JP3822440B2 - 脆性の薄い金属ストリップの処理方法と、ナノ結晶合金のストリップからなる磁性部品 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、脆性の薄い金属ストリップの処理方法と、切断等の成形操作を含むことができるストリップ処理によって得られた製品とに関する。特に、この方法は、ナノ結晶付着された構造をもつ金属ストリップにおける切断により、磁気用途の部品を得ることに関する。
【０００２】
磁性合金、特に透磁率の高い合金からなる薄いストリップを製造することが提案されている。このストリップは、たとえば寸法１〜１００ｎｍのアモルファスマトリクスで、きわめて微細な粒子から主に構成される構造を有する。このような合金は、ナノ結晶合金と呼ばれる。
【０００３】
ナノ結晶金属材料は、１個の冷却シリンダまたは２個の冷却シリンダの間で、溶融金属の鋳込みおよび急冷によって作成されるアモルファスストリップまたは帯から、たとえば厚さ約２０μｍの薄いストリップとして得られる。アモルファスストリップまたは帯は、たとえば容量の５０％を超える本質的な部分でナノ結晶構造を成長するように、約１時間の間、約５５０℃の温度に保たれることによって熱処理される。
【０００４】
こうした熱処理の前に、たとえば約２００℃の低温で事前熱処理を行うことができる。
【０００５】
鉄を主成分とする軟磁性合金の鋳込み、冷却、次いで熱処理を行う場合、ナノ結晶状態にあるストリップから、磁気回路鉄心等の製品を得ることができる。これらの製品は、構造がナノ結晶構造とは異なる材料の場合、一般には得られない優れた磁気特性を有する。
【０００６】
しかしながら、ナノ結晶構造を持つストリップまたは帯の欠点は、これらのストリップまたは帯が、非常に脆弱であり、従って、機械的な作用を少しでも及ぼせばストリップまたは帯が破壊される。また、ナノ結晶構造のストリップまたは帯を操作可能にするには、ストリップにもたらされる応力がたとえ非常に弱くても、この応力によって脆弱な破砕が引き起こされるので、細心の注意を払う必要がある。ナノ結晶構造を持つストリップから、磁極鉄心等の磁性部品を製造するために現在知られている唯一の方法は、アモルファス状態の磁性合金ストリップを巻いてから、ナノ結晶構造が成長する温度でこのストリップを熱処理することからなる。熱処理は、場合によっては、これらのナノ結晶合金のヒステリシスサイクルを変えるように磁界のもとで実施可能である。
【０００７】
従って、現在のところ、機械処理操作または、たとえば切断を含む加工操作によって、ナノ結晶磁性部品を製造することはできない。
【０００８】
ナノ結晶磁性合金ストリップから、幾何学的な形状が適切に決められている輪郭を持つ磁性部品を得ることは、非常に有効である。特に、ナノ結晶ストリップから、リング形、Ｕ字形、Ｅ形の磁性部品、あるいはまた時計用の複雑な形状の部品を製造可能にすることは、きわめて有効である。
【０００９】
一般に、厚みが薄く、ほぼ０．１ｍｍ未満である、脆性の薄い金属ストリップを処理する方法を提供することは、非常に有効である。ストリップの処理は、脆性のストリップに特に切断または折り曲げなどの応力をかける、少なくとも一つのステップを実施する。
【００１０】
欧州特許ＥＰ−０６８７１３４では、樹脂層により互いに結合される複数の薄いストリップを含む層状の磁極鉄心を備えた、小型変圧器を構成することが提案されている。層状材料は、得ようとする鉄心のサイズに切断される。
【００１１】
米国特許第４５５８２４７号では、アモルファス磁性合金からなるストリップを巻きつけた飽和鉄心と、鉄心の連続する巻きの間に介在する絶縁フィルムとが記載されている。
【００１２】
従って、本発明の目的は、厚さが０．１ｍｍ未満の少なくとも一つの脆性の薄い金属ストリップの処理方法を提案することにあり、薄い金属ストリップに応力をかける少なくとも一つのステップを含み、この方法は、処理中に脆性のストリップが破砕するおそれを回避することができ、特に、脆性の薄いストリップから正確および／または複雑な幾何学形状の部品を得ることができる。
【００１３】
このため、薄い金属ストリップに応力をかけるステップに先立って、脆性の薄い金属ストリップの変形および破砕特性を変える１〜１００μｍの厚みの接着層をこのストリップ上で得るように、少なくとも一つのポリマー材料を含む被覆層によりストリップの少なくとも片面を被覆し、脆性の薄いストリップに応力をかけるステップを、被覆層で被覆されたストリップに実施する。
【００１４】
次に、本発明の適切な理解のために、添付図面を参照しながら例として、ナノ結晶磁性合金からなるストリップから磁性部品を切断により得るための、本発明による方法の実施形態について説明する。
【００１５】
以下に説明する本発明による方法は、平らな磁性部品を、ナノ結晶の磁性材料として製造するために使用される。
【００１６】
磁性材料は軟磁性材料であり、一般に、主に鉄を含む合金から構成され、あるいは場合によっては、鉄と、ニッケルやコバルトなどの強磁性金属との混合物、ならびに、銅、ケイ素、ホウ素とニオビウム等の金属との混合物から構成される。
【００１７】
磁性材料は、同様に、鉄、ジルコニウム、銅、ケイ素を含むことができ、場合によっては銅とケイ素を含むことができる。
【００１８】
従って、本発明が適用される磁性合金は、たとえばＦｅ−Ｃｕ−Ｎｂ−Ｂ−ＳｉまたはＦｅ−Ｚｒ−（Ｃｕ）−Ｂ−（Ｓｉ）タイプの合金である（記号ＣｕとＳｉの括弧は、これらの元素が場合によってはなくてもよいことを示している）。
【００１９】
もちろん、本発明は、他の磁性合金にも適用可能である。
【００２０】
たとえば、鉄を主成分とし、次の原子組成を有する合金を製造した。
【００２１】
Ｆｅ_７３．５Ｃｕ_１Ｎｂ_３Ｓｉ_１３．５Ｂ_９
合金の元素の指数として与えられている数は、合金におけるこれらの元素の原子的な割合に対応する。
【００２２】
溶融状態にある鉄の合金は、適正な熱伝導性のシリンダに鋳込まれ、厚さ約２０μｍ、幅５ｍｍ以上のアモルファス状態のストリップまたは帯を得るように、有効に冷却される。
【００２３】
次に、アモルファス状態の帯またはストリップを、約１時間にわたって５５０℃前後の温度で焼きなまし熱処理し、ストリップのかなりの容積部分に微小結晶構造すなわちナノ結晶構造を得る。たとえば、この構造は、少なくとも５０容量％が１００ｎｍ未満のサイズの粒子から構成される。
【００２４】
本発明による処理は、ストリップの切断により、所定の形状の磁性部品を得るために使用され、切断中に金属ストリップが破砕しないようにするものでる。本発明による処理方法は、一般に、ナノ結晶状態のストリップで使用される。一定の場合、本発明による処理は、アモルファス状態のストリップで実施可能であり、その後、熱処理によってナノ結晶構造を成長させることができる。
【００２５】
アモルファス状態で巻かれるストリップは、熱処理炉に入れることができるので、熱処理後、マンドレルに巻きつけられたナノ結晶ストリップが得られる。こうした熱処理は、磁界のもとで実施可能である。
【００２６】
本発明による処理は、第一段階では、ナノ結晶合金からなるストリップの片面を、ポリマーを含む被覆層で被覆することからなる。ポリマーを含む材料層により片面を被覆されるストリップは、破砕のおそれなく扱うことが可能である。その場合、ストリップは、ポリマーを含む材料層により他方の面を被覆することもでき、ストリップを被覆する２つの層は、加圧および／または熱処理の適用によりストリップの面に接着される。
【００２７】
その後、たとえば接着、加圧または熱処理により、ポリマーを含む層で片面または両面を被覆された複数の金属ストリップを重ねて組み立て、ポリマー材料を含む層により分離される、複数の重なった金属層を含む層状の複合製品が得られる。
【００２８】
本発明による処理は、たとえば両面被覆金属ストリップまたは層状の複合ストリップの加工または成形の追加操作を含み、たとえばストリップの切断により所定の形状の部品を得る。
【００２９】
図１に示したように、本発明による処理方法の第一の実施形態では、接着剤層付きのプラスチックフィルムからなる接着材料によって、ナノ結晶ストリップ１の第一の面および第二の面を順次、被覆する。
【００３０】
ナノ結晶合金ストリップ１は、ストリップ１が過度に変形したり、応力をかけられたりしないように、十分な曲率半径を有するマンドレル２に巻き付けられている。マンドレル２への巻きつけは、鋳込んでアモルファス状態に冷却されたストリップに行われ、ストリップは、その後、マンドレルに巻き付けた状態で約５５０℃で熱処理される。
【００３１】
第一段階として、接着剤層付きのポリマー材料からなるストリップ３を、マンドレル２からくり出したストリップ１の第一の面に接着する。接着剤層付きのポリマー材料のストリップ３は、リールから繰り出され、マンドレル２にナノ結晶合金ストリップ１を巻き付けて構成されたリールの正面にある装置で、押圧ローラによりナノ結晶合金ストリップ１に対して押圧される。このようにして、ストリップ１が繰り出される正確な箇所で、ストリップ３をナノ結晶合金ストリップ１の上面に接触させて接着する。これによって、接着剤層付きのプラスチック材料層により被覆されていないストリップ１の区間のあらゆる操作が回避される。
【００３２】
ナノ結晶合金からなるストリップ１は、ポリマー材料からなるストリップ３により上面で被覆されると、下面で、リールの形状に巻かれた第二の接着剤層付きのポリマー材料からなるストリップ３’と接触する。向かい合った２個の押圧ローラ４、４’は、ポリマー材料からなるストリップ３、３’で被覆されたストリップ１に一定の圧力を及ぼすことができる。押圧ローラ４、４’により及ぼされる圧力によって、ナノ結晶合金からなるストリップ１の両面にストリップ３、３’を適切に接着することができる。
【００３３】
ナノ結晶合金１からなるストリップの両面にストリップ３、３’をさらに適切に接着するように、層３、３’によりストリップ１を被覆して構成される層状ストリップを、熱処理装置５に通すことが可能である。熱処理装置の内部では、ストリップ３、３’の接着材料が網状化されるので、接着品質が高められる。
【００３４】
熱処理装置５を出ると、被覆層３、３’に結合されたストリップ１は、層状ストリップ６を構成し、その変形および破砕作用は、本質的には脆性であるナノ結晶合金ストリップ１の作用と根本的に異なる。層状ストリップ６は、もはや脆性の作用を持たず、その破砕方式は、ストリップ１の脆性の破砕方式と全く異なる。このため、本発明による処理方法の第一の段階の終わりに得られるストリップ６は、ストリップの機械切断方法で実施されているような剪断を行うことができる。かくして、ストリップ６の切断により、ポリマー材料からなる被覆ストリップ３、３’が両面に固定されたナノ結晶合金ストリップ１が破砕するおそれなく、一定の形状を持つ部品が得られる。
【００３５】
十分な特性を持つ磁性部品を得るには、ナノ結晶構造を持つストリップの内部応力が弱くなければならない。こうした応力を、できるだけ弱いレベルにする。この結果は、前述のように曲率半径の大きいマンドレルまたは鉄心でアモルファスストリップを熱処理することによって、あるいは、巻かれておらず、応力のかかっていない状態でストリップを熱処理する炉、たとえば支持体に平らに設置したストリップを処理する炉を用いることによって得られる。２つのポリマー接着層で被覆されたナノ結晶ストリップに実施される操作は、これらの操作が、大きな剪断応力等の外部応力となって現れても、ナノ結晶ストリップではほとんど応力を形成しない。
【００３６】
ストリップ１の両面を被覆するために用いられた、接着剤層付きのポリマー材料からなるフィルム３、３’は、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド等のポリマー材料のフィルムから構成され、フィルムは、ストリップにフィルムを接着可能にする接着剤の層に結合されている。幾つかの接着材料は、図１に示した装置５のような熱処理装置の内部で網状化可能である。
【００３７】
その後、ポリマー材料からなるストリップで両面を被覆したナノ結晶ストリップを含む層状ストリップ６から、押圧および／または熱処理により、互いに重ねて接着される複数の層状ストリップ６を含む、層状の複合材料を製造することができる。特に、二面ポリマーストリップ、すなわち両面に接着剤の層を有するストリップで、両面または片面を被覆したナノ結晶ストリップ１からなる層状のストリップ６から、このような複合材料を得ることができる。
【００３８】
得られた層状ストリップまたは複合材料は、もはや、部品の切断中に脆く破砕するおそれがないので、これらの層状ストリップまたは複合材料から、たとえばＵ形またはＥ形のあらゆる磁性部品、あるいは後述するように、時計に使用される複雑な形状のあらゆる磁性部品を製造可能である。
