(57)【要約】【課題】薄帯では磁束密度（Ｂ１）≧１．５５０Ｔとなり、それを用いたコアでは占積率≧８７．５％となる、配電用トランスなどに好適なＦｅ基アモルファス合金薄帯を提供する。【解決手段】Ｆｅ≧８０ａｔ％、Ｂ≧１２ａｔ％、および前記ＢとＳｉの合計が１７ａｔ％〜２０ａｔ％の組成を有し、厚さが２０μｍ〜３０μｍで、幅が１００ｍｍ〜１０００ｍｍで、剥離面および自由面を有して成り、前記剥離面の幅方向において、中央部の領域の表面粗さＲａの平均値をＲＡｃとし、エッジ部の領域の表面粗さＲａの平均値をＲＡｅとし、ＲＡｅ／ＲＡｃで求まる表面粗さ比をＲＡｘとするとき、０．９５≦ＲＡｘ≦１．２を満たす、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯とする。【選択図】図１
2018056444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ≧８０ａｔ％、Ｂ≧１２ａｔ％、および前記ＢとＳｉの合計が１７ａｔ％〜２０ａｔ％の組成を有し、厚さが２０μｍ〜３０μｍで、幅が１００ｍｍ〜１０００ｍｍで、剥離面および自由面を有して成るＦｅ基アモルファス合金薄帯であって、
前記剥離面の幅方向において、中央部の領域の表面粗さＲａの平均値をＲＡｃとし、エッジ部の領域の表面粗さＲａの平均値をＲＡｅとし、ＲＡｅ／ＲＡｃで求まる表面粗さ比をＲＡｘとするとき、０．９５≦ＲＡｘ≦１．２を満たす、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯。
【請求項２】
前記ＲＡｃが０．１μｍ〜０．３８μｍである、請求項１に記載のＦｅ基アモルファス合金薄帯。
【請求項３】
前記自由面の鋳造方向において、前記中央部と前記エッジ部の間の中間部の領域の表面の最大高さ粗さＲｚの平均値をＲＺｃとするとき、前記ＲＺｃが０．１μｍ〜４．３μｍである、請求項１または２に記載のＦｅ基アモルファス合金薄帯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄帯では磁束密度（Ｂ１）が大きく、それを用いたコアでは占積率が大きく、例えば配電用トランスの磁心などの各種磁性部品に好適なＦｅ基アモルファス合金薄帯に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば配電用トランスの磁心材料などには、方向性電磁鋼板やＦｅ基アモルファス合金薄帯が用いられている（例えば非特許文献１〜３参照）。Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、方向性電磁鋼板に対して損失が小さい（例えば１／３以下）という利点があるが、組成と構造によって決まる物性値である飽和磁束密度（Ｂｓ）が方向性電磁鋼板よりも２０％程度小さいため、動作磁束密度（Ｂｍ）が制約される（例えば非特許文献４参照）。一般にＦｅ基材料は、Ｆｅ原子の磁気モーメントがそのＦｅ原子が置かれている局所環境に大きく左右される性質を有するため、また、常温常圧における純鉄の基本構造であるｂｃｃの磁気モーメントが大きいことに由来して結晶磁気異方性が強いため、必ずしも軟磁性応用には適さない場合が多々ある。また、Ｆｅがアモルファス構造を有する場合は結晶磁気異方性をもたないため、磁場に対する磁気モーメントの追従性が大幅に向上することが知られている。
【０００３】
アモルファス構造を有するＦｅ（純鉄）薄帯の形成方法は未だ確立されていないが、アモルファス化のための冷却条件を緩和させる１種または１種以上の元素による置換により、アモルファス構造を有するＦｅ基合金薄帯を形成することができる。かかる置換元素としては、Ｆｅ原子と原子半径が異なるメタロイド元素や希土類元素などが適している。また、Ｆｅに加える置換元素の質量比（質量％）が低いほど全体の磁化が高く保たれるため、Ｂｓを高めるには重要な要件となる。例えば、鉄心を応用する用途に供されるＦｅ基アモルファス合金薄帯には、同程度の原子数比（ａｔ％）の場合は原子量が低い方が有利であるため、ＢやＳｉなどのメタロイド元素によりＦｅの一部（例えば１５ａｔ％〜２５ａｔ％）を置換することが一般的に行われている。
【０００４】
