特開 2024-165702 Ｆｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボン、及びＦｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボンの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024165702

(43)【公開日】2024-11-28

(54)【発明の名称】Ｆｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボン、及びＦｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボンの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 45/02 20060101AFI20241121BHJP

   B22D 11/06 20060101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

C22C45/02 A

B22D11/06 360B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023082109

(22)【出願日】2023-05-18

(71)【出願人】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】株式会社プロテリアル

(72)【発明者】

【氏名】中原 昌彦

(72)【発明者】

【氏名】板垣 肇

(72)【発明者】

【氏名】井上 皓太

【テーマコード（参考）】

4E004

【Ｆターム（参考）】

4E004DB02

4E004QA01

4E004SB02

4E004TA01

4E004TB02

4E004TB03

4E004TB04

4E004TB05

(57)【要約】

【課題】本発明は、Ｆｅ基アモルファス合金リボン、またはＦｅ基ナノ結晶合金リボンの厚さを薄くしたとしても、占積率の低下を抑制することができる、Ｆｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボン、及びＦｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボンの製造方法を提供する。
【解決手段】厚さが１１μｍ以上１４μｍ以下であり、ＩＥＣ６０４０４－８－１１：２０１８に準拠して測定される占積率が７３％以上である、Ｆｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボン。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

厚さが１１μｍ以上１４μｍ以下であり、
ＩＥＣ６０４０４－８－１１：２０１８に準拠して測定される占積率が７３％以上である、
Ｆｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボン。

【請求項2】

一方の表面がロール面で、他方の表面が自由面であり、
前記ロール面の最大山高さＲｐが１．２μｍ以上であり、最大谷深さＲｖが３．７μｍ以下である、
請求項１に記載のＦｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボン。

【請求項3】

前記ロール面の算術平均粗さＲａが０．６μｍ以下である、
請求項２に記載のＦｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボン。

【請求項4】

前記ロール面の最大断面高さＲｔが４μｍ以上７μｍ以下である、
請求項２に記載のＦｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボン。

【請求項5】

冷却ロールの表面に、Ｆｅ基合金の合金溶湯を供給することで、Ｆｅ基アモルファス合金リボンを製造するＦｅ基アモルファス合金リボンの製造方法であって、
前記冷却ロールの前記合金溶湯が供給される面に雰囲気ガスを噴射する、
Ｆｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボンの製造方法。

【請求項6】

前記Ｆｅ基アモルファス合金リボンは、厚さが１１μｍ以上１４μｍ以下である、
請求項５に記載のＦｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボンの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、各種トランス、各種リアクトル・チョークコイル、ノイズ対策部品、レーザ電源や加速器などに用いられるパルスパワー磁性部品、通信用パルストランス、各種モータ磁心、各種発電機、各種磁気センサ、アンテナ磁心、各種電流センサ、磁気シールド等に用いられるＦｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボン、及びＦｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボンの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

各種トランス、各種リアクトル、チョ－クコイル、ノイズ対策部品、レーザ電源、加速器用パルスパワー磁性部品等に用いられる軟磁性材料としては、珪素鋼、フェライト、アモルファス合金やナノ結晶合金等が知られている。フェライト材料は飽和磁束密度が低く、温度特性が悪い問題があり、動作磁束密度が大きくなるように設計されるハイパワーの用途にはフェライトは磁気的に飽和しやすく不向きである。珪素鋼板は、材料が安価で磁束密度が高いが、高周波の用途に対しては磁心損失が大きいという問題がある。アモルファス合金は、通常液相や気相から急冷し製造される。結晶粒が存在しないため、Fe基やCo基アモルファス合金は、本質的に結晶磁気異方性が存在せず、優れた軟磁気特性を示すことが知られており、電力用変圧器鉄心、チョークコイル、磁気ヘッドや電流センサなどに使用されているが、Fe基アモルファス合金は磁歪が大きく、Co基アモルファス合金ほどの高透磁率が得られない問題が、Co基アモルファス合金は低磁歪で高透磁率であるが、飽和磁束密度が１T以下と低い問題がある。

