專利名稱：軟磁性合金薄帶、用其所制的磁性部件及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用單輥法所制的軟磁性合金薄帶，涉及薄帶寬向的翹曲度小并且薄帶表面狀態(tài)優(yōu)良的長(zhǎng)尺寸的軟磁性合金薄帶；以及用其所制成的磁性部件以及該軟磁性合金薄帶的制造方法。
由于用單輥法所制造的非晶質(zhì)合金、毫微晶體合金等軟磁性合金薄帶具有優(yōu)良軟磁特性，可用于各種變壓器、扼流圈、傳感器和磁屏蔽等。作為其代表性的材料已知的有特公平4-4393號(hào)(USP 4881989)公報(bào)和特開平1-242755號(hào)公報(bào)所記載的Fe-Cu-(Nb，Ti，Zr，Hf，Mo，W，Ta)-Si-B系合金和Fe-Cu-(Nb，Ti，Zr，Hf，Mo，W，Ta)-B系合金等。已知毫微晶體軟磁性合金是將非晶質(zhì)合金微晶化而具有良好軟磁特性的合金其晶體粒徑在50nm以下，幾乎沒有如非晶質(zhì)合金中的熱不穩(wěn)定性，顯示出與Fe系非晶質(zhì)合金同等程度的高飽和磁通密度和低磁致伸縮的優(yōu)良軟磁特性。而且還知道毫微結(jié)晶軟磁性合金的經(jīng)時(shí)變化小，其溫度特性優(yōu)越。
由于與雙輥法等方法相比，單輥法的大量生產(chǎn)性優(yōu)越，因此，它正成為現(xiàn)在非晶質(zhì)合金薄帶和毫微晶體合金用的非晶質(zhì)合金薄帶制造方法的主流。

圖1是單輥裝置一例的示意圖。將母合金在陶瓷和石英所制噴嘴中熔化，在壓力p下加壓，將合金熔液從噴嘴的縫隙噴到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上，通過超急冷卻可制造厚度為2～100μm程度的非晶質(zhì)合金薄帶。以非晶質(zhì)合金薄帶和毫微晶體合金用的非晶質(zhì)合金薄帶作為原料的合金薄帶來說是相同的，因此，在本發(fā)明中將兩者總稱之為軟磁性合金薄帶。
已知以單輥法所制的軟磁性合金薄帶為了防止結(jié)晶化和薄帶的脆化，盡快地加快冷卻速度，降低薄帶的溫度是必要的。
又，當(dāng)軟磁性合金薄帶的寬度大時(shí)，薄帶就粘結(jié)在冷卻輥上，必須強(qiáng)制地將其從輥?zhàn)由蟿冸x下來。一般以盡可能遠(yuǎn)離噴嘴正下方的位置，其薄帶的溫度低，因此，即使從非晶質(zhì)化和脆化觀點(diǎn)看來，剝離的距離以盡量遠(yuǎn)些為宜。
然而，在實(shí)際制造過程中，各種條件綜合在一起，有時(shí)，只能制造在寬度方向上翹曲大而長(zhǎng)度短的薄帶。翹曲的薄帶在卷繞時(shí)或疊層時(shí)，難以處理，當(dāng)制造卷繞磁芯和疊層磁芯時(shí)，造成在薄帶間的空隙，發(fā)生占空因數(shù)低等問題。又，當(dāng)必要時(shí)將薄帶分切時(shí)，對(duì)短而破斷的薄帶來說，將薄帶安裝在切條機(jī)上的次數(shù)增加所以有成本也增加的問題。又，如將翹曲的薄帶強(qiáng)制地?cái)偲蕉褂脮r(shí)，則存在應(yīng)力易于殘留、軟磁特性也下降這樣的問題。
另一方面，已知在與輥接觸的一側(cè)的薄帶表面(以下稱為輥接觸面)上，由于卷入空氣而形成空氣囊。圖2示出在輥?zhàn)咏佑|面一側(cè)所形成的空氣囊的形狀的示意圖。該空氣囊一般以薄帶縱向上延伸的形狀而凹陷著。為此，在將這樣薄帶作磁芯使用時(shí)，形成占空因數(shù)低的原因，因此，盡量減少空氣囊的數(shù)目是重要的。然而，在大量制造寬幅的薄帶中，僅僅減少空氣囊的數(shù)目，從而減少其所占面積率時(shí)，則得不到它本來應(yīng)該得到的優(yōu)良磁性。
已知，這些翹曲和空氣囊的影響特別在大量制造作為Fe基毫微晶體軟磁合金薄帶母材料的Fe-(Cu，Au)-M-Si-B系和Fe-(Cu，Au)-M-B系的寬幅非晶質(zhì)薄帶中更為明顯的。還已知即使在非晶質(zhì)狀態(tài)下將其用于磁芯時(shí)，特別是由于空氣囊部分的結(jié)晶化，其低頻率的磁性有低下的問題。
因此，本發(fā)明的目的在于，以單輥法制造在寬向的翹曲小而長(zhǎng)度長(zhǎng)的軟磁性合金薄帶而且其輥接觸面一側(cè)的空氣囊大小和凹坑都小的軟磁性合金磁帶；本發(fā)明還提供用其所制造的其占空因數(shù)和軟磁特性都高的磁性部件；以及上述軟磁性合金的制造方法。
本申請(qǐng)的發(fā)明人為弄清在制造中產(chǎn)生上述軟磁性合金薄帶的翹曲和空氣囊的主要原因，通過制定該翹曲和空氣囊的范圍而解決上述問題的。首先，關(guān)于薄帶翹曲的發(fā)生，雖然在縱向上也有發(fā)生，但這里專指寬向的翹曲。寬向的翹曲在寬度較小的薄帶上幾乎不成問題，但在幅寬的薄帶中，如果制造條件不恰當(dāng)則明顯出現(xiàn)，特別是薄帶的厚度薄時(shí)，翹曲更為明顯地呈現(xiàn)。作為用于磁芯等各種磁性部件的合適的軟磁性合金薄帶，當(dāng)其幅寬為dmm時(shí)，薄帶的寬向翹曲則應(yīng)在0.2×dmm以下；而且，該薄帶的全長(zhǎng)為50m以上的連續(xù)長(zhǎng)尺寸者為宜。又，當(dāng)該薄帶的厚度為25μm以下，幅寬d為10mm以上時(shí)；還有，薄帶的厚度在25μm以下，幅寬為20μm以上時(shí)要求其翹曲也如上所述。
用歷來的制造條件得不到具有上述翹曲量和長(zhǎng)度的薄帶。例如，已知當(dāng)輥溫度過低時(shí)，薄帶發(fā)生翹曲。其理由還不十分清楚，但可認(rèn)為，以噴嘴噴到冷卻輥上的金屬熔液，其在輥?zhàn)由瞎袒头蔷з|(zhì)化時(shí)的、在噴嘴附近的凝固過程和薄帶的溫度分布有關(guān)聯(lián)。已知如果從噴嘴正下方到薄帶剝離的距離不適當(dāng)?shù)脑?，則在制造幅寬的薄帶中薄帶就斷裂，制造不出連續(xù)的長(zhǎng)尺寸的薄帶。
也就是，本發(fā)明的軟磁性合金薄帶是將合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)中的金屬冷卻輥上，用單輥法制造合金薄帶，將合金熔液噴出后經(jīng)5秒鐘以上后的冷卻輥表面的溫度保持在80℃以上、300℃以下，并且，在作為從噴嘴縫隙正下方的輥?zhàn)油庵艿奈恢玫窖剌佔(zhàn)油庵芩鶞y(cè)距離為100mm到1500mm的范圍內(nèi)進(jìn)行合金薄帶從冷卻輥上剝離，從而，如果幅寬為d的薄帶，則可制造其薄帶寬向的翹曲在0.2×dmm以下，而且縱向?yàn)?0m以上的連續(xù)的軟磁性合金薄帶。用該薄帶制成磁芯等時(shí)，可制造尺寸精度和空占因數(shù)都高、而且軟磁特性優(yōu)良的磁芯等。再者，這樣的翹曲是由所制造的非晶質(zhì)合金薄帶的薄帶狀態(tài)所決定的，但它并不規(guī)定熱處理和加工后或用于磁芯后的翹曲。
