(57)【要約】【課題】幅方向に対して表面特性が安定かつ優れた非晶質合金薄帯を提供する。【解決手段】冷却ロールと接触した面内の、長辺の長さが１００ｍｍであり、短辺の長さが２５ｍｍである任意の矩形領域に存在する、鋳造方向に対して垂直な方向の寸法が５０μｍ以上である傷が５個以下であり、それぞれの位置における５０Ｈｚ、１．３Ｔ励磁時の鉄損（Ｗ13/50）、及び磁場８０Ａ／ｍ下における磁束密度（Ｂ0.8）の劣化が小さく、安定した磁気特性が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却ロールと接触した面内の、長辺の長さが１００ｍｍであり、短辺の長さが２５ｍｍである任意の矩形領域に存在する、鋳造方向に対して垂直な方向の寸法が５０μｍ以上である傷が５個以下であることを特徴とする非晶質合金薄帯。
【請求項２】
鋳造方向に対して垂直な幅方向の寸法が２５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の非晶質合金薄帯。
【請求項３】
前記冷却ロールと接触した面における中心線平均粗さＲａが０．３μｍ≦Ｒａ≦１．０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の非晶質合金薄帯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、単ロール法によって製造される非晶質合金薄帯に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力用トランス、高周波用トランス等の鉄芯素材として電磁鋼板や非晶質合金薄帯が用いられている。特に、非晶質合金薄帯（以下、薄帯ということもある）は、電磁鋼板に比べて鉄損が小さいため、エネルギー損失の少ない鉄芯素材として注目されている。ところが、非晶質合金薄帯は、飽和磁化力が小さく、トランスでの設計磁束密度を低くしなければならないため、この非晶質合金薄帯を鉄芯素材として用いた場合、電磁鋼板と比較してトランスを製造するときに例えば鉄芯（コア）や銅線といった材料の使用量が多くなり、製造コストが多く掛かってしまう。
【０００３】
このような非晶質合金薄帯は、一般的に、高速回転する冷却ロールの表面に溶融金属を長方形オリフィスから噴出させて急冷凝固させる単ロール法によって製造される。単ロール法によって非晶質合金薄帯を製造する際に重要な点は、板厚の均一性及び表面性状である。この表面性状の優劣は、単板での非晶質合金薄帯の磁気特性だけでなく、特に、電力用トランス等の鉄芯のように非晶質合金薄帯を積層して用いる場合に鉄芯の特性にも影響を及ぼす。この表面性状が劣化した場合は、占積率が低下して鉄芯が大型化したり、磁気特性が劣化することにより鉄損や騒音が増大したりすることがある。そこで、表面性状の優れた非晶質合金薄帯を製造するために、様々な提案がなされてきた。
【０００４】
例えば、特許文献１には、冷却ロールとは非接触側の面における表面粗さＲｚを１．５μｍ以下としたアモルファス金属リボンが開示されている。また、特許文献２には、ロール面のエアポケット幅を３５μｍ以下、長さ１５０μｍ以下、平均粗さＲａを０．５μｍ以下にした軟磁性合金薄帯が開示されている。さらに、特許文献３には、ロール面側の表面のエアポケットの占める面積率を２０％以下にしたＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス合金薄帯が開示されている。
【０００５】
また、特許文献４には、炭酸ガス４０vol％以上の雰囲気内において鋳造し、冷却ロールとの接触面の中心線平均粗さＲａが０．７μｍ以下とした電力トランス鉄芯用のＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ系の広幅非晶質合金薄帯が開示されている。さらに、特許文献５には、板厚が１５〜２５μｍで表面粗さＲａが０．８μｍの低Ｂ含有Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス合金が開示されている。
【０００６】