コア設計の観点から、Ｂｍは、コアのサイズに直結する指標となり、Ｂｍが大きいほどコアのサイズを小さくすることができる。コアのサイズが小さければ、それに用いる薄帯などのコア材料が低減できるし、そのコアに巻き回す銅線の長さを短くすることができる。そして、使用する銅線の低減は、そのコアを用いた磁心などの小型化だけでなく、銅線による損失（銅損）も低減される。したがって、実用上、コアのＢｍを大きくすることは極めて重要な意味を持つ。コアのＢｍを高めるためにＢｓを高めることが考えられるが、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯やそれを用いた磁心などのＦｅ基アモルファス合金のＢｓは、アモルファス構造と磁性の担い手であるＦｅの含有量を勘案すると、その上限は１．６５Ｔ程度と解される。とはいえ、Ｆｅ基アモルファス合金は、低磁場でのＢ−Ｈ曲線の磁気的飽和性を改善することにより、コアのもつＢｍを大きくすることができる。このとき、コアのもつ磁気的飽和性を推し量る指標として磁場の強さが１Ｏｅであるときの薄帯などのコア材料の磁束密度（Ｂ１）を用いると、量産時の特性管理が容易になる。かかるＢ１が大きいコア材料ほどコアの低磁場での磁気的飽和性が良好となり、こうしたＢ１が大きいコア材料を用いることにより、Ｂｍが大きなコアの設計が容易になる。
【０００５】
一方、上述したように高いＢｓを有する方向性電磁鋼板は、原理的にはコアのＢｍを大きくすることができるが、実際にはＢｍが大きくなることに伴う鉄損の増大が顕著になる。そのため、特にトップランナー基準（エネルギーの使用の合理化等に関する法律に基づく機器のエネルギー消費効率の基準）を満たすことを目的にする場合は、方向性電磁鋼板によるコアのＢｍを１．５５０Ｔ程度に抑えて用いる機会が増えてきている。したがって、方向性電磁鋼板との競争力を考慮すれば、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯によるコアのＢｍは、平均値として例えば１．５５０Ｔ以上が好ましく、より好ましくは例えば１．５５５Ｔ以上である。
【０００６】
また、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、単ロール液体急冷法などの超急冷鋳造法により製造することができる。しかし、かかる超急冷鋳造法に起因し、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯は、圧延で製造可能な方向性電磁鋼板に比べると、幅方向の厚さ（板厚）のばらつきが大きくなりやすい（例えば非特許文献５参照）。そのため、かかるＦｅ基アモルファス合金薄帯を用いたコアの占積率は小さくなりやすく、磁束密度（Ｂ１）が高い場合でも磁路と直行する有効断面積が低減する。したがって、コアのサイズは、所定の磁束が得られるだけの有効断面積をもたせるために大きくなり、コアを用いる例えば配電用トランスなどの小型化のためには好ましくない。こうした観点から、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の表面の平滑性および板厚分布の均一性を高めるために鋳造ロールの表面粗さの評価や管理を行うこと（例えば特許文献１参照）、所定の最大高さ粗さＲｚを有するＦｅ基アモルファス合金薄帯を用いてコアを作製すること（例えば特許文献２参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２８１３１７号公報
【特許文献２】特開平５−３１２６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Nathasingh  D  M，  Liebermann  H  H．  Transformer  applications  of  amorphous  alloys  in  power  distribution  systems  ［J］．  IEEE  Transactions  on  Power  Delivery，  1987，2（3）：843−850．
【非特許文献２】Hasegawa  R，  Azuma  D．  Impacts  of  amorphous  metalbased  transformers  on  energy  efficiency  and  environment  ［J］．  Journal  of  Magnetism  and  Magnetic  Materials，  2008，320（20）：2451−2456．
【非特許文献３】Takahashi  K，  Azuma  D，  Hasegawa  R．  Acoustic  and  soft  magnetic  properties  in  amorphous  alloy-based  distribution  transformer  cores  ［J］．  IEEE  Transactions  on  Magnetics，  2013，49（7）：4001−4004．
【非特許文献４】Y．  Ogawa，  M．  Naoe，  Y．  Yoshizawa，  R．  Hasegawa，  “Magnetic  properties  of  high  Bs  Fe-based  amorphous  material”  J．  Magn．  Magn．  Mater．  304（2006）  e675−e677．
