JPH05291019A - Ｆｅ基非晶質合金の製造方法 - Google Patents
Ｆｅ基非晶質合金の製造方法Info
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- JPH05291019A JPH05291019A JP4093150A JP9315092A JPH05291019A JP H05291019 A JPH05291019 A JP H05291019A JP 4093150 A JP4093150 A JP 4093150A JP 9315092 A JP9315092 A JP 9315092A JP H05291019 A JPH05291019 A JP H05291019A
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- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、磁性に有害なＡｌ，Ｔｉ，Ｚｒを
含む低純度の原料を使用するときに生ずる磁気特性の劣
化をおさえ、高純度並の磁気特性の優れたＦｅ基非晶質
合金を製造するための方法を提供する。 【構成】 主成分がＦｅ７５〜８５原子％、Ｓｉ１〜１
６原子％、Ｂ７〜１８原子％、Ｃ０〜４原子％の非晶質
合金において、原料にけい素鋼板や自動車用鋼板など一
般に使用される鉄鋼材料や、それらの切りくずやスクラ
ップなど、磁性に有害なＡｌ，Ｔｉ，Ｚｒのいずれかを
含む原料に、０．１〜１．５重量％のＣｕを添加するこ
とによって、有害な不純物による磁気特性の劣化をおさ
える。 【効果】 本発明のＦｅ基非晶質合金の製造方法は、低
純度の原料が使用できるため材料の低コスト化を図るこ
とができる。すなわち、Ｃｕを微量添加することによ
り、高価な高純度原料を用いたものと同等の特性が得ら
れる。
含む低純度の原料を使用するときに生ずる磁気特性の劣
化をおさえ、高純度並の磁気特性の優れたＦｅ基非晶質
合金を製造するための方法を提供する。 【構成】 主成分がＦｅ７５〜８５原子％、Ｓｉ１〜１
６原子％、Ｂ７〜１８原子％、Ｃ０〜４原子％の非晶質
合金において、原料にけい素鋼板や自動車用鋼板など一
般に使用される鉄鋼材料や、それらの切りくずやスクラ
ップなど、磁性に有害なＡｌ，Ｔｉ，Ｚｒのいずれかを
含む原料に、０．１〜１．５重量％のＣｕを添加するこ
とによって、有害な不純物による磁気特性の劣化をおさ
える。 【効果】 本発明のＦｅ基非晶質合金の製造方法は、低
純度の原料が使用できるため材料の低コスト化を図るこ
とができる。すなわち、Ｃｕを微量添加することによ
り、高価な高純度原料を用いたものと同等の特性が得ら
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電力トランス、高周波ト
ランス、リアクトルなどの鉄心に用いられるＦｅ基非晶
質合金の製造方法に関するものである。
ランス、リアクトルなどの鉄心に用いられるＦｅ基非晶
質合金の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電力トランスには従来よりけい素鋼板が
用いられている。これはけい素鋼板が低鉄損でかつ安価
なことによるためである。しかし近年における省エネル
ギーの要請はさらに強く、一層の低鉄損化が求められて
いる。けい素鋼板の低鉄損化に対して板厚を薄くする、
磁区を制御するなどの方法が開発されているが、鉄損の
低減効果が不充分であるだけでなく、材料コストの増大
を招く欠点をもつ。
用いられている。これはけい素鋼板が低鉄損でかつ安価
なことによるためである。しかし近年における省エネル
ギーの要請はさらに強く、一層の低鉄損化が求められて
いる。けい素鋼板の低鉄損化に対して板厚を薄くする、
磁区を制御するなどの方法が開発されているが、鉄損の
低減効果が不充分であるだけでなく、材料コストの増大
を招く欠点をもつ。
