(57)【要約】  低周波用途向け磁心および低周波用途向け磁心を製造する方法を提供する。  らせん状軟磁性ナノ結晶ストリップで作製される低周波用途向け磁心が提供され、このストリップは下記合金組成を有する。  ＦｅＲｅｓｔＣｏａＣｕｂＮｂｃＳｉｄＢｅＣｆ  式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは原子百分率で表され、０≦ａ≦１；０．７≦ｂ≦１．４；２．５≦ｃ≦３．５；１４．５≦ｄ≦１６．５；５．５≦ｅ≦８および０≦ｆ≦１であり、コバルトを全体的または部分的にニッケルに置き換えることができ、磁心はλｓ＜２ｐｐｍの飽和磁歪λｓ、μ１＞１０００００の初透磁率μ１、およびμｍａｘ＞４０００００の最大透磁率μｍａｘを有し、封止金属酸化物コーティングがストリップの表面に設けられている。【選択図】図６
2013532910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
らせん状軟磁性ナノ結晶ストリップで作製される低周波用途向け磁心であって、前記ストリップが下記合金組成を有し、
ＦｅＲｅｓｔＣｏａＣｕｂＮｂｃＳｉｄＢｅＣｆ
式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは原子百分率で表され、０≦ａ≦１；０．７≦ｂ≦１．４；２．５≦ｃ≦３．５；１４．５≦ｄ≦１６．５；５．５≦ｅ≦８および０≦ｆ≦１であり、
コバルトを全体的または部分的にニッケルに置き換えることができ、
磁心がλｓ＜２ｐｐｍの飽和磁歪λｓ、μ１＞１０００００の初透磁率μ１、およびμｍａｘ＞４０００００の最大透磁率μｍａｘを有し、封止金属酸化物コーティングが前記ストリップの表面に設けられている、磁心。
【請求項２】
請求項１に記載の磁心であって、前記酸化物コーティングが、酸化マグネシウムおよび／または酸化ジルコニウムおよび／またはＢｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｇｄ、第２および第３の主族のさらなる元素、および希土類金属群のさらなる元素の群から選択される元素の酸化物を含有する、磁心。
【請求項３】
請求項１または２に記載の磁心であって、μｍａｘ＞５０００００、好ましくはμｍａｘ＞６０００００の最大透磁率μｍａｘを有する、磁心。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の磁心であって、μ１＞１５００００、好ましくはμ１＞２０００００の初透磁率μ１を有する、磁心。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の磁心であって、λｓ＜１ｐｐｍ、好ましくはλｓ＜０．５ｐｐｍの飽和磁歪λｓを有する、磁心。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の磁心であって、前記ストリップがｄ＜２４μｍ、好ましくはｄ＜２１μｍのストリップ厚さｄを有する、磁心。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の磁心であって、前記ストリップがＲａ（ｅｆｆ）＜７％、好ましくはＲａ（ｅｆｆ）＜５％の有効粗さＲａ（ｅｆｆ）を有する、磁心。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の磁心であって、前記ストリップの全半金属含有量がｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＞２２．５原子％、好ましくはｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＞２３．５原子％である、磁心。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の磁心であって、残留磁気比ＢＲ／ＢＳがＢＲ／ＢＳ＞７０％である、磁心。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の磁心であって、感圧接着剤を用いて、または、前記磁心の端面の一方または両方に設置される弾性材料製の緩衝リングを用いて保護槽に固定される、磁心。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか一項に記載の磁心であって、ストリップ層をその端面の一方または両方で固定する流動床エポキシ層を有する、磁心。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の磁心を備える残留電流デバイス。
【請求項１３】
らせん状軟磁性ナノ結晶ストリップから低周波用途向け磁心を製造するための方法であって、前記ストリップが下記合金組成を有し、
ＦｅＲｅｓｔＣｏａＣｕｂＮｂｃＳｉｄＢｅＣｆ
式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは原子百分率で表され、０≦ａ≦１；０．７≦ｂ≦１．４；２．５≦ｃ≦３．５；１４．５≦ｄ≦１６．５；５．５≦ｅ≦８および０≦ｆ≦１であり、コバルトを全体的または部分的にニッケルに置き換えることができ、前記ストリップには、金属酸化物溶液および／または金属を有するアセチル−アセトン−キレート錯体によるコーティングが備えられ、前記コーティングにより、後に続く前記ストリップのナノ結晶化のための熱処理中に、封止金属酸化物コーティングが形成され、前記ストリップの前記ナノ結晶化のための熱処理において、飽和磁歪λｓが｜λｓ｜＜２ｐｐｍに設定される、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｇｄ、第２および第３の主族のさらなる元素、および希土類金属群のさらなる元素の群から選択される元素が、前記コーティング用の金属として使用される、方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の方法であって、熱処理プロセスにおいて、飽和磁歪λｓが｜λｓ｜＜１ｐｐｍ、好ましくは｜λｓ｜＜０．５ｐｐｍに設定される、方法。
【請求項１６】
請求項１３から１５のいずれか一項に記載の方法であって、前記熱処理が、連続アニーリングプロセスにおいて積層していない磁心に無磁場で行われる、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記積層していない磁心が、前記連続アニーリングプロセスにおいて熱伝導率が優れているキャリア上に設置される、方法。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の方法であって、前記磁心が、前記熱処理プロセスにおいて以下の温度ゾーンを通過する、方法：