【非特許文献５】K．  Takahashi，  D．  Azuma，  and  R．  Hasegawa，  IEEE  Trans．  Magn．，  49，  （2003）  4001−4004．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えば、上述した方向性電磁鋼板の規格で製造される配電用トランスなどに対して、上述したように損失が小さいという利点があるＦｅ基アモルファス合金薄帯の実装を可能にすれば、大きな省エネルギー効果が期待できる。こうした観点から、本発明は、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯のトランスへの実装を可能にするために、薄帯では磁束密度（Ｂ１）が大きく、それを用いたコアでは占積率が大きく、例えば配電用トランスの磁心などの各種磁性部品に好適と考えられる、例えばＢ１≧１．５５０Ｔおよび占積率≧８７．５％を満たす、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、目標とするＢ１≧１．５５０Ｔおよび占積率≧８７．５％を満たすＦｅ基アモルファス合金薄帯を検討し、Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の幅方向における表面粗さ比が適切な範囲であると、薄帯のＢ１およびそれを用いたコアの占積率がともに大きくなり目標に達することを見出し、本発明に到達した。
【００１１】
すなわち、本発明のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、Ｆｅ≧８０ａｔ％、Ｂ≧１２ａｔ％、および前記ＢとＳｉの合計が１７ａｔ％〜２０ａｔ％の組成を有し、厚さが２０μｍ〜３０μｍで、幅が１００ｍｍ〜１０００ｍｍで、剥離面および自由面を有して成り、前記剥離面の幅方向において、中央部の領域の表面粗さＲａの平均値をＲＡｃとし、エッジ部の領域の表面粗さＲａの平均値をＲＡｅとし、ＲＡｅ／ＲＡｃで求まる表面粗さ比をＲＡｘとするとき、０．９５≦ＲＡｘ≦１．２を満たす。
【００１２】
前記ＲＡｃが０．１μｍ〜０．３８μｍであることが好ましい。
前記自由面の鋳造方向において、前記中央部と前記エッジ部の間の中間部の領域の表面の最大高さ粗さＲｚの平均値をＲＺｃとするとき、前記ＲＺｃが０．１μｍ〜４．３μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＦｅ基アモルファス合金薄帯は、薄帯ではＢ１≧１．５５０Ｔを満たし、それを用いたコアでは占積率≧８７．５％を満たす。よって、本発明のＦｅ基アモルファス合金薄帯を例えば配電用トランスなどの磁心に用いるコア材料に適用すれば、大きな省エネルギー効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の剥離面のＲＡｘとＢ１の関係（依存性）を示す図である。
【図２】Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の剥離面のＲＡｘと占積率の関係（依存性）を示す図である。
【図３】Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の剥離面のＲＡｘとの関係に基づいて求めた占積率とＢ１の関係を示す図である。
【図４】Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の剥離面のＲＡｃとＢ１の関係（依存性）を示す図である。
【図５】Ｆｅ基アモルファス合金薄帯の自由面のＲＺｃとＢ１の関係（依存性）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のＦｅ基アモルファス合金薄帯（以下、「薄帯」という。）は、Ｆｅ≧８０ａｔ％、Ｂ≧１２ａｔ％、および前記ＢとＳｉの合計が１７ａｔ％〜２０ａｔ％の組成を有し、厚さが２０μｍ〜３０μｍで、幅が１００ｍｍ〜１０００ｍｍで、剥離面（薄帯の第１の表面であって、非光沢面（自由面に対比して）でもある）および自由面（薄帯の第２の表面であって、光沢面（剥離面に対比して）でもある）を有して成り、前記剥離面の幅方向において、中央部の領域の表面粗さＲａの平均値をＲＡｃとし、エッジ部の領域の表面粗さＲａの平均値をＲＡｅとし、ＲＡｅ／ＲＡｃで求まる表面粗さ比をＲＡｘとするとき、０．９５≦ＲＡｘ≦１．２を満たす。かかる薄帯は、例えばＦｅとＢとＳｉを所定の割合で含む合金溶湯を用いた単ロール液体急冷法により製造でき、ロールの表面に接して合金溶湯が急冷凝固して形成された側の表面を剥離面と呼び、他方の表面を自由面と呼ぶ。以下、詳細に説明する。
【００１６】
（薄帯の組成）
