JP6077445B2 - 強磁性アモルファス合金リボンおよびそれらの製造 - Google Patents
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Description
[0008]本発明の追加の形態によれば、本リボンはさらに、リボンの表面欠陥の低減に有利になるように、Cu、MnおよびCrの少なくとも1種の微量元素を含む。一つの選択肢において、Cu含量は、0.005〜0.20質量%である。その他の選択肢において、Mn含量は、0.05〜0.30質量%であってもよく、Cr含量は、0.01〜0.2質量%である。
[0012]本発明のその他の形態によれば、強磁性アモルファス合金リボンの製造方法は、FeaSibBcCdで示され、80.5≦a≦83原子%、0.5≦b≦6原子%、12≦c≦16.5原子%、0.01≦d≦1原子%、a+b+c+d=100である組成を有し偶発的な不純物を含む合金を選択すること;溶融状態の上記合金からキャスティングすること;および、リボンを得ること、を含む。本キャストリボンは、キャスティング雰囲気側の表面上に形成された表面欠陥を有する。リボン長さ方向の欠陥の長さは5mm〜200mmであり、欠陥の深さは0.4×tμm未満であり、欠陥の出現頻度はリボン長さ1.5m内で0.05×w回未満であり、ここでtはリボン厚さであり、wはリボン幅である。本リボンは、アニールされた直線状ストリップの形態で、60Hzおよび1.3Tの誘導レベルで測定したところ、1.60Tを超える飽和磁気誘導、および、0.14W/kg未満の磁気コア損失を示す。
σ=U2G3ρ/3.6λ2
[0025]上記式中、U、G、ρおよびλはそれぞれ、冷却体表面の速度、ノズルと冷却体表面とのギャップ、合金の質量密度、および、図3で示したようにリボンの光沢のある側の表面で観察された波型パターンの波長である。測定された波長λは、0.5mm〜2.5mmの範囲であった。
[0029]本発明者等にとっても意外なことであったが、コア材料の飽和誘導が高くなるとコア損失は増加するという一般的な予想に反して、強磁性アモルファス合金リボンは、低い磁気コア損失を示した。例えば、本発明の実施態様に係る強磁性アモルファス合金リボンのアニールされた直線状ストリップは、60Hzおよび1.3Tの誘導で測定したところ、0.14W/kg未満の磁気コア損失示した。
[0031]本発明の実施態様に係る化学組成を有するインゴットを製造し、1,350℃で溶融金属から回転する冷却体上にキャスティングした。そのキャストリボンは100mmの幅を有し、その厚さは22〜24μmの範囲であった。化学的な解析から、そのリボンは、0.10質量%のMn、0.03質量%のCu、および、0.05質量%のCrを含んでいたことが示された。CO2ガスと酸素との混合物を、溶融合金とキャストリボンとの境界近傍に吹き込んだ。溶融合金とキャストリボンとの境界近傍の酸素濃度は3体積%であった。溶融合金の表面張力σを、式σ=U2G3ρ/3.6λ2を用いて、キャストリボンの光沢のある側で波型パターンの波長を測定することによって決定した。キャスト開始してから30分後にリボンの長さ方向に沿って1.5m以内のリボン表面欠陥の数を測定し、3サンプルからの表面欠陥の最大数Nを表1に示した。リボンから切り出した一つのストリップを、リボンストリップの長さ方向に沿って適用された1500A/mの磁場で300℃〜400℃でアニールし、このようにして加熱処理されたストリップの磁気特性をASTM標準規格A−932に従って測定した。表1に得られた結果を列挙した。サンプル番号1〜15は、溶融合金の表面張力σ、キャストリボン1.5mあたりの欠陥の数N、飽和誘導Bs、および、60Hzの励起、1.3Tの誘導における磁気コア損失W1.3/60に関する本発明の目的の必要条件を満たしていた。リボン幅が100mmであったため、Nの最大数は5であった。表2に、不良リボン(サンプル番号1〜6)の例を示す。例えばサンプル番号1、3および4は好ましい磁気特性を示したが、溶融合金の表面張力が1.1N/mよりも低いことにより多数のリボン表面欠陥が生じた。サンプル番号2、5および6の溶融合金の表面張力は1.1N/mよりも高く、結果としてN=0となったが、Bsは1.60Tよりも低かった。
[0033]Fe81.7Si3B15C0.3の組成を有するアモルファス合金リボンを、O2ガス濃度を0.1体積%から20体積%(空気と同じ)に変えたこと以外は実施例1の場合と同じキャスティング条件下でキャスティングした。表3に、得られた磁気特性Bs、W1.3/60、溶融合金の表面張力σ、および表面欠陥の最大数Nを列挙した。このデータから、酸素レベルが5体積%を超えると、溶融合金の表面張力が減少し、それに続いて欠陥数も増加することによりキャスト時間がより短くなったことが実証された。
