专利名称：软磁性非晶质合金薄带及其制造方法，以及使用其的磁心的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低损失及低视在功率，占空系数高且适于配电用变压器、高频变压器、可饱和电抗器、磁性开关等的软磁性非晶质合金薄带及其制造方法以及使用所述软磁性非晶质合金薄带的磁心。
背景技术：
通过单辊法等液体急冷法而制造的软磁性狗基或者Co基非晶质合金由于不含有结晶粒，因此不存在结晶磁各向异性，磁滞损失小，以低顽磁力显示出优越的软磁性。因此，非晶质合金薄带被用于各种变压器、扼流圈、可饱和电抗器、磁性开关等的磁心、磁传感器等。尤其，狗基非晶质合金薄带的饱和磁感应强度Bs比较高，且是低顽磁力及低铁损， 因此作为节能的软磁性材料而受到瞩目。在狗基非晶质合金薄带之中，热稳定性优越的 Fe-Si-B系非晶质合金薄带被广泛用于变压器用磁心(例如，参照日本特开2006-45662号公报)。Fe-Si-B系非晶质合金虽然是低顽磁力且磁滞损失小，但公知的是广义涡电流损失(铁损一磁滞损失)大，是一样假定磁化而求出的传统涡电流损失的数十倍至大约100 倍。广义涡电流损失与传统涡电流损失之差被称为异常涡电流损失或者过剩损失，主要是由于不均勻磁化变化而引起的。该非晶质合金的异常涡电流损失大的理由被认为是由于非晶质合金的磁畴宽度大，所以磁壁的移动速度大，从而不均勻磁化变化速度大。作为降低非晶质合金薄带的异常涡电流损失的方法，公知有对非晶质合金薄带的表面进行机械刮划的方法(日本特公昭62-49964号公报)、及对非晶质合金薄带的表面照射激光而使其局部熔化/急冷凝固，从而使磁畴细分化的激光划线法(日本特公平3-32886 号公报、日本特公平3-3观88号公报及日本特公平2-53935号公报)。在日本特公平3-32886号公报的磁畴的细分化方法中，对非晶质合金薄带的表面沿宽度方向照射脉冲激光，使其表面局部且瞬间熔化，接着通过急冷凝固而将大致圆形的凹部形成一列。各凹部的直径为0.5mm以下，尤其在退火前形成凹部的情况下，直径为 200 250 μ m，在退火后形成凹部的情况下，直径为50 100 μ m。另外，凹部的平均间隔为1 20mm。在50 250 μ m的直径的范围内，铁损随着直径增大而降低。进而，在铁损与薄带的厚度的关系中，虽然随着薄带变薄，铁损减小，但是，基于脉冲激光照射的铁损的降低效果也随着薄带变薄而减小，在厚度60 μ m时为40 50 %，在厚度30 μ m以下时大约为 10 20%。在日本特公平3-32886号公报的实施例1中，通过YAG激光，对厚度65 μ m的非晶质合金薄带以5mm的间隔形成直径大约为50 250 μ m的凹部。在由日本特公平3-32886号公报的方法形成的凹部的周围，确认出有熔化的合金飞溅的痕迹(splash)。这被认为是因为为了在较厚的非晶质合金薄带上以大的间隔形成凹部，以大的激光照射能量密度形成的各凹部深。但是，如果以可确认在周围有飞溅痕迹的程度的大的激光照射能量密度形成深的凹部的话，则尤其在比较薄的非晶质合金薄带的情况下，铁损虽然降低，但会产生视在功率(励磁VA)的增加及占空系数的下降的问题。若非晶质合金薄带的视在功率增加，则在用于配电用变压器等时，噪音增加。另外，占空系数 (space factor)和叠层系数LF同义，若LF下降，则层叠薄带而成的磁心变大。如此，在比较薄的非晶质合金薄带中，视在功率的增加及占空系数的下降的问题很重大，这是因为，与比较厚的非晶质合金薄带的情况相比，激光划线的表面状态的影响大。在日本特公平3-32888号公报的磁畴的细分化方法中，射束直径为0. 