(57)【要約】【課題】  金属薄帯の積層体とコイルを有する磁気応用品において、積層体の占積率を向上し、かつ飽和磁束密度を高め、さらにはノイズの低減が可能な磁気応用品を提供する。【解決手段】  厚さ１００μｍ以下のＦｅＳｉＢ系のアモルファス薄帯を積層した積層体とコイルからなる磁気応用品であって、前記金属薄帯の少なくとも片面に原子％でＦｅが９０％以上の金属層が設けられていることを特徴とする。この金属層は３０μｍ以下で、ビッカーズ硬度Ｈｖが３００以下のＦｅ層であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ１００μｍ以下の金属薄帯を積層した積層体とコイルからなる磁気応用品であって、前記金属薄帯の少なくとも片面に原子％でＦｅが９０％以上の金属層が設けられていることを特徴とする磁気応用品。
【請求項２】
前記金属層の厚さは前記金属薄帯の厚さの半分以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気応用品。
【請求項３】
前記金属層は、前記金属薄帯の両面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至２に記載の磁気応用品。
【請求項４】
前記積層体は、ＦｅＳｉＢ系金属薄帯を打抜き加工により所定の形状に打抜き、その後積層したものであることを特徴とする請求項１乃至３に記載の磁気応用品。
【請求項５】
前記金属薄帯は、ＦｅＳｉＢ系のアモルファス薄帯であることを特徴とする請求項１乃至４に記載の磁気応用品。
【請求項６】
前記金属薄帯は、合金組成がTaSibBcCd（ただし、TはFe、またはFeとFeに対し10％以下のCo、Niの少なくとも一種を含む元素）で表され、原子％でT量が81≦a≦83、Si量が0＜b≦5、B量が10≦c≦18および不可避不純物からなることを特徴とする請求項1乃至５に記載の磁気応用品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟磁性金属薄帯を積層した積層体とコイルを有する磁気応用品に関し、特に回転機用のロータ、ステータ、若しくはトランスやリアクトルに有用な磁気応用品に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種トランス、各種リアクトル、ノイズ対策、レーザ電源、加速器用パルスパワー磁性部品、各種モータ、各種発電機等に用いられる磁気応用品には、高飽和磁束密度低保磁力の磁性材料が使用されている。高飽和磁束密度低保磁力の磁性材料としては珪素鋼、フェライト、アモルファス合金やＦｅ基ナノ結晶合金材料等が知られている。
珪素鋼板は、材料が安価で磁束密度が高いが、高周波の用途に対しては磁心損失が大きいという問題がある。渦電流損失を小さくするためには薄肉化することが必要であるが、作製方法上、薄く加工することは極めて難しい。また、フェライト材料は飽和磁束密度が低く、温度特性が悪い。また、フェライト材料は動作磁束密度が大きいハイパワーの用途には磁気的に飽和しやすく不向きである。これらの理由から、アモルファス状態やナノ結晶状態の軟磁性金属薄帯が各種用途に使用されている。特にFe基アモルファス軟磁性金属薄帯は、良い角型特性や低い保磁力を有し、非常に優れた軟磁気特性を示す。これらの金属薄帯は、ロール冷却により連続的に製造される製造方法であるが一般的であり、その形態から巻きコアなどで主に使用されている。
【０００３】
また、近年は特許文献１や特許文献２に開示されるように、これらの軟磁性金属薄帯に樹脂を塗布し、積層して一体化し、回転機用のロータやステータ等に適用することが検討されている。
【特許文献１】特開２００５−１６０２３１号公報
【特許文献２】特開２００４−９５８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これら非晶質やナノ結晶を持つ金属薄帯は、金属溶融体を高速で回転する冷却ロール上で急冷させることにより得られるが、板厚が１０〜１００μｍ程度の薄さになるという原理的制約がある。積層体にした場合には、薄肉化により渦電流損失の発生は抑制されるが、薄すぎるために結着剤として金属薄帯間に樹脂が塗布されるため、占積率が悪くなるという問題がある。
また、ロール冷却による量産性を考慮すると、非晶質体はＦｅＳｉＢ系の組成を採用せざるを得ないため、飽和磁束密度が純Ｆｅよりも低くなり、1.65T程度しか得られないという問題がある。
さらに、ＦｅＳｉＢ系のアモルファス合金は、磁歪が大きく応力により特性が劣化する問題や、可聴周波数帯の電流が重畳するような用途では騒音が大きいという問題がある。したがって、ノイズ低減の観点から、磁歪低減が要求されている。
【０００５】
