JPH10323742A

JPH10323742A - 軟磁性非晶質金属薄帯

Info

Publication number: JPH10323742A
Application number: JP9138748A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kogiku; 史男小菊; Nobuisa Shiga; 信勇志賀; Kanenori Matsuki; 謙典松木; Masao Yukimoto; 正雄行本
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ボロン含有量が通常より少なくて
も、表面性状に優れ、且つ広幅で鉄損Ｗ_13/50 が０．１
ｗ／ｋｇの軟磁性非晶質金属合金薄帯を提供することを
目的としている。【解決手段】高速回転する冷却ロール上にスリット状開
口を有するノズルから溶融金属を射出して該冷却ロール
上に湯溜りを形成し、該湯溜りを広げて急冷凝固させた
非晶質金属薄帯であって、組成が、Ｆｅ_a Ｂ_b Ｓｉ_c Ｃ
_d の化学式で７５≦ａ≦８１、７≦ｂ≦１１．５、８≦
ｃ≦１５、０．５≦ｄ≦１．５及びａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１
００であり、且つ鉄損Ｗ_13/50 が０．１ｗ／ｋｇ以下で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質金属薄帯
（合金も含む）に関し、特に、単ロール法等により液体
を急冷して鋳造され、磁化特性に優れた所謂軟磁性の非
晶質金属薄帯に係わる。

【０００２】

【従来の技術】近年、単ロール法や双ロール法を用いて
溶融金属（液体）を急冷し、非晶質金属薄帯（以下、単
に薄帯という）が製造されるようになった。このような
溶融金属から直接的に薄帯を製造する技術では、いかに
板厚や表面性状を均一にするかが重要になる。特に、ト
ランス材料として用いられる薄帯は、積層して用いられ
るので、その一枚一枚の表面性状の優劣がトランス全体
の特性を左右する。つまり、薄帯品質の劣化は、一定容
積のトランス内で占める薄帯の重量（占積率）を減ら
し、品質良好なものを使用したトランスと同一性能を発
揮させるには、使用枚数が増えるので、トランスの大型
化が必要になる。現在入手が可能で、磁化特性に優れた
トランス用の非晶質金属薄帯は、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉの３つ
の元素からなり、代表的にはＦｅ₇₈Ｂ₁₃Ｓｉ₉ という組
成である。

【０００３】しかしながら、上記組成の薄帯は、磁化特
性に優れてはいるが、含有させるボロン（Ｂ）量が多
く、高価で且つ少ない資源を多量に使用する点で好まし
くない。そのため、もっと少ないボロン量で前記組成の
薄帯より、磁化特性に優れ、安価な薄帯の入手が熱望さ
れる。ところが、ボロン量を１１．５％以下に減らす
と、磁化特性が低下し、特に鉄損Ｗ_13/50 （ワット）が
０．１Ｗ／ｋｇ以下を満足するものを、単ロール法や双
ロール法で製造した例はない。鉄損Ｗ_13/50 が０．１Ｗ
／ｋｇ以下（１．３Ｔ、５０Ｈｚ励磁での鉄損）を目標
としたのは、０．１Ｗ／ｋｇを超えるような大きな鉄損
では、トランスにした時にエネルギーが無駄になり、従
来よりある薄帯や電磁鋼板等の材料と同等になってしま
うからである。

【０００４】また、薄帯の上記した表面性状の劣化は、
高速回転している冷却ロール（以下、単にロールとい
う）の表面に吸着する空気が、ロール上の溶融金属の湯
溜り（以下、パドルという）と該ロール表面との間（境
界）に層状で入り込み、その空気がそのままロール上で
凝固しつつある薄帯の内部に閉じ込められてしまうため
と言われている。空気層がこの境界に入り込むメカニズ
ムは、上記パドルが何らかの外力によって加振され、ロ
ール表面とパドルとが形成する濡れ角を変化させ、空気
の入込み易い空気巻込部（エア・ポケット）が前記境界
に周期的にできることである。その結果、製造された薄
帯には、この周期に一致した魚鱗状模様（フィッシュ・
スケール）が形成され、薄帯の表面性状を悪化するので
ある。特に、Ｂ（ボロン）量が、前記組成比で１０以下
と少なくなると、組成的にアモルファス化が困難となる
に加え、凝固中にある薄帯の表面性状が悪い場合には、
薄帯の熱が効率良くロールに伝導せず、薄帯が急冷され
ないので、アモルファス化が一層難しくなる。そのた
め、前記したＦｅ−Ｂ−Ｓｉ合金で、鉄損Ｗ_13/50 が
０．１Ｗ／ｋｇ以下で、且つ表面粗度Ｒａが０．８μｍ
以下、磁束密度Ｂ₈ が１．５０Ｔ以上、及び／又はトラ
ンスに積層した時の占積率が８８％以上を満足するもの
は、未だ得られないのが現状である。