【0003】

ナノ結晶合金は、Co基アモルファス合金に匹敵する優れた軟磁気特性とFe基アモルファス合金に匹敵する高い飽和磁束密度を示すことが知られており、コモンモードチョークコイルなどのノイズ対策部品、高周波トランス、パルストランス、電流センサ等の磁心に使用されている。代表的組成系は特許文献１や特許文献２に記載のＦｅ－Ｃｕ－(Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ)－Ｓｉ－Ｂ系合金やＦｅ－Ｃｕ－(Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ)－Ｂ系合金等が知られている。これらのＦｅ基ナノ結晶合金は、通常液相や気相から急冷しアモルファス合金とした後、これを熱処理により微結晶化することにより作製されている。液相から急冷する方法としては単ロ－ル法、双ロ－ル法、遠心急冷法、回転液中紡糸法、アトマイズ法やキャビテーション法等が知られている。また、気相から急冷する方法としては、スパッタ法、蒸着法、イオンプレ－ティング法等が知られている。Ｆｅ基ナノ結晶合金はこれらの方法により作製したアモルファス合金を微結晶化したもので、アモルファス合金にみられるような熱的不安定性がほとんどなく、Ｆｅ系アモルファス合金と同程度の高い飽和磁束密度と低磁歪で優れた軟磁気特性を示すことが知られている。更にナノ結晶合金は、経時変化が小さく、温度特性にも優れていることが知られている。

【0004】

アモルファス合金からなるアモルファス合金リボンを量産する場合、一般的には単ロール法などの溶湯超急冷法により製造される。単ロール法では、外周面が例えば銅（Ｃｕ）合金である冷却ロールの表面に合金溶湯を吐出し、急冷凝固させる。これにより、アモルファス合金リボンが製造される。そして、ナノ結晶合金からなるナノ結晶合金リボンは、このアモルファス合金リボンを熱処理し結晶化することにより製造される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特公平４－４３９３号公報

【特許文献2】特開平１－２４２７５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、近年では、半導体デバイスの高周波化に伴い、より高効率、かつ小型・軽量化が求められており、高周波における損失が低い軟磁性材料が求められている。そこで、Ｆｅ基アモルファス合金リボンから製造されるＦｅ基ナノ結晶合金リボンの厚さを薄くすることで、渦電流による損失を低くすること考えられる。しかしながら、Ｆｅ基アモルファス合金リボンを製造（鋳造）する際に、合金溶湯と冷却ロールとの界面に巻き込まれる空気や雰囲気ガスにより、Ｆｅ基アモルファス合金リボンの表面に凹部（エアポケット）が形成される。Ｆｅ基アモルファス合金リボンが薄い場合には、凹部の影響による占積率の低下が顕著となる。

【0007】

そこで、本発明は、Ｆｅ基アモルファス合金リボン、またはＦｅ基ナノ結晶合金リボンの厚さを薄くしたとしても、占積率の低下を抑制することができる、Ｆｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボン、及びＦｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボンの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記課題を解決することを目的として、厚さが１１μｍ以上１４μｍ以下であり、ＩＥＣ６０４０４－８－１１：２０１８に準拠して測定される占積率が７３％以上である、Ｆｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボンを提供する。

【発明の効果】

【0009】

本発明は、Ｆｅ基アモルファス合金リボン、またはＦｅ基ナノ結晶合金リボンの厚さを薄くしたとしても、占積率の低下を抑制することができる、Ｆｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボン、及びＦｅ基ナノ結晶合金用Ｆｅ基アモルファス合金リボンの製造方法である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の実施形態に好適な、単ロール法によるＦｅ基アモルファス合金リボン製造装置の一例を概念的に示す概略断面図である。

【図2】図２は、実施例４の光学顕微鏡により得られたロール面の画像である。

【図3】図３は、比較例１の光学顕微鏡により得られたロール面の画像である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明について具体的に説明する。

【0012】

本明細書中において、Ｆｅ基アモルファス合金リボンとは、Ｆｅ基アモルファス合金からなるリボン（薄帯）を指す。また、本明細書中において、Ｆｅ基アモルファス合金とは、含有される金属元素の中で含有量（原子％）が最も多い元素がＦｅ（鉄）であるアモルファス合金を指す。

【0013】

本明細書中において、Ｆｅ基ナノ結晶合金リボンとは、Ｆｅ基ナノ結晶合金からなるリボン（薄帯）を指す。また、本明細書中において、Ｆｅ基ナノ結晶合金とは、含有される金属元素の中で含有量（原子％）が最も多い元素がＦｅ（鉄）であるナノ結晶合金を指す。

【0014】

本開示に係るＦｅ基ナノ結晶合金用のＦｅ基アモルファス合金リボンは、Ｆｅ基アモルファス合金リボンを結晶化させることによりＦｅ基ナノ結晶合金を製造するためのＦｅ基アモルファス合金リボンである。以下、本開示に係る「Ｆｅ基ナノ結晶合金用のＦｅ基アモルファス合金リボン」を単に「Ｆｅ基アモルファス合金リボン」とも称する。

【0015】

＜Ｆｅ基アモルファス合金リボン＞

【0016】

Ｆｅ基アモルファス合金リボンは、製造時に冷却ロールの表面に付与された溶湯の冷却体であり、冷却ロールと接した一方の表面がロール面として、冷却ロールと接していない他方の表面が自由面として形成される。ロール面と自由面とは、Ｆｅ基アモルファス合金リボン表面の光沢により目視で判別することができる。ロール面は、冷却ロール表面の凹凸を転写しているため自由面よりも光沢がない。よって、Ｆｅ基アモルファス合金リボンの両面のうち、比較して、光沢がある面が自由面であり、光沢がない面がロール面となる。