【０００３】電力トランスの鉄心材料として抜本的な低
鉄損特性を有するのが非晶質材料である。非晶質材料の
鉄損はけい素鋼板の約１／３〜１／５であり、これによ
る電力の節減効果は莫大である。非晶質材料の場合、製
造面、特性面で安定した材料を得るために、Ｆｅをはじ
めとする主要元素には高純度の原料が使用されている。
原料としてスクラップ材などを使用した場合、有害な不
純物の混入が避けられない。
鉄損特性を有するのが非晶質材料である。非晶質材料の
鉄損はけい素鋼板の約１／３〜１／５であり、これによ
る電力の節減効果は莫大である。非晶質材料の場合、製
造面、特性面で安定した材料を得るために、Ｆｅをはじ
めとする主要元素には高純度の原料が使用されている。
原料としてスクラップ材などを使用した場合、有害な不
純物の混入が避けられない。
【０００４】たとえばＡｌを含む原料を用いると、微量
であっても鉄損や透磁率が大幅に劣化することが知られ
ている。またＴｉについても特開昭５９−６４１４３号
公報に示されるように磁気特性を劣化させる。これまで
はこのような有害な不純物の混入を防ぐために高純度の
原料を用いる方向に力が注がれてきた。しかし現実の問
題として高純度の原料を用いることは製品のコストアッ
プを招くので問題となっていた。
であっても鉄損や透磁率が大幅に劣化することが知られ
ている。またＴｉについても特開昭５９−６４１４３号
公報に示されるように磁気特性を劣化させる。これまで
はこのような有害な不純物の混入を防ぐために高純度の
原料を用いる方向に力が注がれてきた。しかし現実の問
題として高純度の原料を用いることは製品のコストアッ
プを招くので問題となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は磁性に有害な
Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒを含む低純度の原料を使用するときに
生ずる磁気特性の劣化を抑え、高純度並の磁気特性の優
れたＦｅ基非晶質合金を製造するための方法を提供する
ことである。
Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒを含む低純度の原料を使用するときに
生ずる磁気特性の劣化を抑え、高純度並の磁気特性の優
れたＦｅ基非晶質合金を製造するための方法を提供する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｆｅa Ｓｉb
Ｂc Ｃd の範囲を主成分とし、かつ０．０１重量％以上
のＡｌ，Ｔｉ，Ｚｒの少なくともいずれかを含む低純度
の原料を用いるＦｅ基非晶質合金の製造において、該原
料に０．１〜１．５重量％のＣｕを添加することにより
磁気特性の劣化を防止することを特徴とするＦｅ基非晶
質合金の製造方法である。ここで、ａ＝７５〜８５（原
子％、以下おなじ）、ｂ＝１〜１６、ｃ＝７〜１８、ｄ
＝０〜４である。
Ｂc Ｃd の範囲を主成分とし、かつ０．０１重量％以上
のＡｌ，Ｔｉ，Ｚｒの少なくともいずれかを含む低純度
の原料を用いるＦｅ基非晶質合金の製造において、該原
料に０．１〜１．５重量％のＣｕを添加することにより
磁気特性の劣化を防止することを特徴とするＦｅ基非晶
質合金の製造方法である。ここで、ａ＝７５〜８５（原
子％、以下おなじ）、ｂ＝１〜１６、ｃ＝７〜１８、ｄ
＝０〜４である。
【０００７】上記主成分はＦｅが７５〜８５原子％、Ｓ
ｉが１〜１６原子％、Ｂが７〜１８原子％、Ｃが０〜４
原子％であり、鉄心材料に要求される飽和磁束密度（Ｂ
ｓ）、鉄損、透磁率、非晶質形成能、熱的安定性、機械
的性質などを考慮して選定したものである。副成分とし
て０．１〜１．５重量％のＣｕを添加することが本発明
のポイントである。
ｉが１〜１６原子％、Ｂが７〜１８原子％、Ｃが０〜４
原子％であり、鉄心材料に要求される飽和磁束密度（Ｂ
ｓ）、鉄損、透磁率、非晶質形成能、熱的安定性、機械
