JPH0219172B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも一方の面が非晶質である
金属薄帯の熱処理法に係り、特に鉄とボロンとカ
ーボンの合金からなる金属薄帯の熱処理法に関す
る。

金属薄帯、特に非晶質金属薄帯の磁気特性を改
良する方法の１つに、金属薄帯をキユリー温度以
上、結晶化転移温度以下の温度範囲で熱処理する
方法がある。前記熱処理は、磁場中で行なわれる
こともある。

しかしながら、前記熱処理法は、鉄とボロンと
カーボンの合金からなる金属薄帯に対しては効果
を有しなかつた。

鉄とボロンとカーボンの合金からなる非晶質金
属の薄帯は、残留磁束密度が大きく、かつ、保磁
力が小さいという性質を有する。これらの性質を
更に改善することにより、用途の拡大を図ること
ができる。

しかし、前記鉄とボロンとカーボンの合金から
なる金属薄帯に前記熱処理を施したときには、残
留磁束密度および保磁力が改善されないだけでな
く、かえつて悪くなるという欠点があつた。

本発明の目的は、鉄とボロンとカーボンの合金
からなる金属薄帯の残留磁束密度を高め、かつ保
磁力を小さくする方法を提供することにある。

本発明は、前記金属薄帯を、その金属の加熱示
差熱量曲線の示差熱吸収開始温度近傍の温度で熱
処理するものである。

本発明の熱処理法による効果は、完全に非晶質
の金属薄帯に限ることなく、薄帯の一方の面が非
晶質であり、他方の面が結晶質である金属薄帯に
対しても発揮される。

金属薄帯が非晶質であるか否かを判別する簡略
な手段として、金属薄帯を180度折り曲げ、両面
とも割れが入つたならば非晶質でなく、割れが入
らなかつたならば非晶質であり、一方の面に割れ
が入つたならば、その面は非晶質でないと判断す
るやり方がある。本発明は、この方法によつて、
少なくとも一方の面が非晶質であると判断した金
属薄帯に対して実施しても、十分に効果を発揮す
る。

鉄とボロンとカーボンの合金は、ボロン12〜16
原子％、カーボン３〜８原子％、ボロンとカーボ
ンの和が19〜21原子％、残部鉄よりなる化学組成
を有するべきである。

鉄中にボロンとカーボンを入れることにより、
残留磁束密度が増大し、また保磁力を小さくする
ことができる。但し、ボロンが12原子％よりも少
ないと残留磁束密度および保磁力の改善は望め
ず、同様に16原子％より多くなつても改善は望め
ない。

カーボンが３原子％より少ないと残留磁束密度
が低下し、８原子％より多くなると保磁力が増加
かつ残留磁束密度が低下する。また、金属薄帯の
製造が難しくなり、健全なものが得られにくくな
る。

カーボンとボロンの和が19原子％よりも少なく
また21原子％よりも多くなると、残留磁束密度が
低下し、保磁力が大きくなる。またカーボンとボ
ロンの和が21原子％より多くなると均一な形状の
金属薄帯が得られにくくなる。

金属薄帯の作り方は、特に限定されない。金属
薄帯は、一例として高速回転するロールの表面に
薄帯となる金属の溶湯を接触させて冷却し凝固さ
せることによつて製造することができる。また蒸
着によつて薄帯とすることもできる。

金属薄帯の厚さも特に限定されない。前述した
回転ロールの表面に溶湯を接触させて凝固させる
方法では、通常、10〜50μmの厚さの薄帯を製造
することができるが、本発明はこのような厚さの
薄帯に対して、十分に適用できる。

鉄とボロンとカーボンの合金よりなる金属薄帯
は、大体、第１図に示す加熱示差熱量曲線を有す
る。示差熱吸収開始温度Taおよび示差熱放出開
始温度Tbは、金属薄帯の化学組成によつて多少
変化する。鉄81原子％、ボロン12原子％、カーボ
ン７原子％よりなる金属薄帯の示差熱吸収開始温
度は352℃、示差熱放出開始温度は438℃である。
また、キユリー温度は384℃である。本発明は、
示差熱吸収開始温度Ta近傍の温度で熱処理する
ものであり、従来のキユリー温度以上で熱処理す
るものよりも熱処理温度を低くしたことに特徴が
ある。

