JP3432661B2 - Fe-based amorphous alloy ribbon - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電力トランス、高
周波トランスなどの鉄心に用いられるＦｅ系非晶質合金
薄帯に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an Fe-based amorphous alloy ribbon used for iron cores of power transformers, high frequency transformers and the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】合金を溶融状態から急冷することによっ
て、連続的に薄帯や線を製造する方法として遠心急冷
法、単ロール法、双ロール法、等が知られている。これ
らの方法は、高速回転する金属製ドラムの内周面または
外周面に溶融金属をオリフィス等から噴出させることに
よって、急速に溶融金属を凝固させて薄帯や線を製造す
るものである。また、合金組成を適正に選ぶことによっ
て、液体金属に類似した非晶質合金を得ることができ、
磁気的性質あるいは機械的性質に優れた材料を製造する
ことができる。2. Description of the Related Art Centrifugal quenching method, single roll method, twin roll method, etc. are known as methods for continuously producing ribbons and wires by rapidly cooling alloy from a molten state. In these methods, a molten metal is jetted from an orifice or the like onto an inner peripheral surface or an outer peripheral surface of a metal drum rotating at a high speed to rapidly solidify the molten metal to produce a ribbon or a wire. Also, by properly selecting the alloy composition, an amorphous alloy similar to liquid metal can be obtained,
It is possible to manufacture a material having excellent magnetic properties or mechanical properties.

【０００３】この非晶質合金薄帯は、その優れた特性か
ら多くの用途において工業材料として有望視されてい
る。その中でも、電力トランスや高周波トランスなどの
鉄心材料の用途としては、鉄損が低く、かつ、飽和磁束
密度および透磁率が高いこと、等の理由からＦｅ系非晶
質合金薄帯、例えば、ＦｅＳｉＢ系、等が採用されてい
る。The amorphous alloy ribbon is regarded as a promising industrial material in many applications because of its excellent properties. Among them, as an application of iron core materials such as power transformers and high frequency transformers, Fe-based amorphous alloy ribbons such as FeSiB are used because of their low iron loss, high saturation magnetic flux density and high magnetic permeability. System, etc. are adopted.

【０００４】この系の非晶質薄帯を鋳造する場合、不純
物は鉄損等を劣化させるため、従来から不純物を極力低
く抑えた合金素材が用いられてきた。すなわち、鉄源と
しては電解鉄が用いられていた。具体的に抑制されてい
た不純物としてはＰおよびＳがあり、特開昭５９−１６
９４７号公報では、Ｓを０．０２重量％以下、Ｐを０．
０１５重量％以下に規定している。この公報には、Ｐは
鉄損を劣化させる元素として、また、Ｓは脆性を促進す
る元素として記載されている。組成は、Ｆｅを８６〜９
５重量％、Ｓｉを０〜１１重量％、Ｂを２〜４重量％、
Ｃを０〜１．５重量％に規定しており、これを原子％表
示に換算すると、Ｆｅが６５．９〜８５．４原子％、Ｓ
ｉが０〜１８．３原子％、Ｂが８．３〜１７．６原子
％、Ｃが０〜６．１原子％の広範囲をとっている。When casting an amorphous ribbon of this system, impurities deteriorate iron loss and the like, so that alloy materials in which impurities are suppressed as low as possible have been conventionally used. That is, electrolytic iron was used as the iron source. Impurities that have been specifically suppressed include P and S.
In Japanese Patent No. 947, S is 0.02 wt% or less and P is 0.
It is specified to be 015% by weight or less. In this publication, P is described as an element that deteriorates iron loss, and S is described as an element that promotes brittleness. The composition is 86-9 Fe.
5% by weight, 0 to 11% by weight of Si, 2 to 4% by weight of B,
C is specified to be 0 to 1.5% by weight, and when converted into an atomic% display, Fe is 65.9 to 85.4 atomic% and S is S.
i is 0 to 18.3 atomic%, B is 8.3 to 17.6 atomic%, and C is 0 to 6.1 atomic%.

【０００５】また、特開昭５７−１３７４５１号公報に
は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系非晶質薄帯における各種不純物元
素の最大許容量が示されており、例えば、Ｐは０．００
８原子％以下、Ｍｎは０．１２原子％以下、Ｓは０．０
２原子％以下と規定されている。この公報ではＦｅが７
８．５原子％超８０原子％未満、Ｓｉが５原子％以上１
０原子％以下、Ｂが１３原子％以上１６原子％以下に規
制されているから、各不純物元素の最大許容量を重量％
表示に換算すると、Ｐが０．００５３重量％以下、Ｍｎ
が０．１４重量％以下、Ｓが０．０１３６重量％以下と
なる。この公報においても不純物元素は特性を劣化させ
る元素とされている。Further, Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-137451 discloses maximum allowable amounts of various impurity elements in the Fe-Si-B type amorphous ribbon, for example, P is 0.00
8 atomic% or less, Mn is 0.12 atomic% or less, S is 0.0
It is specified to be 2 atomic% or less. In this publication, Fe is 7
More than 8.5 atomic% and less than 80 atomic%, Si 5 atomic% or more 1
Since 0 atom% or less and B are regulated to 13 atom% or more and 16 atom% or less, the maximum allowable amount of each impurity element is wt%.
Converted to a display, P is 0.0053% by weight or less, Mn
Is 0.14% by weight or less, and S is 0.0136% by weight or less. In this publication, the impurity element is also an element that deteriorates the characteristics.

