TW202035735A - 非晶型金屬薄片、積層芯和非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法 - Google Patents

非晶型金屬薄片、積層芯和非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202035735A
TW202035735A TW109105783A TW109105783A TW202035735A TW 202035735 A TW202035735 A TW 202035735A TW 109105783 A TW109105783 A TW 109105783A TW 109105783 A TW109105783 A TW 109105783A TW 202035735 A TW202035735 A TW 202035735A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
amorphous metal
metal thin
punching
thin strip
thickness
Prior art date
Application number
TW109105783A
Other languages
English (en)
Inventor
太田元基
Original Assignee
日商日立金屬股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商日立金屬股份有限公司 filed Critical 日商日立金屬股份有限公司
Publication of TW202035735A publication Critical patent/TW202035735A/zh

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/02—Punching blanks or articles with or without obtaining scrap; Notching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes
    • B21D28/26—Perforating, i.e. punching holes in sheets or flat parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D33/00—Special measures in connection with working metal foils, e.g. gold foils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15308—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Fe/Ni
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/02—Cores, Yokes, or armatures made from sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0213—Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s)
    • H01F41/0226—Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s) from amorphous ribbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0233—Manufacturing of magnetic circuits made from sheets
    • H01F41/024—Manufacturing of magnetic circuits made from deformed sheets
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

本發明的課題在於提供一種非晶型金屬薄帶的衝孔加工性良好的衝孔加工方法、以及藉此製造的非晶型金屬薄片和積層芯。一種非晶型金屬薄片，所述非晶型金屬薄片中，金屬薄片的厚度超過30 μm且為50 μm以下，所述金屬薄片具有包括衝孔加工面的側面，所述衝孔加工面至少能夠觀察到塌邊、剪切面及斷裂面，且於所述側面，塌邊的寬度相對於金屬薄片的厚度為30%以下。

Description

非晶型金屬薄片、積層芯和非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法
本發明是有關於一種用作電動機（motor）用或天線（antenna）用等的積層芯的非晶型金屬薄片、積層芯以及非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法。
從全世界來看，由電動機產生的電力消耗可謂約為總電力消耗的一半。電動機的電力的損失大致分為電動機芯的磁芯損失、銅損及機械損失。於僅著眼於磁芯損失的情況下，對材料要求良好的軟磁特性。
目前，電動機芯中所使用的主要的軟磁性材料為無方向性電磁鋼板。但是，近年來，軟磁特性遠遠優於無方向性電磁鋼板的非晶型金屬薄帶越來越受到關注，於限定用途中開始實用化。若非晶型金屬薄帶的適用範圍擴大，則明顯有助於抑制世界性的電力消耗，有望擴大利用。再者，電動機芯採用將無方向性電磁鋼板或非晶型金屬薄帶加工為規定的形狀並積層而成的積層芯。加工的方法有多種，但為了獲得形狀複雜的電動機芯，可列舉可加工為依照其形狀的形式，且加工時間短的衝孔加工。
另外，非晶型金屬薄帶一般使用30 μm以下者。該厚度相對於無方向性電磁鋼板的板厚為1/5～1/20左右。即，於利用非晶型金屬薄帶製造芯的情況下，積層數增多，衝孔加工的次數亦相應地增加。
例如，日本專利特開2008-213410號公報及國際公開第2018/155206號中揭示有，積層非晶型金屬薄帶，並對該積層體進行衝孔加工。任一公知文獻均於積層後進行衝孔，因此衝孔次數減少。 再者，日本專利特開2008-213410號公報中揭示有，製作將多片厚度為8 μm～35 μm的軟磁性金屬薄帶積層而得的積層板，獲得金屬薄帶間的熱硬化性樹脂的各厚度為0.5 μm以上且2.5 μm以下、積層板的總厚度為50 μm以上且250 μm以下的積層板，並對其進行衝孔加工。 另外，國際公開第2018/155206號中揭示有一種積層構件的製造方法，包括：將積層的非晶型金屬薄帶的層間的一部分相互固定的固定步驟；以及於所積層的非晶型金屬薄帶的群組中已固定的固定部以外進行切斷，對積層構件進行衝孔的衝孔步驟。其中，非晶型金屬薄帶的厚度記載為10 μm～60 μm。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-213410號 [專利文獻2]國際公開第2018/155206號
[發明所欲解決之課題] 然而，將非晶型金屬薄帶應用於電動機芯，尚未達到大規模量產化。其理由之一在於，非晶型金屬薄帶的硬度大。非晶型金屬薄帶的維氏硬度（Vickers hardness）例如於Fe基的合金組成的情況下為700 HV～950 HV左右。該數值於Fe系合金中為顯著高的數值。因此，機械加工困難。 非晶型金屬薄帶的加工方法之一有利用刀具或與其類似的工具來剪切被處理物的剪切切割（shear cutting）。非晶型金屬薄帶藉由剪切切割而能夠較容易地加工。但是，利用剪切切割進行的加工限於比較簡單的形狀，尤其難以應用於電動機芯般的複雜形狀。 因此，於電動機芯的製造中仍不得不研究衝孔加工的應用。但是，若對非晶型金屬薄帶反覆進行衝孔加工，則由於硬度大，因此衝孔模具的損耗劇烈。於使用相同的模具，對非晶型金屬薄帶一片一片地進行衝孔加工的情況下，能夠衝孔的模具的連續使用次數最多為1萬次～2萬次左右。若在將多片非晶型金屬薄帶積層的狀態下進行衝孔加工，則連續使用次數會進一步減少。 若模具為此種程度的耐久性，則模具成本於將衝孔的非晶型金屬薄片積層而成的電動機芯的製造成本中所佔的比例增大，與市場所要求的電動機芯的成本不符。為了將非晶型金屬薄帶應用於電動機芯，需要實現改良衝孔加工性的某些手段。
即，本揭示的課題在於提供一種非晶型金屬薄帶的衝孔加工性良好的衝孔加工方法、以及藉此製造的非晶型金屬薄片和積層芯。 [解決課題之手段]
用於解決所述課題的單元包括以下方式。 ＜1＞ 一種非晶型金屬薄片，所述非晶型金屬薄片中， 所述金屬薄片的厚度超過30 μm且為50 μm以下， 所述金屬薄片具有包括衝孔加工面的側面，所述衝孔加工面至少能夠觀察到塌邊（shear droop）、剪切面及斷裂面，且於所述側面，塌邊的寬度相對於金屬薄片的厚度為30%以下。 ＜2＞ 如＜1＞所述的非晶型金屬薄片，其中所述塌邊的寬度為8 μm以下。 ＜3＞ 如＜1＞或＜2＞所述的非晶型金屬薄片，其中所述非晶型金屬薄片包含如下的合金組成，所述合金組成由通式：Fe100-a-b-c-d Ba Sib Cc Md 所表示，M為Al、Sn、Cr、Mn、Ni、Cu中的至少一種元素，且a、b、c及d以原子%計滿足7≦a≦20、1≦b≦19、0≦c≦4、0≦d≦2。 ＜4＞ 如＜3＞所述的非晶型金屬薄片，其中0.03≦d≦2。 ＜5＞ 一種積層芯，積層有如＜1＞至＜4＞中任一項所述的非晶型金屬薄片。