【0017】

Ｆｅ基アモルファス合金リボンは、厚さが１１μｍ以上１４μｍ以下であり、占積率が７３％以上である。Ｆｅ基アモルファス合金リボンの厚さを１１μ以上とすることで、鋳造中における、Ｆｅ基アモルファス合金リボンの破断が起こりにくく、連続的に巻取ことができる。Ｆｅ基アモルファス合金リボンの厚さを１４μｍ以下とすることで、電流損失が小さくなり、高周波領域での透磁率を高くすることができる。Ｆｅ基アモルファス合金リボンの厚さは、ＩＥＣ ６０４０４－８－１１：２０１８に準拠し、鋳造方向から採取した２０００mｍ長さの試料の重量およびリボン長さ、リボン幅、リボン密度から換算することができる。Ｆｅ基アモルファス合金リボンの占積率は、ＩＥＣ ６０４０４－８－１１：２０１８に準拠し、１００mm長さに切断した２０枚のＦｅ基アモルファス合金リボンを積層して積層体とし、マイクロメータにより測定される積層体の最大厚さとＦｅ基アモルファス合金リボンの厚さの比により換算することができる。

【0018】

Ｆｅ基アモルファス合金リボンは、幅方向（鋳造方向に直交する方向）の寸法が３０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることが好ましい。

【0019】

Ｆｅ基アモルファス合金リボンは、ロール面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上０．６μｍ以下であることが好ましい。Ｆｅ基アモルファス合金リボンのロール面の算術平均粗さＲａを０．６μｍ以下とすることで、ロール面の表面に凹凸が少ないＦｅ基アモルファス合金リボンとすることができる。なお、算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に準拠し、評価長さを４．０ｍｍとし、カットオフ値を０．８ｍｍとし、カットオフ種別を２RC(位相補償)として測定する。ここで、評価長さの方向は、Ｆｅ基アモルファス合金リボンの幅方向（鋳造方向に直交する方向）の中央を幅方向に沿って測定する。なお、Ｆｅ基アモルファス合金リボンは、自由面の方がロール面よりも算術平均粗さＲａが大きくなる傾向にある。

【0020】

Ｆｅ基アモルファス合金リボンは、ロール面の最大断面高さＲｔが４μｍ以上７μｍ以下であることが好ましい。Ｆｅ基アモルファス合金リボンのロール面の最大断面高さＲｔを４μｍ以上とすることで、Ｆｅ基アモルファス合金リボンの冷却ロールへの密着性が安定し、鋳造中のＦｅ基アモルファス合金リボンの破断が起こりにくく、連続して巻き取ることができる。Ｆｅ基アモルファス合金リボンのロール面の最大断面高さＲｔを７μｍ以下とすることで、ロール面の表面に凹凸が少ないＦｅ基アモルファス合金リボンとすることができ、占積率が向上する。最大断面高さＲｔは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に準拠し、評価長さを４．０ｍｍとし、カットオフ値を０．８ｍｍとし、カットオフ種別を２RC(位相補償)として測定(評価)する。ここで、評価長さの方向は、Ｆｅ基アモルファス合金リボンの幅方向（鋳造方向に直交する方向）の中央を幅方向に沿って測定する。

【0021】

Ｆｅ基アモルファス合金リボンは、ロール面の最大山高さＲｐが１．２μｍ以上で２.0μｍ以下あることが好ましい。Ｆｅ基アモルファス合金リボンのロール面の最大山高さＲｐを１．２μｍ以上以上とすることで、Ｆｅ基アモルファス合金リボンの冷却ロールへの密着性が安定し、鋳造中のＦｅ基アモルファス合金リボンの破断が起こりにくく、連続して巻き取ることができる。最大山高さＲｐは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に準拠し、評価長さを４．０ｍｍとし、カットオフ値を０．８ｍｍとし、カットオフ種別を２RC(位相補償)として測定(評価)する。ここで、評価長さの方向は、Ｆｅ基アモルファス合金リボンの幅方向（鋳造方向に直交する方向）の中央を幅方向に沿って測定する。

【0022】

Ｆｅ基アモルファス合金リボンは、ロール面の最大谷深さＲｖが０．５μｍ以上３．７μｍ以下であることが好ましい。Ｆｅ基アモルファス合金リボンのロール面の最大谷深さＲｖを３．７μｍ以下とすることで、ロール面の表面に凹が少ないＦｅ基アモルファス合金リボンとすることができ、占積率が向上する。最大谷深さＲｖは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に準拠し、評価長さを４．０ｍｍとし、カットオフ値を０．８ｍｍとし、カットオフ種別を２RC(位相補償)として測定(評価)する。ここで、評価長さの方向は、Ｆｅ基アモルファス合金リボンの幅方向（鋳造方向に直交する方向）の中央を幅方向に沿って測定する。