的性質などを考慮して選定したものである。副成分とし
て０．１〜１．５重量％のＣｕを添加することが本発明
のポイントである。
【０００８】ここでＣｕの量を規定した理由を述べる。
まず、０．１重量％未満では不純物元素Ａｌ，Ｔｉ，Ｚ
ｒによる特性劣化を抑える効果が認められない。一方
１．５重量％を超えて添加しても著しい効果の向上は認
められず、むしろ熱的安定性が低下し、磁気特性は劣化
する。また、材料の脆化を招き、機械特性が劣化する。
よって、本発明においてＣｕの添加量は、０．１〜１．
５重量％に限定した。
まず、０．１重量％未満では不純物元素Ａｌ，Ｔｉ，Ｚ
ｒによる特性劣化を抑える効果が認められない。一方
１．５重量％を超えて添加しても著しい効果の向上は認
められず、むしろ熱的安定性が低下し、磁気特性は劣化
する。また、材料の脆化を招き、機械特性が劣化する。
よって、本発明においてＣｕの添加量は、０．１〜１．
５重量％に限定した。
【０００９】次に本発明で用いることができる原料につ
いて述べる。まずＦｅの原料としては、電解鉄や高純鉄
の代わりに、けい素鋼板や自動車用鋼板など一般に使用
される鉄鋼材料や、それらの切りくずやスクラップなど
を用いることができる。Ｓｉについてもけい素鋼板の切
りくずやフェロシリコンなどを用いることができる。ま
たＢについては、従来は高純度化の必要性から、電解鉄
やＡｌなど有害な不純物を含まない高純度の鉄がフェロ
ボロンの原料として用いられていたが、Ａｌ，Ｔｉ，Ｚ
ｒなど有害とされていた不純物を含む低純度の鉄を使用
することができる。またフェロボロンの製造において電
気炉法だけでなく、アルミテルミット法を用いることが
できる。
いて述べる。まずＦｅの原料としては、電解鉄や高純鉄
の代わりに、けい素鋼板や自動車用鋼板など一般に使用
される鉄鋼材料や、それらの切りくずやスクラップなど
を用いることができる。Ｓｉについてもけい素鋼板の切
りくずやフェロシリコンなどを用いることができる。ま
たＢについては、従来は高純度化の必要性から、電解鉄
やＡｌなど有害な不純物を含まない高純度の鉄がフェロ
ボロンの原料として用いられていたが、Ａｌ，Ｔｉ，Ｚ
ｒなど有害とされていた不純物を含む低純度の鉄を使用
することができる。またフェロボロンの製造において電
気炉法だけでなく、アルミテルミット法を用いることが
できる。
【００１０】ここで基本組成に添加するＣｕの作用につ
いて述べる。上記のような原料を用いた場合、母合金に
は不純物であるＡｌ，Ｔｉ，Ｚｒが含まれ、これらが磁
気特性に悪影響を与える。図１はＡｌを含まない薄帯と
Ａｌを含んだ薄帯の表面状態を示したものである。Ａｌ
を含まない薄帯と比較した場合、Ａｌを含んだ薄帯の表
面にはＡｌが偏析しＳｉの偏析を妨げていることがわか
る。Ｓｉの表面への偏析を妨げられることによって磁気
特性を劣化させる。
いて述べる。上記のような原料を用いた場合、母合金に
は不純物であるＡｌ，Ｔｉ，Ｚｒが含まれ、これらが磁
気特性に悪影響を与える。図１はＡｌを含まない薄帯と
Ａｌを含んだ薄帯の表面状態を示したものである。Ａｌ
を含まない薄帯と比較した場合、Ａｌを含んだ薄帯の表
面にはＡｌが偏析しＳｉの偏析を妨げていることがわか
る。Ｓｉの表面への偏析を妨げられることによって磁気
特性を劣化させる。
【００１１】図２はＡｌとＣｕを同時に含んだ薄帯と、
図３はＣｕを含まない薄帯のＧＤＳで測定した表面状態
の分析結果を示したものである。注目すべきは、Ｃｕを
含まない薄帯はＡｌが表面に偏析しているのに対し、Ｃ
ｕを含んだ薄帯の表面にはＡｌの偏析が見られない。こ
のことは、Ｃｕの添加によって、Ａｌの表面偏析を抑制
したことを示すものである。
図３はＣｕを含まない薄帯のＧＤＳで測定した表面状態
の分析結果を示したものである。注目すべきは、Ｃｕを
含まない薄帯はＡｌが表面に偏析しているのに対し、Ｃ
ｕを含んだ薄帯の表面にはＡｌの偏析が見られない。こ
