鐵基非晶合金薄帶制造技術

一種高磁通量密度且低鐵損的Fe－B－Si系非晶合金薄帶，由以下成分組成構成：以化學式：FexBySiz(在此，x：78～83at％、y：8～15at％、z：6～13at％)表示，優選還含有選自Cr：0.2～1at％、Mn：0.2～2at％中的一種或兩種，更優選還含有選自C：0.2～2at％、P：0.2～2at％、Sn：0.2～1at％及Sb：0.2～1at％中的一種或兩種以上，在該非晶合金薄帶中，與冷卻輥接觸的面中的氣穴的個數為8個/mm2以下，并且氣穴的輥周向平均長度為0.5mm以下。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及適合用于卷鐵芯變壓器的鐵芯材料的鐵基非晶合金薄帶，具體而言， 涉及高磁通量密度且低鐵損的Fe-B-Si系非晶合金薄帶。
技術介紹
對于配電用變壓器等的鐵芯，存在使用利用了Fe-B-Si系的非晶合金薄帶的 卷鐵芯的情況。作為用于該卷鐵芯的材料，例如具有專利文獻1~3所公開的、將以Fe為 基底（base)且在Fe中添加了B、Si等而得到的鐵基合金的熔液向高速旋轉的冷卻輥的表 面噴出使其急冷凝固而得到的、厚度幾十μπι的非晶合金薄帶。 該Fe-Β-Si系的非晶合金薄帶與以往的利用二次再結晶制造的方向性電磁鋼 板相比具有鐵損低的優點，但由于飽和磁通量密度低而不得不使設計磁通量密度小，因此 存在變壓器大型化、需要大量的線圈的銅線這樣的問題。 專利文獻1:日本特開昭54 - 148122號公報 專利文獻2:日本特開昭55 - 094460號公報 專利文獻3:日本特開昭57-137451號公報
技術實現思路
因此，進行了通過提高非晶合金的Fe的成分比率來提高飽和磁通量密度、增大 設計磁通量密度的技術開發，得到了一定程度的改善效果。但是，關于Fe的成分比率提 高的合金，非晶質的穩定性降低，因此難以穩定地得到低鐵損。另外，存在在加工成卷鐵 芯的狀態下測定的鐵損與在原材料中測定的鐵損相比增大的、所謂"增大系數（building factor)"大的問題。 本專利技術是鑒于現有技術所具有上述問題點而完成的，其目的在于提供一種高磁通 量密度且能夠穩定地得到低鐵損的卷鐵芯的Fe-B-Si系非晶合金薄帶。 本申請專利技術人為了解決上述課題反復進行了銳意研究。結果發現，在Fe-B-Si 系的鐵基非晶合金薄帶中，通過使薄帶的表面性狀適當化，能夠在維持高磁通量密度的同 時抑制加工成卷鐵芯時的鐵損的增大，從而開發出了本專利技術。g卩，本專利技術為一種鐵基非晶合金薄帶，由以化學式：FexBySiz(在此，x:78~ 83at%、y :8~15at%、z :6~13at%)表示的成分組成構成，與冷卻輯接觸的面中的氣穴 的個數為8個/mm2以下，并且上述氣穴的輥周向平均長度為0. 5mm以下。 本專利技術的鐵基非晶合金薄帶的特征在于，在上述成分組成的基礎上，還含有選自 Cr :0· 2~lat%、Μη :0· 2~2at%中的一種或兩種。另外，本專利技術的鐵基非晶合金薄帶的特征在于，在上述成分組成的基礎上，還含有 選自C :0· 2~2at%、P :0· 2~2at%、Sn :0· 2~lat%及Sb :0· 2~lat%中的一種或兩種 以上。另外，本專利技術的鐵基非晶合金薄帶的特征在于，該鐵基非晶合金薄帶用于卷鐵芯 變壓器。 專利技術效果 根據本專利技術，能夠提供一種高磁通量密度且加工成卷鐵芯時的鐵損特性優異的鐵 基非晶合金薄帶，因此能夠穩定地制造低鐵損的變壓器。【附圖說明】 圖1是說明通過單輥式急冷薄帶制造裝置噴出熔液而制造非晶質的急冷薄帶的 方法的示意圖。【具體實施方式】 首先，說明成為開發本專利技術的契機的實驗。 將由Fe:80at%、B:10at%、Si:9at%、C:0· 5at%構成的成分組成的合金熔液向 高速旋轉的單輥式的銅制急冷輥外周面噴出，使其急冷凝固而制成厚度為25μπκ寬度為 100mm的鐵基非晶合金薄帶，之后將其卷繞成卷。此時，使急冷輥的表面性狀及熔液噴出時 的氣氛進行各種變化。 接著，將如上所述地得到的合金薄帶卷繞于直徑Φ200mm、寬度105mm的石英玻璃 制筒管（bobbin)，制作重量2kg的環形鐵芯（toroidalcore)。