熱処理温度は、示差熱吸収開始温度が最も望ま
しいが、±25℃の範囲内ならば十分に有効である。
＋25℃よりも高いと保磁力が増加し、かつ残留磁
束密度が低下する。−25℃よりも低いと熱処理し
ないものにくらべそれほど際立つた効果が得られ
ない。熱処理温度の違いによる磁気特性のばらつ
きは、示差熱吸収開始温度±25℃の温度範囲で熱
処理するよりも±10℃の範囲内で熱処理した方が
大きい。従つて、熱処理温度範囲は、なるべく示
差熱吸収開始温度に近い方がよい。なお、熱処理
温度は、一般に±５℃の範囲で制御が可能である
ので、より望ましくは示差熱吸収開始温度±５℃
の範囲で熱処理をすべきである。

本発明の化学組成の合金のすべての組合せにつ
いてキユリー温度を確認したわけではないので、
以下の場合があるのか否か疑わしいが、仮りにキ
ユリー温度が示差熱吸収開始温度＋25℃の範囲内
にあつた場合には、たとえ＋25℃の範囲内にあつ
てもキユリー温度以上で熱処理してはならない。

示差熱吸収開始温度±25℃の範囲内では、−25
℃の範囲内で熱処理する方が望ましい。残留磁束
密度および保磁力は、示差熱吸収開始温度で熱処
理したときを最良として、熱処理温度がそれより
高くなつてもまた低くなつても好ましくない方向
に向かうが、高温側と低温側とを比較した場合に
は低温側の方が劣化の程度が小さい。

実施例 １ 鉄81原子％、ボロン12原子％、カーボン７原子
％よりなる金属薄帯を製造し、所定の温度で熱処
理を行なつた。

金属薄帯の製造は、前記化学成分を有する溶湯
をノズルより噴出させて、高速回転する銅製ロー
ルの表面に落下させ、ロールを冷却媒体として急
速凝固させることにより行なつた。この方法は、
通常、片ロール法と呼ばれている。

銅製ロールは2000rpmで回転させ、溶湯は1170
℃に加熱した。溶湯をノズルより噴出させるに当
たり、ノズル内の溶湯に0.3気圧の圧力を付加し
た。なお、銅製ロールは、直径が300mmφでロー
ル円周面の幅が40mmである。製造された金属薄帯
は、厚さが20μm、幅が５mm、長さが20ｍである。

前記方法によつて製造した金属薄帯を180度曲
げ試験したところ、ロール面側が外側になるよう
に折り曲げたときにロール面側に僅かに亀裂が入
つた。ロール面側と反対側には割れは生じなかつ
た。

熱処理は、金属薄帯を石英ボビンにトロイダル
状に巻回し、それを270℃〜390℃の範囲の所定の
温度に加熱し、その温度で１時間保持したのち15
℃／分の速度で室温まで冷却することにより行な
つた。

磁気特性は、直流における残留磁束密度と保磁
力および飽和漸近性すなわちB₁₀／B₁₀₀(%)を測
定した。第２図は、磁気特性を縦軸にとり、熱処
理温度を横軸にとつて、熱処理温度の違いによる
磁気特性の変化を示したものである。保磁力は熱
処理温度が270℃までは熱処理しないときにくら
べてほとんど改善がなされていないが、300℃に
なるとかなり改善され、330℃および350℃の熱処
理ではいずれも0.10e以下の値を示す。熱処理温
度が示差熱吸収開始温度よりも高くなると保磁力
は増大しはじめるが370℃ではまだ熱処理する前
よりは若干小さい値を有する。キユリー温度以上
の390℃になると、保磁力は熱処理しないときよ
りも著しく大きくなる。残留磁束密度は330〜370
℃の熱処理温度範囲内ならば、熱処理しないとき
よりも依然として高い値を有する。

この実施例から、熱処理温度は示差熱吸収開始
温度近傍が最も望ましく、キユリー温度を超える
と熱処理する前よりもかえつて悪くなることが明
らかである。また、示差熱吸収開始温度（352℃）
よりも高温側と低温側とでは、低温側の方が磁気
特性の熱処理温度による変化がゆるやかであるこ
とが明らかである。