[0035]実施例2に記載の合金に少量のCuを添加し、インゴットを実施例1の場合と同様にキャスティングしてアモルファス合金リボンを形成した。磁気特性BsおよびW1.3/60、ならびに溶融合金の表面張力、ならびにリボン上に生じた欠陥の最大数を表4で比較した。0.25質量%のCuを含むリボンは好ましい磁気特性を示したが脆かった。0.001質量%のCuを含むリボンでは溶融合金の表面張力の増加は観察されなかった。
[0037]リボン幅を140mmから254mmに変え、リボン厚さを15μmから40μmに変えたこと以外は実施例1の場合と同じ条件下で、Fe81.7Si3B15C0.3の組成を有するアモルファス合金リボンをキャスティングした。表5に、得られた磁気特性Bs、W1.3/60、溶融合金の表面張力σ、および表面欠陥の数Nを列挙した。
Claims (15)
- 強磁性アモルファス合金リボンであって、
該リボンの合金は、
Fe、Si、B、C、並びに任意のCoおよび任意のNi、ここでFe、Si、BおよびCはFeaSibBcCd (式中、80.5≦a≦83原子%、0.5≦b≦6原子%、12≦c≦16.5原子%、0.01≦d≦1原子%、a+b+c+d=100である)で示される原子比にあり、20原子%以下のFeが任意にCoで置き換えられてもよく、10原子%以下のFeが任意にNiで置き換えられてもよく、
任意に、0.005〜0.20質量%の含量のCu、0.05〜0.30質量%の含量のMnおよび0.01〜0.2質量%の含量のCrからなる群より選択される少なくとも1種の微量元素;並びに
不可避不純物
からなり、
該リボンは、リボン長さ、リボン厚さ、リボン幅、および、キャスティング雰囲気側のリボン表面を有し;
該リボンは、キャスティング雰囲気側のリボン表面上に形成されたリボン表面欠陥を有し;
該リボンの表面欠陥の測定は、欠陥の長さ、欠陥の深さ、および、欠陥の出現頻度に関してなされ;そして
リボン長さ方向の欠陥の長さは5mm〜200mmであり、欠陥の深さは0.4×tμm未満であり、欠陥の出現頻度はリボン長さ1.5m内で0.05×w回未満であり、ここでtはリボン厚さであり、wはmm単位でのリボン幅である、上記合金リボン。 - 前記Si含量bおよびB含量cとFe含量aおよびC含量dとが、b≧166.5×(100−d)/100−2a、および、c≦a−66.5×(100−d)/100で示される関係に従って相関する、請求項1に記載の強磁性アモルファス合金リボン。
- 前記合金が0.005〜0.20質量%の含量の前記Cu、0.05〜0.30質量%の含量の前記Mnおよび0.01〜0.2質量%の含量の前記Crからなる群からの少なくとも1種の元素を含む、請求項1に記載の強磁性アモルファス合金リボン。
- 前記Cuを、0.005〜0.20質量%含む、請求項3に記載の強磁性アモルファス合金リボン。
- 前記Mnを、0.05〜0.30質量%含み、前記Crを、0.01〜0.2質量%含む、請求項3に記載の強磁性アモルファス合金リボン。
- 強磁性アモルファス合金リボンの製造方法であって、
合金を選択すること、ここで該合金は
Fe、Si、B、C、並びに任意のCoおよび任意のNi、ここでFe、Si、B、CはFeaSibBcCd (式中、80.5≦a≦83原子%、0.5≦b≦6原子%、12≦c≦16.5原子%、0.01≦d≦1原子%、a+b+c+d=100である)で示される原子比にあり、20原子%以下のFeが任意にCoで置き換えられてもよく、10原子%以下のFeが任意にNiで置き換えられてもよく、
任意に、0.005〜0.20質量%の含量のCu、0.05〜0.30質量%の含量のMnおよび0.01〜0.2質量%の含量のCrからなる群より選択される少なくとも1種の微量元素;並びに
不可避不純物
からなり、
1.1N/m以上の表面張力を有する溶融状態の該合金からキャスティングすること;および、
リボン長さ、リボン厚さ、リボン幅、および、キャスティング雰囲気側のリボン表面を有するリボンを得ること、
を含み、ここで
該リボンは、キャスティング雰囲気側のリボン表面上に形成されたリボン表面欠陥を有し、
該リボンの表面欠陥の測定は、欠陥の長さ、欠陥の深さ、および、欠陥の出現頻度に関してなされ、そして
