軟磁性合金薄帶、用其所制的磁性部件及其制法制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及用單輥法制造的寬度ｄｍｍ的軟磁性合金薄帶，涉及在薄帶寬度方向的翹曲為０．２×ｄｍｍ以下，而且是連續(xù)５０ｍ以上的軟磁性合金薄帶。由單輥法制造的本發(fā)明專利技術(shù)軟磁性合金薄帶，在與輥接觸的表面上所形成的空氣囊寬度在３５μｍ以下，空氣囊的長(zhǎng)度在１５０μｍ以下，與輥接觸的表面中心線平均粗糙度Ｒａ為０．５μｍ以下。（*該技術(shù)在2020年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2000年4月13日，申請(qǐng)?zhí)枮?0106498.3，專利技術(shù)名稱為“軟磁性合金薄帶、用其所制的磁性部件及其制法”的中國專利技術(shù)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。本專利技術(shù)涉及用單輥法所制的軟磁性合金薄帶，涉及薄帶寬向的翹曲度小并且薄帶表面狀態(tài)優(yōu)良的長(zhǎng)尺寸的軟磁性合金薄帶；以及用其所制成的磁性部件以及該軟磁性合金薄帶的制造方法。由于用單輥法所制造的非晶質(zhì)合金、毫微晶體合金等軟磁性合金薄帶具有優(yōu)良軟磁特性，可用于各種變壓器、扼流圈、傳感器和磁屏蔽等。作為其代表性的材料已知的有特公平4-4393號(hào)(USP 4881989)公報(bào)和特開平1-242755號(hào)公報(bào)所記載的Fe-Cu-(Nb，Ti，Zr，Hf，Mo，W，Ta)-Si-B系合金和Fe-Cu-(Nb，Ti，Zr，Hf Mo，W，Ta)-B系合金等。已知毫微晶體軟磁性合金是將非晶質(zhì)合金微晶化而具有良好軟磁特性的合金其晶體粒徑在50nm以下，幾乎沒有如非晶質(zhì)合金中的熱不穩(wěn)定性，顯示出與Fe系非晶質(zhì)合金同等程度的高飽和磁通密度和低磁致伸縮的優(yōu)良軟磁特性。而且還知道毫微結(jié)晶軟磁性合金的經(jīng)時(shí)變化小，其溫度特性優(yōu)越。由于與雙輥法等方法相比，單輥法的大量生產(chǎn)性優(yōu)越，因此，它正成為現(xiàn)在非晶質(zhì)合金薄帶和毫微晶體合金用的非晶質(zhì)合金薄帶制造方法的主流。附圖說明圖1是單輥裝置一例的示意圖。將母合金在陶瓷和石英所制噴嘴中熔化，在壓力p下加壓，將合金熔液從噴嘴的縫隙噴到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上，通過超急冷卻可制造厚度為2～100μm程度的非晶質(zhì)合金薄帶。以非晶質(zhì)合金薄帶和毫微晶體合金用的非晶質(zhì)合金薄帶作為原料的合金薄帶來說是相同的，因此，在本專利技術(shù)中將兩者總稱之為軟磁性合金薄帶。已知以單輥法所制的軟磁性合金薄帶為了防止結(jié)晶化和薄帶的脆化，盡快地加快冷卻速度，降低薄帶的溫度是必要的。又，當(dāng)軟磁性合金薄帶的寬度大時(shí)，薄帶就粘結(jié)在冷卻輥上，必須強(qiáng)制地將其從輥?zhàn)由蟿冸x下來。一般以盡可能遠(yuǎn)離噴嘴正下方的位置，其薄帶的溫度低，因此，即使從非晶質(zhì)化和脆化觀點(diǎn)看來，剝離的距離以盡量遠(yuǎn)些為宜。然而，在實(shí)際制造過程中，各種條件綜合在一起，有時(shí)，只能制造在寬度方向上翹曲大而長(zhǎng)度短的薄帶。