のことは、Ｃｕの添加によって、Ａｌの表面偏析を抑制
したことを示すものである。
【００１２】図４はＣｕを含まない薄帯とＣｕを含んだ
薄帯の表面状態を示したものである。Ｃｕを添加するこ
とによってＳｉが表面に著しく偏析する。Ｓｉの表面富
化が結晶化を抑制する作用は明らかでないが、Ｓｉが非
晶質形成能向上に有効であることと関係しているものと
推定できる。すなわちＳｉの表面富化によってＡｌ，Ｔ
ｉ，Ｚｒによる特性劣化が抑えられると考えられる。
薄帯の表面状態を示したものである。Ｃｕを添加するこ
とによってＳｉが表面に著しく偏析する。Ｓｉの表面富
化が結晶化を抑制する作用は明らかでないが、Ｓｉが非
晶質形成能向上に有効であることと関係しているものと
推定できる。すなわちＳｉの表面富化によってＡｌ，Ｔ
ｉ，Ｚｒによる特性劣化が抑えられると考えられる。
【００１３】次に本発明の実施態様について述べる。ま
ず上述の組成範囲となるように配合した原料あるいは母
合金を溶解し、通常の液体急冷法で非晶質連続薄帯とす
る。たとえば単ロール法の場合、使用するノズルは単一
スリットノズルまたは多重スリットノズル、あるいはラ
ップした多孔ノズルを用いることができる。ロールの材
質はＣｕ，Ｆｅあるいはそれらの合金などでもよい。以
上説明した非晶質薄帯の製造法はとくに限定するもので
はなく、ベルト法、双ロール法、遠心急冷法、液中紡糸
法、キャビテーション法など他の方法を採用することも
できる。
ず上述の組成範囲となるように配合した原料あるいは母
合金を溶解し、通常の液体急冷法で非晶質連続薄帯とす
る。たとえば単ロール法の場合、使用するノズルは単一
スリットノズルまたは多重スリットノズル、あるいはラ
ップした多孔ノズルを用いることができる。ロールの材
質はＣｕ，Ｆｅあるいはそれらの合金などでもよい。以
上説明した非晶質薄帯の製造法はとくに限定するもので
はなく、ベルト法、双ロール法、遠心急冷法、液中紡糸
法、キャビテーション法など他の方法を採用することも
できる。
【００１４】
実施例１ 市販の２種類の低純度原料を用いて目標組成（Ｆｅ80.5
Ｓｉ6.5 Ｂ12Ｃ1 （原子％））の母合金を作製した。化
学分析の結果、それぞれにＡｌが０．０２重量％，０．
０５重量％，０．１重量％が含まれていた。この２種類
の母合金にＣｕを０．５重量％添加したものを母合金と
して、単ロール急冷法を用いて薄帯に作製した。薄帯の
幅は２５mm、板厚は約２５μｍであった。作製した薄帯
はＸ線回析法により非晶質であることが確認された。
Ｓｉ6.5 Ｂ12Ｃ1 （原子％））の母合金を作製した。化
学分析の結果、それぞれにＡｌが０．０２重量％，０．
０５重量％，０．１重量％が含まれていた。この２種類
の母合金にＣｕを０．５重量％添加したものを母合金と
して、単ロール急冷法を用いて薄帯に作製した。薄帯の
幅は２５mm、板厚は約２５μｍであった。作製した薄帯
はＸ線回析法により非晶質であることが確認された。
【００１５】この薄帯を長さ１２０mmに切り出した後、
長さ方向に約２０Oeの直流磁界をかけながらＡｒ気流中
でアニールした。アニール条件は保定時間を１時間と
し、温度は３８０℃とした。表１に本発明によって得ら
れた薄帯の磁気特性を示す。また比較のために同じ母合
金を用いＣｕを添加しないものの特性も表１に示した。
長さ方向に約２０Oeの直流磁界をかけながらＡｒ気流中
でアニールした。アニール条件は保定時間を１時間と
し、温度は３８０℃とした。表１に本発明によって得ら
れた薄帯の磁気特性を示す。また比較のために同じ母合
金を用いＣｕを添加しないものの特性も表１に示した。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１から明らかなように、Ａｌを０．０２
％以上含有するものは高純度の原料によって得られた薄
帯と比較して、鉄損は約３倍に増加し、印加磁界１Oeの
時の磁束密度は約１／３に低下している。一方本発明に