【０００６】非晶質合金薄帯を製造する場合の各不純物
量の許容値がこれらの公報に示されているようにかなり
小さいために、鉄鋼石を原料とした通常の製鋼プロセス
で生産される鋼を非晶質合金薄帯の鉄源に使用すること
は困難と考えられていた。なぜならば、これらの鉄源に
は許容量以上の不純物が含まれているからである。Since the allowable value of each impurity amount in the case of producing an amorphous alloy ribbon is considerably small as shown in these publications, it is produced by a usual steelmaking process using iron ore as a raw material. It has been considered difficult to use steel as the iron source for amorphous alloy ribbons. This is because these iron sources contain more impurities than the allowable amount.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従
来、不純物元素の許容量がかなり低かったために、電解
鉄等の高純度な鉄源を使用しなければならなかった。高
純度な鉄源は高価であるために、薄帯合金コストが高く
なり、これが薄帯の製造コストを高くする一因になって
いた。薄帯を工業材料として広く普及させるためには、
製造コストを低減しなければならず、そのために、薄帯
合金コストを低減させることが強く望まれていた。ま
た、従来、１ロットの中で特性のばらつきがあり、これ
が歩留りを低下させ、製造コストを高くする一因になっ
ていた。As described above, conventionally, since the allowable amount of the impurity element was considerably low, it was necessary to use a high-purity iron source such as electrolytic iron. Since the high-purity iron source is expensive, the ribbon alloy cost is high, which has been one of the factors that increase the ribbon manufacturing cost. In order to popularize the ribbon as an industrial material,
The manufacturing cost must be reduced, and therefore, it has been strongly desired to reduce the ribbon alloy cost. Further, conventionally, there are variations in characteristics within one lot, which has been a cause of lowering the yield and increasing the manufacturing cost.

【０００８】本発明の目的は、薄帯合金素材として、電
解鉄等の高純度鉄源を用いず、安価な鉄源を使用しても
良好な特性を示す合金薄帯を提供すると同時に、薄帯の
歩留りを向上させた薄帯を提供することにある。An object of the present invention is to provide an alloy ribbon which exhibits good characteristics even when an inexpensive iron source is used as a ribbon alloy material without using a high-purity iron source such as electrolytic iron. It is to provide a thin strip with improved yield of the strip.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】合金の低コスト化を実現
するためには、鉄源として、例えば、不純物をある程度
含有する低品位な鉄源を使用できるようにすれば良い。
一般に、低品位な鉄源は安価である故、合金コストを低
減できるからである。本発明者らは、不純物元素とし
て、特に、Ｐ、Ｍｎ、Ｓに注目し、これらの不純物元素
の含有量が異なる各種のＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ合金を用い
て実験を行った。その結果、Ｐを微量含有すると、その
他の不純物を従来より多く含有しても、薄帯の特性劣化
は起こらないことを見い出した。すなわち、従来よりも
不純物量を大きくできるという知見を得るに至った。In order to reduce the cost of the alloy, for example, a low-grade iron source containing impurities to some extent can be used as the iron source.
This is because, in general, a low-grade iron source is inexpensive, so the alloy cost can be reduced. The present inventors paid particular attention to P, Mn, and S as impurity elements, and conducted experiments using various Fe-Si-B-C alloys having different contents of these impurity elements. As a result, it was found that when a small amount of P is contained, the characteristics of the ribbon are not deteriorated even if other impurities are contained in a larger amount than before. That is, they have come to the knowledge that the amount of impurities can be made larger than ever.

【００１０】また、Ｐ、Ｍｎ、Ｓを微量含有する成分系
において、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの量を限られたある狭い
範囲に限定することによって、鉄損が改善されるととも
に、１ロットにおける特性のばらつきが少ない薄帯が安
定して得られ、歩留りが向上することを見い出した。こ
れらの知見を基に検討を重ね、本発明を完成するに至っ
たのである。Further, in the component system containing a trace amount of P, Mn, and S, by limiting the amounts of Fe, Si, B, and C to a certain narrow range, iron loss is improved and one lot It has been found that a thin ribbon with little variation in characteristics in the can be stably obtained and the yield is improved. The present invention has been completed through repeated studies based on these findings.