前記磁心が結晶化温度まで加熱される第１の加熱ゾーン；
温度が前記結晶化温度をわずかに上回る一定またはわずかに上昇する減衰ゾーンであって、この減衰ゾーンの通過は少なくとも１０分間続くゾーン；
ナノ結晶構造を設けるための熟成温度まで前記磁心が加熱される第２の加熱ゾーン；及び
実質的に一定の熟成温度Ｔｘが５４０℃〜６００℃である熟成ゾーンであって、この熟成ゾーンの通過は少なくとも１５分間続くゾーン。
【請求項１９】
請求項１６から１８のいずれか一項に記載の方法であって、前記熱処理が、露点ＴＰ＜−２５℃またはＴＰ＜−４９．５℃であるＨ２、Ｎ２および／またはＡｒの不活性気体雰囲気中で行われる、方法。
【請求項２０】
請求項１３から１９のいずれか一項に記載の方法であって、前記ストリップが斜め下方に巻かれる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、らせん状軟磁性ナノ結晶ストリップで作製される低周波用途向け磁心に、特に残留電流デバイス（ＲＣＤ）における使用に適している磁心に関する。
【背景技術】
【０００２】
残留電流デバイスにより、人間および装置が電気ショックから保護される。ＤＩＮ  ＥＮ６１００８／ＤＩＮ  ＶＤＥ０６６４によれば、断線を引き起こすトリガーを作動させるためのエネルギーは、残留電流によってのみ供給されなければならない。装置の保護には３００ｍＡ、５００ｍＡまたは１０００ｍＡの引き外し電流が典型的である。人間の保護のためには、引き外し電流が３０ｍＡを超えてはならない。人間のための特殊なデバイスでは、引き外しのしきい値が１０ｍＡであることさえある。基準に従えば、残留電流デバイスは、−５℃〜８０℃の範囲内では完璧に作動しなければならない。要件の高まりに縛られている残留電流デバイスではさらに、作動範囲が−２５℃〜１００℃である。
【０００３】
交流応答性（ＡＣ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）ＲＣＤとパルス電流応答性ＲＣＤとの間には差異がある。
【０００４】
交流応答性ＲＣＤは、正弦波残留電流に対して所要の感度を有していなければならない。それらＲＣＤは、急激にであっても、緩やかにであっても上昇する残留電流で、確実に作動しなければならず、それには材料の渦電流挙動に関する一定の要件が含まれる。この場合、残留電流変流器は、両極性で駆動させる。残留電流がある場合には、その二次電圧が少なくともトリガーの磁石システムを始動させるほど十分でなくてはならない。変圧器磁心の場所を取らない配列のためには、５０Ｈｚの典型的な動作周波数で透磁率が可能な限り高い材料が必要となる。非常に高い５０Ｈｚの透磁率値は、初透磁率範囲であっても最大透磁率の磁場強度であってもＲループ（ヒステリシスループの円形）により得ることができるため、Ｒループは主に専ら交流応答性ＲＣＤに受け入れられてきた。最適な動作点は、最大透磁率またはそれよりわずかに高い範囲にある。
【０００５】
パルス電流応答性ＲＣＤはさらに、位相制御する場合もしない場合も、また重畳直流成分により、一方向または双方向の整流電流でさえ確実に、かつ電流の方向とは独立に始動させなければならない。残留誘導の高さを考慮して、円形ループを有する変圧器には小さい単極誘導ストロークしかなく、供給された引き外し電圧がパルス残留電流では低すぎることがある。この結果、単極誘導ストロークが大きいけれども円形ループを有する変圧器磁心よりも透磁率値がはるかに低い、フラットループを有する変圧器磁心の使用が増える。
【０００６】
所要の残留電流領域において確かな引き外し挙動を得るために、変圧器磁心によって印加される引き外し力は可能な限り高くあるべきである。この点において、必須影響因子は、磁心の幾何学的形状および、たとえば熱処理による材料の技術的改善と組み合わさる材料の磁気特性である。
【０００７】
交流およびパルス電流応答性ＲＣＤのための変圧器材料の詳細が、様々な出版物、たとえば、Ａ．Ｗｉｎｋｌｅｒ，Ｈ．Ｚｕｒｎｅｃｋ，Ｍ．Ｅｍｓｅｒｍａｎｎ著、「Ａｕｓｌｏｓｅ−ｕｎｄ  Ｌａｎｇｚｅｉｔｖｅｒｈａｌｔｅｎ  ｖｏｎ  Ｆｅｈｌｅｒｓｔｒｏｍ−Ｓｃｈｕｔｚｓｃｈａｌｔｅｒｎ」（Ｔｒｉｐｐｉｎｇ  ａｎｄ  ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ  ｂｅｈａｖｉｏｕｒ  ｏｆ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｄｅｖｉｃｅｓ），Ｓｃｈｒｉｆｔｅｎｒｅｉｈｅ  ｖｏｎ  ｄｅｒ  Ｂｕｎｄｅｓａｎｓｔａｌｔ  ｆｕｒ  Ａｒｂｅｉｔｓｓｃｈｕｔｚ出版，Ｆｂ  ５３１（１９８８）；Ｆ．Ｐｆｅｉｆｅｒ，Ｈ．Ｗｅｇｅｒｌｅ著，「Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅ  ｆｕｒ  ｐｕｌｓｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｆｅｈｌｅｒｓｔｒｏｍ−Ｓｃｈｕｔｚｓｃｈａｌｔｅｒ」（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  ｐｕｌｓｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｄｅｖｉｃｅｓ），Ｂｅｒｉｃｈｔｅ  ｄｅｒ  Ａｒｂｅｉｔｓｇｅｍｅｉｎｓｃｈａｆｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｓｍｕｓ，ｖｏｌ．１（１９８２），ｐ．１２０−１６５；「Ｒｉｎｇｂａｎｄｋｅｒｎｅ  ｆｕｒ  ｐｕｌｓｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｆｅｈｌｅｒｓｔｒｏｍ−Ｓｃｈｕｔｚｓｃｈａｌｔｅｒ」（Ａｎｎｕｌａｒ  ｓｔｒｉｐ  ｃｏｒｅｓ  ｆｏｒ  ｐｕｌｓｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｄｅｖｉｃｅｓ），Ｖａｃｕｕｍｓｃｈｍｅｌｚｅ  ＧｍｂＨによる出版物ＰＷ−００２；およびＲ．Ｒｏｓｃｈ著，「Ｓｉｅｍｅｎｓ  Ｅｎｅｒｇｉｅｔｅｃｈｎｉｋ」（Ｓｉｅｍｅｎｓ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），３，ｖｏｌ．６，ｐ．２０８−２１１（１９８１）に提示されている。
【０００８】
