JP5967357B2 - 鉄系非晶質合金薄帯 - Google Patents
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Description
化学式:FexBySizMna
(ここで、x:75〜87at%、y:6〜15at%、z:7〜17at%、a:0.2〜3at%)
で表される成分組成からなり、冷却ロールと接した面における表面粗さ曲線のスキューネス(Rsk)が−1以下である鉄系非晶質合金薄帯である。
Fe:80.5at%、B:8.2at%、Si:10at%およびMn:1.3at%からなる成分組成からなる合金溶湯を、高速回転している単ロール式のCuロール外周面に射出し、厚みが25μm、幅が70mmの鉄系非晶質合金薄帯を作製した。この際、Cuロールの表面性状や表面温度および溶湯射出時の雰囲気を種々に変更した。
次いで、上記のようにして得た合金薄帯からサンプルを採取し、400℃で1時間の磁場中焼鈍を施した後、磁気特性および薄帯の表面性状を調査した。なお、磁場中焼鈍時の磁界の強さは1.2MA/mとした。
磁気特性については、JIS C2550に記載の方法で鉄損W13/50を測定した。
また、表面性状については、JIS B0633:2001に記載の方法で、JIS B0601:2001に規定された算術平均粗さRaおよび粗さ曲線のスキューネスRskを測定した。なお、単ロール法の場合、薄帯表面には、Cuロールに接した面(ロール面)と、その反対側のCuロールと接しなかった面(自由面)とがあるが、製造条件による変化が大きいロール面側を調査し、測定方向は幅方向とした(以後、断りのない限り、同様とする。)。
粗さ曲線のスキューネスRskは、粗さ曲線の確率密度関数の非対象性の尺度、簡単に言えば、粗さ曲線の山と谷の高さ分布の非対象性を評価するパラメータであり、スキューネスが小さいとは、薄帯表面の粗さ曲線における山を凸、谷を凹とすると、図3(a)に示すように、粗さ曲線が凸側に偏って存在し、表面が滑らかであることを示している。したがって、Rskが小さいときは、薄帯表面まで密に非晶質合金が存在するので、励磁されたときには薄帯の表面には磁束が多くに流れて、磁気特性が向上する。逆に、スキューネスRskが大きいとは、図3(b)に示すように、粗さ曲線の凸部が先鋭化し、凸部同士が離間していることを示している。したがって、Rskが大きいときは、薄帯表面の非晶質合金の密度が低く、励磁されたときに表面に流れる磁束が少なくなり、磁気特性が低下する。
本発明の鉄系非晶質合金は、FexBySizMna(ここで、x,y,zおよびaは、各元素のat%を示す。)の化学式で表される成分組成を有するものであることが必要である。以下、具体的に説明する。
Feは、本発明の鉄系非晶質合金のベース成分であり、75at%未満では、磁束密度が低くなり過ぎ、一方、87at%を超えると、鉄損特性が低下する。よって、Feは75〜87at%の範囲とする。好ましく80〜83at%の範囲である。
Bは、非晶質化するために必要な元素であり、6at%未満では、合金が非晶質化しなくなる。一方、15at%を超えると、磁束密度が低下するだけでなく、原料コストも増大する。よって、Bは6〜15at%の範囲とする。好ましくは7〜9at%の範囲である。
Siは、鉄損の低減と非晶質化に必要な元素であり、7at%未満では、合金が非晶質化しなくなる。一方、17at%を超えると、磁束密度が大きく低下する。よって、Siは7〜17at%の範囲とする。好ましくは7〜11at%の範囲である。
Mnは、高価なBの代替元素であるとともに、表層酸化膜を改質し、良質の絶縁皮膜を形成する効果があることから、本発明では0.2at%以上を添加する。一方、3at%を超える添加は、磁束密度の低下をもたらす。よって、Mnは0.2〜3at%の範囲とする。好ましくは0.5〜2at%の範囲である。
なお、上記成分以外の残部は、不可避的不純物である。
本発明の鉄系非晶質合金薄帯は、前述したように、磁気特性、特に鉄損特性を向上する観点から、急冷ロールと接した面(ロール面)側の表面における粗さ曲線のスキューネスRskが0未満であることが必要である。好ましくは−1以下である。
本発明の鉄系非晶質合金薄帯は、上記成分組成に調整した合金の溶湯を、急速冷却して凝固させることで得られる。上記急冷方法としては、水冷された高速で回転しているCu製あるいはCu合金製のロール外周面に溶湯を射出し、急冷凝固させて非晶質化する一般的な薄帯製造方法を用いることができる。
また、薄帯表面のスキューネスRskを低減する観点からは、H2を0.5vol%以上含んだCO2ガスやArガスを溶湯がロールに接触する箇所に向けて噴射するのが効果的であるが、本発明では、スキューネスRskを0未満に低減できるなら、雰囲気ガスや噴射ガスを特に限定するものではない。
Claims (2)
- 化学式:FexBySizMna
(ここで、x:75〜87at%、y:6〜15at%、z:7〜17at%、a:0.2〜3at%)
で表される成分組成からなり、
冷却ロールと接した面における表面粗さ曲線のスキューネス(Rsk)が−1以下である鉄系非晶質合金薄帯。 - 上記成分組成に加えてさらに、Ni:0.5at%以下、Cr:1.0at%以下、C:2.0at%以下、P:1.0at%以下およびCu:2.0at%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の鉄系非晶質合金薄帯。
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