TWI754034B - 鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶及其製造方法 - Google Patents

鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶及其製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明之一實施形態，提供賦予在冷卻輥之表面之熔融金屬之冷卻體，亦即鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶，並提供於為冷卻面之條帶表面的條帶寬方向中央部的0.647mm×0.647mm之區域具有深度1μm以上之凹部，且該深度1μm以上之凹部的最大面積為3000μm2 以下之鐵基非晶質合金條帶及其製造方法。

Description

鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶及其製造方法
本揭示內容關於鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶及其製造方法。
鐵(Fe)基非晶質合金條帶(鐵基非晶質合金薄帶)作為變壓器的鐵芯材料正逐漸普及，乃至於作為奈米結晶軟磁性材料也已有人提出。
就奈米結晶軟磁性材料而言，已知有鐵基奈米結晶合金。 鐵基奈米結晶合金係藉由將非晶質合金予以結晶化而製造。然後，鑄造非晶質合金之條帶(薄帶)時，將合金熔融金屬噴吐到外周面例如為銅(Cu)合金之冷卻輥的表面，並使其急冷凝固。藉此，製得合金條帶。此時，為了安定地保持合金條帶表面的平坦性，會以冷卻輥的外周面維持在例如表面粗糙度為0.5μm以下之平滑面的方式進行管理。
另一方面，考慮如上述般將冷卻輥的外周面維持在平滑之觀點，自以往即已實施通常利用拋光刷輥等對冷卻輥的外周面進行拋光之情事。 亦即，鐵基非晶質合金的熔融金屬噴吐在冷卻輥的表面，利用冷卻輥進行急冷凝固製得合金條帶，而製得的合金條帶係從冷卻輥予以剝離。但是，會有剝離後仍有凝固合金的一部分殘留在冷卻輥的外周面之傾向。殘留在冷卻輥的外周面之合金容易損害對其後進行噴吐的鐵基奈米結晶合金之熔融金屬的冷卻能力。亦即，非晶質合金之熱傳導率通常比銅合金低，故殘留的非晶質合金若存在外周面並成為凸起狀的話，對於新噴吐到冷卻輥的外周面之熔融金屬的冷卻效率會降低，結果所製得的合金條帶會變脆，依情況有時會有冷卻凝固後無法保持非晶質狀態，而一部分結晶化的情形。又，有時也會有只能得到冷卻面之平坦性不佳的合金條帶的情形。
因此，自以往，為了在製造時連續地將殘留在冷卻輥的表面之凝固合金予以去除，會在將急冷凝固後之合金條帶從冷卻輥予以剝離後，利用拋光刷輥等沿冷卻輥的寬方向均勻地進行拋光(例如，參照專利文獻1)。
專利文獻1：日本特開2002-316243號公報
[發明所欲解決之課題]
但是，鐵基奈米結晶合金用之在組成中含有鐵-矽-硼-銅-鈮之鐵基非晶質合金的熔融金屬容易結晶化，對銅合金之透濕性低。因此，在如上所述般維持冷卻輥的外周面之平滑，也會在熔融金屬噴吐到冷卻輥的外周面並進行急冷凝固時，產生收縮應力，由於因急冷凝固而產生的收縮應力，從剛凝固時開始合金便容易從冷卻輥的表面剝離(游離)。據此而會有因為冷卻變緩慢而磁特性也容易劣化的性質。
凝固時的收縮應力與冷卻輥上所成形的合金條帶之寬度長有相關的關係，故能安定地進行鑄造之合金條帶的寬度長會受限在例如約50mm~60mm，即使如上述般將冷卻輥的外周面均勻地進行拋光，在製作70mm以上之寬度較寬的合金條帶時，有時仍會有無法實施安定的鑄造之情形。
本揭示內容係鑑於上述而成。 本發明之一實施形態所欲解決的課題係提供寬度較寬(宜為寬度長70mm以上；下列皆同)且磁特性優良的鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶。 又，本發明之另一實施形態所欲解決的課題係提供寬度較寬且磁特性優良的鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶之製造方法。 [解決課題之手段]
自以往實施的冷卻輥之拋光，其目的為去除冷卻輥的外周面之殘留合金，據認為在通常實施的拋光中，若能抑制熔融金屬的急冷凝固時可能產生的收縮應力所帶來的合金條帶之剝離(游離)，則能鑄造寬度較寬的合金條帶。具體而言達成了如下構想：藉由選擇拋光刷輥的條件，能在冷卻輥的外周面形成對合金條帶之剝離(游離)抑制為有效的拋光傷痕。
用以解決上述課題之具體方法係包含下列態樣。 ＜1＞一種鐵基非晶質合金條帶，係賦予在冷卻輥之表面之熔融金屬之冷卻體，亦即鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶， 於為冷卻面之條帶表面的條帶寬方向中央部的0.647mm×0.647mm之區域具有深度1μm以上之凹部，且前述深度1μm以上之凹部的最大面積為3000μm2 以下。 ＜2＞如前述＜1＞所記載之鐵基非晶質合金條帶，其中，前述區域中深度1μm以上且面積為100μm2 以上之凹部的面積率為1%以上未達10%。 ＜3＞如前述＜2＞所記載之鐵基非晶質合金條帶，其中，前述面積率為1%以上未達5%。 ＜4＞如前述＜1＞至前述＜3＞中任一項所記載之鐵基非晶質合金條帶，其中，前述凹部的最大面積為2500μm2 以下。 ＜5＞如前述＜1＞至前述＜4＞中任一項所記載之鐵基非晶質合金條帶，其中，相對於全部凹部個數有60%以上之前述凹部符合下述式1。 下式1中，L表示凹部於鑄造方向上的長度，W表示凹部於與鑄造方向垂直之條帶寬方向上的寬度長。 0.6≦L/W≦1.8 ･･･式1 ＜6＞如前述＜5＞所記載之鐵基非晶質合金條帶，其中，相對於全部凹部個數有30%以上之前述凹部符合下述式2。 0.6≦L/W≦1.2 ･･･式2 ＜7＞如前述＜1＞至前述＜6＞中任一項所記載之鐵基非晶質合金條帶，其中，條帶寬之長度為70mm以上250mm以下。
＜8＞一種鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶之製造方法，具有在冷卻輥之表面，以符合下述條件(1)~(6)之拋光刷輥連續地將前述冷卻輥予以拋光同時賦予熔融金屬之步驟。 (1)前述拋光刷輥之刷毛的組成：含有聚醯胺樹脂及無機拋光研磨粒 (2)前述無機拋光研磨粒的粒徑：60μm~90μm (3)與前述刷毛的縱向呈垂直之剖面的形狀：直徑0.7mm以上1.0mm以下之圓形 (4)前述拋光刷輥相對於前述冷卻輥的相對旋轉速度：10m/秒以上23m/秒以下 (5)前述刷毛之前端部的旋轉方向與前述冷卻輥之旋轉方向所成的角度θ：5°以上30°以下 (6)賦予熔融金屬時的壓力(熔融金屬的噴吐壓力)：20kPa以上30kPa以下 ＜9＞如前述＜8＞所記載之鐵基非晶質合金條帶之製造方法，其中，前述拋光刷輥更符合下述條件(7)~(8)。 (7)前述拋光刷輥的輥徑：直徑120mm以上300mm以下 (8)刷毛之前端部的刷毛密度：0.2根/mm2 以上0.45根/mm2 以下 ＜10＞如前述＜8＞或前述＜9＞所記載之鐵基非晶質合金條帶之製造方法，其中，前述聚醯胺樹脂為尼龍。 ＜11＞如前述＜8＞至前述＜10＞中任一項所記載之鐵基非晶質合金條帶之製造方法，其中，前述無機拋光研磨粒之含量相對於前述聚醯胺樹脂之含量的比，以質量基準計為10/90~40/60。 [發明之效果]