初期の数年、ＮｉＦｅ合金製の磁心−平衡変圧器が、ほぼ例外なく使用された。ここでは、円形またはフラットループを有する高透磁率の７５〜８０％ＮｉＦｅ材料（「μ−金属」または「パーマロイ」としても知られている）が、高感度オペレータ保護デバイスには特に適していた。これらの材料は、飽和誘導が約０．８Ｔで、３０００００以上の最大透磁率値に達する。こうは言っても、それら材料の動的特性は、非正弦波残留電流における高調波成分の送信にとって理想的ではない。これは、５０〜１５０μｍの比較的大きいストリップ厚さ、および０．５μΩｍ≦ρ≦０．６μΩｍの比較的低い抵抗率によるものである。さらに、温度係数の適切な挙動の調整には、複雑で費用のかかる熱処理が含まれる。
【０００９】
同じくパルス電流応答性ＲＣＤにおいては、ナノ結晶ＦｅＣｕＮｂＳｉＢ材料が最近使用されている。これらの材料の重要な利点が、その約１．２Ｔと高い飽和誘導および、１０００００を超える容易に調整可能なμレベルにおいてμ４／μ１５＝０．６５〜０．９５であるＦループ（フラットヒステリシスループ）の優れた線形性である。加えて、これらの材料は優れた動的特性を有するが、１５〜３０μｍの小さいストリップ厚さおよび１．１μΩｍ≦ρ≦１．３μΩｍの比較的高い抵抗率によるものである。このような材料が独国特許第４２１０７４８号明細書に言及されている。
【００１０】
ナノ結晶合金で作製される、Ｒループを有する交流応答性の変圧器磁心については、欧州特許第０３９２２０４号明細書が、優れた周波数応答、透磁率の優れた温度安定性およびμ１０＝３９８０００に有利に働く比較的低い残留磁気比ＢＲ／ＢＳ＝４０％〜７０％を開示している。欧州特許出願公開第１７１０８１２号明細書は同じ合金に関し、μｍａｘ＞３５００００および高残留磁気比ＢＲ／ＢＳ＞７０％である磁場誘起の準Ｚループを請求している。同時に、印加磁場強度５〜１５ｍＡ／ｃｍでこの最大透磁率に達することが請求されている。Ｚループの磁化過程は、使用する材料に応じて最小限の磁場強度がその活性化には必要となる磁壁移動過程に基づいているので、低レベル信号透過率、特にμ１などの初透磁率が特に低い。さらに、透磁率の周波数応答および高速磁化工程における挙動は最適ではないが、これは、顕著な渦電流異常のために低周波数域でさえ透磁率が大きく低下するからである。したがって、このような磁心は、低レベル残留電流信号には理想的ではない。
【００１１】
このような磁心は通常、磁場中で熱処理される。これが経済的となる場合には、熱処理のために磁心を積み重ねなければならない。シリンダの反磁場係数の軌跡依存性のおかげで、積み重ねられた磁心は、地磁場などの弱い漂遊磁場であっても軸方向に軌跡に依存して磁化される。この結果、問題となっている用途では必要に迫られて非常に小さい、磁場によって誘起される異方性の中では、磁気特性が顕著に軌跡に依存して散り散りになる。これらは、たとえば、製造過程においてかなりの仕分けおよび後処理の努力が必要となる透磁率変動に反映される。さらに、積み重ねられた磁心の積載重量により、積層に沿った軌道に磁性値が非対称に磁気機械的に誘導される。
【００１２】
この問題を解決するため、米国特許第７，５６３，３３１号明細書には、磁心を個々に、したがって実際には無磁場で機械的荷重なしにアニーリングする連続アニーリング法が提案されている。初透磁率値μ１＞１０００００および６２００００を上回る最大透磁率値がこの過程で得られた。しかしながら、このような連続法を用いた製造が示すように、保磁場強度（ｃｏｅｒｃｉｔｉｖｅ  ｆｉｅｌｄ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）の増大および残留磁気比の低下と組み合わさった大きな透磁率後退も同様にここでは認められ、これらはこれまでのところ説明がなされていない。従来のバッチ炉における積層アニーリングプロセスでも同様の効果が観測された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】独国特許第４２１０７４８号明細書
【特許文献２】欧州特許第０３９２２０４号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第１７１０８１２号明細書
【特許文献４】米国特許第７，５６３，３３１号明細書
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ａ．Ｗｉｎｋｌｅｒ，Ｈ．Ｚｕｒｎｅｃｋ，Ｍ．Ｅｍｓｅｒｍａｎｎ著，「Ａｕｓｌｏｓｅ−ｕｎｄ  Ｌａｎｇｚｅｉｔｖｅｒｈａｌｔｅｎ  ｖｏｎ  Ｆｅｈｌｅｒｓｔｒｏｍ−Ｓｃｈｕｔｚｓｃｈａｌｔｅｒｎ」（Ｔｒｉｐｐｉｎｇ  ａｎｄ  ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ  ｂｅｈａｖｉｏｕｒ  ｏｆ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｄｅｖｉｃｅｓ），Ｓｃｈｒｉｆｔｅｎｒｅｉｈｅ  ｖｏｎ  ｄｅｒ  Ｂｕｎｄｅｓａｎｓｔａｌｔ  ｆｕｒ  Ａｒｂｅｉｔｓｓｃｈｕｔｚ出版，Ｆｂ  ５３１（１９８８）
【非特許文献２】Ｆ．Ｐｆｅｉｆｅｒ，Ｈ．Ｗｅｇｅｒｌｅ著，「Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅ  ｆｕｒ  ｐｕｌｓｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｆｅｈｌｅｒｓｔｒｏｍ−Ｓｃｈｕｔｚｓｃｈａｌｔｅｒ」（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  ｐｕｌｓｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｄｅｖｉｃｅｓ），Ｂｅｒｉｃｈｔｅ  ｄｅｒ  Ａｒｂｅｉｔｓｇｅｍｅｉｎｓｃｈａｆｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｓｍｕｓ，ｖｏｌ．１（１９８２），ｐ．１２０−１６５
【非特許文献３】「Ｒｉｎｇｂａｎｄｋｅｒｎｅ  ｆｕｒ  ｐｕｌｓｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｆｅｈｌｅｒｓｔｒｏｍ−Ｓｃｈｕｔｚｓｃｈａｌｔｅｒ」（Ａｎｎｕｌａｒ  ｓｔｒｉｐ  ｃｏｒｅｓ  ｆｏｒ  ｐｕｌｓｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｄｅｖｉｃｅｓ），Ｖａｃｕｕｍｓｃｈｍｅｌｚｅ  ＧｍｂＨによる出版物ＰＷ−００２
【非特許文献４】Ｒ．Ｒｏｓｃｈ著，「Ｓｉｅｍｅｎｓ  Ｅｎｅｒｇｉｅｔｅｃｈｎｉｋ」（Ｓｉｅｍｅｎｓ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），３，ｖｏｌ．６，ｐ．２０８−２１１（１９８１）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
