專利名稱：軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶及其制造方法，以及使用其的磁心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低損失及低視在功率，占空系數(shù)高且適于配電用變壓器、高頻變壓器、可飽和電抗器、磁性開關(guān)等的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶及其制造方法以及使用所述軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的磁心。
背景技術(shù)：
通過單輥法等液體急冷法而制造的軟磁性狗基或者Co基非晶質(zhì)合金由于不含有結(jié)晶粒，因此不存在結(jié)晶磁各向異性，磁滯損失小，以低頑磁力顯示出優(yōu)越的軟磁性。因此，非晶質(zhì)合金薄帶被用于各種變壓器、扼流圈、可飽和電抗器、磁性開關(guān)等的磁心、磁傳感器等。尤其，狗基非晶質(zhì)合金薄帶的飽和磁感應(yīng)強度Bs比較高，且是低頑磁力及低鐵損， 因此作為節(jié)能的軟磁性材料而受到矚目。在狗基非晶質(zhì)合金薄帶之中，熱穩(wěn)定性優(yōu)越的 Fe-Si-B系非晶質(zhì)合金薄帶被廣泛用于變壓器用磁心(例如，參照日本特開2006-45662號公報)。Fe-Si-B系非晶質(zhì)合金雖然是低頑磁力且磁滯損失小，但公知的是廣義渦電流損失(鐵損一磁滯損失)大，是一樣假定磁化而求出的傳統(tǒng)渦電流損失的數(shù)十倍至大約100 倍。廣義渦電流損失與傳統(tǒng)渦電流損失之差被稱為異常渦電流損失或者過剩損失，主要是由于不均勻磁化變化而引起的。該非晶質(zhì)合金的異常渦電流損失大的理由被認為是由于非晶質(zhì)合金的磁疇寬度大，所以磁壁的移動速度大，從而不均勻磁化變化速度大。作為降低非晶質(zhì)合金薄帶的異常渦電流損失的方法，公知有對非晶質(zhì)合金薄帶的表面進行機械刮劃的方法(日本特公昭62-49964號公報)、及對非晶質(zhì)合金薄帶的表面照射激光而使其局部熔化/急冷凝固，從而使磁疇細分化的激光劃線法(日本特公平3-32886 號公報、日本特公平3-3觀88號公報及日本特公平2-53935號公報)。在日本特公平3-32886號公報的磁疇的細分化方法中，對非晶質(zhì)合金薄帶的表面沿寬度方向照射脈沖激光，使其表面局部且瞬間熔化，接著通過急冷凝固而將大致圓形的凹部形成一列。各凹部的直徑為0.5mm以下，尤其在退火前形成凹部的情況下，直徑為 200 250 μ m，在退火后形成凹部的情況下，直徑為50 100 μ m。另外，凹部的平均間隔為1 20mm。在50 250 μ m的直徑的范圍內(nèi)，鐵損隨著直徑增大而降低。進而，在鐵損與薄帶的厚度的關(guān)系中，雖然隨著薄帶變薄，鐵損減小，但是，基于脈沖激光照射的鐵損的降低效果也隨著薄帶變薄而減小，在厚度60 μ m時為40 50 %，在厚度30 μ m以下時大約為 10 20%。在日本特公平3-32886號公報的實施例1中，通過YAG激光，對厚度65 μ m的非晶質(zhì)合金薄帶以5mm的間隔形成直徑大約為50 250 μ m的凹部。在由日本特公平3-32886號公報的方法形成的凹部的周圍，確認出有熔化的合金飛濺的痕跡(splash)。這被認為是因為為了在較厚的非晶質(zhì)合金薄帶上以大的間隔形成凹部，以大的激光照射能量密度形成的各凹部深。但是，如果以可確認在周圍有飛濺痕跡的程度的大的激光照射能量密度形成深的凹部的話，則尤其在比較薄的非晶質(zhì)合金薄帶的情況下，鐵損雖然降低，但會產(chǎn)生視在功率(勵磁VA)的增加及占空系數(shù)的下降的問題。若非晶質(zhì)合金薄帶的視在功率增加，則在用于配電用變壓器等時，噪音增加。另外，占空系數(shù) (space factor)和疊層系數(shù)LF同義，若LF下降，則層疊薄帶而成的磁心變大。如此，在比較薄的非晶質(zhì)合金薄帶中，視在功率的增加及占空系數(shù)的下降的問題很重大，這是因為，與比較厚的非晶質(zhì)合金薄帶的情況相比，激光劃線的表面狀態(tài)的影響大。在日本特公平3-32888號公報的磁疇的細分化方法中，射束直徑為0. 5mm以下，通過將每一脈沖的能量密度為0. 02 1. OJ/mm2的脈沖激光照射向非晶質(zhì)合金薄帶的寬度方向，從而使非晶質(zhì)合金薄帶的表面局部且瞬間熔化，使其急冷凝固而10%以上的線密度形成大致圓形的凹部，并進行退火。該方法是日本特公平3-32886號公報的方法的改良，為了提高鐵損及勵磁特性而實現(xiàn)凹部的分布密度與退火時期的恰當(dāng)化。