從在同一條件下制造的合金 薄帶分別各制作三個上述的環形鐵芯，在施加1600A/m的磁場的狀態下且在氮氣氣氛中， 對這些鐵芯分別在360°C、380°C及400°C的溫度下實施1小時的退火。 之后，在上述退火后的鐵芯上卷繞1次線圈及2次線圈，在1. 3T、50Hz的條件下進 行交流磁化，測定了鐵芯的鐵損W13/5。。需要說明的是，在測定上述鐵損時，存在因退火而導 致薄帶彼此發生粘著（sticking)從而使鐵損增大的情況，因此反復實施對鐵芯施加沖擊 來消除粘著狀態的"粘著除去（removalofsticking)"，并采用鐵損值成為最低的退火溫 度下的鐵損值作為該合金的鐵損值。 關于如上所述地測定的環形鐵芯的鐵損值，盡管是從相同的成分、厚度、寬度的合 金薄帶制作的，但仍產生了大的偏差。因此，對鐵損大的薄帶與鐵損小的薄帶的與急冷輥接 觸一側的表面進行了觀察，結果在鐵損大的薄帶的表面存在很多凹陷，尤其是觀察到很多 在鑄造方向（輥周向）上長地延伸的凹陷。這樣的凹陷是在形成薄帶時在熔液與急冷輥表 面之間卷入氣氛氣體而形成的，被稱為所謂"氣穴（airpocket) "，已知其根據急冷輥的表 面性狀、表面溫度、氣氛等的不同，而產生個數、形狀也不同。 因此，通過光學顯微鏡將薄帶的與急冷輥接觸一側的表面放大至20倍并拍攝照 片，測定了氣穴的、每單位面積的產生個數以及輥周向的平均長度。另外，調查并比較了以 往被設為表示適宜的表面性狀的指標的算數平均粗糙度Ra、氣穴面積率。結果得知，即使 Ra和氣穴面積率為相同程度，在產生的氣穴的每單位面積的個數多的情況、產生的氣穴形 成沿輥周向長的形狀的情況下，鐵損特性也變差。 本專利技術是基于上述見解而開發的。 接著，本申請專利技術人進一步將使Fe、B及Si的組成變化并改變Cr、Μη或其他元素 的添加范圍而得到的各種成分組成的合金熔液熔解，進行了與上述相同的實驗，調查了鐵 基非晶合金的成分組成對卷鐵芯的磁特性的影響。結果發現，通過在上述表面性狀的適當 化的基礎上如以下說明那樣將Fe-B-Si系非晶合金的成分組成適當化，而能夠得到高 磁通量密度且卷鐵芯的鐵損特性優異的鐵基非晶合金薄帶。 首先，本專利技術的鐵基非晶合金薄帶需要由以化學式：FexBySiz(在此，X:78~ 83at%、y:8~15at%、z:6~13at% )表示的成分組成構成。 Fe:78 ~83at% Fe是本專利技術的Fe-B-Si系非晶合金的基底成分。若Fe低于78at%，則磁通 量密度過度降低，另一方面，若Fe超過83at%，則導致非晶質的穩定性和鐵損特性的降低。 因此，Fe設為78~83at%的范圍。優選是80~82at%的范圍。 B:8 ~15at% B是為了使本專利技術的合金非晶化而所需的元素，若B低于8at%，則難以穩定地進 行非晶化。另一方面，若B超過15at%，則磁通量密度降低，并且導致原料成本的增大。因 此，B設為8~15at%的范圍。優選是9~13at%的范圍。Si:6 ~13at%Si是實現鐵損的降低和非晶化所需的元素，若Si低于6at%，則鐵損增大、非晶 化變得不穩定。另一方面，若Si超過13at%，則磁通量密度大幅降低。因此，Si設為6~ 13at%的范圍。優選是7~llat%的范圍。 關于本專利技術的鐵基非晶合金薄帶，以進一步提高鐵損改善效果為目的，能夠在上 述基本成分組成的基礎上，以內數（日語：內數）、即相對于合金整體添加選自Cr:0.2~ lat%及Μη:0· 2~2at%中的一種或兩種。 Cr及Μη具有降低卷鐵芯的鐵損的效果，因此優選分別添加0. 2at%以上。在氣穴 少的薄帶中，卷繞成鐵本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鐵基非晶合金薄帶，其特征在于，由以化學式:FexBySiz表示的成分組成構成，其中，x:78～83at％、y:8～15at％、z:6～13at％，與冷卻輥接觸的面中的氣穴的個數為8個/mm2以下，并且所述氣穴的輥周向平均長度為0.5mm以下。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：岡部誠司，志賀信勇，今村猛，
申請(專利權)人：杰富意鋼鐵株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP