(57)【要約】  本発明は、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板およびその製造方法に関する。本発明の一実施形態は、重量％で、Ｐ：６．０−１３．０％、Ｃｒ：０．００２−０．１％、残部Ｆｅおよびその他不可避不純物を含むものである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板を提供する。
2018508648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｐ：６．０−１３．０％、Ｃｒ：０．００２−０．１％、残部Ｆｅおよびその他不可避不純物を含むものである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板。
【請求項２】
重量％で、Ｎｉ：０．５−５．０％をさらに含むものである、請求項１に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板。
【請求項３】
前記薄板のビッカース硬度値は、６００ＨＶ以下である、請求項２に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板。
【請求項４】
前記薄板の飽和磁束密度は、１．５Ｔ以上である、請求項３に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板。
【請求項５】
前記薄板は、１−１００μｍの厚さである、請求項４に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板。
【請求項６】
前記Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板は、非晶質と結晶粒が混合された形態である、請求項５に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板。
【請求項７】
前記結晶粒の粒径は、１００ｎｍ以下である、請求項６に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板。
【請求項８】
前記結晶粒の粒径は、０．１以上および１００ｎｍ以下である、請求項７に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板。
【請求項９】
前記結晶粒は、非晶質ベースに対する体積分率が１−１０％である、請求項８に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板。
【請求項１０】
鉄化合物、リン化合物、およびクロム化合物を含むメッキ溶液を形成する段階と、
前記形成されたメッキ溶液に電流を加える段階と、
前記電流を用いて、陰極板材に、重量％で、Ｐ：６．０−１３．０％、Ｃｒ：０．００２−０．１％、残部Ｆｅおよびその他不可避不純物を含むＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金層を電着する段階と、
前記陰極板材から前記Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金層を剥離してＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板を得る段階とを含むものである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項１１】
前記Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板は、１−１００μｍの厚さである、請求項１０に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項１２】
前記鉄化合物、リン化合物、およびクロム化合物を含むメッキ溶液を形成する段階は、
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階である、請求項１０に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項１３】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、
前記メッキ溶液中の鉄化合物の濃度は、０．５−４．０Ｍである、請求項１２に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項１４】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、
前記鉄化合物は、ＦｅＳＯ４、Ｆｅ（ＳＯ３ＮＨ２）２、ＦｅＣｌ２、またはこれらの組み合わせを含むものである、請求項１３に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項１５】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、
前記メッキ溶液中のリン化合物の濃度は、０．０１−３．０Ｍである、請求項１４に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項１６】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、
前記リン化合物は、ＮａＨ２ＰＯ２、Ｈ３ＰＯ２、Ｈ３ＰＯ３、またはこれらの組み合わせを含むものである、請求項１５に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項１７】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、
前記メッキ溶液中のクロム化合物の濃度は、０．００１−２．０Ｍである、請求項１６に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項１８】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、