本発明の薄帯は、Ｆｅ≧８０ａｔ％、Ｂ≧１２ａｔ％、およびＢとＳｉの合計が１７〜２０ａｔ％の組成を有する、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系のアモルファス合金薄帯である。なお、本発明の薄帯は、実用上、Ｆｅ，Ｂ，Ｓｉ以外の微量元素（後述する不純物）を含むことが許容される。
【００１７】
（Ｆｅ≧８０ａｔ％）
薄帯に含まれるＦｅ（鉄）は、アモルファス構造であっても最も磁気モーメントが大きい遷移金属の一つであり、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の合金では磁性の担い手となる。そして、本発明で目標とする１．５５０Ｔ以上の高いＢ１（磁束密度）に達するためには、少なくとも１．６Ｔ程度のＢｓ（飽和磁束密度）をもつことが望ましいと考えられる。また、薄帯に含まれるＦｅの含有比が８１ａｔ％〜８２ａｔ％であると、Ｂｓがピークを示す。こうした観点から、薄帯に含まれるＦｅを８０ａｔ％以上とする。
【００１８】
（Ｂ≧１２ａｔ％）
薄帯に含まれるＢ（硼素）は、アモルファス構造を形成する上で必須の元素である。Ｂは、Ｆｅと大きく異なる原子半径を有することが格子の不整合の要因となり、ランダム構造を形成させる上で有用である。さらに、Ｂは、短範囲秩序においてＦｅとの間でプリズム構造（長周期的には化合物）などを形成し、ランダム最充填させた際に格子の不整合を発生させるため、ランダム構造を形成させる上で有用である。なお、Ｂが１２ａｔ％未満であると、特にガラス転移温度の低下につながり、アモルファス形成能が急激に悪化する。こうした観点から、薄帯に含まれるＢを１２ａｔ％以上とする。
【００１９】
（ＢとＳｉの合計が１７〜２０ａｔ％）
薄帯に含まれるＳｉ（珪素）は、溶湯状態で表面に偏析し、合金溶湯の酸化を防ぐ効果がある。さらに、Ｓｉは、アモルファス形成の助剤として作用し、ガラス転移温度を上昇させる効果があり、より熱的に安定なアモルファス相を形成するには有用である。アモルファス相の熱的安定性が向上すると、薄帯に誘導磁気異方性を付加するための熱処理温度をより広い範囲から選択できるようになる。また、より高温の熱処理による鋳造時の薄帯の残留応力の除去が容易になり、薄帯の軟磁気特性の向上が期待できる。
【００２０】
なお、ＢとＳｉの合計が１７ａｔ％未満であると、アモルファス形成能が悪化し、特にガラス転移温度の低下につながる。したがって、合金溶湯の急冷凝固を促進してアモルファス形成を助勢するために、鋳造に用いるロールにはより高い冷却能が求められる。しかし、長時間の鋳造を行ってロールの表面が荒れてくると、鋳造方向において機械的特性や磁性などを変質させずに長尺の薄帯を作製することが実質的に困難になる。また、ＢとＳｉの合計が２０ａｔ％を超えると、磁性の担い手であるＦｅの含有比が低減して高いＢｓが期待できなくなる。こうした観点から、薄帯に含まれるＢとＳｉの合計が１７〜２０ａｔ％となるようにする。
【００２１】
（不純物）
本発明では、薄帯に含まれるＦｅ、Ｂ、Ｓｉ以外の元素は不純物として取扱う。薄帯に不純物として含まれる可能性がある元素としては、例えば、３ｄや４ｄの遷移金属（例えばＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）が考えられる。ＮｉやＣｏは、ともに強磁性元素であり、微量であれば許容でき、Ｆｅ原子の磁気モーメントを大きくする効果が期待できる。Ｍｎは、周期表上でＦｅと隣り合う元素であり、Ｆｅ原料中の不純物としては最も多く含まれる元素のひとつである。また、Ｍｎは、単体では一般に反強磁性金属として知られているが、Ｆｅ基アモルファス合金中では、Ｆｅ原子と混成軌道を作り、強磁性的に配列することが知られており、微量であれば強磁性状態に大きな影響を与えない。また、例えばＯ、Ｓ、Ｐ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｂｅはメタロイド元素の不純物として含まれる可能性が考えられ、微量であれば許容でき、アモルファス形成能を高める効果が期待できる。上記の各元素の他にも、Ｆｅ原子に比べて原子半径が大きい例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、並びに希土類元素などは、微量であれば許容でき、ランダム構造の形成を助勢する効果が期待できる。こうした観点から、薄帯に不純物として含まれる元素は、その合計が０．５質量％以下であれば許容できる。なお、上記以外の元素（本明細書に記載のない元素）は、その合計が０．１質量％以下になるように抑制する。
【００２２】
（薄帯の寸法）