根據本發明之一實施形態，係提供寬度較寬(宜為寬度長70mm以上)且磁特性優良的鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶。 又，根據本發明之另一實施形態，係提供寬度較寬且磁特性優良的鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶之製造方法。
以下，針對本揭示內容之鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶及其製造方法詳細地進行說明。
在本說明書中，使用「~」來表示的數值範圍，係意指包含「~」之前後所記載的數值作為下限值及上限值之範圍。 又，本說明書中的「步驟」之用語不僅包含獨立的步驟，在無法與其他步驟明確地區別時，若能達成該步驟所期望的目的，則也包含在本用語中。
在本說明書中，鐵基非晶質合金條帶係指：由鐵基非晶質合金構成的條帶(薄帶)。 又，在本說明書中，鐵基非晶質合金係指：在所含有的金屬元素中，含量(原子%)最多的元素為鐵(Fe)之非晶質合金。
本揭示內容之鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶，係藉由使鐵基非晶質合金條帶結晶化來製作鐵基奈米結晶合金所用的鐵基非晶質合金條帶。以下，本揭示內容之「鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶」也簡稱為「鐵基非晶質合金條帶」。
[鐵基非晶質合金條帶] 本揭示內容之鐵基非晶質合金條帶(以下，也簡稱為「合金條帶」或「條帶」)，係於製造時賦予在冷卻輥的表面之熔融金屬的冷卻體，其在利用冷卻輥予以冷卻之冷卻面之條帶表面之條帶寬方向中央部的0.647mm×0.647mm之區域，具有深度1μm以上之凹部，且深度1μm以上之凹部的最大面積設定在3000μm2 以下。
鐵基奈米結晶合金用之在組成中含有鐵-矽-硼-銅-鈮之鐵基非晶質合金的熔融金屬，由於具有容易結晶化，且對於冷卻輥所使用的銅(Cu)合金之透濕性低的性質，故隨著熔融金屬利用冷卻輥的外周面予以冷卻，而變得容易從外周面剝離。如此一來，對於需要用冷卻輥予以急冷凝固之熔融金屬的冷卻係緩慢或不足，其結果有時會招致所製得的合金條帶之磁特性的降低及脆化等弊害。這個現象有隨著製得的合金條帶之寬度長(亦即冷卻輥之軸方向的長度)變大而顯著地出現之傾向。 有鑑於上述情事，本發明之一實施形態之鐵基非晶質合金條帶係賦予即使為對冷卻輥之透濕性低，且寬度較寬的條帶形態，以冷卻輥急冷凝固時仍不易剝離之密接性，並維持冷卻時的急冷速度。而且，存在冷卻面之條帶表面的條帶寬方向中央部的0.647mm×0.647mm之區域之深度1μm以上之凹部的最大面積為3000μm2 以下。
以下更具體地說明。 深度1μm以上，且最大面積3000μm2 以下之凹部的形成，可藉由適當地選擇拋光刷輥的條件來實施。藉由選擇拋光刷輥的條件，可在冷卻輥的外周面形成相對於輥旋轉方向為傾斜的拋光傷痕，而非沿輥旋轉方向之直線的拋光傷痕。沿輥旋轉方向之拋光傷痕存在時，只能得到細長的凹部(稱為空氣袋(air pocket)。此處空氣意指環境氣體，也稱為氣體袋(gas pocket))，反觀傾斜的拋光傷痕存在時，可在條帶表面獲得微細且分散的多個凹部(空氣袋)。藉此可製成深度1μm以上，且最大面積3000μm2 以下之凹部。 又，藉由在冷卻輥的外周面形成相對於輥旋轉方向為傾斜的拋光傷痕，而非沿輥旋轉方向之直線的拋光傷痕，在對輥表面賦予熔融金屬時，熔融金屬進入拋光傷痕並凝固之際，可獲得適於為了防止剝離之錨定效果。 又，雖然空氣進入到熔融金屬與輥表面之間，但凹部(空氣袋)係微細且分散地存在，故因凹部(空氣袋)的存在而容易肇生之熔融金屬之冷卻速度的降低會受到抑制。 據推斷本揭示內容之鐵基非晶質合金條帶，由於相對於輥面之旋轉方向為傾斜的拋光傷痕之存在，由於凝固前進入到拋光傷痕的熔融金屬所獲致對於因條帶寬方向之收縮應力而可能產生的欲剝離之應力之錨定效果會發揮作用，且剝離(游離)會受到抑制。
又，比起未適當地選擇拋光刷輥的條件之情況，藉由適當地選擇拋光刷輥的條件可大幅地減少鑄造而得的合金條帶之冷卻面的凹部(空氣袋)之大小及數量。此外，本揭示內容之鐵基非晶質合金條帶，其冷卻面的凹部(空氣袋)之大小及數量受到抑制，故也可期待將條帶進行捲繞時的核心處的疊層因數(Lamination Factor)之改善。
本揭示內容著眼於條帶表面所具有的深度1μm以上之凹部(空氣袋)之中，存在於條帶寬方向中央部的0.647mm×0.647mm之區域中之深度1μm以上之凹部(空氣袋)，並將存在於此區域中之深度1μm以上之凹部(空氣袋)的最大面積設定為3000μm2 以下。 雖然條帶表面也可存在多個凹部(空氣袋)，但據認為條帶冷卻時的冷卻速度在條帶寬方向中央部最容易降低，故若能將存在於條帶寬方向中央部的0.647mm×0.647mm之區域(以下也稱為「特定區域」)之凹部(空氣袋)的最大面積調整成上述範圍即可。 在此，條帶寬方向中央部係指包含條帶寬方向的中央之條帶寬10%寬度的區域。
凹部(空氣袋)的深度，係指合金條帶沿厚度方向之從和冷卻輥接觸之冷卻面算起的距離(μm)。又，凹部(空氣袋)的面積，係指包含和冷卻輥接觸之冷卻面的平面中的凹部(空氣袋)之面積，存在多個凹部(空氣袋)時，係將在包含冷卻面之平面中的面積最大之凹部(空氣袋)的面積定為最大面積。 是否有凹部(空氣袋)，以及凹部(空氣袋)的長度L、寬度長W、深度及凹部(空氣袋)的面積，係使用高解析度雷射顯微鏡OLS4100(奧林巴斯股份有限公司製)進行測定。
就深度1μm以上之凹部(空氣袋)的最大面積而言，為了抑制合金熔融金屬在急冷時的冷卻速度的降低，宜為2500μm2 以下，為2000μm2 以下更佳。 又，為了確保工業生產性，深度1μm以上之凹部(空氣袋)的最大面積宜為100μm2 以上。
存在特定區域之深度1μm以上的凹部(空氣袋)之中，面積為100μm2 以上的凹部(空氣袋)之合計之在特定區域中的面積率宜為未達10%，為1%以上未達8%的範圍更佳，為1%以上未達5%的範圍再更佳，為3%以上未達5%的範圍又更佳。 面積為100μm2 以上的凹部(空氣袋)之合計之面積率未達8%的話，進入凹部的空氣(空氣袋)所導致的冷卻速度之降低會受到抑制，容易將磁特性保持在良好。又，面積為100μm2 以上的凹部(空氣袋)之面積率為1%以上的話，可確保工業生產性。