5mm以下，通过将每一脉冲的能量密度为0. 02 1. OJ/mm2的脉冲激光照射向非晶质合金薄带的宽度方向，从而使非晶质合金薄带的表面局部且瞬间熔化，使其急冷凝固而10%以上的线密度形成大致圆形的凹部，并进行退火。该方法是日本特公平3-32886号公报的方法的改良，为了提高铁损及励磁特性而实现凹部的分布密度与退火时期的恰当化。在日本特公平3-32888 号公报的实施例1中，对厚度65 μ m的非晶质合金薄带通过YAG激光照射射束直径0. 2mm 及能量密度大约0. 3J/mm2的脉冲激光，以大约70%的线密度将凹部形成一列。但是，在日本特公平3-32888号公报所图示的凹部的周围，也确认到有熔化了的合金飞溅的痕迹 (splash)。这被认为是因为激光照射能量密度大，各凹部形成得深的缘故。因此，铁损虽然降低，但存在视在功率增加的问题。在日本特公平3-3观88号公报记载了每一脉冲的能量密度为0. 02 1. OJ/mm2,但在将0. 02J/mm2附近的低能量的脉冲激光照射到65 μ m厚的非晶质合金薄带上时，得到的凹部的深度相对于非晶质合金薄带的厚度而言不充分，无法得到足够的铁损的降低效果。日本特公平2-53935号公报的方法，在对非晶质合金薄带的宽度方向照射激光而在表面形成局部的熔化部的点上，与日本特公平3-3观86号公报及日本特公平3-3观88号公报的方法相同，但在该熔化部是结晶化区域的这一点上有区别。结晶化区域通过激光的扫引(掃引)等而形成，其深度d与非晶质合金薄带的厚度D之比d/D为0. 1以上，其比例是薄带整体的8体积％以下。但是，由于熔化部是结晶化区域，因此铁损未充分降低。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种铁损及视在功率小、叠层系数高的软磁性非晶质合金薄带及其制造方法，以及由所述软磁性非晶质合金薄带构成的磁心。鉴于上述目的而积极研究的结果是发现在以长度方向规定间隔对软磁性非晶质合金薄带的表面沿宽度方向照射激光，并呈点列状形成非晶质的凹部时，通过调整激光的照射条件，使得在凹部周围形成的环状突状部成为具有实质上没有因激光的照射而熔化了的合金的飞散物的平滑表面的、面饼圈状突状部，且其高度t2为2 μ m以下，并且凹部的深度、与薄带的厚度T之比t/Γ处于0. 025 0. 18的范围内，由此，可以维持高的叠层系数，在抑制视在功率的增加的同时，可以降低铁损，从而想到本发明。本发明的软磁性非晶质合金薄带是通过急冷凝固法制造的，其特征在于，在其表面上以长度方向规定间隔具有通过激光形成的凹部的宽度方向的列，在各凹部的周围形成有面饼圈状突状部，所述面饼圈状突状部具有实质上不存在因激光的照射而熔化的合金飞散物的平滑的表面，并且具有2 μ m以下的高度t2，且所述凹部的深度、与所述薄带的厚度 T之比t/Γ在0. 025 0. 18的范围内，因而具有低铁损及低视在功率。所述凹部的开口部实质上优选为圆形。所述面饼圈状突状部的高度t2优选为 0. 5 2 μ m，更优选为0. 5 1. 8 μ m。所述凹部的深度、与薄带的厚度T之比t/Γ优选在0. 03 0. 15的范围内。所述薄带的厚度T优选在30 μ m以下。薄带的厚度T在30 μ m以下时，可以减小 t/Γ之比，可以抑制视在功率的增大。所述凹部的深度、与所述面饼圈状突状部的高度、的合计t与所述薄带的厚度 T之比t/T优选在0. 2以下，更优选在0. 16以下。Fe-Si-B系合金薄带通过激光划线而难以脆化，因此所述软磁性非晶质合金薄带优选由Fe-Si-B系合金构成。优选照射激光的非晶质合金薄带的表面的反射率(波长λ = IOOOnm)为15 80%。