【0023】

Ｆｅ基アモルファス合金リボンは、ロール面の最大高さＲｚが３．０μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましい。Ｆｅ基アモルファス合金リボンのロール面の最大高さＲｚを３．０μｍ以上とすることで、Ｆｅ基アモルファス合金リボンの冷却ロールへの密着性が安定し、鋳造中のＦｅ基アモルファス合金リボン破断が起こりにくく連続して巻き取ることができる。Ｆｅ基アモルファス合金リボンのロール面の最大高さＲｚを５．０μｍ以下とすることで、ロール面の表面に凹凸が少ないＦｅ基アモルファス合金リボンとすることができ、占積率が向上する。最大高さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１:２００１に準拠し、評価長さを４．０ｍｍとし、カットオフ値を０．８ｍｍとし、カットオフ種別を２RC(位相補償)として測定(評価)する。ここで、評価長さの方向は、Ｆｅ基アモルファス合金リボンの幅方向（鋳造方向に直交する方向）の中央を幅方向に沿って測定する。

【0024】

Ｆｅ基アモルファス合金リボンは、空間厚が４．８μｍ以下であることが好ましい。Ｆｅ基アモルファス合金リボンの空間厚を４．８μｍ以下とすることで、複数のＦｅ基アモルファス合金リボンを積層して積層体とした際に、Ｆｅ基アモルファス合金リボンの厚みに対して、最大厚みが小さい積層体とすることができる。空間厚は、Ｆｅ基アモルファス合金リボンの厚さ（厚さ）とＦｅ基アモルファス合金リボンの占積率（占積率）を用いて以下の数式１より求めることができる。

【0025】

［数１］ 空間厚＝厚さ×（１００－占積率）／占積率

【0026】

Ｆｅ基アモルファス合金リボンは、反りが１５ｍｍ以下であることが好ましい。Ｆｅ基アモルファス合金リボンの反りを１５ｍｍ以下とすることで、Ｆｅ基アモルファス合金リボンの冷却ロールへの密着性が安定し、鋳造中のＦｅ基アモルファス合金リボン破断が起こりにくく、連続的に巻き取ることができる。Ｆｅ基アモルファス合金リボンの反りは、Ｆｅ基アモルファス合金リボンをその両端が水平基準面上に設置するように置いた際の水平基準面と幅方向に反って浮き上がった最大高さをレーザー測定器によって測定する。

【0027】

Ｆｅ基アモルファス合金リボンは、周波数１ｋＨｚにおける比透磁率が７５０００以上であることが好ましい。周波数１０ｋＨｚにおける比透磁率が５００００以上であることが好ましい。周波数１００ｋＨｚにおける比透磁率が１００００以上であることが好ましい。Ｆｅ基アモルファス合金リボンの比透磁率は、Ｆｅ基アモルファス合金リボンを巻いて作成したトロイダルコアを５５０℃×２０分で熱処理し、ナノ結晶化させた状態にてＬＣＲメータを用いて、磁界０．０５A／ｍ、ターン数１の条件でインダクタンス（ＬＳ）を測定し、以下の数式２より求めることができる。ただし、数式２におけるlは磁路長、Aは断面積、μ₀は真空の透磁率を示す。

【0028】

［数２］ 比透磁率μr=Ｌ_Ｓ・l／Ａ／μ₀

【0029】

Ｆｅ基アモルファス合金リボンを構成するＦｅ基アモルファス合金は、含有される金属元素の中で含有量（原子％）が最も多い元素がＦｅ（鉄）であり、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｕ－Ｎｂ系組成を有する場合が好ましい。

【0030】

Ｆｅ基アモルファス合金は、少なくともＦｅ（鉄）を含有するが、更に、Ｓｉ（ケイ素）及びＢ（ホウ素）を含有することが好ましく、より好ましくは、Ｆｅ、Ｓｉ及びＢに加え、更に、銅（Ｃｕ）及びニオブ（Ｎｂ）を含有するものである。Ｆｅ基アモルファス合金は、更に、合金溶湯の原料となる純鉄等に含まれる元素である、Ｃ（炭素）を含んでいてもよい。なお、ニオブ（Ｎｂ）はモリブデン（Ｍｏ）又はバナジウム（Ｖ）に置換可能であり、鉄（Ｆｅ）の一部をニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）に置換できる。