【０００５】かかる薄帯の表面性状を悪化させるパドル
振動については、従来より多々研究が行われており、２
種類の振動形態があると報告されている。その１つは、
空気が前記パドルに衝突することによってパドルの表面
膜が振動するという運動学的原因（キャピラリー・ウェ
ーブ）によるものであり、他の１つは、空気がパドルに
ぶつかり、溶融金属の表面を不均一に酸化させ、表面張
力が不均一になった結果として振動するという化学反応
的原因（マランゴニー・エフェクト）によるものであ
る。

【０００６】一方、これらの原因による薄帯表面性状の
劣化防止方法も従来より研究され、パドルに衝突する空
気を希薄にするか、低密度の不活性ガス、もしくは還元
性ガスと置換する等の方法が、多数開示されている。例
えば、特開昭５１−１０９２２１号公報は、改良合金フ
ィラメントを減圧室内で製造する方法を開示している。
しかしながら、この製造方法は、実験室的もしくは少量
の薄帯を製造する場合には有効であったが、大量生産に
対しては設備費及びランニング・コストが高いという問
題があった。また、特開昭５９−２０９４５７号公報
は、上記特開昭５１−１０９２２１号公報に記載された
方法の設備的問題を改良し、低密度かつ高温の不活性ガ
スを用いることを提案した。しかしながら、この方法に
有効な低密度のヘリウム、クリプトン、キセノン等の不
活性ガスは非常に高価で、やはりランニング・コストの
点で問題があった。さらに、特開昭６０−３７２４９号
公報は、発熱性の還元性雰囲気下で薄帯を製造するに際
して、安価な一酸化炭素を燃焼させて低密度の還元性ガ
スとし、上記ランニング・コストの高価であるという問
題を解消した。しかしながら、一酸化炭素は、爆発の危
険性と人体に中毒症を起こすガスであるため、安全上の
問題が別途生じた。これらの問題点を全て解決する方法
としては、ドイツ公開特許公報（ＤＤ２６６０４６
Ａ１）記載の薄帯製造装置があり、ＣＯ₂ ガスをパドル
の近傍に吹き付け、薄帯の表面性状を大幅に改善する方
法が提案された。しかしながら、その方法も、１００ｍ
ｍ以上の広幅の薄帯になると、安定して良好な表面粗さ
（ＪＩＳに規定された中心線平均粗さ測定法により測
定、数値が小さいほど好ましい）が得られないという別
の問題があった。さらに加えて、その方法は、実験室規
模の数十〜数百ｇ程度の薄帯を製造するには良いが、数
百ｋｇ〜数十ｔｏｎレベルの工業規模で製造した例の報
告はない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑み、ボロン含有量が通常より少なくても、表面性状
に優れ、且つ広幅で鉄損Ｗ_13/50 が０．１Ｗ／ｋｇの軟
磁性非晶質金属合金薄帯を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、Ｆｅ_a Ｂ_b Ｓｉ_c Ｃ_d なる化学式で、７５
≦ａ≦８１、７≦ｂ≦１１．５、８≦ｃ≦１５，０．５
≦ｄ≦１．５及びａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００なる溶融合
金を出発溶湯とし、上記ＣＯ₂ ガスの利用技術に着眼し
た研究を鋭意行い、表面性状に優れた軟磁性非晶質金属
薄帯の製造に成功した。

【０００９】すなわち、本発明は、高速回転する冷却ロ
ール上にスリット状開口を有するノズルから溶融金属を
射出して該冷却ロール上に湯溜りを形成し、該湯溜りを
広げて急冷凝固させた非晶質金属薄帯であって、組成
が、Ｆｅ_a Ｂ_b Ｓｉ_c Ｃ_d の化学式で７５≦ａ≦８１、
７≦ｂ≦１１．５、８≦ｃ≦１５、０．５≦ｄ≦１．５
及びａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００であり、且つ鉄損Ｗ_13/50
が０．１Ｗ／ｋｇ以下であることを特徴とする軟磁性非
晶質金属薄帯である。但し、ａ，ｂ，ｃ，ｄは、いずれ
も原子％である。

