[发明专利]Fe系非晶质合金薄带

说明书

技术领域

本发明涉及电力变压器、高频变压器等的铁心所使用的Fe系非晶质合金薄带。尤其涉及具备高磁通密度的、热稳定性、非晶质形成性、加工性及铁损方面优异的Fe系非晶质合金薄带。此外，涉及作为薄带合金用的铁源，不使用电解铁等的高纯度铁源、降低薄带合金成本且软磁特性铁损W13/50稳定地在0.10W/kg以下的非晶质合金薄带。

背景技术

作为通过将合金从熔融状态急冷而连续制造薄带、线的方法，已经知道有离心急冷法、单辊法、双辊法等。这些方法是通过使熔融金属从喷口(Orifice)等喷射在高速旋转的金属制滚筒的内周面或外周面上，使熔融金属快速凝固而制造薄带、线的。另外，通过适宜选择合金组成，能够得到类似于液体金属的非晶质合金，能够制造磁性质或机械性质优异的材料。

该非晶质合金薄带，由于其优异的特性，有望在诸多用途中作为工业材料。其中，作为电力变压器和高频变压器等的铁心材料的用途，由于铁损低、且饱和磁通密度及导磁率高等的原因，可采用Fe系非晶质合金薄带，例如Fe-B-Si系等。

作为这些将非晶质合金薄带作为电力变压器、高频变压器等的铁心原材料使用的技术课题，与使用硅钢板的场合相比，可以列举：制造变压器时的材料使用量，例如铁心、铜线增多，制造成本提高。这是由于很多非晶质合金薄带其饱和磁化力小，不得不降低在变压器中的设计磁通密度的原因所致，其结果，铁心断面积增大。

于是，为了使非晶质合金薄带的磁通密度提高，曾经进行了各种各样的研究。例如，在特开平03-264654号公报中曾经提出下述方案：对于包含Fe₈₀B₂₀组成的非晶质合金薄带，可得到饱和磁通密度1.57～1.61T(特斯拉；Tesla)，通过添加Si、P，可以改善脆化温度、延性。另外，在特开平03-500668号公报中曾经报道：对于Fe-B-Si-C系的非晶质合金薄带，通过添加Co，可确认高磁通密度，但是由于Co为高价的元素，因此在成本上存在难点。于是，作为不使用Co而可以实现高磁通密度的成分系，在Hatta et al.：JEEEE Trans.Magnetics MAG-14(1978)1013中介绍了Fe-B-C系的非晶质合金薄带，报道了采用该成分系达成1.78T的饱和磁通密度，但是与Fe-B-Si-C系的非晶质合金薄带相比，铁损方面差，退火时和变压器工作时的以磁特性稳定为代表的热稳定性处于低水平，存在这样的问题。

此外，在特开平09-95760号公报中，曾经提出通过微量添加0.008～0.1重量％的P，可以扩大S、Mn等杂质元素的含有容许量，但是关于伴随P的添加对热稳定性和加工性(脆性)的影响，没有进行评价。另外，在特开昭62-74050号公报提出，通过在含Cr的非晶质合金薄带中添加N，来使薄带强度上升，最大导磁率、铁损改善，但热稳定性、加工性的问题仍然没有解决。

另外，在制造Fe-B-Si系的非晶质合金薄带的场合，可以认为杂质使铁损等劣化，因此，一直以来使用杂质被极力抑制得很低的合金原材料。即，作为铁源使用电解铁。

具体地，作为被抑制的杂质，例如有P及S，在特开昭59-16947号公报中，将P限定在0.015重量％以下、S限定在0.02重量％以下。在该公报中P作为使铁损劣化的元素来记载，而S作为促进脆性的元素来记载。组成规定为Fe：86～95重量％、B：2～4重量％、Si：0～11重量％、C：0～1.5重量％，将其换算成以原子％表示时，则取Fe：65.9～85.4原子％、B：8.3～17.6原子％、Si：0～18.3原子％、C：0～6.1原子％的宽范围。

另外，在特开昭57-137451号公报中表示出Fe-Si-B系非晶质薄带中的各种杂质元素的最大容许量，例如规定P：0.008原子％以下、Mn：0.12原子％以下、S：0.02原子％以下。在该公报中，规定Fe：＞78.5原子％但小于80原子％、B：13原子％以上16原子％以下、Si：5原子％以上10原子％以下，因此将各杂质元素的最大容许量换算成用重量％表示时，为：P：0.0053重量％以下、Mn：0.14重量％以下、S：0.0136重量％以下。在该公报中，也将杂质元素当作使特性劣化的元素。

制造非晶质合金薄带的场合的各杂质量的容许量，如这些的特开昭59-16947号公报及特开昭57-137451号公报所示出的那样，相当低，因此可以认为，以铁矿石作为原料的通常的炼钢工艺所生产的钢用于非晶质合金薄带的铁源是困难的。原因在于这些铁源含有容许量以上的杂质的缘故。