凹部的面積率，係藉由使用圖像分析軟體SCANDIUM(奧林巴斯股份有限公司製)，測定存在特定區域之深度1μm以上的凹部之全部的面積，並計算在特定區域的面積中，全部的凹部(深度1μm以上者)之合計面積所佔的比率而求得。
上述之中，考量可在抑制合金熔融金屬在急冷時的冷卻速度的降低的狀態確保工業生產性的觀點，存在特定區域之深度1μm以上的凹部(空氣袋)之最大面積為2500μm2 以下，且在特定區域中，深度1μm以上且面積為100μm2 以上的凹部(空氣袋)之面積率為1%以上未達5%的情況特佳。
深度1μm以上之凹部(空氣袋)於鑄造方向上的長度L(μm)及條帶寬方向上的長度W(μm)宜符合下述式1。此外，凹部(空氣袋)之中，相對於全部凹部個數有60%以上的凹部(空氣袋)為符合式1之態樣更佳。 符合式1之凹部(空氣袋)相對於全部的凹部(空氣袋)之個數的比率為70%以上更佳，為80%以上再更佳。 另外，鑄造方向係指製成長條狀之合金條帶的縱向，條帶寬方向係指與鑄造方向垂直的橫向。 0.6≦L/W≦1.8 ･･･式1 就條帶在俯視時的凹部(空氣袋)之形狀而言，於鑄造方向上的長度相對於條帶寬方向上的長度之比為0.6以上1.8以下的話，藉由相對於輥旋轉方向為傾斜的拋光傷痕之存在，鑄造時所形成的凹部(空氣袋)之大面積化會受到抑制，冷卻速度的降低會受到抑制，磁特性的劣化會受到抑制。
因為和上述同樣的理由，L/W符合下述式2之態樣更佳。此外，凹部(空氣袋)之中，相對於全部凹部個數有30%以上的凹部(空氣袋)符合式2之態樣更佳。 符合式2之凹部(空氣袋)相對於全部的凹部(空氣袋)之個數的比率為45%以上更佳，為55%以上再更佳。 0.6≦L/W≦1.2 ･･･式2
本揭示內容之鐵基非晶質合金條帶，其條帶寬(條帶寬方向之寬度長)愈長愈佳，為70mm以上300mm以下更佳，為100mm以上250mm以下再更佳。為如此的寬度較寬的合金條帶的情況，冷卻輥的剝離抑制效果較高，會更發揮磁特性的改善效果。因此，本揭示內容之鐵基非晶質合金條帶宜製成尤其是寬度長70mm以上之寬度較寬的合金條帶。 又，合金條帶的寬度長在70mm以上的話，可獲得大容量且實用的變壓器。另一方面，合金條帶的寬度長在220mm以下的話，合金條帶的生產性(製造適性)優良。 就合金條帶的寬度長而言，考慮磁特性與合金條帶之生產性(製造適性)的觀點，為100mm以上250mm以下更佳，為140mm以上220mm以下再更佳。
就合金條帶的厚度而言，宜為10μm以上26μm以下的範圍。 藉由使厚度為10μm以上，會確保合金條帶的機械性強度，合金條帶的斷裂受到抑制。藉此，能達成合金條帶的連續鑄造。合金條帶的厚度宜為12μm以上。又，藉由使厚度為26μm以下，可在合金條帶中獲得安定的非晶質狀態。 合金條帶的厚度為22μm以下更佳。
就本揭示內容中的鐵基非晶質合金的組成而言，其含有的金屬元素中，含量(原子%)最多的元素為鐵(Fe)，且宜為具有鐵-矽-硼-銅-鈮系組成的情況。 鐵基非晶質合金至少含有鐵(Fe)，宜更含有矽(Si)及硼(B)，為含有鐵、矽及硼之外，更含有銅(Cu)及鈮(Nb)者更佳。鐵基非晶質合金也可更含有係合金熔融金屬之原料的純鐵等所含的元素即碳(C)。另外，鈮(Nb)可取代成鉬(Mo)或釩(V)，鐵(Fe)的一部分可取代成鎳(Ni)或鈷(Co)。 就鐵基非晶質合金而言，可列舉令鐵、矽、硼、銅、鈮、碳及不可避免的雜質之總含量為100原子%時，鐵之含量為72原子%~84原子%、矽之含量為2原子%~20原子%、硼之含量為5原子%~14原子%、銅之含量為0.2原子%~2原子%、鈮之含量為0.1原子%~5原子%、碳(C)之含量為0.5原子%以下，且剩餘部份由雜質構成的鐵基非晶質合金。 上述鐵之含量為72原子%以上的話，合金條帶之飽和磁通量密度會變更高，故會更抑制使用合金條帶所製造的磁芯之尺寸的增加或重量的增加。使用合金條帶所製造的磁芯之形狀可為如圖4所示之圓形，也可對徑方向內側空洞部分使用成形用之治具(芯材)來形成大略矩形或賽道(race track)狀。 上述鐵之含量為84原子%以下的話，會更抑制合金之居禮點的降低及結晶化溫度的降低，故會進一步改善磁芯的磁特性之安定性。 又，上述碳(C)之含量為0.5原子%以下的話，會更抑制合金條帶的脆化。 就上述碳(C)之含量而言，宜為0.1原子%~0.5原子%。就更理想的碳(C)之含量而言，為0.15原子%~0.35原子%。 上述碳(C)之含量為0.1原子%以上的話，合金熔融金屬及合金條帶的生產性優良。
更理想的鐵基非晶質合金，係 (a)令鐵、矽、硼、銅、鈮、碳及不可避免的雜質之總含量為100原子%時，矽之含量為12原子%~18原子%，硼之含量為5原子%~10原子%，銅之含量為0.8原子%~1.2原子%，鈮之含量為2.0原子%~4.0原子%，碳之含量為0.1原子%~0.5原子%，剩餘部份由鐵及不可避免的雜質構成的鐵基非晶質合金； (b)令鐵、矽、硼、銅、鈮、碳及不可避免的雜質之總含量為100原子%時，矽之含量為14原子%~16原子%，硼之含量為6原子%~9原子%，銅之含量為0.9原子%~1.1原子%，鈮之含量為2.5原子%~3.5原子%，碳之含量為0.15原子%~0.35原子%，剩餘部份由鐵及不可避免的雜質構成的鐵基非晶質合金。
各個上述鐵基非晶質合金之中，令鐵、矽、及硼的總含量為100原子%時，碳(C)的含量宜為0.1原子%~0.5原子%。
本揭示內容之鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶如上所述般，若為冷卻面中的特定區域可具有預定之凹部(空氣袋)的方法，則無特別限制，可選擇公知的製造方法來製造，但宜利用如下所示之鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶之製造方法來製造。
[鐵基非晶質合金條帶之製造方法] 本揭示內容之鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶之製造方法(以下，也簡稱為「鐵基非晶質合金條帶之製造方法」)，具有在冷卻輥之表面，以符合下述條件(1)~(6)之拋光刷輥連續地將前述冷卻輥予以拋光同時賦予熔融金屬之步驟。 (1)拋光刷輥之刷毛的組成：無機拋光研磨粒/聚醯胺樹脂=30質量%/70質量% (2)前述無機拋光研磨粒的粒徑：60μm~90μm (3)與拋光刷輥的刷毛之縱向呈垂直之剖面的形狀：直徑0.7mm以上1.0mm以下之圓形 (4)前述拋光刷輥相對於前述冷卻輥的相對速度：10m/秒以上23m/秒以下 (5)前述刷毛之前端部的旋轉方向與前述冷卻輥之旋轉方向所成的角度θ：5°以上30°以下 (6)賦予熔融金屬時的壓力：20kPa以上30kPa以下
本揭示內容之鐵基非晶質合金條帶之製造方法中，在使用符合上述條件(1)~(6)之拋光刷輥形成了相對於輥旋轉方向為傾斜之拋光傷痕的冷卻輥之表面上賦予熔融金屬。 首先，針對拋光刷輥進行說明。