【００３９】
ナノ結晶ストリップを被覆するために使用されるポリマー材料の層は、ナノ結晶ストリップにポリマー材料のストリップを接着するときに、あるいはナノ結晶ストリップに接するポリマーの網状化操作時に、与えられる応力によってナノ結晶ストリップの磁気特性を劣化しないように選択される。一般に、接着または網状化段階の間は、強い張力または圧縮力下にストリップを置かないようにする。
【００４０】
しかしながら、ある場合、一つまたは複数のナノ結晶ストリップの磁歪特性を使用することによって、また、ポリマーを主成分とする層を介してナノ結晶ストリップに一定の応力を及ぼすことによって、一つまたは複数のナノ結晶ストリップを含む層状の材料または複合材料の磁気特性を調整することができる。
【００４１】
幾つかの用途では、たとえばエネルギー変換システムの製造用の部品の場合、本発明の方法によって得られた磁性部品は、たとえば温度１５０℃のような比較的高い温度に耐えられなければならない。この場合、もちろん、切断後に得られる磁性部品に固定され続けているナノ結晶ストリップの被覆層を構成するポリマーは、磁性部品の使用温度に耐えるものでなければならない。
【００４２】
接着剤付きの接着ポリマー材料からなる被覆ストリップの代わりに、ナノ結晶ストリップの被覆層として、熱処理時にのみ接着性が出る熱溶融性のポリマーフィルムを用いることができる。このような熱溶融性のフィルムは、熱溶融性の部分が室温では接着しないので「ｎｏｎ ｔａｃｋｙ」と呼ばれる。
【００４３】
図２では、本発明による処理段階を示した。この段階の間、ナノ結晶ストリップと、ポリマー材料の被覆層とから構成される切断可能な複合材料を形成し、被覆層は、熱処理の終わりに熱溶融性材料により互いに結合される。
【００４４】
同様に、ナノ結晶合金からなるストリップを用い、このストリップは、一般にリールに巻かれ、アモルファス状態の合金のリール処理により得られる。複合材料の製造のために使用されるナノ結晶合金ストリップは、それぞれ、接着剤層付きの熱溶融性のポリマーフィルムにより上面と下面が被覆されている。かくして、２つのポリマーフィルムの間に配置されるナノ結晶合金ストリップをそれぞれが含む、複数個、たとえば３つの層状ストリップ７ａ、７ｂ、７ｃを構成する。ストリップ７ａ、７ｂ、７ｃは、４００℃未満の温度で加熱エンクロージャ８の内部に繰り出される。加熱エンクロージャは、層状ストリップ７ａ、７ｂ、７ｃの被覆層の熱溶融性フィルムの温度を、熱溶融性フィルムの溶融温度や、接触による接着温度よりも高くすることができる。ストリップ７ａ、７ｂ、７ｃの接着は、２個の押圧ローラ９ａ、９ｂにより行われる。冷却エンクロージャ１０で冷却後、得られた複合ストリップ１１は、所定の形状を持つ磁性部品として切断可能である。
【００４５】
被覆層を接着可能にする熱溶融性フィルムは、（アクリル酸または無水マレイン酸その他）により修正したポリエチレン、グラフト共重合ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタンといった、ポリマー材料の一つから構成することができる。
【００４６】
第二の実施形態により実施される方法によって得られる層状の複合材料１１の特性は、破砕のない切断を可能にし、ナノ結晶材料からなるストリップに望ましくない応力が形成されることがない。
【００４７】
接着または熱溶融性の被覆ストリップの代わりに、一つまたは複数のナノ結晶ストリップの面のコーティングまたは接着剤付け方法により、本発明による層状材料または複合材料を構成することができる。その場合、厚さが１〜５０ミクロンで非粘着性（ＮＯＮ ＴＡＣＫＹ）の再活性化可能な（ｒｅａｃｔｉｖａｂｌｅ）接着材料を使用する。
【００４８】
この接着剤に２つの連続する重合または網状化を実施可能にする場合、接着剤は、いわゆる再活性化可能であるか、二段階性である。このような材料は、第一回目の網状化の後に接着しないので、非粘着性と呼ばれる。
【００４９】
こうした接着剤は、層状材料または複合材料から構成される磁性部品に対する所望の磁気性能に応じて、熱硬化性または熱可塑性のポリマーの中から選択可能である。これらの磁気性能は、実際、製造時に層状材料または複合材料に課される熱条件に依存する。
【００５０】
図３では、再活性化可能な接着剤を用いた、ナノ結晶ストリップの面の直接接着剤付け方法によって、ナノ結晶ストリップを含む層状材料を製造可能にする装置を概略的に示した。
【００５１】
好適にはリールから送られるナノ結晶ストリップ１は、支持ストリップ１２に配置され、支持ストリップ１２は、好適には、矢印１２’により示された方向に移動する柔軟なストリップとして構成される。可動支持ストリップ１２の上には、第一のコーティング装置１４ａと、第一の乾燥・網状化装置１５ａとが配置され、支持ストリップ１２により支持されるナノ結晶合金のストリップ１は、双方の装置の内部で矢印１２’の方向に移動する。コーティング層１３は、第一のコーティング装置１４ａの内部でナノ結晶ストリップ１の上面に配置される。コーティング層１３は、第一の乾燥・網状化装置１５ａの内部で乾燥され、網状化される。
【００５２】
上面に貼り付けられるプラスチック材料の層１３で被覆されたナノ結晶合金のストリップ１は、破砕のおそれなく扱うことが可能である。そのため、支持ストリップ１２のコーティング層１３で被覆されたストリップ１が、第二のコーティング装置１４ｂを通過するようにし、第二の面、すなわちストリップ１の下面に、第二のコーティング層１３’を付着する。第二のコーティング層１３’は、第二の乾燥・網状化装置１５ｂで乾燥、網状化され、この装置１５ｂで、両面が被覆されたストリップが繰り出されるように構成される。
【００５３】
図３に示した装置の出口では、網状化されたポリマー材料１３、１３’からなるコーティング層で両面を被覆された、ナノ結晶中央ストリップ１を含む層状ストリップ１６が得られる。
【００５４】
プラスチック材料の完全接着層により両面を被覆されたナノ結晶ストリップは、もはや脆性の作用をもたず、複雑な形状の磁性部品として切断可能である。
【００５５】