【0031】

Ｆｅ基アモルファス合金としては、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｃ及び不可避不純物の総含有量を１００原子％としたときに、Ｆｅの含有量が７２原子％～８４原子％であり、Ｓｉの含有量が２原子％～２０原子％であり、Ｂの含有量が５原子％～１４原子％であり、Ｃｕの含有量が０．２原子％～２原子％であり、Ｎｂの含有量が０．１原子％～５原子％であり、Ｃ（炭素）の含有量が０．５原子％以下であり、残部が不純物からなるＦｅ基アモルファス合金が挙げられる。

【0032】

上記Ｆｅの含有量が７２原子％以上であると、合金リボンの飽和磁束密度がより高くなるので、合金リボンを用いて製造される磁心のサイズの増加又は重量の増加がより抑制される。上記Ｆｅの含有量が８４原子％以下であると、合金のキュリー点の低下及び結晶化温度の低下がより抑制されるので、磁心の磁気特性の安定性がより向上する。

【0033】

また、上記Ｃ（炭素）の含有量が０．５原子％以下であると、合金リボンの脆化がより
抑制される。上記Ｃ（炭素）の含有量としては、０．１原子％～０．５原子％が好ましい。より好ましいＣ（炭素）の含有量としては、０．１５原子％～０．３５原子％である。上記Ｃ（炭素）の含有量が０．１原子％以上であると、合金溶湯及び合金リボンの生産性に優れる。

【0034】

より好ましくは、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｃ及び不可避不純物の総含有量を１００原子％とした場合に、Ｓｉの含有量が１２原子％～１８原子％であり、Ｂの含有量が５原子％～１０原子％であり、Ｃｕの含有量が０．８原子％～１．２原子％であり、Ｎｂの含有量が２．０原子％～４．０原子％であり、Ｃの含有量が０．１原子％～０．５原子％であり、残部がＦｅ及び不可避不純物からなるＦｅ基アモルファス合金である。さらに好ましくは、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｃ及び不可避不純物の総含有量を１００原子％とした場合に、Ｓｉの含有量が１４原子％～１６原子％であり、Ｂの含有量が６原子％～９原子％であり、Ｃｕの含有量が０．９原子％～１．１原子％であり、Ｎｂの含有量が２．５原子％～３．５原子％であり、Ｃの含有量が０．１５原子％～０．３５原子％であり、残部がＦｅ及び不可避不純物からなるＦｅ基アモルファス合金である。

【0035】

上述したＦｅ基アモルファス合金の各々において、Ｃ（炭素）の含有量は、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＢの総含有量を１００原子％としたときに、０．１原子％～０．５原子％であることが好ましい。

【0036】

＜Ｆｅ基ナノ結晶合金リボン＞
Ｆｅ基ナノ結晶合金リボンは、上述のＦｅ基アモルファス合金リボンを熱処理することにより得られる。Ｆｅ基アモルファス合金リボンの熱処理は、公知の方法により行うことができる。

【0037】

＜Ｆｅ基アモルファス合金リボンの製造方法＞
Ｆｅ基アモルファス合金リボンの製造方法を以下に説明する。

【0038】

図１は、単ロール法によるＦｅ基アモルファス合金リボン製造装置の一例を概念的に示す概略断面図であり、合金リボン製造装置を、冷却ロール３０の軸方向及び合金リボンの幅方向に対して垂直な面で切断した場合の切断面を示している。ここで、合金リボン２２Ｃは、本発明の一実施形態のＦｅ基アモルファス合金リボンの一例である。また、冷却ロール３０の軸方向と合金リボン２２Ｃの幅方向とは同一方向である。

【0039】

図１に示すように、Ｆｅ基アモルファス合金リボン製造装置である合金リボン製造装置１００は、溶湯ノズル１０を備えた坩堝２０と、その外周面が溶湯ノズル１０の先端に対向する冷却ロール３０と、を備えている。

【0040】

坩堝２０は、合金リボン２２Ｃの原料となる合金溶湯２２Ａを収容しうる内部空間を有しており、この内部空間と溶湯ノズル１０内の溶湯流路とが連通されている。これにより、坩堝２０内に収容された合金溶湯２２Ａを、溶湯ノズル１０によって冷却ロール３０に吐出できるようになっている（図１では、合金溶湯２２Ａの吐出方向及び流通方向を矢印Ｑで示している）。なお、坩堝２０及び溶湯ノズル１０は、一体に構成されたものであってもよいし、別体として構成されたものであってもよい。

【0041】

坩堝２０の周囲の少なくとも一部には、加熱手段としての高周波コイル４０が配置されている。これにより、合金リボンの母合金が収容された状態の坩堝２０を加熱して坩堝２０内で合金溶湯２２Ａを生成したり、外部から坩堝２０に供給された合金溶湯２２Ａの液体状態を維持できるようになっている。