拋光刷輥 就拋光刷輥而言，宜使用具有輥軸構件與由多數刷毛構成且配置在輥軸構件周圍之拋光刷之拋光刷輥(例如，圖1之拋光刷輥60)。
(樹脂) 構成拋光刷之刷毛含有聚醯胺樹脂。 刷毛藉由含有聚醯胺樹脂，則不易在冷卻輥之外周面產生深層拋光傷痕，取決於使刷毛接觸的方法，而可選擇形成於冷卻輥之外周面的拋光傷痕。藉此，可抑制合金條帶從冷卻輥剝離(游離)。 就聚醯胺樹脂之例而言，可列舉：尼龍6、尼龍612、尼龍66等尼龍樹脂。
又，刷毛中的聚醯胺樹脂之含量(相對於刷毛總量之聚醯胺樹脂的含量；下列皆同)宜為50質量%以上，為60質量%以上更佳。刷毛中的聚醯胺樹脂之含量為50質量%以上的話，會更抑制在冷卻輥之外周面產生深層拋光傷痕的現象。刷毛中的樹脂之含量的上限可為100質量%，也可為60質量%、65質量%、75質量%、或80質量%。
(無機拋光研磨粒) 刷毛含有上述聚醯胺樹脂之外，更含有無機拋光研磨粒。 刷毛藉由含有無機拋光研磨粒，會更改善對於冷卻輥之外周面的拋光能力。因此，容易形成適於用以獲得合金條帶之錨定效果的形狀之拋光傷痕。
就無機拋光研磨粒而言，可列舉：氧化鋁、碳化矽等。 關於上述條件(2)，無機拋光研磨粒的粒徑宜為40μm~120μm，為60μm~90μm更佳。 在此，「無機拋光研磨粒的粒徑」表示無機拋光研磨粒之粒子所能通過的篩之網目的孔徑大小。例如，「無機拋光研磨粒的粒徑為60μm~90μm」表示無機拋光研磨粒會通過孔徑90μm之網目，且不通過孔徑60μm之網目。
刷毛中的無機拋光研磨粒之含量相對於前述聚醯胺樹脂之含量的比(質量比；無機拋光研磨粒/聚醯胺樹脂)宜為10質量%/90質量%~40質量%/60質量%，為25質量%/75質量%~35質量%/65質量%更佳，為30質量%/70質量%之比率再更佳。 無機拋光研磨粒之含量為40質量%以下的話，會更抑制拋光研磨粒混入到合金熔融金屬，並抑制拋光研磨粒所肇生的合金條帶之缺陷。無機拋光研磨粒之含量為10質量%以上的話，容易實施冷卻輥之外周面的拋光傷痕之調節。
關於上述條件(1)~(2)，就拋光刷輥之刷毛的組成而言，考慮容易實施冷卻輥之外周面的拋光傷痕之調節的觀點，為無機拋光研磨粒係碳化矽，聚醯胺樹脂係尼龍(宜為尼龍612)，碳化矽/尼龍=30質量%/70質量%，且無機拋光研磨粒的粒徑為60μm~90μm的情況特佳。
關於上述條件(3)，與拋光刷輥的刷毛之縱向呈垂直之剖面的形狀係設為圓形，圓形包含真圓形及橢圓形。又，刷毛之圓形剖面的直徑為0.7mm以上1.2mm以下，宜為0.8mm以上1.0mm以下。
就上述條件(1)~(6)以外的條件而言，刷毛之前端部中的刷毛密度宜為0.2根/mm2 以上0.45根/mm2 以下，為0.27根/mm2 以上0.40根/mm2 以下更佳。 刷毛的密度為0.2根/mm2 以上的話，會更改善對於冷卻輥之外周面的拋光能力，容易在外周面形成微小的拋光傷痕。又，刷毛密度為0.45根/mm2 以下的話，拋光時之摩擦熱的散熱性優良。
就上述條件(1)~(6)以外的條件而言，拋光刷輥的輥徑宜為直徑在120mm以上300mm以下之範圍，為130mm以上250mm以下之範圍更佳，為140mm以上200mm以下之範圍再更佳。 另外，針對拋光刷輥之軸方向長度，可配合所製造的合金條帶之寬而適當地設定。
拋光刷輥所為之冷卻輥之外周面的拋光條件 然後，針對冷卻輥之外周面的拋光條件進行說明。 關於上述條件(4)，拋光刷輥相對於冷卻輥之相對速度為10m/秒以上23m/秒以下。 相對速度為10m/秒以上的話，會更改善對於冷卻輥之外周面的拋光能力，利用拋光在外周面形成微小的凹凸變得容易。又，相對速度為23m/秒以下的話，就拋光時之摩擦熱減少的觀點係為有利。 就相對速度而言，為12m/秒~23m/秒更佳，為13m/秒~20m/秒再更佳。
在此，若拋光刷輥之旋轉方向與冷卻輥之旋轉方向互為反方向時(例如圖1的情況)，拋光刷輥相對於冷卻輥之相對速度意指拋光刷輥之旋轉速度(絕對值)與冷卻輥之旋轉速度(絕對值)之差的絕對值。此時，在冷卻輥之外周面與刷毛接觸的接觸部分，冷卻輥之外周面的特定位置與拋光刷輥之特定刷毛係沿相同方向移動。 另一方面，若拋光刷輥之旋轉方向與冷卻輥之旋轉方向為相同方向時，拋光刷輥相對於冷卻輥之相對速度則意指拋光刷輥之旋轉速度(絕對值)與冷卻輥之旋轉速度(絕對值)的合計。
關於上述條件(5)，拋光刷輥的刷毛之前端部的旋轉方向與冷卻輥之旋轉方向所成的角度θ為5°以上30°以下。 例如也可如圖2~圖3所示地配置冷卻輥與拋光刷輥。亦即，冷卻輥30與拋光刷輥60係以彼此之旋轉方向成為角度θ的位置關係進行配置。此時，就拋光刷輥60而言，相對於冷卻輥30的旋轉方向P，沿拋光刷輥之外周附設的刷毛之前端部的旋轉方向R係成為角度θ，並將角度θ調節在5°以上30°以下。 在此，刷毛之前端部的旋轉方向R，係例如圖3般，指包含圓盤狀的拋光刷輥之圓形的主面之平面的面方向。
藉由設定角度θ，可在冷卻輥之外周面形成相對於輥旋轉方向P為傾斜的拋光傷痕，而非形成沿輥旋轉方向P之直線的拋光傷痕。藉由形成傾斜的拋光傷痕，在賦予熔融金屬並予以急冷凝固來製作合金條帶時，可在條帶表面形成分散的多個凹部(空氣袋)。亦即，藉由使角度θ為5°以上，分散於條帶表面之多個凹部(空氣袋)會均勻地形成，而不會分布不均勻。又，角度θ為30°以下的話，由於容易在冷卻輥外周面沿旋轉軸方向(合金條帶寬)之全區域形成拋光傷痕，故為有利。 就拋光刷輥的刷毛之前端部的旋轉方向R與冷卻輥之旋轉方向所成的角度(圖2~圖3中的角度θ)而言，宜為10°以上25°以下，為12°以上20°以下更佳。 以往，拋光刷輥的旋轉方向(圖3中之箭頭方向A)通常和冷卻輥的旋轉方向P平行，但如本發明之一實施形態般，使拋光刷輥的旋轉方向從和冷卻輥的旋轉方向P平行的箭頭方向A傾斜角度θ時，在未和冷卻輥之表面接觸的狀態，刷毛之前端的動作係和刷輥軸的旋轉方向相同，但在冷卻輥與刷毛之前端部接觸的狀態，刷毛會以基於刷毛之前端部的旋轉方向R與冷卻輥的旋轉方向P所成的角度θ之角度，在冷卻輥之表面形成相對於旋轉方向P為傾斜之拋光傷痕。 而且，在本揭示內容之鐵基非晶質合金條帶之製造方法中，大致為直線形狀的刷毛之縱向，相對於鑄造合金條帶的冷卻輥之外周面中任意位置的垂直方向(相對於時間為一定方向)並不一致，且也非平行，前述垂直方向與刷毛之縱向係成為角度(5°以上30°以下之範圍的角度)，且可使該角度周期性地時間變化。更詳細地說明的話，從冷卻輥的立場來看時，可因應拋光刷輥的旋轉速度，就拋光刷輥的旋轉方向而言，於±θ之角度範圍內周期性地傾斜變化。 另外，由於周期性地時間變化，故允許前述垂直方向與刷毛之縱向有時會暫時性地成為一致或平行的情況。
就形成於冷卻輥的表面之拋光傷痕的深度而言，宜為1μm~2μm之範圍。
對於冷卻輥之外周面的刷毛(拋光刷)之推壓量係適當調整，可設定為例如1mm~10mm。