本発明の薄帯は、厚さが２０μｍ〜３０μｍで、幅が１００ｍｍ〜１０００ｍｍであり、鋳造時にロールに接した側の表面を剥離面と呼び、他方の表面を自由面と呼ぶ。なお、厚さ（板厚）が２０μｍ未満の薄帯は、機械的強さが十分でなく鋳造時の連続的な巻取りが容易でないし、±１μｍ程度の表面起伏（うねり）を有しやすい。うねりのある薄帯を積層したコアは、そのうねりが隙間を形成してコア断面に対する導体の割合（つまり占積率）が低減するため、例えば８７．５％以上の十分に大きな占積率をもつコアを得ることが容易でなくなる。また、厚さが３０μｍを超えるような薄帯は、鋳造時に脆化しやすいため取扱いが容易でないし、アモルファス相を形成する際の冷却速度が低減して冷却不足に起因する結晶化が起こるようになるため、その磁気的飽和性が著しく低下する。
【００２３】
また、一般にＦｅ基アモルファス合金薄帯は、幅方向においてエッジから中央に向かって約２０ｍｍ付近のエッジ部の領域の磁気的飽和性が著しく劣化する。こうした薄帯は、中央部の領域のＢ１に対してエッジ部の領域のＢ１が９０％以下に劣化することがあるため、全体として大きなＢ１が得られなくなる。したがって、本発明では薄帯の幅を１００ｍｍ以上とし、相対的に磁気的飽和性が十分でないエッジ部の領域の割合を小さくする。また、幅が１０００ｍｍを超えるような薄帯は、鋳造時の冷却速度の制御が容易でなく幅方向の均等性が劣化しやすいため、相対的に磁気的飽和性が十分でない領域の形成割合が増加しやすい。なお、薄帯の好ましい幅は５００ｍｍ以下であり、鋳造時の冷却速度の制御が容易となり幅方向の均等性を十分に確保することができる。これにより、薄帯は、上述した中央部の領域に対するエッジ部の領域のＢ１の劣化が１０％以下に抑制することができるし、幅方向におけるＢ１の平均値に対するエッジ部の領域のＢ１の劣化を１％〜５％程度に抑制することができる。
【００２４】
（薄帯の表面形態）
一般に、Ｆｅ基アモルファル合金薄帯の表面形態は、剥離面と自由面とで、明確な差異がある。例えば、単ロール液体急冷法で形成されたＦｅ基アモルファス合金薄帯では、ロールの表面に接した合金溶湯が瞬間的に抜熱されて凝固した面（剥離面）は鋳造（急冷凝固）の進行とともに変化するロールの表面形態の影響を強く受ける。しかし、同じＦｅ基アモルファス合金薄帯でも、その反対側の合金溶湯がロールの表面に接することなく抜熱されて急冷凝固した面（自由面）は剥離面よりもロールの表面形態の影響を受ける度合いが小さい。かかる剥離面と自由面とで表面形態に差異がある薄帯において、剥離面における幅方向の表面粗さ分布の変化がＢ１に影響を及ぼすことを見出した。
【００２５】
（薄帯の剥離面）
本発明における重要な特徴は、薄帯のＢ１が１．５５０Ｔ以上となり、その薄帯を用いたコアの占積率が８７．５％以上となる、薄帯の剥離面の幅方向における表面粗さ比の適切な範囲を見出したことである。すなわち、本発明の薄帯は、その剥離面の幅方向において、中央部の領域の表面粗さＲａの平均値をＲＡｃとし、エッジ部の領域の表面粗さＲａの平均値をＲＡｅとし、ＲＡｅ／ＲＡｃで求まる表面粗さ比をＲＡｘとするとき、０．９５≦ＲＡｘ≦１．２を満たす。
【００２６】
薄帯の剥離面の幅方向におけるＲＡｘが０．９５未満である場合は、エッジ部の領域（表面粗さＲＡｅ）が中央部の領域（表面粗さＲＡｃ）と比べて過度に滑らかな表面形態になっている。かかる薄帯の表面形態は、鋳造時のロールによる抜熱効率が中央部の領域に比べてエッジ部の領域の方がより良くなり、その抜熱効率の相対的な差異により幅方向において冷却バランスの不均等が発生するような場合に形成されやすい。こうした表面形態を有する薄帯は、残留応力が大きくなりやすい。また、Ｆｅ基アモルファス合金には＋３０×１０−６程度の磁歪があるため、応力により磁気モーメントの回転が制約され、円滑な磁化反転の弊害となる。すなわち、磁気的飽和性が低い状態となるため、高いＢ１が期待できなくなる。したがって、剥離面のＲＡｘが０．９５未満である薄帯では、１．５５０Ｔ以上のＢ１を得ることが難しい。
【００２７】
薄帯の剥離面の幅方向におけるＲＡｘが１．２を超えるような場合は、中央部の領域の表面粗さＲＡｃがエッジ部の領域の表面粗さＲＡｅよりも小さ過ぎる表面形態であり、かかる表面形態は鋳造時のロールによる中央部の領域の抜熱効率がより高い場合に形成されやすい。こうした抜熱効率の相対的な差異による冷却バランスの不均等が発生すると、薄帯の残留応力が大きくなりやすく、また、中央部の領域の厚さがエッジ部の領域の厚さよりも厚く形成されやすく厚さバランスの不均等が発生じやすい。したがって、剥離面のＲＡｘが１．２を超えるような薄帯では、その薄帯を用いたコアにおいて、８７．５％以上の占積率を得ることが難しい。
【００２８】