＜6＞ 一種非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法，所述非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法中， 作為所述非晶型金屬薄帶，使用厚度超過30 μm且為50 μm以下者，且以對所述非晶型金屬薄帶進行衝孔加工而形成的非晶型金屬薄片的側面包括至少能夠觀察到塌邊、剪切面及斷裂面的衝孔加工面，且於所述側面，塌邊的寬度相對於金屬薄片的厚度為30%以下的方式進行衝孔加工。 ＜7＞ 如＜6＞所述的非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法，其中作為所述非晶型金屬薄帶，使用為如下的合金組成者，所述合金組成由通式：Fe100-a-b-c-d Ba Sib Cc Md 所表示，M為Al、Sn、Cr、Mn、Ni、Cu中的至少一種元素，且a、b、c及d以原子%計滿足7≦a≦20、1≦b≦19、0≦c≦4、0≦d≦2。 ＜8＞ 如＜7＞所述的非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法，其中0.03≦d≦2。 ＜9＞ 如＜6＞至＜8＞中任一項所述的非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法，其中使用包括衝頭（punch）及衝模（die）的衝孔模具。 [發明的效果]
根據本揭示，可提供一種能夠提高非晶型金屬薄帶的衝孔加工性的衝孔加工方法。藉此，可製造經衝孔加工、製造成本低廉的非晶型金屬薄片。另外，藉由使用該非晶型金屬薄片製成積層芯，可促進非晶型金屬薄帶在電動機芯中的應用。
以下，藉由本發明的實施方式進行具體說明，但本發明並不受該些實施方式限定。
關於非晶型金屬薄帶的厚度及衝孔加工的容易性，先前未進行充分的研究。例如，於所述日本專利特開2008-213410號公報、國際公開第2018/155206號中記載有衝孔加工，所述日本專利特開2008-213410號公報中，作為可使用的非晶型金屬薄帶，例示有厚度為8 μm～35 μm者，國際公開第2018/155206號中例示有厚度為10 μm～60 μm者。進而，具體而言，日本專利特開2008-213410號公報的實施例中使用厚度約為25 μm者、厚度約為12 μm者、厚度約為18 μm者，國際公開第2018/155206號中，於背景技術一欄中有板厚、25 μm的記載。
本發明者發現，藉由使非晶型金屬薄帶的厚度為規定的範圍，可容易地進行衝孔加工。 即，本揭示的一實施方式為一種非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法，所述非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法中，作為所述非晶型金屬薄帶，使用厚度超過30 μm且為50 μm以下者。藉此，可提高非晶型金屬薄帶的衝孔加工性。 根據本揭示，於衝孔加工中，可進行使用包括衝頭及衝模的衝孔模具的衝孔加工。此時，衝頭可為可動側的衝孔模具，衝模可為固定側的衝孔模具，另外，亦可使衝模為可動型的衝孔模具。根據本揭示，即便衝頭與衝模的間隙（clearance）寬，亦可獲得良好的衝孔加工面。另外，根據本揭示，可增加非晶型金屬薄帶對彎矩（bending moment）的阻力，因此可抑制非晶型金屬薄帶的退避，衝頭及衝孔刀變得容易進入，可以少的變形（塌邊）進行衝孔。
另外，藉由所述加工方法而獲得的本揭示的另一實施方式的非晶型金屬薄片為一種非晶型金屬薄片，所述非晶型金屬薄片中，金屬薄片的厚度超過30 μm且為50 μm以下，金屬薄片具有包括衝孔加工面的側面，所述衝孔加工面至少能夠觀察到塌邊、剪切面及斷裂面，且於所述側面，塌邊的寬度相對於金屬薄片的厚度為30%以下。 再者，非晶型金屬薄帶的厚度與對該非晶型金屬薄帶進行衝孔加工而獲得的非晶型金屬薄片的厚度相同。
如上所述，本揭示的實施方式中，可減小非晶型金屬薄片的衝孔加工面的塌邊的寬度。較佳為塌邊的寬度為8 μm以下，更佳為7 μm以下，進而佳為6 μm以下，進而較佳為小於6 μm。