關於上述條件(6)，賦予熔融金屬時的壓力(熔融金屬的噴吐壓力)為20kPa~30kPa之範圍，宜為23kPa~28kPa，為25kPa~28kPa更佳。 熔融金屬的噴吐壓力為20kPa以上的話，凹部(空氣袋)的形成會受到抑制，可更有效率地實施冷卻。藉此，合金組織內不易生成粗大的結晶粒，可獲得良好的磁特性(B800 )。又，熔融金屬的噴吐壓力為30kPa以下的話，熔池(熔融金屬積液)的形狀較安定，就可安定的鑄造之觀點係為有利。
熔融金屬噴嘴前端與冷卻輥之外周面的距離宜為0.1mm~0.4mm，為0.1mm~0.3mm更佳。
參照圖式進一步說明本揭示內容之鐵基非晶質合金條帶之製造方法。 圖1係概念性地顯示利用單輥法所為之鐵基非晶質合金條帶製造裝置之一例的概略剖面圖，係顯示將合金條帶製造裝置沿相對於冷卻輥30之軸方向及合金條帶之寬方向為垂直的面進行裁切時的裁切面。在此，合金條帶22C係本發明之一種實施形態之鐵基非晶質合金條帶之一例。又，冷卻輥30之軸方向與合金條帶22C之寬方向為相同方向。
如圖1所示，鐵基非晶質合金條帶製造裝置即合金條帶製造裝置100具備：具有熔融金屬噴嘴10之坩堝20、及其外周面面向熔融金屬噴嘴10前端之冷卻輥30。
坩堝具有能容納為合金條帶22C之原料之合金熔融金屬22A之內部空間，此內部空間與熔融金屬噴嘴10內之熔融金屬流路連通。藉此而成為可利用熔融金屬噴嘴10將坩堝20內所容納的合金熔融金屬22A噴吐到冷卻輥30上(圖1係以箭頭Q表示合金熔融金屬22A的噴吐方向及流通方向)。另外，坩堝20及熔融金屬噴嘴10可構成為一體，也能以各別的個體之型態予以構成。 坩堝20的周圍之至少一部分配置有作為加熱構件之高頻線圈40。藉此而成為可加熱容納有合金條帶的母合金之狀態下的坩堝20並於坩堝20內生成合金熔融金屬22A、或可維持從外部供給到坩堝20內之合金熔融金屬22A的液體狀態。
又，熔融金屬噴嘴10具有用來將合金熔融金屬沿箭頭Q之方向噴吐之開口部(噴吐口)。 此開口部設成矩形(狹縫形狀)之開口部係為理想。
熔融金屬噴嘴10之前端與冷卻輥30之外周面的距離(最接近距離)，係接近到利用熔融金屬噴嘴10來噴吐合金熔融金屬22A時，會形成熔池22B(熔融金屬積液)的程度。
冷卻輥30係沿旋轉方向P的方向進行軸旋轉。 就冷卻輥30的內部而言，係成為有水等冷卻介質流通，且可將形成於冷卻輥30之外周面的合金熔融金屬之塗膜予以冷卻。藉由將合金熔融金屬之塗膜予以冷卻，會生成合金條帶22C(鐵基非晶質合金條帶)。 就冷卻輥30之材質而言，可列舉：銅及銅合金(銅-鈹合金、銅-鉻合金、銅-鋯合金、銅-鉻-鋯合金、銅-鎳合金、銅-鎳-矽合金、銅-鎳-矽-鉻合金、銅-鋅合金、銅-錫合金、銅-鈦合金等)，就熱傳導性高的觀點，宜為銅合金，為銅-鈹合金、銅-鉻-鋯合金、銅-鎳合金、銅-鎳-矽合金、或銅-鎳-矽-鉻合金更佳。 冷卻輥30外周面的表面粗糙度並無特別限制，但冷卻輥30外周面之算術平均粗糙度(Ra)宜為0.1μm~0.5μm，為0.1μm~0.3μm更佳。冷卻輥30外周面之算術平均粗糙度Ra為0.5μm以下的話，會更改善使用合金條帶來製造變壓器時的疊層因數。冷卻輥30外周面之算術平均粗糙度Ra為0.1μm以上的話，Ra的調整會更容易。 算術平均粗糙度Ra係指依據JIS B 0601：2001所測得的表面粗糙度。 冷卻輥30的直徑考慮冷卻能力的觀點，宜為200mm~1000mm，為300mm~800mm更佳。 又，冷卻輥30的旋轉速度可定在單輥法中通常設定的範圍內，宜為週速10m/s~40m/s，為週速20m/s~30m/s更佳。
合金條帶製造裝置100更於沿冷卻輥30之旋轉方向，比熔融金屬噴嘴10下游側(以下亦簡稱「下游側」)，具備剝離氣體噴嘴50作為從冷卻輥之外周面剝離鐵基非晶質合金條帶之剝離構件。 在本例中，藉由和冷卻輥30之旋轉方向P為逆向(圖1中的虛線箭頭的方向)從剝離氣體噴嘴50吹送剝離氣體，而從冷卻輥30將合金條帶22C予以剝離。就剝離氣體而言，可使用例如：氮氣、或壓縮空氣等高壓氣體。
合金條帶製造裝置100更於比剝離氣體噴嘴50下游側，具備拋光刷輥60作為用來將冷卻輥30之外周面予以拋光之拋光構件。 拋光刷輥60包含輥軸構件61、及配置於輥軸構件61周圍的拋光刷62。拋光刷62由多數刷毛構成。 拋光刷輥60藉由沿旋轉方向R之方向進行軸旋轉，利用其拋光刷62之刷毛來將冷卻輥30之外周面予以拋光。 上述拋光構件(例如拋光刷輥60)所為之拋光的目的並不一定限於研削冷卻輥之外周面，也包含將殘留在冷卻輥之外周面的殘留物予以去除。拋光的目的宜為下述第1目的及第2目的中之至少一者。
第1目的係將冷卻輥外周面之平滑性的劣化予以修復。詳細而言係由於合金熔融金屬與冷卻輥外周面在最初接觸時，冷卻輥外周面(例如銅合金)的極小部分會溶解在合金熔融金屬中，並於冷卻輥外周面形成微小的凹部(脫落部分)，導致有時會有冷卻輥外周面之平滑性劣化的情況。冷卻輥外周面之平滑性的劣化可能會成為所製造的合金條帶之輥面(接觸冷卻輥外周面的面，下列皆同)之平滑性劣化的原因。即使在冷卻輥外周面之平滑性劣化的情況，利用上述拋光，藉由將相對於上述微小的凹部(脫落部分)成為相對凸部的部分(亦即溶解受到抑制的部分)大致均等地去除，可修復冷卻輥外周面之平滑性的劣化。其結果，可抑制冷卻輥外周面之平滑性的劣化所導致之合金條帶的輥面之平滑性的劣化。 第2目的係將殘留在合金條帶剝離後之冷卻輥外周面之殘留物(合金)予以去除。噴吐到冷卻輥外周面之合金熔融金屬係予以急速冷卻而形成合金條帶，然後從冷卻輥外周面剝離。此時，有時會有合金條帶之材質即合金的一部分未從冷卻輥外周面剝離，而以殘留物的形式殘留下來，且該殘留物固著在冷卻輥外周面而形成凸部的情況。合金條帶的鑄造係連續地實施，故會對已形成上述殘留物造成的凸部之冷卻輥外周面，再度噴吐合金熔融金屬。其結果有時會有製造的合金條帶之輥面中，在對應於上述凸部之位置形成凹部，合金條帶之輥面的平滑性劣化的情況。又，若構成上述凸部之殘留物(合金)的熱傳導性比冷卻輥外周面(例如銅合金)之熱傳導性低時，在上述凸部處，冷卻輥所為之急冷特性會局部性地劣化，會存在合金條帶之磁特性降低的顧慮。在上述殘留物殘留在合金條帶剝離後之冷卻輥外周面的情況，也可利用上述拋光去除上述殘留物。其結果，可抑制上述殘留物所導致之合金條帶的輥面之平滑性的劣化。且可抑制上述殘留物所導致之合金條帶的磁特性之降低。
又，此一例係如圖1所示，拋光刷輥的旋轉方向R與冷卻輥的旋轉方向P係成為反方向(圖1中，旋轉方向R為逆時針，旋轉方向P為順時針)。在此，冷卻輥與拋光刷輥係具有如圖2~圖3所示之位置關係而進行配置，冷卻輥及拋光刷輥的旋轉方向從裝置的正面來看時，拋光刷輥的旋轉方向R與冷卻輥的旋轉方向P係具有角度θ(=5°以上30°以下)。 拋光刷輥之旋轉方向與冷卻輥之旋轉方向為反方向時，在兩者的接觸部分，冷卻輥之外周面的特定位置與拋光刷輥之特定刷毛係向相同方向移動。 本實施形態也可與此一例不同，為拋光刷輥的旋轉方向與冷卻輥的旋轉方向係相同方向。拋光刷輥之旋轉方向與冷卻輥之旋轉方向為相同方向時，在兩者的接觸部分，冷卻輥之外周面的特定位置與拋光刷輥之特定刷毛係向反方向移動。