在此，所谓“反射率”是指向合金薄带表面垂直照射激光时的向入射方向的反射光 /入射光的比例。因此，在反射率为10%的情况下，向入射方向的反射激光为10%，向其他方向漫反射的激光与合金薄带吸收的激光的合计是90%。通过该范围内的反射率，激光照射能量密度不会过大或过小，容易形成周围具有面饼圈状突状部的凹部，其中面饼圈状突状部具有实质上不存在熔化的合金的飞散物的平滑表面。制造具有低铁损及低视在功率的软磁性非晶质合金薄带的本发明的方法的特征在于，对于通过急冷凝固法制造的软磁性非晶质合金薄带的表面以长度方向规定间隔顺次沿宽度方向照射脉冲激光，由此形成宽度方向的凹部的列，此时，对所述脉冲激光的照射能量密度进行调整，使得(a)在各凹部的周围形成面饼圈状突状部，(b)所述面饼圈状突状部具有平滑的表面，而实质上不存在熔化的合金的飞散物，(c)所述面饼圈状突状部具有 2 μ m以下的高度t2，且(d)所述凹部的深度、与所述薄带的厚度T之比t/Γ在0. 025 0. 18的范围内，因而在抑制视在功率的增大的同时，将所述非晶质合金的磁畴细分化。所述脉冲激光优选是经检流计扫描仪或者多角镜扫描仪和f θ透镜照射于所述非晶质合金薄带。所述脉冲激光优选由纤维激光器产生。集光性高、且可在小的点集光的纤维激光由于热影响少，因此，能够抑制在凹部周围形成熔化的合金的飞散物，因而，能够形成具有平滑表面的面饼圈状突状部。另外，由于可以取长的焦点深度，因此，可实现高精度的深度控制，即使对薄的合金薄膜也可以使凹部变浅。为了得到0.2以下的t/T之比，优选调整fe透镜的焦点深度，或调整激光的照射能量密度(每一脉冲)。所述脉冲激光的照射能量密度优选在5J/cm2以下，更优选为2 5J/cm2，最优选为 2. 5 4J/cm2。本发明的磁心的特征在于，将上述软磁性非晶质合金薄带层叠或者卷绕而构成磁心。该磁心的损失小，叠层系数高。优选对所述软磁性非晶质合金薄带在形成有所述凹部的后磁路方向的磁场中进行热处理。由此，能够降低低频时的磁心损失，另外，成为噪音的原因的视在功率也能够降低。发明效果本发明的软磁性非晶质合金薄带在因激光的照射而形成的凹部的周围，形成有实质上不存在熔化的合金的飞散物的具有平滑表面的面饼圈状突状部，并且所述面饼圈状突状部高度t2在2 μ m以下，且所述凹部的深度、与所述薄带的厚度T之比t/Γ在0. 025
60. 18的范围内，因此，具有低的铁损及视在功率，并且具有高的叠层系数。将这样的软磁性非晶质合金薄带层叠或者卷绕而制造的层叠磁心或卷绕磁心，由于低铁损，所以效率好，且由于低视在功率，噪音小，因此，适于配电用变压器、高频变压器、可饱和电抗器、磁性开关寸。
图1是表示用于本发明的制造方法的激光照射装置的一例的概略图；图2(a)是表示在软磁性非晶质合金薄带上形成的凹部及环状突状部的概略剖面图；图2(b)是表示在软磁性非晶质合金薄带上形成的凹部及环状突状部的概略俯视图；图3是表示在软磁性非晶质合金薄带上形成的凹部的排列的概略俯视图；图4(a)是表示在软磁性非晶质合金薄带上形成的凹部列的一例的显微镜照片 (60 倍)；图4(b)是将图4(a)的一个凹部放大表示的显微镜照片Q40倍)；图5是表示在软磁性非晶质合金薄带上形成的凹部及环状突状部的形态的显微镜照片，并且是表示凹部的深度、及环状突状部的高度t2与激光照射能量密度之间的关系的坐标图；图6是表示软磁性非晶质合金薄带上的环状突状部的外径&与激光照射能量密度之间的关系的坐标图；图7是表示软磁性非晶质合金薄带的50Hz及1. 3T的视在功率S与环状突状部的高度t2之间的关系的坐标图；图8是表示软磁性非晶质合金薄带的50Hz及1. 3T的铁损P与环状突状部的高度 t2之间的关系的坐标图；图9是表示软磁性非晶质合金薄带的凹部的数量密度(number density)η与铁损 P之间的关系的坐标图；图10是表示软磁性非晶质合金薄带的凹部的数量密度η与视在功率S之间的关系的坐标图；图11是表示软磁性非晶质合金薄带的叠层系数LF与环状突状部的高度t2之间的关系的坐标图。