したがって本発明は、上記従来技術をさらに改善し、またＲＣＤ向けの最大透磁率を有し、さらには工業規模で効率的に製造することができるナノ結晶環状ストリップ磁心を合金系（Ｆｅ１−ａＭａ）１００−ｘ−ｙ−ｚ−α−β−γＣｕｘＳｉｙＢｚＭ’αＭβＸγから提供するという課題に基づく。これに関連して、
Ｍａ＝Ｃｏ、Ｎｉ；０≦ａ≦０．５であり、
０．１≦ｘ≦３
０≦ｙ≦３０
０≦ｚ≦２５
０．１≦α≦３０
０≦β≦１０
０≦γ≦１０であり、
Ｍ’＝Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｍｏ
Ｍ’’＝Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｙ、Ｌａ、希土類金属、Ａｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｒｅ
Ｘ＝Ｃ、Ｇｅ、Ｐ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｅ、Ａｓであり、
値はすべて原子百分率で表している。
【００１６】
本発明はさらに、工業規模の製造において効率的に使用することができるこのような環状ストリップ磁心を製造するための方法を特定する問題に基づいている。
【００１７】
本発明によれば、この問題は、独立請求項の対象によって解決される。本発明の有利なさらなる改善により、従属請求項の対象が形成される。
【００１８】
これら合金の出発材料は、融解紡糸技術を用いて、非晶質ストリップとしてまず製造される。この材料から巻いた環状ストリップ磁心を熱処理し、非晶質状態を、飛び抜けた軟磁性を有するナノ結晶二相構造に変換する。１ｍＡ／ｃｍ〜５０ｍＡ／ｃｍ超の広い磁場強度範囲にわたって工業規模で最大透磁率値を得るための重要な前提条件が、｜λｓ｜＜６ｐｐｍ、好ましくは｜λｓ｜＜２．５ｐｐｍ、さらに好ましくは｜λｓ｜＜１ｐｐｍ、の値まで磁歪（飽和磁歪）を最小限に抑えることである。このために、一方では合金のスペクトルを制限しなければならず、他方熱処理過程では、結晶化温度を、ナノ粒子の生成および熟成のために合金特異的に適合させなければならず、低磁歪または負磁歪成分を有するナノ結晶相の体積分率は顕著であるため、非晶質残留相の高い正磁歪成分が可能な限り補償されるようにしている。
【００１９】
本発明の一態様によれば、低周波用途向け磁心は、らせん状軟磁性ナノ結晶ストリップで作製され、このストリップは下記合金組成を有する。
ＦｅＲｅｓｔＣｏａＣｕｂＮｂｃＳｉｄＢｅＣｆ
式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは原子百分率で表され、０≦ａ≦１；０．７≦ｂ≦１．４；２．５≦ｃ≦３．５；１４．５≦ｄ≦１６．５；５．５≦ｅ≦８および０≦ｆ≦１であり、コバルトを全体的または部分的にニッケルに置き換えることができ、磁心は｜λｓ｜＜２ｐｐｍの飽和磁歪λｓ、μ１＞１０００００の初透磁率μ１、およびμｍａｘ＞４０００００の最大透磁率μｍａｘを有し、封止金属酸化物コーティングがストリップの表面に設けられている。
【００２０】
基本的に特定の合金組成を有するストリップは以下、他の元素の製造関連不純物を低濃度で加えて含有することができる合金で作製されるストリップであると理解すべきである。
【００２１】
ストリップの表面に設けられる封止コーティングは以下、ストリップの大部分または表面全体をしっかりと封止するコーティングであると理解すべきである。
【００２２】
このような合金の磁歪は、適切な熱処理によって最大限ゼロ調整することができる。これにより磁性値は機械的影響に対して免疫があることになり、広範囲の磁心形状および実装を使用することが可能となる。使用する熱処理によっては、透磁率の温度特性が負となることがあるが、このことは様々な諸実施形態のＲＣＤにおいて有利となる。
【００２３】
磁歪のゼロ調整のために、熱処理は、ナノ粒子および非晶質残留相の局所的磁歪寄与が可能な限り拮抗するように有利に行われる。
【００２４】
しかしながら、ストリップ表面には、５４０℃を上回る要求温度で顕著な結晶性堆積物の傾向があることが調査により判明した。Ｓｉ、Ｎｂ、ＢまたはＣ含有量に応じて、これらは公知のＦｅＢ２相で、またはＦｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｎｂ２Ｏ５などのナノ結晶堆積物で構成することができる。それらの生成は、ストリップ表面の粗さ、ストリップ厚さの増加または過度に低い半金属含有量によってだけでなく、不活性気体中の不純物とストリップ表面との間の金属／気体反応によっても支持される。加えて、ＳｉＯ２などの酸化物表面層の生成は重要な役割を果たす。このような表面効果において生じる結晶異方性および歪みにより、結果的に保磁場強度が増大し、残留磁気値が低く、また透磁率値が低くなる。しかしながら、結晶性堆積物の形成は、封止コーティングによって回避することができる。
【００２５】
合金組成、ストリップの幾何学的形状、熱処理の温度制御および不活性気体雰囲気の品質に関して特定の仕様を固守すると、磁歪のない最大透磁率の磁心の工業規模製造においてさらに有利である。
【００２６】
ストリップのストリップ厚さｄが＜２４μｍ、好ましくはｄ＜２１μｍであると有利であることが分かっている。
【００２７】
一実施形態においては、ストリップの有効粗さＲａ（ｅｆｆ）がＲａ（ｅｆｆ）＜７％、好ましくはＲａ（ｅｆｆ）＜５％である。有効粗さは、実際面ではルゴテスト（Ｒｕｇｏｔｅｓｔ）またはプロファイル法によって決定される。
【００２８】
一実施形態においては、ストリップの全半金属含有量がｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＞２２．５原子％、好ましくはｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＞２３．５原子％である。
【００２９】
一実施形態によれば、酸化物コーティングが酸化マグネシウムを含有する。さらなる実施形態によれば、酸化物コーティングが酸化ジルコニウムを含有する。代替として、または加えて、酸化物コーティングは、Ｂｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｇｄ、第２および第３の主族の、また希土類金属群のさらなる元素の群から選択される元素の酸化物を含有することができる。
【００３０】
