 분석(DSC)를 사용하여 측정되는 합금 Fe77Cu1Si15 .5B6.5의 결정질 거동과 결정화 온도(Tx1, Tx2)의 정의를 도시한다.
도 8은 비정질 출발 상태의 합금 Fe77Cu1Si15 .5B6.5와, 상이한 결정화 스테이지의 상이한 어닐링 온도 및 응력 하에서의 열처리 후의 합금 Fe77Cu1Si15 .5B6.5의 X선 회절도를 도시한다.
도 9는 특정 인장 응력(σa) 하에서 열처리 후 나노결정질 Fe75 .5Cu1Nb1 .5Si15 .5B6.5의 투자율(μ), 이방성 자계(Ha), 항자계 강도(Hc), 잔류자기 비(Jr/Js) 및 비선형성 인자(NL)을 나타내는 도표이다.
도 10은 상이한 합금 조성물을 대상으로 결정화 온도(Tx1, Tx2)에 따른 하한 및 상한 최적 어닐링 온도(Ta1, Ta2)를 도시한다.
도 11은 인장 응력 하의 열처리 후 합금 Fe80Si11B9와 비교 조성물 Fe78.5Si10B11.5의 항자계 강도(Hc)와 잔류자기 비(Jr/Js)를 나타내는 도표이다.
도 12는 상이한 인장 응력 하에서 열처리 후 합금 Fe80Si11B9와 비교 조성물 Fe78.5Si10B11.5의 이력 루프를 나타내는 도표이다.
도 13은 연속로의 개략도이다.
표 1은 자계에서의 열처리 후(비교예) 및 기계적 응력 하의 열처리 후(본 발명에 따른 방법) 상이한 Nb 함량에 대한 합금 Fe77 - xCu1NbxSi15 .5B6.5의 비선형성 인자를 도시한다.
표 2는 합금 Fe77 - xCu1NbxSi15 .5B6.5의 상이한 Nb 함량에 대해 대략 2초 내지 10초의 어닐링 시간 동안의 측정된 결정화 온도와 적절한 어닐링 온도(Ta)를 도시한다.
표 3은 대략 120 MPa의 인장 응력 하에서 610℃의 연속로에서 열처리 후 어닐링 시간(Ta)에 따른 합금 Fe76Cu1Nb1 .5Si13 .5B8의 자기 특성을 도시한다.
표 4는 특정 인장 응력(

Figure pct00007
)으로 열처리 후 합금 Fe76Cu0 .5Nb1 .5Si15 .5B6.5의 자기 특성을 도시한다.
표 5는 제조 상태에서 측정된 포화 분극 레벨(Js)과, 상이한 합금 조성물의 열처리 후 상이한 어닐링 온도(Ta)에서 측정된 비선형성(NL), 잔류자기 비(Jr/Js), 항자계 강도(Hc), 이방성 자계 강도(Ha) 및 상대 투자율(μ) 값을 도시한다.
표 6은 제조 상태에서 측정된 포화 분극 레벨(Js)과, 상이한 합금 조성물의 열처리 후 측정된 비선형성(NL), 잔류자기 비(Jr/Js), 항자계 강도(Hc), 이방성 자계 강도(Ha) 및 상대 투자율(μ) 값을 도시한다.
표 7은 제조 상태에서 측정된 상이한 합금 조성물의 포화 자왜(
Figure pct00008
)와, 지정된 어닐링 온도(Ta)에서 응력 하의 열처리 후 측정된 상이한 합금 조성물의 포화 자왜(
Figure pct00009
)를 도시한다.Hereinafter, the embodiments will be described in more detail with reference to the following examples, tables and drawings.
1 is a chart showing the hysteresis loop of a comparative example of nanocrystalline Fe 77 - x Cu 1 Nb x Si 15 .5 B 6.5 having different niobium contents after heat treatment in a magnetic field perpendicular to the length of the tape.
FIG. 2 is a diagram showing the hysteresis loop of nanocrystalline Fe 77 - x Cu 1 Nb x Si 15 .5 B 6.5 after heat treatment under tensile stress applied along the length of the tape for different niobium contents.
3 is a graph showing the residual magnetic ratio of nanocrystalline Fe 77 - x Cu 1 Nb x Si 15 .5 B 6.5 with Nb content after heat treatment in a magnetic field and after heat treatment under tensile stress.
4 is a graph showing the saturation polarization of Fe 77 - x Cu 1 Nb x Si 15 .5 B 6.5 according to the Nb content.
5 shows the saturation magnetostriction (λ s ), anisotropic magnetic field (H a ), antimagnetic field strength (H c ), residual magnetic ratio (J) of Fe 75.5 Cu 1 Nb 1.5 Si 15.5 B 6.5 after heat treatment under tensile stress at different annealing temperatures. r / J s ) and nonlinear factor (NL).
6 is a graph showing the residual magnetic ratio (J t / J s ) and the magnetic field strength (H c ) of the alloy Fe 77 Cu 1 Si 15 .5 B 6.5 after heat treatment under tensile stress.
7 shows the definition of crystalline behavior and crystallization temperatures (Tx1, Tx2) of alloy Fe 77 Cu 1 Si 15 .5 B 6.5 measured using differential scanning calorimetry (DSC) at a heating rate of 10 K / min. .
Figure 8 is an alloy Fe 77 Cu 1 Si 15 in the amorphous state from 0.5 B 6.5, and a different crystallization different annealing temperatures and stresses alloy Fe 77 Cu 1 Si 15 B 6.5 after heat treatment under 0.5 shows the X-ray diffraction chart of the stages do.
Figure 9 after heat treatment under certain tensile stress (σ a) Nanocrystalline Fe 75 .5 Cu 1 Nb 1 .5 Si 15 .5 B 6.5 of the permeability (μ), the anisotropic magnetic field (H a), wherein the magnetic field strength (H c ), Residual magnetic ratio (J r / J s ) and nonlinearity factor (NL).
FIG. 10 shows the lower and upper optimum annealing temperatures T a1 , T a2 according to the crystallization temperatures T x1 , T x2 for different alloy compositions.
11 is a chart showing the anti-magnetic strength (H c ) and residual magnetic ratio (J r / J s ) of the alloy Fe 80 Si 11 B 9 and the comparative composition Fe 78.5 Si 10 B 11.5 after heat treatment under tensile stress.
12 is a plot showing the hysteresis loop of alloy Fe 80 Si 11 B 9 and comparative composition Fe 78.5 Si 10 B 11.5 after heat treatment under different tensile stresses.
13 is a schematic view of a continuous furnace.
Table 1 shows the nonlinearity factors of the alloys Fe 77 - x Cu 1 Nb x Si 15 .5 B 6.5 for different Nb contents after heat treatment in the magnetic field (comparative example) and after heat treatment under mechanical stress (method according to the invention) . Illustrated.
Table 2 shows the measured annealing temperature and the appropriate annealing temperature (T a ) for annealing times of approximately 2 to 10 seconds for different Nb contents of alloy Fe 77 - x Cu 1 Nb x Si 15 .5 B 6.5 .
Table 3 is substantially under a tensile stress of 120 MPa in a 610 ℃ of continuous heat treatment after the alloy Fe 76 Cu 1 Nb 1 in accordance with the annealing time (T a) .5 Si 13 .5 shows the magnetic properties of the B 8.
Table 4 shows the specific tensile stresses (
Figure pct00007
) After the heat treatment of an alloy Fe 76 Cu 0 .5 Nb 1 .5 Si 15 .5 B 6.5 of the magnetic The characteristic is shown.
Table 5 shows the saturation polarization level (J s ) measured in the manufacturing state, nonlinearity (NL), residual magnetic ratio (J r / J s ), measured at different annealing temperatures (T a ) after heat treatment of different alloy compositions, The magnetic field strength (H c ), anisotropic magnetic field strength (H a ), and relative magnetic permeability (μ) values are shown.
Table 6 shows the saturation polarization level (J s ) measured in the manufacturing state, nonlinearity (NL), residual magnetic ratio (J r / J s ), antimagnetic field strength (H c ), measured after heat treatment of different alloy compositions, Anisotropic magnetic field strength (H a ) and relative permeability (μ) values are shown.
Table 7 shows the saturation magnetostriction of the different alloy compositions measured
Figure pct00008
) And the saturation magnetostriction of different alloy compositions measured after heat treatment under stress at the specified annealing temperature (T a )
Figure pct00009
).

도 1은 테이프 형태의 나노결정질 합금의 이력 곡선을 나타내는 도표이다.1 is a diagram showing a hysteresis curve of a tape-shaped nanocrystalline alloy.

시험은 예로서 6 mm 및 10 mm의 폭과 통상 17 ㎛ 내지 25 ㎛ 두께를 갖는 금속 테이프에 대해 실시되었다. 그러나 본 발명의 사상은 이들 치수에 제한되지 않는다.The test was carried out, for example, on metal tapes having a width of 6 mm and 10 mm and usually of 17 μm to 25 μm thickness. However, the spirit of the present invention is not limited to these dimensions.