以下，更詳細地說明本揭示的實施方式。但，本發明的申請專利範圍並不限定於該實施方式。 ＜非晶型金屬薄帶＞ 本揭示的實施方式中，使用非晶型金屬薄帶。 非晶型金屬薄帶例如可使用Fe基、Co基等非晶型金屬材料。再者，該非晶型金屬材料亦包括能夠奈米結晶化的金屬材料。該非晶型金屬材料為軟磁性金屬材料。 此處，作為Fe基非晶型金屬材料，可例示Fe-Si-B系、Fe-B系、Fe-P-C系等Fe-半金屬族系非晶型金屬材料或Fe-Zr系、Fe-Hf系、Fe-Ti系等Fe-過渡金屬系非晶型金屬材料，另外，作為Co基非晶型金屬材料，可例示Co-Si-B系、Co-B系等非晶型金屬材料。 作為能夠奈米結晶化的金屬材料，可例示：Fe-Si-B-Cu-Nb系、Fe-B-Cu-Nb系、Fe-Zr-B-(Cu)系、Fe-Zr-Nb-B-(Cu)系、Fe-Zr-P-(Cu)系、Fe-Zr-Nb-P-(Cu)系、Fe-Ta-C系、Fe-Al-Si-Nb-B系、Fe-Al-Si-Ni-Nb-B系、Fe-Al-Nb-B系、Co-Ta-C系等。 作為非晶型金屬薄帶，尤其較佳為包含如下的合金組成者，所述合金組成由通式：Fe100-a-b-c-d Ba Sib Cc Md 所表示，M為Al、Sn、Cr、Mn、Ni、Cu中的至少一種元素，且a、b、c及d以原子%計滿足7≦a≦20、1≦b≦19、0≦c≦4、0≦d≦2。再者，更佳為設定為75≦100-a-b-c-d。 由所述通式所表示的合金組成容許含有不可避免的雜質。不可避免的雜質為任意成分，例如容許S、P等不可避免的雜質以1原子%以下的範圍與Fe進行置換。
關於由所述通式所表示的合金組成，以下更詳細地進行說明。 Si、B均為非晶質形成元素。若Si為1原子%以上，則藉由急冷可穩定地形成非晶質。Si的至少一部分藉由熱處理而固溶於α-Fe，同時形成Fe3 Si等矽化物。若Si超過19原子%，則飽和磁通密度Bs降低。 另外，已知bcc結構的α-Fe晶粒中的Si會影響Fe基金屬磁性材料的感應磁各向異性，若將Si設為3.5原子%以上，則藉由於磁場中進行熱處理，而使B-H曲線傾斜從而改善直線性，可獲得調整導磁率的效果，因此較佳。
若作為非晶質形成元素的B的含量為7原子%以上，則藉由急冷可穩定地形成非晶質，若超過20原子%，則飽和磁通密度Bs降低。因此，B的含量較佳為設為7原子%以上且20原子%以下。
C為任意成分，亦可不含。C具有提高熔液與冷卻輥表面的潤濕性的效果，為了獲得該效果，較佳為含有0.2原子%以上，根據製作的薄帶的厚度，較佳為含有4原子%以下。
M元素（Al、Sn、Cr、Mn、Ni、Cu中的至少一種元素）為任意成分，亦可不含，但可以2原子%以下的範圍含有。尤其是以超過0原子%且為2原子%以下的範圍添加有Al、Sn、Ni中的至少一種元素的非晶型金屬薄帶可縮小後述的塌邊的寬度，有助於模具壽命的提高。 進行衝孔加工的非晶型金屬薄帶可使用發生了表面結晶化者。該非晶型金屬薄帶中，表面硬度的均質性增加，於更均等的壓力下，以裂紋為起點，於更低壓下容易發生剪切變形，因此可大幅度抑制過度的塑性變形的發生，可減小後述的塌邊的寬度。 藉由添加所述M元素，可製成具有表面結晶化的非晶型金屬薄帶。若M元素的添加量設為0.03原子%以上，則容易獲得所述效果。M元素的添加量的下限更佳為0.05原子%，進而佳為0.1原子%。
本實施方式的非晶型金屬薄帶較佳為將以成為規定組成的方式秤量的原材料，利用高頻感應熔解等手段熔解後，藉由經由噴嘴向高速旋轉的冷卻輥的表面噴出而急冷凝固的單輥、或者雙輥之類的輥急冷法，以厚度超過30 μm且為50 μm以下來製造。若厚度超過30 μm，則如上所述，可提高非晶型金屬薄帶的衝孔加工性。厚度更佳為30.3 μm以上，進而佳為30.5 μm以上，進而較佳為31.0 μm以上，進而更佳為32.0 μm以上，進而尤佳為33.0 μm以上。 另一方面，厚度超過50 μm的非晶型金屬薄帶於輥急冷法中，帶（ribbon）內部的冷卻速度變慢，於薄帶內部容易發生結晶化，因此矯頑力（coercivity）等軟磁特性容易劣化。另外，藉由結晶化，帶整體容易脆化，因此於衝孔加工時容易產生缺口或裂紋，加工精度惡化。另外，非晶型金屬薄帶連續地進行輥鑄，為了搬送而暫時成為捲繞的狀態，但厚度超過50 μm的非晶型金屬薄帶於該捲繞時或捲出時容易斷裂，變得難以適用於量產。厚度較佳為設為小於40 μm，更佳為設為39 μm以下，進而佳為設為38 μm以下。另外，於以20 kHz以上等的高頻用途的芯來使用的情況下，就軟磁特性（渦流損失）的觀點而言，特佳為小於40 μm。
＜衝孔加工＞ 使用圖2～圖4的（c）來說明本實施方式的衝孔加工中的非晶型金屬薄片的衝孔加工面的形成步驟。 圖2是非晶型金屬薄片的衝孔加工面的照片。圖3是圖2的示意圖。一般而言，藉由衝孔加工而得的衝孔加工面會形成塌邊A（斜線部）、剪切面B（縱線部）、斷裂面C（白色部）、毛刺D（灰色部）。 圖4的（a）～圖4的（c）是用於說明衝孔加工中的非晶型金屬薄片的衝孔加工面的形成狀況的示意圖。圖中，1為非晶型金屬薄帶，2為可動側的衝孔模具（衝頭），3為固定側的衝孔模具（衝模）。如圖4的（a）所示，若衝頭2壓入設置於衝模3的非晶型金屬薄帶1的表面，則首先，非晶型金屬薄帶1的表面以彈性彎曲的方式變形，形成塌邊A。如圖4的（b）所示，若衝頭2進一步壓入，則將非晶型金屬薄帶1剪切，形成剪切面B。如圖4的（c）所示，若衝頭2進一步壓入，則以連接非晶型金屬薄帶1的衝頭2與衝模3的邊緣的方式發生斷裂，形成斷裂面C。另外，此時，衝頭2與衝模3的邊緣部附近的非晶型金屬薄帶1於衝頭2與衝模3的邊緣側面殘留若干，形成毛刺（未圖示）。毛刺是於剪切面佔據整個衝孔加工面的情況下形成，原子水準的移動廣範圍地發生，無處可去的原子形成為毛刺。