熱処理前のストリップのこのようなコーティングにより、結晶性堆積物および／またはガラス質ＳｉＯ２層に対処する必要なしに、また磁性値への結果として生じる悪影響なしに磁歪の調整に必要とされる比較的高い温度で熱処理を行うことが可能となる。
【００３１】
この手順により、最大透磁率μｍａｘがμｍａｘ＞５０００００、好ましくはμｍａｘ＞６０００００、初透磁率μ１がμ１＞１５００００、好ましくはμ１＞２０００００である磁心の製造が可能となり、磁心の残留磁気比ＢＲ／ＢＳをＢＲ／ＢＳ＞７０％とすることができる。
【００３２】
飽和磁歪λｓは、｜λｓ｜＜１ｐｐｍ、好ましくは｜λｓ｜＜０．５ｐｐｍに制限することができる。
【００３３】
その低い磁歪のおかげで、完成した磁心はもはや歪みに対してさほど敏感ではない。結果として、磁心をたとえば、接着剤および／またはクッション用に磁心の端面の一方または両方に設置される弾性材料製のリングを用いて保護トレイ内に固定し、設置することができる。特に適切な接着剤がシリコーンゴム、アクリレートまたはシリコーングリースである。
【００３４】
ストリップ層を固定するために、磁心を、エポキシ流動床コーティングと共に設けることができる。
【００３５】
本発明の一態様によれば、このような磁心を残留電流デバイスにおいて使用する。
【００３６】
本発明の一態様によれば、らせん状軟磁性ナノ結晶ストリップから低周波用途向け磁心を製造するための方法が提供され、このストリップは下記合金組成を有する。
ＦｅＲｅｓｔＣｏａＣｕｂＮｂｃＳｉｄＢｅＣｆ
式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは原子百分率で表され、０≦ａ≦１；０．７≦ｂ≦１．４；２．５≦ｃ≦３．５；１４．５≦ｄ≦１６．５；５．５≦ｅ≦８および０≦ｆ≦１であり、コバルトを全体的または部分的にニッケルに置き換えることができる。このストリップには、金属酸化物溶液および／または金属を有するアセチル−アセトン−キレート錯体によるコーティングが備えられ、このコーティングにより、後に続くストリップのナノ結晶化のための熱処理中に、封止金属酸化物コーティングが形成される。ストリップのナノ結晶化のための熱処理において、飽和磁歪λｓが｜λｓ｜＜２ｐｐｍ、好ましくは｜λｓ｜＜１ｐｐｍ、好ましくは｜λｓ｜＜０．５ｐｐｍに設定される。
【００３７】
コーティング用金属は、有利には、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｇｄ、第２および第３の主族の、また希土類金属群のさらなる元素の群から選択される元素である。
【００３８】
大規模製造には、低い磁歪と組み合わせて可能な限り高い透磁率を得るために、以下の方法を使用することができる。
【００３９】
可能な限り完全に無磁場の磁心を得るために、無磁場の形で積層していない磁心に連続プロセスで熱処理を行う。
【００４０】
一実施形態においては、連続アニーリングプロセスにおいて熱伝導率が優れているキャリア上に積層していない磁心を設置する。このようなキャリアは、たとえば、銅、銀、熱伝導鋼など、熱伝導率が優れている金属で構成される。熱伝導率が優れているセラミック粉床もまた適切なキャリアである。
【００４１】
環状ストリップ磁心は、たとえば、厚さが少なくとも４ｍｍ、好ましくは少なくとも６ｍｍ、さらに好ましくは少なくとも１０ｍｍの銅板上に、両端を付けて設置することができる。これは、結晶化熱が効果的に消散されるため、発熱結晶化の開始時における局所的過熱の防止に寄与する。
【００４２】
加えて、磁心が熱処理中に以下の温度ゾーンを通過すると有利となることがある。
−磁心が結晶化温度まで加熱される第１の加熱ゾーン。
−温度が結晶化温度をわずかに上回る一定またはわずかに上昇する減衰ゾーン。この減衰ゾーンの通過は少なくとも１０分間続く。
−ナノ結晶構造を設けるための熟成温度まで磁心が加熱される第２の加熱ゾーン。
−実質的に一定の熟成温度Ｔｘが５４０℃〜６００℃である熟成ゾーン。この熟成ゾーンの通過は少なくとも１５分間続く。
【００４３】
減衰ゾーンに滞留することにより、磁心のさらなる加熱の前に確実に結晶化熱が減衰し、それにより局所的過熱が防止される。
【００４４】
一実施形態においては、露点ＴＰ＜−２５℃、好ましくはＴＰ＜−４９．５℃であるＨ２、Ｎ２および／またはＡｒの不活性気体雰囲気中で熱処理を行う。
【００４５】
可能な限り機械的応力を回避するために、磁歪が完全に相殺されない場合には、ストリップを斜め下方に巻いて磁心を生成する。
【００４６】
添付図面を参照して、以下に本発明の諸実施形態をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態による交流応答性ＲＣＤを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による磁心を製造するための方法に従った熱処理の可能性のある温度曲線を示す図である。
【図３】熱処理後のコーティングされていないストリップの表面を示す図である。
【図４】半径方向に変形した磁心の保磁場強度の変化への結晶化温度の影響を示す図である。
【図５】磁心のμ（Ｈ）整流曲線への結晶化温度の、またコーティングの影響を示す図である。
【図６】磁心のヒステリシスループへの結晶化温度の、またコーティングの影響を示す図である。
【図７】熱処理後のコーティングされていないストリップの裏面の図である。
【図８】熱処理後のコーティングされているストリップの裏面の図である。
【図９】熱処理後のコーティングされていないストリップのＸＰＳ深さプロファイルを示す図である。
【図１０】コーティングされているストリップ裏面の走査型電子顕微鏡像である。
【図１１】ストリップ表面上ＳｉＯ２層の形成へのコーティングの影響を示す図である。
【図１２】熱処理過程おける不活性気体雰囲気の露点の、透磁率への影響を示す図である。
【図１３】熱処理過程おける不活性気体雰囲気の露点の、透磁率への影響を示すさらなる図である。
【図１４】初透磁率への有効粗さの影響を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１は、交流応答性ＲＣＤ１を示す図であり、このＲＣＤ１は、規定の残留電流を超えた場合、監視されている回路の磁極のすべてをネットワークの残りから切り離す。
【００４９】
ＲＣＤ１を流れる電流は、正確な符号を有する負荷に流れる電流を付加する磁心−平衡変圧器２で比較される。回路内の電流がアースに放電された場合、磁心−平衡変圧器内の内向きおよびリターン電流の合計がゼロと同等ではなく、その結果、電流差動により残留電流デバイス１が応答し、電源が切り離される。
【００５０】