前記クロム化合物は、ＣｒＣｌ３、Ｃｒ２（ＳＯ４）３、ＣｒＯ３、またはこれらの組み合わせを含むものである、請求項１７に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項１９】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、
前記メッキ溶液中のニッケル化合物の濃度は、０．１−３．０Ｍである、請求項１８に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項２０】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、
前記ニッケル化合物は、ＮｉＳＯ４、ＮｉＣｌ２、またはこれらの組み合わせを含むものである、請求項１９に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項２１】
前記鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階は、
前記鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、ニッケル化合物、および添加剤をさらに含むメッキ溶液を形成する段階である、請求項２０に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項２２】
前記添加剤の濃度は、前記メッキ溶液中の０．００１−０．１Ｍである、請求項２１に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項２３】
前記添加剤は、グリコール酸、サッカリン、ベータ−アラニン、ＤＬ−アラニン、コハク酸、またはこれらの組み合わせを含むものである、請求項２２に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項２４】
前記鉄化合物、リン化合物、およびクロム化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、
前記メッキ溶液のｐＨ範囲は、１−４である、請求項２３に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項２５】
前記鉄化合物、リン化合物、およびクロム化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、
前記メッキ溶液の温度は、３０−１００℃である、請求項２４に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項２６】
前記形成されたメッキ溶液に電流を加える段階において、
前記電流は、直流電流、またはパルス電流である、請求項２５に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項２７】
前記形成されたメッキ溶液に電流を加える段階において、
電流密度は、１−１００Ａ／ｄｍ２である、請求項２６に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項２８】
前記電流を用いて、陰極板材に、重量％で、Ｐ：６．０−１３．０％、Ｃｒ：０．００２−０．１％、残部Ｆｅおよびその他不可避不純物を含むＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金層を電着する段階において、
前記電流を用いて、陰極板材に、重量％で、Ｐ：６．０−１３．０％、Ｃｒ：０．００２−０．１％、Ｎｉ：０．５−５．０％、残部Ｆｅおよびその他不可避不純物を含むＦｅ−Ｐ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層を電着する段階である、請求項２７に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【請求項２９】
前記陰極板材から前記Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金層を剥離してＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板を得る段階において、
前記陰極板材は、ステンレス、チタン、またはこれらの組み合わせである素材を含むものである、請求項２８に記載のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の一実施形態は、磁気特性に優れた高周波用Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金およびその製造方法に関し、電気メッキ成形を利用して、圧延法では生産できない６．０−１３．０重量％Ｐと０．００２−０．１重量％Ｃｒを含み、通常の無方向性に対比して高周波特性を画期的に改善した、厚さ１００μｍ以下のＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金およびその製造方法に関する。
【０００３】
ケイ素を含有する鋼板を一般に電磁鋼板と称するが、これは、電気機器に多く用いられるからである。最近、新再生エネルギー、電気自動車や高性能電気機器が多く使用されていて、高周波特性に優れた鉄心材料が要求される。高周波特性を改善するためには、ケイ素のような比抵抗増加元素を添加したり、厚さを薄くしたり、不純物を最小化する方法がある。
【０００４】
そのうち、比抵抗を増加させる最も効果的な方法は、Ｓｉ、Ｐなどの合金元素を添加する方法である。通常、Ｓｉが３．５重量％以上、Ｐが０．１重量％以上添加されると、冷間圧延が不可能なため、比抵抗合金元素量を増加させて鉄損を改善させるのに限界がある。
【０００５】
Ｓｉを製鋼段階で添加する代わりに、圧延板に対してＳｉＣｌ４ガスを用いて、化学気相蒸着法（ＣＶＤ、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｔｉｏｎ）でＳｉ層を形成させた後、長時間の拡散工程を経て鋼板全体を高ケイ素化して高周波特性を改善する方法（日本国特開公報、昭６２−２２７０７９）もあるが、この方法は商業生産されているものの、公害物質のＳｉＣｌ４を用いており、化学気相蒸着工程と拡散工程が追加されるため、製造コストが高いという限界がある。