したがって本発明の課題は、上記の問題を改善し、金属薄帯の積層体とコイルを有する磁気応用品において、積層体の占積率を向上し、かつ飽和磁束密度を高め、さらにはノイズの低減が可能な磁気応用品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の磁気応用品は、厚さ１００μｍ以下の金属薄帯を積層した積層体とコイルからなる磁気応用品であって、前記金属薄帯の少なくとも片面に原子％でＦｅが９０％以上の金属層が設けられていることを特徴とするものである。
また、この金属層は３０μｍ以下で、ビッカーズ硬度Ｈｖが３００以下のＦｅ層とすることができる。
また、この積層体は、ＦｅＳｉＢ系金属薄帯を打抜き加工により所定の形状に打抜き、その後積層したものが好ましい。
また、この金属薄帯は、ＦｅＳｉＢ系のアモルファス薄帯であるものが好ましい。
また、この金属薄帯は、合金組成がTaSibBcCd（ただし、TはFe、またはFeとFeに対し10％以下のCo、Niの少なくとも一種を含む元素）で表され、原子％でT量が81≦a≦83、Si量が0＜b≦5、B量が10≦c≦18および不可避不純物からなるものが用いられる。
【０００７】
原子％で６０％〜８８％程度のＦｅ基アモルファス金属薄帯を単純に積層体として応用する場合、モータ効率は５〜１０％以上向上する。しかしＦｅＳｉＢ系のアモルファス金属薄帯は飽和磁束密度Ｂｓが低いため、モータの体積が大きくなるという問題がある。純鉄は２Ｔ以上のＢｓを持つのに対し、ＦｅＳｉＢ系のアモルファス金属薄帯は１．６Ｔ程度のＢｓしか持たない。
また、Ｆｅ基アモルファス金属薄帯は厚さが５０μｍ程度にしかできず、積層体として厚さを得るには、枚数が必要になり、結果として、占積率に限界がある。
また、ＦｅＳｉＢ系のアモルファス金属薄帯は、磁歪が大きいという問題が有る。駆動の周波数が、可聴周波領域では、大きな音、振動が発生する。Ｓｉを添加すると磁歪は低下し、Ｓｉが約６．５％添加されると磁歪がゼロのＦｅＳｉＢ系のアモルファス金属薄帯が得られるが、Ｓｉを多量添加する分、Ｂｓが低下してしまう。
よって、本発明ではこれらの問題を解決するために、原子％で６０％〜８８％程度のＦｅ基アモルファス金属薄帯の少なくとも一面、好ましくは両面に原子％でＦｅが９０％以上の金属層を設けたものである。金属層は、めっきやスパッタリング、イオンコーティングなど、公知の手法を適宜採用できる。
【０００８】
金属層のＦｅ濃度は原子％で９０％以上、さらには９３％、さらには９５％以上とすることが好ましい。Ｆｅ濃度が高い方が飽和磁束密度Ｂｓも高くなり、金属層と金属薄帯との多層薄帯とした場合に総和の飽和磁束密度Ｂｓも高くなる。
また、厚さみの最大が１００μｍ程度のアモルファス金属薄帯にＦｅ金属層を設けた多層薄帯とすることで、アモルファス金属薄帯単体よりも厚みを増すことができる。これにより積層体とした際に占積率が向上する。
【０００９】
さらに、Ｆｅ濃度の高い金属層は、ＦｅＳｉＢ系のアモルファス金属薄帯よりも磁歪が小さいため、Ｆｅ金属層とアモルファス金属薄帯の異なった材料が密に接合されていることにより実質的な磁歪が相加平均以下となる。
また、共振を起こす周波数帯域が広くなり、明確な共振振動が無くなるので騒音が小さくなる。
また、磁歪による騒音も、実際の厚さが厚くなることで、厚さで固有の機械的共振周波数が低周波側にシフトし、たとえ駆動周波数が可聴周波数であっても、実質的な音感での騒音は小さくなる。
【００１０】
また、アモルファスの金属薄帯は、薄く、かつＨｖ硬度で約９００と硬いため、打ち抜き成形する際に金型のクリアランスを小さくする必要がある。このため打抜き金型の作製・調整工数が甚大となり、また金型寿命も短くなる。アモルファス金属薄帯にＦｅ金属層を設けた多層薄帯とすることで厚みが増し、また表面のＦｅ金属層によって、素材に靭性が備わることから、打抜き金型の作製・調整工数が少なくなり、更に金型寿命も長くなるという効果がある。
【００１１】
金属層の厚さは金属薄帯の半分以下であることが好ましい。金属層はめっきやイオンプレーティングなどで成膜するため、金属薄帯の半分より厚いと成膜に時間がかかり過ぎて生産上好ましくない。また、軟磁気特性が悪化し、アモルファス合金の特徴である低損失の効果が失われ、回転機用途などに適用できなくなる。一方、金属層の厚さが金属薄帯の厚さの２％未満であると、両層による相乗効果が少なくなってしまう。
好ましい金属層の厚みの上限値は４０％以下、さらに好ましくは３０％以下、さらに好ましくは２０％以下である。好ましい金属層の厚みの下限値は３％以上、さらに好ましくは５％以上である。金属層の厚さは、金属薄帯の両面に成膜する場合は、両面の厚さの和を金属層の厚さとする。
【００１２】
また、金属層の成膜時は金属薄帯に応力を発生させる。金属薄帯の片面にのみ金属層を成膜すると、金属薄帯に反りが発生するので、金属層は金属薄帯の両面に成膜することが好ましい。