磁心−平衡変圧器２は、ナノ結晶軟磁性ストリップを巻いた磁心２を有する。ＲＣＤ１はさらに、ＲＣＤ１を手動で確認するための引き外し継電器４、あらかじめ組み込まれているラッチ機構５およびテストボタン６を備える。
【００５１】
図２は、本発明の一実施形態による磁心を製造するための方法に従った熱処理の可能性のある温度曲線を示す図である。
【００５２】
この連続熱処理過程において、構造の熟成のためのより高い温度が確立される前に発熱結晶化熱を減衰させるために、磁心の初期加熱の後にははるかに緩やかな上昇、または温度平坦域（代替案を共に図２に示す）が続く。このようにして、磁心の局所的過熱を回避する。その後、最終的な磁性値を設定するための構造の熟成を、「熟成ゾーン」の下流温度平坦域において温度Ｔｘで引き続き行う。
【００５３】
プリサンプル（ｐｒｅ−ｓａｍｐｌｅ）を使用して、磁歪値が最小限となるように、熟成ゾーンにおける温度をそれぞれのバッチの組成に適合させる。使用するストリップバッチから、プリサンプルをまず作成し、熟成ゾーンにおける５４０℃〜６００℃の異なる温度Ｔｘにさらす。その後、ストリップ片について直接的、または無傷の磁心について間接的に磁歪を測定する。たとえば、ＳＡＭＲ法によって直接測定を行うことができる。間接法が、環状ストリップ磁心の周囲を、たとえば２％楕円状に変形させる圧力試験である。この過程で生じる保磁場強度の変化は、Ｒｅｍａｇｒａｐｈを用いて準静的ヒステリシスループを測定することによって決定する。
【００５４】
図４に示すように、Ｔｘについてのバッチ固有の最適値は、変化ΔＨＣが最小限またはゼロに向かう点で読み取ることができる。
【００５５】
この方法に基づき、μ１＝１２００００〜３０００００およびμ１０＞４５００００、ならびにＢｒ／Ｂｓ＞７０％（準静的に測定）の範囲にある大規模なＦｅ７３．１３Ｃｏ０．１７Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ１５．８Ｂ６．９などの合金において、磁性値（５０Ｈｚで）を得ることができる。図４によれば、この場合の最適温度Ｔｘは約５７０℃である。他方、合金組成Ｆｅ７３．４１Ｃｏ０．２１Ｃｕ０．９８Ｎｂ２．９Ｓｉ１５．４Ｂ７．１においては、磁歪のゼロ交差は、Ｔｘ＝５８０℃〜５８５℃でしか達成されない。同様にして、合金Ｆｅ７３．３８Ｃｏ０．１１Ｃｕ１．０１Ｎｂ２．９Ｓｉ１６Ｂ６．６について判明した最適温度は、Ｔｘ＝５６４℃であった。
【００５６】
大量の磁心を大規模生産で同時にアニールした場合、巻かれ磁心となるストリップの表面に付着する多量の水分が、炉システムに引き込まれる。一方では、これによりストリップ上で直接局所的に腐食表面反応が生じ、他方、水分の一部が不活性気体雰囲気中に拡散し、不所望にも露点が上昇する。こうした状況では、ストリップ表面に結晶性堆積物が生じ、図３に示すように、これらの大部分がエアポケットに蓄積する。表面分析が示した通り、これらの結晶子はＦｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４またはＮｂ２Ｏ５で構成されるため、熱処理過程中の酸化物反応によるものである。
【００５７】
結晶性堆積物上に重ね合わさる、露点の上昇によって支持されるさらなる望ましくない表面効果が、ガラス質ＳｉＯ２層の成長である。これは剛性で、熱膨張率が０．４５〜１ｐｐｍ／Ｋとストリップ材料（約１０ｐｐｍ／Ｋ）よりもはるかに小さい。バルク材料が、ナノ結晶粒子の生成および熟成時に１〜２％収縮するため、機械的応力が増大する。これらにより同様に、不所望にも磁性値に影響を与える強い異方性が生じる。
【００５８】
図３に示す表面試料は、Ｆｅ７３．１３Ｃｏ０．１７Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ１５．８Ｂ６．９の組成を有するストリップを巻くことにより得られた、１０．５ｍｍ×７ｍｍ×６ｍｍの寸法を有する５０００個の磁心の組立体から採取した。これら磁心の１００個それぞれを、３００ｍｍ×３００ｍｍ×６ｍｍの寸法を有する方形銅板上に両端を付けて設置し、引き続いて図２に対応する温度プロファイルで連続加熱炉においてアニーリングする。ナノ粒子の形成および熟成は温度Ｔｘ＝５７５℃で生じたが、この温度は、磁歪のゼロ調整にとって最適温度である。
【００５９】
炉に巻き込まれる湿気は、ＰＡＲＡＭＥＴＲＩＣＳ  ＭＩＳ１と呼ばれるデバイスを用いてＨ２不活性気体の露点を測定することによって検出した。環状ストリップ磁心が加熱ゾーンに入る前、この露点は−４２℃であったが、磁心が加熱ゾーンを通過すると、−１６℃の比較できる程度に高い値に到達した。２つの重なり合う表面効果の寄生性の異方性のために、アニールした磁心の磁性値は最適ではなかった。５０Ｈｚで測定したバッチ平均値は、＜μ１＞＝４７８７３、＜μ１０＞＝２２２３５６、＜ＢＲ／ＢＳ＞＝５２％および＜ＨＣ＞＝２８ｍＡ／ｃｍの範囲にあった。
【００６０】
このような寄生効果を回避するため、アニーリング耐性の物質によるストリップ表面の封止コーティングが有用であることが分かった。適切な材料が溶解物質であり、その出発材料が、６５０℃までの温度の、Ｈ２、Ｎ２またはＡｒ不活性気体またはその混合物中におけるアニーリング過程で、不活性ガスの効果によって還元されることなく熱安定性酸化物層を形成する。
【００６１】
このようなコーティングのための基材の例が、Ｂｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｇｄ、ならびに第２および第３の主族の、また希土類金属群の他の元素である。これらは、対応するアルコールまたはエーテルにおける金属アルコキシド溶液、たとえば、対応するアルコールまたはエーテルにおけるメチラート、エチラート、プロピラートまたはブチラート溶液の形で、あるいはトリ−またはテトライソプロピルアルコキシドとしてストリップ表面に塗布される。さらなる代替品が、上記金属を有するアセチル−アセトン−キレート錯体である。大気の湿度の影響下で、これらはそれぞれ、後に続く８０℃〜２００℃における乾燥過程で水和水酸化物へと変換される。後の熱処理過程において、これがさらに水を放出し、それぞれの金属酸化物となる結果、表面に固く付着し封止する緻密な保護層が生じる。典型的な層厚さは０．０５〜５μｍの範囲にあるが、０．２〜１μｍの層厚さが十分に優れた特性を有するため、一実施形態において好適である。
【００６２】
このコーティングがあると、磁歪のゼロ調整に必要とされる高温における表面反応に対して、材料特性を安定化させることができる。表面効果によって影響を受ける用途に関連する特性値は、特に、５０Ｈｚで測定されるμ（Ｈ）特性、準静的保磁場強度および残留誘導である。
【００６３】