【００１０】また、本発明は、表面粗度Ｒａを０．８μ
ｍ以下、磁束密度Ｂ₈ を１．５０Ｔ以上、及び／又はト
ランスに積層した時の占積率を８８％以上としてなるこ
とを特徴とする軟磁性非晶質金属薄帯である。さらに、
本発明は、前記湯溜り位置より前記冷却ロールの回転方
向の上流側で、該冷却ロールの表面を、超音波振動を付
加したＣＯ₂ ガスの吹きつけで洗浄してなることを特徴
とする軟磁性非晶質金属薄帯である。

【００１１】加えて、本発明は、前記ＣＯ₂ ガスを、下
記（１）式を満たす流量（Ｑ）としてなることを特徴と
した軟磁性非晶質金属薄帯である。Ｎ・Ｗ₀／１４０≦Ｑ≦Ｎ・Ｗ₀／５０ …（１）ただし、Ｑ：ＣＯ₂ ガス流量（ｍ³ ／ｍｉｎ）Ｗ₀：薄帯の幅（ｍｍ）Ｎ：スリットの数さらに加えて、本発明は、前記ＣＯ₂ ガスの吹きつけ前
に、予め、冷却ロール表面を、超音波振動を付加した乾
燥空気の吹きつけで洗浄し、汚染した該乾燥空気を吸引
除去してなることを特徴とする軟磁性非晶質金属薄帯で
ある。

【００１２】本発明によれば、表面性状に優れ、且つ広
幅な（特に、２００ｍｍ幅以上の）組成が化学式Ｆｅ_a
Ｂ_b Ｓｉ_c Ｃ_d で、７５≦ａ≦８１、７≦ｂ≦１１．
５，８≦ｃ≦１５，０．５≦ｄ≦１．５及びａ＋ｂ＋
ｃ＋ｄ＝１００であり、鉄損Ｗ_13/50 ≦０．１Ｗ／ｋ
ｇ、表面粗度Ｒａ≦０．８μｍ以下、磁束密度Ｂ₈ ≧
１．５０Ｔ、及び／又は占積率≧８８％の軟磁性非晶質
金属薄帯を提供することができるようになる。なお、前
記本発明に係る軟磁性非晶質金属薄帯は、簡単な設備改
造、低ランニング・コストで安価に製造でき、しかも作
業環境は良好で安全作業が実施できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。まず、本発明に係る薄帯を、化学式Ｆｅ_a Ｂ_b Ｓ
ｉ_c Ｃ_d で，７５≦ａ≦８１、７≦ｂ≦１１．５，８≦
ｃ≦１５，０．５≦ｄ≦１．５及びａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１
００と限定した理由は、以下の通りである。

【００１４】８≦ｂ≦１１．５Ｂは、非晶質化のために特に重要な元素であり、上限を
１１．５原子％としたのは、それを超える薄帯は従来か
ら存在するからである。また、その下限を７原子％とし
たのは、それ未満だと極めて結晶化しやすくなり、本発
明による表面の浄化を施しても、磁気特性が劣化するか
らである。７５≦ａ≦８１Ｆｅは、薄帯の磁気特性に大きな影響を与え、７５原子
％未満だと、薄帯の磁束密度が低くなりすぎて実用的で
ないからである。また、上限を８１原子％としたのは、
この値を超えると、薄帯の鉄損が増大し過ぎて、実用に
向かないためである。８≦ｃ≦１５Ｓｉ量の下限を８原子％としたのは、それ未満ではキュ
リー点が低くなり、薄帯が熱的に安定した磁気特性を示
さなくなるからである。また、上限を１５原子％とした
のは、それを超えると、薄帯の磁束密度が低くなり、実
用的でないためである。０．５≦ｄ≦１．５Ｃ量を上記範囲にしたのは、０．５原子％未満では、薄
帯にする際のボロン歩留りが低くなるからであり、１．
５原子％を超えると、薄帯が熱的に安定した磁気特性を
示さないからである。表面粗度Ｒａが、０．８μｍ以下
を好ましいとしたのは、０．８μｍを超えると、良好な
磁気特性が得られなくなるのと、良好な占積率が得られ
なくなり、さらには、薄帯が鋳造中に破断し易くなり、
本発明に係る薄帯の工業的な製造が困難になるからであ
る。なお、該表面粗度は、カット・オフ値（ある長さ以
上の長さにわたる凹凸は測定しない特徴的長さ）を０．
８ｍｍとして測定した。

【００１５】磁束密度Ｂ₈ が１．５０Ｔ（８００アンペ
ア／ｍの磁界中での材料の磁束密度）以上を好ましいと
したのは、１．５０Ｔ未満だと薄帯の磁束密度が低過ぎ
て、トランスの設計や製作上で問題が生じる場合がある
からである。占積率が８８％以上を好ましいとしたの
は、８８％未満だとトランスに積層した時に、トランス
が相対的に大きくなってしまい、巻き線も大量に必要に
なり、銅損も増えるからである。次に、これら本発明に
係る軟磁性非晶質金属薄帯の製造方法を、発明をなすに
至った経緯をまじえて説明する。