金属層による応力の発生はできるだけ小さくすることが好ましいが、このを応力を生産上管理するには、金属層を金属薄帯の片面だけに成膜し、その反り量を判断基準とすることができる。この金属層による応力を小さくすることと、時間当たりの成膜量を多くすることは同時に成し難いため、必要とする特性により適宜設定することが好ましい。
【００１３】
積層体は、ＦｅＳｉＢ系金属薄帯を打抜き加工により所定の形状に打抜き、その後積層したものであることが好ましい。前記したように、Ｆｅ金属層をアモルファス金属薄帯に設けたことで、厚みが増加し、かつ素材に靭性が備わることから、打抜き加工により適した積層体といえる。
【００１４】
金属薄帯は、ＦｅＳｉＢ系のアモルファス薄帯であることが好ましい。金属薄帯として、Ｃｏ系のアモルファス薄帯があるが、生産に実用的な材料同士を比べると、ＦｅＳｉＢ系のアモルファス薄帯の方が飽和磁束密度を高くでき、かつ熱的に安定である。ハイパワーの用途に使用した場合、部品を大きくする必要がなく、経時変化のために磁心損失が増加する問題も抑制できる。さらに、高価なＣｏを必要とせず価格的にも好ましい。また、ＦｅＳｉＣｕＢ系などに代表されるナノ結晶金属薄帯があるが、ナノ結晶金属薄帯を製造するには金属薄帯を共晶温度以上で熱処理する必要があり、合金の薄帯が脆化してしまう。このため、特に回転機用途ではＦｅＳｉＢ系のアモルファス薄帯の方が強度を高くできるため好ましい。
【００１５】
この金属薄帯は、合金組成がTaSibBc（ただし、TはFe、またはFeとFeに対し10％以下のCo、Niの少なくとも一種を含む元素）で表され、原子％でT量が81≦a≦83、Si量が0＜b≦5、B量が10≦c≦18および不可避不純物からなるものが好ましい。飽和磁束密度Ｂｓが高く、回転機、トランス、リアクトルなどの用途に対し適した磁気特性を持つ
【００１６】
金属薄帯の組成の限定理由を以下に記す。以下、単に％と記載のものは原子％を表す。
Fe量aは76％より少ないと鉄心材料として十分なBSが得られず磁心が大型化し好ましくない。81%以上であれば高Bs材として使用できる。また83％以上では熱安定性が低下し、安定した非晶質金属薄帯が製造できなくなるためである。求められる磁気特性から、Fe量の10％以下をCo、Niの少なくとも一種で置換することができる。BSが向上し、磁心の小型化に寄与するがコストが高い原料であるため10%より多く含有させるのは現実的ではない。
Si量bは非晶質形成能に寄与する元素でBsを向上させるためには10％以下とすることが好ましい。5%以下とすると更に好ましい。
B量cは非晶質形成能に最も寄与し、5％未満では熱安定性が低下してしまい、18%より多いと添加しても非晶質形成能などの改善効果が見られない。10%以上であれば高Bs材として使用できる。
【００１７】
また、その他の元素として、Cは材料の角形性およびBSを向上し磁心を小型化できると共に、低騒音化する効果がある。C量dは0.01％未満ではほとんど効果がなく3％より多くすると脆化と熱安定性が低下し、磁心製造が困難となり好ましくない。高BS、高角形性を得るには0.2%以上が好ましく、さらには0.5%以上が好ましい。
またMnは微量添加で若干BSを向上させる効果があるが0.50at%以上添加すると逆にBSが低下し、好ましくは0.1%以上0.3%以下がよい。
またCr, Mo, Zr, Hf, Nbの1種以上の元素を0.01〜5％含んでもよく、不可避な不純物としてS, P, Sn, Cu, Al, Ti から少なくとも1種以上の元素を0.50％以下含有してもよい。
【００１８】
（ロール冷却）
金属薄帯は、融点以上（通常のＦｅ系、Ｃｏ系材料では１０００℃〜１５００℃程度）に加熱した合金溶湯をスリットを有するノズルから回転する金属製の冷却ロール上に噴出し製造する、いわゆる単ロール法により製造される。出湯に使用するノズルスリットの幅は製造する薄帯の厚さ×０．３〜０．８ｍｍ程度の形状が好ましい。ノズル材質は石英、シリコンナイトライド、ＢＮ等のセラミックスが用いられる。多重スリットを使用して製造する場合もある。この単ロール法において、合金溶湯出湯中の冷却ロールとノズル先端との間隔（ギャップ）は２０μｍ以上５００μｍ以下であり、通常は２５０μｍ以下である。特に、金属薄帯の冷却ロールからの剥離をノズルスリット直下のロール外周の位置からロール外周にそって測定した距離で１００ｍｍから１０００ｍｍの範囲とすることにより、より破断が起こりにくくなり長手方向に２００ｍ以上の長さ連続している金属薄帯の製造が可能となる。更に、冷却ロール表面温度を１００℃以上２５０℃以下に保つことにより、脆化しにくく幅ｄｍｍの薄帯幅方向のそりが小さい長尺の金属薄帯が製造可能である。
【００１９】