【００１１】本発明は、下記の通りのものである。 （１） Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの主要元素および不純物で
構成される薄帯であり、主要元素の組成がＦｅ_ａＳｉ_ｂ
Ｂ_ｃＣ_ｄで表され、不純物として、重量％で、０．０１
７％以上０．１％以下のＰ、０．１５％以上０．５％以
下のＭｎ、０．００４％以上０．０５％以下のＳを含有
し、磁束密度１．３Ｔ、周波数５０Ｈｚでの単板測定に
よる鉄損が０．１２Ｗ／ｋｇ以下であることを特徴とす
る、交流における軟磁気特性に優れたＦｅ系非晶質合金
薄帯。ただし、ａ、ｂ、ｃおよびｄは、原子％で、 ８０＜ａ≦８２、 ２≦ｂ＜５、 １４≦ｃ≦１６、 ０．０２≦ｄ≦４、 であり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である。 （２） １ロットにおける磁束密度１．３Ｔ、周波数５
０Ｈｚでの単板測定による鉄損の最大値をＷ_ｍａｘ、最
小値をＷ_ｍｉｎとした場合、（Ｗ_ｍａｘ−Ｗ_ｍｉｎ）／
Ｗ_ｍｉｎ≦０．１５であることを特徴とする前記（１）
に記載の交流における軟磁気特性に優れたＦｅ系非晶質
合金薄帯。（３） Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの主要元素および不純物で
構成される薄帯であり、主要元素の組成がＦｅ _ａ Ｓｉ _ｂ
Ｂ _ｃ Ｃ _ｄ で表され、不純物として、重量％で、０．０１
７％以上０．１％以下のＰ、０．１５％以上０．５％以
下のＭｎ、０．００４％以上０．０５％以下のＳを含有
し、１ロットにおける磁束密度１．３Ｔ、周波数５０Ｈ
ｚでの単板測定による鉄損の最大値をＷ _ｍａｘ 、最小値
をＷ _ｍｉｎ とした場合、（Ｗ _ｍａｘ −Ｗ _ｍｉｎ ）／Ｗ
_ｍｉｎ ≦０．１５であることを特徴とする軟磁気特性に
優れたＦｅ系非晶質合金薄帯。 ただし、ａ、ｂ、ｃおよ
びｄは、原子％で、 ８０＜ａ≦８２、 ２≦ｂ＜５、 １４≦ｃ≦１６、 ０．０２≦ｄ≦４、 であり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である。 The present invention is as follows. (1) A thin ribbon composed of main elements of Fe, Si, B, and C and impurities, and the composition of the main elements is Fe _a Si _b.
It is represented by B _c C _d and is 0.01 % by weight as an impurity.
7 % or more and 0.1% or less of P, 0.15% or more and 0.5% or less of Mn, and 0.004% or more and 0.05% or less of S are contained.
For single plate measurement with magnetic flux density of 1.3T and frequency of 50Hz
A Fe-based amorphous alloy ribbon having excellent soft magnetic characteristics in alternating current, characterized by having an iron loss of 0.12 W / kg or less . However, a, b, c, and d are atomic%, 80 <a ≦ 82 , 2 ≦ b <5, 14 ≦ c ≦ 16, 0.02 ≦ d ≦ 4, and a + b + c + d = 100. ( 2 ) Magnetic flux density 1.3T, frequency 5 in 1 lot
When the maximum value of the iron loss measured by the single plate at 0 Hz is W _max and the minimum value thereof is W _min , (W _max −W _min ) /
The above (1 ), wherein W _min ≦ 0.15
The Fe-based amorphous alloy ribbon having excellent soft magnetic characteristics under alternating current as described in 1. (3) Fe, Si, B, C main elements and impurities
It is a thin ribbon composed of Fe _a Si _b whose main element composition is
It is represented by B _c C _d and is 0.01% by weight as an impurity.
7% or more and 0.1% or less P, 0.15% or more and 0.5% or less
Lower Mn, containing 0.004% to 0.05% S
However, the magnetic flux density in one lot is 1.3T and the frequency is 50H.
The maximum value of iron loss measured by a single plate at z is W _max , and the minimum value is
Is defined as W _min , (W _max −W _min ) / W
_For soft magnetic characteristics characterized by _min ≤ 0.15
Excellent Fe-based amorphous alloy ribbon. However, a, b, c and
And d are atomic%, 80 <a ≦ 82, 2 ≦ b <5, 14 ≦ c ≦ 16, 0.02 ≦ d ≦ 4, and a + b + c + d = 100.

【００１２】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
特徴は、従来、特性を劣化させる元素とされてきたＰを
０．０１７重量％以上０．１重量％以下の範囲で積極的
に含有させることによって、Ｍｎが０．１５重量％以上
０．５重量％以下、Ｓが０．００４重量％以上０．０５
重量％以下の如く、ＭｎおよびＳを従来の許容量以上含
む安価な鉄源の使用を可能にしたことである。また、こ
れらの不純物を含んだ系において最適成分範囲を探索し
ていたところ、Ｆｅを８０原子％超８２原子％以下、Ｓ
ｉを２原子％以上５原子％未満、Ｂを１４原子％以上１
６原子％以下の狭い限られた範囲に限定することによっ
て、鉄損が改善されるとともに、１ロットにおける鉄損
のばらつきが減少し、薄帯の歩留りを向上させることが
できたことである。The present invention will be described in detail below. The feature of the present invention is that P, which has been regarded as an element that deteriorates the characteristics, is
By positively containing 0.017 wt% or more and 0.1 wt% or less, Mn is 0.15 wt% or more and 0.5 wt% or less, and S is 0.004 wt% or more and 0.05
This makes it possible to use an inexpensive iron source containing Mn and S in an amount not less than the conventional permissible amount, such as Wt% or less. Further, when searching for the optimum component range in the system containing these impurities, it was found that Fe was more than 80 atomic% and 82 atomic% or less, and S
i is 2 atomic% or more and less than 5 atomic% and B is 14 atomic% or more and 1
It is possible to improve the iron loss and reduce the variation of the iron loss in one lot and improve the yield of the ribbon by limiting the iron loss to a narrow limited range of 6 atomic% or less.

【００１３】各元素の機能および含有量の適正範囲につ
いて述べる。Ｐを０．０１７重量％以上０．１重量％以
下の範囲にすると、前記したような安価な原料を用いた
場合でも単板測定による鉄損Ｗ_{１３／５０}（磁束密度
１．３Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける鉄損）が０．１２Ｗ
／ｋｇ以下の低い値を示す。Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系非晶質合
金薄帯を電力トランス等の鉄心として使う場合、鉄損は
できるだけ低くすることが要求されるが、Ｗ_{１３／５０}
が０．１２Ｗ／ｋｇ以下であれば非晶質薄帯として十分
な特性を発揮することができる。一方、Ｐの含有量が
０．０１７重量％未満の場合には、不純物元素Ｍｎおよ
びＳの許容量を拡大する効果が現れず、鉄損Ｗ
_{１３／５０}を０．１２Ｗ／ｋｇ以下にすることができな
くなる。Ｐの含有量を０．１重量％超とすると、もはや
Ｐ添加による不純物許容量拡大効果は現れなくなる。し
たがって、Ｐの含有量を０．０１７重量％以上０．１重
量％以下に限定した。さらに、大きな不純物許容量拡大
効果を得るためには、Ｐの含有量を０．０１７重量％以
上０．０３重量％以下にすることが好ましい。The function of each element and the proper range of the content will be described. When P is in the range of 0.017 % by weight or more and 0.1% by weight or less, the iron loss W _13/50 (flux density 1.3 T, frequency 50 Hz) measured by a single plate even when the above-mentioned inexpensive raw material is used. Loss of 0.12W
It shows a low value of / kg or less. When the Fe—Si—B type amorphous alloy ribbon is used as an iron core of a power transformer or the like, iron loss is required to be as low as possible _.
Is 0.12 W / kg or less, sufficient characteristics can be exhibited as an amorphous ribbon. On the other hand, if the P content is
If it is less than 0.017 % by weight, the effect of expanding the allowable amounts of the impurity elements Mn and S does not appear, and the iron loss W
_13/50 can not be below 0.12 W / kg a. When the content of P exceeds 0.1% by weight, the effect of increasing the allowable amount of impurities by adding P no longer appears. Therefore, the content of P is limited to 0.017 % by weight or more and 0.1% by weight or less. Furthermore, in order to obtain a large effect of expanding the allowable amount of impurities, the P content is preferably 0.017 % by weight or more and 0.03% by weight or less.