在日本特公平3-32888 號公報的實施例1中，對厚度65 μ m的非晶質(zhì)合金薄帶通過YAG激光照射射束直徑0. 2mm 及能量密度大約0. 3J/mm2的脈沖激光，以大約70%的線密度將凹部形成一列。但是，在日本特公平3-32888號公報所圖示的凹部的周圍，也確認到有熔化了的合金飛濺的痕跡 (splash)。這被認為是因為激光照射能量密度大，各凹部形成得深的緣故。因此，鐵損雖然降低，但存在視在功率增加的問題。在日本特公平3-3觀88號公報記載了每一脈沖的能量密度為0. 02 1. OJ/mm2,但在將0. 02J/mm2附近的低能量的脈沖激光照射到65 μ m厚的非晶質(zhì)合金薄帶上時，得到的凹部的深度相對于非晶質(zhì)合金薄帶的厚度而言不充分，無法得到足夠的鐵損的降低效果。日本特公平2-53935號公報的方法，在對非晶質(zhì)合金薄帶的寬度方向照射激光而在表面形成局部的熔化部的點上，與日本特公平3-3觀86號公報及日本特公平3-3觀88號公報的方法相同，但在該熔化部是結(jié)晶化區(qū)域的這一點上有區(qū)別。結(jié)晶化區(qū)域通過激光的掃引(掃引)等而形成，其深度d與非晶質(zhì)合金薄帶的厚度D之比d/D為0. 1以上，其比例是薄帶整體的8體積％以下。但是，由于熔化部是結(jié)晶化區(qū)域，因此鐵損未充分降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種鐵損及視在功率小、疊層系數(shù)高的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶及其制造方法，以及由所述軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶構(gòu)成的磁心。鑒于上述目的而積極研究的結(jié)果是發(fā)現(xiàn)在以長度方向規(guī)定間隔對軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的表面沿寬度方向照射激光，并呈點列狀形成非晶質(zhì)的凹部時，通過調(diào)整激光的照射條件，使得在凹部周圍形成的環(huán)狀突狀部成為具有實質(zhì)上沒有因激光的照射而熔化了的合金的飛散物的平滑表面的、面餅圈狀突狀部，且其高度t2為2 μ m以下，并且凹部的深度、與薄帶的厚度T之比t/Γ處于0. 025 0. 18的范圍內(nèi)，由此，可以維持高的疊層系數(shù)，在抑制視在功率的增加的同時，可以降低鐵損，從而想到本發(fā)明。本發(fā)明的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶是通過急冷凝固法制造的，其特征在于，在其表面上以長度方向規(guī)定間隔具有通過激光形成的凹部的寬度方向的列，在各凹部的周圍形成有面餅圈狀突狀部，所述面餅圈狀突狀部具有實質(zhì)上不存在因激光的照射而熔化的合金飛散物的平滑的表面，并且具有2 μ m以下的高度t2，且所述凹部的深度、與所述薄帶的厚度 T之比t/Γ在0. 025 0. 18的范圍內(nèi)，因而具有低鐵損及低視在功率。所述凹部的開口部實質(zhì)上優(yōu)選為圓形。所述面餅圈狀突狀部的高度t2優(yōu)選為 0. 5 2 μ m，更優(yōu)選為0. 5 1. 8 μ m。所述凹部的深度、與薄帶的厚度T之比t/Γ優(yōu)選在0. 03 0. 15的范圍內(nèi)。所述薄帶的厚度T優(yōu)選在30 μ m以下。薄帶的厚度T在30 μ m以下時，可以減小 t/Γ之比，可以抑制視在功率的增大。所述凹部的深度、與所述面餅圈狀突狀部的高度、的合計t與所述薄帶的厚度 T之比t/T優(yōu)選在0. 2以下，更優(yōu)選在0. 16以下。Fe-Si-B系合金薄帶通過激光劃線而難以脆化，因此所述軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶優(yōu)選由Fe-Si-B系合金構(gòu)成。優(yōu)選照射激光的非晶質(zhì)合金薄帶的表面的反射率(波長λ = IOOOnm)為15 80%。在此，所謂“反射率”是指向合金薄帶表面垂直照射激光時的向入射方向的反射光 /入射光的比例。因此，在反射率為10%的情況下，向入射方向的反射激光為10%，向其他方向漫反射的激光與合金薄帶吸收的激光的合計是90%。通過該范圍內(nèi)的反射率，激光照射能量密度不會過大或過小，容易形成周圍具有面餅圈狀突狀部的凹部，其中面餅圈狀突狀部具有實質(zhì)上不存在熔化的合金的飛散物的平滑表面。