金属製の冷却ロールは量産する場合は水冷する場合が多く、ＣｕおよびＣｕ−Ｂｅ、Ｃｕ−Ｚｒ、Ｃｕ−ＣｒなどのＣｕ合金が冷却能力が高くなり広幅の薄帯を製造する場合には好ましい結果が得られ、特に前記ロールを冷却するための水量が０．１ｍ３／分以上１０ｍ３／分以下である場合、生産量が５ｋｇ以上と多くなった場合においても、薄帯の反り、破断、脆化などがほとんどない金属薄帯を製造可能である。特に薄い薄帯を製造する場合の好ましい水量は、０．１ｍ３／分以上１ｍ３／分以下である。冷却ロールの直径は、通常３００ｍｍから１２００ｍｍ程度であるが、好ましくは４００ｍｍから１０００ｍｍ程度が望ましい。特に望ましくは、５００ｍｍから８００ｍｍである。また、ロール周速が２０ｍ／ｓからの４０ｍ／ｓの範囲で、出湯圧力が２７０ｇｆ／ｃｍ２以上である場合に表面性状が良好な金属薄帯が製造可能でありより好ましい結果が得られる。必要に応じて金属薄帯の製造はＨｅ、Ａｒなどの不活性ガス中で行っても良い。また、製造中にノズル付近にＨｅガス、ＣＯガスやＣＯ２ガスを流して製造すると、より一層金属薄帯の表面性状が改善され好ましい結果が得られる。また、製造中にノズル付近に加熱した不活性ガスや窒素ガスを流して製造しても金属薄帯の表面性状が改善され好ましい結果が得られる。
【００２０】
（金属層）
ロール冷却により製造した金属薄帯の片面、若しくは両面にめっき、スパッタリング、イオンプレーティングなどの手法でＦｅが９０原子％以上の金属層を設け、多層薄帯とする。金属層を設ける手法については、後述の実施例に詳細を記す。
【００２１】
（ポリアミド酸溶液・塗布乾燥）
多層薄帯に塗布するポリアミド酸溶液は、熱硬化性のものが好ましく、一般的に市販されているポリアミド酸のＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）溶液を、ＮＭＰで希釈して使用することが好ましい。例えば、市販のポリアミド酸溶液のポリアミド酸含有量は２０重量％程度であり、ＮＭＰ添加により、５〜１５重量％に希釈して使用することができる。溶剤乾燥後の厚さを薄くすれば占積率が向上するが、ピンポールなどの欠陥発生率も増え、積層体で隣接する金属薄帯間の絶縁が不十分となる恐れがある。従って、乾燥後の厚さとしては、０．５ミクロン〜３ミクロンが好ましい。
また、ポリアミド酸ＮＭＰ溶液は、金属層成膜後の金属薄帯との濡れ性に優れるため、金属薄帯の両面に塗布することにより、乾燥後以降の工程において樹脂と金属間で十分な密着強度が得られる。塗布方法としては、ディップ法、ドクターブレード法、グラビアロール法など、既知の塗布方法が可能であるが、塗布厚さの均一性と時間当たりの生産性（塗布速度）を考慮するとグラビアロール法が優れている。グラビアロール法を用いて両面に塗布するには、片面ずつ行う必要がある。
【００２２】
ポリアミド酸ＮＭＰ溶液の乾燥は、乾燥温度が高すぎても、乾燥時間が長すぎても、イミド化が進行してしまう。好ましくは、最高温度２００℃以下でかつ保持時間１分以下とする。乾燥炉内の風量を多くすることが好ましい。遠赤外線ヒーターによる乾燥方法も知られているが、遠赤外による乾燥は、ポリアミド酸分子に直接作用してイミド化を促進しやすいので、イミド化を高めすぎないよう配慮すべきである。また、本発明でのイミド化率は、市販されている膜状のポリイミドフィルムをイミド化率１００％としたものである。
【００２３】
本発明で接着剤に使用されるポリアミド酸溶液は、熱硬化性であり、例えば、芳香族テトラカルボン酸無水物と芳香族ジアミンとを反応させることにより得ることができる。
【００２４】
酸無水物としては、テトラカルボン酸無水物並びにその誘導体等が使用できる。具体的には、テトラカルボン酸としては、ピロメリット酸、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸、２，３，３’，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ジフェニルメタンテトラカルボン酸、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、３，４，９，１０−テトラカルボキシペリレン、２，２−ビス［４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン、２，２−ビス［４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン、ブタンテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸等が使用できる。また、これらのエステル化物、酸塩化物、酸無水物なども使用できる。
【００２５】