実施例 ２ 実施例１と同じ化学成分を有する金属薄帯を下
記の二通りの方法によつて製造し、所定の温度で
熱処理を行なつて、直流における磁気特性を測定
した。１つは、銅製ロールの回転数を1300rpmと
し、溶湯の噴出温度を1170℃、溶湯をノズルから
噴出させるときの印加圧力を0.2気圧として製造
し、他の１つは、銅製ロールの回転数を
2000rpm、溶湯の噴出温度を1220℃、溶湯の噴出
圧力を0.3気圧として製造した。

このようにして製造した金属薄帯を180度曲げ
試験したところ、前者の1300rpmで回転するロー
ルに1170℃の溶湯を接触させて製造したものは、
割れが全く入らなかつたが、後者の2000rpmで回
転するロールに1220℃の溶湯を接触させて製造し
たものは、ロール面側を外側にして折り曲げたと
きにロール面側に亀裂が入つた。

第３図に熱処理温度と磁気特性との関係を示
す。×印が溶湯噴出温度を1220℃にしたもの、黒
丸が1170℃にしたものである。金属薄帯の製造条
件の違いによつて磁気特性が異なるが、熱処理温
度による影響はいずれも同じようであり、示差熱
吸収開始温度（352℃）の近傍が最良の特性を示
している。

実施例 ３ 鉄79原子％、ボロン15原子％、カーボン６原子
％よりなる金属薄帯を製造し、石英ボビンにトロ
イダル状に巻き付け、真空中で240℃、270℃、
300℃、330℃、360℃、380℃および400℃のいず
れかの温度で１時間加熱したのち15℃／分の速度
で室温まで冷却する熱処理を施した。

金属薄帯は、直径300mmφの銅製ロールを
2000rpmで回転させ、その表面に前記化学成分の
溶湯を印加圧力0.3気圧で接触させることにより
製造した。溶湯の噴出温度は1170℃および1230℃
の二通りとした。金属薄帯の寸法は、幅５mm、厚
さ20mm、長さ20ｍであつた。

金属薄帯を180度曲げ試験したところ、溶湯の
噴出温度を1170℃にしたものは割れが全く入らな
かつたが、噴出温度を1230℃にしたものはロール
面側を外側にして折り曲げたときにロール面側に
亀裂が入つた。

加熱示差熱量曲線は、金属薄帯を５mmφの円板
に切り抜いて、重さ13mgになるまで積層し、それ
を加熱装置に設置して５℃／分で加熱し、標準試
料と比較することによつて求めた。標準試料には
アルミニウムを用いた。

熱処理後、直流における磁気特性を測定した。

第４図に加熱示差熱量曲線を示し、第５図に金
属薄帯の磁気特性と熱処理温度との関係を示す。
×印は噴出温度を1230℃にしたもの、黒丸は噴出
温度を1170℃にしたものである。示差熱吸収開始
温度Taは372℃、示差熱放出開始温度Tbは415℃
およびキユリー温度は404℃であつた。

磁気特性は、金属薄帯の製造条件の違いによる
ばらつきはあるが、示差熱吸収開始温度近傍で熱
処理したときに最良の特性を示している。

以上の実施例から明らかなように、本発明の熱
処理を施すことにより、鉄とボロンとカーボンの
合金からなる金属薄帯の残留磁束密度を増大し、
保磁力を下げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は鉄81原子％、ボロン12原子％、カーボ
ン７原子％よりなる金属薄帯の加熱示差熱量曲線
図、第２図および第３図は前記金属薄帯の磁気特
性と熱処理温度との関係図、第４図は鉄79原子
％、ボロン15原子％、カーボン６原子％よりなる
金属薄帯の加熱示差熱量曲線図、第５図は前記金
属薄帯の磁気特性と熱処理温度との関係図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボロン12〜16原子％、カーボン３〜８原子
   ％、前記ボロンと前記カーボンとの和が19〜21原
   子％、残部鉄の化学組成を有し、少なくとも一方
   の面が非晶質である金属薄帯を、前記金属の加熱
   示差熱量曲線の示差熱吸収開始温度±25℃の温度
   で加熱し、所定時間保持し、その後冷却すること
   を特徴とする金属薄帯の熱処理法。