本發(fā)明還涉及輥接觸面的表面性質(zhì)。這個(gè)發(fā)明是從如下知識(shí)所得在薄帶制造中，當(dāng)輥?zhàn)訙囟壬仙龝r(shí)，尺寸大的空氣囊部結(jié)晶化，磁性變壞；以及當(dāng)與空氣囊凹坑深度相關(guān)的表面粗糙度Ra也不小時(shí)，磁性低劣。
也就是，當(dāng)軟磁性合金薄帶在輥?zhàn)咏佑|面上所形成的空氣囊的寬度為35μm以下；空氣囊的長(zhǎng)度為150μm以下；輥?zhàn)咏佑|面中心線平均粗度Ra在0.5μm以下時(shí)，則其空占因數(shù)和軟磁特性都優(yōu)良。
這里，已知在磁性能方面具有特定的輥接觸面的表面性質(zhì)是重要的，從這點(diǎn)可知在本發(fā)明中，制造時(shí)的熔液噴出噴嘴的壓力、冷卻輥的周向速度以及冷卻輥和噴嘴端的間隔是重要的。也就是，將合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)中的金屬冷卻輥上，以單輥法來制造合金薄帶中，通過將合金熔液的噴出噴嘴的噴出壓力控制在270gf/cm2以上，還將冷卻輥的周向速度控制在22m/s以上；優(yōu)選是將冷卻輥和噴嘴頂端的間隔控制在20μm以上、200μm以下，就可制造高質(zhì)量且穩(wěn)定的大量生產(chǎn)的合金薄帶。
再者，輥接觸面的空氣囊大量形成，尺寸大小的分布也大，但本發(fā)明中所定義的空氣囊寬度是將在輥接觸面的0.4mm×0.5mm范圍內(nèi)所形成多數(shù)的空氣囊中其寬度最大的空氣囊寬度定為W；本發(fā)明所定義的空氣囊的長(zhǎng)度是將輥接觸面的0.4mm×0.5mm范圍內(nèi)所形成多數(shù)空氣囊中的其最長(zhǎng)的空氣囊的長(zhǎng)度定為L(zhǎng)。W和L按照?qǐng)D2示意圖所示那樣來定義。又，和輥接觸的表面中心線平均粗度Ra是在上述軟磁性合金薄帶的寬向上、按JISB 0601中所規(guī)定的切斷(Cut off)值λc定為0.8mm、將測(cè)定長(zhǎng)度定為切斷值的至少5倍時(shí)所求的值。
圖1是制造本發(fā)明軟磁性合金薄帶的單輥裝置示意圖；圖2是在本發(fā)明軟磁性合金薄帶的輥接觸面一側(cè)所形成的空氣囊形狀示意圖；圖3是本發(fā)明軟磁性合金薄帶的翹曲測(cè)定裝置的示意圖；圖4是本發(fā)明軟磁性合金薄帶的翹曲量和冷卻輥表面溫度關(guān)系的示例圖；圖5是本發(fā)明軟磁性合金薄帶的長(zhǎng)度和剝離距離關(guān)系的示例圖；圖6是本發(fā)明軟磁性合金薄帶中輥接觸面一側(cè)的最大空氣囊寬度W、最大空氣囊長(zhǎng)度L，中心線平均粗糙度Ra、熱處理后的上述磁芯的矩形比Br/Bs以及在50Hz下比初導(dǎo)磁率μiac分別對(duì)輥?zhàn)又芟蛩俣鹊年P(guān)系圖；圖7是本發(fā)明軟磁性合金薄帶中輥接觸面一側(cè)最大空氣囊寬度W、最大空氣囊長(zhǎng)度L、中心線平均粗糙度Ra、熱處理后的上述磁芯的矩形比Br/Bs以及在50Hz下比初導(dǎo)磁率μiac分別對(duì)出噴出壓力的關(guān)系圖；圖8是本發(fā)明熱處理前的軟磁性合金薄帶的輥接觸面一側(cè)的組織的示例圖；圖9是本發(fā)明軟磁性合金薄帶的輥接觸面一側(cè)組織的x射線衍射花樣的示例圖；圖10是本發(fā)明熱處理模式圖；圖11是本發(fā)明另一熱處理模式圖；圖12是本發(fā)明又一熱處理模式圖；圖13是本發(fā)明有關(guān)漏電斷路器的回路結(jié)構(gòu)的示例圖；圖14是本發(fā)明有關(guān)變換器回路的示例圖。
以下對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施方案進(jìn)行說明(A)合金組成本發(fā)明的軟磁性合金薄帶的原材料是Fe基非晶質(zhì)合金和Co基非晶質(zhì)合金，二者都是優(yōu)良的，作為典型的Co基非晶質(zhì)合金由下組成的合金表示，Co100-x-yMxXy(原子％)，式中M選自Ti、Zr、Hf、Mo、Nb、Ta、W、V、Cr、Mn、Ni、Fe、Zn、In、Sn、Cu、Au、Ag鉑族元素、Sc中的至少一種元素，X是選自Si、B、Ga、Ge、P、C中的至少一種元素，x和y滿足0≤x≤15，5≤y≤30、10≤x+y≤30的關(guān)系式。作為軟磁性材料，以含F(xiàn)e為0原子％以上、10原子％以下；含Mn為0原子％以上、10原子％以下的合金為宜。
又，作為典型的Fe基非晶質(zhì)合金由下組成式表示，F(xiàn)e100-x-a-y-zAxMaSiyBz(原子％)，式中，A選自Cu、Au中的至少一種元素、M是選自Ti、Zr、Hf、Mo、Nb、Ta、W、Nb、V中至少一種元素，x、y、z和a分別是滿足0≤x≤3、0≤a≤10、0≤y≤20、2≤z≤25的關(guān)系式。用該合金時(shí)對(duì)制造條件的依賴性大，特別是本發(fā)明的效果顯著。這里，也可將Fe的一部分以選自Co、Ni中至少一種元素取代；或者將B的一部分以選自Al、Ga、Ge、P、C、Be、N中的至少一種元素取代；或者將M的一部分以選自Mn、Cr、Ag、Zn、Sn、In、As、Sb、Sc、Y、鉑族元素、Ca、Na、Ba、Sr、Li，稀土元素中的至少一種元素取代。
A是選自Cu、Au中的至少一種元素，作為制造的非晶質(zhì)合金薄帶熱處理而結(jié)晶化的毫微結(jié)晶磁性材料使用時(shí)，A具有特別優(yōu)良的效果，具有使熱處理后所形成的晶粒微細(xì)化的效果和提高導(dǎo)磁率的效果，當(dāng)作為毫微結(jié)晶磁性材料時(shí)，能實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的軟磁特性。A量x最好是0.1≤x≤3。
M和B是對(duì)促進(jìn)非晶質(zhì)形成有效的元素。Si量y以20原子％以下為宜，如Si量超過20原子％，則薄帶脆化，難以制成連續(xù)的薄帶。B量z最好在25原子％以下。當(dāng)B量z小于2原子％時(shí)，金屬熔液的流動(dòng)性不好。制造性能下降，因而不好；當(dāng)z超過25原子％時(shí)，則薄帶在制造中易于脆化，所以也不好。優(yōu)選的是B量z的范圍在4～15原子％內(nèi)。在此范圍可得翹曲小的合金薄帶。特別優(yōu)選的B量z的范圍是6～12原子％，在這范圍內(nèi)易于得到翹曲特小的合金薄帶。