ジアミンとしては、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、２’−メトキシ−４，４’−ジアミノベンズアニリド、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノトルエン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、１，２−ビス（アニリノ）エタン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノベンズアニリド、ジアミノベンゾエード、ジアミノジフェニルスルフィド、２，２−ビス（ｐ−アミノフェニル）プロパン、２，２−ビス（ｐ−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，５−ジアミノナフタレン、ジアミノトルエン、ジアミノベンゾトリフルオライド、１，４−ビス（ｐ−アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’−（ｐ−アミノフェノキシビフェニル、ジアミノアントラキノン、４，４’−ビス（３−アミノフェノキシフェニル）ジフェニルスルホン、１，３−ビス（アニリノ）ヘキサフルオロプロパン、１，４−ビス（アニリノ）オクタフルオロプロパン、１，５−ビス（アニリノ）デカフルオロプロパン、１，７−ビス（アニリノ）テトラデカフルオロプロパン、２，２−ビス［４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス［４−（２−アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）−３，５−ジメチルフェニル］ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）−３，５−ジトリフルオロメチルフェニル］ヘキサフルオロプロパン、ｐ−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキシ）ベンゼン、４，４’−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキシ）ビフェニル、４，４’−ビス（４−アミノ−３−トリフルオロメチルフェノキシ）ビフェニル、４，４’−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキシ）ジフェニルスルホン、４，４’−ビス（４−アミノ−５−トリフルオロメチルフェノキシ）ジフェニルスルホン、２，２−ビス［４−（４−アミノ−３−トリフルオロメチルフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン、ベンジジン、３，３’，５，５’−テトラメチルベンジジン、オクタフルオロベンジジン、３，３’−メトキシベンジジン、ｏ−トリジン、ｍ−トリジン、２，２’，５，５’，６，６’−ヘキサフルオロトリジン、４，４’’−ジアミノターフェニル、４，４’’’−ジアミノクォーターフェニル等のジアミン類が使用できる。
【００２６】
また、希釈用の溶媒として、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルフォキサイド（ＤＭＳＯ）、硫酸ジメチル、スルホラン、ブチロラクトン、クレゾ−ル、フェノール、ハロゲン化フェノール、シクロヘキサノン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ダイグライム等が使用できる。特にＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、およびこれらを複数用いたものは、金属層成膜後の非晶質金属薄帯との濡れ性が良好となり、好ましい。また、上記以外の溶媒として、類似する分子構造のものであれば金属層成膜後の非晶質金属薄帯との同様の濡れ性が期待できる。
【００２７】
（加工工程）  ポリアミド酸ＮＭＰ溶液が塗布された多層薄帯は、例えば、プレスにより所定形状が打ち抜かれる。その他にも、レーザー加工などでより自由度の高い形状を、生産性高く得ることができる。また、最初に加工せず、後述する積層工程を行った後に、複数枚を一度に加工しても良い。
【００２８】
（積層工程）  所定形状に加工した多層薄帯を、積層用の金型キャビティ内に入れ、複数枚を積層させる。積層体の上下には、圧をかけるための可動型が接するため、後工程の圧着工程後に積層体と稼動型が剥離できるよう、積層体と可動型との間に市販のカプトンやユーピレックスなどのポリイミドフィルム、またはテフロン（登録商標）フィルムなどを挟むと良い。
【００２９】