制造具有低鐵損及低視在功率的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的本發(fā)明的方法的特征在于，對于通過急冷凝固法制造的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的表面以長度方向規(guī)定間隔順次沿寬度方向照射脈沖激光，由此形成寬度方向的凹部的列，此時，對所述脈沖激光的照射能量密度進行調(diào)整，使得(a)在各凹部的周圍形成面餅圈狀突狀部，(b)所述面餅圈狀突狀部具有平滑的表面，而實質(zhì)上不存在熔化的合金的飛散物，(c)所述面餅圈狀突狀部具有 2 μ m以下的高度t2，且(d)所述凹部的深度、與所述薄帶的厚度T之比t/Γ在0. 025 0. 18的范圍內(nèi)，因而在抑制視在功率的增大的同時，將所述非晶質(zhì)合金的磁疇細分化。所述脈沖激光優(yōu)選是經(jīng)檢流計掃描儀或者多角鏡掃描儀和f θ透鏡照射于所述非晶質(zhì)合金薄帶。所述脈沖激光優(yōu)選由纖維激光器產(chǎn)生。集光性高、且可在小的點集光的纖維激光由于熱影響少，因此，能夠抑制在凹部周圍形成熔化的合金的飛散物，因而，能夠形成具有平滑表面的面餅圈狀突狀部。另外，由于可以取長的焦點深度，因此，可實現(xiàn)高精度的深度控制，即使對薄的合金薄膜也可以使凹部變淺。為了得到0.2以下的t/T之比，優(yōu)選調(diào)整fe透鏡的焦點深度，或調(diào)整激光的照射能量密度(每一脈沖)。所述脈沖激光的照射能量密度優(yōu)選在5J/cm2以下，更優(yōu)選為2 5J/cm2，最優(yōu)選為 2. 5 4J/cm2。本發(fā)明的磁心的特征在于，將上述軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶層疊或者卷繞而構(gòu)成磁心。該磁心的損失小，疊層系數(shù)高。優(yōu)選對所述軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶在形成有所述凹部的后磁路方向的磁場中進行熱處理。由此，能夠降低低頻時的磁心損失，另外，成為噪音的原因的視在功率也能夠降低。發(fā)明效果本發(fā)明的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶在因激光的照射而形成的凹部的周圍，形成有實質(zhì)上不存在熔化的合金的飛散物的具有平滑表面的面餅圈狀突狀部，并且所述面餅圈狀突狀部高度t2在2 μ m以下，且所述凹部的深度、與所述薄帶的厚度T之比t/Γ在0. 025
60. 18的范圍內(nèi)，因此，具有低的鐵損及視在功率，并且具有高的疊層系數(shù)。將這樣的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶層疊或者卷繞而制造的層疊磁心或卷繞磁心，由于低鐵損，所以效率好，且由于低視在功率，噪音小，因此，適于配電用變壓器、高頻變壓器、可飽和電抗器、磁性開關(guān)寸。


圖1是表示用于本發(fā)明的制造方法的激光照射裝置的一例的概略圖；圖2(a)是表示在軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶上形成的凹部及環(huán)狀突狀部的概略剖面圖；圖2(b)是表示在軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶上形成的凹部及環(huán)狀突狀部的概略俯視圖；圖3是表示在軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶上形成的凹部的排列的概略俯視圖；圖4(a)是表示在軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶上形成的凹部列的一例的顯微鏡照片 (60 倍)；圖4(b)是將圖4(a)的一個凹部放大表示的顯微鏡照片Q40倍)；圖5是表示在軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶上形成的凹部及環(huán)狀突狀部的形態(tài)的顯微鏡照片，并且是表示凹部的深度、及環(huán)狀突狀部的高度t2與激光照射能量密度之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖；圖6是表示軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶上的環(huán)狀突狀部的外徑&與激光照射能量密度之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖；圖7是表示軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的50Hz及1. 