【００１４】次に、ＭｎおよびＳの含有量の限定理由を
述べる。Ｍｎを０．５重量％超、Ｓを０．０５重量％超
含有する場合には、Ｐを０．０１７重量％以上０．１重
量％以下含有しても、薄帯の鉄損値は０．１２Ｗ／ｋｇ
以下にすることができなくなる。したがって、Ｍｎを
０．５重量％以下、Ｓを０．０５重量％以下に限定し
た。一方、Ｍｎを０．１５重量％より少なくする場合、
Ｓを０．００４重量％より少なくする場合には、もは
や、安価な鉄源を使うことができなくなり、従来のよう
に高価な高純度な鉄源を使用しなければならなくなる。
その結果、合金コストが増大し好ましくない。したがっ
て、Ｍｎを０．１５重量％以上、Ｓを０．００４重量％
以上に限定した。さらに、Ｍｎ、Ｓの不純物元素の含有
量は、本発明で限定する範囲内においてできるだけ少な
い方が好ましく、Ｍｎを０．１５重量％以上０．３重量
％以下、Ｓを０．００４重量％以上０．０２重量％以下
にすることが好ましい。Next, the reasons for limiting the contents of Mn and S will be described. When Mn is contained by more than 0.5% by weight and S by more than 0.05% by weight, the iron loss value of the ribbon is 0 even if P is contained in the range of 0.017 % by weight or more and 0.1% by weight or less. .12 W / kg
You will not be able to: Therefore, Mn is limited to 0.5 wt% or less and S is limited to 0.05 wt% or less. On the other hand, when Mn is less than 0.15% by weight,
When S is less than 0.004% by weight, it is no longer possible to use an inexpensive iron source, and it is necessary to use an expensive and highly pure iron source as in the past.
As a result, alloy cost increases, which is not preferable. Therefore, Mn is 0.15% by weight or more and S is 0.004% by weight.
Limited to the above. Further, the content of the impurity elements of Mn and S is preferably as small as possible within the range limited by the present invention, and Mn is 0.15% by weight or more and 0.3% by weight or less, and S is 0.004% by weight or more. It is preferably 0.02% by weight or less.

【００１５】また、不純物を含有した成分系において最
適値を探索しているうちに、主要構成元素であるＦｅ、
Ｓｉ、Ｂ、Ｃの各元素の含有量を狭い限られた範囲に限
定すると、鉄損Ｗ_13/50 が０．１２Ｗ／ｋｇ以下になる
とともに、１ロットにおける鉄損の最大値をＷmax 、最
小値をＷmin とした場合、（Ｗmax −Ｗmin ）／Ｗmin
≦０．１５となって１ロットの全長に渡って均一な特性
を持つ薄帯が得られることを見い出した。これは、Ｆ
ｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの各元素の範囲を限定することによっ
て、非晶質形成能が安定化し、その結果、全長に渡って
均質な構造を持つ薄帯が得られることによるものと考え
られる。Ｆｅの含有量は通常、７０原子％以上であれば
鉄心としての実用的なレベルの飽和磁束密度が得られる
が、１．６Ｔ以上のより高い飽和磁束密度とするために
はＦｅを８０原子％超にする必要がある。一方、Ｆｅの
含有量が８６原子％超となると、非晶質の形成が困難と
なるが、非晶質を安定して得るためにはＦｅ含有量を８
２原子％以下にすればよいことを見い出した。以上のこ
とから、Ｆｅ含有量を８０原子％超８２原子％以下の範
囲に限定した。Further, while searching for the optimum value in the component system containing impurities, Fe, which is the main constituent element,
Si, B, Wmax when limited to a narrow limited range the content of each element and C, together with the iron loss W _13/50 is below 0.12 W / kg, the maximum value of the iron loss in one lot, the minimum When the value is Wmin, (Wmax-Wmin) / Wmin
It has been found that ≦ 0.15 and a thin strip having uniform properties over the entire length of one lot can be obtained. This is F
It is considered that by limiting the range of each element of e, Si, B, and C, the amorphous forming ability is stabilized, and as a result, a ribbon having a uniform structure over the entire length can be obtained. . If the Fe content is usually 70 atomic% or more, a practical level of saturation magnetic flux density can be obtained as an iron core, but in order to obtain a higher saturation magnetic flux density of 1.6 T or more, Fe is 80 atomic%. Need to be super. On the other hand, if the Fe content exceeds 86 atom%, it becomes difficult to form an amorphous material. However, in order to stably obtain an amorphous material, the Fe content is 8% or less.
It has been found that the content should be 2 atomic% or less. From the above, the Fe content was limited to the range of more than 80 atomic% and 82 atomic% or less.