後の封止コーティング形成のための出発生成物としての溶液を塗布するために、少なくとも３つの方法が利用可能である。上述の層厚さは、濃度を調整することによって、またプロセスパラメータを適合させることによって得ることができる。特に厚い層が必要となる場合には、プロセスを繰り返すことができる。
【００６４】
可能な１つの方法においては、槽内に設置したコーティング媒体を通して偏向ローラ（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｒｏｌｌｅｒ）によりストリップを連続的に引き出す。巻かれて磁心を形成する直前に、ストリップは、８０〜２００℃の制御された温度の乾燥区域を通過する。この方法により特に均一なコーティングが得られる。繰り返し通過させることにより、より厚い層を得ることができる。
【００６５】
可能なさらなる方法においては、その製造に続いて巻いた後のストリップを、コイル状のレシーバ内の溶液に浸し、排気する。１０〜３００ｍｂａｒの低真空範囲の真空で十分に強い有効な毛細管力のおかげで、溶液はコイルのストリップ層間に浸透し、表面を濡らす。乾燥したコイルをその後、８０〜２００℃の乾燥キャビネット内で事後乾燥させる。その後コーティングしたストリップを巻いて磁心を形成する。この方法は特に経済的である。
【００６６】
可能なさらなる方法においては、コーティングされていないストリップを巻いて得られる磁心を、レシーバ内の溶液に浸す。上記真空までの排気に続いて、溶液がストリップ層間に浸透し、ストリップ層を濡らす。その後浸した磁心を８０〜２００℃の乾燥キャビネット内で乾燥させる。この方法により、磁心の巻きがストリップ表面上のコーティング媒体の影響を受けることがないという利点がもたらされる。
【００６７】
調査により、マグネシウムおよびジルコニウムによりコーティングが特に容易に加工され、費用効果が高く、加工時に安全であることが明らかとなった。
【００６８】
これら溶解性金属の濃度は、磁性値を著しく変化させることなく、０．１重量％〜５重量％の幅広い範囲内で様々な有機溶媒中で多様であった。しかしながら、非常に低濃度では、標準偏差が増大することが分かった。
【００６９】
表面コーティングの効果を確認するために、溶融紡糸プロセスで生成し、１０ｍｍの幅を有する組成Ｆｅ７３．６Ｃｏ０．１Ｃｕ１Ｎｂ２．９６Ｓｉ１５．４５Ｂ６．８４Ｃ０．０５のストリップを、同一品質（曲線因子η＝８１．０〜８１．３％、Ｒａ（ｅｆｆ）＝２．９％）の３つの部分に分割した。第１および第２の部分はコーティングしないままであったが、第３の部分は、浸漬プロセスにおいてレシーバ内の３．６％Ｍｇメチラート溶液でコーティングした。ロータリー式スライド弁ポンプによって生成される低真空は、排気時間終了時には約１１０ｍｂａｒであった。１５分の滞留時間の後、飽和したコイルを１１０℃で１時間乾燥させ、その結果厚さ０．８μｍの水和Ｍｇ（ＯＨ）２の接着層が得られた。
【００７０】
その後、コーティングしたストリップもコーティングしていないストリップも共に斜め下方に巻いて、寸法３２ｍｍ×１６ｍｍ×１０ｍｍの歪みのない環状ストリップ磁心を生成した。熱処理の準備では、１００個の磁心をそれぞれ、３００ｍｍ×３００ｍｍ×６ｍｍの寸法を有する方形銅板上に両端を付けて設置した。
【００７１】
後に続く熱処理は、図２に示す温度プロファイルと類似の温度プロファイルの連続過程において全く無磁場で行い、加熱ゾーンを通るスループット速度は０．１６ｍ／分であった。露点−５０℃の純粋な水素を不活性気体として使用した。図２の提示とは対照的に、第１の加熱ゾーンにおける温度勾配を、製品がわずか８分後に４８０℃の温度に到達するように増大させた。減衰ゾーンにおける温度は一定に保持せず、２０分の加熱区域に沿って５０５℃まで上昇させた。この後の急温度勾配を、磁心は３分以内に通過して最終的な熟成温度Ｔｘに到達した。この温度範囲の通過は２５分以内に完了した。その後、同じ露点の水素の存在下、図２に示す冷却ゾーンよりもはるかに長い冷却ゾーンにおいて、同じスループット速度で室温まで磁心を冷却した。この大幅に低下した冷却速度は、冷却に関連する歪み効果を回避するために選択した。
【００７２】
大気不純物と共に表面反応の増大を生じ、したがって寄生性の異方性を生じることがある過熱を回避するために、熟成ゾーンを、コーティングしていないストリップから作製した磁心の３分の１に対して、可能な限り低くＴｘ＝５２０℃に調整した。図５および図６に示す、５０Ｈｚで測定したμ（Ｈ）特性および準静的に（ｆ＝０．０１Ｈｚ）測定したヒステリシスループは、例として、Ｔｘ＝５２０℃における熱処理の後、初透磁率μ１＝１０５２３８ではμ８＝７１９８２７の高い最大透磁率値に到達することを示している。残留磁気比ＢＲ／ＢＳは約７７％であった。
【００７３】
針金や導体を巻くなどの処理または加工工程によって生じる機械的応力から保護するために、接着剤としてシリコーンゴムを用いて、Ｕｌｔｒａｍｉｄの槽にこれらの磁心を両端を付けて接着させた。ＳＡＭＲ法によって測定したλｓの磁歪により、ストリップ層間に浸透する接着剤が準静的保磁場強度をＨｃ＝３．９ｍＡ／ｃｍから８．６ｍＡ／ｃｍへと増大させたが、５０Ｈｚで測定した最大透磁率がμ１６＝３７３２４２に低下し、ＢＲ／ＢＳが５９％に低下した。それら不十分な透磁率のために、このような磁心はＲＣＤ用には適していなかった。
【００７４】
３分の１のようにコーティングしていない、磁心の３分の２を温度Ｔｘ＝５７５℃でアニールしたところ、プリサンプルでは、磁歪のλｓ≒０ｐｐｍへのゼロ調整に最適であることが分かった。
【００７５】
しかしながらこの場合、最大透磁率が２２１４３５まで低下し、準静的に測定した保磁場強度がＨｃ＝１３．２ｍＡ／ｃｍと非常に高いことが分かった。図５および図６参照。残留磁気比はわずか５１％前後であった。
【００７６】
これら悪くなった数字の原因を分析するために、磁心のストリップ表面を光学顕微鏡法によって検査した。図７が示すように、ストリップの裏側のエアポケットが、主だった寄生性の異方性および磁性値のかなりの低下を結果として生じる結晶性堆積物の緻密層と層を成していた。ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法−Ｓｔｅｆａｎ  Ｈｕｆｎｅｒ著，「Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，３ｒｄ  ｅｄｉｔｉｏｎ，１９９５／１９９６／２００３参照）によってストリップの裏側について同様に行った表面分析により、図９による深さプロファイルにおいて、主だった寄生性の異方性を招くかなり歪んだＳｉＯ２表面層の存在が加えて示された。この層の構造は、ストリップ内部からのＳｉ原子の偏析、それに続く残留大気不純物による酸化によるものである。
【００７７】