테이프는 Fe77 - xCu1NbxSi15 .5B6.5의 조성을 가진다. 이력 루프는 자계에서 열처리 후 측정되는데, 열처리는 테이프의 길이에 수직한 H=200 kA/m의 자계에서 540℃로 0.5시간 동안 수행된다. 도 1은 Nb 함량이 줄어들수록 이력 루프가 점점 더 비선형이 되는 것을 도시한다. 이 비선형 이력 루프는 이력으로 인한 손실이 증가하기 때문에 몇몇 자심 용례에는 바람직하지 않다.The tape has a composition of Fe 77 - x Cu 1 Nb x Si 15 .5 B 6.5 . The hysteresis loop is measured after the heat treatment in the magnetic field, which is performed for 0.5 hours at 540 ° C. in a magnetic field of H = 200 kA / m perpendicular to the length of the tape. 1 shows that the hysteresis loop becomes more and more nonlinear as the Nb content decreases. This nonlinear hysteresis loop is undesirable for some magnetic core applications because of the increased losses due to hysteresis.

표 1은 상이한 열처리와 상이한 Nb 함량에 대한 도 1과 도 2에 도시된 이력 루프의 비선형성 인자(NL)를 도시한다. 특히, 표 1은 540℃에서 0.5시간 동안 자계에서 열처리 후 및 600℃에서 4초 동안 100 MPa의 인장 응력 하의 열처리 후 상이한 Nb 함량에 따른 나노결정질 Fe77 - xCu1NbxSi15 .5B6.5의 비선형성 인자를 도시한다.Table 1 shows the nonlinearity factor (NL) of the hysteresis loop shown in FIGS. 1 and 2 for different heat treatments and different Nb contents. In particular, Table 1 shows nanocrystalline Fe 77 - x Cu 1 Nb x Si 15 .5 B according to different Nb content after heat treatment in magnetic field at 540 ° C. for 0.5 hour and heat treatment under tensile stress of 100 MPa for 4 seconds at 600 ° C. The nonlinearity factor of 6.5 is shown.

도 3은 Nb 함량에 따른 열처리된 샘플의 잔류자기 비(Jr/Js)를 나타내는 도표이다. 특히 도 3은 480℃ 내지 540℃의 온도에서 0.5시간 동안 자계에서의 열처리 후와 520℃와 700℃ 사이의 온도에서 4초의 인장 응력 하에서의 열처리 후 Nb 함량에 따른 나노결정질 Fe77 - xCu1NbxSi15 .5B6.5의 잔류자기 비를 도시한다.3 is a graph showing the residual magnetic ratio (J r / J s ) of the heat-treated sample according to the Nb content. In particular, FIG. 3 shows nanocrystalline Fe 77 - x Cu 1 Nb according to the Nb content after heat treatment in a magnetic field for 0.5 hours at a temperature of 480 ° C. to 540 ° C. and after heat treatment under a tensile stress of 4 seconds at a temperature between 520 ° C. and 700 ° C. The residual magnetic ratio of x Si 15 .5 B 6.5 is shown.

도 3의 흰색 원으로 표시된 바와 같이 자계에서의 열처리의 경우에는 0.1 미만의 잔류자기 비와 3% 미만의 비선형성 인자를 갖는 특히 선형인 루프가 Nb 함량이 2 at%보다 높을 때에만 신뢰성 있게 획득된다. 이에 반해, 인장 응력 하에서의 열처리의 경우에는 0.1 미만의 잔류자기 비와 3% 미만의 비선형성 인자를 갖는 선형 루프가 Nb 함량이 2 at% 미만일 때와 조성물이 니오븀을 함유하지 않을 때에도 신뢰성 있게 획득될 수 있다.In the case of heat treatment in the magnetic field as indicated by the white circle in Fig. 3, a particularly linear loop having a residual magnetic ratio of less than 0.1 and a nonlinearity factor of less than 3% is reliably obtained only when the Nb content is higher than 2 at%. do. In contrast, in the case of heat treatment under tensile stress, linear loops having a residual magnetic ratio of less than 0.1 and a nonlinearity of less than 3% can be reliably obtained even when the Nb content is less than 2 at% and the composition does not contain niobium. Can be.

도 1과 도 3에 도시된 결과는 열처리가 자계에서 수행된다면 바람직하게는 2 at%를 초과하는 최소 Nb 함량이 자심으로 사용하기에 적절한 자성 특성을 갖는 테이프를 제조하기 위해 요구된다는 것을 보여준다.The results shown in FIGS. 1 and 3 show that if the heat treatment is carried out in a magnetic field, a minimum Nb content, preferably above 2 at%, is required to produce a tape having magnetic properties suitable for use with magnetic core.

표 1 내지 표 6과 도 2 내지 도 12는 열처리가 테이프를 따라 기계적 인장 응력 하에서 이루어진다면 작은 잔류자기 비를 갖는 선형 루프가 니오븀 함량이 2 at% 미만인 조성물에서 획득될 수 있다는 것을 보여준다. 니오븀은 비교적 값비싼 원소이기 때문에 이 조성물은 원재료비가 저감되는 장점이 있다.Tables 1-6 and FIGS. 2-12 show that a linear loop with a small residual magnetic ratio can be obtained in a composition with a niobium content of less than 2 at% if the heat treatment is done under mechanical tensile stress along the tape. Since niobium is a relatively expensive element, this composition has the advantage that the raw material cost is reduced.

도 2는 600℃의 온도 및 대략 100 MPa의 인장 응력 하에서 4초의 유효 어닐링 시간 동안 연속로에서 열처리 후의 이력 루프를 나타내는 도표이다.2 is a diagram showing the hysteresis loop after heat treatment in a continuous furnace for an effective annealing time of 4 seconds under a temperature of 600 ° C. and a tensile stress of approximately 100 MPa.

연속로에서의 어닐링 시간은 해당 온도가 여기서 지정된 어닐링 온도의 5% 이내인 온도대를 테이프가 통과하는 기간으로서 정의된다. 어닐링 온도까지 테이프를 가열하기 위해 필요한 시간의 길이는 열처리 자체의 길이와 대략 비슷하다.Annealing time in a continuous furnace is defined as the period of time that the tape passes through a temperature zone whose temperature is within 5% of the annealing temperature specified herein. The length of time needed to heat the tape up to the annealing temperature is approximately the length of the heat treatment itself.

도 2는 Nb 함량이 2 at% 미만인 경우에 중심 선형 영역을 갖는 이력 루프와 작은 잔류자기 비를 얻는 것이 가능하다는 것을 보여준다. 3 at%의 Nb를 포함하는 조성물은 비교예이고 Nb<2 at%인 조성물은 본 발명에 따른 예이다. 화살표는 이방성 자계 강도(Ha)의 정의를 예로서 보여준다.2 shows that it is possible to obtain a hysteresis loop with a central linear region and a small residual magnetic ratio when the Nb content is less than 2 at%. A composition comprising 3 at% Nb is a comparative example and a composition with Nb <2 at% is an example according to the invention. The arrow shows the definition of the anisotropy field strength (H a) as an example.

도 3은 도 3의 흑색 다이아몬드로 표시된 것과 같은 인장 응력 하에서 템퍼링된 샘플의 Nb 함량에 따른 잔류자기 비와 흰색으로 표시된 바와 같은 자계에서 템퍼링된 샘플의 Nb 함량에 따른 잔류자기 비를 비교하는 도표이다. Nb 함량이 2 at% 미만인 합금은 인장 응력 하에서 템퍼링될 때에만 0.05 미만의 작은 잔류자기 비를 가진다. 그러나, 이들 조성물이 자계에서 템퍼링되는 경우에는, 잔류자기 비가 현저히 높고, 따라서 이런 합금은 몇몇 자심 용례에 바람직하지 않다. 합금 Fe77Cu1Si5 .5B6.6, 즉 첨가 Nb를 함유하지 않는 합금조차도 인장 응력 하에서 열처리될 경우 잔류자기 비가 0.05 미만인 대체로 선형인 루프를 초래한다.3 is a chart comparing the residual magnetic ratio according to the Nb content of a tempered sample under tensile stress as indicated by the black diamond of FIG. 3 with the Nb content of the tempered sample in a magnetic field as indicated by white color. . Alloys with an Nb content of less than 2 at% have a small residual magnetic ratio of less than 0.05 only when tempered under tensile stress. However, when these compositions are tempered in a magnetic field, the residual magnetic ratio is markedly high, so such alloys are undesirable for some magnetic core applications. Alloy Fe 77 Cu 1 Si and results in a 5 .5 B 6.6, i.e. remanence ratio of less than 0.05 substantially linear loop when heat-treated under a tensile stress, even alloys which do not contain an addition of Nb.

도 4는 Fe77 - xCu1NbxSi15 .5B6.5의 조성을 갖는 합금의 Nb 함량에 따른 포화 분극을 나타내는 도표이다. 저감된 Nb 함량을 갖는 합금은 현저히 높은 포화 분극을 가진다. 이는 중량과 재료비를 둘 다 저감하기 위해 유리하게 사용될 수 있다. 원재료비의 저감 이외에도, 자심을 포함하는 장치가 소형화될 수 있다는 추가적인 장점을 제공한다.4 is a diagram showing the saturation polarization according to the Nb content of the alloy having a composition of Fe 77 - x Cu 1 Nb x Si 15 .5 B 6.5 . Alloys with reduced Nb content have significantly higher saturation polarization. This can advantageously be used to reduce both weight and material costs. In addition to the reduction of the raw material cost, it provides an additional advantage that the apparatus including the magnetic core can be miniaturized.