本発明の薄帯の表面粗さおよびその測定方法は、ＪＩＳ−Ｂ０６０１に準拠する。具体的には、測定長さを４．０ｍｍとし、カットオフ波長を０．８ｍｍとし、カットオフ種別を２ＲＣ（位相非補償）とし、被検体の少なくとも３箇所を測定した粗さ値から求めた平均値を用いる。また、本発明では、薄帯の幅をＬとするとき、薄帯の幅方向において、一方のエッジから中央に向かって３Ｌ／８〜５Ｌ／８の範囲を中央部の領域と定義し、両方のエッジから中央に向かって２０ｍｍまでの領域をエッジ部の領域と定義する。つまり、薄帯のエッジ部の領域は、Ｌに拠らずエッジから２０ｍｍの領域（一方のエッジから０ｍｍ〜２０ｍｍの位置）である。また、薄帯の幅方向の両方のエッジからエッジ部を超えて３Ｌ／８までの範囲（前記一方のエッジからＬ／８〜３Ｌ／８の位置）、および５Ｌ／８までの範囲（前記一方のエッジから５Ｌ／８〜７Ｌ／８の位置）を中央部とエッジ部の間の中間部の領域と定義する。
【００２９】
本発明の薄帯は、ＲＡｃが０．１μｍ〜０．３８μｍであることが好ましい。薄帯の剥離面の幅方向におけるＲＡｃが０．１μｍ未満である場合は、中央部の領域がより滑らかな表面形態であり、かかる表面形態は鋳造時にロールの表面が過剰に研磨されてロールの表面粗さが０．１μｍ以下に維持されたような場合に形成されやすい。薄帯の剥離面の幅方向におけるＲＡｃが０．３８μｍ以下であることは好ましく、上述した薄帯の残留応力をより緩和することができる。また、薄帯の剥離面の幅方向におけるＲＡｃが０．１μｍ以上であることは好ましく、上述した薄帯の残留応力や厚さバランスの不均等をより緩和することができる。したがって、剥離面のＲＡｃが０．１μｍ〜０．３８μｍであることは好ましく、薄帯のＢ１が１．５５０Ｔ以上に達しやすくなり、その薄帯を用いたコアの占積率が８７．５％以上に達しやすくなる。
【００３０】
（薄帯の自由面）
本発明の薄帯は、薄帯の自由面の鋳造方向（薄帯の長手方向（幅方向に直交する方向）に相当する方向）において、中間部の領域（中央部の領域とエッジ部の領域との間）の表面の最大高さ粗さＲｚの平均値をＲＺｃとするとき、ＲＺｃが０．１μｍ〜４．３μｍであることが好ましい。なお、ここでいう「中央部」「エッジ部」「中間部」は、上述した個々の定義に準拠する。薄帯の自由面の鋳造方向におけるＲＺｃは、鋳造時に合金溶湯がロールの表面に接した際に形成される湯溜まり（パドルと呼ぶ）の固有振動に起因して鋳造方向の冷却速度の周期的変化が起こり、その周期的変化によって薄帯に形成される周期的な溝の深さの影響を強く受ける。かかる平均溝の深さが小さくなればＲＺｃも小さくなり、ＲＺｃが小さいほど自由面は平滑な表面形態となる。例えば、かかる周期的な溝の平均深さが約１μｍである場合は、薄帯の自由面の鋳造方向におけるＲＺｃは約４μｍとなることを確認している。
【００３１】
また、かかる周期的な溝の平均深さ、すなわちＲＺｃが大き過ぎると、薄帯の表面近傍の漏れ磁束を発生させ、その漏れ磁束が鋳造方向以外の面直の磁化成分を発生させるため、薄帯の磁気的飽和性が低下しやすい。なお、面直とは、薄帯の表面に垂直な方向ｚや、薄帯に生じやすいチャターマークに平行な方向すなわち鋳造方向に実質的に垂直な方向ｙや、その中間のｙとｚの合成方向を意図する。また、漏れ磁束が発生すると、その漏れ磁束の位置に磁極が現れ、その磁極が磁壁移動の妨げになりやすいため、薄帯の磁気的飽和性が低下しやすい。こうした観点から、薄帯の自由面の中間部の鋳造方向におけるＲＺｃが４．３μｍ以下であることは好ましく、上述した漏れ磁束の発生がより抑制されるため、薄帯のＢ１が１．５５０Ｔ以上に達しやすくなる。また、ＲＺｃが４μｍ以下であることはより好ましく、１．５５５Ｔ以上のＢ１を有する薄帯が得やすくなる。かかるＲＺｃは、高いＢ１を有する薄帯の指標にもなる。なお、薄帯の自由面の鋳造方向におけるＲＺｃは、より小さいことが望ましい。しかし、量産時に連続鋳造される薄帯の再現性の観点から、ＲＺｃが０．１μｍ未満である薄帯の実用化は容易ではない。
【００３２】
本発明の薄帯は、剥離面の幅方向における前記ＲＡｃと、自由面の鋳造方向における前記ＲＺｃとが、ＲＺｃ＞（ＲＡｃ−０．３２）×１００を満たすことが好ましい。本発明の薄帯を例えば単ロール液体急冷法によって形成した場合は、その薄帯の剥離面の表面形態は、鋳造時に合金溶湯がロールの表面に接して形成するパドルの個有振動の影響を強く受ける。かかるパドルの固有振動は、パドル（合金溶湯）のロールの表面に対する密着度（濡れ性）に強く影響するため、薄帯の形成に強く影響する。こうした観点から、ロールの表面粗さなどの制御を適切に行うなどしてパドルの固有振動を小さく抑制することができれば、剥離面の幅方向におけるＲＡｃが０．３８μｍ以下である薄帯を形成することができる。かかる薄帯は、上述した周期的な溝の平均深さが小さく抑制されるため、自由面の鋳造方向におけるＲＺｃが４．３μｍ以下である表面形態を有する薄帯となる。なお、ＲＡｃが０．３８μｍを超えるようになると、バドルの密着度の局所的変化が大きくなるため、幅方向における冷却速度の差や鋳造方向における冷却速度の差が薄帯の厚さの差や厚さバラツキとして表れる。そのため、薄帯の磁気的飽和性が低下し、Ｂ１を高めることが容易でなくなる。