3T的視在功率S與環(huán)狀突狀部的高度t2之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖；圖8是表示軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的50Hz及1. 3T的鐵損P與環(huán)狀突狀部的高度 t2之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖；圖9是表示軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的凹部的數(shù)量密度(number density)η與鐵損 P之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖；圖10是表示軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的凹部的數(shù)量密度η與視在功率S之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖；圖11是表示軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的疊層系數(shù)LF與環(huán)狀突狀部的高度t2之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
具體實施例方式1非晶質(zhì)合金薄帶作為可用于本發(fā)明的非晶質(zhì)合金，比如有!^e-B系、Fe-Si-B系、Fe-Si-B-C系、 Fe-Si-B-P系、Fe-Si-B-C-P系、Fe-P-B系等，但為了即便照射激光也難以脆化，且切斷等的加工容易進行，優(yōu)選以i^、Si及B為主成分的系。Fe-Si-B系非晶質(zhì)合金優(yōu)選具有含有1 15原子％的Si及8 20原子％的B，且余量實質(zhì)上為!^e及不可避雜質(zhì)的組成。Fe-Si-B-C 系合金優(yōu)選具有含1 15原子％的Si、8 20原子％的B及3原子％以下的C，且余量為狗及不可避雜質(zhì)的組成。不管是哪個系，在Si為10原子％以下且B為17原子％以下時，Bs高，激光照射引起的鐵損的降低效果大，制造容易。非晶質(zhì)合金除了上述成分以外，也可以相對于1 量而言，以5原子％以下的比例，合計含有從0)、慰^11、0、￥^0、恥33、!^、 Zr、Ti、Cu、Au、Ag、Sn、Ge、Re、Ru、Zn、In及( 所組成的組中選出的至少一種。不可避雜質(zhì)為 S、0、N、A1 等。非晶質(zhì)合金薄帶優(yōu)選通過單輥法或者雙輥法的液體急冷法來制作。為了提高激光的照射效率，優(yōu)選照射激光的非晶質(zhì)合金薄帶的表面的在波長λ = IOOOnm下的反射率 R(% )為15 80%。反射率R(%) = 100X Φι·/Φ(其中，Φ是垂直入射薄帶表面的光束量，ΦΓ是在薄帶表面向入射方向反射的光束量。)。Φ及Φγ使用分光光度計(日本分光株式會社制的JASCO V-570)，以IOOOnm的波長(接近使用的激光的波長)進行測定。非晶質(zhì)合金薄帶的厚度T如后所述優(yōu)選為30 μ m以下。另外，非晶質(zhì)合金薄帶的寬度并不限定，通過使用后述的纖維激光，可對大約25 220mm寬的寬度的非晶質(zhì)合金薄帶均等地進行激光劃線。為了抑制鐵損，還可以在非晶質(zhì)合金薄帶的單面或者兩面上形成Si02、A1203、MgO 等的絕緣層。當(dāng)在未進行激光劃線的面上形成絕緣層時，可抑制磁特性的劣化。另外，即使在進行了激光劃線的面上，面餅圈狀突狀部被抑制得低，因此也不會對絕緣層的形成造成障礙。2激光劃線為了對通過急冷凝固法制造的非晶質(zhì)合金薄帶的磁疇進行細分化，對其表面以長度方向規(guī)定間隔沿橫向掃描脈沖激光。作為脈沖激光的產(chǎn)生裝置可利用YAG激光、CO2氣體激光、纖維激光等，但優(yōu)選輸出高且可長期穩(wěn)定產(chǎn)生高頻脈沖激光的纖維激光。在纖維激光中，導(dǎo)入纖維的激光通過纖維兩端的衍射光柵而以FBG(Fiber Bragg Grating)原理振蕩。激光由于在細長的纖維中被激勵，因此，不存在由于在結(jié)晶內(nèi)部產(chǎn)生的溫度坡度而使得射束品質(zhì)下降的熱透鏡效果的問題。進而，由于纖維芯細，為數(shù)微米，因此，激光即使是高輸出也不僅以單一模式傳播，射束直徑被縮窄，可得到高能量密度的激光。