図４に示したように、層状ストリップ１６と同様の複数の層状ストリップ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを組み合わせて、層状ストリップ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを重ねて接着することにより複合ストリップを得ることができる。
【００５６】
層状の複合ストリップは、片面だけが被覆されるナノ結晶合金のストリップを積層することによっても得られる。
【００５７】
ストリップ１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、４００℃未満の温度に上げられる加熱エンクロージャ１８に通すことができる。加熱されたストリップ１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、次に、２個の押圧ローラ１９ａ、１９ｂの間で押圧されるので、熱溶融性のポリマーを含むストリップ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを互いに接着することができる。得られた複合ストリップ１７は、冷却装置２０で冷却される。
【００５８】
本発明による処理方法の後段ステップでは、複合材料１７を構成するナノ結晶ストリップを破砕せずに、複合材料のストリップ１７を切断することによって磁性部品を構成できる。
【００５９】
ナノ結晶ストリップの片面または両面にポリマー層を付着することによって層状材料１６を構成することからなる第一のステップは、上記のようにコーティングだけではなく、ストリップの片面または各面に順次、ポリマー被覆剤を噴霧することによっても実施することができる。その後、被覆剤は重合される。単一の含浸ステップで、ナノ結晶ストリップの両面に付着を行うことも可能である。しかし、その場合、ナノ結晶ストリップの操作は、ずっと慎重なものになる。
【００６０】
ナノ結晶ストリップの直接コーティングまたは接着剤付けにより本発明による方法を実施するために、アクリル材料、ポリエステル、エポキシ樹脂、フェノールエポキシ樹脂、ポリエステル／エポキシ樹脂、修正剤を加えたフェノール樹脂、ポリウレタン／ポリエステル樹脂といった、一つのタイプのポリマー材料を使用可能である。ポリマー材料からなる被覆層の厚みは、１〜５０μｍである。
【００６１】
以上、検討された全ての場合において、一つまたは複数のナノ結晶ストリップを含む層状または複合ストリップが得られ、ナノ結晶ストリップの各々が、片面または両面をポリマー層で被覆される。このため、ナノ結晶ストリップを破砕するおそれなく、層状または複合ストリップで磁性部品を切断することができる。
【００６２】
薄い環、すなわち比Ｂ_ｒ／Ｂ_ｓが１よりずっと小さいタイプの磁性部品を製造したい場合、部品の切断は、切断される複合部品の破砕境界面を形成するように行われる。破砕境界面は、切断時にスタンピング（ｆｒａｐｐｅ）により実施可能である。
【００６３】
ナノ結晶ストリップの被覆層を実施するステップを含む本発明による処理方法は、アモルファスストリップからナノ結晶ストリップを予め製造する方法と組み合わせることができる。
【００６４】
図５では、アモルファス合金ストリップでナノ結晶構造を成長させることができる熱処理炉の出口で、ナノ結晶ストリップを本発明による処理のポリマー材料層で被覆する、第一のステップを実施する装置を示した。
【００６５】
図５では、たとえば、電気加熱手段と、場合によってはストリップを磁界にかけられるインダクタとで囲まれたクォーツ管から構成できる傾斜した構成で、熱処理炉２２を示した。炉２２の内部に、複数のアモルファスストリップ、たとえば３つのアモルファス合金ストリップ２１ａ、２１ｂ、２１ｃを通す。アモルファスストリップ２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、炉２２の内部で、これらのストリップのナノ結晶構造を成長させるのに十分な時間、温度約５５０℃の熱処理を受ける。ストリップ２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、冷却装置２３で冷却されてから、可動支持ストリップ２４に配置される。次いで、これらのストリップは、片面または両面を、接着剤層付きの接着ポリマーストリップで被覆される。接着ポリマーストリップは、ストリップ２１ａ等の各ストリップの行程に配置されたリール２４ａ、２５ａに巻かれる。
【００６６】
装置の出口では、接着ポリマー材料のストリップで片面または両面を被覆されたナノ結晶合金のストリップからなる、３つの層状ストリップが得られる。
【００６７】
得られた層状ストリップは、磁性部品の形状に切断され、あるいは、接着により組み立てられて、それ自体が切断可能な重なった複数の層状ストリップを含む複合ストリップを構成することができる。
【００６８】
図６Ａ、６Ｂ、６Ｃでは、一つまたは二つの接着ポリマー材料層で、ナノ結晶ストリップの面を被覆されるナノ結晶ストリップから各々の層状ストリップを構成し、この層状ストリップを重ねて結合することにより層状の複合材料ストリップを構成し、こうした層状の複合材料ストリップを切断して得られる部品の例を示した。層状の複合材料は、互いに重ねられ、結合される複数の層状ストリップから構成可能であり、重ねられるストリップの数は、たとえば３つ以上とすることができる。
【００６９】
たとえば、厚さ５μｍのポリマー材料からなる層により、厚さ２０μｍのナノ結晶ストリップが両面を被覆される場合、重ねられる３つの層状ストリップの積層は、厚さ８０μｍ、すなわち０．０８ｍｍとなる。
【００７０】
もちろん、もっと厚く、たとえば厚さ１ｍｍ以上の層状複合ストリップを切断して、磁性部品を構成することもできる。
【００７１】
このような層状の複合材料では、図６Ａ、６Ｂ、６Ｃにそれぞれ示したように、Ｅ形、Ｉ形またはＵ形の変圧器部品を構成することができる。これらの図は、それぞれＥ形の変圧器部品２６ａ、Ｉ形の変圧器部品２６ｂ、Ｕ形の変圧器部品２６ｃを示している。
【００７２】
このような変圧器部品は、機械特性が非常に優れたナノ結晶合金層から構成されるので、非常に優れた磁気特性を有する。これは、ナノ結晶合金層が、その全面で接着プラスチック材料層により保護されているからである。さらに、前述のように、層状の複合製品の切断中、ナノ結晶ストリップが破砕するおそれは非常に低減される。
【００７３】