（圧着工程）  積層体は、金型ごと乾燥窒素雰囲気のホットプレス炉内に設置される。炉内を塗布したポリイミド膜のガラス転移点以上の温度に昇温する。この温度で保持した状態で、多層薄帯同士を加圧して圧着する。保持する温度の上限は、樹脂の熱分解開始温度未満であれば問題ない。保持する時間は１分以上１０時間以下が好ましい。この熱処理により、ポリアミド酸ＮＭＰ溶液のイミド化率は３０％以上にされる。
加圧する圧力は、ポリアミド酸ＮＭＰ溶液が隣接する樹脂膜もしくは多層薄帯の表面へ十分なじむために１ＭＰａ以上とすることが好ましい。一方、２０ＭＰａを超えるとポリアミド酸ＮＭＰ溶液が変形し、隣接する多層薄帯同士が接触する恐れがある。ただし、乾燥雰囲気など条件が会えば加圧力は必ずしも必要ではなく、単に積層したままでイミド化率を高めれば積層体とすることも可能である。
炉内の雰囲気は、乾燥窒素雰囲気とすることが好ましい。窒素純度９８ｖｏｌ％以上で、かつ露点が−３０℃以下の雰囲気であれば、樹脂がイミド化する際発生する水分をすばやく除去し、かつ金属薄帯表面の酸化を防止することができる。液体窒素からの窒素ガスは、純度９９．９９９８％、露点−５０℃以下であるため、より好ましい。
【００３０】
（焼鈍熱処理工程）  非晶質金属薄帯は、焼鈍熱処理により、より良好な磁性特性を得ることができる。前記の組成のＦｅ系非晶質金属薄帯では３００〜４００℃、Ｃｏ系非晶質金属薄帯では、３００〜６００℃で行うことが好ましい。このとき、材料は脆化することが知られており、焼鈍熱処理中に非晶質金属薄帯積層体へ加圧することは、非晶質金属薄帯積層体に欠けやクラックなどの欠陥を発生する恐れがある。よって、無負荷状態で焼鈍熱処理することが好ましい。また、焼鈍熱処理工程は、前工程の圧着工程の温度より高くなるため、イミド化率が高まる。この際、ポリアミド酸ＮＭＰ溶液から水分が発生するので、金属薄帯表面の酸化防止のため、この焼鈍熱処理は圧着工程と同様の雰囲気とすることが好ましい。熱処理時間は０．１〜２０ｈが好ましい。
【００３１】
熱処理炉の雰囲気はアルゴン、窒素ガスなどの不活性ガス、真空中、場合によっては大気中でもよい。熱処理中の磁心の温度分布は10℃以下になるよう制御することが好ましい。平均昇温速度は0.3-100℃/minで時間0.5h以上でおこない、平均冷却速度0.3-300℃/ min程度で冷却を行うことが好ましい。さらには昇温速度1-20℃/min、最高温度300-370℃、1-3hで行うことが好ましい。また2段熱処理、250℃以下の低温で長時間熱処理するなどでも同様の効果が得られる。低温熱処理の場合でも熱処理パターンの一部で320から350℃の範囲を0.2-1h程度設けるのが好ましい。磁心のサイズが大きく熱容量が大きい場合および一度の多数の磁心を熱処理する場合は、磁心の温度分布を10℃以下に制御することが重要でありその手段として一旦目標とする保持温度よりも低い温度で保持後昇温し、目標温度まで持って行き保持し、冷却速度0.3-5℃/minで冷却する熱処理パターンで熱処理を行うことが好ましい。熱処理は、通常露点が-30℃以下の不活性ガス雰囲気中で行うことが望ましく、露点が-60℃以下の不活性ガス雰囲気中で熱処理を行うと、ばらつきが更に小さくより好ましい結果が得られる。
【００３２】
熱処理中に磁場を印加し、角形性を適宜所定の形状にすることが可能である。角形性を高めるには、磁心の磁束が飽和するのに必要な磁界をリボン長手方向に平行（磁心周方向）に印加する必要がある。上記組成の金属薄帯の場合は、低磁界で飽和するため200A/m以上の磁界を印加すればよい。好ましくは400A/m以上で印加するのがよい。印加する磁界は、直流、交流、繰り返しのパルス磁界のいずれを用いても良く、熱処理パターンの一部のみ磁場印加するものでも構わない。好ましくは熱処理の最高温度から100℃低い温度まで磁場の印加を継続することが好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
金属層と金属薄帯との多層薄帯とすることで、金属薄帯単体で使用するよりも飽和磁束密度Ｂｓを、純Ｆｅの持つ飽和磁束密度Ｂｓに近づけることができる。
また、金属薄帯をＦｅ金属層を設けた多層薄帯とすることで、金属薄帯単体よりも厚みを増すことができる。これにより積層体とした際に占積率が向上する。
また、Ｆｅ濃度の高い金属層は、ＦｅＳｉＢ系のアモルファス金属薄帯よりも磁歪が小さいため、Ｆｅ金属層とアモルファス金属薄帯の異なった材料が密に接合されていることにより実質的な磁歪が相加平均以下となる。
また、共振を起こす周波数帯域が広くなり、明確な共振振動が無くなるので騒音が小さくなる。
また、表面にＦｅ金属層を設けることで、素材に靭性が備わることから、打抜き金型の作製・調整工数が少なくなり、更に金型寿命も長くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、これら実施例により本発明が限定されるものではない。