翹曲的薄帶在卷繞時(shí)或疊層時(shí)，難以處理，當(dāng)制造卷繞磁芯和疊層磁芯時(shí)，造成在薄帶間的空隙，發(fā)生占空因數(shù)低等問題。又，當(dāng)必要時(shí)將薄帶分切時(shí)，對(duì)短而破斷的薄帶來說，將薄帶安裝在切條機(jī)上的次數(shù)增加所以有成本也增加的問題。又，如將翹曲的薄帶強(qiáng)制地?cái)偲蕉褂脮r(shí)，則存在應(yīng)力易于殘留、軟磁特性也下降這樣的問題。另一方面，已知在與輥接觸的一側(cè)的薄帶表面(以下稱為輥接觸面)上，由于卷入空氣而形成空氣囊。圖2示出在輥?zhàn)咏佑|面一側(cè)所形成的空氣囊的形狀的示意圖。該空氣囊一般以薄帶縱向上延伸的形狀而凹陷著。為此，在將這樣薄帶作磁芯使用時(shí)，形成占空因數(shù)低的原因，因此，盡量減少空氣囊的數(shù)目是重要的。然而，在大量制造寬幅的薄帶中，僅僅減少空氣囊的數(shù)目，從而減少其所占面積率時(shí)，則得不到它本來應(yīng)該得到的優(yōu)良磁性。已知，這些翹曲和空氣囊的影響特別在大量制造作為Fe基毫微晶體軟磁合金薄帶母材料的Fe-(Cu，Au)-M-Si-B系和Fe-(Cu，Au)-M-B系的寬幅非晶質(zhì)薄帶中更為明顯的。還已知即使在非晶質(zhì)狀態(tài)下將其用于磁芯時(shí)，特別是由于空氣囊部分的結(jié)晶化，其低頻率的磁性有低下的問題。因此，本專利技術(shù)的目的在于，以單輥法制造在寬向的翹曲小而長(zhǎng)度長(zhǎng)的軟磁性合金薄帶而且其輥接觸面一側(cè)的空氣囊大小和凹坑都小的軟磁性合金磁帶；本專利技術(shù)還提供用其所制造的其占空因數(shù)和軟磁特性都高的磁性部件；以及上述軟磁性合金的制造方法。本申請(qǐng)的專利技術(shù)人為弄清在制造中產(chǎn)生上述軟磁性合金薄帶的翹曲和空氣囊的主要原因，通過制定該翹曲和空氣囊的范圍而解決上述問題的。首先，關(guān)于薄帶翹曲的發(fā)生，雖然在縱向上也有發(fā)生，但這里專指寬向的翹曲。寬向的翹曲在寬度較小的薄帶上幾乎不成問題，但在幅寬的薄帶中，如果制造條件不恰當(dāng)則明顯出現(xiàn)，特別是薄帶的厚度薄時(shí)，翹曲更為明顯地呈現(xiàn)。作為用于磁芯等各種磁性部件的合適的軟磁性合金薄帶，當(dāng)其幅寬為dmm時(shí)，薄帶的寬向翹曲則應(yīng)在0.2×dmm以下；而且，該薄帶的全長(zhǎng)為50m以上的連續(xù)長(zhǎng)尺寸者為宜。又，當(dāng)該薄帶的厚度為25μm以下，幅寬d為10mm以上時(shí)；還有，薄帶的厚度在25μm以下，幅寬為20μm以上時(shí)要求其翹曲也如上所述。用歷來的制造條件得不到具有上述翹曲量和長(zhǎng)度的薄帶。例如，已知當(dāng)輥溫度過低時(shí)，薄帶發(fā)生翹曲。其理由還不十分清楚，但可認(rèn)為，以噴嘴噴到冷卻輥上的金屬熔液，其在輥?zhàn)由瞎袒头蔷з|(zhì)化時(shí)的、在噴嘴附近的凝固過程和薄帶的溫度分布有關(guān)聯(lián)。已知如果從噴嘴正下方到薄帶剝離的距離不適當(dāng)?shù)脑挘瑒t在制造幅寬的薄帶中薄帶就斷裂，制造不出連續(xù)的長(zhǎng)尺寸的薄帶。也就是，本專利技術(shù)的軟磁性合金薄帶是將合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)中的金屬冷卻輥上，用單輥法制造合金薄帶，將合金熔液噴出后經(jīng)5秒鐘以上后的冷卻輥表面的溫度保持在80℃以上、300℃以下，并且，在作為從噴嘴縫隙正下方的輥?zhàn)油庵艿奈恢玫窖剌佔(zhàn)油庵芩鶞y(cè)距離為100mm到1500mm的范圍內(nèi)進(jìn)行合金薄帶從冷卻輥上剝離，從而，如果幅寬為d的薄帶，則可制造其薄帶寬向的翹曲在0.2×dmm以下，而且縱向?yàn)?0m以上的連續(xù)的軟磁性合金薄帶。