【0042】

また、溶湯ノズル１０は、合金溶湯を矢印Ｑの方向へ吐出するための開口部（吐出口）を有している。この開口部は、矩形（スリット形状）の開口部とすることが好適である。

【0043】

溶湯ノズル１０の先端と冷却ロール３０の外周面との距離（最近接距離）は、溶湯ノズル１０によって合金溶湯２２Ａを吐出したときに、パドル２２Ｂ（溶湯溜まり）が形成される程度に近接している。

【0044】

冷却ロール３０は、回転方向Ｐの方向に軸回転する。冷却ロール３０の内部には水等の冷却媒体が流通されており、冷却ロール３０の外周面に形成された合金溶湯の塗膜を冷却できるようになっている。合金溶湯の塗膜を冷却することにより、合金リボン２２Ｃ（Ｆｅ基アモルファス合金リボン）が生成される。

【0045】

冷却ロール３０の材質としては、Ｃｕ及びＣｕ合金（Ｃｕ－Ｂｅ合金、Ｃｕ－Ｃｒ合金、Ｃｕ－Ｚｒ合金、Ｃｕ－Ｃｒ－Ｚｒ合金、Ｃｕ－Ｎｉ合金、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｉ合金、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｃｒ合金、Ｃｕ－Ｚｎ合金、Ｃｕ－Ｓｎ合金、Ｃｕ－Ｔｉ合金等）が挙げられ、熱伝導性が高い点で、Ｃｕ合金が好ましく、Ｃｕ－Ｂｅ合金、Ｃｕ－Ｃｒ－Ｚｒ合金、Ｃｕ－Ｎｉ合金、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｉ合金、又はＣｕ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｃｒ合金がより好ましい。

【0046】

冷却ロール３０外周面の表面粗さには特に限定はないが、冷却ロール３０外周面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．１μｍ～０．５μｍが好ましく、０．１μｍ～０．３μｍがより好ましい。冷却ロール３０外周面の算術平均粗さＲａが０．５μｍ以下であると、合金リボンを用いて巻磁心を製造する際の占積率がより向上する。冷却ロール３０外周面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上であると、Ｒａの調整がより容易である。

【0047】

冷却ロール３０の直径は、冷却能の観点から、２００ｍｍ～１０００ｍｍが好ましく、３００ｍｍ～８００ｍｍがより好ましい。また、冷却ロール３０の回転速度は、単ロール法において通常設定される範囲とすることができるが、周速１０ｍ／ｓ～４０ｍ／ｓが好ましく、周速２０ｍ／ｓ～３０ｍ／ｓがより好ましい。

【0048】

合金リボン製造装置１００は、更に、溶湯ノズル１０よりも冷却ロール３０の回転方向の下流側（以下、単に「下流側」ともいう）に、冷却ロールの外周面からＦｅ基アモルファス合金リボンを剥離する剥離手段として、剥離ガスノズル５０を備えている。本一例では、剥離ガスノズル５０から、冷却ロール３０の回転方向Ｐとは逆向き（図１中の破線の矢印の方向）に剥離ガスを吹きつけることによって、冷却ロール３０から合金リボン２２Ｃを剥離する。剥離ガスとしては、例えば、窒素ガスや圧縮空気等の高圧ガスを用いることができる。

【0049】

合金リボン製造装置１００は、更に、剥離ガスノズル５０よりも下流側に、冷却ロール３０の外周面を研磨するための研磨手段として、研磨ブラシロール６０を備えている。研磨ブラシロール６０は、ロール軸部材６１と、ロール軸部材６１の周囲に配置された研磨ブラシ６２と、を含む。研磨ブラシ６２は、複数の砥粒がコーティングされた不織布から構成される。研磨ブラシロール６０は、回転方向Ｒの方向に軸回転することにより、その研磨ブラシ６２の不織布によって冷却ロール３０の外周面を研磨する。

【0050】

上記研磨手段（例えば研磨ブラシロール６０）による研磨の目的は、必ずしも冷却ロールの外周面を削ることには限定されず、冷却ロールの外周面に残留した残留物を除去することも含まれる。研磨の目的は、下記の第１の目的及び第２の目的の少なくとも一方であることが好ましい。

【0051】

第１の目的は、冷却ロール外周面の平滑性の劣化を修復することである。詳細には、合金溶湯と冷却ロール外周面とが最初に接触する際、冷却ロール外周面（例えばＣｕ合金）のごく一部が合金溶湯中に溶解し、冷却ロール外周面に微小な凹部（脱落部分）が形成されることにより、冷却ロール外周面の平滑性が劣化する場合がある。冷却ロール外周面の平滑性の劣化は、製造される合金リボンのロール面（冷却ロール外周面に接触していた面。以下、同じ。）の平滑性の劣化の原因となり得る。冷却ロール外周面の平滑性が劣化した場合においても、上記研磨により、上記微小な凹部（脱落部分）に対して相対的に凸部となっている部分（即ち、溶解が抑制された部分）をほぼ均等に除去することにより、冷却ロール外周面の平滑性の劣化を修復できる。その結果、冷却ロール外周面の平滑性の劣化に起因する、合金リボンのロール面の平滑性の劣化を抑制できる。