在本發(fā)明中也可含有從周圍氣體，耐火材料和原料的熔化中混入的N、O、S等不可避免的雜質(zhì)。
(B)為使翹曲量小的制造方法這制造方法須將合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)中的金屬的冷卻輥上，用單輥法制造合金薄帶，將經(jīng)過合金熔液噴出噴嘴后的5秒鐘以上后的冷卻輥表面溫度保持在80℃以上、300℃以下，并且，在作為從噴嘴縫隙正下方的輥?zhàn)油庵芪恢玫窖剌佔(zhàn)油庵芩鶞y(cè)距離的100mm到1500mm范圍內(nèi)從冷卻輥上剝離合金薄帶。這里，當(dāng)熔液噴出噴嘴開始后小于5秒鐘，則輥?zhàn)訙囟群蛪毫眲〉刈兓?，薄帶和輥?zhàn)娱g的粘結(jié)性不良，所以質(zhì)量不穩(wěn)定。與翹曲和斷裂的關(guān)系并不清楚，但可認(rèn)為當(dāng)在5秒鐘以上時(shí)，輥?zhàn)颖砻鏈囟鹊淖兓腿垡簢姵鰢娮斓膲毫Ψ€(wěn)定，薄帶與輥?zhàn)诱辰Y(jié)，這是因?yàn)槁N曲和斷裂等依賴于制造條件的緣故。又，關(guān)于薄帶從冷卻輥剝離的距離，特別是當(dāng)在從150mm到1000mm范圍內(nèi)時(shí)，更難于引起破斷，所以能制造縱向200m以上長(zhǎng)度的連續(xù)薄帶。這時(shí)薄帶從輥?zhàn)拥膭冸x通常通過將空氣、氮?dú)狻宓葰怏w對(duì)輥?zhàn)颖砻鎳姶刀M(jìn)行的。當(dāng)大量制造薄帶時(shí)，將剝離后的薄帶卷繞于輥上，為了卷繞薄帶，雖然薄帶明顯破斷是必然的，但這也不好。在大量生產(chǎn)中，恒定狀態(tài)是能制造質(zhì)量?jī)?yōu)良的連續(xù)薄帶的一個(gè)關(guān)鍵，從這一點(diǎn)來說，本發(fā)明效果是明顯的。
而且，由于將冷卻輥表面溫度特別保持在100℃以上、250℃以下，可以制造難以脆化的、寬dmm的、薄帶寬向的翹曲為0.1×dmm以下的、翹曲小的長(zhǎng)尺寸的合金薄帶。金屬冷卻輥在大量生產(chǎn)時(shí)大多使用水冷，需要時(shí)也可提高輥冷卻水的溫度。Cu和Cu-Be、Cu-Zr、Cu-Cr等Cu合金的冷卻能力高，當(dāng)制造寬幅薄帶時(shí)可得到滿意結(jié)果，特別是，冷卻上述輥的水量為0.1m3/分鐘以上，10m3/分鐘以下時(shí)；生產(chǎn)量達(dá)5Kg以上的場(chǎng)合，也可制造幾乎沒有翹曲、破斷、脆化的薄帶。當(dāng)制造特薄的薄帶時(shí)，優(yōu)選的水量是0.1m3/分鐘以上、1m3/分鐘以下。又，冷卻輥的直徑通常是300mm到1200mm程度，優(yōu)選是400mm到1000mm程度，特別優(yōu)選的是500mm到800mm。
(C)為使空氣囊和表面粗糙度小的制造方法這制造方法是將合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)中的金屬制的冷卻輥上的單輥法，必須將合金熔液噴出噴嘴中的噴出壓力設(shè)為270gf/cm2以上，冷卻輥的周向速度設(shè)為22m/s以上。
本發(fā)明軟磁性合金薄帶用上述制造方法同樣進(jìn)行，將加熱到熔點(diǎn)以上(通常的Fe系、Co系材料約為1000℃～1500℃)的合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)中的金屬冷卻輥上而制造的，即通過單輥法制造的。噴出噴嘴中所使用的噴嘴縫隙以約為所制薄帶寬度×0.3～0.8mm的形狀為宜。噴嘴材料使用石英、氮化硅、BN等陶瓷。有時(shí)使用多重縫隙來制造。在這單輥法中，合金熔液噴出噴嘴的冷卻輥和噴嘴頂端的間隔(gap)為20μm以上、500μm以下，通常為250μm以下，特別是由于該間隔設(shè)定為20μm以上、200μm以下，設(shè)熔液噴出噴嘴的壓力為270gf/cm2以上，設(shè)冷卻輥的周速為22m/s以上，則使薄帶的輥接觸面上形成的空氣囊寬度為35μm以下，空氣囊的長(zhǎng)度為150μm以下，中心線平均粗糙度Ra為0.5μm以下。特別優(yōu)選的熔液噴出噴嘴的壓力是350gf/cm2以上、450gf/cm2以下，特別優(yōu)選的冷卻輥的周速度是22m/s以上、40m/s以下，在這范圍內(nèi)易于得到特別高的導(dǎo)磁率。必要時(shí)，也可在He、Ar等惰性氣體中進(jìn)行制造。又，在制造中，在噴嘴附近的流動(dòng)He氣體、CO氣體和CO2氣體中進(jìn)行制造，從而可得到表面改進(jìn)的好結(jié)果。
再者，在實(shí)際制造中，如果同時(shí)組合使用以上所述的使翹曲量減小的制造方法和使空氣囊和表面粗糙度減少的制造方法的條件進(jìn)行實(shí)施，則當(dāng)然是有效的。
(D)熱處理等使用上述所得的軟磁性合金薄帶，例如當(dāng)制造磁芯等磁性部件時(shí)，將所制非晶質(zhì)狀態(tài)的軟磁性合金薄帶卷繞或疊層，做成磁芯形狀后，進(jìn)行熱處理。當(dāng)作為非晶質(zhì)合金磁芯使用時(shí)，通常在結(jié)晶化溫度以下進(jìn)行熱處理。另一方面，當(dāng)作為毫微晶體軟磁性合金磁芯使用時(shí)，通常在結(jié)晶化以上溫度下加熱進(jìn)行熱處理而使其組織中至少一部分析出平均粒徑50mm以下的晶粒量?jī)?yōu)選是50％以上，而作為磁芯使用。
熱處理通常在氬氣、氮?dú)獾榷栊詺怏w中進(jìn)行，但在大氣中等含氧氣氛和真空中進(jìn)行也可。又，按照需要，在熱處理期間的至少一部分期間內(nèi)，可施加使合金大致飽和程度以上強(qiáng)度的磁場(chǎng)，以進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理，以使其具有感應(yīng)磁各向異性。對(duì)磁芯的形狀也有依賴，一般，為使具有高矩形比而在薄帶的縱向(卷磁芯時(shí)是磁芯的磁路方向)上施加磁場(chǎng)時(shí)是8A/m以上；為使具有低矩形比而在薄帶的幅寬方向(如是卷磁芯時(shí)，則是磁芯的高度方向)上施加磁場(chǎng)時(shí)是80KA/m的上的磁場(chǎng)。熱處理最好在露點(diǎn)為-30℃以下的惰性氣體氣氛中進(jìn)行，特別是在露點(diǎn)為-60℃以下的惰性氣體氣氛中進(jìn)行熱處理，則導(dǎo)磁率更高，對(duì)于必須有高導(dǎo)磁率的用途可得到更滿意的結(jié)果。當(dāng)用保持一定溫度的熱處理模式進(jìn)行熱處理時(shí)，在一定溫度下的保溫時(shí)間，通常從大量生產(chǎn)性的觀點(diǎn)來看，是在24小時(shí)以下，優(yōu)選在4小時(shí)以下。熱處理時(shí)的平均升溫速度優(yōu)選是0.1℃/min到200℃/min，更好是1℃/min到40℃/min，平均冷卻速度優(yōu)選是0.1℃/min到3000℃/min，更好是1℃/min到1000℃/min，在此范圍內(nèi)可獲得特別優(yōu)良的軟磁特性。
又，當(dāng)本發(fā)明合金薄帶熱處理時(shí)，不僅可進(jìn)行一級(jí)熱處理，也可進(jìn)行多級(jí)熱處理和多次熱處理。而且，也可在上述非晶質(zhì)合金薄帶上通以交流、直流或者脈沖電流，使合金發(fā)熱而進(jìn)行熱處理。又，由于在合金薄帶上在施加張力或壓力的同時(shí)進(jìn)行熱處理，以使其具有各向異性，從而改良磁性。
(E)磁性部件和用途本發(fā)明軟磁性合金薄帶按照需要也可用SiO2、MgO、Al2O3等粉末或膜包覆合金薄帶；或通過化學(xué)形成處理使表面上形成絕緣層，或通過陽(yáng)極氧化處理，使在表面上形成氧化物層，而形成層間絕緣層。將本發(fā)明合金薄帶作為磁芯使用時(shí)，特別是為在高頻下降低渦流的影響，進(jìn)一步改善導(dǎo)磁率和磁芯損耗，層間絕緣處理是有效的。又，按照需要，所制寬幅合金薄帶也可分割成適當(dāng)寬度而使用。分割的合金薄帶當(dāng)然也包含在本發(fā)明之內(nèi)。又，本發(fā)明合金薄帶也可將非晶質(zhì)合金薄帶、或由此作為原材料的毫微結(jié)晶合金薄帶用片狀樹脂復(fù)合成片；以及將本發(fā)明合金薄帶或以它作為原材料的毫微結(jié)晶薄帶粉碎的薄片，或粉末狀和樹脂復(fù)合而制成片和塊。也可使用于屏蔽材料和電波吸收體中。
又，本發(fā)明軟磁性合金薄帶也可用于防盜傳感器、識(shí)別傳感器等磁傳感器中。而且，加工成磁性部件后按照需要，可進(jìn)行樹脂浸漬；或涂層，樹脂浸漬后可再進(jìn)行切斷等。
又，使用以上述軟磁性合金薄帶作磁芯的變壓器、扼流圈、可飽和電抗線圈、傳感器等磁性部件中的至少一部分使用的電源、變換器、漏電斷路器、個(gè)人計(jì)算機(jī)、通信儀器等的裝置有可能小型化、效率提高或低噪聲化。
以下以實(shí)施例說明本發(fā)明但不限制本發(fā)明。
實(shí)施例1使用與圖1同樣的單輥裝置，將按原子％計(jì)的Si 15.5％、B 6.7％、Nb 2.9％、Cu 0.5％、余量實(shí)質(zhì)上是Fe所構(gòu)成的合金熔液從以氮化硅為主體的陶瓷所制噴嘴噴到外徑800mm的Cu-Be合金制的冷卻輥上，制成寬25mm的非晶質(zhì)狀態(tài)的合金薄帶10Kg。熔液噴出噴嘴的溫度是1300℃，噴嘴的縫隙是25mm×0.6mm，噴嘴頂端與冷卻輥之間的間隙是100μm，加熱冷卻輥表面使溫度改變，在從噴嘴縫隙正下方外周的位置到沿輥?zhàn)油庵芩鶞y(cè)距離為630mm的位置進(jìn)行剝離，制成寬25mm的非晶質(zhì)狀態(tài)的薄帶。冷卻輥表面的溫度是由離噴嘴位置100mm、與制造磁帶的方向相反的位置的輥表面連續(xù)地用紅外線放射溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。冷卻輥表面的溫度是通過預(yù)先加熱輥?zhàn)訙y(cè)定其變化，對(duì)實(shí)際制造中的測(cè)定值進(jìn)行修正而求得。
其次，在此薄帶制造開始30秒鐘后將在適當(dāng)位置的薄帶切斷、制成寬25mm×長(zhǎng)5mm×厚18μm的試料，用激光測(cè)定薄帶寬向的翹曲而求得。圖3表示測(cè)定方法。在該圖中，將從基準(zhǔn)面到最大高度定為薄帶的翹曲。薄帶方向的翹曲是在寬向上移動(dòng)載物臺(tái)，在薄帶中心線上測(cè)定的。圖4表示相當(dāng)于薄帶制造開始30秒鐘后的位置的薄帶翹曲量和薄帶制造開始30秒鐘后冷卻輥的表面溫度的關(guān)系。當(dāng)冷卻輥表面溫度小于80℃時(shí)，薄帶的翹曲超過5mm之多，因此不好；如超過300℃，則雖然翹曲小，但薄帶脆化，因此也不令人滿意。
實(shí)施例2用與圖1同樣的單輥裝置，在與實(shí)施例1完全相同的組成和制造條件下制成薄帶。在本例中改變從噴嘴縫隙正下方的輥外周的位置沿輥?zhàn)油庵芩鶞y(cè)的距離，將薄帶從輥上剝離。制成寬25mm的非晶質(zhì)狀態(tài)的薄帶10Kg。再者，薄帶制造開始5秒鐘后的輥表面溫度是180℃；薄帶制作終了時(shí)的溫度是210℃。
測(cè)定本實(shí)施例中所制薄帶的長(zhǎng)度。當(dāng)有破斷時(shí)，則測(cè)定最長(zhǎng)連續(xù)的薄帶的長(zhǎng)度。圖5表示薄帶長(zhǎng)度和剝離距離的關(guān)系。當(dāng)剝離距離d小于100mm，則薄帶脆化，因此不令人滿意；如超過1500mm，則薄帶顯著地易于破斷，難以制造50m以上連續(xù)的薄帶，難以大量生產(chǎn)。在150mm到1000mm范圍，可制造100m以上連續(xù)的長(zhǎng)尺寸薄帶，因此令人滿意。特別優(yōu)選的是150mm到650mm之間的范圍，可制造超過1000m那樣的連續(xù)的長(zhǎng)尺寸薄帶。
從以上的探討可知，將冷卻輥表面溫度保持在80℃以上、300℃以下，而且，合金薄帶從冷卻輥的剝離是從噴嘴正下方的輥?zhàn)油庵艿奈恢闷鹧剌佔(zhàn)油庵芩鶞y(cè)距離為100mm到1500mm的范圍內(nèi)進(jìn)行而制造薄帶，因此，薄帶的翹曲小而可制造長(zhǎng)尺寸的薄帶。
實(shí)施例3使用與圖1同樣的單輥裝置，將按原子％計(jì)的Si 13.5％、B 8.7％、Nb 2.5％、Mo 0.5％、Cu 0.8％、余量實(shí)質(zhì)上為Fe所構(gòu)成的合金熔液從以氮化硅為主體的陶瓷制的噴嘴噴到外徑600mm的Cu-Be合金冷卻輥上，改變片厚度，制得寬為7.5mm、寬10mm、寬20mm和寬30mm的非晶質(zhì)狀態(tài)薄帶10Kg。熔液噴出噴嘴的溫度為1300℃，噴嘴頂端和冷卻輥之間的間隔為100μm，冷卻輥表面溫度為190℃和30℃(比較例)，在從噴嘴縫隙正下方輥?zhàn)油庵芪恢闷鸬窖剌佔(zhàn)油庵芩鶞y(cè)距離為630mm的位置進(jìn)行剝離，制得寬25mm的非晶質(zhì)狀態(tài)的薄帶。再者，用與實(shí)施例1同樣的方法測(cè)定上述冷卻輥表面溫度。
其次，將此合金薄帶的一部分切斷，制成寬×5mm×厚形狀的試料。通過與實(shí)施例1同樣的激光測(cè)定法求得薄帶幅寬方向的翹曲。表1中列出翹曲量。
當(dāng)薄帶的寬度為10mm以上時(shí)，用本發(fā)明以外的方法制造時(shí)其翹曲明顯，可知本發(fā)明的效果顯著。特別是薄帶的寬度為20mm以上時(shí)，本發(fā)明效果更顯著。又，片厚越薄，越易受輥表面溫度的影響，可知本發(fā)明的效果明顯。本發(fā)明效果在25μm以下的片厚更為顯著，尤其是20μm以下片厚的情況，其效果尤為明顯。
實(shí)施例4將表2所示各種組成的軟磁性合金薄帶用與圖1同樣的單輥法，分別用本發(fā)明制造方法和本發(fā)明以外的制造方法進(jìn)行制備。其熔化量當(dāng)薄帶寬度為20mm時(shí)為8Kg；當(dāng)寬度為25mm時(shí)為10Kg；當(dāng)寬度為30mm時(shí)為12Kg；當(dāng)寬度為25mm時(shí)為7.1Kg；當(dāng)寬度為50mm時(shí)為20Kg；當(dāng)寬度為100mm時(shí)為40Kg。測(cè)定制造時(shí)的輥表面溫度、薄帶的翹曲、所制薄帶的長(zhǎng)度。當(dāng)有破斷時(shí)，則測(cè)定其最長(zhǎng)而連續(xù)的薄帶的長(zhǎng)度。又，將所制合金薄帶卷成外徑50mm、內(nèi)徑45mm的卷繞磁芯，并對(duì)其軟磁特性進(jìn)行測(cè)定。以上所測(cè)定的結(jié)果示于表2。
對(duì)NO.1～No.10、No.16、No.19按圖10所示熱處理而進(jìn)行毫微結(jié)晶化。用透過電子顯微鏡觀察熱處理后合金的顯微組織，結(jié)果，可確認(rèn)所形成平均粒徑50nm以下的晶粒至少為組織的50％。另一方面，NO.11、No.12、No.15、No.17、No.18、No.20在結(jié)晶化溫度以下的溫度進(jìn)行熱處理。由x射線衍射結(jié)果看到熱處理后的合金的非晶質(zhì)特有的暈圈花樣，確認(rèn)了是非質(zhì)晶狀態(tài)。
然后，測(cè)定了這些試料在測(cè)定頻率1KHz、測(cè)定磁場(chǎng)0.05Am-1下的比導(dǎo)磁率μr。由表2結(jié)果可見，翹曲小的本發(fā)明薄帶所構(gòu)成的磁芯顯示高比導(dǎo)磁率，認(rèn)為是作為磁芯材料的優(yōu)良材料。
實(shí)施例5以下敘述有關(guān)空氣囊的實(shí)施例將以原子％計(jì)為Si 15.6％、B 6.8％、Nb 2.9％、Cu 0.9％，余量實(shí)際上由Fe構(gòu)成的合金熔液用與實(shí)施例1同樣的裝置，從陶瓷噴嘴的縫隙噴到800mm的Cu-Be合金的冷卻輥上，制得寬15mm的非晶質(zhì)合金薄帶，熔液噴出溫度為1300℃，噴嘴的縫隙為15mm×0.6mm、噴嘴端部和冷卻輥之間的間隙為80μm，改變噴出壓力和輥的周速，制成15mm的非晶質(zhì)的合金薄帶。
其次，用激光顯微鏡觀察該非晶質(zhì)合金薄帶的輥接觸面一側(cè)的組織，求出在輥面上形成的空氣囊尺寸?？諝饽乙员Эv向伸延形成凹坑。測(cè)定了在視野內(nèi)存在的最大空氣囊的寬度W和長(zhǎng)度L。而且，通過輥面一側(cè)的x射線衍射和表面粗糙度計(jì)測(cè)定中心線平均粗糙度Ra。
其次，將所得的薄帶接觸輥面一側(cè)作為外側(cè)，卷繞成外徑25mm、內(nèi)徑20mm，制成卷繞磁芯，用圖10所示的模式進(jìn)行了磁場(chǎng)熱處理。磁場(chǎng)是在磁芯的高度方向上施加的。這時(shí)，矩形比與未在磁場(chǎng)中熱處理者相比是低的。使用透過電子顯微鏡觀察組織，結(jié)果認(rèn)為熱處理后構(gòu)成磁芯的軟磁性合金薄帶組織的70％由粒徑12mm程度的微細(xì)晶粒所構(gòu)成。
其次，將該卷繞磁芯放入苯酚樹脂制的芯箱中并進(jìn)行繞線圈，測(cè)定其直流B-H回路和在50Hz下的比初導(dǎo)磁率μiac。
圖6表示所制上述軟磁合金薄帶的輥接觸面一側(cè)的最大空氣囊的寬度W、最大的空氣囊長(zhǎng)度L、中心線平均粗糙度Ra、熱處理后的上述磁芯的矩形比Br/Bs和在50Hz下的比初導(dǎo)磁率μiac分別對(duì)輥?zhàn)又芟蛩俣鹊囊蕾囆躁P(guān)系。噴出噴嘴的壓力定為350gf/cm2。當(dāng)改變輥?zhàn)又芟蛩俣葧r(shí)，最大空氣囊的寬度在35μm以下，特別是不會(huì)變大?？諝饽业拈L(zhǎng)度L在輥?zhàn)又芟蛩俣葹?2m/s以上范圍時(shí)，在150μm以下，如小于22m/s，則急劇地增大，超過150μm。與輥接觸的表面的中心線平均粗糙度Ra在輥?zhàn)又芟蛩俣葹?2m/s以上時(shí)，為0.5μm以下，當(dāng)小于22m/s時(shí)則急劇地增大。當(dāng)其輥接觸面的空氣囊長(zhǎng)度小并且Ra也小的輥周速度為22m/s以上時(shí)，可得到矩形比Br/Bs為20％以下，在50Hz時(shí)的比初導(dǎo)磁率μiac為100000以上的優(yōu)越特性。與此相反，可知當(dāng)輥的周向速度小于22m/s時(shí)，L、Ra都大；而且用它所制磁芯的矩形比Br/Bs低，比初導(dǎo)磁率μiac也低。
其次，圖7表示所制的軟磁性合金薄帶的輥接觸面一側(cè)最大空氣囊的寬度W、最大空氣囊的長(zhǎng)度L、中心線平均粗糙度Ra、熱處理后的上述磁芯的矩形比Br/Bs以及在50Hz下的比初導(dǎo)磁率μiac分別對(duì)噴出噴嘴的壓力之間的依賴性。輥的周向速度定為30m/s。噴出壓力在270gf/cm2以上范圍時(shí)，可得到在與輥接觸的面上所形成的空氣囊寬度為35μm以下、與輥接觸的表面的中心線平均粗糙度為0.5μm以下，矩形比Br/Bs為20％以下、在50Hz的比初導(dǎo)磁率μiac為100000以上的優(yōu)越特性。與此相反，當(dāng)噴出壓力小于270gf/cm2時(shí)，則W、Ra大而且磁芯的磁特性、矩形比Br/Bs低，比初導(dǎo)磁率μiac也低。
從上可知，在噴出壓力為270gf/cm2以上；冷卻輥的周向速度為22m/s以上，則可能實(shí)現(xiàn)在與輥接觸的表面所形成的空氣囊寬度為35μm以下，空氣囊的長(zhǎng)度為150μm以下，與輥接觸的表面中心線平均粗糙度Ra為0.5μm以下的軟磁性合金薄帶?？烧J(rèn)為，特別是在噴出壓力在350gf/cm2以上、450gf/cm2以下；冷卻輥的周向速度為22m/s以上、40m/s以下范圍時(shí)，可得低的矩形比Br/Bs特高的導(dǎo)磁率，令人滿意。
圖8表示出所制熱處理前的軟磁性合金薄帶的輥接觸面一側(cè)的組織示例。可知，以噴出壓力為400gf/cm2、輥的周向速度32m/s的本發(fā)明制造條件所制的軟磁性合金薄帶，其空氣囊寬度和長(zhǎng)度小、空氣囊的尺寸小。與此相反，偏離本發(fā)明制造條件的噴出壓力為280gf/cm2、輥的周速為20m/s的條件下所制合金薄帶存在許多長(zhǎng)形狀尺寸的大空氣囊。
圖9表示軟磁性合金薄帶的輥接觸面一側(cè)的x射線衍射花樣。在上部所示的本發(fā)明制造條件所制本發(fā)明軟磁性合金薄帶僅有暈圈花樣，而看不出結(jié)晶峰，與此相反，在下部所示的用不是本發(fā)明方法所制的軟磁性合金薄帶，除有暈圈花樣以外，還可看到bcc Fe-Si相的(200)峰，可知有一部分晶體存在。用透過電子顯微鏡觀察斷面的結(jié)果確認(rèn)晶體在輥?zhàn)用嬉粋?cè)的空氣囊部存在著，比熱處理后所形成的晶體的粒徑大。由此可知，由本發(fā)明以外的軟磁性合金薄帶所構(gòu)成的磁芯，其磁性低劣的理由之一是，它與空氣囊部分的尺寸小的相比，當(dāng)空氣囊部分的尺寸比某些大尺寸還大時(shí)，它在薄帶制造時(shí)與冷卻輥不直接接觸，這一部分的冷卻就變?yōu)椴涣?，故在薄帶制造時(shí)易于引起表面結(jié)晶化。
實(shí)施例6按照?qǐng)D1所示單輥法將表3所示各種組成的寬25mm的非晶質(zhì)合金薄帶用本發(fā)明制造方法和本發(fā)明以外的制造方法制得。一方面本發(fā)明制造方法的噴出壓力為450gf/cm2、冷卻輥的周向速度為32m/s的條件下制造；另一方面用本發(fā)明以外制造方法的噴出壓力為350gf/cm2、冷卻輥的周向速度為20m/s的條件下制造。測(cè)定了所制軟磁性合金薄帶的輥接觸面一側(cè)的最大空氣囊的寬度W、空氣囊的長(zhǎng)度度L、中心線平均粗糙度Ra。其次，將該合金薄帶卷繞成外徑50mm、內(nèi)徑45mm而制得環(huán)式磁芯，將其升溫到結(jié)晶化溫度以上，按圖11所示的熱處理模式進(jìn)行熱處理。這時(shí)，為了獲得適用于要求低矩形比特性的用途，按圖11所示時(shí)間階段在磁芯高度方向上施加400KA/m的直流磁場(chǎng)。熱處理后的磁芯材料中至少50％形成粒徑50mm以下的微細(xì)晶粒。其次，測(cè)定了該磁芯的直流B-H回路和在50Hz下的比初導(dǎo)磁率μiac。表3列出所制得的軟磁性合金薄帶的輥?zhàn)咏佑|面一側(cè)的最大空氣囊寬度W、空氣囊的長(zhǎng)度L、中心線平均粗糙度Ra、矩形比Br/Bs和在50Hz下的比初導(dǎo)磁率μiac。
用本發(fā)明方法所制的合金薄帶，其輥接觸面一側(cè)的空氣囊長(zhǎng)度和Ra小，由這種薄帶所構(gòu)成的本發(fā)明磁芯，其Br/Bs小、比初導(dǎo)磁率μiac高因而優(yōu)越。與此相反，用本發(fā)明以外的制造方法所制的合金薄帶，其輥接觸面一側(cè)的空氣囊尺寸和Ra大，由這種薄帶所制的磁芯，其矩形比Br/Bs不夠小，比初導(dǎo)磁率μiac也有低的傾向，而本發(fā)明磁芯因矩形比低而得到高導(dǎo)磁率，因此是優(yōu)越的。
實(shí)施例7用圖1所示的單輥法通過本發(fā)明制造方法和本發(fā)明以外的制造方法制得表4所示各種組成的非晶質(zhì)合金薄帶。一方面用本發(fā)明制造方法的噴出壓力為450gf/cm2、冷卻輥的周向速度35m/s的條件下進(jìn)行制造；另一方面用本發(fā)明以外的制造方法其噴出壓力250gf/cm2，冷卻輥的周向速度為35m/s的條件進(jìn)行。測(cè)定了所制軟磁性合金薄帶的輥接觸面一側(cè)的最大空氣囊寬度W、空氣囊長(zhǎng)度L、中心線平均粗糙度Ra。其次，將這合金薄帶卷成外徑50mm、內(nèi)徑45mm，制得環(huán)形磁芯，將其升溫到結(jié)晶化溫度以上，用圖12所示的模式進(jìn)行熱處理。這時(shí)，為了獲得適用于要求高矩形比特性的可飽和的抗流圈用途，按圖12所示的時(shí)間階段，在磁芯的磁路方向上施加最大值為400A/m的50Hz交流磁場(chǎng)。熱處理后的磁芯材料的至少一部分形成粒徑50mm以下的微細(xì)晶粒。其次，測(cè)定該磁芯的直流B-H回路和在頻率100KHz、磁通密度的峰值0.2T下的每單位體積的磁芯損耗Pcv。表4表明，所制軟磁性合金薄帶的輥接觸面一側(cè)的最大空氣囊寬度W、空氣囊長(zhǎng)度L、中心線平均粗糙度Ra、矩形比Br/Bs和在頻率100KHz、磁通密度的峰值0.2T下的每單位體積的磁心損耗Pcv。
表4
<p>用本發(fā)明制造方法所制合金薄帶其輥接觸面一側(cè)的空氣囊寬度和Ra小；由該薄帶所構(gòu)成的本發(fā)明磁芯，其矩形比Br/Bs高而優(yōu)越。與此相反，用本發(fā)明以外的制造方法所制合金薄帶，其輥接觸面一側(cè)的空氣囊尺寸和Ra都大，由該薄帶所制的磁芯其矩形比Br/Bs不夠高，因此，本發(fā)明磁芯可得高矩形比，它作為用于磁開關(guān)，可飽和抗流圈的磁芯是優(yōu)越的。
實(shí)施例8用圖1所示單輥法，通過本發(fā)明制造方法和本發(fā)明以外的制造方法制得表5所示各種組成的寬15mm、厚約18μm的非晶質(zhì)合金薄帶。一方面是本發(fā)明制造方法的噴出壓力為450gf/cm2、冷卻輥的周向速度為33m/s的條件下制造；另一方面在本發(fā)明以外的制造方法的噴出壓力為450gf/cm2、冷卻輥的周向速度為20m/s的條件下進(jìn)行制造。測(cè)定了不與所制軟磁性合金薄帶的冷卻輥接觸一方(自由面一側(cè))的合金薄帶的表面粗糙度Rz和通過合金薄帶重量而求得的平均板厚T，求得Rf＝Rz/T所構(gòu)成的參數(shù)值。另一方面，測(cè)定在與冷卻輥接觸的面(輥?zhàn)咏佑|面一側(cè))上所形成的空氣囊寬度W、長(zhǎng)度L和與輥接觸的面的中心線平均粗糙度Ra。又，為了調(diào)查制造時(shí)在輥面一側(cè)的空氣囊部分有無形成的晶體，進(jìn)行輥面一側(cè)的x-射線衍射測(cè)定。結(jié)果，用如表5所示本發(fā)明制造方法所制本發(fā)明合金薄帶僅有暈圈花樣而看不出結(jié)晶峰，而用本發(fā)明以外的制造方法所制薄帶則合金薄帶的一部分觀察到，認(rèn)為是bcc Fe-Si相的結(jié)晶峰。