図６Ａ、６Ｂ、６Ｃに示したような部品の切断は、所定の形状を持つ部品のあらゆる機械切断方法、たとえば押し抜き器によるスタンピングにより実施可能である。
【００７４】
得られた部品の層状構造はまた、変圧器部品として使用される場合、これらの部品におけるフーコー電流によるロスを制限するために有効である。
【００７５】
本発明の方法によれば、層状複合材料で切断された部品を円環状の鉄心として使用することもできる。
【００７６】
図７Ａ、７Ｂから分かるように、図７Ａで示したような切断されたリング形２７ａのコア、または、図７Ｂで示したように、断面が正方形または長方形で、中心をくり抜いたフレーム形２７ｂのコアを構成できる。
【００７７】
また、図７Ｃに示したように、エアギャップをなす径方向のスリット２７’ｃを備えた層状リング２７ｃの形状の、エアギャップ付きコアを構成することができる。リング２７ｃの切断もスリット２７’ｃの形成も、層状複合製品を構成するナノ結晶ストリップを破砕するおそれなく実施可能である。かくして、非常に小型化可能な切断コアが得られる。
【００７８】
一般に、図６Ａ〜６Ｃおよび図７Ａ〜７Ｃに示したように得られる部品は、小型部品、あるいは、同様に平らな形状で厚みがきわめて薄い、非常に小さいサイズの部品とすることができる。
【００７９】
また、本発明による方法により、たとえば時計のロータまたはステータを形成するための小型磁気回路部品を実現できる。
【００８０】
さらに、モータ、特に超小型電動機のロータまたはステータ部品を実現できる。
【００８１】
本発明による方法はまた、透磁率の高い材料からなる盗難防止ラベルを実現するために使用可能であり、商品または物品にこのラベルがある場合、電流が流れる回路のループを物品が通ると探知することができる。盗難防止ラベルを貼った物品の通過は、ループにおける誘導電流の変化によって検出される。
【００８２】
図８に示したように、本発明による方法によって、たとえばミリメートル単位の厚さを有する薄いインダクタンスまたは変圧器２８を実現可能であり、これらの薄いインダクタンスまたは変圧器を装置の表面に取り付けることができる。
【００８３】
ポリマー材料の層によって巻かれたナノ結晶ストリップからそれぞれが構成される、重なった層状の層を含む層状複合ストリップは、たとえば長方形２８の形状に切断され、たとえば正方形の断面を持つ開口部が設けられる。得られた部品から、電線２８’の巻きつけにより、変圧器の一次および二次部分を構成できる。
【００８４】
本発明による上記の全ての実施形態では、機械的な方法により層状ストリップまたは層状の複合ストリップで磁性部品を切断している。
【００８５】
図９Ａ〜９Ｃと図１０に示すように、化学切断方法により、ナノ結晶合金からなる薄いストリップから複雑な形状の磁性部品を構成することが同様に可能である。
【００８６】
図９Ａに示したように、第一段階では、ポリマー材料のストリップ３１で片面を被覆したナノ結晶合金のストリップ３０から、層状材料２９を形成する。ポリマー材料のストリップ３１とナノ結晶合金のストリップ３０との結合は、前述の方法により行われる。
【００８７】
その後、図９Ｂに示したように、感光性の樹脂層３２により層状ストリップ２９を被覆し、適切な形状のスクリーン３３を介して、層状材料２９のナノ結晶合金のストリップの外面に配置された感光性樹脂層３２を光線３４に当てる。
【００８８】
図９Ｃに示したように、次に、部分的に光線に当てられた樹脂層３２から、光線に当てられた部分３２’か、またはスクリーン３３によりマスクされて光線に当たらなかった部分３２’’を、適切な溶剤を用いて除去する。たとえば、使用される溶剤は、感光性の層が修正されたカゼインからなる場合は水とすることができる。
【００８９】
エッチングに類似する技術により、酸または塩化第二鉄等の腐食物質を用いることにより、層３２の被覆されていない部分に応じて部品を切断する。
【００９０】
図１０に示したように、層状の材料２９のポリマー材料からなる支持ストリップ３１に接着された磁性部品３５が得られる。かくして、部品の破砕のおそれをなくすことができ、部品は、製造ラインの出口でそれ自体が保護および調整される。
【００９１】
このようにして得られた部品から、図１１Ａ〜１１Ｅに示したように、プリント回路に組み込まれる変圧器または個別変圧器を、本発明による方法によって製造することができる。
【００９２】
第一段階では、ナノ結晶合金のストリップ３６ａと、ストリップの片面３６ａに貼り付けたポリマー材料のフィルム３６ｂとからなる層状材料３６（図１１Ａ）を形成する。たとえば、図９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、１０に関する上記の方法により、基体としてのプラスチック材料フィルム３６ｂと、たとえば長方形のフレーム形で基体に接着された、ナノ結晶合金の薄型連続磁気回路３７とを含む、製品３８を構成する（図１１Ｂ）。
【００９３】
製品３８は、基体区間に固定された薄型磁気回路３７をそれぞれが含む複数区間に切断する。切断した区間３９（図１１Ｃ）を互いに積み重ねて、磁気回路３７がプラスチック材料の基体３６ｂの層により正確に重ねられ、分離されるようにする。たとえば加熱または押圧により重ねた層３６ｂを互いに接着し、複合層状製品４０を得る（図１１Ｄ）。図１１Ｄに示したように、重ねたプラスチック材料のフィルム３６ｂを、重ねた磁気回路３７の内側と外側に配置されるゾーンで穿孔して、複合層状材料４０を貫通する複数の開口部４１を得る。次に、開口部４１の内側にめっきを施し、開口部４１が通じている複合層状材料４０の両面の間に連続導電域を形成する。
【００９４】
次に、複合合材４０の両面に、たとえば化学エッチングにより、導体４２、４３を構成する（図１１Ｅ）。この導体は、複合層状材料４０の各面で、第一の開口部アセンブリ４１と第二の開口部アセンブリ４１との端をそれぞれ接合する。
【００９５】
導体４２、４３と、導体が接続される、めっきを施した開口部４１は、プリント回路で使用可能な変圧器４４の一次、二次コイルを構成する。
【００９６】
この方法によって、プリント回路に挿入するように、あるいはプリント回路に付加するように構成されて、少なくとも一つのコイルを含むインダクタンス等の、他の部品を同様に構成することができる。
【００９７】