また、特許文献６には、冷却ロールの研磨を鋳造部の円周上に干渉しない位置で行うことにより、研磨により発生する粉塵が鋳造中の薄帯にかみこむことを防止しようとした製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−７９０２号公報
【特許文献２】特開２０００−３２８２０６号公報
【特許文献３】特開２０００−５４０８９号公報
【特許文献４】特開平９−１４３６４０号公報
【特許文献５】特開平９−２６８３５４号公報
【特許文献６】特開２００２−３２１０４２号公報
【特許文献７】特開２００８−２７９４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、これまで提案されている技術は、何れも非晶質合金薄帯の局部的な物理特性の観点に注目してなされたもので、特性に対する薄帯の表面傷が及ぼす影響の観点から提案されたものはない。
【０００９】
本発明は前述の問題点に鑑み、幅方向に対して表面特性が安定かつ優れた非晶質合金薄帯を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の非晶質合金薄帯は、冷却ロールと接触した面内の、長辺の長さが１００ｍｍであり、短辺の長さが２５ｍｍである任意の矩形領域に存在する、鋳造（製造）方向に対して垂直な方向の寸法が５０μｍ以上である傷が５個以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、特性に影響を及ぼさない傷の範囲を規定しているため、安定した磁気特性が得られる。また、これにより、スリットして使用する場合においても、使用位置による、製品特性のバラツキが少なく、歩留が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例において、非晶質合金薄帯を製造した単ロール法の概要を説明する図である。
【図２】鉄損の傷なし部の平均値に対する傷あり部の特性比と傷個数との関係を示す図である。
【図３】磁束密度の傷なし部の平均値に対する傷あり部の特性比と傷個数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
非晶質合金薄帯の表面に傷が多数存在すると、傷部の周りが部分的に結晶化して脆性及び磁気特性が劣化するとともに、薄帯表面に凹凸が発生し占積率が低下する。そのため、鉄芯などに加工する場合、コアでの鉄損が騒音などの特性が劣化するばかりでなく、傷を起点として薄帯が破断するなどの問題が生じ、歩留や作業効率が低下する。
【００１４】
本発明者らは、薄帯表面に発生する傷の影響について鋭意検討した結果、非晶質合金薄帯における冷却ロールと接触した面に存在する幅（薄帯の鋳造方向に対して垂直方向）が５０μｍ以上の傷が、長辺の長さが１００ｍｍであり、短辺の長さが２５ｍｍである任意の矩形領域において５個以下であると、磁気特性への影響が少なく、薄帯内のばらつきが抑制され、安定した性能が得られることを見いだした。
【００１５】
すなわち、図２および図３に示すように、幅が５０μｍ以上の傷の個数に対して磁気特性との相関が見られた。図２は鉄損（５０Ｈz、１．３Ｔ励磁時の鉄損：Ｗ13/50）の傷なし部の平均値に対する傷あり部の特性比と傷個数との関係を示す図である。また、図３は磁束密度（磁場８０Ａ／ｍにおける磁束密度：Ｂ0.8）の傷なし部の平均値に対する傷あり部の特性比と傷個数との関係を示す図である。いずれも傷個数が５個以下である場合には特性の劣化が急激に小さくなる。一方このような傷が６個以上であると、鉄損及び磁束密度の劣化が大きく、安定した性能が得られない。
【００１６】
本発明者らが、薄帯とコアでの特性の関係を調査した結果、鉄損の劣化が５０％以上となる場合、コアでの鉄損が著しく劣化し、製品歩留が大きく低下していた。また、更に好ましい範囲は、鉄損の劣化は４０％以下であった。また、磁束密度に対しては設計の関係上、劣化は２０％以下にする必要があり、更に好ましい範囲は１０％以下であった。
【００１７】
また、薄帯傷は、スリット加工の際にも傷を起点として破断が生じやすいが、上述の矩形領域内の傷が５個以下であると、このような破断が抑制され、加工性が向上することも見いだした。さらに、傷の低減により占積率も向上する。
【００１８】