此外，由于焦點深度長，所以對于200mm以上這樣的寬度寬的薄帶也可以精度良好地形成凹部列。纖維激光的脈沖寬度通常是微秒 皮秒程度，但也可以使用飛秒等級的。激光的波長大約為250 IlOOnm,但大多在IOOOnm前后的波長下使用。激光的射束直徑優(yōu)選為10 300 μ m,更優(yōu)選為20 100 μ m,最優(yōu)選為30 90 μ m。圖1表示激光照射裝置的一例。該裝置具備激光振蕩器(纖維激光)10、準(zhǔn)直儀 12、射束膨脹器13、檢流計掃描儀14、f θ透鏡15。由激光振蕩器10生成的脈沖狀的激光 L(例如波長1065μπι)通過纖維11被傳送給準(zhǔn)直儀12，在此成為平行光。平行的激光L在射束膨脹器13將直徑放大，通過檢流計掃描儀14后，在f θ透鏡15集光，從而被照射于載置在沿X軸方向及Y軸方向移動自如的工作臺5上的非晶質(zhì)合金薄帶1。檢流計掃描儀 14具備可繞X軸及Y軸轉(zhuǎn)動的鏡14a、14b，各鏡14a、14b由檢流計電機14c驅(qū)動。通過鏡 14aU4b的組合，可在薄帶1的長度方向上具有規(guī)定的間隔而沿寬度方向掃描脈沖狀的激光L。也可以取代檢流計掃描儀14，而使用在電機的前端具備多角鏡的多角鏡掃描儀(未圖示)。當(dāng)然，在非晶質(zhì)合金薄帶1上，以在長度方向上具有規(guī)定間隔的方式連續(xù)形成寬度方向的凹部列時，由于使非晶質(zhì)合金薄帶1沿長度方向移動，所以激光L的掃描方向相對于寬度方向必須以規(guī)定角度傾斜。
優(yōu)選在使從卷軸卷回的非晶質(zhì)合金薄帶沿長度方向間歇性地移動的同時，進行激光的照射，但也可以在將通過急冷凝固法而制造的非晶質(zhì)合金薄帶卷在卷軸上之前，進行激光的照射。優(yōu)選考慮熱處理引起的脆化及磁心的應(yīng)力緩和，而在熱處理前進行激光劃線。通過激光照射在軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶上形成的凹部由于不會結(jié)晶化，因此加工性良好，為了制作磁心而將薄帶切斷或?qū)⒈澢腿菀住?b>3凹部圖2(a)概略地表示在軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶1上形成的大致圓形的凹部2及其周圍的環(huán)狀突狀部(輪緣部)3的剖面。在此，所謂“大致圓形”是指如圖2(b)所示，凹部 2的輪廓沒必要是正圓，也可以是變形的圓形或者橢圓形。圓形或者橢圓形的變形度(歪* 度)優(yōu)選為長徑Da/短徑Db之比在1.5以內(nèi)。如圖2(a)所示，凹部2的直徑D1是在與直線Ia交叉的位置處的凹部2的開口部的直徑，其中直線Ia是與薄帶1的表面一致的直線，凹部2的深度、是直線Ia與凹部2的底部之間的距離，環(huán)狀突狀部3的外徑&是在與直線Ia交叉的位置處的環(huán)狀突狀部3的外徑，環(huán)狀突狀部3的高度t2是直線Ia與環(huán)狀突狀部3的頂點之間的距離，環(huán)狀突狀部3的寬度W是在與直線Ia交叉的位置處的環(huán)狀突狀部3的寬度[(D2-D1)AL這些參數(shù)都是以平均值表示的，該平均值是從多個(3處以上)的寬度方向凹部列中的凹部2及環(huán)狀突狀部 3求出的值的平均值。非晶質(zhì)合金薄帶1在通過激光的照射而被加熱熔融后，未結(jié)晶化而急冷凝固，因此，形成的凹部2及其周圍的環(huán)狀突狀部3實質(zhì)上是非晶質(zhì)狀。認為通過該急冷凝固，在凹部2附近產(chǎn)生應(yīng)力，形成磁化方向朝向薄帶的深度方向的磁疇，視在功率增加。應(yīng)力不僅在環(huán)狀突狀部3的高度上，還對應(yīng)于附著在凹部2周邊的熔融飛散物(飛濺痕跡)而變高。另一方面，由于凹部2引起的磁疇的細分化，使得鐵損減少，伴隨與此，視在功率也減少。在本發(fā)明中，通過相對于非晶質(zhì)合金薄帶的厚度T控制激光的照射能量，從而將在凹部周圍形成的環(huán)狀突狀部3形成為具有實質(zhì)上不存在熔融合金的飛散物的平滑表面的面餅圈狀的環(huán)狀突狀部(簡稱為“面餅圈狀突狀部”。)，并且將其高度t2限制在2 μ m以下。在此，所謂“實質(zhì)上不存在飛散物的平滑表面”是指如圖2(b)所示，在50倍的光學(xué)顯微鏡照片中可看到環(huán)狀突狀部3的內(nèi)外周輪廓3a、!3b沒有凹凸，是平滑的，且環(huán)狀突狀部3 的表面與非晶質(zhì)合金薄帶1的其他部分的表面是相同粗糙度。所謂“面餅圈狀”，除非另有說明，是指具有平滑表面及輪廓。因此，例如圖5所示的凹部B、C、D那樣在環(huán)狀突狀部3的內(nèi)外周輪廓具有凹凸的情況下，不滿足“實質(zhì)上不存在飛散物的平滑表面”的要件。