其次，將這合金薄帶卷成外徑25mm、內(nèi)徑20mm，而制成卷磁芯。再將該卷磁芯升溫到結(jié)晶化溫度以上，按圖11所示的模式進(jìn)行熱處理。這時(shí)，在磁芯高度方向施加400KA/m的直流磁場(chǎng)。測(cè)定熱處理后的試料在50Hz下的比初導(dǎo)磁率μiac。用透過電子顯微鏡觀察的結(jié)果，確認(rèn)熱處理后的合金薄帶的組織的50％以上由粒徑50nm以下的微細(xì)晶粒所構(gòu)成。表5列出所制軟磁性合金薄的凹坑的面積占有率、自由面一側(cè)的Rf＝Rz/T、冷卻輥接觸面一側(cè)的空氣囊的寬度W、長(zhǎng)度L、中心線平均粗糙度Ra、輥接觸面一側(cè)的X-射線衍射有無所得的結(jié)晶峰，熱處理后的μiac。
表5
關(guān)于自由面一側(cè)的Rf值，本發(fā)明范圍內(nèi)與范圍外之間未見有大的差異，但輥接觸面一側(cè)的空氣囊寬度W、長(zhǎng)度L和中心線平均粗糙度Ra在本發(fā)明范圍內(nèi)的合金薄帶，則在剛剛制造好后的薄帶與輥接觸面一側(cè)的X-射線衍射花樣中看不到結(jié)晶峰。與此相反，本發(fā)明范圍以外的則看到有結(jié)晶峰，μiac也低。由以上所述可知，即使薄帶的凹坑占有率和Rf小的本發(fā)明范圍以外，其μiac則低，所以不令人滿意。可以認(rèn)為，如空氣囊的寬度W、長(zhǎng)度L和Ra在本發(fā)明范圍以外，則易于在制造非晶質(zhì)合金薄帶時(shí)在空氣囊部分形成粗大的結(jié)晶，導(dǎo)致μiac的下降。
實(shí)施例9以下，按本發(fā)明抑制翹曲和空氣囊的單輥法制作以原子％計(jì)的Cu 1.1％、Nb 2.3％、Mo 0.7％、Si 15.7％、B 7.1％、余量實(shí)質(zhì)上是Fe所組成的寬25mm、厚18μm的非晶質(zhì)合金薄帶。合金熔液的噴出溫度是1300℃、噴嘴頂端和冷卻輥之間的間隔是100μm，噴出壓力是400gf/cm2，輥的周向速度是32m/s，冷卻輥表面溫度是200℃、剝離距離是650mm。所制本發(fā)明軟磁性合金薄帶的翹曲是0.9mm。將這切成寬10mm后卷繞，做成環(huán)形磁芯，進(jìn)行了圖10同樣的熱處理，制得了其組織的至少50％由50nm以下毫微晶粒所構(gòu)成的本發(fā)明磁芯，構(gòu)成圖13所示的本發(fā)明的漏電警報(bào)器。為了比較，將相同組成的非晶質(zhì)合金薄帶按照噴出壓力250gf/cm2、輥的周向速度20m/s、冷卻輥表面溫度180℃、剝離距離1800mm進(jìn)行制造，用同樣的工序制得本發(fā)明以外的磁芯。表6列出本發(fā)明軟磁性合金薄帶和比較用的軟磁性合金薄帶的輥?zhàn)咏佑|面一側(cè)的最大空氣囊寬度W、空氣囊長(zhǎng)度L、中心線平均粗糙度Ra。
表6<
>本發(fā)明軟磁性合金薄帶的空氣囊長(zhǎng)度L、中心線平均粗糙度Ra小。而作為比較例的薄帶在制造過程中常常斷裂，得不到50m以上長(zhǎng)度的薄帶。當(dāng)由以上所構(gòu)成的漏電警報(bào)器進(jìn)行對(duì)漏電電流的試驗(yàn)時(shí)，認(rèn)為本發(fā)明漏電警報(bào)器在與作為比較的漏電警報(bào)器相比時(shí)在小30％的電流下也可使之起動(dòng)，它具有高敏感度。
實(shí)施例10用本發(fā)明的抑制翹曲和空氣囊的單輥法制得的由以原子％計(jì)的Cu 0.8％、Nb 2.8％、W 0.2％、Si 13.5％、B 8％、余量實(shí)質(zhì)上是Fe所組成的寬30mm、厚17μm的本發(fā)明非晶質(zhì)合金薄帶。合金熔液的噴出溫度是1300℃、噴嘴頂端與冷卻輥之間的間隙是100μm，噴出壓力是400gf/cm2、輥的周向速度是32m/s、冷卻輥表面溫度190℃、剝離距離是600mm。所制本發(fā)明軟磁性合金薄帶的翹曲是1.1mm。將此切成25mm條帶后卷繞，作成環(huán)形磁芯，進(jìn)行了與圖10同樣的熱處理，制得由毫微晶粒所構(gòu)成的本發(fā)明磁芯，將其制成圖14所示結(jié)構(gòu)的變換器回路的變壓器。為了比較，以噴出壓力200gf/cm2、輥的周向速度30m/s、冷卻輥表面溫度180℃、剝離距離1800mm制造相同組成的非晶質(zhì)合金薄帶，以同樣的工序制得本發(fā)明以外的磁芯。制成變壓器，組裝于圖14所示回路中。表7列出本發(fā)明軟磁性合金薄帶和供比較的軟磁性合金薄帶的輥接觸面一側(cè)的最大空氣囊寬度W、空氣囊長(zhǎng)度L、中心線平均粗糙度Ra和變壓器的體積比。
表7
本發(fā)明軟磁性合金薄帶的空氣囊長(zhǎng)度L和中心線平均粗度Ra小。又，比較例薄帶在制造過程中常常被切斷，制造不出50m以上長(zhǎng)尺寸的薄帶。
在變壓器的體積比方面以比較用的變壓器體積為1，則本發(fā)明變壓器體積比其小15％，所以認(rèn)為是優(yōu)越的。
權(quán)利要求
1.軟磁性合金薄帶，其特征在于，用單輥法制造寬度dmm的合金薄帶，薄帶寬度方向的翹曲在0.2×dmm以下。
2.軟磁性合金薄帶，其特征在于，用單輥法制造合金薄帶，與輥接觸的表面上所形成的空氣囊寬度為35μm以下、空氣囊的長(zhǎng)度為150μm以下，與輥接觸的表面的中心線平均粗糙度為0.5μm以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的軟磁性合金薄帶，其特征在于，片厚25μm以下、寬度d為10mm以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的軟磁性合金薄帶，其特征在于，片厚20μm以下，寬度d為20mm以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4中任一項(xiàng)所記載的軟磁性合金薄帶，其特征在于，在縱向上是連續(xù)50m以上的長(zhǎng)度。
6.軟磁合金薄帶，其特征在于，將合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)中的金屬冷卻輥上，將熔液噴出后5秒鐘以上后的冷卻輥表面溫度保持在80℃以上、300℃以下，而且，在從噴嘴縫隙正下方的輥外周的位置到沿輥外周所測(cè)定的距離為100mm到1500mm的范圍內(nèi)將薄帶從冷卻輥剝離，制成片厚為30μm以下、寬度d為10mm以上的薄帶，薄帶寬度方向的翹曲為0.2×dmm以下，而且在縱向上是連續(xù)50m以上的長(zhǎng)度。