【０００６】
その他にも、厚さを薄くする方法もあるが、多量の比抵抗元素を含む場合、圧延性の低下によって１００μｍ以下の極薄板の製造は極めて難しく、生産費が急激に増加して商業的な大量生産が難しい。鋼板で不純物を最小化することも、製造工程が複雑で生産費が多くかかる。
【０００７】
そこで、本発明の一実施形態では、高周波特性を効率的に向上させるために、Ｓｉ、Ｍｎ、およびＡｌより比抵抗増加効果に優れたＰを用い、追加的な添加元素Ｃｒを用いて、複雑で生産性が低い圧延法の代わりに、電気鋳造成形工程を用いて、手軽に、厚さ１００μｍ以下の磁気的特性に優れた極薄板を製造する方法を提供する。
【０００８】
Ｆｅ−Ｐメッキに関連して、米国特許公報Ｎｏ．４，１０１，３８９は、３−２０Ａ／ｄｍ２の電流密度下、ｐＨ範囲が１．０−２．２であり、３０−５０℃の鉄塩（０．３−１．７Ｍ）およびリン塩（０．０７−０．４２Ｍ）溶液を用いて、銅基板にＦｅ−ＰまたはＦｅ−Ｐ−Ｃｕ薄膜を電着する方法を開示している。ここでは、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒに対する言及はなく、また、メッキ層以外の独立した形態の薄板の生産については全く記載されていない。
【０００９】
Ｔ．Ｏｓａｋａら共同著者は、“電着されたＦｅ−Ｐ薄膜の製造およびその軟磁性特性”［日本磁気学会の定期刊行物Ｖｏｌ．１８、付録、Ｎｏ．Ｓ１（１９９４）］で電着されたＦｅ−Ｐ薄膜を言及しており、大部分の適切なＦｅ−Ｐ合金薄膜は、２７ａｔ％のＰ含有量で０．２Ｏｅの最小保磁力および１．４Ｔの高飽和磁束密度を示している。ここでも同様に、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒに対する言及はなく、また、メッキ層以外の独立した薄板の生産については全く記載されていない。
【００１０】
また、ナノ結晶粒相が磁気的特性に及ぼす影響に対して、Ｋ．Ｓｕｚｕｋｉら共同著者は、“Ｈｉｇｈ  ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｓｏｆｔ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｂｃｃ  Ｆｅ−Ｚｒ−Ｂ  ａｌｌｏｙｓ  ｗｉｔｈ  ｕｌｔｒａｆｉｎｅ  ｇｒａｉｎ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”［Ｍａｔｅｒ  Ｔｒａｎｓ．ＪＩＭ．Ｖｏｌ．３，ｐｐ．７４３−７４６（１９９０）］で非晶質相中に含まれているナノ結晶粒によって飽和磁束密度が向上する特性を報告したが、ここでは、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒに対する言及は示されていない。
【００１１】
鉄合金元素として、Ｐは、Ｓｉ、Ａｌ、およびＭｎより同一添加量に対して比抵抗増加効果の大きい元素であるが、既存の圧延工程を利用する場合、偏析による圧延性の低下によって０．１重量％以上添加できない元素である。しかし、電気鋳造成形工程を利用する場合、圧延性低下の問題が発生しないので、手軽に、６重量％以上のＰを含む１００μｍ以下の極薄板を製造することができ、０．００２重量％以上のＣｒを添加して、画期的に磁気的特性の改善が可能であることを確認した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施形態に係るＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板は、重量％で、Ｐ：６．０−１３．０％、Ｃｒ：０．００２−０．１％、残部Ｆｅおよびその他不可避不純物を含むものである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板を提供することができる。
【００１４】
重量％で、Ｎｉ：０．５−５．０％をさらに含むものである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板を提供することができる。
【００１５】
前記薄板のビッカース硬度値は、６００ＨＶ以下である、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板を提供することができる。
【００１６】
前記薄板の飽和磁束密度は、１．５Ｔ以上である、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板を提供することができる。
【００１７】
前記薄板は、１−１００μｍの厚さである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板を提供することができる。
【００１８】
前記Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板は、非晶質と結晶粒が混合された形態である、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板を提供することができる。
【００１９】
前記結晶粒の粒径は、１００ｎｍ以下である、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板を提供することができる。
【００２０】
前記結晶粒の粒径は、０．１以上および１００ｎｍ以下である、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板を提供することができる。
【００２１】
前記結晶粒は、非晶質ベースに対する体積分率が１−１０％である、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板を提供することができる。
【００２２】