【００１６】現在、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ系トランス用非晶質
金属薄帯のＢ（ボロン）量を１１．５重量％未満とする
と、鉄損等の磁気特性が劣化してしまう。また、その組
成の広幅薄帯を単ロール法で得ようとすると、該薄帯
は、破断し易く、容易に製造できなかった。これは、ボ
ロン量を少なくすると、前記組成の金属薄帯は、凝固時
に非晶質化しにくくなり、磁気特性が劣化するばかりで
なく、薄帯自体も脆化してしまうからである。そこで、
発明者は、これら磁気特性の劣化や薄帯の脆化の原因を
鋭意研究し、以下の結論を得た。

【００１７】すなわち、薄帯の表面を観察すると、クレ
ーター状の凹みが多数存在しているが、これは、薄帯製
造時の凝固過程で、溶融金属であるパドルとロール面の
間にガスが介在し、それが断熱作用を発揮して該パドル
から冷却ロールに熱が効率的に伝わっていないものと推
察される。この凹みを飛躍的に減らすことができれば、
伝熱はスムーズに行われ、冷却速度も向上し、鉄損Ｗ
_13/50 が０．１Ｗ／ｋｇの理想的な非晶質金属薄帯が得
られるのではないかと考えた。また、発明者は、前記ド
イツ公開特許公報に記載された「パドル近傍をＣＯ₂ ガ
ス雰囲気とする」ことの意味を、次のように理解した。
ＣＯ₂ が溶融金属等の外熱によって加熱されて次式のガ
ス分解反応を起こし、この分解で生成した活性の大きな
酸素でパドル表面に、下記式で示す酸化膜を均一に形成
する。

【００１８】ＣＯ₂ →ＣＯ＋Ｏ（Ｏ）＋（Ｆｅ，Ｓｉ，Ｂ）→（Ｆｅ₂ ＳｉＯ₄ ，Ｓｉ
Ｏ₂ ，Ｂ₂ Ｏ₃ ）この均一な酸化膜の形成で該溶融金属の界面での温度が
低下し、粘性が大きくなる。その結果、パドルの上流側
で、パドルとロールとの接触角が９０度に近づき、やっ
て来る空気を跳ね返してしまい、パドルへの空気の巻込
みが少なくなる。従って、薄帯の表面に通常生じていた
空気・ポケットが減少し、薄帯の表面粗度が改善され
る。

【００１９】発明者がさらに研究したところによると、
パドル内へ巻込まれた空気は、膨張して該空気・ポケッ
トを形成することもわかった。ＣＯ₂ ガスの雰囲気を用
いると、ＣＯ₂ がパドルに突入するまでに、該ＣＯ₂ ガ
スが１２００℃以上の高温になり、パドル内での熱膨張
が少なくなり、空気・ポケットの形成が防止できる。し
かしながら、ロールの高速回転で生じた連れ回り空気や
微粒子が該ロール表面に付着、あるいは付着して形成さ
れた空気層や微粒子塵は、強固なので、パドル近傍をＣ
Ｏ₂ ガス雰囲気にする程度では簡単に除去できない。そ
して、これら空気層や微粒子塵がそのままパドルに進入
すると、前記ＣＯ₂ ガスの吹付け効果が軽減する。

【００２０】そこで、発明者は、まず、この空気層を、
ＣＯ₂ ガスの吹付けだけでなく、それに超音波を付加
し、該超音波のもつ衝撃エネルギーにより破壊すると共
に、ロール表面の微粒子塵をも剥離する方法を考え、さ
らに、この吹き付けで、ＣＯ₂ガスはロール表面に吸着
させて、本発明を完成したのである。具体的には、図１
に示す装置を用いることで実施される。

【００２１】それは、超音波発生器７を内臓し、ＣＯ₂
ガス６を該冷却ロール２の表面上に噴射するプレッシャ
・ヘッダ５からなる簡単なものである。しかし、本発明
では、その装置をロール２の適切な位置（記号９で示す
距離だけ、パドル３よりロール２の回転方向８の上流側
にある）に配置することで大きな効果を上げることがで
きた。また、プレッシャ・ヘッダ５から供給したＣＯ₂
ガス６は、ロール２の表面上に吸着する作用も発揮し
た。なお、通常、超音波発振器には、周波数２０〜５０
ｋＨｚで１００〜２００ｄｂ（８００〜１５００ワット
／ｍ² ）の能力を有するものが用いられるが、３０〜４
０ｋＨｚで９００〜１１００ワット／ｍ²がさらに好ま
しい。強すぎると乱流になり、弱すぎると空気層を破壊
できないからである。