具体实施例方式1非晶质合金薄带作为可用于本发明的非晶质合金，比如有!^e-B系、Fe-Si-B系、Fe-Si-B-C系、 Fe-Si-B-P系、Fe-Si-B-C-P系、Fe-P-B系等，但为了即便照射激光也难以脆化，且切断等的加工容易进行，优选以i^、Si及B为主成分的系。Fe-Si-B系非晶质合金优选具有含有1 15原子％的Si及8 20原子％的B，且余量实质上为!^e及不可避杂质的组成。Fe-Si-B-C 系合金优选具有含1 15原子％的Si、8 20原子％的B及3原子％以下的C，且余量为狗及不可避杂质的组成。不管是哪个系，在Si为10原子％以下且B为17原子％以下时，Bs高，激光照射引起的铁损的降低效果大，制造容易。非晶质合金除了上述成分以外，也可以相对于1 量而言，以5原子％以下的比例，合计含有从0)、慰^11、0、￥^0、恥33、!^、 Zr、Ti、Cu、Au、Ag、Sn、Ge、Re、Ru、Zn、In及( 所组成的组中选出的至少一种。不可避杂质为 S、0、N、A1 等。非晶质合金薄带优选通过单辊法或者双辊法的液体急冷法来制作。为了提高激光的照射效率，优选照射激光的非晶质合金薄带的表面的在波长λ = IOOOnm下的反射率 R(% )为15 80%。反射率R(%) = 100X Φι·/Φ(其中，Φ是垂直入射薄带表面的光束量，ΦΓ是在薄带表面向入射方向反射的光束量。)。Φ及Φγ使用分光光度计(日本分光株式会社制的JASCO V-570)，以IOOOnm的波长(接近使用的激光的波长)进行测定。非晶质合金薄带的厚度T如后所述优选为30 μ m以下。另外，非晶质合金薄带的宽度并不限定，通过使用后述的纤维激光，可对大约25 220mm宽的宽度的非晶质合金薄带均等地进行激光划线。为了抑制铁损，还可以在非晶质合金薄带的单面或者两面上形成Si02、A1203、MgO 等的绝缘层。当在未进行激光划线的面上形成绝缘层时，可抑制磁特性的劣化。另外，即使在进行了激光划线的面上，面饼圈状突状部被抑制得低，因此也不会对绝缘层的形成造成障碍。2激光划线为了对通过急冷凝固法制造的非晶质合金薄带的磁畴进行细分化，对其表面以长度方向规定间隔沿横向扫描脉冲激光。作为脉冲激光的产生装置可利用YAG激光、CO2气体激光、纤维激光等，但优选输出高且可长期稳定产生高频脉冲激光的纤维激光。在纤维激光中，导入纤维的激光通过纤维两端的衍射光栅而以FBG(Fiber Bragg Grating)原理振荡。激光由于在细长的纤维中被激励，因此，不存在由于在结晶内部产生的温度坡度而使得射束品质下降的热透镜效果的问题。进而，由于纤维芯细，为数微米，因此，激光即使是高输出也不仅以单一模式传播，射束直径被缩窄，可得到高能量密度的激光。此外，由于焦点深度长，所以对于200mm以上这样的宽度宽的薄带也可以精度良好地形成凹部列。纤维激光的脉冲宽度通常是微秒 皮秒程度，但也可以使用飞秒等级的。激光的波长大约为250 IlOOnm,但大多在IOOOnm前后的波长下使用。激光的射束直径优选为10 300 μ m,更优选为20 100 μ m,最优选为30 90 μ m。图1表示激光照射装置的一例。