よって得られたＣｕの添加された薄帯は、Ａｌが含まれ
ていても優れた磁気特性（鉄損（Ｗ1.3/50）＜２００mw
／kg、磁束密度（Ｂ1 ）＞１．５Ｔ）を示す。
％以上含有するものは高純度の原料によって得られた薄
帯と比較して、鉄損は約３倍に増加し、印加磁界１Oeの
時の磁束密度は約１／３に低下している。一方本発明に
よって得られたＣｕの添加された薄帯は、Ａｌが含まれ
ていても優れた磁気特性（鉄損（Ｗ1.3/50）＜２００mw
／kg、磁束密度（Ｂ1 ）＞１．５Ｔ）を示す。
【００１８】この特性は高純度の原料によって得られた
薄帯と同等である。なお、表１において、Ｗ13/50 は磁
束密度１．３Ｔ、周波数５０Hzにおける鉄損、Ｂ1 は磁
界１Oeにおける磁束密度を示す。またＸ線回析は薄帯の
自由面に対して行った。○印は結晶化のピークが認めら
れないもの、すなわち結晶化していないもの、×印は結
晶化のピークが観測されたものを示す。
薄帯と同等である。なお、表１において、Ｗ13/50 は磁
束密度１．３Ｔ、周波数５０Hzにおける鉄損、Ｂ1 は磁
界１Oeにおける磁束密度を示す。またＸ線回析は薄帯の
自由面に対して行った。○印は結晶化のピークが認めら
れないもの、すなわち結晶化していないもの、×印は結
晶化のピークが観測されたものを示す。
【００１９】実施例２ 実施例１で用いたものと同じ市販の低純度原料を用いて
作製した目標組成Ｆｅ78Ｓｉ12Ｂ10（原子％）の合金
に、Ｃｕを１．０重量％添加したものを薄帯とした後、
同様に磁気特性を測定した。測定試料の採取方法やアニ
ール条件などは実施例１と同じである。実施例１と異な
る点は非晶質薄帯製造に多重スリット法を用いたことで
ある。
作製した目標組成Ｆｅ78Ｓｉ12Ｂ10（原子％）の合金
に、Ｃｕを１．０重量％添加したものを薄帯とした後、
同様に磁気特性を測定した。測定試料の採取方法やアニ
ール条件などは実施例１と同じである。実施例１と異な
る点は非晶質薄帯製造に多重スリット法を用いたことで
ある。
【００２０】具体的には、スリット幅０．４mmのスリッ
ト３枚を１mm間隔で並べた多重ノズルを用いた。得られ
た非晶質薄帯の板厚は６０μｍであった。磁気特性評価
の結果は実施例１と同様に、良好な特性（鉄損（Ｗ
1.3/50）＜２００mw／kg、磁束密度（Ｂ1 ）＞１．５
Ｔ）を示し、高純度原料を用いた薄帯と同等の特性値を
示した。
ト３枚を１mm間隔で並べた多重ノズルを用いた。得られ
た非晶質薄帯の板厚は６０μｍであった。磁気特性評価
の結果は実施例１と同様に、良好な特性（鉄損（Ｗ
1.3/50）＜２００mw／kg、磁束密度（Ｂ1 ）＞１．５
Ｔ）を示し、高純度原料を用いた薄帯と同等の特性値を
示した。
【００２１】
【発明の効果】本発明のＦｅ基非晶質合金の製造方法
は、低純度の原料が使用できるため材料の低コスト化が
可能となる。すなわち、微量のＣｕを添加することによ
り、高価な高純度原料を用いたものと同等の特性が得ら
れる。
は、低純度の原料が使用できるため材料の低コスト化が
可能となる。すなわち、微量のＣｕを添加することによ
り、高価な高純度原料を用いたものと同等の特性が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はＧＤＳ（グロー放電発光分光法）によ
る表面状態の分析結果で、Ａｌを含んだ薄帯のＡｌ，Ｓ
ｉ，Ｏ濃度の深さ方向プロファイルを比較した図表、
（ｂ）は同じくＡｌを含まない薄帯の例の図表である。
る表面状態の分析結果で、Ａｌを含んだ薄帯のＡｌ，Ｓ
ｉ，Ｏ濃度の深さ方向プロファイルを比較した図表、
（ｂ）は同じくＡｌを含まない薄帯の例の図表である。
【図２】ＡｌとＣｕを同時に含んだ薄帯のＧＤＳで測定
した表面状態の分析結果を示した図表である。
した表面状態の分析結果を示した図表である。
【図３】Ｃｕを含まない薄帯の例の図表である。
【図４】（ａ）はＣｕを含んだ薄帯のＧＤＳで測定した
表面状態の分析結果を示した図表、（ｂ）はＣｕを含ま