【００１６】ＳｉおよびＢは、非晶質形成能および熱的
安定性を向上させるために添加する。Ｓｉが２原子％未
満、Ｂが１４原子％未満では非晶質が安定して得られ
ず、（Ｗmax −Ｗmin ）／Ｗmin ≦０．１５を満たすこ
とができなくなる。本発明のように不純物が含まれる鉄
源を使用する場合には、Ｓｉを５原子％以上にすると、
（Ｗmax −Ｗmin ）／Ｗmin ≦０．１５を満たすことが
できなくなる。また、Ｂを１６原子％超にすると、不純
物が含まれる鉄源を使用する場合には脆化が進み好まし
くなくなるとともに、原料コストが高くなってしまう。
したがって、Ｓｉを２原子％以上５原子％未満、Ｂを１
４原子％以上１６原子％以下の狭い範囲に限定した。Si and B are added in order to improve the amorphous forming ability and the thermal stability. If Si is less than 2 atomic% and B is less than 14 atomic%, an amorphous material cannot be stably obtained and (Wmax-Wmin) /Wmin≤0.15 cannot be satisfied. When using an iron source containing impurities as in the present invention, when Si is set to 5 atomic% or more,
It becomes impossible to satisfy (Wmax-Wmin) /Wmin≦0.15. On the other hand, if B exceeds 16 atom%, embrittlement progresses when an iron source containing impurities is used, which is not preferable and the raw material cost increases.
Therefore, Si is 2 atomic% or more and less than 5 atomic% and B is 1
It was limited to a narrow range of 4 atom% or more and 16 atom% or less.

【００１７】Ｃは、薄帯の鋳造性向上に効果がある元素
である。Ｃを含有させることによって、溶湯と冷却基板
の濡性が向上して良好な薄帯を形成することができる。
Ｃが０．０２原子％より少ない場合には、この効果が得
られない。また、Ｃを４原子％より多く含有させてもこ
の効果の向上は認められない。したがって、Ｃを０．０
２原子％以上４原子％以下に限定した。C is an element effective in improving the castability of the ribbon. By containing C, the wettability of the molten metal and the cooling substrate is improved, and a good ribbon can be formed.
When C is less than 0.02 atomic%, this effect cannot be obtained. Further, even if C is contained in an amount of more than 4 atomic%, this effect is not improved. Therefore, C is 0.0
It is limited to 2 at% or more and 4 at% or less.

【００１８】以上のように、従来は高価な高純度鉄源を
使用しなければ低い鉄損が得られなかったのに対して、
本発明のように従来の許容値以上の不純物が含まれる鉄
源を用いてもＷ_13/50 ≦０．１２Ｗ／ｋｇの低い鉄損が
得られる。また、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの含有量を従来よ
りも極狭い範囲に絞り込むことによって、１ロットにお
いて、（Ｗmax −Ｗmin ）／Ｗmin ≦０．１５という鉄
損が安定した薄帯が得られるようになった。これによっ
て、薄帯の合金コストの削減が可能になり、さらに、歩
留りの向上から、薄帯を安価に製造することが可能にな
った。As described above, in the past, low iron loss could not be obtained unless an expensive high-purity iron source was used.
Low iron loss of W _13/50 ≦ 0.12W / kg be used as the iron source include conventional allowable value or more impurities of the present invention is obtained. Further, by narrowing the contents of Fe, Si, B, and C to a much narrower range than in the past, a thin strip with a stable iron loss of (Wmax-Wmin) /Wmin≤0.15 can be obtained in one lot. It became so. As a result, the alloy cost of the ribbon can be reduced, and further, the improvement of the yield enables the ribbon to be manufactured at a low cost.

【００１９】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の薄帯の成分を決める場
合、先ず、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの含有量を原子％で決定
し、次に、それに対して、Ｐが０．０１７重量％以上
０．１重量％以下、Ｍｎが０．１５重量％以上０．５重
量％以下、Ｓが０．００４重量％以上０．０５重量％以
下の本発明の範囲内に入るように、これらの不純物を含
んだ安価な鉄源の成分スペックを決定するのである。例
えば、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの好ましい合金組成は、原子
％で示すとＦｅ_ｂａｌＳｉ_３．３Ｂ_１５．５Ｃ_１、Ｆｅ
_ｂａｌＳｉ_２．２Ｂ_１５．１Ｃ_１、等である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION When determining the components of the ribbon of the present invention, first, the contents of Fe, Si, B and C are determined in atomic%, and then P is 0.017 wt%. % Or more and 0.1% by weight or less, Mn is 0.15% by weight or more and 0.5% by weight or less, and S is 0.004% by weight or more and 0.05% by weight or less so as to fall within the range of the present invention. It determines the component specifications of an inexpensive iron source containing the impurities of. For example, the preferable alloy composition of Fe, Si, B, and C is, in atomic%, Fe _bal Si _3.3 B _15.5 C ₁ , Fe.
_bal Si _2.2 B _15.1 C ₁ , etc.

【００２０】本発明によって、例えば、鉄鋼石が原料で
ある製鋼プロセスで生産される一部の鋼種を合金の鉄源
に使用することが可能になったが、本発明の薄帯を製造
するための鉄源は、この製鋼プロセスで生産される鋼種
に限定されるわけではない。According to the present invention, it is possible to use, for example, some steel types produced in a steelmaking process in which iron ore is a raw material as an iron source of an alloy. Iron sources are not limited to the steel grades produced in this steelmaking process.

【００２１】本発明の薄帯は、本発明の合金成分を溶解
し、溶湯をスロットノズル等を通して高速で移動してい
る冷却基板の上に噴出し、該溶湯を急冷凝固させる方
法、例えば、単ロール法、双ロール法によって製造する
ことができる。単ロール装置には、ドラムの内壁を使う
遠心急冷装置、エンドレスタイプのベルトを使う装置、
および、これらの改良型である補助ロールやロール表面
温度制御装置を付属させたもの、減圧下あるいは真空
中、または不活性ガス中での鋳造装置も含まれる。本発
明では、薄帯の板厚、板幅などの寸法は特に限定しない
が、薄帯の板厚は、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以
下が好ましい。また、板幅は２０ｍｍ以上が好ましい。The ribbon of the present invention is a method of melting the alloy component of the present invention, jetting the molten metal through a slot nozzle or the like onto a cooling substrate moving at a high speed, and rapidly solidifying the molten metal, for example, a simple method. It can be manufactured by a roll method or a twin roll method. The single roll device includes a centrifugal quenching device that uses the inner wall of the drum, a device that uses an endless type belt,
In addition, a casting machine under reduced pressure or in a vacuum, or in an inert gas, which is an improved type of those equipped with an auxiliary roll or a roll surface temperature control device, is also included. In the present invention, the thickness and width of the thin strip are not particularly limited, but the thickness of the thin strip is preferably 10 μm or more and 100 μm or less. The plate width is preferably 20 mm or more.

