JP5333883B2 - 長期熱安定性に優れる非晶質合金薄帯および磁心 - Google Patents
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Fe量aは79%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83%より多いと熱安定性が低下し、安定した非晶質合金薄帯が製造できなくなる。高飽和磁束密度を得るためには81%以上が好ましい。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は非晶質形成能に寄与する元素であり、Si量bは高い飽和磁束密度を得るためには10%以下とする必要があり、さらに高飽和磁束密度化するためには5%以下が好ましい。
Bは非晶質形成能に最も寄与し、B量cは10%未満では高い飽和磁束密度が得られず、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。より高い飽和磁束密度を得るためには12%以上が好ましい。
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0.05%未満ではほとんど効果がなく2%より多くすると長期熱安定性が低下する。
Crは熱安定性を改善する効果があり、Cr量eは0.01%未満では効果がなく0.2%より多くすると飽和磁束密度が低下する。
Mnは熱処理時の緩和を良好にする効果があり、Mn量fは0.05%未満では効果がなく、0.3%より多くすると飽和磁束密度が低下する。
また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 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。
上記の合金組成を使用することで、飽和磁束密度Bsが1.6T以上の非晶質合金薄帯が得られる。
(実施例1)
Fe81Si2B15.94C1Cr0.01Mn0.05の組成の母合金200gを作製し、高周波溶解した溶湯を25-35m/sで回転するCu合金系ロールに噴出し、非晶質合金薄帯を作製した。なお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、C偏析層の位置を制御した。非晶質合金薄帯は幅5mm、厚さ23-25μmであり、GD-OESでCの偏析ピーク値を測定したところ(p0-d)は0.8であった。この薄帯にてΦ70/75の磁心を作製し、350℃×0.3h, 370℃×0.1hの熱処理条件でリボン長手方向に磁場を印加しながら熱処理を行い、磁心を作製した。作製した磁心の磁束密度1.4T周波数50Hzでの鉄損W14/50とCのピーク値を測定した結果を表1に示す。その後、260℃、290℃の恒温槽にて保持し、任意の時間に取り出し鉄損を測定した。260℃で7日、290℃で1日保持したのちの鉄損の増加率とアレニウスプロットより算出した150年での予測寿命を表1に示す。熱処理時にCのピーク値を低減させることで長期熱安定性が改善することがわかる。図4に370℃×0.1hで熱処理した試料のCのGD-OES分析データを示す。なお、これらの非晶質合金薄帯の飽和磁束密度を測定したところ1.6T以上であった。
実施例1と同様に磁心を作製し、320℃×3h、330℃×2h、340℃×1hで熱処理を行なったあとの鉄損とCのピーク値を測定した結果を表1に示す。また260℃で7日、290℃で1日恒温槽にて保持したのちの鉄損の増加率、アレニウスプロットより算出した150年での予測寿命を表1に示す。図4に320℃×3hで熱処理した試料のCのGD-OES分析データを示す。
実施例1と同様に表2に示す組成の非晶質合金薄帯を用いて磁心を作製し、370℃×0.1hの熱処理を施したのち、鉄損と炭素のピーク濃度を測定した。結果を表2に示す。薄帯作製時のCのピーク値(p0-d)はともに0.8であった。また260℃で7日、290℃で1日恒温槽にて保持したのちの鉄損の増加率およびアレニウスプロットより算出した150年での予測寿命を表2に示す。Cr, Mn添加量が増加すると熱処理後のピーク値を低減でき、長期熱安定性をより改善できることがわかる。なお、これらの非晶質合金薄帯の飽和磁束密度を測定したところ1.6T以上であった。
実施例2と同様に表2の組成の磁心を作製し、370℃×0.1hの熱処理を施したのち、鉄損とCのピーク値を測定した結果を表2に示す。また260℃で7日、290℃で1日恒温槽にて保持したのちの鉄損の増加率、アレニウスプロットより算出した150年での予測寿命を表2に示す。
Claims (7)
- 合金組成がFeaSibBcCdCreMnfで表され、原子%で79≦a≦83%、0<b≦10%、10≦c≦18%、0.05≦d≦2%、0.01≦e≦0.2%、0.05≦f≦0.3%および不可避不純物からなる非晶質合金薄帯であり、薄帯表面から2〜25nmの位置で偏析する炭素Cのピーク濃度をp1(原子%)、前記炭素の含有量をdとすると、p1/dが1.5以下であり、
345℃以上結晶化温度以下の温度で1時間未満保持する熱処理を施したことを特徴とする長期熱安定性に優れる非晶質合金薄帯。 - 前記熱処理により、薄帯表面から2〜25nmの位置で偏析する熱処理前の炭素Cのピーク濃度をp 0 (原子%)とし、前記炭素Cの含有量dとの差(p-d)をとると、熱処理後の(p 1 -d)が、熱処理前の(p 0 -d)の値の半分以下にされていることを特徴とする請求項1に記載の長期熱安定性に優れる非晶質合金薄帯。
- 前記合金組成が、原子%で81≦a≦83%、0<b≦5%、12≦c≦18%、0.05≦d≦2%、0.01≦e≦0.2%、0.05≦f≦0.3%であり、260℃で7日間、または、290℃で24時間保持する熱処理後の鉄損の増加率が10%以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の長期熱安定性に優れる非晶質合金薄帯。
- アレニウスの式より求めた150℃での鉄損10%増加時間が150年以上であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の長期熱安定性に優れる非晶質合金薄帯。
- 周波数50Hz、磁束密度1.4Tでの磁心の鉄損が0.28W/kg以下であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の長期熱安定性に優れる非晶質合金薄帯。
- Fe量の50%以下をCo, Niの1種または2種で置換したことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の長期熱安定性に優れる非晶質合金薄帯。
- 請求項1から請求項6のいずれかに記載の非晶質合金薄帯を用いたことを特徴とする長期熱安定性に優れる磁心。
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