非晶質合金薄帯の表面傷は、薄帯製造時の冷却ロール表面の傷や研磨粉の混入によって主に生成される。したがって、冷却ロール表面に研磨粉が付着しないようにして、かつ冷却ロールの表面を十分に研磨すると、非晶質合金薄帯に生じる傷も少なくなる。
【００１９】
なお、傷における鋳造方向に対して垂直な方向の寸法を５０μｍ以上と規定したのは、傷の幅が５０μｍ未満である場合には、傷による結晶化の範囲が小さく、磁気特性の影響は少なく、明瞭な相関が見られないからである。
【００２０】
以上のように本発明は、冷却ロールと接触した面内の、長辺の長さが１００ｍｍであり、短辺の長さが２５ｍｍである任意の矩形領域に存在する、鋳造方向に対して垂直な方向の寸法が５０μｍ以上である傷が５個以下である必要があるが、より安定した磁気特性が得られるものとしては３個以下、更に安定した磁気特性を得るためには２個以下であることが好ましい。
【００２１】
このような本発明の効果は、非晶質合金薄帯の幅が２５ｍｍ以上の場合に顕著である。
【００２２】
さらに、本発明の非晶質合金薄帯における冷却ロールと接触した面での面粗度Ｒａ（中心線平均粗さ）が０．３μｍ≦Ｒａ≦１．０μｍであることが好ましい。面粗度Ｒａが１．０μｍを越える場合は、冷却ロールと接触した面に発生するエアポケットが粗大化してエアポケット部に結晶が形成され、傷による特性劣化と同様に磁気特性の劣化が生じることがある。なお、面粗度は滑らかな方が良いが、工業的に量産できる薄帯では０．３μｍ程度であり、それ以上に面粗度を小さくしようとすると、コストが多く掛かってしまうため、下限値を０．３μｍとした。
【００２３】
また、本発明においては、鋳造方向に対して垂直な方向の寸法が５０μｍ以上の傷が５個以下である必要があるが、鋳造方向に細長い傷が存在すると、鉄芯等に加工する際に、より破断が生じやすくなる。前述したように幅が５０μｍ未満の傷の個数については、傷による結晶化の範囲が小さく、磁気特性の影響は少ないため限定していないが、傷の鋳造方向における長さが５００μｍを超えると、傷による結晶化の範囲が無視できない程度に大きくなることがある。したがって、非晶質合金薄帯における冷却ロールと接触した面に存在する傷の長さが５００μｍ以下であることが好ましい。
【実施例】
【００２４】
次に、本発明の非晶質合金薄帯を製造する実施例について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施例において非晶質合金薄帯を鋳造した単ロール法の概要を説明する図である。
図１では、高速回転している冷却ロール５の円周面に、ノズル４の開口面を接近させている。タンディッシュ１内のストッパー３を上げると、溶融合金２は、冷却ロール５の円周面に噴出される。噴出された溶融合金２は冷却ロール５の表面上で急冷凝固し、非晶質合金薄帯６が得られる。非晶質合金薄帯６は、冷却ロール５に近接して設けた巻取ロール７に巻き取られる。巻取ロール７に所定量の非晶質合金薄帯６が巻き取られると、不図示の新たな巻取ロールに切り替えられ、所定の製造量まで非晶質合金薄帯の製造が継続される。
【００２５】
また、冷却ロール５の非晶質合金薄帯６の排出部と溶融合金２の接触部との間の部分を研磨する研磨装置８が設けられている。非晶質合金薄帯６の排出後には、冷却ロール５の表面に溶融合金や研磨材による残留物や冷却ロール５の表面傷が存在していることもあるが、研磨装置８によりこのような残留物や表面傷が除去され、溶融合金２は冷却ロール５の清浄な表面に接触する。
【００２６】
以上のような装置を用いて、原子％でＦｅ：８０．５％、Ｓｉ：６．５％、Ｂ：１２．０％、Ｃ：１．０％を含有し、Ｆｅの一部が不可避不純物からなるＦｅ系の溶融合金２をタンディッシュ１内に供給した。そして、ストッパー３を引き上げることにより、直径が１１９８ｍｍ、ロール幅が２５０ｍｍの冷却ロール５の表面に、１７０ｍｍ×０．８５ｍｍの矩形スリット状のノズル４の開口部から溶融合金２を噴射し、板幅が１７０ｍｍ、板厚が約３０μｍのＦｅ系の非晶質合金薄帯６を製造し、巻取ロール７に巻き取った。なお、冷却ロール５の周速は２１ｍ／ｓ、ギャップは２００μｍおよび３００μｍとした。また、非晶質合金薄帯６の製造は冷却ロール５を研磨装置８により研磨しながら実施し、非晶質合金薄帯６に傷を発生させないようにした。
【００２７】
