JP2006045662A - 非晶質合金薄帯 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 合金組成がFeaSibBcCdで表され、原子%で76≦a<84%、0<b≦12%、8≦c≦18%、0.01≦d≦3%および不可避不純物からなる非晶質合金薄帯であり、前記非晶質合金薄帯のフリー面及びロール面、表面から内部にかけてCの濃度分布を測定すると2〜20nmの深さの範囲内にCの濃度分布のピーク値が存在することを特徴とする非晶質合金薄帯。
【選択図】 図1
Description
より好ましい組成はFeとBの組成が80≦a≦83%、0<b≦5%、12≦c≦18%であり、Si量とC量の比がb≦(0.5×a-36)×d1/3である非晶質合金薄帯であってアニール後のBSが1.60T以上、B80が1.55T以上である。
また、本発明の非晶質合金薄帯は、アニール後の磁束密度が1.4T、周波数50Hzでのトロイダル試料の鉄損W14/50が0.28W/kg以下であることを特徴とする。
また、本発明の非晶質合金薄帯は、アニール後の破壊歪εが0.020以上であることを特徴とする。ここで、破壊歪εとは厚さt、180℃破壊試験をしたときの破壊半径をrとしたときε=t/(2r-t)で算出され、180℃曲げ可能なときε=1を示す。
これらの非晶質合金薄帯は、鋳造時にCOまたはCO2ガスをロールに所定量を吹き付け非晶質合金薄帯のロール面の表面粗さRaを0.6μm以下にすることで得られる。表面粗さRaは表面粗さ計にて算術平均粗さRaを5点測定した平均値を示す。
Fe量aは76%より少ないと鉄心材料として十分な飽和磁束密度が得られずまた84%以上では熱安定性が低下し、安定した非晶質合金薄帯が製造できなくなるためである。高飽和磁束密度を得るためにはaは80%以上83%以下が好ましい。さらにFe量の50%以下をCo,Niの1種または2種で置換してもよく、高飽和磁束密度を得るためには置換量をCoは40%以下、Niは10%以下とするのが好ましい。
Si量bは非晶質形成能に寄与する元素で飽和磁束密度を向上させるためには12%以下とする必要があり、高飽和磁束化するためには5%以下であることが好ましい。
B量cは非晶質形成能に最も寄与し、8%未満では熱安定性が低下してしまい、18%より多いと添加しても非晶質形成能などの改善効果が見られない。高飽和磁束密度な非晶質の熱安定性を保つには12%以上であることが好ましい。
Cは角形性および飽和磁束密度の向上に効果があり、C量dは0.01%未満ではほとんど効果がなく3%より多くすると脆化と熱安定性が低下する。
またCr,Mo,Zr,Hf,Nbの1種以上の元素を0.01〜5%含んでもよく、不可避な不純物としてMn, S, P, Sn, Cu, Al, Ti, から少なくとも1種以上の元素を0.50%以下含有してもよい。
(実施例1)
Fe82Si2B14C2の組成の母合金200gを作製し、高周波溶解した溶湯を25-30m/sで回転するCuロールに噴出し、非晶質合金薄帯を作製した。なおCuロールの噴出口位置後方よりCO2ガスを吹き付けながら鋳造をおこない、吹付け量を変化させながら、C偏析層が表面から2から20nmに形成された非晶質合金薄帯の特性を測定した。非晶質合金薄帯は幅5、10、20mm、厚さ23-25μmでアニールを300-400℃でおこない鉄損が最も小さいアニール温度での特性にて比較をおこなった。特性を表1に示す。BS、B80は単板試料、磁束密度1.3T周波数50Hzでの鉄損W13/50、磁束密度1.4T周波数50Hzでの鉄損W14/50は外径25mm、内径20mmのトロイダルにて測定。応力緩和度は、石英リングに単板試料を巻きつけた初期の直径を(石英リングに巻きつけたときの試料の直径)R0とし、アニール後石英リングより取り外したあとの試料の直径をRとし、R/R0×100より算出した。破壊歪εは厚さt、180℃破壊試験をしたときの破壊半径をrよりε=t/(2r-t)で算出した。C偏析層位置はロール面表面をオージェ電子分光装置で分析し、C濃度が内部の均一濃度より大きい部分を偏析とみなしその位置間を示した。またサンプル1のロール面の表面深さ方向元素分析を堀場製作所製GD-OES(グロー放電発光表面分析装置)にて定量測定した結果を図3に示す。分析結果のC偏析層の最も濃度が高い部分のY軸値をピーク値として読み取った。またサンプル1から3の表面粗さRaの平均値は0.35であった。
実施例1で作製した非晶質合金薄帯の中でC偏析層位置が2-20nmに形成されなかったサンプルの特性を表2に示す。サンプル4から6の表面粗さRaの平均値は0.78であった。サンプル1から3と比べてW13/50に大きな差はみられないがW14/50では0.05W/kg以上の差が生じ、さらに破壊歪εも低下している。表面粗さよりC偏析層が不均一になりその影響で高磁束密度領域での特性および脆性が低下している。
表3に示す組成の母合金200gを作製し、実施例1と同様に幅5mmの非晶質合金薄帯を作製した。特性を表3に示す。鉄損は飽和磁束密度と角形性どちらも高いことが重要であり、特に動作磁束密度が高くなるとB80の値が高い試料ほど鉄損を低く保つことが可能である。またサンプル8のロール面の表面深さ方向元素分析結果を図4に示す。またサンプル7から24の表面粗さRaの平均値は0.38であった。
実施例1と同様の方法で表4に示す組成の非晶質合金薄帯を作製した。特性を表4に示す。C量dが4%では脆化が大きくなる。さらに応力緩和度が高いが熱安定性が低下しているため角形性も低くなる。またSi量が多い組成は応力緩和度が低いとともに飽和磁束密度が低下するため高い動作磁束密度での鉄損が大きくなる。
Claims (7)
- 合金組成がFeaSibBcCdで表され、原子%で76≦a<84%、0<b≦12%、8≦c≦18%、0.01≦d≦3%および不可避不純物からなる非晶質合金薄帯であり、前記非晶質合金薄帯のフリー面及びロール面、表面から内部にかけてCの濃度分布を測定すると2〜20nmの深さの範囲内にCの濃度分布のピーク値が存在することを特徴とする非晶質合金薄帯。
- Fe量aが80≦a≦83%、Si量bが0<b≦5%、B量cが12≦c≦18%であり、アニール後の飽和磁束密度が1.60T以上であることを特徴とする請求項1に記載の非晶質合金薄帯。
- 原子%でSi量bとC量dがb≦(0.5×a-36)×d1/3である請求項1または2に記載の非晶質合金薄帯。
- アニール後の外部磁界80A/mの磁束密度が1.55T以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載の非晶質合金薄帯。
- アニール後の磁束密度1.4T, 周波数50Hzでのトロイダル試料の鉄損W14/50が0.28W/kg以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項4に記載の非晶質合金薄帯。
- アニール後の破壊歪εが0.020以上であることを特徴とする請求項1及至請求項5に記載の非晶質合金薄帯。
- Fe量の50%以下をCo,Niの1種または2種で置換した請求項1に記載の非晶質合金薄帯。
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