【００２２】次に、発明者は、１００ｍｍ以上の広幅薄
帯４の製造では、上記ＣＯ₂ ガス６のロール表面への吹
き付けが不均一になり、その吹き付け効果が低減するこ
とを知った。そこで、その対策として、ＣＯ₂ ガス６が
薄帯４の両端に相当する位置まで届くような吹き付け技
術を考えた。具体的には、図２の平面図で示すよう
に、前記プレッシャ・ヘッダ５からのＣＯ₂ ガス６の出
口に設けるスリット状開口１０の長さＬを、鋳造する薄
帯４の幅Ｗの１〜１．４倍とし、且つ該開口厚みｄを
０．２〜０．７ｍｍとした。また、その際、プレッシャ
・ヘッダ５内のＣＯ ₂ ガス６の圧力を１０〜３０ｋＰａ
とすると、さらに大きな吹き付け効果を挙げることがで
きた。

【００２３】さらに、発明者は、上記ＣＯ₂ ガスの吹き
付け効果を一層促進させることを検討し、ガス流量を適
切に選定するようにした。すなわち、発明者は、鋳造さ
れる薄帯４の性状に影響を与える上記ヘッダ５のスリッ
ト状開口１０の長さＬや厚みｄ、スリット数、薄帯４の
幅Ｗ、ロール周速等あらゆる操業因子を鋭意検討し、下
記のＣＯガス流量に関する適切領域を求めたのである。

【００２４】Ｎ・Ｗ₀／１４０ ≦ Ｑ ≦ Ｎ・Ｗ₀／５０但し、Ｑ：ＣＯ₂ ガスの流量（ｍ³ ／ｍｉｎ）、Ｗ₀：
薄帯の幅（ｍｍ）、Ｎ：スリット数である。なお、スリ
ット数が複数になるのは、上記ヘッダが複数の場合、薄
帯４の進行方向に直角なスリットが多数本設けられるこ
とになるからである。

【００２５】上記関係式を求めた実験結果を図３に示
す。それは、幅（Ｗ₀）２００ｍｍ及び５０ｍｍの薄帯
４を鋳造するに際して、薄帯４と同一の開口長さＬのス
リット状開口（開口厚みｄ＝０．５ｍｍ一定）を１本あ
るいは３本設け、ＣＯ₂ ガス６の流量を種々変更して、
該ガスの吹込み効果を整理したものである。なお、横軸
の数値５０は、薄帯の幅５０ｍｍ×スリット数１、数値
１５０は、薄帯の幅５０ｍｍ×スリット数３、数値２０
０は、薄帯の幅２００ｍｍ×スリット数１、数値６００
は、薄帯の幅２００ｍｍ×スリット数３を意味する。図
３より、流量ＱがＮ・Ｗ₀／１４０未満では、超音波が
発生せず、且つ吹込み後に回収したガスのＣＯ₂ 濃度は
２０％未満（残り空気）で、ロール２の洗浄効果は期待
できないことが明らかである。

【００２６】上記発明に加えて、発明者は、ＣＯ₂ ガス
６を吹き付ける前に、前記空気層を除去もしくは微粒子
塵を予め軽減することを考えた。そして、本発明では、
その手段として乾燥空気１１に超音波を付加し、その衝
撃エネルギーで該空気層を破壊し、かつロール表面の微
粒子塵をも剥離するようにもした。つまり、予め剥離し
たこれら空気層と微粒子塵、水蒸気等を直ちに吸引、除
去し、引続きＣＯ₂ ガス６を吹付けてロール２の表面に
均一に吸着させ、パドル３周辺の表面を洗浄することも
行うようにしたのである。その際、このＣＯ₂ ガス６に
も超音波を発生させ、残存する連れ回り空気層を破壊
し、該ＣＯ₂ ガス６のロール表面への吸着を効果的にし
ている。ここで、乾燥空気を用いるのは、他のガスでは
密度や露点が適切でなく、有効な超音波が得られないか
らである。また、その後の使用済み乾燥空気の吸引は、
剥離空気の排出流れを一定にして汚染した空気を速やか
に取り除き、その後にＣＯ₂ ガスをロール２の表面に吸
着し易くするためである。