本実施例においては、研磨装置８を樹脂製のブラシロール及び研磨紙から構成し、まず、ブラシロールを用いて研磨し、次に研磨紙を用いて研磨した。このような研磨に関する技術は、例えば特許文献７に記載されている。
【００２８】
得られた非晶質合金薄帯の鋳造方向に対して任意の位置から複数のサンプルを採取し、前記サンプルから評価用のサンプル（幅２５ｍｍ×長さ１００ｍｍ）を採取し、傷の個数と磁気特性および粗度を評価した。比較のため、研磨をせず冷却ロール表面の残留物や表面傷を除去せずに、前記装置で同様の条件で鋳造した非晶質合金薄帯についても同様な調査を行なった。
【００２９】
磁気特性は実際に使用する際に重要な指標となる、５０Ｈｚ、１．３Ｔ励磁時の鉄損：Ｗ13/50、および磁場８０Ａ／ｍ下における磁束密度：Ｂ0.8で比較した。また、磁気特性は単板磁気測定装置を用い、採取した薄帯サンプルを３６０℃で１時間、窒素雰囲気中で磁場焼鈍した後に測定した。表１に、この測定結果を元に整理した傷の有無による磁気特性への影響及び、そのときの薄帯の冷却ロールと接触した面の粗度Ｒａを示す。なお、表１の特性比は本発明例及び比較例とも、ギャップ２００μｍで製造した薄帯の傷なし部の平均値に対する特性比である。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
本実施例において製造した非晶質合金薄帯を詳細に観察したところ、傷はほとんどなく、２５ｍｍ×１００ｍｍの矩形領域で多くて２個であった。一方、比較例では傷が多数発生していた。
【００３２】
表１に示すように、本発明例では傷の発生は少なく、傷のない場合は特性にほとんど変化がないのに対し、比較例では、傷の増加に伴い特性が劣化している。傷の個数が６個以上の場合、鉄損の劣化が５０％以上となっており、また、磁束密度の劣化も２０％以上となるものもあり、コアで使用する場合の基準を満たしていないことが分かる。また、薄帯の冷却ロールと接触した面の粗度Ｒaが１．０μｍ以下の場合、冷却ロールと接触した面に発生するエアポケットが粗大化することなく、磁気特性の劣化が少なくより、良好な磁気特性を示すことが分かる。
【００３３】
図２は前述したように比較例において鉄損（５０Ｈz、１．３Ｔ励磁時の鉄損：Ｗ13/50）の傷なし部の平均値に対する傷あり部の特性比と傷個数との関係を示す図である。また、図３は磁束密度（磁場８０Ａ／ｍにおける磁束密度：Ｂ0.8）の傷なし部の平均値に対する傷あり部の特性比と傷個数との関係を示す図であるが、
図２及び図３に示すように、傷個数に対しての特性比を比較すると傷の少ない位置では、鉄損及び磁束密度劣化は少なく良好な結果が得られたが、特に傷が５個を超えた場合は、鉄損は約５割劣化し、磁束密度で約２割劣化している。このことから、傷の多い領域を含む非晶質合金薄帯では、鉄損が大きくなり、スリットした場合には、傷が多い位置と少ない位置とで、鉄損に大きなばらつきが生じることがわかる。また、磁束密度においても大きくばらつくことがわかる。
【００３４】
一方、本実施例の非晶質合金薄帯においては、表１に示したように、いずれのサンプルにおいても傷の個数が少ないため、鉄損及び磁束密度の劣化がなく、またばらつきが小さかった。このことから、スリットして用いた場合においても、性能にばらつきが生じないことがわかる。
【００３５】
以上のように本実施例によれば、幅方向で安定した磁気特性が得られるため、例えばスリットして使用する場合においても、使用位置による、製品への特性のばらつきが少なく、歩留まりが向上するといえる。また、鉄芯を製造する過程において、傷が起因して破断が発生することも少なくなるため、加工性に優れ、作業効率が向上するといえる。また、傷の個数が少ないため、鉄芯を製造するために薄帯を重ねると高い占積率が得られるので、空孔により発生する騒音及びエネルギーの損失を少なくすることができるといえる。
【符号の説明】
【００３６】
１  タンディッシュ
２  溶融金属
３  ストッパー
４  ノズル
５  冷却ロール
６  薄帯
７  巻取ロール
８  研磨装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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