该装置具备激光振荡器(纤维激光)10、准直仪 12、射束膨胀器13、检流计扫描仪14、f θ透镜15。由激光振荡器10生成的脉冲状的激光 L(例如波长1065μπι)通过纤维11被传送给准直仪12，在此成为平行光。平行的激光L在射束膨胀器13将直径放大，通过检流计扫描仪14后，在f θ透镜15集光，从而被照射于载置在沿X轴方向及Y轴方向移动自如的工作台5上的非晶质合金薄带1。检流计扫描仪 14具备可绕X轴及Y轴转动的镜14a、14b，各镜14a、14b由检流计电机14c驱动。通过镜 14aU4b的组合，可在薄带1的长度方向上具有规定的间隔而沿宽度方向扫描脉冲状的激光L。也可以取代检流计扫描仪14，而使用在电机的前端具备多角镜的多角镜扫描仪(未图示)。当然，在非晶质合金薄带1上，以在长度方向上具有规定间隔的方式连续形成宽度方向的凹部列时，由于使非晶质合金薄带1沿长度方向移动，所以激光L的扫描方向相对于宽度方向必须以规定角度倾斜。
优选在使从卷轴卷回的非晶质合金薄带沿长度方向间歇性地移动的同时，进行激光的照射，但也可以在将通过急冷凝固法而制造的非晶质合金薄带卷在卷轴上之前，进行激光的照射。优选考虑热处理引起的脆化及磁心的应力缓和，而在热处理前进行激光划线。通过激光照射在软磁性非晶质合金薄带上形成的凹部由于不会结晶化，因此加工性良好，为了制作磁心而将薄带切断或将薄带弯曲就容易。3凹部图2(a)概略地表示在软磁性非晶质合金薄带1上形成的大致圆形的凹部2及其周围的环状突状部(轮缘部)3的剖面。在此，所谓“大致圆形”是指如图2(b)所示，凹部 2的轮廓没必要是正圆，也可以是变形的圆形或者椭圆形。圆形或者椭圆形的变形度(歪* 度)优选为长径Da/短径Db之比在1.5以内。如图2(a)所示，凹部2的直径D1是在与直线Ia交叉的位置处的凹部2的开口部的直径，其中直线Ia是与薄带1的表面一致的直线，凹部2的深度、是直线Ia与凹部2的底部之间的距离，环状突状部3的外径&是在与直线Ia交叉的位置处的环状突状部3的外径，环状突状部3的高度t2是直线Ia与环状突状部3的顶点之间的距离，环状突状部3的宽度W是在与直线Ia交叉的位置处的环状突状部3的宽度[(D2-D1)AL这些参数都是以平均值表示的，该平均值是从多个(3处以上)的宽度方向凹部列中的凹部2及环状突状部 3求出的值的平均值。非晶质合金薄带1在通过激光的照射而被加热熔融后，未结晶化而急冷凝固，因此，形成的凹部2及其周围的环状突状部3实质上是非晶质状。认为通过该急冷凝固，在凹部2附近产生应力，形成磁化方向朝向薄带的深度方向的磁畴，视在功率增加。应力不仅在环状突状部3的高度上，还对应于附着在凹部2周边的熔融飞散物(飞溅痕迹)而变高。另一方面，由于凹部2引起的磁畴的细分化，使得铁损减少，伴随与此，视在功率也减少。在本发明中，通过相对于非晶质合金薄带的厚度T控制激光的照射能量，从而将在凹部周围形成的环状突状部3形成为具有实质上不存在熔融合金的飞散物的平滑表面的面饼圈状的环状突状部(简称为“面饼圈状突状部”。)，并且将其高度t2限制在2 μ m以下。在此，所谓“实质上不存在飞散物的平滑表面”是指如图2(b)所示，在50倍的光学显微镜照片中可看到环状突状部3的内外周轮廓3a、!3b没有凹凸，是平滑的，且环状突状部3 的表面与非晶质合金薄带1的其他部分的表面是相同粗糙度。所谓“面饼圈状”，除非另有说明，是指具有平滑表面及轮廓。因此，例如图5所示的凹部B、C、D那样在环状突状部3的内外周轮廓具有凹凸的情况下，不满足“实质上不存在飞散物的平滑表面”的要件。根据上述要件，可在有效抑制视在功率的增加的同时，降低铁损。面饼圈状突状部3的高度、更优选在1. 