JP7234809B2 - 合金薄帯片の製造方法 - Google Patents
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Description
ここで、図1(a)~図3(i)は、本実施形態の合金薄帯片の製造方法の一例を示す概略工程図である。図4は、本実施形態の合金薄帯片の製造方法の一例における加熱炉の温度履歴を従来の合金薄帯片の製造方法に係る例における加熱炉の温度履歴とともに概略的に示すグラフである。図5は、示差走査型熱量分析計(DSC)により測定されるアモルファス合金薄帯片のDSC曲線の一例を概略的に示すグラフである。
準備工程においては、アモルファス合金薄帯片を準備する。
ここで、「アモルファス合金薄帯片」とは、例えば、単ロール法、双ロール法等の一般的な方法で製造された連続したシート状のアモルファス合金薄帯片から、例えば、モータ等の最終製品におけるコア等の部品に用いられる所望の形状に打ち抜かれた薄帯片を指す。
第1昇温工程においては、上記アモルファス合金薄帯片を結晶化開始温度まで昇温させる。
第2昇温工程においては、上記アモルファス合金薄帯片を上記結晶化開始温度から結晶化完了温度以下の結晶化処理終了温度まで昇温させる。上記第2昇温工程における上記アモルファス合金薄帯片の昇温速度は、単位時間での上記アモルファス合金薄帯片の自己発熱量をΔQself、上記単位時間での上記アモルファス合金薄帯片の放熱量をΔQout、上記アモルファス合金薄帯片の質量及び比熱をそれぞれm及びc、上記単位時間での上記アモルファス合金薄帯片の昇温幅をΔTとしたときに、下記式(1)を満たす。
合金薄帯片の製造方法は、通常、例えば、図1(a)~図3(i)に示される一例のように、第2昇温工程において、上記アモルファス合金薄帯片を結晶化開始温度から結晶化処理終了温度まで昇温させた後に、上記アモルファス合金薄帯片を結晶化した合金薄帯片を、該合金薄帯片で結晶化した結晶粒の成長が停止する温度まで冷却する冷却工程を備える。
合金薄帯片の製造方法は、過昇温を抑制し、所望の軟磁気特性を有する合金薄帯片を製造できる方法であれば特に限定されないが、所望の軟磁気特性を有するナノ結晶合金薄帯片を製造する方法が好ましい。
ここで、「ナノ結晶合金薄帯片」とは、結晶粒の粗大化及び化合物相の析出を実質的に生じさせずに微細な結晶粒を析出させることによって、所望の保磁力等の軟磁気特性が得られるものを意味する。ナノ結晶合金薄帯片の材質は、アモルファス合金薄帯片の材質等によって異なり、アモルファス合金薄帯片の材質がFe基アモルファス合金である場合には、例えば、Fe又はFe合金の結晶粒(例えば、微細なbccFe結晶等)及び非晶質相の混相組織を有するFe基ナノ結晶合金となる。
合金薄帯片の製造方法は、アモルファス合金薄帯片を結晶化した合金薄帯片の製造方法であって、準備工程と第1昇温工程と第2昇温工程とを備え、第2昇温工程におけるアモルファス合金薄帯片の昇温速度が上記式(1)を満たす方法であれば特に限定されないが、例えば、図1(a)~図3(i)に示される一例のように、上記準備工程において、複数枚の上記アモルファス合金薄帯片を準備し、上記第1昇温工程において、上記複数枚の上記アモルファス合金薄帯片を上記結晶化開始温度まで昇温させ、上記第2昇温工程において、上記複数枚の上記アモルファス合金薄帯片の昇温速度がそれぞれ上記式(1)を満たすように、上記複数枚の上記アモルファス合金薄帯片を隣接する合金薄帯片の間に隙間を設けた状態において上記結晶化開始温度から上記結晶化処理終了温度まで昇温させる方法が好ましい。一回の昇温過程において、複数枚のアモルファス合金薄帯片をそれらの過昇温を抑制しつつ同時に結晶化できるため、軟磁気特性に優れた合金薄帯を容易に量産できるからである。
まず、図1(a)に示されるように、一般的な方法で作製された連続したシート状のアモルファス合金薄帯(株式会社東北マグネット インスティテュート製NANOMET)をプレス機Pで打ち抜くことによって、400枚(正確に図示せず)のアモルファス合金薄帯片2Aを作製し、準備した(準備工程)。それぞれのアモルファス合金薄帯片2Aは、モータのステータコアを構成する環状の合金薄帯が周方向で1/3に分割された形状を有する薄帯であり、そのサイズ、結晶化開始温度、及び結晶化完了温度、並びに平面方向の各位置の飽和磁束密度及び保磁力は下記の通りである。
径方向の長さ:35mm
内縁の長さ:130mm
外縁の長さ:210mm
結晶化開始温度:419.19℃
結晶化完了温度:500℃
飽和磁束密度:1.7T未満
保磁力:6A/m未満
図4の温度履歴Bに表されるように、400枚のアモルファス合金薄帯片2Aを、400℃まで昇温させた後に、加熱炉Fの温度を10秒間400℃に維持することにより10秒間400℃に維持した点を除いて、実施例と同様の製造方法を実施することにより、400枚の合金薄帯片を製造した。