【００２７】

【実施例】

（実施例１）図１に示した本発明に係る薄帯製造装置を
用いて、下記条件で溶融金属合金からなる薄帯４を鋳造
した。溶融金属：Ｆｅ₈₀Ｂ₁₀Ｓｉ₉ Ｃ₁ （原子％）温度：１３００℃ 鋳造ノズルのスリット状開口長さ（薄帯の幅Ｗ）：２０
０ｍｍロール（水冷した銅合金製）：外径１ｍロールの周速：２５ｍ／ｓｅｃプレッシャ・ヘッダのスリット状開口長さＬ：１５０ｍ
ｍプレッシャ・ヘッダのスリット状開口厚みｄ：０．３ｍ
ｍプレッシャ・ヘッダ内のガス圧力：０．２ｋｇｆ／ｃｍ
² また、ロール表面の洗浄手段、つまり上記超音波発生器
７を内臓したＣＯ₂ ガス６のプレッシャ・ヘッダ５は、
パドル３位置よりロール２の回転方向の上流側で、周長
５０ｍｍの所に配置した。ＣＯ₂ ガス６の吹き付け流量
は、０．８Ｎｍ ³ ／ｍｉｎであり、印加する超音波は周
波数２５ｋＨｚで１ｋＷ／ｍ² （１５０ｄｂ）であっ
た。なお、吹き付け後、パドル位置での雰囲気ガス中の
ＣＯ₂ 濃度は２０％（残部は空気）であった。

【００２８】その結果、ロール２の表面に付着する空気
層を、ＣＯ₂ ガスの所謂ナイフ効果で１０μｍ厚み分程
度破壊し、超音波の効果として、さらに１０μｍを破壊
できたと推定される。得られた薄帯４の性状としては、
図６に示すように、薄帯４幅方向の表面粗さ（Ｒａ）が
大幅に改善され、安定してＲａ＜０．８μｍが達成でき
た。

【００２９】なお、図６には、比較例として、ＣＯ₂ ガ
スの代わりに空気を用いた場合及びＣＯ₂ ガス雰囲気と
した場合の結果も示している。これらの結果は、本発明
によるＣＯ₂ ガス６の吹き付け効果を明白に示してい
る。（実施例２）実施例１と下記条件だけを変更して、ＣＯ
₂ ガス６の吹き付けをロール表面の一定領域に実施例１
より拡大し、溶融金属合金からなる薄帯４を鋳造した。

【００３０】プレッシャ・ヘッダ５のスリット状開口長
さ（Ｌ）：２２０ｍｍプレッシャ・ヘッダのスリット状開口厚み（ｄ）：０．
５ｍｍその結果、ロール２の表面に付着する空気層を、ＣＯ₂
ガス６の所謂ナイフ効果で１０μｍ厚み分程度破壊し、
超音波の効果として、さらに１０μｍを破壊できたと推
定できる。得られた薄帯４の性状としては、図７に示す
ように、幅方向の表面粗さ（Ｒａ）が大幅に改善され、
安定してＲａ＜０．８μｍが達成できた。

【００３１】なお、図７には、スリット状開口長さ
（Ｌ）が７０ｍｍのプレッシャ・ヘッダ５（ガス圧、ス
リット間隔は実施例と同じ）を用いた場合及び超音波振
動のないＣＯ₂ ガス雰囲気とした場合も比較例として示
す。さらに、吹き付けガス及びプレッシャ・ヘッダ５の
スリット状開口長さを種々変更した鋳造を行い、表１に
示す結果を得た（表１には、上記実施例２及び比較例の
結果も同時に示してある）。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１及び図７より、本発明に係る装置及び
方法を適用すると、得られた薄帯４の性状が他の方法や
装置を用いた場合に比べ、優れていることが明らかであ
る。なお、表１において、Ｂ８とは磁化力８００アンペ
ア／ｍで磁化した時の磁束密度（テスラ）である。（実施例３）実施例２と、ＣＯ₂ ガス６の吹き付け流量
だけを変更し、溶融金属合金からなる薄帯４の鋳造を行
った。つまり、本発明で好ましいとしたＣＯ₂ ガス流量
（前記した関係式「Ｎ・Ｗ₀ ／１４０ ≦ Ｑ ≦ Ｎ
・Ｗ₀ ／５０」を満足する）を選択して、吹き付けたの
である。具体的には、１．５ｍ³ ／ｍｉｎである。

【００３４】その結果、冷却ロール２の表面に付着する
空気層を、ＣＯ₂ ガス６の所謂ナイフ効果で１０μｍ厚
み分程度破壊し、超音波の効果として、さらに１０μｍ
を破壊できたと推定される。また、吹き付けガス及びプ
レッシャ・ヘッダ５のスリット状開口長さを種々変更し
た鋳造をも行い、その結果を表２に一括して示す（表２
には、実施例３の結果も同時に示してある）。