【００２２】[0022]

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明す
る。実施例１ Ｐを０．０１８重量％、Ｍｎを０．２１重量％、Ｓを
０．００６重量％含有させたＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ合金を
アルゴン雰囲気中で溶解し、単ロール法で薄帯に鋳造し
た。鋳造雰囲気は大気中である。この際、表１に示すよ
うにＦｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ含有の割合を変化させて、これ
らの元素の含有割合と薄帯特性との関係を調べた。Ｆ
ｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの割合は、Ｆｅ＋Ｓｉ＋Ｂ＋Ｃ＝１０
０原子％として表示してある。使用した単ロール薄帯製
造装置は、直径５８０ｍｍの銅合金製冷却ロール、試料
溶解用の高周波電源、先端にスロットノズルが付いてい
る石英るつぼ等から構成される。この実験では、長さ２
５ｍｍ、幅０．４ｍｍのダブルスロットノズルを使用し
た。スロット間隔は１ｍｍである。得られた薄帯の板厚
は、約５０μｍであった。EXAMPLES The present invention will be further described below with reference to examples. Example 1 An Fe-Si-B-C alloy containing 0.018% by weight of P, 0.21% by weight of Mn, and 0.006% by weight of S was melted in an argon atmosphere and thinned by a single roll method. Cast into a belt. The casting atmosphere is the atmosphere. At this time, as shown in Table 1, the contents of Fe, Si, B, and C were changed, and the relationship between the contents of these elements and the ribbon characteristics was investigated. F
The ratio of e, Si, B and C is Fe + Si + B + C = 10
It is expressed as 0 atom%. The single roll ribbon manufacturing apparatus used comprises a copper alloy cooling roll having a diameter of 580 mm, a high frequency power source for sample melting, a quartz crucible with a slot nozzle at its tip, and the like. In this experiment, length 2
A double slot nozzle having a width of 5 mm and a width of 0.4 mm was used. The slot spacing is 1 mm. The plate thickness of the obtained ribbon was about 50 μm.

【００２３】薄帯の鉄損は、ＳＳＴ（Single Strip Tes
ter)を用いて行った。測定条件は磁束密度１．３Ｔ、周
波数５０Ｈｚである。鉄損測定用試料には、１ロットの
全長に渡って１２箇所から１２０ｍｍ長さに切断した薄
帯を用い、それらの薄帯を３６０℃で１時間磁場中でア
ニールを行って測定に供した。アニール中の雰囲気は窒
素である。The iron loss of the thin ribbon is SST (Single Strip Tes
ter). The measurement conditions are a magnetic flux density of 1.3 T and a frequency of 50 Hz. As the samples for measuring iron loss, thin strips cut from 12 locations to 120 mm length over the entire length of one lot were used, and these thin strips were annealed in a magnetic field at 360 ° C. for 1 hour and subjected to measurement. . The atmosphere during annealing is nitrogen.

【００２４】Ｗmax 、Ｗmin の値および偏差（（Ｗmax
−Ｗmin ）／Ｗmin ）の値を、表１に示した。Ｗmax 、
Ｗmin は、それぞれ１ロットの中での鉄損の最大値およ
び最小値である。The values of Wmax and Wmin and the deviation ((Wmax
The values of -Wmin) / Wmin) are shown in Table 1. Wmax,
Wmin is the maximum and minimum values of iron loss in each lot.

【００２５】[0025]

【表１】 [Table 1]

【００２６】表１の試料Ｎｏ．１〜２４の結果から明ら
かなように、Ｐ、Ｍｎ、Ｓを本発明範囲内で含有し、Ｆ
ｅを８０原子％超８２原子％以下、Ｓｉを２原子％以上
５原子％未満、Ｂを１４原子％以上１６原子％以下、Ｃ
を０．０２原子％以上４原子％以下の本発明の狭い範囲
にすることによって、磁束密度１．３Ｔ、周波数５０Ｈ
ｚにおける鉄損が０．１２Ｗ／ｋｇ以下になり、かつ、
（Ｗmax −Ｗmin ）／Ｗmin が０．１５以下となり、薄
帯の全長に渡って均一な軟磁気特性に優れた薄帯が得ら
れる。これに対して、試料Ｎｏ．２５〜３４に示す比較
例の成分範囲では、鉄損は０．１２Ｗ／ｋｇより大きく
なる部位が存在し、（Ｗmax −Ｗmin ）／Ｗmin も０．
１５より大きくなってしまうか、あるいは、（Ｗmax −
Ｗmin ）／Ｗmin が０．１５以下の場合でも薄帯の脆化
が大きくなってしまった。以上のことから、本発明によ
って、Ｐ、Ｍｎ、Ｓを含有している従来よりも低品位な
素材を使用できることがわかった。Sample No. 1 in Table 1 As is clear from the results of 1 to 24, P, Mn and S are contained within the range of the present invention, and
e more than 80 atomic% and 82 atomic% or less, Si 2 atomic% or more and less than 5 atomic%, B 14 atomic% or more and 16 atomic% or less, C
Of 0.02 atomic% or more and 4 atomic% or less within the narrow range of the present invention, the magnetic flux density is 1.3 T and the frequency is 50 H.
the iron loss at z is 0.12 W / kg or less, and
(Wmax-Wmin) / Wmin is 0.15 or less, and a ribbon having excellent soft magnetic characteristics is obtained over the entire length of the ribbon. On the other hand, the sample No. In the composition range of the comparative examples shown in Nos. 25 to 34, there is a portion where the iron loss is larger than 0.12 W / kg, and (Wmax-Wmin) / Wmin is also 0.
It becomes larger than 15 or (Wmax-
Even when Wmin) / Wmin was 0.15 or less, embrittlement of the ribbon became large. From the above, it was found that according to the present invention, a lower quality material containing P, Mn, and S than before can be used.