도 5는 대략 50 MPa의 인장 응력 하에서 대략 4초 동안 열처리 후 조성물 Fe75.5Cu1Nb1.5Sil15.5B6.5의 어닐링 온도에 따른 포화 자왜(λs), 이방성 자계(Ha), 항자계 강도(Hc), 잔류자기 비(Jr/Js) 및 비선형성 인자(NL)를 나타내는 도표이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이방성 자계(Ha)는 이력 루프의 선형 영역이 포화되는 자계에 대응한다.FIG. 5 shows the saturation magnetostriction (λ s ), anisotropic magnetic field (H a ), and anti-magnetic field strength ( A ) according to the annealing temperature of the composition Fe 75.5 Cu 1 Nb 1.5 Sil 15.5 B 6.5 after heat treatment for approximately 4 seconds under a tensile stress of approximately 50 MPa. H c ), residual magnetic ratio (J r / J s ) and nonlinearity factor (NL). 2, the anisotropic magnetic field (H a) corresponds to the magnetic field is a linear region of the hysteresis loop is saturated.

도표의 빗금으로 도시된 바와 같이, 바람직한 특성이 실현될 수 있는 어닐링 온도의 범위는 대략 535℃ 내지 670℃이다.As shown by the hatched in the diagram, the range of annealing temperatures at which the desired properties can be realized is approximately 535 ° C to 670 ° C.

빗금 영역은 낮은 포화 자왜, 높은 이방성 자계 및 낮은 잔류자기 비를 갖는 선형 루프의 영역을 도시한다. 이는 합금이 특히 선형인 루프를 가지는 영역이기도 하다. 따라서 도 5에 개시된 실시예에서 가장 적절한 어닐링 온도는 535℃와 670℃ 사이에 존재한다.Hatched regions show regions of the linear loop with low saturation magnetostriction, high anisotropic magnetic field and low residual magnetic ratio. This is also the area where the alloy has a particularly linear loop. Thus the most suitable annealing temperature in the embodiment disclosed in FIG. 5 is between 535 ° C and 670 ° C.

이들 온도 한계는 인장 응력의 레벨과는 대체로 무관하다. 그러나 이들 온도 한계는 열처리의 길이와 Nb 함량에 따라 달라진다. 따라서 예컨대 도 6과 표 2에 도시된 바와 같이 Nb 함량이 감소하거나 열처리의 길이가 증가할수록 이들 온도 한계는 하락한다.These temperature limits are largely independent of the level of tensile stress. However, these temperature limits depend on the length of the heat treatment and the Nb content. Thus, as shown in FIG. 6 and Table 2, these temperature limits decrease as the Nb content decreases or the length of the heat treatment increases.

도 6은 최적 어닐링 온도가 대략 500℃ 내지 570℃의 범위에 존재하는, 즉 도 5에 도시된 조성물의 최적 어닐링 온도보다 현저히 낮은 무니오븀 합금 변형례의 어닐링 거동을 도시한다. 특히, 도 6은 대략 50 MPa의 인장 응력 하에서 Ta=613℃에서 4초 동안의 열처리 후 합금 Fe77Cu1Si15 .5B6.5의 잔류자기 비(Jt/Js)와 항자계 강도(Hc)를 나타내는 도표이다. 여기서 본 발명에 개시되는 최적 어닐링 온도는 대략 500℃ 내지 570℃의 범위 내에 존재한다. 삽도에 개략적으로 도시된 바와 같이 이는 0.1 미만의 잔류자기 비를 갖는 단조로운 선형 이력 루프를 제공한다.FIG. 6 illustrates annealing behavior of a niobium alloy variant where the optimum annealing temperature is in the range of approximately 500 ° C. to 570 ° C., ie, significantly lower than the optimum annealing temperature of the composition shown in FIG. 5. In particular, FIG. 6 shows the residual magnetic ratio (J t / J s ) and the magnetic field strength of the alloy Fe 77 Cu 1 Si 15 .5 B 6.5 after heat treatment for 4 seconds at T a = 613 ° C. under a tensile stress of approximately 50 MPa . (H c ) is a chart. The optimum annealing temperature disclosed herein is in the range of approximately 500 ° C to 570 ° C. As schematically shown in the inset, this provides a monotonous linear hysteresis loop with a residual magnetic ratio of less than 0.1.

도 7은 합금의 예 Fe77Cu1Si15 .5B6.5를 사용하여 10 K/min의 가열 속도에서 시차 주사 열량 분석(DSC)에 의해 측정되는 결정화 거동을 도시한다. 도 7은 결정화 온도(Tx1, Tx2)를 특징으로 하는 두 결정화 단계를 도시한다. DSC 측정시 Tx1와 Tx2에 의해 획정되는 온도 범위는 도 6에 도시된 바와 같은 합금의 경우 500℃와 570℃ 사이에 존재하는 최적 어닐링 온도 범위에 대응한다.FIG. 7 shows the crystallization behavior measured by differential scanning calorimetry (DSC) at an heating rate of 10 K / min using an example Fe 77 Cu 1 Si 15 .5 B 6.5 of the alloy. 7 shows two crystallization steps characterized by crystallization temperatures T x1 , T x2 . The temperature range defined by T x1 and T x2 in the DSC measurement corresponds to the optimum annealing temperature range present between 500 ° C. and 570 ° C. for the alloy as shown in FIG. 6.

도 8은 비정질 최초 상태에서의 합금 Fe77Cu1Si15 .5B6.5의 X선 회절도와, Tx1와 Tx2에 의해 정해지는 상이한 결정화 스테이지에 대응하는 상이한 어닐링 온도에서 응력 하 열처리 후 합금 Fe77Cu1Si15 .5B6.5의 X선 회절도를 도시한다. 특히, 도 8은 515℃, 즉, 본 발명에 개시된 자성 특성이 실현되는 어닐링 범위의 온도와, 680℃, 즉 낮은 잔류자기 비를 갖는 선형 이력 루프가 더 이상 초래되지 않는 바람직하지 않은 어닐링 범위의 온도에서 4초 동안 응력 하 열처리 후 X선 회절도를 도시한다.8 shows an X-ray diffraction diagram of alloy Fe 77 Cu 1 Si 15 .5 B 6.5 in an amorphous initial state and alloy Fe after stress heat treatment at different annealing temperatures corresponding to different crystallization stages defined by T x1 and T x2 . X-ray diffractogram of 77 Cu 1 Si 15 .5 B 6.5 is shown. In particular, FIG. 8 illustrates an annealing range of 515 ° C., i.e., an annealing range in which the magnetic properties disclosed herein are realized, and an undesirable annealing range, in which no linear hysteresis loop with 680 ° C., i. X-ray diffractograms are shown after heat treatment under stress at temperature for 4 seconds.

최대 회절값 분석은 낮은 잔류자기 비를 갖는 선형 이력 루프를 초래하는 어닐링 온도에서 결정질 상으로 형성되는 유일한 결정은 비정질 소수 매트릭스에 매립되는 실질적으로 입방체형인 Fe-Si 결정이라는 것을 보여준다. 합금 Fe77Cu1Si15 .5B6.5의 경우, 이들 결정의 평균 입도는 대략 38 nm 내지 44 nm의 범위에 존재한다. 동일한 분석이 합금 조성물 Fe75 .5Cu1Nb1Si15 .5B6.5에 대해 수행될 경우, 대응하는 최적 어닐링 온도에 의해 실현되는 평균 결정 입도는 20 nm 내지 25 nm의 범위에 존재한다.Maximum diffraction analysis shows that the only crystals formed into the crystalline phase at the annealing temperature resulting in linear hysteresis loops with low residual magnetic ratios are substantially cubic Fe-Si crystals embedded in an amorphous minority matrix. For alloy Fe 77 Cu 1 Si 15 .5 B 6.5 , the average particle size of these crystals is in the range of approximately 38 nm to 44 nm. When the same analysis is carried out on the alloy composition Fe 75. 5 Cu 1 Nb 1 Si 15 .5 B 6.5 , the average crystal grain size realized by the corresponding optimum annealing temperature is in the range of 20 nm to 25 nm.

제2 결정화 스테이지에서는, 자성 특성에 바람직하지 않은 영향을 미치고 높은 잔류자기 비와 높은 항자계 강도를 갖는 비선형 루프를 초래하는 보라이드(boride) 상이 비정질 잔류 매트릭스로부터 결정화한다.In the second crystallization stage, the boride phase crystallizes from the amorphous residual matrix, which has an undesirable effect on the magnetic properties and results in a nonlinear loop having a high residual magnetic ratio and high magnetic field strength.

표 2는 bcc-FeSi 및 보라이드의 결정화에 각각 대응하는 시차 주사 열량 분석(DSC)에 의해 10 K/min에서 측정되는 결정화 온도(Tx1, Tx2)의 형태로 추가적인 예와 추가적인 데이터를 도시한다. 적절한 어닐링 온도는 대략 Tx1와 Tx2 사이에 존재하며, 이로써 비정질 매트릭스에 매립되는 50 nm 미만의 평균 입도를 갖는 나노결정질 입자로 구성되는 구조와 바람직한 자성 특성을 얻게 된다.Table 2 shows additional examples and additional data in the form of crystallization temperatures (T x1 , T x2 ) measured at 10 K / min by differential scanning calorimetry (DSC) corresponding to the crystallization of bcc-FeSi and boride, respectively. do. Appropriate annealing temperatures exist between approximately T x1 and T x2 , thereby obtaining a structure consisting of nanocrystalline particles with an average particle size of less than 50 nm embedded in an amorphous matrix and desirable magnetic properties.