【００３５】
（実施例１）
単ロール装置を用い、原子％でＳｉ１．５％、Ｂ１７％、残部実質的にＦｅからなる合金溶湯をシリコンナイトライドを主体とするセラミックス製のノズルから外径８００ｍｍのＣｕ−Ｂｅ合金製の冷却ロール上に出湯し、幅２５ｍｍのアモルファス状態の金属薄帯１０ｋｇを作製した。溶湯の出湯温度は１３００℃、ノズルのスリットは２５ｍｍ×０．６ｍｍ、ノズル先端と冷却ロール間のギャップは１００μｍとし、冷却ロール表面温度を加熱して変え、ノズルスリット直下ロール外周の位置からロール外周にそって測定した距離で６３０ｍｍの位置で剥離して幅２５ｍｍのアモルファス状態の金属薄帯を作製した。
この金属薄帯の両面に電気めっきによる原子％でＦｅが９５％超の金属層を成膜した。金属薄帯の一端に電極を接続し、鉄系電気めっき液にポリオキシエチレン化合物を添加しためっき浴中に浸漬した。これにより図１(ａ)に示すように、平均厚さ７μｍのＦｅめっき層を金属薄帯の両面に成膜し、多層薄帯とした。
この多層薄帯の両面に接着剤として樹脂を塗布した。接着剤のポリアミド酸溶液として、宇部興産製ＵワニスＡをＮＭＰで２倍に希釈したものを３リットル準備した。希釈後の固形分量は約９重量％であった。このポリアミド酸溶液から成形したポリイミド膜のガラス転移点は２８５℃である。ガラス転移点は、乾燥後のポリイミド膜を削り取り、ＤＳＣ−２００（セイコー電子工業（株）製）を用い、ＤＳＣ測定のチャートから読みとった。
次に、グラビアロール塗布装置の排出タンクに、先に準備したポリアミド酸溶液を注入した。その後、グラビアロール塗布装置に、ロール状にした多層薄帯をセットし、多層薄帯を引き出しながらポリアミド酸溶液を連続的に塗布した。グラビアロールは、１８０メッシュ、深さ４０ミクロンのものを使い、塗布速度は毎分１０ｍで行った。また、ロールは多層薄帯に対して、塗布速度と同じ周速で回転させ、ポリアミド酸溶液を転写塗布した。
ポリアミド酸溶液を塗布後、グラビアロール塗布装置に接続されている乾燥炉内に多層薄帯を連続的に通し、ポリアミド酸溶液を乾燥した。乾燥炉長は３ｍで、炉内温度は１８０℃とした。炉内部の空気は、一部が外部に排出され、その他の内部雰囲気は循環される構造になっている。ポリアミド酸溶液が塗布された多層薄帯は、この乾燥炉内を約２０秒で通過した。乾燥炉から出てきた多層薄帯は、塗布されたポリアミド酸溶液が十分乾燥されていることが確認された。
こうして多層薄帯にポリアミド酸溶液を塗布、乾燥した。マイクロメータで乾燥後のポリアミド酸溶液の厚さを確認したところ、平均の塗布厚さは１ミクロンであり、塗布厚さのバラツキも０．２ミクロン以内であった。
その後、多層薄帯の反対側の面も同様にポリアミド酸溶液を塗布・乾燥した。
以上の工程により、ポリアミド酸溶液が塗布・乾燥された多層薄帯を得た。この非晶質金属薄帯に塗布したポリイミド膜のイミド化率を算出した。イミド化率は、宇部興産製のポリイミドフィルム  ユーピレックス−Ｓをイミド化率１００％とし、赤外線吸収スペクトル１５１１ｃｍ−１のベンゼン環伸縮の吸光度に対する１７７５ｃｍ−１のイミドのＣ＝Ｏ伸縮の吸光度との比率から算出した。その結果、イミド化率はどちらの面でも３０％以下であることが解った。
このポリアミド酸溶液が塗布・乾燥された非晶質金属薄帯に、プレス加工を施した。超硬製のプレス金型を用い、外径４３ｍｍ、内径２５ｍｍのリング形状になるよう、多層薄帯から連続して打ち抜いた。また、厚さ２５μｍのユーピレックスポリイミドフィルム（宇部興産製ユーピレックス）を用いて、同じ寸法形状で数枚打ち抜いた。
次に、打ち抜いた多層薄帯を、ステンレス製の積層金型内に３０枚積み重ねた。積層した多層薄帯の上下端面と可動型との間には、上記の同じ寸法形状で打ち抜いたポリイミドフィルムを挟み、多層薄帯と金型が固着するのを防止した。
前記積層金型をポットプレス炉内にセットし、液体窒素からの窒素雰囲気に十分置換した後、金型の温度が、ポリイミド膜のガラス転移点より１５℃高い、３００℃に昇温し、保持した。この３００℃での保持中に、多層薄帯の積層方向に、圧力５ＭＰａを１０分間加えた。その後、炉内を降温し、積層金型から、多層薄帯を圧着した積層体を取り出した。
この積層体を、液体窒素からの窒素雰囲気炉にて、３６０℃、１．５時間の焼鈍熱処理を行った。この焼鈍処理後のポリイミド膜のイミド化率は３０％を越していた。熱処理後の積層体の体積と重量から、金属層を成膜した金属薄帯の占積率を算出したところ９３．２％であった。また積層体の飽和磁束密度、および多層薄帯の磁歪を測定した。
また、この軟磁性金属薄帯積層体の表面を２０倍の実体顕微鏡で観察したが、膨れなどの欠陥は認められなかった。更に、日立建機ファインテック製の超音波イメージング装置で、周波数５０ＭＨｚの超音波で内部の欠陥を調べたが、剥離などの欠陥は認められなかった。