根據(jù)上述要件，可在有效抑制視在功率的增加的同時，降低鐵損。面餅圈狀突狀部3的高度、更優(yōu)選在1. 8 μ m以下，最優(yōu)選為0. 3 1. 8 μ m。但是，即便面餅圈狀突狀部3具有實質(zhì)上不存在飛散物的平滑表面，且其高度t2 在2 μ m以下，如果凹部2的深度、相對于非晶質(zhì)合金薄帶的厚度T而言不夠的話，鐵損的降低效果也不夠。具體地說，若、/Τ小于0. 025，則鐵損通過激光劃線而幾乎不下降。相反， 若凹部2的深度、相對于薄帶1的厚度T大，則視在功率急劇增加。具體地說，若、/Τ大于0. 18，則視在功率急劇增加。因此，t/Γ需要在0.025 0. 18的范圍內(nèi)，優(yōu)選為0. 03 0. 15，更優(yōu)選為0. 03 0. 13。為了通過激光劃線而在抑制視在功率的增加的同時使鐵損降低，優(yōu)選非晶質(zhì)合金薄帶1的厚度T為30 μ m以下。若非晶質(zhì)合金薄帶1的厚度T超過 30μπι，則即使是相同的t/Γ，、的值變大，視在功率存在增加的傾向。凹部2的深度、與面餅圈狀突狀部3的高度、的合計t ( =、+、)與薄帶1的厚度T之比，即t/T也和視在功率的增加的抑制方面存在關(guān)系。如果t/T在0. 2以下，則可以抑制視在功率的增加。t/T優(yōu)選為0. 18以下，更優(yōu)選為0. 16以下。如果面餅圈狀突狀部的高度t2在2 μ m以下，則通過軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的層疊或者卷繞而得到的磁心具有89%以上的高的疊層系數(shù)LF。如果t2超過2 μ m,則LF急劇下降，并且視在功率S也增加。為了得到低鐵損及低視在功率，凹部2的直徑D1優(yōu)選為20 50 μ m,更優(yōu)選為 20 40 μ m,最優(yōu)選為M 38 μ m。如果凹部2的直徑D1過大，則在應(yīng)力及飛散物的影響下，存在導(dǎo)致視在功率增加的傾向。另外，面餅圈狀突狀部3的外徑D2優(yōu)選為IOOymW 下，更優(yōu)選為80 μ m以下，最優(yōu)選為76 μ m以下。為了充分降低鐵損，外徑D2的下限優(yōu)選為 30 μ m0凹部列的長度方向間隔一般可以是2 20mm，例如優(yōu)選是3 10mm。在寬度方向凹部列中，凹部可以隔開間隔排列，也可以是相鄰的凹部以重復(fù)的方式排列。一般地說，寬度方向凹部列中的凹部O數(shù)量密度為2 25個/mm，優(yōu)選為4 20個/mm。4磁心將本發(fā)明的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶層疊或者卷繞而成的磁心的視在功率被抑制， 同時鐵損小，疊層系數(shù)LF高。在加工成磁心形狀后，當(dāng)在磁心的磁路方向上施加磁場，同時進行熱處理時，磁心損失(磁滯損失)及視在功率可以降低，噪音也可以降低。通過以下的實施例進一步詳細說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限定于此。實施例1通過大氣中的單輥法，制作具有由11. 5原子％的B、8. 5原子％的Si、余量為Fe及不可避雜質(zhì)構(gòu)成的組成的、寬度5mm及厚度23 μ m的非晶質(zhì)合金薄帶。該合金薄帶的對波長IOOOnm的光的自由凝固面的反射率R是68. 3%。對該非晶質(zhì)合金薄帶的自由凝固面，如圖1所示從纖維激光器10經(jīng)檢流計掃描儀(鏡)14，以2. 5J/cm2的照射能量密度，掃描波長1065nm、脈沖寬度550ns及射束直徑90 μ m的脈沖激光，形成圖3所示那樣的寬度方向的凹部列。寬度方向的凹部列中的凹部的數(shù)量密度是2個/mm，凹部列的長度方向間隔DL是 5mm。凹部及其周圍的環(huán)狀突狀部的尺寸如下所述。凹部的直徑D1:50 μ m深度t1:1.2ym環(huán)狀突狀部的形狀平滑的表面及輪廓的面餅圈狀夕卜徑 D2:80 μ m高度 t2:0.4ym寬度 W :15 μ mt( = ti+t^/T :0. 07凹部及其周圍的環(huán)狀突狀部的顯微鏡照片如圖4(a)及圖4(b)所示。從圖4(a) 及圖4(b)可知，環(huán)狀突狀部是面餅圈狀，具有實質(zhì)上不存在通過激光的照射而熔化了的合金的飛散物的、平滑的表面。另外，透過電子顯微鏡觀察的結(jié)果是，未看到在凹部及面餅圈狀突狀部有結(jié)晶相。因此，確認了凹部及面餅圈狀突狀部是由非晶質(zhì)相構(gòu)成的。