合金條帶製造裝置100也可具備上述要件以外的其他要件(例如將製得的合金條帶22C予以捲繞之捲繞輥、對由合金熔融金屬形成的熔池22B或對其附近吹送CO2 氣體、或N2 氣體等之氣體噴嘴等)。 其他，合金條帶製造裝置100的基本構成，可定為和以往利用單輥法所為之非晶質合金條帶製造裝置(例如參照國際公開第2012/102379號、日本專利第3494371號公報、日本專利第3594123號公報、日本專利第4244123號公報、日本專利第4529106號公報等)同樣的構成。
然後，針對使用了合金條帶製造裝置100之合金條帶22C之製造方法的一例進行說明。 首先，在坩堝20中準備係合金條帶22C之原料的合金熔融金屬22A。合金熔融金屬22A之溫度係考慮合金之組成而適當設定，例如設定為1210℃~1410℃，宜設定為1280℃~1400℃。 然後，利用熔融金屬噴嘴10對沿旋轉方向P進行軸旋轉之冷卻輥30的外周面噴吐合金熔融金屬，邊形成熔池22B邊形成由合金熔融金屬構成的塗膜。將形成的塗膜以冷卻輥30之外周面予以冷卻，於外周面上形成合金條帶22C。然後，利用來自剝離氣體噴嘴50之剝離氣體的吹送，從冷卻輥30之外周面將形成於冷卻輥30之外周面的合金條帶22C予以剝離，並利用未圖示之捲繞輥捲繞成輥狀而予以收集。 另一方面，剝離了合金條帶22C後之冷卻輥30的外周面係利用沿旋轉方向R進行軸旋轉之拋光刷輥60的拋光刷62進行拋光。對於經拋光後之冷卻輥30的外周面，再次噴吐合金熔融金屬。 藉由重複以上的動作，而連續地製造(鑄造)長條狀的合金條帶22C。
利用上述例之製造方法，來製造本實施形態之鐵基非晶質合金條帶的一例，亦即合金條帶22C。合金條帶22C的厚度為10μm~26μm。
以下，針對製造方法之一例的理想範圍進行說明。 [實施例]
以下，利用實施例更具體地說明本發明，但本發明只要不超過其主旨，則不限於下列實施例。另外，除非特別說明，否則「份」係質量基準。
[實施例1~5] ＜鐵基非晶質合金條帶的製作＞ 準備和圖1所示之合金條帶製造裝置100同樣的合金條帶製造裝置。 就冷卻輥而言，使用外周面的材質為銅-鎳合金、直徑為400mm、外周面的算術平均粗糙度Ra為0.3μm之冷卻輥。關於拋光刷輥係如後述。
首先，在坩堝內製備由鐵、矽、硼、銅、鈮、碳及不可避免的雜質構成的合金熔融金屬(以下，也稱為「鐵-矽-硼-銅-鈮系合金熔融金屬」)。具體而言，係將純鐵、矽鐵、及硼鐵混合並使其溶解，製備成令鐵、矽、硼、銅、鈮、碳及不可避免的雜質之總含量為100原子%時，矽之含量為15原子%、硼之含量為7原子%、銅之含量為1原子%、鈮之含量為3原子%、碳之含量為0.2原子%，且剩餘部份由鐵及不可避免的雜質構成的合金熔融金屬。 原子%之數值係從熔融金屬收集合金的一部分，並利用ICP發光分光分析法測得的量。
然後，將該鐵-矽-硼-銅-鈮系合金熔融金屬，從具有長邊長度142mm×短邊長度0.5mm之矩形(狹縫形狀)的開口部之熔融金屬噴嘴的該開口部，噴吐到旋轉的冷卻輥之外周面並使其急冷凝固，製得(鑄造)條帶寬142mm、厚度18μm之非晶質合金條帶3000kg。鑄造時間為80分鐘，合金條帶係不斷裂地進行連續鑄造。另外，全部的實施例中，合金條帶均未斷裂地予以連續鑄造。 上述鑄造係邊利用拋光刷輥的拋光刷(刷毛)來拋光冷卻輥外周面邊實施。拋光係如圖2~圖3所示，係使拋光刷輥的刷毛接觸冷卻輥外周面來實施，該拋光刷輥的刷毛係以冷卻輥之旋轉方向P對於拋光刷輥的旋轉方向R具有角度θ之傾斜的方式予以配置。合金熔融金屬係對於已拋光的冷卻輥之外周面進行噴吐，製得寬度長142mm之鐵基非晶質合金條帶(參照圖1)。
鑄造的詳細條件如下所示。 鑄造條件 合金熔融金屬溫度：1300℃ 冷卻輥的週速：25m/s 合金熔融金屬的噴吐壓力：調整在20kPa~30kPa的範圍內 熔融金屬噴嘴前端與冷卻輥之外周面的距離(間隙)：調整在0.15mm~0.35mm的範圍內
拋光刷輥及拋光條件 (1)刷毛的組成：含有為樹脂之尼龍612(70質量%)及為無機拋光研磨粒之碳化矽(30質量%) (2)刷毛(拋光刷)中的碳化矽之粒徑：60μm~90μm (3)與刷毛的縱向呈垂直之剖面的形狀：直徑0.8mm的圓形 (4)拋光刷相對於冷卻輥之相對速度：調整在11m/s~23m/s之範圍 (5)刷毛之前端部的旋轉方向與前述冷卻輥之旋轉方向所成的角度θ：15° 拋光刷輥之旋轉方向與冷卻輥之旋轉方向的關係：反方向 (在接觸部分，冷卻輥之外周面的特定位置與刷毛係相同方向移動) (6)拋光刷輥的輥徑(直徑)：150mm 拋光刷輥之軸方向的長度：300mm (7)刷毛之前端部的刷毛密度：0.27根/mm2
上述之中，實施例2~5係針對實施例1，將熔融金屬的噴吐壓力如下述表1所示般進行變更，除此之外，與實施例1同樣地進行，製得寬度長142mm之鐵基非晶質合金條帶。
(比較例1) 將實施例1中之熔融金屬的噴吐壓力如下述表1所示般進行變更，除此之外，與實施例1同樣地進行，製得寬度長142mm之鐵基非晶質合金條帶。
(比較例2) 將實施例1中之熔融金屬的噴吐壓力如下述表1所示般進行變更，除此之外，與實施例1同樣地進行，製得寬度長142mm之鐵基非晶質合金條帶。
(比較例3) 將實施例1中之刷毛之前端部的旋轉方向與前述冷卻輥之旋轉方向所成的角度θ從15°變更為0°，除此之外，與實施例1同樣地實施，製得寬度長142mm之鐵基非晶質合金條帶。
(比較例4) 將實施例4中之刷毛之前端部的旋轉方向與前述冷卻輥之旋轉方向所成的角度θ從15°變更為0°，除此之外，與實施例1同樣地實施，製得寬度長142mm之鐵基非晶質合金條帶。
＜凹部(空氣袋)之測定＞ 將以冷卻輥進行急冷凝固而成的合金條帶予以捲繞，製得鐵基非晶質合金條帶。使用高解析度雷射顯微鏡OLS4100(奧林巴斯股份有限公司製)，測定製得的鐵基非晶質合金條帶之冷卻面(冷卻輥接觸面)之寬方向中央部中的0.647mm×0.647mm之區域所存在的凹部(空氣袋)。測定結果確認，任一鐵基非晶質合金條帶均具有深度1μm以上之凹部(空氣袋)。進一步求得凹部(空氣袋)之長度L、寬度長W及深度、深度1μm以上之凹部(空氣袋)的最大面積、以及面積率。 又，實施例1之合金條帶的掃描式電子顯微鏡(SEM)照片如圖5所示，比較例1之合金條帶的SEM照片如圖6所示。
＜磁芯的製作＞ 將上述所製得的寬142mm之鐵基非晶質合金條帶，除去寬方向兩端部各5mm，裁切(slit)成寬33mm，並重疊4片製成4層條帶。然後，如圖4所示般，將合金條帶捲繞成外徑19mm及內徑15mm之尺寸，製成環型形狀之捲繞體。最外周部分係於距最外周條帶端部約1~2mm之位置，在寬方向利用點焊將1、2個位置予以固定。為了使得到的捲繞體奈米結晶化，實施如下之熱處理，並製得磁芯。 熱處理係於氮氣環境中，從室溫(例如20℃)歷時4小時昇溫到550℃，並保持在550℃20分鐘後，歷時2小時冷卻到100℃以下。