図4の温度履歴Cに表されるように、400枚のアモルファス合金薄帯片2Aを、常温の環境から温度を460℃に設定した加熱炉F内に移動させることにより460℃まで昇温させた後に、加熱炉Fの温度を10秒間460℃に維持することにより10秒間460℃に維持した点を除いて、実施例と同様の製造方法を実施した。この結果、それぞれのアモルファス合金薄帯片2Aは赤熱され燃焼した。アモルファス合金薄帯片2Aの全体が、同時にアモルファス合金が結晶化する温度以上の温度に昇温されたために、アモルファス合金薄帯片2Aの全体で結晶化に伴う自己発熱が起こった結果、アモルファス合金薄帯片2Aが過昇温したと考えられる。
図4の温度履歴Dに示されるように、第1昇温工程及び第2昇温工程において、加熱炉Fの温度を均一な昇温速度(12℃/秒)において5秒間で400℃から460℃まで昇温させることにより、400枚のアモルファス合金薄帯片2Aを、隣接する合金薄帯片2Aの間に隙間Sを設けた状態において、均一な昇温速度(12℃/秒)で400℃から419.19℃(結晶化開始温度)まで昇温させた後に、均一な昇温速度(12℃/秒)で419.19℃(結晶化開始温度)から460℃(結晶化処理終了温度)まで昇温させた点を除いて、実施例と同様の製造方法を実施した。この結果、それぞれのアモルファス合金薄帯片2Aは赤熱され燃焼した。第2昇温工程におけるアモルファス合金薄帯片2Aの昇温速度が上記式(1)を満たさなかったために、アモルファス合金薄帯片2Aで結晶化に伴う自己発熱が連鎖的に起こった結果、アモルファス合金薄帯片2Aが過昇温したと考えられる。
図4の温度履歴Eに示されるように、第1昇温工程及び第2昇温工程において、加熱炉Fの温度を均一な昇温速度(0.2℃/秒)において300秒間で400℃から460℃まで昇温させることにより、400枚のアモルファス合金薄帯片2Aを、隣接する合金薄帯片2Aの間に隙間Sを設けた状態において、均一な昇温速度(0.2℃/秒)で400℃から419.19℃(結晶化開始温度)まで昇温させた後に、均一な昇温速度(0.2℃/秒)で419.19℃(結晶化開始温度)から460℃(結晶化処理終了温度)まで昇温させた点を除いて、実施例と同様の製造方法を実施した。これにより、400枚の合金薄帯片2Cを製造した。
実施例及び比較例のうちアモルファス合金薄帯片2Aが燃焼しなかった実施例、比較例1、及び比較例4で製造された400枚の合金薄帯片から一枚の合金薄帯片を選択した上でその一部を切り出し、飽和磁束密度及び保磁力をVSM(振動試料型磁力計)により測定した。それらの測定値を下記表1に示す。
2C アモルファス合金薄帯片を結晶化した合金薄帯片(ナノ結晶合金薄帯片)
S 合金薄帯片の間に設ける隙間
F 加熱炉
Claims (3)
- アモルファス合金薄帯片を結晶化した合金薄帯片の製造方法であって、
アモルファス合金薄帯片を準備する準備工程と、
前記アモルファス合金薄帯片を加熱炉内に移動する移動工程と、
前記加熱炉の温度を結晶化開始温度まで昇温させることにより、前記加熱炉内の前記アモルファス合金薄帯片を前記結晶化開始温度まで昇温させる第1昇温工程と、
前記加熱炉の温度を前記結晶化開始温度から結晶化完了温度以下の結晶化処理終了温度まで昇温させることにより、前記加熱炉内の前記アモルファス合金薄帯片を前記結晶化開始温度から前記結晶化処理終了温度まで昇温させる第2昇温工程と、
を備え、
前記第2昇温工程における前記アモルファス合金薄帯片の昇温速度は、単位時間での前記アモルファス合金薄帯片の自己発熱量をΔQself、前記単位時間での前記アモルファス合金薄帯片の放熱量をΔQout、前記アモルファス合金薄帯片の質量及び比熱をそれぞれm及びc、前記単位時間での前記アモルファス合金薄帯片の昇温幅をΔTとしたときに、下記式(3)を満たすことを特徴とする合金薄帯片の製造方法。
- 前記準備工程において、複数枚の前記アモルファス合金薄帯片を準備し、
前記移動工程において、前記複数枚の前記アモルファス合金薄帯片を前記加熱炉内に移動し、
前記第1昇温工程において、前記加熱炉内の前記複数枚の前記アモルファス合金薄帯片を前記結晶化開始温度まで昇温させ、
前記第2昇温工程において、前記複数枚の前記アモルファス合金薄帯片の昇温速度がそれぞれ前記式(3)を満たすように、前記加熱炉内の前記複数枚の前記アモルファス合金薄帯片を隣接する合金薄帯片の間に隙間を設けた状態において前記結晶化開始温度から前記結晶化処理終了温度まで昇温させることを特徴とする請求項1に記載の合金薄帯片の製造方法。 - 前記アモルファス合金薄帯片の材質がFe基アモルファス合金であり、
前記第2昇温工程における前記加熱炉内の前記アモルファス合金薄帯片の平均昇温速度が0.5℃/秒以上20℃/秒以下の範囲内であることを特徴とする請求項1又は2に記載の合金薄帯片の製造方法。
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