實施例2對于與實施例1相同的非晶質(zhì)合金薄帶，通過改變波長1065nm、脈沖寬度500ns及射束直徑60 μ m的激光的照射能量密度，形成了具有各種高度的環(huán)狀突狀部和凹部深度的凹部的列。圖5表示激光的照射能量密度與環(huán)狀突狀部的高度t2之間的關(guān)系，圖6表示相同的激光的照射能量密度與環(huán)狀突狀部的外徑A之間的關(guān)系。隨著照射能量密度增大，凹部2變深，且環(huán)狀突狀部3的外徑&放大，并且環(huán)狀突狀部3變高，熔融合金的飛散物(飛濺痕跡)也變多。在照射能量密度為5J/cm2以下的情況下，環(huán)狀突狀部3是面餅圈狀，具有2 μ m以下的高度t2及90 μ m以下的外徑D2。當(dāng)然，面餅圈狀突狀部的高度t2及外徑D2 還根據(jù)激光的其他的照射條件(脈沖寬度等)而變化。實施例3將幾個在實施例2形成有凹部的薄帶切斷成120mm的長度，對薄帶的長度方向施加1. 2kA/m的磁場，同時以350°C進行1小時的熱處理，之后，測定單板試料的鐵損P(W/kg) 及視在功率S(VA/kg)。圖7表示環(huán)狀突狀部的高度t2與50Hz及1. 3T時的視在功率S之間的關(guān)系。從圖7可知，t2在2 μ m以下時，視在功率S低，但是，當(dāng)超過2 μ m時，視在功率 S急劇增加。圖8表示環(huán)狀突狀部的高度、與50Hz及1.3T時的鐵損P之間的關(guān)系。從圖8可知，由于凹部的形成，鐵損P減少，但若t2超過2 μ m,則鐵損P稍微增加。從圖7及圖8可知，在環(huán)狀突狀部的高度t2處于大約2. 5 μ m以下的范圍(尤其0. 5 2. 5 μ m的范圍)時，鐵損P隨著t2的增大(隨著激光的照射能量密度的增大)，而存在下降的傾向，但是，當(dāng)t2在2 μ m以下時，視在功率S大致一定，但是當(dāng)t2超過2 μ m時，視在功率S有急劇增大的傾向，因此，為了滿足低鐵損和低視在功率這兩個條件，環(huán)狀突狀部的高度t2需要在 2μπι以下，尤其需要在0. 5 2μπι的范圍內(nèi)。實施例4從表1所示的組成的合金熔化液，通過單輥法制作了具有各種厚度的寬度5mm的非晶質(zhì)合金薄帶。表1示出了各非晶質(zhì)合金薄帶的厚度τ及相對于波長IOOOnm的光的自由凝固面的反射率R。對于各非晶質(zhì)合金薄帶的自由凝固面，如圖1所示，從纖維激光器10 經(jīng)檢流計掃描儀(鏡)14，以5J/cm2以下的照射能量密度掃描波長1065nm、脈沖寬度500ns 及射束直徑60 μ m的脈沖激光，以5mm的長度方向間隔形成了寬度方向的凹部列。凹部列中的凹部的數(shù)量密度為4個/mm。對于形成了凹部的各非晶質(zhì)合金薄帶，在多個凹部列測定凹部的直徑D1及深度t1;及環(huán)狀突狀部的外徑D2、高度t2及寬度W，并進行平均。將形成有凹部的各合金薄帶切斷為120mm的長度，對薄帶的長度方向施加1. 6kA/ m的磁場，同時以330 370°C進行1小時的熱處理，之后，測定單板試料的50Hz及1. 3T時的鐵損P (W/kg)及視在功率S (VA/kg)。另外，由形成有凹部的20片非晶質(zhì)合金薄帶片構(gòu)成層疊體，測定疊層系數(shù)LF。這些測定結(jié)果在表1表示。表1
權(quán)利要求
1.一種軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶，其通過急冷凝固法制造，其特征在于，在其表面上以長度方向規(guī)定間隔具有通過激光形成的凹部的寬度方向的列，在各凹部的周圍形成有面餅圈狀突狀部，所述面餅圈狀突狀部具有實質(zhì)上不存在因激光的照射而熔化的合金飛散物的平滑的表面，并且具有2μπι以下的高度(t2)，且所述凹部的深度U1)與所述薄帶的厚度(T)之比(t/Γ)在0. 025 0. 18的范圍內(nèi)，因而具有低鐵損及低視在功率。
2.如權(quán)利要求1所述的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶，其特征在于， 所述凹部的開口部實質(zhì)上是圓形。
3.如權(quán)利要求1或2所述的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶，其特征在于， 所述面餅圈狀突狀部的高度(t2)是0. 5 2 μ m。