＜磁通量密度之測定＞ 將如上述般製得的磁芯容納在塑膠製的容納箱體內之後，於容納箱體之外側將直徑0.5mm之絕緣被覆導線以初級繞組10匝、次級繞組10匝進行捲繞，使用直流磁化測定裝置SK110(Metron technology research股份有限公司製)，求出於磁場強度800A/m之磁通量密度B800 (T)。結果如下表1所示。
【表1】
Figure 107110860-A0304-0001
如表1所示，實施例1~5之B800 為1.18T以上，係優良的數值。雖然是寬度較寬的合金條帶，但未觀察到B800 之降低。據推測此係利用冷卻輥之表面的冷卻於不足的狀態下之剝離乃至游離受到抑制，合金條帶熔融金屬噴吐到冷卻輥上，予以凝固後，充分地冷卻後剝離條帶而達成。亦即，據推測由於冷卻速度足夠，故以冷卻輥鑄造後之合金條帶係安定的非晶質(amorphous)。 實施例1~5雖然為寬度長70mm以上之寬度較寬的條帶，但磁通量密度B800 對比於寬度長50mm~60mm之自以往使用的狹窄的條帶所製得的磁芯，可得到毫不遜色之同等的結果。 又，比較例1之合金條帶係如圖6所示，可觀察到在表面形成細長的凹部(稱為空氣袋)之狀態，反觀顯示實施例1之合金條帶的表面之圖5可得知：在表面形成分散存在的多個凹部(空氣袋)。
凹部(空氣袋)，據認為係合金熔融金屬與冷卻輥接觸時，在界面處捲入的空氣、環境氣體。通常，凹部(空氣袋)大且數量多的話，由於空氣、氣體之熱傳導率低，故合金熔融金屬於冷卻輥上之冷卻會有不足的傾向。 實施例由於凹部之面積小且面積率小，故磁特性B800 優良。 另一方面，比較例之B800 的值低，據推測係於上述凹部(空氣袋)部分之冷卻不足，粗大的結晶粒生成在合金組織的一部分中，而使磁特性B800 劣化。就此點而言，係和以冷卻輥鑄造後之合金條帶係安定的非晶質(amorphous)之實施例不同。 另外，粗大結晶粒所導致的磁特性之劣化，即使藉由用以奈米結晶化之熱處理也無法改善。
2017年3月31日提申之美國臨時申請案62/479,330之揭示內容，其整體係引用至本說明書中作為參照。 本說明書所記載之全部的文獻、專利申請案、及技術標準，係與具體且個別地記述引用個別的文獻、專利申請案、及技術標準作為參照的情況為相同程度地引用到本說明書中作為參照。
10‧‧‧熔融金屬噴嘴20‧‧‧坩堝22A‧‧‧合金熔融金屬22B‧‧‧熔池22C‧‧‧合金條帶30‧‧‧冷卻輥40‧‧‧高頻線圈50‧‧‧剝離氣體噴嘴60‧‧‧拋光刷輥61‧‧‧輥軸構件62‧‧‧拋光刷100‧‧‧合金條帶製造裝置A‧‧‧方向θ‧‧‧角度P‧‧‧輥旋轉方向R‧‧‧旋轉方向
【圖1】圖1係概念性地顯示本發明之實施形態中理想之利用單輥法所為之鐵基非晶質合金條帶製造裝置之一例的概略剖面圖。 【圖2】圖2係顯示拋光刷輥相對於冷卻輥之位置關係的概略立體圖。 【圖3】圖3係顯示圖2中的冷卻輥及拋光刷輥之位置關係的概略前視圖。 【圖4】圖4係顯示磁芯之一例的概略立體圖。 【圖5】圖5係顯示實施例1之鐵基非晶質合金條帶之表面的SEM照片。 【圖6】圖6係顯示比較例1之鐵基非晶質合金條帶之表面的SEM照片。
30‧‧‧冷卻輥
60‧‧‧拋光刷輥
A‧‧‧方向
θ‧‧‧角度
P‧‧‧輥旋轉方向
R‧‧‧旋轉方向

Claims (11)

  1. 一種鐵基非晶質合金條帶，係賦予在冷卻輥之表面之熔融金屬之冷卻體，亦即鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶，於為冷卻面之條帶表面的條帶寬方向中央部的0.647mm×0.647mm之區域具有深度1μm以上之凹部，且該深度1μm以上之凹部的最大面積為3000μm2以下；該凹部係藉由在冷卻輥的外周面形成的相對於冷卻輥旋轉方向為傾斜的拋光傷痕而得到的微細且分散的多個凹部。
  2. 如申請專利範圍第1項之鐵基非晶質合金條帶，其中，該區域中深度1μm以上且面積為100μm2以上之凹部的面積率為1%以上未達10%。
  3. 如申請專利範圍第2項之鐵基非晶質合金條帶，其中，該面積率為1%以上未達5%。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之鐵基非晶質合金條帶，其中，該凹部的最大面積為2500μm2以下。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之鐵基非晶質合金條帶，其中，相對於全部凹部個數有60%以上之該凹部符合下述式1；0.6≦L/W≦1.8．．．式1式1中，L表示凹部於鑄造方向上的長度，W表示凹部於與鑄造方向垂直之條帶寬方向上的寬度長。
  6. 如申請專利範圍第5項之鐵基非晶質合金條帶，其中，相對於全部凹部個數有30%以上之該凹部符合下述式2；0.6≦L/W≦1.2．．．式2。
  7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之鐵基非晶質合金條帶，其中，條帶寬之長度為70mm以上250mm以下。
  8. 一種鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶之製造方法，具有在冷卻輥之表面，以符合下述條件(1)~(6)之拋光刷輥連續地將該冷卻輥予以拋光同時賦予熔融金屬之步驟；(1)該拋光刷輥之刷毛的組成：含有聚醯胺樹脂及無機拋光研磨粒，(2)該無機拋光研磨粒的粒徑：60μm~90μm，(3)與該刷毛的縱向呈垂直之剖面的形狀：直徑0.7mm以上1.0mm以下之圓形，(4)該拋光刷輥相對於該冷卻輥的相對旋轉速度：10m/秒以上23m/秒以下，(5)該刷毛之前端部的旋轉方向與該冷卻輥之旋轉方向所成的角度θ：5°以上30°以下，(6)賦予熔融金屬時的壓力：20kPa以上30kPa以下。
  9. 如申請專利範圍第8項之鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶之製造方法，其中，該拋光刷輥更符合下述條件(7)~(8)；(7)該拋光刷輥的輥徑：直徑120mm以上300mm以下，(8)刷毛之前端部的刷毛密度：0.2根/mm2以上0.45根/mm2以下。
  10. 如申請專利範圍第8或9項之鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶之製造方法，其中，該聚醯胺樹脂為尼龍。
  11. 如申請專利範圍第8或9項之鐵基奈米結晶合金用之鐵基非晶質合金條帶之製造方法，其中，該無機拋光研磨粒之含量相對於該聚醯胺樹脂之含量的比，以質量基準計為10/90~40/60。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101442003B1 (ko) 2014-02-25 2014-09-24 주식회사 이음이엔씨 노후관 갱생용 자주차 안전주행장치