非晶型金屬薄帶1的維氏硬度高且極薄，因此彈性變形時的變動大。其結果，非晶型金屬薄帶1與衝頭2、衝模3的邊緣的抵接部容易偏移，難以實現規定位置的切斷（剪切）。因此，難以發生由衝頭2、衝模3引起的向非晶型金屬薄帶1的應力集中，導致撕裂般的初期破壞。此時，成為破壞的起點的部位並不限於施加有最大應力的部位，認為機械強度相對較弱的部位、即局部硬度低的部位成為起點。 例如，測定25 μm的Fe基非晶型金屬薄帶的維氏硬度，結果確認到有750 HV～900 HV的偏差，進而即便為相同的帶內，根據部位的不同，維氏硬度亦具有±30 HV左右的標準偏差。即，於假定沿著Fe基非晶型金屬薄帶上的衝頭2與衝模3的邊緣的假想線的情況下，若維氏硬度並無大的分佈，則會在虛擬線上施加最大應力，在虛擬線上應該會同等程度地變形或斷裂。但是，即便在非晶型金屬薄帶的假想線上，亦會自局部硬度低的部位發生破壞，周圍以拉伸的方式發生變形，產生塌邊。 於形成塌邊時，對衝頭2、衝模3施加過大的應力，因此模具的損耗變得劇烈。即，模具的壽命縮短，電動機用芯的製造成本增大。於非晶型金屬薄片的衝孔加工面，塌邊的寬度狹窄暗示可提高模具的壽命。因此，本實施方式中，將塌邊的寬度作為指標進行測定。再者，自塌邊轉移至剪切後，與塌邊部相比，施加至衝頭2、衝模3的應力減少。 調查的結果為，厚度超過30 μm時，塌邊大幅度減輕（塌邊相對於厚度的寬度為30%以下），可提高衝孔加工性。詳細情況於後述的實施方式中敘述。
將經衝孔加工的非晶型金屬薄片積層，可獲得用於電動機等的積層芯。關於積層芯，為了不分離而成為一體，利用樹脂將非晶型金屬薄片的層間接著，或者於積層非晶型金屬薄片後使用樹脂被覆、樹脂含浸、鉚接等已知的方法。 [實施例]
（實施例1） 藉由輥冷卻，製造合金組成以原子%計為Fe81.5 Si4 B14.5 的非晶型金屬薄帶。如表1所示，非晶型金屬薄帶準備厚度為22.7 μm～35.8 μm的範圍者。薄帶的厚度由密度與重量及尺寸（長度×寬度）算出。另外，薄帶的寬度為80 mm。 作為衝孔模具，衝頭、衝模均使用硬質合金材料（富士模具（Fuji Dies）公司製造的富士羅伊（FUJILLOY）VF-12材料）。衝頭的前端為長方形的柱狀，其尺寸為5 mm×15 mm，R部為0.3 mm。衝模形成有供衝頭插入的加工孔。 於衝模上，以重疊一片的狀態放置各厚度的非晶型金屬薄帶，於加重1400 N的條件下工作，進行衝孔加工。並且，製作5 mm×15 mm、厚度不同的非晶型金屬薄片。測定進行衝孔加工而獲得的各厚度的非晶型金屬薄片的衝孔加工面的塌邊的寬度。塌邊的寬度是薄片的厚度方向的寬度，是測定衝孔加工面的任意5點部位而得的平均值。該衝孔加工面的任意部位可自非晶型金屬薄片的任何衝孔加工面選擇。將結果記載於表1中。 圖1是表示非晶型金屬薄片的厚度與塌邊的寬度的關係的曲線圖。橫軸表示非晶型金屬薄片的厚度，縱軸表示塌邊的寬度。 再者，表1所示的No.1的試樣中，薄片的端面以超過薄片的厚度而連續彎曲的方式向厚度方向突出，因此塌邊的寬度設為自塌邊開始的位置至突出的部分為止的寬度。 如表1所示，厚度為30 μm以下的非晶型金屬薄帶中，相對於薄帶的厚度，塌邊的寬度超過30%。另外，塌邊的寬度為10 μm以上。與此相對，厚度超過30 μm的非晶型金屬薄帶中，相對於薄帶的厚度，塌邊的寬度為30%以下，且塌邊的寬度為5 μm以下。即，於衝孔加工中，藉由使所使用的非晶型金屬薄帶的厚度超過30 μm，可提高模具壽命。
[表1]
No. 薄帶的厚度 t（μm） 塌邊的寬度 a（μm） a/t （%）
1* 22.7 34 150.7
2* 23.6 22 94.1
3* 30.0 11 36.5
4 30.4 4 14.1
5 33.3 4 12.3
6 35.8 4 11.2
（帶*的No.為比較例）
另一方面，厚度超過50 μm的非晶型金屬薄帶中，帶內部的冷卻變差，薄帶內部發生結晶化，作為非晶型金屬薄帶的軟磁特性劣化，無法適用於電動機芯用途。 另外，由於帶整體脆化，因此即便進行衝孔加工亦會產生缺口或裂紋，最初便無法獲得所期望的形狀的芯材。另外，非晶型金屬薄帶連續地進行輥鑄，為了搬送而暫時成為捲繞的狀態，但厚度超過50 μm的非晶型金屬薄帶預計於該捲繞時或捲出時斷裂，難以適用於量產。