그러나, Tx1와 Tx2 , 그리고 어닐링 온도(Ta)는 가열 속도와 열처리의 길이에 따라 달라진다. 이런 이유로 10초 미만의 열처리를 위한 최적 어닐링 온도는 10 K/min에서 시차 주사 열량 분석(DSC)을 사용하여 측정되는 표 2의 결정화 온도(Tx1와 Tx2)보다 높다. 따라서 10분 내지 60분의 보다 긴 어닐링 시간을 위한 최적 어닐링 온도(Ta)는 표 2에 열거된 수 초의 열처리를 위한 Ta 값보다 예컨대 통상 50℃ 내지 100℃만큼 낮다.However, T x1 and T x2 , and The annealing temperature T a depends on the heating rate and the length of the heat treatment. For this reason the optimum annealing temperature for heat treatments of less than 10 seconds is higher than the crystallization temperatures (T x1 and T x2 ) of Table 2 measured using differential scanning calorimetry (DSC) at 10 K / min. Thus the optimum annealing temperature (T a ) for longer annealing times of 10 to 60 minutes is, for example, usually by 50 ° C. to 100 ° C. below the T a value for the heat treatment of several seconds listed in Table 2.

따라서, 어닐링 온도(Ta)는 도 5에 제시된 바에 따라, 그리고 시차 주사 열량 분석을 사용하여 측정된 표 2에 따른 결정화 온도를 사용하여 필요에 따라, 조성물과 열처리의 길이에 맞게 적합화될 수 있다.Thus, the annealing temperature (T a ) can be adapted to the length of the composition and the heat treatment as needed, as shown in FIG. 5, and using the crystallization temperatures according to Table 2 measured using differential scanning calorimetry. have.

표 3은 조성물 Fe76Cu1Nb1 .5Si13 .5B8로 이루어진 합금의 예를 사용하여 어닐링 시간의 영향을 도시한다. 수 초 내지 수 분 범위의 어닐링 시간은 이로써 얻어지는 자성 특성에 대해 현저한 영향을 미치지 않는다. 이는 어닐링 온도(Ta)가 표 2에서 검토한 한계 온도 사이에 존재하는 한 적용되는 사실이다. 본 실시예에서, 한계 온도는 10 K/min에서 시차 주사 열량 분석을 사용하여 측정되는 Tx1=489℃와 Tx2=630℃ 또는 4초 동안 지속되는 열처리를 위한 Ta1=540℃와 Ta2=640℃이다.Table 3 using the example of an alloy consisting of a composition Fe 76 Cu 1 Nb 1 .5 Si 13 .5 B 8 shows the effect of annealing time. Annealing times in the range of seconds to minutes do not have a significant effect on the magnetic properties thus obtained. This is true as long as the annealing temperature (T a ) is between the limit temperatures discussed in Table 2. In this example, the limit temperatures are T x1 = 489 ° C and T x2 = 630 ° C measured using differential scanning calorimetry at 10 K / min or T a1 = 540 ° C and T a2 for heat treatment lasting 4 seconds. = 640 ° C.

본 실시예에서, 어닐링 온도는 Ta=610℃이고, 따라서 정해진 한계 온도의 상한 및 하한값 사이에 속한다. 10 K/min의 가열 속도에서 측정되는 결정화 온도는 수 분 동안 지속되는 등온 열처리 동안의 최적 어닐링 범위에 대체로 대응한다.In this embodiment, the annealing temperature is T a = 610 ° C., and thus falls between the upper and lower limits of the defined limit temperature. The crystallization temperature measured at a heating rate of 10 K / min generally corresponds to the optimum annealing range during the isothermal heat treatment lasting several minutes.

도 9는 열처리 중에 인가되는 인장 응력에 대한 투자율, 이방성 자계, 항자계 강도, 잔류자기 비 및 비선형성 인자의 상관성을 도시한다. 특히, 도 9는 특정 인장 응력(σa) 및 613℃의 온도에서 4초 동안 열처리 후 나노결정질 Fe75 .5Cu1Nb1 .5Si15 .5B6.5의 투자율, 이방성 자계, 항자계 강도, 잔류자기 비 및 비선형성 인자를 나타내는 도표이다. 모든 경우에서, 이는 통상 0.04 미만의 잔류자기 비(Jr/Js)와 2% 미만의 비선형성 인자를 초래했다.9 shows the correlation of permeability, anisotropic magnetic field, anti-magnetic field strength, residual magnetic ratio and nonlinearity factor to tensile stress applied during heat treatment. In particular, Figure 9 is a specific tensile stress (σ a) and at a temperature of 613 ℃ after heat treatment for 4 seconds nanocrystalline Fe 75 .5 Cu 1 Nb 1 .5 Si 15 .5 B 6.5 permeability of an anisotropic magnetic field, wherein the magnetic field strength , Residual magnetic ratio and nonlinearity factor. In all cases, this typically resulted in residual magnetic ratios (J r / J s ) of less than 0.04 and nonlinearity factors of less than 2%.

표 4는 열처리 중에 인가되는 인장 응력에 대한 투자율, 이방성 자계, 항자계 강도, 잔류자기 비 및 비선형 인자의 상관성의 추가 예를 도시한다. 특히, 표는 특정 인장 응력(σa) 및 605℃의 온도에서 4초 동안 열처리 후 나노결정질 Fe76Cu0.5Nb1.5Si15.5B6.5의 투자율, 이방성 자계, 항자계 강도, 잔류자기 비 및 비선형성 인자를 나타내는 도표이다. 모든 경우에서, 이는 통상 0.1 미만의 잔류자기 비(Jr/Js)와 3% 미만의 비선형성 인자를 초래했다.Table 4 shows further examples of the correlation of magnetic permeability, anisotropic magnetic field, anti-magnetic field strength, residual magnetic ratio and nonlinear factor to tensile stress applied during heat treatment. In particular, the table shows the magnetic permeability, anisotropic magnetic field, antimagnetic strength, residual magnetic ratio and nonlinearity of nanocrystalline Fe 76 Cu 0.5 Nb 1.5 Si 15.5 B 6.5 after heat treatment for 4 seconds at a specific tensile stress (σ a ) and at a temperature of 605 ° C. Table showing the arguments. In all cases, this usually resulted in residual magnetic ratios (J r / J s ) of less than 0.1 and nonlinearity factors of less than 3%.

도 9와 표 4는 인장 응력(σa)을 조절함으로써 이방성 자계 강도(Ha)와 투자율(μ)을 정확하게 설정할 수 있다는 것을 보여준다. 소정의 이방성 자계 강도(Ha) 또는 투자율(μ)값은 열처리 중에 인장 응력

Figure pct00010
또는
Figure pct00011
를 필요로 하는데, 여기서 μ0=(4π 10-7 Vs/(Am))는 자계 상수이다. α는 주로 합금의 조성에 따라 달라지지만 어닐링 온도와 어닐링 시간에 따라서도 달라지는 재료 파라미터를 가리킨다. 통상의 값은
Figure pct00012
MPa 내지
Figure pct00013
MPa의 범위 내에 존재한다. 특히 도 9에 도시된 예는
Figure pct00014
MPa의 값을 초래하고, 표 3에 도시된 예는
Figure pct00015
MPa의 값을 초래한다.9 and Table 4 show that the anisotropic magnetic field strength (H a ) and the permeability (μ) can be accurately set by adjusting the tensile stress (σ a ). The predetermined anisotropic magnetic field strength (H a ) or permeability (μ) value is a tensile stress during heat treatment.
Figure pct00010
or
Figure pct00011
Where μ 0 = ( 10 -7 Vs / (Am)) is the magnetic field constant. α refers to a material parameter which mainly depends on the composition of the alloy but also depends on the annealing temperature and the annealing time. The usual value is
Figure pct00012
MPa to
Figure pct00013
It is in the range of MPa. In particular, the example shown in FIG.
Figure pct00014
Resulting in the value of MPa, the example shown in Table 3
Figure pct00015
Results in a value of MPa.

도 9와 표 3의 실시예는 설정된 투자율이 낮을수록 루프의 선형성이 커진다는 것도 보여준다. 따라서 대략 μ=3000 미만의 투자율은 2% 미만의 비선형성과 0.05 미만의 잔류자기 비(Jr/Js)를 갖는 특히 선형적인 루프를 초래한다.9 and Table 3 also show that the lower the permeability set, the greater the linearity of the loop. Thus, a permeability of less than approximately μ = 3000 results in a particularly linear loop with less than 2% nonlinearity and less than 0.05 residual magnetic ratio (J r / J s ).

이상의 실시예의 테이프는 하기 조성을 갖는 합금을 포함한다.The tape of the above embodiment includes an alloy having the following composition.

Fe100 -a-b-c-d-x-y- zCuaNbbMcTdSixByZz,Fe 100 -abcdxy- z Cu a Nb b M c T d Si x B y Z z ,

Cu 0≤a<1.5Cu 0≤a <1.5

Nb 0≤b<2Nb 0≤b <2

M은 원소 Mo, Ta 또는 Zr 중 하나 이상, 0≤b+c<2,M is at least one of the elements Mo, Ta or Zr, 0 ≦ b + c <2,

T는 원소 V, Cr, Co 또는 Ni 중 하나 이상, 0≤d<2,T is at least one of the elements V, Cr, Co or Ni, 0≤d <2,

Si 10<x<18Si 10 <x <18

B 5<y<11B 5 <y <11

Z는 원소 C, P 또는 Ge 중 하나 이상, 0≤z<2이며,Z is at least one of the elements C, P or Ge, 0 ≦ z <2,

합금은 1 at% 이하의 불순물을 함유한다. 전형적인 불순물은 C, P, S, Ti, Mn, Cr, Mo, Ni 및 Ta이다.The alloy contains up to 1 at% impurities. Typical impurities are C, P, S, Ti, Mn, Cr, Mo, Ni and Ta.