8 μ m以下，最优选为0. 3 1. 8 μ m。但是，即便面饼圈状突状部3具有实质上不存在飞散物的平滑表面，且其高度t2 在2 μ m以下，如果凹部2的深度、相对于非晶质合金薄带的厚度T而言不够的话，铁损的降低效果也不够。具体地说，若、/Τ小于0. 025，则铁损通过激光划线而几乎不下降。相反， 若凹部2的深度、相对于薄带1的厚度T大，则视在功率急剧增加。具体地说，若、/Τ大于0. 18，则视在功率急剧增加。因此，t/Γ需要在0.025 0. 18的范围内，优选为0. 03 0. 15，更优选为0. 03 0. 13。为了通过激光划线而在抑制视在功率的增加的同时使铁损降低，优选非晶质合金薄带1的厚度T为30 μ m以下。若非晶质合金薄带1的厚度T超过 30μπι，则即使是相同的t/Γ，、的值变大，视在功率存在增加的倾向。凹部2的深度、与面饼圈状突状部3的高度、的合计t ( =、+、)与薄带1的厚度T之比，即t/T也和视在功率的增加的抑制方面存在关系。如果t/T在0. 2以下，则可以抑制视在功率的增加。t/T优选为0. 18以下，更优选为0. 16以下。如果面饼圈状突状部的高度t2在2 μ m以下，则通过软磁性非晶质合金薄带的层叠或者卷绕而得到的磁心具有89%以上的高的叠层系数LF。如果t2超过2 μ m,则LF急剧下降，并且视在功率S也增加。为了得到低铁损及低视在功率，凹部2的直径D1优选为20 50 μ m,更优选为 20 40 μ m,最优选为M 38 μ m。如果凹部2的直径D1过大，则在应力及飞散物的影响下，存在导致视在功率增加的倾向。另外，面饼圈状突状部3的外径D2优选为IOOymW 下，更优选为80 μ m以下，最优选为76 μ m以下。为了充分降低铁损，外径D2的下限优选为 30 μ m0凹部列的长度方向间隔一般可以是2 20mm，例如优选是3 10mm。在宽度方向凹部列中，凹部可以隔开间隔排列，也可以是相邻的凹部以重复的方式排列。一般地说，宽度方向凹部列中的凹部O数量密度为2 25个/mm，优选为4 20个/mm。4磁心将本发明的软磁性非晶质合金薄带层叠或者卷绕而成的磁心的视在功率被抑制， 同时铁损小，叠层系数LF高。在加工成磁心形状后，当在磁心的磁路方向上施加磁场，同时进行热处理时，磁心损失(磁滞损失)及视在功率可以降低，噪音也可以降低。通过以下的实施例进一步详细说明本发明，但本发明不限定于此。实施例1通过大气中的单辊法，制作具有由11. 5原子％的B、8. 5原子％的Si、余量为Fe及不可避杂质构成的组成的、宽度5mm及厚度23 μ m的非晶质合金薄带。该合金薄带的对波长IOOOnm的光的自由凝固面的反射率R是68. 3%。对该非晶质合金薄带的自由凝固面，如图1所示从纤维激光器10经检流计扫描仪(镜)14，以2. 5J/cm2的照射能量密度，扫描波长1065nm、脉冲宽度550ns及射束直径90 μ m的脉冲激光，形成图3所示那样的宽度方向的凹部列。宽度方向的凹部列中的凹部的数量密度是2个/mm，凹部列的长度方向间隔DL是 5mm。凹部及其周围的环状突状部的尺寸如下所述。凹部的直径D1:50 μ m深度t1:1.2ym环状突状部的形状平滑的表面及轮廓的面饼圈状夕卜径 D2:80 μ m高度 t2:0.4ym宽度 W :15 μ mt( = ti+t^/T :0. 07凹部及其周围的环状突状部的显微镜照片如图4(a)及图4(b)所示。从图4(a) 及图4(b)可知，环状突状部是面饼圈状，具有实质上不存在通过激光的照射而熔化了的合金的飞散物的、平滑的表面。另外，透过电子显微镜观察的结果是，未看到在凹部及面饼圈状突状部有结晶相。