用該薄帶制成磁芯等時(shí)，可制造尺寸精度和空占因數(shù)都高、而且軟磁特性優(yōu)良的磁芯等。再者，這樣的翹曲是由所制造的非晶質(zhì)合金薄帶的薄帶狀態(tài)所決定的，但它并不規(guī)定熱處理和加工后或用于磁芯后的翹曲。本專利技術(shù)還涉及輥接觸面的表面性質(zhì)。這個(gè)專利技術(shù)是從如下知識(shí)所得在薄帶制造中，當(dāng)輥?zhàn)訙囟壬仙龝r(shí)，尺寸大的空氣囊部結(jié)晶化，磁性變壞；以及當(dāng)與空氣囊凹坑深度相關(guān)的表面粗糙度Ra也不小時(shí)，磁性低劣。也就是，當(dāng)軟磁性合金薄帶在輥?zhàn)咏佑|面上所形成的空氣囊的寬度為35μm以下；空氣囊的長(zhǎng)度為150μm以下；輥?zhàn)咏佑|面中心線平均粗度Ra在0.5μm以下時(shí)，則其空占因數(shù)和軟磁特性都優(yōu)良。這里，已知在磁性能方面具有特定的輥接觸面的表面性質(zhì)是重要的，從這點(diǎn)可知在本專利技術(shù)中，制造時(shí)的熔液噴出噴嘴的壓力、冷卻輥的周向速度以及冷卻輥和噴嘴端的間隔是重要的。也就是，將合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)中的金屬冷卻輥上，以單輥法來制造合金薄帶中，通過將合金熔液的噴出噴嘴的噴出壓力控制在270gf/cm2以上，還將冷卻輥的周向速度控制在22m/s以上；優(yōu)選是將冷卻輥和噴嘴頂端的間隔控制在20μm以上、200μm以下，就可制造高質(zhì)量且穩(wěn)定的大量生產(chǎn)的合金薄帶。再者，輥接觸面的空氣囊大量形成，尺寸大小的分布也大，但本專利技術(shù)中所定義的空氣囊寬度是將在輥接觸面的0.4mm×0.5mm范圍內(nèi)所形成多數(shù)的空氣囊中其寬度最大的空氣囊寬度定為W；本專利技術(shù)所定義的空氣囊的長(zhǎng)度是將輥接觸面的0.4mm×0.5mm范圍內(nèi)所形成多數(shù)空氣囊中的其最長(zhǎng)的空氣囊的長(zhǎng)度定為L(zhǎng)。W和L按照?qǐng)D2示意圖所示那樣來定義。又，和輥接觸的表面中心線平均粗度Ra是在上述軟磁性合金薄帶的寬向上、按JISB 0601中所規(guī)定的切斷(Cut off)值λc定為0.8mm、將測(cè)定長(zhǎng)度定為切斷值的至少5倍時(shí)所求的值。圖1是制造本專利技術(shù)軟磁性合金薄帶的單輥裝置示意圖；圖2是在本專利技術(shù)軟磁性合金薄帶的輥接觸面一側(cè)所形成的空氣囊形狀示意圖；圖3是本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
軟磁性合金薄帶，其特征在于，用單輥法制造寬度ｄｍｍ的合金薄帶，薄帶寬度方向的翹曲在０．２×ｄｍｍ以下。

【技術(shù)特征摘要】