本発明による上記の実施形態の場合、ナノ結晶合金のストリップ、すなわち、ナノ結晶ストリップを得るためにアモルファスストリップを熱処理した後で得られたストリップの、片面または両面を被覆している。
【００９８】
ポリマーを含む被覆層をアモルファスストリップに付着し、次いで、このストリップを磁性部品の形状に切断し、その後、これらの部品を熱処理して部品のアモルファス材料内でナノ結晶構造を成長させることにより、本発明を適用することも可能である。
【００９９】
このような方法の様々なステップは、次の通りである。
【０１００】
１．アモルファスストリップの片面または両面に、水、ポリマー結合剤、アルミン酸塩、ケイ酸塩、および溶融剤からなる、複合溶剤混合物を塗布する。
【０１０１】
２．付着がアモルファスストリップに貼り付くようにコーティング層を乾燥する。
【０１０２】
３．両面または片面に塗布された複数のアモルファスストリップを重ねる。
【０１０３】
４．無機接着剤の第一回目の焼成を実施して、アモルファスストリップと切断可能な無機接着剤との複合材料を得る。
【０１０４】
５．このように構成された層状材料で部品を切断する。
【０１０５】
６．アモルファスストリップにおけるナノ結晶構造の晶出と、粉末、アルミン酸塩、ケイ酸塩および溶融剤の混合物のガラス化とを可能にする温度で、切断された部品を熱処理する。
【０１０６】
使用されるポリマー、ケイ酸塩、アルミン酸塩および溶融剤の混合物のタイプに応じて、５００℃以上の温度が適する。
【０１０７】
ポリマーは、熱処理中に酸化する。
【０１０８】
アモルファスストリップのコーティング混合物を構成する場合、この混合物は、ペースト状態にあるので、以下の物質を使用することができる。
【０１０９】
付着の機械強度を保証し、適用するタイプにあった粘性を提供するエチルセルロースタイプの樹脂。
【０１１０】
たとえば、樹脂を溶解させるように構成され、たとえば１００℃の低温処理により容易に除去される、脂肪族または芳香族の炭化水素混合物からなる溶剤。
【０１１１】
ナノ結晶状態の材料への層の接着を処理後に強化するための、たとえばガラスまたは酸化物からなる無機添加剤。
【０１１２】
被覆層の分散性、ぬれ性、および腐食耐性を改善するための、たとえば有機金属物質または界面活性物質からなる有機添加剤。
【０１１３】
ペースト状のコーティング物質の一般的な組成の例は、次の通りである。
金属添加剤：容積当たり４０〜７０％
樹脂：容積当たり３〜１０％
無機添加剤：容積当たり３〜６％
有機添加剤：容積当たり０．５〜２％
溶剤：組成の残り部分、１００容積％まで。
【０１１４】
従って、本発明による方法は、あらゆる場合において、ストリップが破砕するおそれなしに、ナノ結晶合金の薄型ストリップからなる磁性部品を得られる。
【０１１５】
本発明による方法は、ナノ結晶合金からなる複雑な形状の磁性部品を得られる。これは、今まで不可能だったことであり、ナノ結晶合金から唯一得られる部品は、巻き付けられたストリップから構成される円環体コアであった。
【０１１６】
また、少なくとも一つのプラスチック材料を含む被覆またはフィルムで、ナノ結晶合金の帯の片面を被覆することにより、同様に、脆弱でないナノ結晶合金のストリップが得られる。
【０１１７】
本発明による処理の範囲において、これらのストリップは、様々な方法で操作および利用可能であり、たとえば、アモルファスとして鋳込まれて熱処理される、ナノ結晶ストリップの幅よりも幅の狭いストリップとして縦に割ることができる。
【０１１８】
本発明による方法は、たとえば切断または穿孔による磁性部品の成形中に、ナノ結晶合金、または場合によってはアモルファス合金の薄型ストリップを破砕するおそれを回避できる。
【０１１９】
本発明は、ナノ結晶合金の場合に特に有効に適用されるが、厚さが０．１ｍｍ未満といった薄型の脆性金属ストリップの操作または成形が必要なあらゆる場合に、使用可能である。
【０１２０】
本発明は、上記の実施形態に制限されるものではない。
【０１２１】
従って、ポリマー材料を含む被覆層により、上記の方法とは異なる方法で、薄い脆性の金属ストリップを被覆することができる。
【０１２２】
本発明は、また、本発明による方法の第一の段階中に、薄い金属ストリップに形成される層の性質および組成に制限されるものではない。
【０１２３】
本発明は、さらに、この方法の第二のステップでストリップの切断を行う場合に制限されるものではなく、脆性の薄い金属ストリップで操作または機械加工を行い、こうした操作または機械加工により脆性のストリップに応力がかかる、あらゆる場合に適用される。
【０１２４】
本発明は、磁性部品の製造とは異なる領域にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による方法を実施するための装置の第一の実施形態による概略的な側面立面図である。
【図２】 本発明による方法を実施するための装置の第二の実施形態による概略的な側面立面図である。
【図３】 本発明による処理方法の２つの連続段階を実施可能な、第三の実施形態による装置の側面立面図である。
【図４】 本発明による処理方法の２つの連続段階を実施可能な、第三の実施形態による装置の側面立面図である。
【図５】 本発明による方法を実施可能な装置の第四の実施形態による側面立面図である。
【図６Ａ】 本発明による薄いナノ結晶磁性ストリップの切断ステップを含む方法によって得られた変圧器の部品の斜視図である。
【図６Ｂ】 本発明による薄いナノ結晶磁性ストリップの切断ステップを含む方法によって得られた変圧器の部品の斜視図である。
【図６Ｃ】 本発明による薄いナノ結晶磁性ストリップの切断ステップを含む方法によって得られた変圧器の部品の斜視図である。
【図７Ａ】 本発明による切断ステップを含む処理方法により得られた円環状の磁極鉄心の斜視図である。
【図７Ｂ】 本発明による切断ステップを含む処理方法により得られた円環状の磁極鉄心の斜視図である。
【図７Ｃ】 本発明による切断ステップを含む処理方法により得られた円環状の磁極鉄心の斜視図である。
【図８】 本発明による薄いナノ結晶ストリップの処理方法によって得られた電気回路の部品の斜視図である。
【図９Ａ】 本発明による化学切断ステップを含む処理方法の３つの連続実施段階を示す概略図である。
【図９Ｂ】 本発明による化学切断ステップを含む処理方法の３つの連続実施段階を示す概略図である。
【図９Ｃ】 本発明による化学切断ステップを含む処理方法の３つの連続実施段階を示す概略図である。
【図１０】 本発明による化学切断方法によって得られた部品のアセンブリを示す上面図である。
【図１１Ａ】 本発明による、プリント回路に組み込まれる、または組み込まれない変圧器の製造方法を実施する連続ステップを示す概略図である。
【図１１Ｂ】 本発明による、プリント回路に組み込まれる、または組み込まれない変圧器の製造方法を実施する連続ステップを示す概略図である。
【図１１Ｃ】 本発明による、プリント回路に組み込まれる、または組み込まれない変圧器の製造方法を実施する連続ステップを示す概略図である。
【図１１Ｄ】 本発明による、プリント回路に組み込まれる、または組み込まれない変圧器の製造方法を実施する連続ステップを示す概略図である。
【図１１Ｅ】 本発明による、プリント回路に組み込まれる、または組み込まれない変圧器の製造方法を実施する連続ステップを示す概略図である。

Claims (26)

1. 厚さが０．１ｍｍ未満の一つの脆性の薄い金属ストリップ（１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、３０）の処理方法であって、該脆性の薄い金属ストリップが、軟磁性材料をアモルファスストリップの形に鋳込んで該アモルファスストリップを熱処理することにより得られた、ナノ結晶構造を持つ、すなわち寸法が１００ｎｍ未満の微小結晶を少なくとも５０容量％含む、軟磁性合金からなり、前記方法は、脆性の薄い金属ストリップ（１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、３０）に応力をかける少なくとも一つのステップを含み、脆性の薄い金属ストリップ（１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、３０）に応力をかけるステップに先立って、脆性の薄い金属ストリップの変形および破砕特性を変える１〜１００μｍの厚みの接着層を脆性の薄い金属ストリップ上で得るように、少なくとも一つのポリマーフィルムから作られた被覆層（３、３’、１３、１３’、３１）により脆性の薄い金属ストリップの少なくとも片面を被覆し、脆性の薄いストリップに応力をかけるステップを、被覆層で被覆されたストリップに実施することを特徴とする、一つの脆性の薄い金属ストリップの処理方法。
2. 少なくとも一つのポリマーフィルムを含む被覆層（３、３’）が、接着剤層付きの接着プラスチックフィルムから構成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 接着剤層付きの接着プラスチックフィルムが、押圧により接着する物質の層を含み、接着被覆層（３、３’）が、薄い金属ストリップ（１）上で被覆層（３、３’）を押圧することによって薄い金属ストリップ（１）に接着されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. プラスチックフィルムが、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドといった材料の一つから構成されることを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
5. 第一の接着ポリマーフィルム（３）と脆性の薄い金属ストリップ（１）の一方の面とを接触させることにより、脆性の薄い金属ストリップ（１）を扱うことが可能になり、脆性の薄い金属ストリップ（１）の他方の面と、接着プラスチック材料の第二のフィルム（３’）とを接触させ、ポリマー材料からなる２つのフィルム（３、３’）の間の脆性の薄い金属ストリップ（１）からなる層状ストリップ（６）を押圧し、層状ストリップ（６）にたとえば切断等の機械操作を行うことを特徴とする、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 複数の層状ストリップ（６、７ａ、７ｂ、７ｃ）を形成し、各層状ストリップが、少なくとも片面を押圧することによって接着する接着剤層付きプラスチックフィルムからなる被覆層を含み、複数の層状ストリップ（６、７ａ、７ｂ、７ｃ）を接着により重ねて結合して層状の複合ストリップ（１１）を得て、層状の複合ストリップ（１１）にたとえば切断等の機械操作を実施することを特徴とする、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
7. 接着剤層付きの接着プラスチックフィルムの押圧により接着する物質が、網状化可能な物質であり、薄い金属ストリップ上の接着被覆層に網状化熱処理を実施することを特徴とする、請求項２から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 少なくとも一つのポリマー材料を含む被覆層は、片面に接着剤層の付いた、非接着性の熱溶融性ポリマーフィルムから構成され、接着剤層付きの熱溶融性フィルムを、薄い金属ストリップ（１）の少なくとも一つの面と接触させて層状のストリップ（７ａ、７ｂ、７ｃ）を得て、複数の層状ストリップ（７ａ、７ｂ、７ｃ）を製造し、温度４００℃未満で複数の層状ストリップ（７ａ、７ｂ、７ｃ）を加熱し、層状の複合ストリップを得るために加熱された複数の層状ストリップ（７ａ、７ｂ、７ｃ）を互いに重ねて圧縮し、層状の複合ストリップ（１１）に、切断等の応力をかけるステップを実施することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