リボン長さ方向の欠陥の長さは5mm〜200mmであり、欠陥の深さは0.4×tμm未満であり、欠陥の出現頻度はリボン長さ1.5m内で0.05×w回未満であり、ここでtはリボン厚さであり、wはmm単位でのリボン幅である、上記方法。 - 前記Si含量bおよびB含量cとFe含量aおよびC含量dとが、b≧166.5×(100−d)/100−2a、および、c≦a−66.5×(100−d)/100で示される関係に従って相関する、請求項6に記載の方法。
- 前記合金が、0.005〜0.20質量%の含量の前記Cu、0.05〜0.30質量%の含量の前記Mnおよび0.01〜0.2質量%の含量のCrからなる群からの少なくとも1種の元素を含む、請求項6に記載の方法。
- 前記合金が、前記Cuを、0.005〜0.20質量%含む、請求項8に記載の方法。
- 前記合金が、前記Mnを、0.05〜0.30質量%含み、前記Crを、0.01〜0.2質量%含む、請求項8に記載の方法。
- 前記キャスティングは、溶融状態の前記合金が1,250℃〜1,400℃の温度の状態にあるときに行われる、請求項6に記載の方法。
- 前記キャスティングが、溶融合金とリボンとの境界において、5体積%未満の酸素を含む環境雰囲気で行われる、請求項6に記載の方法。
- 装置であって、該装置は:
強磁性アモルファス合金リボンを含み、ここで該リボンの合金は、
Fe、Si、B、C、並びに任意のCo、任意のNi、ここでFe、Si、B、CはFeaSibBcCd (式中、80.5≦a≦83原子%、0.5≦b≦6原子%、12≦c≦16.5原子%、0.01≦d≦1原子%、a+b+c+d=100である)で示される原子比にあり、20原子%以下のFeが任意にCoで置き換えられてもよく、10原子%以下のFeが任意にNiで置き換えられてもよく、
任意に、0.005〜0.20質量%の含量のCu、0.05〜0.30質量%の含量のMnおよび0.01〜0.2質量%の含量のCrからなる群より選択される少なくとも1種の微量元素;並びに
不可避不純物
からなり、
該リボンは、リボン長さ、リボン厚さ、リボン幅、および、キャスティング雰囲気側のリボン表面を有し;
該リボンは、キャスティング雰囲気側のリボン表面上に形成されたリボン表面欠陥を有し;
該リボンの表面欠陥の測定は、欠陥の長さ、欠陥の深さ、および、欠陥の出現頻度に関してなされ;
リボン長さ方向の欠陥の長さは5mm〜200mmであり、欠陥の深さは0.4×tμm未満であり、欠陥の出現頻度はリボン長さ1.5m内で0.05×w回未満であり、ここでtはリボン厚さであり、wはmm単位でのリボン幅であり;ここで、
該装置は、変圧器、回転式の機械、電気チョーク、磁気センサー、および、パルスパワー装置からなる群より選択されるいずれか一つである、上記装置。 - 装置の製造方法であって、該方法は:
合金を選択すること、ここで該合金は
Fe、Si、B、C、並びに任意のCo、任意のNi、ここでFe、Si、B、CはFeaSibBcCd (式中、80.5≦a≦83原子%、0.5≦b≦6原子%、12≦c≦16.5原子%、0.01≦d≦1原子%、a+b+c+d=100である)で示される原子比にあり、20原子%以下のFeが任意にCoで置き換えられてもよく、10原子%以下のFeが任意にNiで置き換えられてもよく、
任意に、0.005〜0.20質量%の含量のCu、0.05〜0.30質量%の含量のMnおよび0.01〜0.2質量%の含量のCrからなる群から選択される少なくとも1種の微量元素;並びに
不可避不純物
からなり、
1.1N/m以上の表面張力を有する溶融状態の該合金からキャスティングすること;
このようにしてキャスティングされた、リボン長さ、リボン厚さ、リボン幅、および、キャスティング雰囲気側のリボン表面を有する合金から強磁性アモルファス合金リボンを得ること、ここで、該リボンは、キャスティング雰囲気側のリボン表面上に形成されたリボン表面欠陥を有し、該リボンの表面欠陥の測定は、欠陥の長さ、欠陥の深さ、および、欠陥の出現頻度に関してなされ、リボン長さ方向の欠陥の長さは5mm〜200mmであり、欠陥の深さは0.4×tμm未満であり、欠陥の出現頻度はリボン長さ1.5m内で0.05×w回未満であり、ここでtはリボン厚さであり、wはmm単位でのリボン幅である;並びに
該リボンを、装置の一部として組み込むこと
を含み、ここで、
該装置は、変圧器、回転式の機械、電気チョーク、磁気センサー、および、パルスパワー装置からなる群より選択されるいずれか一つである、上記方法。 - 該リボンは、アニールされた直線状ストリップの形態で、60Hzおよび1.3Tの誘導レベルで測定したところ、1.60Tを超える飽和磁気誘導、および、0.14W/kg未満の磁気コア損失を示す、請求項14に記載の方法。
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