【００３３】
本発明の薄帯は、例えば上述した単ロール液体急冷法により作製することができる。薄帯製造装置としては、例えば、薄帯の素材となる合金溶湯を溶解し保持するための坩堝などを備える溶湯保持部と、作製する薄帯の厚さに対応するスリット幅および薄帯の幅に対応するスリット長さを有するセラミック製のスリットノズルなどを備えるノズル部と、そのスリットノズルの開口先端に対して所定の間隔を有するようにロール表面を配置した高速回転可能かつ急冷可能な銅合金製のロールと、そのロールの表面から急冷凝固により形成された薄膜を連続的に剥離する剥離部と、その薄膜の剥離により形成された薄帯を連続的に巻取る巻取り部とを含む、構成であればよい。かかる薄帯製造装置を用いて、例えば、溶湯保持部で作製した合金溶湯をノズル部のスリットノズルから出湯するプロセスと、高速で回転するロールの表面上に接した合金溶湯から成るバドルを瞬間的に形成し、そのパドルを起点として合金溶湯をロールの表面で急冷凝固させてアモルファス相を主相とする薄膜を形成するプロセスと、その薄膜を剥離部により連続的に剥離して薄帯を形成するプロセスと、その薄帯を巻取り部により連続的に巻取るプロセスとを、少なくとも含む製造方法により、アモルファス相を主相とする本発明の薄帯を作製することができる。
【００３４】
上述した薄帯製造装置を用いた薄帯の製造方法においては、例えば、溶湯温度を１２００〜１４００℃とし、スリット幅を作製する薄帯の厚さに対応するように例えば２０μｍ〜３０μｍ（薄帯の厚さ）であれば例えば約０．３ｍｍ〜約１ｍｍ（スリット幅）とし、スリット長さを作製する薄帯の幅に対応するように例えば１００ｍｍ〜１０００ｍｍ（薄帯の幅）であれば例えば約１００ｍｍ〜約１０００ｍｍ（スリット長さ）とし、スリットノズルの開口先端とロール表面との間隔を約５０μｍ〜約５００μｍとし、ロールの周速を約１０ｍ／ｓ〜約５０ｍ／ｓとし、合金溶湯が急冷により固相になるまでの１次冷却過程の冷却速度が約−１×１０−５℃／ｓ〜約−１×１０−７℃／ｓの範囲となるように制御することができる。
【００３５】
また、鋳造中、回転ブラシなどによりロール表面を研磨する方法や、さらに回転ブラシのロール表面への押付け圧力を適切に制御する方法により、長時間の鋳造が適切に継続されるように、ロールの表面状態の変化を所定の範囲に抑制することができる。また、鋳造時の冷却速度が大きくなると薄帯の剥離面の幅方向におけるＲＡｃおよびＲＡｅが小さくなる傾向があるため、スリットノズルからの出湯圧力を高めて合金溶湯のロール表面への押付け圧力を高めることが有効である。出湯圧力は、約１ｋＰａ〜約１００ｋＰａの範囲が好ましく、１ｋＰａ未満であるとロール表面に対するパドルの密着不足が発生して冷却効率が低減しやすくなり、１００ｋＰａを超えるようになるとパドルが崩壊して薄膜（薄帯）の形成不全が発生しやすくなる。また、合金溶湯のロール表面への押付け圧力は、スリットノズルの開口先端とロール鏡面との間隔でも制御可能であり、スリット幅の中央部分に対応する圧力を高めるような制御方法は、薄帯の剥離面の幅方向におけるＲＡｘを好適に形成する方法として有効である。
【実施例】
【００３６】
上述した単ロール液体急冷法によりＦｅ基アモルファス合金薄帯（以下、「薄帯」という。）を作製した。スリット長さを２１０ｍｍとし、スリット幅を０．６ｍｍとし、スリットノズルの開口先端とロール表面との間隔を２５０μｍとした。ロール材質はＣｕ系合金とし、ロール周速は約２７ｍ／ｓとした。合金溶湯は、１４ａｔ％のＢと、４ａｔ％のＳｉを含み、ＢとＳｉの合計が１８ａｔ％で、残部がＦｅおよび不可避的不純物から成るものを準備し、約１３００℃に加熱して保持した。バドルが形成されるスリットノズルの直下の周辺は、不活性ガスを用いて低酸素雰囲気とした。かかる製造方法により、平均厚さ（板厚）が約２５μｍであり、平均密度が約７．２×１０３ｋｇ／ｍ３〜約７．３×１０３ｋｇ／ｍ３である、アモルファス相を主相とする薄帯を作製することができた。また、上述した出湯圧力もしくは押付け圧力の制御により鋳造圧力分布を変えて、表面形態に差異がある各々の薄帯を作製した。
【００３７】
次に、作製した各々の薄帯を被検体として、上述したＪＩＳに準拠した表面粗さの測定方法により、薄帯の剥離面の幅方向において、上述した中央部の領域の表面粗さＲａの平均値ＲＡｃおよびエッジ部の領域の表面粗さＲａの平均値ＲＡｅを求め、ＲＡｅ／ＲＡｃにより表面粗さ比ＲＡｘを求めた。同様にして、薄帯の自由面の鋳造方向において、上述した中間部の領域の表面の最大高さ粗さＲｚの平均値ＲＺｃを求めた。
【００３８】