本発明の一実施形態に係るＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法は、鉄化合物、リン化合物、およびクロム化合物を含むメッキ溶液を形成する段階と、前記形成されたメッキ溶液に電流を加える段階と、前記電流を用いて、陰極板材に、重量％で、Ｐ：６．０−１３．０％、Ｃｒ：０．００２−０．１％、残部Ｆｅおよびその他不可避不純物を含むＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金層を電着する段階と、前記陰極板材から前記Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金層を剥離してＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板を得る段階とを含むものである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００２３】
前記Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板は、１−１００μｍの厚さである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００２４】
前記鉄化合物、リン化合物、およびクロム化合物を含むメッキ溶液を形成する段階は、鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階である、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００２５】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、前記メッキ溶液中の鉄化合物の濃度は、０．５−４．０Ｍである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００２６】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、前記鉄化合物は、ＦｅＳＯ４、Ｆｅ（ＳＯ３ＮＨ２）２、ＦｅＣｌ２、またはこれらの組み合わせを含むものである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００２７】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、前記メッキ溶液中のリン化合物の濃度は、０．０１−３．０Ｍである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００２８】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、前記リン化合物は、ＮａＨ２ＰＯ２、Ｈ３ＰＯ２、Ｈ３ＰＯ３、またはこれらの組み合わせを含むものである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００２９】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、前記メッキ溶液中のクロム化合物の濃度は、０．００１−２．０Ｍである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００３０】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、前記クロム化合物は、ＣｒＣｌ３、Ｃｒ２（ＳＯ４）３、ＣｒＯ３、またはこれらの組み合わせを含むものである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００３１】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、前記メッキ溶液中のニッケル化合物の濃度は、０．１−３．０Ｍである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００３２】
鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、前記ニッケル化合物は、ＮｉＳＯ４、ＮｉＣｌ２、またはこれらの組み合わせを含むものである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００３３】
前記鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、およびニッケル化合物を含むメッキ溶液を形成する段階は、前記鉄化合物、リン化合物、クロム化合物、ニッケル化合物、および添加剤をさらに含むメッキ溶液を形成する段階である、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００３４】
前記添加剤の濃度は、前記メッキ溶液中の０．００１−０．１Ｍである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００３５】
前記添加剤は、グリコール酸、サッカリン、ベータ−アラニン、ＤＬ−アラニン、コハク酸、またはこれらの組み合わせを含むものである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００３６】
前記鉄化合物、リン化合物、およびクロム化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、前記メッキ溶液のｐＨ範囲は、１−４である、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００３７】
前記鉄化合物、リン化合物、およびクロム化合物を含むメッキ溶液を形成する段階において、前記メッキ溶液の温度は、３０−１００℃である、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００３８】
前記形成されたメッキ溶液に電流を加える段階において、前記電流は、直流電流、またはパルス電流である、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００３９】
前記形成されたメッキ溶液に電流を加える段階において、電流密度は、１−１００Ａ／ｄｍ２である、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００４０】