4.如權(quán)利要求3所述的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶，其特征在于， 所述面餅圈狀突狀部的高度(t2)是0. 5 1. 8 μ m。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶，其特征在于，所述凹部的深度U1)與薄帶的厚度(T)之比(t/Γ)在0.03 0.15的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶，其特征在于， 所述薄帶的厚度(T)在30 μ m以下。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶，其特征在于，所述凹部的深度U1)與所述面餅圈狀突狀部的高度(t2)的合計(t)與所述薄帶的厚度(T)之比(t/T)在0.2以下。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶，其特征在于， 所述軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶由Fe-Si-B系合金構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶，其特征在于， 照射激光的面的在波長λ = IOOOnm下的反射率為15 80%。
10.一種具有低鐵損及低視在功率的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的制造方法，其特征在于， 對于通過急冷凝固法制造的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的表面以長度方向規(guī)定間隔順次沿寬度方向照射脈沖激光，由此形成寬度方向的凹部的列，此時，對所述脈沖激光的照射能量密度進行調(diào)整，使得(a)在各凹部的周圍形成面餅圈狀突狀部，(b)所述面餅圈狀突狀部具有平滑的表面，而實質(zhì)上不存在熔化的合金的飛散物，(c)所述面餅圈狀突狀部具有 2ym以下的高度(t2)，且(d)所述凹部的深度U1)與所述薄帶的厚度⑴之比(t/Γ)在 0. 025 0. 18的范圍內(nèi)，因而在抑制視在功率的增大的同時，將所述非晶質(zhì)合金的磁疇細分化。
11.如權(quán)利要求10所述的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的制造方法，其特征在于，將所述脈沖激光經(jīng)檢流計掃描儀或者多角鏡掃描儀和f θ透鏡照射向所述非晶質(zhì)合金薄帶。
12.如權(quán)利要求10或11所述的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的制造方法，其特征在于， 將所述脈沖激光的照射能量密度設(shè)為5J/cm2以下。
13.如權(quán)利要求12所述的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的制造方法，其特征在于， 將所述脈沖激光的照射能量密度設(shè)為2 5J/cm2。
14.如權(quán)利要求13所述的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的制造方法，其特征在于，將所述脈沖激光的照射能量密度設(shè)為2. 5 4J/cm2。
15.如權(quán)利要求10至14中的任一項所述的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶的制造方法，其特征在于，通過纖維激光器產(chǎn)生所述脈沖激光。
16.一種磁心，其特征在于，其是將權(quán)利要求1至9中的任一項所述的軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶層疊或者卷繞而構(gòu)成的磁心。
17.如權(quán)利要求16所述的磁心，其特征在于，對所述軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶在形成有所述凹部的后磁路方向的磁場中進行熱處理。
全文摘要
提供一種軟磁性非晶質(zhì)合金薄帶，其通過急冷凝固法制造，在其表面上以長度方向規(guī)定間隔具有通過激光形成的凹部的寬度方向的列，在各凹部的周圍形成有面餅圈狀突狀部，面餅圈狀突狀部具有實質(zhì)上不存在因激光的照射而熔化的合金飛散物的平滑的表面，并且具有2μm以下的高度(t2)，且所述凹部的深度(t1)與所述薄帶的厚度(T)之比(t1/T)在0.025～0.18的范圍內(nèi)，因而具有低鐵損及低視在功率。
文檔編號H01F41/02GK102473500SQ20108003585
公開日2012年5月23日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者伊藤直輝, 佐佐木淳, 吉澤克仁, 和井伸一 申請人:日立金屬株式會社