9. 熱溶融性フィルムが、アクリル酸または無水マレイン酸により修正したポリエチレン、グラフト共重合ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタンといったポリマー材料の一つからなることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 少なくとも一つのポリマーフィルムを含む被覆層が、再活性化可能な接着剤のポリマー材料から構成され、脆性の薄い金属ストリップ（１）の少なくとも一つの面に被覆層を付着して層状ストリップ（１６）を得て、複数の層状ストリップ（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を形成し、温度４００℃未満で層状ストリップ（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を加熱し、加熱状態で複数の層状ストリップ（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を重ね、重ねられたストリップ（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）に一定の圧力を及ぼして、層状ストリップ（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）の接着を実施し、層状の複合ストリップ（１７）を得て、層状の複合ストリップ（１７）に、切断等の機械的応力を用いる操作を実施することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
11. 付着された再活性化可能な接着剤が、アクリル材料、ポリエステル、エポキシ樹脂、フェノールエポキシ樹脂、ポリエステル−エポキシ樹脂、修正剤を加えたフェノール樹脂、ポリウレタン−ポリエステル樹脂といったポリマー材料の一つによって構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. コーティング、噴霧、含浸といった方法の一つにより、薄い金属ストリップ（１）の少なくとも片面に再活性化可能な接着ポリマー材料を付着することを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。
13. ポリマー材料を含む被覆層が、１〜５０μｍの厚みを有することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. ナノ結晶材料からなる薄いストリップが、約２０μｍの厚みを有することを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 軟磁性材料が、鉄、銅、ニオビウム、ケイ素、ホウ素を含み、あるいは鉄、ジルコニウム、ホウ素、また場合によっては銅とケイ素を含むことを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 軟磁性合金の原子組成が、たとえばＦｅ−Ｃｕ−Ｎｂ−Ｂ−ＳｉタイプまたはＦｅ−Ｚｒ−（Ｃｕ）−Ｂ−（Ｓｉ）タイプその他であることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 薄いストリップ（１）に応力をかけるステップが、機械切断操作であることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
18. ポリマー材料（３１）の被覆層により片面に被覆される薄い金属ストリップ（３０）の化学切断ステップを実施する、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
19. 変圧器（４４）等の少なくとも一つの巻線（４２、４３）を含むプリント回路部品（４４）を構成するための方法であって、
    ナノ結晶合金からなるストリップ（３６ａ）と、ナノ結晶合金からなるストリップの片面に接着するポリマー材料のフィルム（３６ｂ）とからなる層状ストリップ（３６）を、請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法で形成し、
    ナノ結晶合金ストリップを切断し、ポリマー材料フィルム（３６ｂ）の一区間にそれぞれ接着されるナノ結晶合金からなる複数の磁気回路（３７）を得て、
    ポリマー材料のフィルムの複数区間を切断し、
    磁気回路（３７）が正確に重なるように複数の区間を重ね、ポリマー材料からなるフィルム区間を互いに接着し、層状の複合製品（４０）を得て、
    層状の複合製品（４０）の厚み全体でポリマー材料からなるフィルム区間を穿孔し、磁気回路（３７）の内部に配置されるゾーンと外部に配置されるゾーンとに横断開口部（４１）を設け、
    横断開口部（４１）の内部にめっきを施し、
    開口部（４１）の端を接合する導体を、少なくとも一つの巻線（４２、４３）として、層状の複合製品（４０）の両面に形成することを特徴とする方法。
20. ナノ結晶の磁性合金を含む磁性部品であって、請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法を使用して層状に構成されており、ナノ結晶の磁気材料からなる少なくとも一つのストリップと、ナノ結晶の磁性合金からなるストリップに重ねられナノ結晶の磁性合金ストリップに接着される、少なくとも一つのポリマーフィルムを含む少なくとも一つの被覆層とを備えており、前記ポリマーフィルムが、請求項４又は９に記載された一つのポリマー材料、あるいは、アクリル材料、ポリエステル、修正剤を加えたフェノール樹脂、ポリウレタン−ポリエステル樹脂といったポリマー材料の一つからなることを特徴とする磁性部品。
21. ＥまたはＩまたはＵ形の平らな変圧器部品（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）を構成することを特徴とする、請求項２０に記載の磁性部品。
22. リング、あるいは正方形または長方形フレームとして、円環状の磁極鉄心（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）を構成することを特徴とする、請求項２０に記載の磁性部品。
23. 切断されたコア（２７ｃ）が、径方向のエアギャップ（２７’ｃ）を有することを特徴とする、請求項２２に記載の磁性部品。
24. 時計のロータまたはステータ用の磁気回路部品、電動機のロータまたはステータ、盗難防止ラベル、インダクタンスまたは変圧器等の磁性部品、特にミリメートル単位の厚さの薄いインダクタンスまたは変圧器といった素子の一つを構成することを特徴とする、請求項２０に記載の磁性部品。
25. プリント回路に組み込まれる変圧器（４４）または個別変圧器を構成することを特徴とする、請求項２０に記載の磁性部品。
26. 請求項１に記載の方法によって得られた少なくとも一つのストリップを備える、層状ストリップ。

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