【0052】

第２の目的は、合金リボン剥離後の冷却ロール外周面に残留した残留物（合金）を除去することである。冷却ロール外周面に吐出された合金溶湯は、急速に冷却されて合金リボンを形成し、その後、冷却ロール外周面から剥離される。このとき、合金リボンの材質である合金の一部が、冷却ロール外周面から剥離されずに残留物として残留し、この残留物が冷却ロール外周面に固着して凸部を形成する場合がある。合金リボンの鋳造は連続して行われるため、上記残留物による凸部が形成された冷却ロール外周面に対し、再度合金溶湯が吐出される。その結果、製造される合金リボンのロール面において、上記凸部に対応する位置に凹部が形成され、合金リボンのロール面の平滑性が劣化する場合がある。また、上記凸部を構成する残留物（合金）の熱伝導性が冷却ロール外周面（例えばＣｕ合金）の熱伝導性よりも低い場合には、上記凸部において、冷却ロールによる急冷特性が局所的に劣化し、合金リボンの磁気特性が低下するおそれがある。合金リボン剥離後の冷却ロール外周面に上記残留物が残留した場合においても、上記研磨により、上記残留物を除去することができる。その結果、上記残留物に起因する、合金リボンのロール面の平滑性の劣化を抑制できる。また、上記残留物に起因する、合金リボンの磁気特性の低下を抑制できる。

【0053】

合金リボン製造装置１００は、更に、冷却ロールの合金溶湯が供給される面に雰囲気ガスを噴射（供給）するための雰囲気ガスノズル７０を備えている。

【0054】

雰囲気ガスノズル７０から噴射される雰囲気ガスは、ノズル先端部のロール表面付近のガス雰囲気を制御するため、CO₂ガス又はCOガスを吹き付けている。

【0055】

合金リボン製造装置１００は、上述した要素以外のその他の要素（例えば、製造された合金リボン２２Ｃを巻き取る巻き取りロール等）を備えていてもよい。

【0056】

次に、合金リボン製造装置１００を用いた合金リボン２２Ｃの製造方法の一例について説明する。まず、坩堝２０に、合金リボン２２Ｃの原料となる合金溶湯２２Ａを準備する。合金溶湯２２Ａの温度は、合金の組成を考慮して適宜設定されるが、例えば１２１０℃～１４１０℃、好ましくは１２８０℃～１４００℃である。

【0057】

次に、回転方向Ｐに軸回転する冷却ロール３０の外周面に、溶湯ノズル１０によって合金溶湯を吐出し、パドル２２Ｂを形成しながら合金溶湯による塗膜を形成する。形成された塗膜を冷却ロール３０の外周面で冷却し、外周面上に合金リボン２２Ｃを形成する。次に、冷却ロール３０の外周面に形成された合金リボン２２Ｃを、剥離ガスノズル５０からの剥離ガスの吹きつけによって冷却ロール３０の外周面から剥離し、不図示の巻き取りロールによってロール状に巻き取って回収する。一方、合金リボン２２Ｃが剥離した後の冷却ロール３０の外周面は、回転方向Ｒに軸回転する研磨ブラシロール６０の研磨ブラシ６２によって研磨される。研磨された冷却ロール３０の外周面に対し、再び合金溶湯が吐出される。以上の動作が繰り返されることにより、長尺状の合金リボン２２Ｃが連続的に製造（鋳造）される。

【実施例0058】

以下、本発明の実施例について説明する。

【0059】

＜Ｆｅ基アモルファス合金リボンの作製＞
図１に示す合金リボン製造装置１００と同様の合金リボン製造装置を準備した。冷却ロールとしては、外周面の材質がＣｕ－Ｂｅ合金であり、直径が４００ｍｍであり、外周面の算術平均粗さＲａが０．３μｍである冷却ロールを用いた。

【0060】

まず、坩堝内で、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｃ及び不可避不純物からなる合金溶湯（以下、「Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｕ－Ｎｂ系合金溶湯」ともいう。）を調製した。具体的には、純鉄、フェロシリコン、及びフェロボロンを混合して溶解させ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｃ及び不可避不純物の総含有量を１００原子％としたときに、Ｓｉの含有量が１５原子％であり、Ｂの含有量が７原子％であり、Ｃｕの含有量が１原子％であり、Ｎｂの含有量が３原子％であり、Ｃの含有量が０．２原子％であり、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる合金溶湯を調製した。原子％の数値は、溶湯から合金の一部を採取して、ＩＣＰ発光分光分析法により測定された量である。