특정 열처리 하에서 조성은 자성 특성에 영향을 미칠 수 있다. 주어진 조성의 바람직한 자성 특성을 실현하기 위해 열처리, 특히 인장 응력을 조절하는 것이 가능하다.Under certain heat treatments, the composition can affect the magnetic properties. It is possible to control the heat treatment, in particular the tensile stress, in order to realize the desired magnetic properties of the given composition.

표 5는 해당 조성을 위한 최적 어닐링 온도(Ta) 및 50 MPa의 인장 응력 하에서 대략 4초 동안 열처리된 합금의 예와 니오븀 함량이 2 at%를 초과하는 조성을 갖는 비교예를 도시한다. 1부터 10까지 번호를 매긴 다른 예는 2 at% 미만의 Nb 함량을 갖는 본 발명에서 개시된 조성을 나타낸다. 또한, 도 10은 합금 예(1 내지 10)의 최적 어닐링 온도와 결정화 온도를 도시한다. 특히, 도 10은 10 K/min에서 DSC를 사용하여 측정되는 결정화 온도(Tx1, Tx2)에 따른 4초의 어닐링 시간 동안의 상한 및 하한 최적 어닐링 온도(Ta1, Ta2)를 도시한다.Table 5 shows an example of an alloy heat treated for approximately 4 seconds under an optimum annealing temperature (T a ) and a tensile stress of 50 MPa for the corresponding composition and a comparative example having a composition in which the niobium content is above 2 at%. Another example numbered from 1 to 10 represents a composition disclosed herein having an Nb content of less than 2 at%. 10 also shows the optimum annealing temperature and crystallization temperature of the alloy examples (1 to 10). In particular, FIG. 10 shows the upper and lower optimum annealing temperatures T a1 , T a2 for a 4 second annealing time according to the crystallization temperatures T x1 , T x2 measured using DSC at 10 K / min.

이들 예는 본 발명에서 개시되는 합금의 조성이 일정 한도 내에서 변경될 수 있다는 것을 입증한다. 위에 명시된 한도 내에서, (1) Mo, Ta 및/또는 Zr과 같은 원소가 Nb 대신에 합금에 첨가될 수 있고 (2) V, Mn, Cr, Co 및/또는 Ni와 같은 전이 금속이 Fe 대신에 합금에 첨가될 수 있고/있거나 (3) C, P 및/또는 Ge과 같은 원소가 특성을 현저히 변화시키지 않으면서 합금에 첨가될 수 있다. 이 발견을 확증하기 위해 추가 실시형태에서는 합금 조성물These examples demonstrate that the composition of the alloys disclosed herein can vary within certain limits. Within the limits specified above, (1) elements such as Mo, Ta and / or Zr can be added to the alloy instead of Nb and (2) transition metals such as V, Mn, Cr, Co and / or Ni replace Fe May be added to the alloy and / or (3) elements such as C, P and / or Ge may be added to the alloy without significantly changing its properties. To further confirm this finding, in further embodiments, an alloy composition

Fe71 .5Co2 .5Ni0 .5Cr0 .5V0 .5Mn0 .2Cu0 .7Nb0 .5Mo0 .5Ta0 .4Si15 .5B6.5C0 . 2을 20 ㎛의 두께와 10 mm의 폭을 갖는 테이프로 제조하였다. 합금은 Js=1.25 T의 포화 분극을 가지며 예컨대 표 3의 예시적인 합금(2 내지 5)과 유사한 방식으로 인장 응력 하에서 열처리에 반응한다. 따라서, 50 MPa의 인장 응력 및 600℃의 온도에서 대략 4초 동안 지속되는 열처리를 통해 0.4%의 비선형성 인자, Jr/Js=0.01의 잔류자기 비, Hc=6 A/m의 항자계 강도, Ha=855 A/m의 이방성 자계 및 μ=1160의 투자율 값을 얻게 된다. Fe 71 .5 Co 2 .5 Ni 0 .5 Cr 0 .5 V 0 .5 Mn 0 .2 Cu 0 .7 Nb 0 .5 Mo 0 .5 Ta 0 .4 Si 15 .5 B 6.5 C 0. 2 was made from a tape having a thickness of 20 μm and a width of 10 mm. The alloy has a saturation polarization of J s = 1.25 T and reacts to the heat treatment under tensile stress, for example in a manner similar to the exemplary alloys of Table 3 (2-5). Thus, a nonlinearity factor of 0.4%, residual magnetic ratio of J r / J s = 0.01, term of H c = 6 A / m, with a thermal stress of 50 MPa and a heat treatment lasting approximately 4 seconds at a temperature of 600 ° C. Magnetic field strength, anisotropic magnetic field of H a = 855 A / m and permeability value of μ = 1160 are obtained.

표 5는 바람직한 자성 특성이 Cu를 첨가하지 않고서도 실현될 수 있다는 것을 도시한다.Table 5 shows that the desired magnetic properties can be realized without adding Cu.

따라서, 표 6은 Cu 함량이 체계적으로 변경되고 열처리가 대략 15 MPa의 인장 응력 및 600℃의 온도에서 대략 7초 동안 수행되는 추가적인 예시적 합금을 도시한다. 특히, 표 6에서는 다른 합금 성분에는 변화를 주지 않으면서 Fe가 Cu에 의해 단계적으로 대체되었다.Thus, Table 6 shows additional exemplary alloys in which the Cu content is systematically altered and the heat treatment is performed for approximately 7 seconds at a tensile stress of approximately 15 MPa and a temperature of 600 ° C. In particular, in Table 6 Fe was phased out by Cu without changing other alloying components.

표 6은 Cu 함량이 1.5 at% 미만인 경우에는 Cu의 함량이 자성 특성에 현저한 영향을 미치지 않는다는 것을 도시한다. 그러나 Cu의 첨가는 테이프의 제조 중 취성을 촉진한다. 특히, 1.5 at%보다 높은 Cu 함량을 갖는 합금(예컨대 표 6의 15번 합금)은 제조된 상태에서 높은 취성을 나타낸다. 예컨대, 합금 Fe74 .5Cu2Nb1 .5Si15 .5B6.5로 구성된 20 ㎛ 두께의 테이프는 대략 1 mm의 절곡 직경에서 균열될 수 있다.Table 6 shows that the Cu content does not significantly affect the magnetic properties when the Cu content is less than 1.5 at%. However, the addition of Cu promotes brittleness during the manufacture of the tape. In particular, alloys having a Cu content higher than 1.5 at% (such as alloy 15 in Table 6) show high brittleness in the prepared state. For example, the alloy Fe 74 .5 Cu 2 Nb 1 .5 Si 15 .5 20 ㎛ thickness of tape consisting of a 6.5 B may be cracking at the bending diameter of approximately 1 mm.

제조 중에 도달하는 높은 테이프 속도(25 m/s 내지 30 m/s)로 인해, 캐스팅 공정 중에 취성 테이프를 포획하거나 테이프가 냉각 롤러를 이탈하자마자 바로 테이프를 권취하는 것은 불가능하거나 매우 어렵다. 이로 인해 테이프의 제조가 비경제적이 된다. 또한, 처음부터 취성인 이런 테이프의 다수는 열처리 중에, 특히 보다 높은 온도대에 도달하기 전에 균열된다. 이런 균열이 발생하면 열처리 공정이 중단되고 테이프가 다시 오븐을 통과해야만 한다.Due to the high tape speeds (25 m / s to 30 m / s) reached during manufacture, it is impossible or very difficult to capture the brittle tape during the casting process or wind the tape as soon as the tape leaves the cooling roller. This makes manufacturing tapes uneconomical. In addition, many of these tapes, which are brittle from the beginning, are cracked during heat treatment, especially before reaching higher temperature zones. If this crack occurs, the heat treatment process stops and the tape must pass through the oven again.

이와 대조적으로, 1.5 at% 미만의 Cu 함량을 갖는 합금은 파단되지 않고 테이프 두께의 두 배인 절곡 직경까지, 즉 통상 0.06 mm 미만까지 절곡될 수 있다. 이는 테이프가 캐스팅 중에 바로 권취될 수 있도록 한다. 또한 처음부터 연성인 이런 테이프의 열처리가 현저히 보다 간단해진다. 1.5 at% 미만의 Cu 함량을 갖는 합금은 열처리 중에 취화되지만 오븐을 이탈하여 냉각된 후에야 비로소 그렇게 된다. 따라서 열처리 중에 테이프가 균열될 가능성은 현저히 낮다. 또한, 대부분의 경우 오븐을 통한 테이프의 수송은 균열에도 불구하고 계속될 수 있다. 전반적으로 처음부터 연성인 테이프는 거의 문제없이, 따라서 보다 경제적으로 제조되고 열처리될 수 있다.In contrast, alloys having a Cu content of less than 1.5 at% can be bent up to a bending diameter that is twice as large as the tape thickness without breaking, i.e. typically up to less than 0.06 mm. This allows the tape to be wound up immediately during casting. Also, the heat treatment of these tapes, which are soft from the beginning, is significantly simpler. Alloys with a Cu content of less than 1.5 at% are embrittled during heat treatment but only after cooling off the oven. Therefore, the possibility of cracking the tape during heat treatment is significantly lower. Also, in most cases the transport of the tape through the oven can continue despite cracking. Overall, tapes that are soft from the beginning can be manufactured and heat treated with little trouble and thus more economically.