JP 1999-4-15 107405/991.軟磁性合金薄帶，其特征在于，用單輥法制造寬度dmm的合金薄帶，薄帶寬度方向的翹曲在0.2×dmm以下。2.軟磁性合金薄帶，其特征在于，用單輥法制造合金薄帶，與輥接觸的表面上所形成的空氣囊寬度為35μm以下、空氣囊的長(zhǎng)度為150μm以下，與輥接觸的表面的中心線平均粗糙度為0.5μm以下。3.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的軟磁性合金薄帶，其特征在于，片厚25μm以下、寬度d為10mm以上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的軟磁性合金薄帶，其特征在于，片厚20μm以下，寬度d為20mm以上。5.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4中任一項(xiàng)所記載的軟磁性合金薄帶，其特征在于，在縱向上是連續(xù)50m以上的長(zhǎng)度。6.軟磁合金薄帶，其特征在于，將合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)中的金屬冷卻輥上，將熔液噴出后5秒鐘以上后的冷卻輥表面溫度保持在80℃以上、300℃以下，而且，在從噴嘴縫隙正下方的輥外周的位置到沿輥外周所測(cè)定的距離為100mm到1500mm的范圍內(nèi)將薄帶從冷卻輥剝離，制成片厚為30μm以下、寬度d為10mm以上的薄帶，薄帶寬度方向的翹曲為0.2×dmm以下，而且在縱向上是連續(xù)50m以上的長(zhǎng)度。7.軟磁合金薄帶，其特征在于，將合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)的金屬冷卻輥上，合金熔液噴出噴嘴的冷卻輥和噴嘴端之間的間隔為20μm以上、200μm以下，合金熔液噴出噴嘴中的噴出壓力為270gf/cm2以上、冷卻輥的周向速度為22m/s以上，在于輥接觸的表面上所形成的空氣囊寬度在35μm以下、空氣囊的長(zhǎng)度在150μm以下，與輥接觸的表面中心線平均粗糙度Ra為0.5μm以下。8.軟磁合金薄帶，其特征在于，將合金熔液從具有縫隙的噴嘴噴到旋轉(zhuǎn)的金屬冷卻輥上，將熔液噴出后經(jīng)5秒鐘以上后的冷卻輥表面溫度保持在80℃以上、300℃以下，冷卻輥和噴嘴之間的間隔為20μm以上、200μm以下，噴出噴嘴中的噴出壓力為270gf/cm2以上，冷卻輥的周向速度為22m/s以上，而且，在從噴嘴縫隙正下方的輥?zhàn)油庵艿奈恢玫窖剌佔(zhàn)油庵芩鶞y(cè)定的距離為100mm到1500mm的范圍內(nèi)將薄帶從冷卻輥上剝離，制成片厚為30μm以下，寬度d為10mm以上的薄帶，薄帶寬度方向的翹曲是0.2×dmm以下，而且，與輥接觸的表面上所形成的空氣囊寬度為35μm以下，空氣囊的長(zhǎng)度為150μm以下，與輥?zhàn)咏佑|的表面中心線粗糙度Ra為0.5μm以下，在縱向上是連續(xù)50m以上的長(zhǎng)度。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所記載的軟磁合金薄帶，其特征在于，該軟磁合金薄帶的組成以下式Fe100-x-a-y-zAxMaSiyBz(原子％)表示，式中A是選自Cu、Au中至少一種元素，M是選自Ti、Zr、Hf、Mo、Nb、Ta、W、V中至少一種元素，x、y、z和a分別滿足0≤x≤3、0≤a≤10、0≤y≤20、2...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吉澤克仁，備前嘉雄，荒川俊介，長(zhǎng)尾道弘，目黑卓，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：日立金屬株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國別省市：JP[日本]