前記電流を用いて、陰極板材に、重量％で、Ｐ：６．０−１３．０％、Ｃｒ：０．００２−０．１％、残部Ｆｅおよびその他不可避不純物を含むＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金層を電着する段階において、前記電流を用いて、陰極板材に、重量％で、Ｐ：６．０−１３．０％、Ｃｒ：０．００２−０．１％、Ｎｉ：０．５−５．０％、残部Ｆｅおよびその他不可避不純物を含むＦｅ−Ｐ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層を電着する段階である、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【００４１】
前記陰極板材から前記Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金層を剥離してＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板を得る段階において、前記陰極板材は、ステンレス、チタン、またはこれらの組み合わせである素材を含むものである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の一実施形態によれば、重量％で、Ｐ：６．０−１３．０％、Ｃｒ：０．００２−０．１％、残部Ｆｅおよびその他不可避不純物を含み、Ｎｉ：０．５−５．０％をさらに含むＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板に関し、これは、既存のＦｅ−Ｐ合金薄板に比べて、Ｃｒ添加によって生成された非晶質と結晶粒の混合相の効果で１．５Ｔ以上の飽和磁束密度およびより低い高周波鉄損を有することができる。また、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ−Ｎｉ合金の場合には、Ｎｉ添加によって硬度を低下させて加工性が非常に容易である。加えて、Ｓｉ、Ｍｎ、およびＡｌより比抵抗増加効果に優れたＰの添加および電気鋳造成形工程を用いて厚さ１００μｍ以下の磁気的特性に優れた極薄板を提供することができる。
【００４３】
これによって、高周波低鉄損超極薄Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金は、モータコア、インバータ、コンバータなどの軟磁性素材として活用可能である。また、既存の最高級無方向性電磁鋼板の６．５％Ｓｉ  ｓｔｅｅｌより安価で単純な工程を用いながらも、高周波特性がさらに優れたＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金極薄板を大量生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】Ｆｅ−１１重量％Ｐ素材をＸＲＤで分析した結果である。
【図２】本発明の一実施形態により製造されたＦｅ−１１重量％Ｐ−０．００２３重量％Ｃｒ素材をＸＲＤで分析した結果である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付した図面と共に詳細に後述する実施例を参照すれば明確になるであろう。しかし、本発明は、以下に開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現可能であり、単に本実施例は本発明の開示が完全になるようにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によってのみ定義される。明細書全体にわたって同一の参照符号は同一の構成要素を指し示す。
【００４６】
したがって、いくつかの実施例において、よく知られた技術は本発明が曖昧に解釈されるのを避けるために具体的に説明されない。別の定義がなければ、本明細書で使用される全ての用語（技術および科学的用語を含む）は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に共通して理解できる意味で使用されるはずである。明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。また、単数形は、文章で特に言及しない限り、複数形も含む。
【００４７】
本発明の一実施形態に係るＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板は、重量％で、Ｐ：６．０−１３．０％、Ｃｒ：０．００２−０．１％、残部Ｆｅおよびその他不可避不純物を含むものである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板である。
【００４８】
前記薄板は、重量％で、Ｎｉ：０．５−５．０％をさらに含むものである、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板であってもよい。
【００４９】
以下、本発明の一実施形態において、成分を限定した理由を説明する。
【００５０】
Ｐは、比抵抗を増加させて鉄損を低下させる役割を果たす。
【００５１】
Ｐの添加量が増加するほど比抵抗が増加する効果が同時に現れる。ただし、電気鋳造法で生産時、６重量％未満の場合には、非晶質相を形成しないため、追加的な比抵抗増加効果を期待しにくい。また、１３重量％を超えて添加する場合には、加工性が減少するため、商業的使用が困難になる。
【００５２】
Ｃｒは、結晶粒の形成で高周波鉄損を減少させる役割を果たす。
【００５３】
Ｃｒの含有量が０．００２重量％未満の場合、結晶粒を形成する特性が劣化することによって、非晶質−結晶粒の複合相を形成できなくなる。これによって、高周波鉄損を低減するのに困難があり得、０．１重量％を超える場合には、加工性が低下するため、０．１重量％以下で添加するのが良い。
【００５４】
また、Ｃｒの含有量が０．００２重量％以上の場合、非晶質−結晶粒の複合相の形成により飽和磁束密度が向上し、駆動モータなどの材料として使用が容易な１．５Ｔ以上の飽和磁束密度を有することができる。
【００５５】
これによって、前記Ｃｒが含有される薄板は、非晶質と結晶粒が混合された形態であり、非晶質ベースに対する結晶粒の体積分率は、１−１０％であってもよい。前記範囲を満足する場合、飽和磁束密度を向上させることができる。
【００５６】
また、前記薄板内の結晶粒の粒径は、０．１以上および１００ｎｍ以下であってもよい。
【００５７】
前記のように非晶質内に前記大きさ範囲のナノ結晶粒が混在する場合、非晶質単一相に比べて飽和磁束密度が向上できる。したがって、前記結晶粒の大きさが１００ｎｍ以上の場合には、鉄損の低下および飽和磁束密度の向上効果が低減されることがある。
【００５８】
前記粒径は、粒子の直径または大きさを意味するものであって、本発明の一実施形態または以下に開示される粒径は直径と定義する。
【００５９】
また、本明細書で開示される結晶粒の粒径は、ＸＲＤ分析法を利用して得られたデータの回折角と回折ビームの強度をＳｃｈｅｒｒｅｒ’  ｅｑｕａｔｉｏｎに代入して計算した結果である。
【００６０】
Ｎｉは、硬度を低下させて加工性を向上させる役割を果たす。
【００６１】
Ｎｉの含有量が０．５重量％以上および５．０重量％以下の場合、硬度を低下させて加工性を優れたものに向上させることができる。
【００６２】
ただし、５．０重量％を超える場合に、飽和磁束密度を１．５Ｔ未満に減少させて、駆動モータなどの材料として使用を制限することができる。これによって、産業上の利用可能性が低下するので、Ｎｉは前記範囲とし、飽和磁束密度は１．５Ｔ以上であってよい。前記飽和磁束密度は高いほど良いが、本明細書における飽和磁束密度は、より具体的には１．５以上２．０Ｔ以下であってもよい。
【００６３】
加えて、前記Ｎｉが含有される薄板のビッカース硬度値は、６００ＨＶ以下であってもよい。ビッカース硬度値が前記範囲の場合、薄板の加工性が改善できる。より具体的には、ビッカース硬度値は、３００以上および６００ＨＶ以下であってもよい。
【００６４】
また、前記Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の厚さは、１−１００μｍであってもよい。
【００６５】
前記範囲は、薄板の一般的な範囲で、前記範囲に本発明が制限されるわけではない。
【００６６】
以下、本発明の一実施形態に係るＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法について説明する。
【００６７】
Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板の製造方法は、まず、鉄化合物、リン化合物、およびクロム化合物を含むメッキ溶液を形成する段階を提供する。
【００６８】
前記鉄化合物、リン化合物、およびクロム化合物を含むメッキ溶液を形成する段階は、ニッケル化合物をさらに含むメッキ溶液を形成する段階を提供することができる。
【００６９】
前記段階において、メッキ溶液中の鉄化合物は、０．５−４．０Ｍの濃度範囲であってもよい。この範囲を満足する場合、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒメッキ層をうまく形成することができる。
【００７０】
具体例として、前記鉄化合物は、ＦｅＳＯ４、Ｆｅ（ＳＯ３ＮＨ２）２、ＦｅＣｌ２、またはこれらの組み合わせを含むことができる。ただし、本発明がこれに制限されるわけではない。
【００７１】
前記段階において、メッキ溶液中のリン化合物は、０．０１−３．０Ｍの濃度範囲であってもよい。この範囲を満足する場合、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒメッキ層をうまく形成することができる。
【００７２】
具体例として、前記リン化合物は、ＮａＨ２ＰＯ２、Ｈ３ＰＯ２、Ｈ３ＰＯ３、またはこれらの組み合わせを含むことができる。ただし、本発明がこれに制限されるわけではない。
【００７３】
前記段階において、メッキ溶液中のクロム化合物は、０．００１−２．０Ｍの濃度範囲であってもよい。この範囲を満足する場合、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒメッキ層をうまく形成することができる。
【００７４】
具体例として、前記クロム化合物は、ＣｒＣｌ３、Ｃｒ２（ＳＯ４）３、ＣｒＯ３、またはこれらの組み合わせを含むことができる。ただし、本発明がこれに制限されるわけではない。
【００７５】
前記段階において、メッキ溶液中のニッケル化合物は、０．１−３．０Ｍの濃度範囲であってもよい。この範囲を満足する場合、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒメッキ層をうまく形成することができる。具体例として、前記ニッケル化合物は、ＮｉＳＯ４、ＮｉＣｌ２、またはこれらの組み合わせを含むことができる。ただし、本発明がこれに制限されるわけではない。
【００７６】
また、前記メッキ溶液に添加剤をさらに含めてメッキ溶液を形成することができる。
【００７７】
前記添加剤は、０．００１−０．１Ｍの濃度範囲であってもよい。前記範囲を満足しない場合、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒメッキ層がうまく形成されないことがある。また、０．１Ｍを超えて添加する場合、メッキ層の形成効果が過度になって添加剤をさらに添加する意味が無くなり、経済的でないことがある。
【００７８】
より具体的には、グリコール酸、サッカリン、ベータ−アラニン、ＤＬ−アラニン、コハク酸、またはこれらの組み合わせを含むことができる。
【００７９】
前記メッキ溶液のｐＨ範囲は、１−４であってもよく、温度は、３０−１００℃であってもよい。
【００８０】
前記メッキ溶液のｐＨは、１つ以上の酸および／または１つ以上の塩基を添加することによって、ｐＨ範囲を１−４に調節することができる。
【００８１】
これによって、メッキ溶液のｐＨ範囲を満足する場合、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒメッキ層をうまく形成することができる。
【００８２】
また、メッキ浴の温度が３０−１００℃の場合、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒメッキ層をうまく形成することができる。
【００８３】
次に、前記形成されたメッキ溶液に電流を加える段階を提供する。
【００８４】
前記電流は、直流電流、またはパルス電流であってもよく、電流密度は、１−１００Ａ／ｄｍ２であってもよい。電流密度の範囲が前記と同じ時、Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒメッキ層をうまく形成することができる。
【００８５】
前記範囲内で電流密度を変化させてＰの組成を調節することができる。
【００８６】
また、前記電流を用いて、陰極板材に、重量％で、Ｐ：６．０−１３．０％、Ｃｒ：０．００２−０．１％、残部Ｆｅおよびその他不可避不純物を含むＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金層を電着する段階を提供することができる。
【００８７】
前記電流を用いて、陰極板材に、重量％で、Ｐ：６．０−１３．０％、Ｃｒ：０．００２−０．１％、Ｎｉ：０．５−５．０％、残部Ｆｅおよびその他不可避不純物を含むＦｅ−Ｐ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層を電着する段階を提供することができる。
【００８８】
最後に、前記陰極板材から前記Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金層を剥離してＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板を得る段階を提供する。
【００８９】
前記陰極板材は、ステンレス、チタン、またはこれらの組み合わせである素材を含むことができる。その他にも、耐酸性があり、酸化膜が存在する全ての物質は全て使用可能なため、前記素材に限定しない。
【００９０】
前記Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金薄板は、１−１００μｍの厚さであってもよい。
【００９１】
前記範囲は、薄板の一般的な範囲で、前記範囲に本発明が制限されるわけではない。
【００９２】
以下、実施例を通じて詳細に説明する。ただし、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるものではない。
【実施例】
【００９３】
［実施例１］
本発明の一実施形態に開示した鉄化合物、リン化合物、およびクロム化合物を含むメッキ溶液を形成した後、前記メッキ溶液に電流を加えた。
【００９４】
前記電流を用いて、陰極板材に、重量％で、Ｐ：６．０−１３．０％、Ｃｒ：０．００２−０．１％、残部Ｆｅおよびその他不可避不純物を含むＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金層を電着した。
【００９５】
したがって、前記陰極板材から前記Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ合金層を剥離してＦｅ−Ｐ−Ｃｒ薄板を得た。
【００９６】
ＰとＣｒの含有量を前述した範囲内で変化させ、実験した結果は下記表１の通りである。
【００９７】
【表１】
2018508648.tif 000003
【００９８】
前記表１に示されているように、本発明の実施例により、Ｆｅ−Ｐ合金と異なり、電気鋳造法で生産したＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金は、非晶質と結晶粒の混合相が現れる。これは、Ｃｒ添加によって形成された非晶質と結晶粒の混合相により、非晶質の単一相より鉄損が低下したことが分かる。
【００９９】
また、前述のように、発明材の非晶質−ナノ結晶粒の混合相において、ナノサイズの結晶粒は、全体体積の１−１０％分率だけ存在する。
【０１００】
さらに、前記表１における加工性は、パンチング加工時のクラック発生の有無により判断し、その結果、電気鋳造法で生産したＦｅ−Ｐ−Ｃｒ合金がそうでない合金に比べて優れていることが分かる。
【０１０１】
［実施例２］
本発明の一実施形態に開示した鉄化合物、リン化合物、およびクロム化合物を含むメッキ溶液を形成した後、前記メッキ溶液に電流を加えた。
前記電流を用いて、陰極板材に、重量％で、Ｐ：６．０−１３．０％、Ｃｒ：０．００２−０．１％、Ｎｉ：０．５−５．０％、残部Ｆｅおよびその他不可避不純物を含むＦｅ−Ｐ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層を電着した。
【０１０２】
したがって、前記陰極板材から前記Ｆｅ−Ｐ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層を剥離してＦｅ−Ｐ−Ｃｒ−Ｎｉ薄板を得た。
【０１０３】
Ｐ、Ｃｒ、およびＮｉの含有量を前述した範囲内で変化させ、実験した結果は下記表２の通りである。
【０１０４】
【表２】
2018508648.tif 000004
【０１０５】
前記表２は、電気鋳造法で製造されたＦｅ−Ｐ−Ｎｉ−Ｃｒ素材の成分に応じた硬度および飽和磁束密度を比較したものである。
【０１０６】
表２に示されているように、Ｎｉが添加されることによって硬度が低下することが分かり、Ｎｉの含有量が５．０重量％を超える場合、飽和磁束密度が１．５Ｔ未満になることを確認できる。
【０１０７】
以上、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明がその技術的な思想や必須の特徴を変更することなく、他の具体的な形態で実施可能であることを理解するであろう。
【０１０８】
そのため、以上に述べた実施例はあらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。本発明の範囲は、上記の詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲、そしてその均等概念から導出されるあらゆる変更または変更された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されなければならない。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2018508648.tif 000008
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