【００２７】実施例２ 主要構成元素であるＦｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃが原子％で、Ｆ
ｅ_80.2Ｓｉ_3.3 Ｂ_15.5Ｃ₁ なる組成に対して、Ｐ、Ｍ
ｎ、Ｓが種々の割合で含有している合金を用いて、単ロ
ール法で薄帯を鋳造した。用いた装置は実施例１のもの
と同じである。ただし、スロットノズルは長さ２５ｍ
ｍ、幅０．６ｍｍのシングルスロットノズルを使用し
た。得られた薄帯の板厚は、約３５μｍであった。薄帯
の鉄損を評価するための測定片の採取方法および測定条
件は実施例１と同じである。その評価結果を、表２に示
す。 Example 2 Fe, Si, B, and C, which are main constituent elements, are atomic% and F
e _80.2 Si _3.3 B _15.5 C ₁ composition, P, M
Thin strips were cast by the single roll method using alloys containing n and S in various ratios. The apparatus used is the same as that of the first embodiment. However, the slot nozzle is 25m long
A single slot nozzle with m and a width of 0.6 mm was used. The plate thickness of the obtained ribbon was about 35 μm. The method for collecting the measurement pieces and the measurement conditions for evaluating the iron loss of the ribbon are the same as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 2.

【００２８】[0028]

【表２】 [Table 2]

【００２９】表２の試料Ｎｏ．１〜１１の結果から明ら
かなように、Ｐが０．０１７重量％以上０．１重量％以
下、Ｍｎが０．１５重量％以上０．５重量％以下、Ｓが
０．００４重量％以上０．０５重量％以下の本発明範囲
内にある場合、磁束密度１．３Ｔ、周波数５０Ｈｚにお
ける鉄損が０．１２Ｗ／ｋｇ以下になり、かつ、（Ｗ
_ｍａｘ−Ｗ_ｍｉｎ）／Ｗ_ｍｉｎが０．１５以下となり、
薄帯の全長に渡って均一な軟磁気特性に優れた薄帯が得
られる。これに対して、試料Ｎｏ．１２〜２１に示した
ように、Ｐ、Ｍｎ、Ｓの少なくとも一元素が本発明の範
囲を外れる場合には、鉄損は０．１２Ｗ／ｋｇより大き
くなる部位が存在してしまう。さらに、試料Ｎｏ．１８
〜２１では（Ｗ_ｍａｘ−Ｗ_ｍｉｎ）／Ｗ_ｍｉｎも０．１
５より大きくなってしまった。Sample No. 2 in Table 2 As is clear from the results of 1 to 11 , P is 0.017 wt% or more and 0.1 wt% or less, Mn is 0.15 wt% or more and 0.5 wt% or less, and S is 0.004 wt% or more and 0 or less. When it is within the range of the present invention of 0.05% by weight or less, the magnetic flux density is 1.3 T, the iron loss at a frequency of 50 Hz is 0.12 W / kg or less, and (W
_max- W _min ) / W _min becomes 0.15 or less,
It is possible to obtain a thin ribbon having excellent uniform soft magnetic characteristics over the entire length of the thin ribbon. On the other hand, the sample No. As shown in 12 to 21, when at least one element of P, Mn, and S is out of the range of the present invention, there is a portion where the iron loss becomes larger than 0.12 W / kg. Further, the sample No. 18
In _{~ 21 (W max -W min)} / W min also 0.1
It's bigger than 5.

【００３０】また、Ｎｏ．１２の結果から、不純物が無
い場合、すなわち、従来の電解鉄を用いた場合には本発
明のＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃの狭い組成範囲では０．１２Ｗ
／ｋｇ以下の鉄損は得られない。したがって、本発明の
組成範囲は、Ｐ、Ｍｎ、Ｓの不純物が所定量存在する時
にのみ現れる低鉄損領域であることが分る。以上のこと
から、本発明によれば、Ｐ、Ｍｎ、Ｓが含有している従
来よりも低品位な素材を使用できる。No. From the results of No. 12 , when there is no impurity, that is, when conventional electrolytic iron is used, 0.12 W is obtained in the narrow composition range of Fe—Si—B—C of the present invention.
Iron loss of less than / kg cannot be obtained. Therefore, it can be seen that the composition range of the present invention is a low iron loss region that appears only when the impurities of P, Mn, and S are present in a predetermined amount. From the above, according to the present invention, a lower quality material containing P, Mn and S than before can be used.

【００３１】実施例３ 鉄源に製鋼プロセスで生産された鋼種を用いて、実施例
１と同様の単ロール薄帯製造装置および製造条件を用い
て薄帯を製造した。使用した鉄源の組成は、０．００３
３重量％Ｃ、０．８２重量％Ｓｉ、０．０１７８重量％
Ｐ、０．２１重量％Ｍｎ、０．００６重量％Ｓ、残部Ｆ
ｅである。また、得られた薄帯の組成はＦｅ_80.4Ｓｉ
_3.2 Ｂ_15.4Ｃ_1.0 （原子％）に対して、０．０１７重量
％Ｐ、０．２０重量％Ｍｎ、０．００５重量％Ｓが含有
しているものであった。薄帯の板厚は約５０μｍであっ
た。 Example 3 A steel strip produced by the steelmaking process was used as an iron source, and a ribbon was produced using the same single-roll ribbon production apparatus and production conditions as in Example 1. The composition of the iron source used is 0.003
3 wt% C, 0.82 wt% Si, 0.0178 wt%
P, 0.21 wt% Mn, 0.006 wt% S, balance F
It is e. The composition of the obtained ribbon is Fe _80.4 Si.
_3.2 0.01% by weight of P, 0.20% by weight of Mn, and 0.005% by weight of S relative to B _15.4 C _1.0 (atomic%). The thickness of the ribbon was about 50 μm.