DE102019127776A1 (de) * 2019-08-14 2021-03-04 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Amorphes Metallband und Verfahren zum Herstellen eines amorphen Metallbands
DE102020104312A1 (de) * 2020-02-19 2021-08-19 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Anlage und Verfahren zum Herstellen eines Bandes mit einer Rascherstarrungstechnologie sowie metallisches Band
CN114574785A (zh) * 2020-12-01 2022-06-03 安泰非晶科技有限责任公司 一种非晶纳米晶合金带材及其制造方法
JP2023144882A (ja) * 2022-03-28 2023-10-11 株式会社プロテリアル 磁性シート、巻体状磁性シート、及び多層磁性シート

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1199202C (zh) * 2000-05-30 2005-04-27 精工爱普生株式会社 磁铁材料的制造方法、薄带状磁铁材料、粉末状磁铁材料及粘合磁铁

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS494371B2 (zh) 1971-09-14 1974-01-31
JPS594123B2 (ja) 1976-07-21 1984-01-27 松下電器産業株式会社 自動煮炊器
JPS61209755A (ja) * 1985-03-15 1986-09-18 Kawasaki Steel Corp 急冷金属薄帯製造用冷却ロ−ルの研摩方法
JPH07178516A (ja) * 1993-12-24 1995-07-18 Kawasaki Steel Corp アモルファス薄帯の製造装置
JP3328071B2 (ja) 1994-07-01 2002-09-24 川崎製鉄株式会社 急冷金属薄帯の製造装置
TW336901B (en) 1995-12-08 1998-07-21 Kawasaki Steel Co Manufacturing method and apparatus for non-crystalline metal tapes
JP2000054089A (ja) * 1998-07-31 2000-02-22 Kawasaki Steel Corp 表面性状と磁気特性に優れたＦｅ基アモルファス合金
JP4623400B2 (ja) * 1999-03-12 2011-02-02 日立金属株式会社 軟磁性合金薄帯ならびにそれを用いた磁心及び装置
JP3594123B2 (ja) 1999-04-15 2004-11-24 日立金属株式会社 合金薄帯並びにそれを用いた部材、及びその製造方法
JP3988644B2 (ja) 2000-05-30 2007-10-10 セイコーエプソン株式会社 磁石粉末およびボンド磁石
JP3611108B2 (ja) 2000-05-30 2005-01-19 セイコーエプソン株式会社 冷却ロールおよび薄帯状磁石材料
JP4529106B2 (ja) 2000-09-11 2010-08-25 日立金属株式会社 アモルファス合金薄帯の製造方法
US6749700B2 (en) 2001-02-14 2004-06-15 Hitachi Metals Ltd. Method for producing amorphous alloy ribbon, and method for producing nano-crystalline alloy ribbon with same
JP3494371B2 (ja) 2001-02-14 2004-02-09 日立金属株式会社 アモルファス合金薄帯の製造方法、およびこれを用いたナノ結晶合金薄帯の製造方法
JP4244123B2 (ja) 2002-08-20 2009-03-25 日立金属株式会社 レゾネータ
JP5079385B2 (ja) 2007-05-08 2012-11-21 新日本製鐵株式会社 非晶質合金薄帯の製造方法及び製造装置
CN101678443B (zh) * 2007-05-08 2013-01-16 新日本制铁株式会社 非晶合金薄带的制造方法和制造装置
JP5440606B2 (ja) * 2009-09-14 2014-03-12 日立金属株式会社 軟磁性アモルファス合金薄帯及びその製造方法、並びにそれを用いた磁心
CN103348420B (zh) * 2011-01-28 2016-06-15 日立金属株式会社 急冷Fe基软磁性合金薄带及其制造方法、以及铁心
CN102314985B (zh) * 2011-09-29 2013-01-09 安泰科技股份有限公司 一种铁基非晶合金宽带及其制造方法
IN2014DN02865A (zh) * 2011-10-06 2015-05-15 Hitachi Metals Ltd
US9978497B2 (en) * 2013-03-13 2018-05-22 Hitachi Metals, Ltd. Wound magnetic core and method of producing the same
CN105358727A (zh) * 2013-07-30 2016-02-24 杰富意钢铁株式会社 铁基非晶合金薄带
US10316396B2 (en) 2015-04-30 2019-06-11 Metglas, Inc. Wide iron-based amorphous alloy, precursor to nanocrystalline alloy
US20180369902A1 (en) 2015-11-26 2018-12-27 Hitachi Metals, Ltd. Fe-based amorphous alloy ribbon
JP2021159940A (ja) * 2020-03-31 2021-10-11 Tdk株式会社 合金薄帯、積層コア

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1199202C (zh) * 2000-05-30 2005-04-27 精工爱普生株式会社 磁铁材料的制造方法、薄带状磁铁材料、粉末状磁铁材料及粘合磁铁

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WO2018181604A1 (ja) 2018-10-04
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