一方、３．６％Ｍｇメチラート溶液でコーティングした磁心の最後の３分の１は、Ｔｘ＝５７５℃におけるアニーリングの後、図５および図６に示すように非常に優れた値を示し、Ｈｃが約７ｍＡ／ｃｍ、最大透磁率μ８＝約６９２１６３、ＢＲ／ＢＳが約７９％であった。同時に、初透磁率μ１が２４３５６２に上昇した。概して平衡状態の磁歪λｓ≦０．１ｐｐｍのおかげで、シリコーンゴム接着剤を用いた単一槽実験の結果、透磁率はμ８＝６７９３２２と事実上変化しなかった。槽内に接着させていないが、磁心の端面上に設置した厚さ２ｍｍの緩衝ゴムリングで緩く取り付けた磁心でも匹敵する結果が得られた。
【００７８】
図１０に示すストリップ表面の走査型電子顕微鏡法による調査が示すように、磁心の最後の３分の１のストリップ表面は、アニーリング後に緻密ＭｇＯ焼結層に覆われていた。図８が明確に示すように、これによりエアポケット内における表面結晶子の形成が防止される。同時に、個々のサンプル状態で記録され、また図１１に示されるＸＰＳ深さプロファイルの評価は、Ｍｇコーティングが歪み誘発ＳｉＯ２表面層の形成を抑制することを示している。１．７％Ｚｒテトライソプロピルアルコキシドおよび４％フェニルチタントリイソプロピルアルコキシドのコーティングでも同様の結果が得られた。
【００７９】
これらの調査の過程において、Ｈ２およびＮ２不活性気体の露点は、透磁率最大の磁歪のない磁心の製造においてさらなる臨界パラメータであることが発見された。これは、磁歪の平衡に必要となる温度が上昇する際により重要となる。この効果を調査するために、組成Ｆｅ７３．１３Ｃｏ０．１７Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ１５．８Ｂ６．９のストリップから製造した２６ｍｍ×１０ｍｍ×６ｍｍの寸法を有する１００個の磁心の組立体について、連続加熱炉において数多くの試験的アニーリングプロセスを行った。使用したストリップの有効粗さＲａ（ｅｆｆ）は約３％、曲線因子は約８１．５％であった。磁心は、上述のようにして製造した。磁心全体をＭｇメチラートの２．４％溶液で被覆した。
【００８０】
熱処理においては、加湿および乾燥Ｈ２ガスを混合することによって、−２０℃〜−５５℃の間で露点を変化させた。デバイスＰＡＲＡＭＥＴＲＩＣＳ  ＭＩＳ１を使用して露点を測定した。
【００８１】
これらの雰囲気の中で、図２を参照して説明した温度を用いて銅板上の試験磁心をアニールした。しかしながら、最初の通過においては、磁歪平衡を考慮せずに、熟成ゾーンにおける温度をＴｘ＝５４０℃に調節した。図１２に示す５０ＨｚおよびＨ＾＝１１．２７ｍＡ／ｃｍで測定した透磁率値の平均値から、これらの条件では、μ１１．２７（≒μｍａｘ）≧４０００００を得るためにＴＰ≦２５℃の露点が必要となると結論付けることができる。予想通り、すべての磁心が変形試験において磁歪を示すと証明されたため、磁歪のない磁心に一般的に適用される単一槽法を用いて加工することができなかった。特別な歪みを生じない単一槽法が必要であった。
【００８２】
第２の稼働では、前もってプリサンプルで決定した、磁歪平衡のための最適な温度Ｔｘ＝５７０℃を設定した。５０Ｈｚおよび磁場強度１１．２７ｍＡ／ｃｍで測定した平均透磁率値を図１３に示す。これらの条件では、μ１１．２７（≒μｍａｘ）≧４０００００を得るためにＴＰ≦４９．５℃の露点が必要となることが分かる。
【００８３】
影響パラメータを限定するためのさらなる試験シリーズでは、組成Ｆｅ７３．１３Ｃｏ０．１７Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ１５．８Ｂ６．９で幅６ｍｍのストリップを、鋳造ロールの元来ほぼ完全な表面がかなりの摩耗痕を示すまで融解紡糸ライン上で鋳造した。この摩耗の結果、ストリップの長さに沿って、表面粗さの増大に反映される連続的な品質低下を生じた。鋳造したストリップを巻いてほぼ同じ寸法のコイルとし、コイルの始め、中間、および終わりからサンプルを採取した。これらのサンプルは両面とも、その粗さＲａを触知性トラバーススキャン（ｔｒａｃｔｉｌｅ  ｔｒａｖｅｒｓｅ  ｓｃａｎｎｉｎｇ）プロセスで測定し、ストリップ試料の比重（鋳造して７．０７ｇ／ｃｍ３）、長さ、幅および重量からストリップの平均厚さを算出した。最後に、これら２つの表面のＲａ値の和をストリップ厚さで割ることによって、ストリップ試料の有効粗さＲａ（ｅｆｆ）を決定した。
【００８４】
完全に巻いたコイルを、１９％Ｚｒテトライソプロピルアルコキシド溶液からなる３つの層で被覆し、その後１３０℃で１時間乾燥させた。次いでストリップ全体を、歪みのないプロセスで巻いて寸法２６ｍｍ×１０ｍｍ×６ｍｍの磁心とすることにより、磁心の配列およびそれら磁心の元のコイルへの割り当てを維持した。これにより、コイル内の特定の磁心位置に、したがってＲａ（ｅｆｆ）の値を割り当てることが可能となった。５０個の磁心それぞれを、３００ｍｍ×３００ｍｍ×６ｍｍの寸法を有する方形銅板上に両端を付けて設置した後、熟成温度Ｔｘ＝５７０℃である上述の温度プロファイルを用いて連続アニーリングプロセスを行った。
【００８５】
ストリップの幾何学的形状に依存する初透磁率を決定するために、磁心のμ１値を５０Ｈｚで測定し、図１４において有効粗さの上にプロットした。図１４に示すように、μ１≧１０００００を得るためにはＲａ（ｅｆｆ）≦７％の有効粗さが必要となる。μ１を１６００００より大きくしようとする場合には、Ｒａ（ｅｆｆ）が５％未満でなければならず、μ１≧２０００００を得るためにはさらに２．５％未満でなくてはならない。
【００８６】
上述の試験シリーズにおいては、結果としてλｓ＝０．１ｐｐｍをもたらすようＳＡＭＲ磁歪測定によって示された露点−５３℃およびＴｘ＝５７０℃でアニーリングプロセスを行った。このような事情に鑑みて、これら磁心を、その透磁率を著しく変化させることなく、シリコーンゴムを用いてプラスチック槽に接着させることも、または機械的制振気泡ゴムリングを用いてプラスチックもしくは金属保護槽に緩く取り付けることもできる。
【００８７】
調査の結果を表１にまとめる。印＊）はシリコーンゴムによる固定を示し、印＊＊）は高粘度アクリレート接着剤による歪みのない固定を示す。
【００８８】
【表１】
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【００８９】
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【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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