【００３５】

【表２】

【００３６】表２より、本発明に係るＣＯ₂ ガス６の適
正な吹き付け量を選定すれば、鋳造された薄帯４の性状
が上記実施例１及び２の結果よりさらに良くなることが
明らかである。なお、表２におけるＷ_13/50 とは、最高
磁束密度が１．３Ｔ（テスラ）となるように、周波数５
０Ｈｚで磁化した時の鉄損（ワット（Ｗ）／ｋｇ）であ
る。（実施例４）ＣＯ₂ ガス６の吹き付け前に乾燥空気でロ
ール２の表面を事前洗浄した後、実施例１とほぼ同じ条
件で、溶融金属合金からなる薄帯４の鋳造を行った。

【００３７】実施例１と異なる点は、プレッシャ・ヘッ
ダ５内のガス圧力が０．３ｋｇｆ／ｃｍ² ，プレッシャ
・ヘッダ５がパドル３の位置よりロール２の回転方向の
上流側に約１５０ｍｍ離して配置した点である。また、
使用したプレッシャ・ヘッダ５は、図４に示した一体型
構造（図５に分離型も示す）で、上流側のヘッダ５のス
リット状開口１０から乾燥空気１１を噴射し、それを吸
引ボックス１２で吸引した後、後流側のスリット状開口
１０からＣＯ₂ ガス６を噴射するものである。なお、乾
燥空気１１及びＣＯ₂ ガス６の流量は、それぞれ１．５
Ｎｍ³ ／ｍｉｎである。

【００３８】この鋳造結果を表３に示す。表３には、上
記実施例４以外にも、従来の方法及び装置を用いた鋳造
結果を比較例として多数示してある。

【００３９】

【表３】

【００４０】表３より、本発明に係る方法で鋳造した薄
帯４は、粗度、鉄損、磁束密度及び占積率のいずれにお
いても、比較例より優れている。その状況を図８〜１０
に示す。図８は、薄帯４をトランスに用いた時に発揮す
る磁束密度を比較したもので、薄帯４としては、本発明
法の実施例４（超音波＋ＣＯ₂ ガスの吹き付け）、従来
法１（ＣＯ₂ ガスのみの吹き付け）及び従来法２（単に
大気中で鋳造）の３つの方法で得たものである。図８よ
り、本発明の適用で得た薄帯４の磁束密度は、従来法で
得たものより大幅に増加していることが明らかである。
また、図９は、鉄損について同様の比較をしたが、鉄損
も大幅に増加しており、本発明によって薄帯４の磁性が
改善されたことがわかる。さらに、図１０は、薄帯４の
表面粗度（Ｒａ，単位μｍ）をＬ方向（図１０（ａ））
及びＣ方向（図１０（ｂ））で示す。図１０より明らか
なように、薄帯４の表面粗度も本発明の適用で大幅に改
善された。

【００４１】以上はすべて、Ｆｅ₈₀Ｂ₉ Ｓｉ₉ Ｃ₁ （原
子％）で実施したものである。以下、組成に関する実施
例を示す。（実施例５）実施例１と同様な条件にて、様々な組成で
薄帯を製造した。得られた薄帯を３２０℃〜４２０℃の
温度で不活性ガス中、２０（０ｅ）の磁場を長手方向に
印加しながら焼鈍し、磁気特性と表面粗度を測定した。

【００４２】結果を表４に示す。なお、表４には比較の
ため、Ｎｏ．１２から１５に大気雰囲気で鋳造し、同様
な処理を施した材料についての例を示した。表４では、
組成がＦｅ_a Ｂ_b Ｓｉ_c Ｃ_d の化学式で７５≦ａ≦８
１、７≦ｂ≦１１．５、８≦ｃ≦１５、０．５≦ｄ≦
１．５及びａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００であり、超音波＋Ｃ
Ｏ₂ 吹付けをして鋳造した薄帯は、粗度Ｒａが０．３〜
０．５μｍで鉄損Ｗ_13/50 が０．１０Ｗ／ｋｇ以下、磁
束密度Ｂ₈ が１．５３８Ｔ以上と良好な磁気特性を示し
ている。それに対し、組成範囲を外れたもの、ＣＯ₂ を
用いず鋳造したものは、いずれも粗度Ｒａが１．３〜
１．５μｍと悪くなっているか、粗度が悪くなくとも鉄
損Ｗ_13/50 が０．１０Ｗ／ｋｇ以上か、磁束密度Ｂ₈も
１．５Ｔ以下となっていることがわかる。