因此，确认了凹部及面饼圈状突状部是由非晶质相构成的。实施例2对于与实施例1相同的非晶质合金薄带，通过改变波长1065nm、脉冲宽度500ns及射束直径60 μ m的激光的照射能量密度，形成了具有各种高度的环状突状部和凹部深度的凹部的列。图5表示激光的照射能量密度与环状突状部的高度t2之间的关系，图6表示相同的激光的照射能量密度与环状突状部的外径A之间的关系。随着照射能量密度增大，凹部2变深，且环状突状部3的外径&放大，并且环状突状部3变高，熔融合金的飞散物(飞溅痕迹)也变多。在照射能量密度为5J/cm2以下的情况下，环状突状部3是面饼圈状，具有2 μ m以下的高度t2及90 μ m以下的外径D2。当然，面饼圈状突状部的高度t2及外径D2 还根据激光的其他的照射条件(脉冲宽度等)而变化。实施例3将几个在实施例2形成有凹部的薄带切断成120mm的长度，对薄带的长度方向施加1. 2kA/m的磁场，同时以350°C进行1小时的热处理，之后，测定单板试料的铁损P(W/kg) 及视在功率S(VA/kg)。图7表示环状突状部的高度t2与50Hz及1. 3T时的视在功率S之间的关系。从图7可知，t2在2 μ m以下时，视在功率S低，但是，当超过2 μ m时，视在功率 S急剧增加。图8表示环状突状部的高度、与50Hz及1.3T时的铁损P之间的关系。从图8可知，由于凹部的形成，铁损P减少，但若t2超过2 μ m,则铁损P稍微增加。从图7及图8可知，在环状突状部的高度t2处于大约2. 5 μ m以下的范围(尤其0. 5 2. 5 μ m的范围)时，铁损P随着t2的增大(随着激光的照射能量密度的增大)，而存在下降的倾向，但是，当t2在2 μ m以下时，视在功率S大致一定，但是当t2超过2 μ m时，视在功率S有急剧增大的倾向，因此，为了满足低铁损和低视在功率这两个条件，环状突状部的高度t2需要在 2μπι以下，尤其需要在0. 5 2μπι的范围内。实施例4从表1所示的组成的合金熔化液，通过单辊法制作了具有各种厚度的宽度5mm的非晶质合金薄带。表1示出了各非晶质合金薄带的厚度τ及相对于波长IOOOnm的光的自由凝固面的反射率R。对于各非晶质合金薄带的自由凝固面，如图1所示，从纤维激光器10 经检流计扫描仪(镜)14，以5J/cm2以下的照射能量密度扫描波长1065nm、脉冲宽度500ns 及射束直径60 μ m的脉冲激光，以5mm的长度方向间隔形成了宽度方向的凹部列。凹部列中的凹部的数量密度为4个/mm。对于形成了凹部的各非晶质合金薄带，在多个凹部列测定凹部的直径D1及深度t1;及环状突状部的外径D2、高度t2及宽度W，并进行平均。将形成有凹部的各合金薄带切断为120mm的长度，对薄带的长度方向施加1. 6kA/ m的磁场，同时以330 370°C进行1小时的热处理，之后，测定单板试料的50Hz及1. 3T时的铁损P (W/kg)及视在功率S (VA/kg)。另外，由形成有凹部的20片非晶质合金薄带片构成层叠体，测定叠层系数LF。这些测定结果在表1表示。表1
权利要求
1.一种软磁性非晶质合金薄带，其通过急冷凝固法制造，其特征在于，在其表面上以长度方向规定间隔具有通过激光形成的凹部的宽度方向的列，在各凹部的周围形成有面饼圈状突状部，所述面饼圈状突状部具有实质上不存在因激光的照射而熔化的合金飞散物的平滑的表面，并且具有2μπι以下的高度(t2)，且所述凹部的深度U1)与所述薄带的厚度(T)之比(t/Γ)在0. 025 0. 18的范围内，因而具有低铁损及低视在功率。
2.如权利要求1所述的软磁性非晶质合金薄带，其特征在于， 所述凹部的开口部实质上是圆形。