표 5와 표 6에 도시된 조성은 통상 ±0.5 at%의 정확도로 화학 분석시 발견되는 개별 원소의 농도에 대응하는 at% 단위의 공칭 조성을 나타낸다.The compositions shown in Tables 5 and 6 represent nominal compositions in units of at% corresponding to the concentrations of the individual elements found in chemical analysis, typically with an accuracy of ± 0.5 at%.

인장 응력 하에서 제조되는 경우에는 실리콘과 보론 함량도 2 at% 미만의 니오븀 함량을 갖는 이런 유형의 나노결정질 합금의 자성 특성에 영향을 미친다.When manufactured under tensile stress, the silicon and boron contents also affect the magnetic properties of this type of nanocrystalline alloy with a niobium content of less than 2 at%.

표 3 내지 표 6에 제시된 실시예는 다음과 같은 바람직한 특성의 조합, 즉 선형 중앙 영역과, 0.1 미만의 잔류자기 비(Jr/Js ) 및 통상적으로 이방성 자계 강도(Ha)의 단지 수 퍼센트에 해당하는 낮은 항자계 강도(Hc)를 갖는 자화 루프를 가진다.The examples set forth in Tables 3 to 6 show a combination of the following preferred properties, namely a linear central region, a residual magnetic ratio (J r / J s ) of less than 0.1 and typically only the number of anisotropic magnetic field strengths (H a ). It has a magnetization loop with low coercive field strength (H c ) corresponding to a percentage.

도 11과 도 12는 조성물 Fe80Si11B9과 Fe78 .5Si10B11 .5의 자성 특성을 비교한다. 도 11은 대략 50 MPa의 인장 응력 하에서 열처리 후 두 합금의 어닐링 온도(Ta)에 따른 항자계 강도(Hc) 및 잔류자기 비(Jr/Js) 곡선을 나타내는 도표이다. 본 발명에서 개시되고 흑색 원으로 표시된 합금 Fe80Si11B9와 흰색 삼각형으로 표시된 비교 조성물 Fe78 .5Si10B11 .5의 항자계 강도(Hc)와 잔류자기 비(Jr/Js)가 대략 50 MPa의 인장 응력 하의 소정 어닐링 온도(Ta)에서 4초 동안의 열처리 후 도시되어 있다.Figure 11 and 12 compares the magnetic properties of the composition 0.5 Fe 80 Si 11 B 9 and Fe 78 .5 Si 10 B 11. FIG. 11 is a chart showing the anti-magnetic strength (H c ) and residual magnetic ratio (J r / J s ) curves according to the annealing temperature (T a ) of the two alloys after heat treatment under a tensile stress of approximately 50 MPa. The magnetic field strength (H c ) and the residual magnetic ratio (J r / J) of the alloy Fe 80 Si 11 B 9 disclosed in the present invention and indicated by the black circle and the comparative composition Fe 78 .5 Si 10 B 11 .5 s ) is shown after heat treatment for 4 seconds at a predetermined annealing temperature (T a ) under a tensile stress of approximately 50 MPa.

도 12는 50 MPa(파선) 및 220 MPa(실선)의 인장 응력 하의 대략 565℃의 온도에서 4초 동안의 열처리 후 두 합금의 이력 루프를 나타내는 도표이다. 본 발명에서 개시되는 합금 Fe80Si11B9의 이력 루프는 좌측에, 비교 조성물 Fe78 .5Si10B11 .5의 이력 루프는 우측에 도시되어 있다.FIG. 12 is a chart showing the hysteresis loop of the two alloys after heat treatment for 4 seconds at a temperature of approximately 565 ° C. under tensile stress of 50 MPa (dashed line) and 220 MPa (solid line). The hysteresis loop of the alloy Fe 80 Si 11 B 9 disclosed in the present invention is shown on the left, and the hysteresis loop of the comparative composition Fe 78 .5 Si 10 B 11 .5 is shown on the right.

도 11과 도 12에 도시된 합금은 그 화학 조성에서는 단지 약간만 다르지만, 두 합금의 자성 특성에는 현저한 차이가 있다.The alloys shown in FIGS. 11 and 12 differ only slightly in their chemical composition, but there are significant differences in the magnetic properties of the two alloys.

예컨대, 대략 530℃와 570℃ 사이의 온도에서 열처리 후 조성물 Fe80Si11B9는 0.1 미만의 낮은 잔류자기 비(Jr/Js )와 100 A/m 보다 현저히 낮고 이방성 자계 강도(Ha)의 단지 수 퍼센트에 해당하는 낮은 항자계 강도를 갖는 선형 자화 루프를 가진다.For example, after heat treatment at a temperature between approximately 530 ° C. and 570 ° C., the composition Fe 80 Si 11 B 9 has a low residual magnetic ratio (J r / J s ) of less than 0.1 and significantly lower than 100 A / m and anisotropic magnetic field strength (H a). It has a linear magnetization loop with low coercive field strength, which corresponds to only a few percent.

이와 대조적으로, 조성물 Fe78 .5Si10B11 .5는 전체 열처리 범위에 걸쳐 높은 잔류자기 비를 가진다. 540℃와 570℃ 사이의 어닐링 온도에서 실현되는 최저 잔류자기 비조차 약

Figure pct00016
(도 11 참조)이다. 또한, 이 최저 Jr/Js 값에서는 대략
Figure pct00017
의 불리하게 높은 항자계 강도가 존재한다. 따라서, 자화 루프의 중앙 영역은 선형성을 상실하며 이력 루프의 현저한 발산도로 인해 불리하게 높은 이력 손실이 초래된다(도 12 참조).In contrast, the composition Fe 78 .5 Si 10 B 11 .5 has a high residual magnetic ratio over the entire heat treatment range. Even the lowest residual magnetic ratio realized at annealing temperatures between 540 ° C and 570 ° C
Figure pct00016
(See FIG. 11). Also, this lowest J r / J s The value is approximately
Figure pct00017
There is an unfavorable high magnetic field strength of. Thus, the central region of the magnetization loop loses linearity and results in an adversely high hysteresis loss due to the significant divergence of the hysteresis loop (see FIG. 12).

이들 실시예는 인장 응력 하에서 열처리 후 10 at%를 초과하는 Si 함량과 11 at% 미만의 B 함량을 갖는 합금 조성물이 0.1 미만의 잔류자기 비(Jr/Js)와 100 A/m보다 현저히 낮고 이방성 자계의 10% 이하에 해당하는 낮은 항자계 강도를 갖는 단조롭고 대체로 선형인 이력 루프를 초래한다는 것을 보여준다. 이들 한계값보다 실리콘 함량이 낮고 보론 함량이 높을 경우에는, 인장 응력 하의 이런 열처리 후에 바람직한 자성 특성이 실현되지 못한다.These examples show that alloy compositions having a Si content of more than 10 at% and a B content of less than 11 at% after heat treatment under tensile stress are significantly less than 0.1 and a residual magnetic ratio (J r / J s ) of less than 100 A / m. It is shown that this results in a monotonous, generally linear hysteresis loop with low coercive field strength, which is less than 10% of the low anisotropic magnetic field. If the silicon content is lower and the boron content is higher than these limits, the desired magnetic properties are not realized after this heat treatment under tensile stress.

상한 Si 함량과 하한 B 함량도 조사된다. 합금 조성물 Fe75Cu0.5Nb1.5Si17.5B5.5(표 5의 5번 합금 참조)는 비정질 연성 테이프로서 제조될 수 있었고 열처리 후 바람직한 특성을 나타냈지만, 합금 조성물 Fe75Cu0 .5Nb1 .5Si18B5는 열 처리 후 경계선상의 자성 특성을 나타냈고 합금 조성물 Fe75Cu0 .5Nb1 .5Si18 .5B4.5는 더 이상 연성 비정질 테이프로 제조될 수 없었다.The upper limit Si content and the lower limit B content are also investigated. (See Alloy 5 in Table 5), the alloy composition Fe 75 Cu 0.5 Nb 1.5 Si 17.5 B 5.5 was able to be prepared as an amorphous flexible tape Despite that the desired properties after heat treatment, an alloy composition Fe 75 Cu 0 .5 Nb 1 .5 Si 18 B 5 is is showed a magnetic characteristic on the boundary line after the heat treated alloy composition Fe 75 Cu 0 .5 Nb 1 .5 Si 18 .5 B 4.5 could be made of a more ductile amorphous tape.

본 실시예는 인장 응력 하에서 열처리 후 18 at% 미만의 Si 함량과 5 at%를 초과하는 B 함량을 갖는 합금 조성물이 0.1 미만의 잔류자기 비(Jr/Js)와 100 A/m보다 현저히 낮고 이방성 자계의 10% 이하에 해당하는 낮은 항자계 강도를 갖는 단조롭고 대체로 선형인 이력 루프를 초래한다는 것을 보여준다. 실리콘 함량이 18 at%보다 높고 보론 함량이 5 at% 미만일 경우에는, 이런 인장 응력 하에서의 열처리에 의해 바람직한 자성 특성이 실현되지 않거나 비정질 연성 테이프가 더 이상 제조될 수 없다.This example shows that an alloy composition having a Si content of less than 18 at% and a B content of more than 5 at% after heat treatment under tensile stress is significantly higher than a residual magnetic ratio (J r / J s ) of less than 0.1 and 100 A / m. It is shown that this results in a monotonous, generally linear hysteresis loop with low coercive field strength, which is less than 10% of the low anisotropic magnetic field. If the silicon content is higher than 18 at% and the boron content is less than 5 at%, heat treatment under such tensile stress does not realize the desired magnetic properties or an amorphous flexible tape can no longer be produced.