7.軟磁合金薄帶，其特征在于，將合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)的金屬冷卻輥上，合金熔液噴出噴嘴的冷卻輥和噴嘴端之間的間隔為20μm以上、200μm以下，合金熔液噴出噴嘴中的噴出壓力為270gf/cm2以上、冷卻輥的周向速度為22m/s以上，在于輥接觸的表面上所形成的空氣囊寬度在35μm以下、空氣囊的長(zhǎng)度在150μm以下，與輥接觸的表面中心線平均粗糙度Ra為0.5μm以下。
8.軟磁合金薄帶，其特征在于，將合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)的金屬冷卻輥上，將熔液噴出后經(jīng)5秒鐘以上后的冷卻輥表面溫度保持在80℃以上、300℃以下，冷卻輥和噴嘴之間的間隔為20μm以上、200μm以下，噴出噴嘴中的噴出壓力為270gf/cm2以上，冷卻輥的周向速度為22m/s以上，而且，在從噴嘴縫隙正下方的輥?zhàn)油庵艿奈恢玫窖剌佔(zhàn)油庵芩鶞y(cè)定的距離為100mm到1500mm的范圍內(nèi)將薄帶從冷卻輥上剝離，制成片厚為30μm以下，寬度d為10mm以上的薄帶，薄帶寬度方向的翹曲是0.2×dmm以下，而且，與輥接觸的表面上所形成的空氣囊寬度為35μm以下，空氣囊的長(zhǎng)度為150μm以下，與輥?zhàn)咏佑|的表面中心線粗糙度Ra為0.5μm以下，在縱向上是連續(xù)50m以上的長(zhǎng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所記載的軟磁合金薄帶，其特征在于，該軟磁合金薄帶的組成以下式Fe100-x-a-y-zAxMaSiyBz(原子％)表示，式中A是選自Cu、Au中至少一種元素，M是選自Ti、Zr、Hf、Mo、Nb、Ta、W、V中至少一種元素，x、y、z和a分別滿足0≤x≤3、0≤a≤10、0≤y≤20、2≤z≤25。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所記載的軟磁性合金薄帶，其特征在于，將Fe的一部分由選自Co、Ni中至少一種元素取代。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所記載的軟磁性合金薄帶，其特征在于，將B的一部分由選自Al、Ga、Ge、P、C、Be、N中至少一種元素取代。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所記載的軟磁性合金薄帶，其特征在于，將M的一部分由選自Mn、Cr、Ag、Zn、Sn、In、As、Sb、Sc、Y、鉑族元素、Ca、Na、Ba、Sr、Li、稀土元素中的至少一種元素取代。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所記載的軟磁性合金薄帶，其特征在于，通過熱處理而使組織中至少50％是50nm以下的晶粒的毫微結(jié)晶軟磁性合金薄帶。
14.磁性部件，其特征在于，通過將權(quán)利要求1至13所記載的任一項(xiàng)的軟磁性合金薄帶卷繞或疊層而形成。
15.軟磁合金薄帶的制造方法，其特征在于，將合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)的金屬冷卻輥上，用單輥法制造合金薄帶，將熔液噴出經(jīng)過5秒鐘以上后的冷卻輥表面溫度保持在80℃以上、300℃以下，而且，在從噴嘴縫隙正下方的輥外周的位置到沿輥外周所測(cè)定的距離為100mm到1500mm的范圍內(nèi)將薄帶從冷卻輥上剝離。
16.軟磁合金薄帶的制造方法，其特征在于，在將合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)的金屬冷卻輥上，制造軟磁合金磁帶的單輥法中，合金熔液噴出壓力為270gf/cm2，冷卻輥的周向速度為22m/s以上。
17.軟磁合金薄帶的制造方法，其特征在于，將合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)中的金屬冷卻輥上的單輥法制造合金薄帶，將熔液噴出經(jīng)過5秒鐘以上后的冷卻輥的表面溫度保持在80℃以上、300℃以下，噴出噴嘴的噴出壓力為270gf/cm2以上，冷卻輥的周向速度為22m/s以上，而且，在從噴嘴縫隙正下方的輥外周的位置到沿輥外周所測(cè)定的距離為100mm到1500mm范圍內(nèi)將薄帶從冷卻輥上剝離。
18.根據(jù)權(quán)利要求15或17所記載的軟磁合金薄帶的制造方法，其特征在于，在從噴嘴縫隙正下方的輥外周的位置到沿輥外周所測(cè)定的距離為150mm到1000mm范圍內(nèi)將合金薄帶從冷卻輥上剝離。
19.根據(jù)權(quán)利要求15、17或18中任一項(xiàng)所記載的軟磁性合金薄帶的制造方法，其特征在于，將冷卻輥的表面溫度保持在100℃以上、250℃以下。
20.根據(jù)權(quán)利要求15、17、18或19中任一項(xiàng)所記載的軟磁性合金薄帶的制造方法，其特征在于，金屬冷卻輥內(nèi)部用水冷，冷卻該輥的水量為0.1m3/分鐘以上、10m3/分鐘以下。
21.權(quán)利要求16或17中所記載的軟磁性合金薄帶的制造方法，其特征在于，合金熔液噴出的冷卻輥和噴嘴頂端之間的間隔為20μm以上、200μm以下。
22.權(quán)利要求16、17、21中任一項(xiàng)所記載的軟磁性合金薄帶的制造方法，其特征在于，噴出壓力為350gf/cm2以上、450gf/cm2以下，冷卻輥的周向速度為22m/s以上、40m/s以下。
全文摘要
本發(fā)明涉及用單輥法制造的寬度dmm的軟磁性合金薄帶,涉及在薄帶寬度方向的翹曲為0.2×dmm以下,而且是連續(xù)50m以上的軟磁性合金薄帶。由單輥法制造的本發(fā)明軟磁性合金薄帶,在與輥接觸的表面上所形成的空氣囊寬度在35μm以下,空氣囊的長(zhǎng)度在150μm以下,與輥接觸的表面中心線平均粗糙度Ra為0.5μm以下。
文檔編號(hào)H01F1/153GK1270861SQ00106498
公開日2000年10月25日 申請(qǐng)日期2000年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月15日
發(fā)明者吉澤克仁, 備前嘉雄, 荒川俊介, 長(zhǎng)尾道弘, 目黑卓 申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社