次に、作製した各々の薄帯を用いた積層薄帯を被検体として、Ｂ１および占積率の平均値を求めた。具体的には、幅が２１０ｍｍの薄帯から鋳造方向の長さが４５６ｍｍの薄帯片を切り出し、その薄帯片の鋳造方向および幅方向を等分し、鋳造方向の長さが２２８ｍｍで幅方向の長さが１０５ｍｍの薄帯片を４枚準備し、それを重積した。その積層薄帯に対して、残留する鋳造時の歪の緩和および誘導磁気異方性の付与を目的として、磁場中熱処理を施した。磁場中熱処理は、薄帯の長手方向に対して８００Ａ／ｍ以上の磁場を印加するとともに、薄帯の組成に適切と考える保持温度（３５０℃〜４５０℃）および保持時間（１分〜２時間）から選択した条件で保持した。次いで、ＡＳＴＭのＡ９３２／Ａ９３２Ｍ−０１に準拠し、６０Ｈｚの周波数で７９．５５７Ａ／ｍの磁場を印加したときのＢ１（６０Ｈｚ）を測定した。また、ＡＳＴＭのＡ９００／Ａ９００Ｍ−０１（２００６）に準拠し、占積率を測定した。
【００３９】
図１に、各々の薄帯を被検体に用いた、薄帯の剥離面の幅方向におけるＲＡｘと、磁場の強さが１Ｏｅ（約８０Ａ／ｍ）であるときのＢ１の関係（依存性）を示す。なお、図１には、適切と考える多項式近似曲線（次数３）を併記している。この結果によれば、ＲＡｘが１．０６のポイントに向かって大きくなると、Ｂ１が急激に増加して１．５６５Ｔに達することが分かる。また、ＲＡｘが１．０６ポイントを超えて大きくなると、Ｂ１が急激に低減することなく徐々に低減する傾向があることが分かる。また、近似曲線を勘案すれば、０．９５≦ＲＡｘ≦１．２の範囲であれば明らかに、Ｂ１が１．５５０Ｔ以上となり、さらに１．５５５Ｔ以上となることを確認することができる。したがって、薄帯が剥離面の幅方向において０．９５≦ＲＡｘ≦１．２を満足すると、１．５５０Ｔ以上のＢ１が得られることが分かった。
【００４０】
図２に、各々の薄帯およびその薄帯を用いたコアを被検体に用いた、薄帯の剥離面のＲＡｘとコアの占積率の関係（依存性）を示す。図２には、適切と考える多項式近似曲線（次数３）を併記している。この結果によれば、ＲＡｘが１．００〜１．１０のポイントに向かって大きくなると、占積率が急激に増加して８７．５％以上になり、ＲＡｘが１．００〜１．１０の辺りで最大の占積率（８８．５％〜８９．９％）となり、その後に減少に転じることが分かる。したがって、薄帯が剥離面の幅方向において０．９５≦ＲＡｘ≦１．２を満足すると、Ｂ１が少なくとも１．５５０Ｔに達するとともに、かかる薄帯を用いたコアの占積率が少なくとも８７．５％に達することが分かった。
【００４１】
図３に、薄帯の剥離面のＲＡｘとの関係に基づいて求めた占積率とＢ１の関係を示す。なお、図３には、本発明において目標とするＢ１≧１．５５０Ｔおよび占積率≧８７．５％の範囲を示す破線を併記している。また、各々のポイントに付記された括弧内の数値はＲＡｘ値である。この結果によれば、Ｂ１と占積率との相関は弱いと考えてよく、いずれか一方の向上を目指すだけの技術では本発明の目標に達する薄帯が得られないことが分かる。かかる図３からも、薄帯が剥離面の幅方向において０．９５≦ＲＡｘ≦１．２を満足すると、Ｂ１が少なくとも１．５５０Ｔに達するとともに、かかる薄帯を用いたコアの占積率が少なくとも８７．５％に達することが分かる。
【００４２】
図４に、各々の薄帯を被検体に用いた、薄帯の剥離面の幅方向におけるＲＡｃと、磁場の強さが１Ｏｅ（約８０Ａ／ｍ）であるときのＢ１の関係（依存性）を示す。なお、図４には、適切と考える線形近似曲線を併記している。この結果によれば、ＲＡｃが０．３０μｍのポイントに向かって小さくなるとＢ１が急激に増加し、近似曲線上で数値を読めば、ＲＡｃが０．３７μｍ付近でＢ１が１．５５０Ｔに達し、ＲＡｃが０．３４μｍ付近でＢ１が１．５５５Ｔに達する。また、ＲＡｃが０．３８μｍのとき、Ｂ１が明らかに１．５５０Ｔを超えて１．５５２Ｔとなるポイントを確認することができる。したがって、薄帯が剥離面の幅方向においてＲＡｃが０．３８μｍ以下であると、１．５５０Ｔ以上のＢ１が得られることが分かった。
【００４３】
図５に、各々の薄帯を被検体に用いた、薄帯の自由面の鋳造方向におけるＲＺｃと、磁場の強さが１Ｏｅ（約８０Ａ／ｍ）であるときのＢ１の関係（依存性）を示す。なお、図４には、適切と考える近似曲線を併記している。この結果によれば、ＲＺｃが２．３μｍのポイントに向かって小さくなるとＢ１が急激に増加し、近似曲線上で数値を読めば、ＲＺｃが４．４５μｍ付近でＢ１が１．５５０Ｔに達し、ＲＺｃが４．１〜４．２μｍ付近でＢ１が１．５５５Ｔに達する。また、ＲＺｃが４．３μｍのとき、Ｂ１が明らかに１．５５０Ｔを超えて１．５５３Ｔとなるポイントを確認することができる。したがって、薄帯が自由面の鋳造方向においてＲＺｃが４．３μｍ以下であると、１．５５０Ｔ以上のＢ１が得られることが分かった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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