【００３６】
（比較例１）
実施例と同様にして、単ロール装置を用い、原子％でＳｉ１．５％、Ｂ１７％、残部実質的にＦｅからなる合金溶湯をシリコンナイトライドを主体とするセラミックス製のノズルから外径８００ｍｍのＣｕ−Ｂｅ合金製の冷却ロール上に出湯し、幅２５ｍｍのアモルファス状態の金属薄帯１０ｋｇを作製した。溶湯の出湯温度は１３００℃、ノズルのスリットは２５ｍｍ×０．６ｍｍ、ノズル先端と冷却ロール間のギャップは１００μｍとし、冷却ロール表面温度を加熱して変え、ノズルスリット直下ロール外周の位置からロール外周にそって測定した距離で６３０ｍｍの位置で剥離して幅２５ｍｍのアモルファス状態の金属薄帯を作製した。
実施例１と異なり、この非晶質金属薄帯にそのまま樹脂を塗布し、積層体を作製した。Ｆｅ系の金属層を成膜しなかった以外の、樹脂の塗布方法、積層方法、熱処理方法などの製造条件は実施例１と同様に行った。表１に本発明の積層体と比較例とで得られた積層体の占積率、飽和磁束密度、磁歪をそれぞれ示す。従来の単純に非晶質金属薄帯を積層したものより、優れた磁気特性を持つことが解る。また、表２に同じ金型で打抜き加工を繰り返し行った場合の、金型の損耗について検討した結果を示す。打抜いたリング形状の内径寸法が、０．１５ｍｍ以上の誤差になった時点の打抜き回数を評価として用いた。その結果、本発明で用いた非晶質金属薄帯とＦｅ系金属層からなる多層薄帯は、非晶質金属薄帯よりも打抜き加工に適していることが解る。
【００３７】
【表１】
2008098323.tif 000003
【００３８】
【表２】
2008098323.tif 000004
【００３９】
（実施例２）
単ロール装置を用い、原子％でＳｉ１．５％、Ｂ１７％、残部実質的にＦｅからなる合金溶湯をシリコンナイトライドを主体とするセラミックス製のノズルから外径８００ｍｍのＣｕ−Ｂｅ合金製の冷却ロール上に出湯し、幅２５ｍｍのアモルファス状態の金属薄帯１０ｋｇを作製した。溶湯の出湯温度は１３００℃、ノズルのスリットは２５ｍｍ×０．６ｍｍ、ノズル先端と冷却ロール間のギャップは１００μｍとし、冷却ロール表面温度を加熱して変え、ノズルスリット直下ロール外周の位置からロール外周にそって測定した距離で６３０ｍｍの位置で剥離して幅２５ｍｍのアモルファス状態の金属薄帯を作製した。
この金属薄帯の片面にイオンプレーティングにより原子％でＦｅが９５％超の金属層を成膜した。金属薄帯巻き取ったロールから金属薄帯を連続的に引き出し、イオンプレーティング装置内を通過させ、厚さ３μｍのＦｅ金属層を金属薄帯の片面に成膜し、図１（ｂ）に示すような多層薄帯とした。
イオンプレーティング装置として、図２に示す装置を使用した。Ｆｅ系の蒸着材料３をハース４上に設置した。また、金属薄帯１を巻き取ったロール２から金属薄帯１を引き出し、イオンプレーティング装置内の鏡面加工を施した搬送路５に沿って通過させた。イオンプレーティング装置内は真空引きして８×１０-2Ｐａに減圧した。次に、プラズマガンにアルゴンを１０ｓｃｃｍ流し、プラズマ放電を起こさせ、その後プラズマ放電用の電流を１２０Ａまで上昇させた。通過する金属薄帯１の片面に、イオンプレーティングによるＦｅ金属層を連続的に成膜し、厚さ２μｍのＦｅ金属層を成膜し図１(ｂ)に示すような多層薄帯を得た。その後、この多層薄帯をロール６に巻き取った。
以降は実施例１と同様にして、この多層薄帯を用いた積層体を製造した。
評価した積層体の磁気特性、およびこの多層薄帯に打抜き加工を繰り返し行った場合の、金型の損耗について検討した結果を表１、表２に示す。
【００４０】
（実施例３）
実施例２と同様にして、原子％でＳｉ１．５％、Ｂ１７％、残部実質的にＦｅからなる金属薄帯の片面にイオンプレーティングによる厚さ３μｍのＦｅ金属層を成膜した。その後、金属薄帯のもう一方の面にも同じＦｅ金属層を成膜し、両面にＦｅ金属層を成膜した図１(ａ)に示すような多層薄帯を製造した。
以降は実施例１と同様にして、この多層薄帯を用いた積層体を製造した。
評価した積層体の磁気特性、およびこの多層薄帯に打抜き加工を繰り返し行った場合の、金型の損耗について検討した結果を表１、表２に示す。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による多層薄帯の形状を示す概略断面図である。
【図２】本発明で用いたイオンプレーティング装置の概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１：金属薄帯、  ２：金属薄帯ロール、  ３：蒸着材料、  ４：ハース、  ５：搬送路、  ６：多層薄帯ロール
【図１】
2008098323.tif 000005
【図２】
2008098323.tif 000006