표 7은 제조된 상태에서 측정되는 상이한 합금 조성물의 포화 자왜 상수(λs)와 지정된 어닐링 온도(Ta)에서 50 MPa의 응력 하의 4초 동안 열처리 후 측정되는 상이한 합금 조성물의 포화 자왜 상수(λs)를 도시한다. 특히, 주어진 조성(표 5 참조)에 대해 특히 작은 자왜값을 얻기 위해 선택 대상 어닐링 온도는 최대 가능 어닐링 온도(Ta2)와의 차가 50℃ 이하였는데, 이들 값은 궁극적으로는 합금의 조성에 의해 결정된다. Si 함량의 효과가 도시되어 있다.Table 7 given the saturation magnetostriction constant (λ s) of a different alloy composition is determined in a manufacturing state annealing temperature (T a) in the saturation magnetostrictive constant of a different alloy composition, measured after heat treatment for 4 under the 50 MPa stress early (λ s ). In particular, in order to obtain particularly small magnetostrictive values for a given composition (see Table 5), the selected annealing temperature was less than 50 ° C. from the maximum possible annealing temperature (T a2 ), which is ultimately determined by the composition of the alloy. do. The effect of the Si content is shown.

표 7에 대한 보충으로서, 도 5는 인장 응력 하의 열처리를 통해 포화 자왜가 분명히 감소하고, 이로써 자성 특성이 재현 가능해진다는 것을 입증한다. 특히, 낮은 자왜로 인해 기계적 응력은 이력 루프에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않는다. 이런 기계적 응력은 열처리된 테이프가 자심에 권취되는 경우 또는 추가 처리 도중에 자심이 보호를 위해 트러프(trough)나 플라스틱 덩어리 내에 매립되거나 차후 자심에 와이어 코일이 마련되는 경우에 발생할 수 있다. 이는 특히 유리한 조성물, 즉 낮은 자왜를 갖는 조성물을 고안하기 위해 사용될 수 있다.As a supplement to Table 7, Figure 5 demonstrates that the saturation magnetostriction is clearly reduced through heat treatment under tensile stress, thereby making the magnetic properties reproducible. In particular, due to low magnetostriction, mechanical stress has little or no effect on the hysteresis loop. This mechanical stress can occur when the heat-treated tape is wound around the core or when the core is embedded in a trough or plastic mass for protection or further wire coils are provided on the core during further processing. It can be used to devise particularly advantageous compositions, ie compositions with low magnetostriction.

표 7에 제시된 예에 의해 입증된 바와 같이, 특히 유리한 5 ppm 미만의 양적 자왜값은 Si 함량이 13 at%보다 많고 열처리 온도가 최적 어닐링 범위의 상한(Ta2)보다 50℃ 이하만큼 낮을 경우에 실현될 수 있다. 훨씬 작은 2 ppm 미만의 양적 포화 자왜값은 Si 함량이 14 at% 초과 18 at% 미만이고 열처리 온도가 최적 어닐링 범위의 상한(Ta2)보다 50℃ 이하만큼 낮을 경우에 실현될 수 있다. 훨씬 낮은 1 ppm 미만의 양적 포화 자왜값은 Si 함량이 15 at%보다 많고 열처리 온도가 최적 어닐링 범위의 상한(Ta2)보다 50℃ 이하만큼 낮을 경우에 실현될 수 있다.As evidenced by the examples given in Table 7, particularly advantageous quantitative magnetostriction values below 5 ppm are more than 13 at% Si and the heat treatment temperature is less than 50 ° C. below the upper limit (T a2 ) of the optimum annealing range. Can be realized. A much smaller quantitative saturation magnetostriction of less than 2 ppm can be realized when the Si content is greater than 14 at% and less than 18 at% and the heat treatment temperature is lower than 50 ° C. below the upper limit T a2 of the optimum annealing range. A much lower quantitative saturation magnetostriction of less than 1 ppm can be realized if the Si content is greater than 15 at% and the heat treatment temperature is below 50 ° C. below the upper limit T a2 of the optimum annealing range.

투자율이 높을수록 작은 양적 자왜값은 더욱 중요해진다. 예컨대 500보다 크거나 1000보다 큰 투자율값을 갖는 합금은 양적 포화 자왜가 2 ppm 미만이거나 1 ppm 미만일 경우 기계적 응력에 대해 현저히 낮은 상관성을 가진다.The higher the permeability, the more important the small quantitative magnetostriction. For example, alloys with permeability values greater than 500 or greater than 1000 have a significantly lower correlation to mechanical stress when the quantitative saturation magnetostriction is less than 2 ppm or less than 1 ppm.

합금은 5 ppm 미만의 양적 포화 자왜를 가질 수도 있다. 투자율이 500 미만이라면 내부 응력이 존재하는 경우에도 이 하한값보다 낮은 포화 자왜를 갖는 합금은 계속해서 좋은 연자성 특성을 가진다.The alloy may have a quantitative saturation magnetostriction of less than 5 ppm. If the permeability is less than 500, alloys with saturation magnetostriction lower than this lower limit continue to have good soft magnetic properties even in the presence of internal stresses.

포화 자왜값은 열처리 중에 인가되는 인장 응력(σa)에 따라 여전히 어느 정도는 달라질 수 있다. 예컨대

Figure pct00018
MPa에서
Figure pct00019
ppm,
Figure pct00020
MPa에서
Figure pct00021
Figure pct00022
MPa에서
Figure pct00023
ppm와 같은, 610℃에서 4초 동안 열처리 후 어닐링 응력에 따른 포화 자왜값이 합금 Fe75 .5Cu1Nb1 .5Si15 .5B6.5에 대해 측정된다.
Figure pct00024
이라는 점에서 이는 약간의 자왜 감소에 대응한다. 다른 합금 조성물은 비슷한 거동을 보인다.The saturation magnetostriction may still vary to some extent depending on the tensile stress σ a applied during the heat treatment. for example
Figure pct00018
In MPa
Figure pct00019
ppm,
Figure pct00020
In MPa
Figure pct00021
And
Figure pct00022
In MPa
Figure pct00023
such as ppm, and then heat-treated at 610 ℃ for 4 seconds, the saturation magnetization waegap according to the annealing stress is measured for the alloy Fe 75 .5 Cu 1 Nb 1 .5 Si 15 .5 B 6.5.
Figure pct00024
In this respect it corresponds to a slight magnetostriction reduction. Other alloy compositions show similar behavior.

도 13은 테이프 형태의 상기 실시예 중 하나에 따른 조성을 갖는 합금을 제조하기에 적절한 장치(1)의 개략도를 도시한다. 장치(1)는 온도대(3)를 갖는 연속로(2)를 포함하는데, 이 온도대는 해당 온도대의 오븐 온도가 어닐링 온도(Ta)의 5℃ 이내가 되도록 설정된다. 장치(1)는 비정질 합금(5)이 권취되는 코일(4)과 열처리된 테이프(7)를 권취하는 권취 코일(6)도 포함한다. 테이프는 소정 속도(s)로 코일(4)로부터 연속로(2)를 거쳐 수취 코일(6)로 전달된다. 본 방법에서 테이프(7)는 장치(9)에서 장치(10)로의 이동 방향으로 인가되는 인장 응력(σa)을 받는다.FIG. 13 shows a schematic view of an apparatus 1 suitable for producing an alloy having a composition according to one of the above embodiments in the form of a tape. The apparatus 1 comprises a continuous furnace 2 with a temperature zone 3, which is set such that the oven temperature of the temperature zone is within 5 ° C. of the annealing temperature T a . The device 1 also comprises a coil 4 on which the amorphous alloy 5 is wound and a winding coil 6 on which the heat treated tape 7 is wound. The tape is transferred from the coil 4 to the receiving coil 6 via the continuous line 2 at a predetermined speed s. In this method the tape 7 is subjected to a tensile stress σ a which is applied in the direction of movement from the device 9 to the device 10.

본 장치(1)는 또한 테이프가 열처리되어 연속로(2)에서 제거된 후 테이프(6)의 자성 특성을 계속해서 측정하는 장치(8)를 포함한다. 테이프(7)는 이 장치(8)의 영역에서는 더 이상 인장 응력을 받지 않는다. 측정된 자성 특성은 테이프(7)가 연속로(2)를 통과할 때 받는 인장 응력(σa)을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 이는 화살표(9, 10)로 도 13에 개략적으로 도시되어 있다. 자성 특성의 측정과 인장 응력의 계속적인 조절을 통해 테이프의 길이를 따라 자성 특성의 정규성이 향상될 수 있다.The apparatus 1 also includes an apparatus 8 for continuously measuring the magnetic properties of the tape 6 after the tape has been heat treated and removed in the continuous furnace 2. The tape 7 is no longer subjected to tensile stress in the region of the device 8. The measured magnetic properties can be used to control the tensile stress σ a received when the tape 7 passes through the furnace 2 continuously. This is shown schematically in FIG. 13 by arrows 9, 10. The measurement of the magnetic properties and the continuous adjustment of the tensile stress can improve the normality of the magnetic properties along the length of the tape.