（實施例2） 藉由輥冷卻，製造表2所示的合金組成及厚度的非晶型金屬薄帶。對該非晶型金屬薄帶與實施例1同樣地進行衝孔加工，製作各非晶型金屬薄片。 尤其為加入有Al、Sn、Ni的合金組成者，塌邊的寬度變小。 於Fe基非晶型合金中，確認到Al等（Al、Sn、Ni、Cu、Cr、Mn）於表面的氧化膜大量偏析的傾向。若Al發生表面偏析，則容易發生以凝集的Al簇為起點，晶粒成長為樹枝（dendrite）狀的所謂的表面結晶化。於以賦予感應磁各向異性為目的進行磁場中熱處理時，表面結晶化的帶無法有效率地賦予感應磁各向異性，矯頑力Hc容易變大。矯頑力Hc的增加於低頻的應用，例如配電用變壓器用途中直接導致損失的增加。因此，先前，Al等加速表面結晶化的元素於鑄造前的精煉階段盡力設法抑制為低濃度。然而，於未必需要各向異性的高導磁率的中頻～高頻的應用、尤其是電動機芯等中，不需要追求表面結晶化的抑制，因此Al等的含有可能有效。 表面結晶化的試料表面接近bcc-Fe的表面狀態，因此硬度較非晶狀態下降，即便於弱負荷下亦開始變形，因此塌邊的產生得到大幅抑制。於Sn的置換中亦可確認到同樣的效果，有效的是抑制表面的張力（減弱表面），將成為容易產生裂紋的狀態的元素置換為較雜質水準（0.03%）更多。 另外，機制並不明確，但即便為添加有Ni的合金組成，塌邊的寬度亦變小。 於本揭示的實施例中，塌邊的寬度可設為8 μm以下，進而可設為7 μm以下，進一步可設為6 μm以下，更進一步可設為小於6 μm。
[表2]
No. 合金組成 （原子%） 薄帶的厚度 t（μm） 塌邊的寬度 a（μm） 矯頑力 Hc（A/m） a/t （%）
11 Febal. Si4 B14.5 36.1 6 3.9 16.6
12 Febal. Si9 B11 34.3 6 4.8 14.7
13 Febal. Si4 B14.5 Al0.2 36.4 5 8.7 13.8
14 Febal. Si4 B14.5 Sn0.3 33.1 5 5.7 15.2
15 Febal. Si4 B14.5 Al0.1 31.0 6 7.6 19.4
16 Febal. Si4 B14.5 Cr1 39.2 6 2.4 15.0
17 Febal. Si4 B14.5 Mn1 33.3 6 3.1 18.2
18 Febal. Si4 B14.5 Ni1 30.3 5 3.3 16.7
19 Febal. Si4 B14.5 Cu0.3 32.2 6 2.4 18.8
20 Febal. Si4 B14.5 Cr0.5 Mn0.5 30.7 6 3.0 19.4
21 Febal. Si4 B14.5 Cr0.5 Ni0.5 30.3 6 3.4 20.0
22 Febal. Si4 B14.5 Mn0.5 Ni0.7 Cu0.3 30.8 6 4.3 19.4
23 Febal. Si4 B14.5 Sn0.1 30.4 6 4.6 20.0
24* Febal. Si4 B14.5 Al0.2 25.2 12 4.5 48.0
25* Febal. Si4 B14.5 Sn0.2 22.7 12 5.7 52.2
26* Febal. Si4 B14.5 22.4 13 6.9 56.5
27* Febal. Si4 B14.5 26.0 12 3.9 46.2
28* Febal. Si4 B14.5 28.7 10 3.8 34.5
（帶*的No.為比較例）
1:非晶型金屬薄帶 2:衝頭 3:衝模 A:塌邊 B:剪切面 C:斷裂面 D:毛刺
圖1是表示非晶型金屬薄片的厚度與塌邊之間的關係的圖。 圖2是藉由衝孔加工而得的非晶型金屬薄片的衝孔加工面的照片。 圖3是圖2的示意圖。 圖4的（a）～圖4的（c）是用於說明薄帶的衝孔加工面的形成的示意圖。

Claims (9)

  1. 一種非晶型金屬薄片，包括： 所述非晶型金屬薄片的厚度超過30 μm且為50 μm以下， 所述非晶型金屬薄片具有包括衝孔加工面的側面，所述衝孔加工面至少能夠觀察到塌邊、剪切面及斷裂面，且於所述側面，塌邊的寬度相對於非晶型金屬薄片的厚度為30%以下。
  2. 如請求項1所述的非晶型金屬薄片，其中所述塌邊的寬度為8 μm以下。
  3. 如請求項1或請求項2所述的非晶型金屬薄片，其中所述非晶型金屬薄片包含如下的合金組成，所述合金組成由通式：Fe100-a-b-c-d Ba Sib Cc Md 所表示，M為Al、Sn、Cr、Mn、Ni、Cu中的至少一種元素，且a、b、c及d以原子%計滿足7≦a≦20、1≦b≦19、0≦c≦4、0≦d≦2。
  4. 如請求項3所述的非晶型金屬薄片，其中0.03≦d≦2。
  5. 一種積層芯，積層有如請求項1至請求項4中任一項所述的非晶型金屬薄片。