【００３２】実施例１と同様にして測定した薄帯の鉄損
の最大値Ｗmax は０．０９４Ｗ／ｋｇ、最小値Ｗmin は
０．０８８Ｗ／ｋｇであり、（Ｗmax −Ｗmin ）／Ｗmi
n ＝０．０７となって、薄帯の全長に渡って均一な軟磁
気特性に優れた薄帯が得られた。以上のことから、本発
明によって、Ｐ、Ｍｎ、Ｓが含有している従来よりも低
品位な素材を使用できることが分る。The maximum value Wmax of the iron loss of the ribbon measured in the same manner as in Example 1 was 0.094 W / kg, the minimum value Wmin was 0.088 W / kg, and (Wmax-Wmin) / Wmi
With n = 0.07, a thin ribbon having excellent soft magnetic properties over the entire length of the thin ribbon was obtained. From the above, it can be seen that according to the present invention, a lower quality material containing P, Mn and S can be used.

【００３３】[0033]

【発明の効果】本発明によれば、合金薄帯の鉄源に低品
位の材料の使用が可能となり、その結果、薄帯製造時の
合金コストの低減が実現し、安価な薄帯を製造すること
ができる。According to the present invention, it is possible to use a low-grade material for the iron source of the alloy ribbon, and as a result, it is possible to reduce the alloy cost at the time of producing the ribbon and to manufacture an inexpensive ribbon. can do.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−16947（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−95760（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 45/10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-59-16947 (JP, A) JP-A-9-95760 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. ⁷ , DB name) C22C 38/00-45/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの主要元素および不純
物で構成される薄帯であり、主要元素の組成がＦｅ_ａＳ
ｉ_ｂＢ_ｃＣ_ｄで表され、不純物として、重量％で、０．
０１７％以上０．１％以下のＰ、０．１５％以上０．５
％以下のＭｎ、０．００４％以上０．０５％以下のＳを
含有し、磁束密度１．３Ｔ、周波数５０Ｈｚでの単板測
定による鉄損が０．１２Ｗ／ｋｇ以下であることを特徴
とする、交流における軟磁気特性に優れたＦｅ系非晶質
合金薄帯。 ただし、ａ、ｂ、ｃおよびｄは、原子％で、 ８０＜ａ≦８２、 ２≦ｂ＜５、 １４≦ｃ≦１６、 ０．０２≦ｄ≦４、 であり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である。1. A thin ribbon composed of main elements of Fe, Si, B, and C and impurities, and the composition of the main elements is Fe _a S.
i _b is represented by B _c C _d, as an impurity, in weight percent, 0.
017 % or more and 0.1% or less P, 0.15% or more 0.5
% Mn, 0.004% or more and 0.05% or less S, and has a magnetic flux density of 1.3 T and a frequency of 50 Hz.
A Fe-based amorphous alloy ribbon having excellent soft magnetic characteristics in alternating current, characterized in that the iron loss according to a constant value is 0.12 W / kg or less . However, a, b, c, and d are atomic%, 80 <a ≦ 82 , 2 ≦ b <5, 14 ≦ c ≦ 16, 0.02 ≦ d ≦ 4, and a + b + c + d = 100. 【請求項２】１ロットにおける磁束密度１．３Ｔ、周波
数５０Ｈｚでの単板測定による鉄損の最大値を
Ｗ_ｍａｘ、最小値をＷ_ｍｉｎとした場合、（Ｗ_ｍａｘ−
Ｗ_ｍｉｎ）／Ｗ_ｍｉｎ≦０．１５であることを特徴とす
る請求項１に記載の交流における軟磁気特性に優れたＦ
ｅ系非晶質合金薄帯。2. When W _{max is} the maximum value and W _min is the minimum value of the iron loss measured by a single plate at a magnetic flux density of 1.3 T and a frequency of 50 Hz in one lot, (W _max −
W _min ) / W _min ≦ 0.15, F having excellent soft magnetic characteristics under alternating current according to claim 1.
e-type amorphous alloy ribbon. 【請求項３】Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの主要元素および不純
物で構成される薄帯であり、主要元素の組成がＦｅ _ａ Ｓ
ｉ _ｂ Ｂ _ｃ Ｃ _ｄ で表され、不純物として、重量％で、０．
０１７％以上０．１％以下のＰ、０．１５％以上０．５
％以下のＭｎ、０．００４％以上０．０５％以下のＳを
含有し、１ロットにおける磁束密度１．３Ｔ、周波数５
０Ｈｚでの単板測定による鉄損の最大値をＷ_ｍａｘ、最
小値をＷ_ｍｉｎとした場合、（Ｗ_ｍａｘ−Ｗ_ｍｉｎ）／
Ｗ_ｍｉｎ≦０．１５であることを特徴とする軟磁気特性
に優れたＦｅ系非晶質合金薄帯。ただし、ａ、ｂ、ｃおよびｄは、原子％で、 ８０＜ａ≦８２、 ２≦ｂ＜５、 １４≦ｃ≦１６、 ０．０２≦ｄ≦４、 であり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である。 3. Main elements and impurities of Fe, Si, B and C
It is a thin ribbon composed of a material and the composition of the main elements is Fe _a S.
i _b B _c C _d , and as impurities, in% by weight, 0.
017% or more and 0.1% or less P, 0.15% or more 0.5
% Or less Mn, 0.004% or more and 0.05% or less S
Containing flux density 1.3T in one lot, the frequency 5
When the maximum value of the iron loss measured by the single plate at 0 Hz is W _max and the minimum value thereof is W _min , (W _max −W _min ) /
Fe-based amorphous alloy ribbon having excellent soft magnetic properties you being a W _min ≦ 0.15. However, a, b, c, and d are atomic%, 80 <a ≦ 82, 2 ≦ b <5, 14 ≦ c ≦ 16, 0.02 ≦ d ≦ 4, and a + b + c + d = 100.