Figure pct00025
Figure pct00025

Figure pct00026
Figure pct00026

Figure pct00027
Figure pct00027

Figure pct00028
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Figure pct00029
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Figure pct00030
Figure pct00030

Figure pct00031
Figure pct00031

Claims (24)

Fe100 -a-b-c-d-x-y- zCuaNbbMcTdSixByZz와 1 at% 이하의 불순물로 구성되고,
M은 원소 Mo, Ta 또는 Zr 중 하나 이상이고, T는 원소 V, Mn, Cr, Co 또는 Ni 중 하나 이상이고, Z는 원소 C, P 또는 Ge 중 하나 이상이고, 0 at%≤a<1.5 at%, 0 at%≤b<2 at%, 0 at%≤(b+c)<2 at%, 0 at%≤d < 5 at%, 10 at%<x<18 at%, 5 at%<y<11 at% 및 0 at%≤z< 2 at%이며,
테이프 형태로 구성되며,
입자 중 적어도 50 vol%가 100 nm 미만의 평균 입도를 가지는 나노결정질 구조와, 중심 선형 부분을 갖는 이력 루프와, 0.1 미만의 잔류자기 비(Jr/Js)와, 10% 미만의 항자계 강도(Hc) 대 이방성 자계 강도(Ha)의 비를 갖는 합금.
Fe 100 -abcdxy- z Cu a Nb b M c T d Si x B y Z z and impurities up to 1 at%,
M is at least one of the elements Mo, Ta, or Zr, T is at least one of the elements V, Mn, Cr, Co, or Ni, Z is at least one of the elements C, P, or Ge, 0 at% ≦ a <1.5 at%, 0 at% ≤b <2 at%, 0 at% ≤ (b + c) <2 at%, 0 at% ≤d <5 at%, 10 at% <x <18 at%, 5 at% <y <11 at% and 0 at% ≤z <2 at%
Consists of tapes,
At least 50 vol% of the particles have a nanocrystalline structure with an average particle size of less than 100 nm, a hysteresis loop with a central linear portion, a residual magnetic ratio of less than 0.1 (J r / J s ), and an antimagnetic field of less than 10% Alloy having a ratio of strength (H c ) to anisotropic magnetic field strength (H a ).
제1항에 있어서, 상기 잔류자기 비(Jr/Js)는 0.05 미만인 합금.The alloy of claim 1, wherein the residual magnetic ratio (J r / J s ) is less than 0.05. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 항자계 강도 대 이방성 자계 강도의 비는 5% 미만인 합금.3. The alloy of claim 1 or 2, wherein the ratio of the magnetic field strength to the anisotropic magnetic field strength is less than 5%. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 40과 3000 사이의 투자율(μ)을 추가로 갖는 합금.The alloy of claim 1, further having a permeability μ between 40 and 3000. 5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 2 ppm 미만, 바람직하게는 1 ppm 미만의 포화 자왜를 추가로 갖는 합금.The alloy according to any one of claims 1 to 4, further having a saturation magnetostriction of less than 2 ppm, preferably less than 1 ppm. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 500 미만의 투자율과 5 ppm 미만의 포화 자왜를 갖는 합금.6. The alloy of claim 1 having a magnetic permeability of less than 500 and a saturation magnetostriction of less than 5 ppm. 7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, b<0.5인 합금.The alloy of claim 1, wherein b <0.5. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, a<0.5인 합금.The alloy of any one of claims 1 to 7, wherein a <0.5. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 14 at%<x<17 at%이고 5.5 at%<y<8 at%인 합금.The alloy of claim 1, wherein 14 at% <x <17 at% and 5.5 at% <y <8 at%. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테이프는 10 ㎛ 내지 50 ㎛의 두께를 갖는 합금.The alloy of claim 1, wherein the tape has a thickness of 10 μm to 50 μm. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자 중 적어도 70%는 50 nm 미만의 평균 입도를 갖는 합금.The alloy of any one of the preceding claims, wherein at least 70% of the particles have an average particle size of less than 50 nm. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결정질 입자는 바람직한 방향으로 적어도 0.02%의 연신율을 갖는 합금.The alloy according to claim 1, wherein the crystalline particles have an elongation of at least 0.02% in a preferred direction. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 합금으로 제조되는 자심.Magnetic core made of the alloy according to any one of claims 1 to 12. 제13항에 있어서, 권취된 테이프의 형태를 가지는 자심.The magnetic core according to claim 13, which has the form of a wound tape. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 테이프는 절연층으로 코팅되는 자심.15. The magnetic core according to claim 13 or 14, wherein the tape is coated with an insulating layer. 1500과 3000 사이의 투자율을 갖는 제13항 내지 15항 중 어느 한 항에 따른 자심을 포함하는 DC-톨러런트(tolerant) 변류기.A DC-tolerant current transformer comprising a magnetic core according to any one of claims 13 to 15 having a permeability between 1500 and 3000. 200과 1500 사이의 투자율을 갖는 제13항 내지 15항 중 어느 한 항에 따른 자심을 포함하는 변압기.A transformer comprising the magnetic core according to any one of claims 13 to 15 having a permeability between 200 and 1500. 50과 200 사이의 투자율을 갖는 제13항 내지 15항 중 어느 한 항에 따른 자심을 포함하는 저장 초크.Storage choke comprising the magnetic core according to claim 13 having permeability between 50 and 200. Fe100 -a-b-c-d-x-y- zCuaNbbMcTdSixByZz와 1 at% 이하의 불순물로 구성되고, M은 원소 Mo, Ta 또는 Zr 중 하나 이상이고, T는 원소 V, Mn, Cr, Co 또는 Ni 중 하나 이상이고, Z는 원소 C, P 또는 Ge 중 하나 이상이고, 0 at%≤a<1.5 at%, 0 at%≤b<2 at%, 0 at%≤(b+c)<2 at%, 0 at%≤d < 5 at%, 10 at%<x<18 at%, 5 at%<y<11 at% 및 0 at%≤z< 2 at%인 비정질 합금으로 제조되는 테이프를 마련하는 단계와,
450℃≤Ta≤750℃인 소정 온도(Ta)의 연속로에서 인장 응력을 인가하면서 상기 테이프를 열처리하는 단계를 포함하는 테이프 제조 방법.
Fe 100 -abcdxy- z Cu a Nb b M c T d Si x B y Z z and 1 at% or less of impurities, M is one or more of the elements Mo, Ta or Zr, and T is the element V, Mn At least one of Cr, Co, or Ni, and Z is at least one of the elements C, P, or Ge, 0 at% ≦ a <1.5 at%, 0 at% ≦ b <2 at%, 0 at% ≦ (b + c) Amorphous alloys with <2 at%, 0 at% ≤d <5 at%, 10 at% <x <18 at%, 5 at% <y <11 at% and 0 at% ≤z <2 at% Preparing a tape manufactured by
Heat-treating the tape while applying a tensile stress in a continuous furnace at a predetermined temperature (T a ) of 450 ° C. ≦ T a ≦ 750 ° C.
제19항에 있어서, 상기 테이프는 상기 테이프가 소정 온도(Ta)의 상기 연속로의 온도대에서 보내는 시간 기간이 2초와 2분 사이가 되도록 소정 속도(s)로 상기 연속로를 통과하는 테이프 제조 방법.20. The method of claim 19, wherein the tape passes through the continuous furnace at a predetermined speed s such that the time period the tape spends in the continuous zone temperature range of a predetermined temperature Ta is between 2 seconds and 2 minutes. Tape manufacturing method. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 테이프는 5 MPa 내지 800 MPa의 인장 응력 하에서 상기 연속로를 통과하는 테이프 제조 방법.21. The method of claim 19 or 20, wherein the tape passes through the continuous furnace under a tensile stress of 5 MPa to 800 MPa. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인장 응력(σa)은 비율
Figure pct00032
에 따른 조성에 따라 선택되며, μ는 바람직한 투자율이고 μTest는 시험 응력(σTest)에서 실현되는 투자율인 테이프 제조 방법.
22. The method according to any of claims 19 to 21, wherein the tensile stress σ a is a ratio.
Figure pct00032
Tape is selected according to the composition, where μ is the desired permeability and μ Test is the permeability realized at the test stress (σ Test ).
제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도(Ta)는 비율 (Tx1+50℃)≤Ta≤(Tx2+30℃)에 따른 니오븀 함량(b)에 따라 선택되는 테이프 제조 방법.23. The method according to any of claims 19 to 22, wherein the temperature (T a ) is selected according to the niobium content (b) according to the ratio (T x1 +50 ° C) ≤T a ≤ (T x2 +30 ° C). Tape manufacturing method. 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 바람직한 투자율 또는 이방성 자계 값, 0.1 미만의 최대 잔류자기 비(Jr/Js), 10% 미만의 항자계 강도 대 이방성 자계 강도의 최대값의 비(Hc/Ha) 및 각각의 이들 값에 대한 허용 편차 범위가 사전 결정되며,
상기 테이프가 연속로를 이탈할 때 상기 테이프의 자성 특성이 계속해서 측정되며,
상기 허용 자성 특성 편차 범위로부터의 일탈이 관찰될 경우 상기 테이프의 인장 응력이 조절되어 측정된 자성 특성값이 상기 허용 편차 범위 내로 되돌아가는 테이프 제조 방법.
24. A desired magnetic permeability or anisotropic magnetic field value, a maximum residual magnetic ratio (J r / J s ) of less than 0.1, a maximum magnetic field strength to anisotropic magnetic field strength of less than 10%. The ratio of H c / H a and the allowable deviation range for each of these values are predetermined,
As the tape leaves the furnace, the magnetic properties of the tape continue to be measured,
And when the deviation from the allowable magnetic characteristic deviation range is observed, the tensile stress of the tape is adjusted so that the measured magnetic characteristic value returns to within the allowable deviation range.
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