【0061】

次に、このＦｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｕ－Ｎｂ系合金溶湯を、長辺の長さ５３ｍｍ×短辺の長さ０．３ｍｍの矩形（スリット形状）の開口部を有する溶湯ノズルの該開口部から、回転する冷却ロールの外周面に吐出し、急冷凝固させて、リボン幅５３ｍｍのアモルファス合金リボンを５００ｋｇ作製（鋳造）した。鋳造時間は６０分であり、合金リボンが切れることなく連続して鋳造された。上記鋳造は、冷却ロール外周面を研磨ブラシロールの研磨ブラシ（不織布）によって研磨しながら行った。

【0062】

以下に、鋳造の詳細な条件を示す。
＜鋳造条件＞
合金溶湯温度：１３５０℃～１３９０℃
冷却ロールの周速：２0ｍ／ｓ～３０ｍ/ｓ
合金溶湯の吐出圧力：５ｋＰａ～３０ｋＰａの範囲内で調整
溶湯ノズル先端と冷却ロールの外周面との距離（ギャップ）：０．１ｍｍ～０．３５ｍｍの範囲内で調整

【0063】

実施例１～８、及び比較例５では、雰囲気ガスノズルから所定の雰囲気ガスを噴射（供給）しながら、厚さが表1の寸法になるように製造した。

【0064】

比較例１～４では、雰囲気ガスノズルから雰囲気ガスを噴射（供給）せずに、厚さが表１の寸法となるように製造した。

【0065】

実施例１～８および比較例１～5について、ロール面および自由面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ、最大山高さＲｐ、最大谷深さＲｖ、最大高さＲｚ、最大断面高さＲｔ）、厚さ、反り、占積率、空間厚、比透磁率を測定した。各測定値の測定結果は表１に示す。なお、各測定値の測定方法については、前述のとおりである。

【0066】

【表1】

【0067】

表１に示すように、実施例１～８では、冷却ロールの前記溶湯が供給される面に雰囲気ガスが噴射（供給）することによって、厚さが１１μｍ以上１４μｍ以下であっても、占積率が７３％以上であるＦｅ基アモルファス合金リボンを得ることができた。また、空間厚は４．８μｍ以下であった。また、図２に、実施例４の光学顕微鏡により得られたロール面の画像を示す。

【0068】

比較例１～３では、冷却ロールの前記溶湯が供給される面に雰囲気ガスが噴射（供給）していないが、厚さが１４μｍ超であるため、占積率が７3％以上となった。また、空間厚は４．８μｍ超であった。図３に、比較例１の光学顕微鏡により得られたロール面の画像を示す。

【0069】

比較例４では、冷却ロールの前記溶湯が供給される面に雰囲気ガスが噴射（供給）せず、厚さを１４μｍ以下としたところ、占積率が７３％未満となった。また、空間厚は４．８μｍ超であった。比較例５では、冷却ロールの前記溶湯が供給される面に雰囲気ガスが噴射（供給）したが、ロール面の最大山高さＲｐが１．２μｍ未満であるため、占積率が７３％未満となった。また、空間厚は４．８μｍ超であった。

【0070】

以上のとおり、冷却ロールの前記溶湯が供給される面に雰囲気ガスが噴射（供給）されることによって、厚さが１１μｍ以上１４μｍ以下であっても、占積率が７３％以上であるＦｅ基アモルファス合金リボンを得られることが分かる。また、冷却ロールの前記溶湯が供給される面に雰囲気ガスが噴射（供給）されることによって、空間厚が４．８μｍ以下であるＦｅ基アモルファス合金リボンを得られることが分かる。

【0071】

また、実施例１～８では、冷却ロールの前記溶湯が供給される面に雰囲気ガスが噴射（供給）されることによって、凹部（エアポケット）の形成を抑制し、ロール面の算術平均粗さＲａを０．６μｍ以下と小さくすることができた。同様に、冷却ロールの前記溶湯が供給される面に雰囲気ガスが噴射（供給）されることによって、最大山高さＲｐ、最大谷深さＲｖ、最大高さＲｚ、および最大断面高さＲｔを小さくすることができた。このように、冷却ロールの前記溶湯が供給される面に雰囲気ガスが噴射（供給）されることによって、凹部（エアポケット）の形成が抑制されているため、占積率を向上する（空間厚を抑える）ことができる。図２および図３からも、比較例（図３）に比べて、実施例（図２）におけるロール面の凹部（エアポケット）の形成が抑制されていることが分かる。

【符号の説明】

【0072】

１０：溶湯ノズル
２０：坩堝
３０：冷却ロール
４０：高周波コイル
５０：剥離ガスノズル
６０：研磨ブラシロール
７０：雰囲気ガスノズル
１００：合金リボン製造装置

【図1】

【図2】

【図3】