【００４３】

【表４】

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、組成
が化学式Ｆｅ_a Ｂ_b Ｓｉ_c Ｃ_d で、７５≦ａ≦８１、７
≦ｂ≦１１．５，８≦ｃ≦１５，０．５≦ｄ≦１．５及
びａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００であり、鉄損Ｗ_13/50 ≦０．
１Ｗ／ｋｇ、表面粗度Ｒａ≦０．８μｍ以下、磁束密度
Ｂ₈ ≧１．５０Ｔ、及び／又は占積率≧８８重量％を有
する軟磁性非晶質金属薄帯を提供できた。また、この薄
帯は、２００ｍｍ以上の広幅にもなり、特に、トランス
用として有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る非晶質金属薄帯の製造装置とパド
ル周辺の状況を示す側面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】ＣＯ₂ ガスの適正な流量を決定した実験結果を
示す図である。

【図４】本発明に係る非晶質金属薄帯の製造装置の別態
様（一体型）を示す側面図である。

【図５】本発明に係る非晶質金属薄帯の製造装置の別態
様（分離型）を示す側面図である。

【図６】非晶質合金薄帯の幅方向における表面粗度分布
（実施例と比較例）を示す図である。

【図７】非晶質合金薄帯の幅方向における表面粗度分布
（実施例と比較例）を示す図である。

【図８】非晶質合金薄帯をトランスに用いた場合に呈す
る磁束密度（実施例と比較例）を示す図である。

【図９】非晶質合金薄帯をトランスに用いた場合に呈す
る鉄損（実施例と比較例）を示す図である。

【図１０】非晶質合金薄帯の表面粗度を示す図で、
（ａ）は薄帯のＬ方向、（ｂ）はＣ方向に対応する。

【符号の説明】

１ノズル（鋳造用ノズル）２冷却ロール（ロール）３パドル（湯溜り）４薄帯（非晶質金属薄帯）５プレッシャー・ヘッダ（ヘッダ）６ＣＯ₂ ガス７超音波発振器８ロールの回転方向９ロールの周長距離１０スリット状開口１１乾燥空気１２吸引ボックス１３ガスの吸引方向１４エア・ヘッダ１５吸引ブロア１６送風ブロア１７タンディッシュ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松木謙典千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者行本正雄東京都千代田区内幸町２丁目２番３号川崎製鉄株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高速回転する冷却ロール上にスリット状
開口を有するノズルから溶融金属を射出して該冷却ロー
ル上に湯溜りを形成し、該湯溜りを広げて急冷凝固させ
た非晶質金属薄帯であって、組成が、Ｆｅ_a Ｂ_b Ｓｉ_c Ｃ_d の化学式で７５≦ａ≦８
１、７≦ｂ≦１１．５、８≦ｃ≦１５、０．５≦ｄ≦
１．５及びａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００であり、且つ鉄損Ｗ
_13/50 が０．１Ｗ／ｋｇ以下であることを特徴とする軟
磁性非晶質金属薄帯。但し、ａ，ｂ，ｃ，ｄは原子％で
ある。
【請求項２】さらに、表面粗度Ｒａを０．８μｍ以下
としてなることを特徴とする請求項１記載の軟磁性非晶
質金属薄帯。
【請求項３】さらに、磁束密度Ｂ₈ を１．５０Ｔ以上
としてなることを特徴とする請求項１又は２いずれかに
記載の軟磁性非晶質金属薄帯。
【請求項４】さらに、トランスに積層した時の占積率
を８８％以上としてなることを特徴とする請求項１〜３
いずれかに記載の軟磁性非晶質金属薄帯。
【請求項５】前記湯溜り位置より前記冷却ロールの回
転方向の上流側で、該冷却ロールの表面を、超音波振動
を付加したＣＯ₂ ガスの吹きつけで洗浄してなることを
特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の軟磁性非晶質
金属薄帯。
【請求項６】前記ＣＯ₂ ガスを、下記（１）式を満た
す流量（Ｑ）としてなることを特徴とした請求項５記載
の軟磁性非晶質金属薄帯。Ｎ・Ｗ₀ ／１４０≦Ｑ≦Ｎ・Ｗ₀／５０ …（１）ただし、Ｑ：ＣＯ₂ ガス流量（ｍ³ ／ｍｉｎ）Ｗ₀：薄帯の幅（ｍｍ）Ｎ：スリットの数
【請求項７】前記ＣＯ₂ ガスの吹きつけ前に、予め、
冷却ロール表面を、超音波振動を付加した乾燥空気の吹
きつけで洗浄し、汚染した該乾燥空気を吸引除去してな
ることを特徴とする請求項５又は６記載の軟磁性非晶質
金属薄帯。