  6. 一種非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法，包括： 作為非晶型金屬薄帶，使用厚度超過30 μm且為50 μm以下者，且以對所述非晶型金屬薄帶進行衝孔加工而形成的非晶型金屬薄片的側面包括至少能夠觀察到塌邊、剪切面及斷裂面的衝孔加工面，且於所述側面，塌邊的寬度相對於非晶型金屬薄片的厚度為30%以下的方式進行衝孔加工。
  7. 如請求項6所述的非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法，其中作為所述非晶型金屬薄帶，使用為如下的合金組成者，所述合金組成由通式：Fe100-a-b-c-d Ba Sib Cc Md 所表示，M為Al、Sn、Cr、Mn、Ni、Cu中的至少一種元素，且a、b、c及d以原子%計滿足7≦a≦20、1≦b≦19、0≦c≦4、0≦d≦2。
  8. 如請求項7所述的非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法，其中0.03≦d≦2。
  9. 如請求項6至請求項8中任一項所述的非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法，其中使用包括衝頭及衝模的衝孔模具。
TW109105783A 2019-03-01 2020-02-24 非晶型金屬薄片、積層芯和非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法 TW202035735A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019037767 2019-03-01
JP2019-037767 2019-03-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202035735A true TW202035735A (zh) 2020-10-01

Family

ID=72338330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109105783A TW202035735A (zh) 2019-03-01 2020-02-24 非晶型金屬薄片、積層芯和非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11975377B2 (zh)
EP (1) EP3932582A4 (zh)
JP (1) JP7264228B2 (zh)
CN (1) CN113507994B (zh)
TW (1) TW202035735A (zh)
WO (1) WO2020179399A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114793025A (zh) * 2021-01-26 2022-07-26 日立金属株式会社 马达用非晶叠片铁芯及其制造方法以及马达用非晶合金薄带

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6158450A (ja) * 1984-08-30 1986-03-25 Toshiba Corp 回転電機用非晶質金属コアの加工方法
JPH0659639B2 (ja) * 1985-07-05 1994-08-10 工業技術院長 非晶質金属箔の加工方法
JPH04147725A (ja) * 1990-10-09 1992-05-21 Toshiba Corp 金属箔製部品製造用金型
US6737784B2 (en) 2000-10-16 2004-05-18 Scott M. Lindquist Laminated amorphous metal component for an electric machine
JP5182601B2 (ja) * 2006-01-04 2013-04-17 日立金属株式会社 非晶質合金薄帯、ナノ結晶軟磁性合金ならびにナノ結晶軟磁性合金からなる磁心
JP2008213410A (ja) 2007-03-07 2008-09-18 Hitachi Metals Ltd 積層板、および積層体の製造方法
JP5316921B2 (ja) 2007-03-16 2013-10-16 日立金属株式会社 Ｆｅ基軟磁性合金、およびこれを用いた磁性部品
JP5339192B2 (ja) * 2008-03-31 2013-11-13 日立金属株式会社 非晶質合金薄帯、ナノ結晶軟磁性合金、磁心、ならびにナノ結晶軟磁性合金の製造方法