ない薄帯の例の図表である。
表面状態の分析結果を示した図表、（ｂ）はＣｕを含ま
ない薄帯の例の図表である。
Claims (1)
- 【請求項１】 合金組成がＦｅa Ｓｉb Ｂc Ｃd で表示
されるＦｅ基非晶質合金の製造において、０．０１重量
％以上のＡｌ，Ｔｉ，Ｚｒの少なくとも１種を不純物と
して含む低純度の原料を用いるＦｅ基非晶質合金の製造
において、該原料に０．１〜１．５重量％のＣｕを添加
することにより磁気特性の劣化を防止することを特徴と
するＦｅ基非晶質合金の製造方法。ここで、ａ＝７５〜
８５原子％、ｂ＝１〜１６原子％、ｃ＝７〜１８原子
％、ｄ＝０〜４原子％である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4093150A JPH05291019A (ja) | 1992-04-13 | 1992-04-13 | Ｆｅ基非晶質合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4093150A JPH05291019A (ja) | 1992-04-13 | 1992-04-13 | Ｆｅ基非晶質合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291019A true JPH05291019A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=14074515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4093150A Pending JPH05291019A (ja) | 1992-04-13 | 1992-04-13 | Ｆｅ基非晶質合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05291019A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009096382A1 (ja) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Hitachi Metals, Ltd. | アモルファス軟磁性合金、アモルファス軟磁性合金薄帯、アモルファス軟磁性合金粉末およびそれを用いた磁心並びに磁性部品 |
| JP2012021190A (ja) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Hitachi Metals Ltd | 非晶質合金薄帯および非晶質合金薄帯を有する磁性部品 |
| CN111118414A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-08 | 江苏大学 | 一种以标准粗铜制备铜基非晶合金的方法 |
| US10730105B2 (en) | 2013-01-25 | 2020-08-04 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Method for producing a flat steel product with an amorphous, partially amorphous or fine-crystalline microstructure and flat steel product with such characteristics |
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-
1992
- 1992-04-13 JP JP4093150A patent/JPH05291019A/ja active Pending
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