3.如权利要求1或2所述的软磁性非晶质合金薄带，其特征在于， 所述面饼圈状突状部的高度(t2)是0. 5 2 μ m。
4.如权利要求3所述的软磁性非晶质合金薄带，其特征在于， 所述面饼圈状突状部的高度(t2)是0. 5 1. 8 μ m。
5.如权利要求1至4中任一项所述的软磁性非晶质合金薄带，其特征在于，所述凹部的深度U1)与薄带的厚度(T)之比(t/Γ)在0.03 0.15的范围内。
6.如权利要求1至5中任一项所述的软磁性非晶质合金薄带，其特征在于， 所述薄带的厚度(T)在30 μ m以下。
7.如权利要求1至6中任一项所述的软磁性非晶质合金薄带，其特征在于，所述凹部的深度U1)与所述面饼圈状突状部的高度(t2)的合计(t)与所述薄带的厚度(T)之比(t/T)在0.2以下。
8.如权利要求1至7中任一项所述的软磁性非晶质合金薄带，其特征在于， 所述软磁性非晶质合金薄带由Fe-Si-B系合金构成。
9.如权利要求1至8中任一项所述的软磁性非晶质合金薄带，其特征在于， 照射激光的面的在波长λ = IOOOnm下的反射率为15 80%。
10.一种具有低铁损及低视在功率的软磁性非晶质合金薄带的制造方法，其特征在于， 对于通过急冷凝固法制造的软磁性非晶质合金薄带的表面以长度方向规定间隔顺次沿宽度方向照射脉冲激光，由此形成宽度方向的凹部的列，此时，对所述脉冲激光的照射能量密度进行调整，使得(a)在各凹部的周围形成面饼圈状突状部，(b)所述面饼圈状突状部具有平滑的表面，而实质上不存在熔化的合金的飞散物，(c)所述面饼圈状突状部具有 2ym以下的高度(t2)，且(d)所述凹部的深度U1)与所述薄带的厚度⑴之比(t/Γ)在 0. 025 0. 18的范围内，因而在抑制视在功率的增大的同时，将所述非晶质合金的磁畴细分化。
11.如权利要求10所述的软磁性非晶质合金薄带的制造方法，其特征在于，将所述脉冲激光经检流计扫描仪或者多角镜扫描仪和f θ透镜照射向所述非晶质合金薄带。
12.如权利要求10或11所述的软磁性非晶质合金薄带的制造方法，其特征在于， 将所述脉冲激光的照射能量密度设为5J/cm2以下。
13.如权利要求12所述的软磁性非晶质合金薄带的制造方法，其特征在于， 将所述脉冲激光的照射能量密度设为2 5J/cm2。
14.如权利要求13所述的软磁性非晶质合金薄带的制造方法，其特征在于，将所述脉冲激光的照射能量密度设为2. 5 4J/cm2。
15.如权利要求10至14中的任一项所述的软磁性非晶质合金薄带的制造方法，其特征在于，通过纤维激光器产生所述脉冲激光。
16.一种磁心，其特征在于，其是将权利要求1至9中的任一项所述的软磁性非晶质合金薄带层叠或者卷绕而构成的磁心。
17.如权利要求16所述的磁心，其特征在于，对所述软磁性非晶质合金薄带在形成有所述凹部的后磁路方向的磁场中进行热处理。
全文摘要
提供一种软磁性非晶质合金薄带，其通过急冷凝固法制造，在其表面上以长度方向规定间隔具有通过激光形成的凹部的宽度方向的列，在各凹部的周围形成有面饼圈状突状部，面饼圈状突状部具有实质上不存在因激光的照射而熔化的合金飞散物的平滑的表面，并且具有2μm以下的高度(t2)，且所述凹部的深度(t1)与所述薄带的厚度(T)之比(t1/T)在0.025～0.18的范围内，因而具有低铁损及低视在功率。
文档编号H01F41/02GK102473500SQ20108003585
公开日2012年5月23日 申请日期2010年9月14日 优先权日2009年9月14日
发明者伊藤直辉, 佐佐木淳, 吉泽克仁, 和井伸一 申请人:日立金属株式会社