JP6046357B2 (ja) * 2012-03-06 2016-12-14 Ｎｅｃトーキン株式会社 合金組成物、Ｆｅ基ナノ結晶合金及びその製造方法、並びに磁性部品
JP6444504B2 (ja) * 2015-07-03 2018-12-26 株式会社東北マグネットインスティテュート 積層磁芯及びその製造方法
EP3588520A1 (en) 2017-02-24 2020-01-01 Panasonic Corporation Laminated member, method for manufacturing same, laminated body, and motor
CN112004621B (zh) * 2018-04-25 2023-07-14 株式会社博迈立铖 非晶态金属薄带、其加工方法和层叠体的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11975377B2 (en) 2024-05-07
US20220134409A1 (en) 2022-05-05
CN113507994B (zh) 2023-06-20
JP7264228B2 (ja) 2023-04-25
JPWO2020179399A1 (zh) 2020-09-10
EP3932582A1 (en) 2022-01-05
EP3932582A4 (en) 2022-11-30
CN113507994A (zh) 2021-10-15
WO2020179399A1 (ja) 2020-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4855222B2 (ja) 分割コア用無方向性電磁鋼板
JP5958565B2 (ja) 打抜き加工方法、打抜き加工装置、および積層鉄心の製造方法
JP2019019355A (ja) 電磁鋼板及びその製造方法、ロータ用モータコア及びその製造方法、ステータ用モータコア及びその製造方法、並びに、モータコアの製造方法
CN103052722B (zh) 无方向性电磁钢板的制造方法
JP2017057462A (ja) 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
JPWO2003002777A1 (ja) 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
KR101585307B1 (ko) 무방향성 전자기 강판, 그 제조 방법, 모터 철심용 적층체 및 그 제조 방법
JP2011246810A (ja) 無方向性電磁鋼板およびそれを用いたモータコア
JP2023098924A (ja) 磁性コアとその製造方法、およびコイル部品
JP2008127600A (ja) 分割コア用無方向性電磁鋼板
JP5515451B2 (ja) 分割モータ用コア材料
JP2008127659A (ja) 異方性の小さい無方向性電磁鋼板
TW202035735A (zh) 非晶型金屬薄片、積層芯和非晶型金屬薄帶的衝孔加工方法
CN112912186B (zh) 无取向电磁钢板和使用其的层叠铁芯的制造方法
JP7243938B1 (ja) 無方向性電磁鋼板、鉄心、鉄心の製造方法、モータ、およびモータの製造方法
JP2017133100A (ja) 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP2008202070A (ja) 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP4855221B2 (ja) 分割コア用無方向性電磁鋼板
CN116917521A (zh) 无取向性电磁钢板、铁芯、铁芯的制造方法、电机以及电机的制造方法
JP7255452B2 (ja) 合金薄帯片およびその製造方法
CN116888295B (zh) 无取向性电磁钢板、电机铁芯、无取向性电磁钢板的制造方法及电机铁芯的制造方法
US11827961B2 (en) FeCoV alloy and method for producing a strip from an FeCoV alloy
JP2011256426A (ja) 圧延方向の磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板の製造方法
JP5050459B2 (ja) 磁気特性及び耐バリ性に優れた自動車用オルタネータ用の巻きコア用冷延鋼板
JP2013072098A (ja) 高強度無方向性電磁鋼板の製造方法