鐵基非晶合金的層疊體的制造方法與流程

本發明涉及鐵基非晶合金的層疊體的制造方法，更詳細而言，涉及能夠適宜地用于電動機或發電機等的層疊鐵芯的鐵基非晶合金的層疊體的制造方法。

背景技術：

1、近年來，針對作為電子零件使用的電感器或電抗器之類的各種無源元件或變壓器用途，以鐵(fe)、硼(b)、硅(si)為主要原料的鐵基非晶合金材料廣為人知。使用這樣的軟磁性材料通過熔液急冷凝固法制作的厚度為17μm～22μm左右的fe-s?i-b系急冷凝固合金薄帶作為卷繞鐵芯而用于供電用途的大型變壓器或整流用電感器等，作為以往的硅鋼板(fe-s?i)的替代品而需求逐年擴大。

2、此外，鐵基非晶合金比硅鋼板的鐵損更低，因此通過應用于bldc(無刷直流)電動機的轉子鐵芯及定子鐵芯，從而對提高電動機效率進行了研究。特別是，在應用于超過10,000rpm的高速旋轉型bldc電動機的情況下，確認到軟磁性材料的動作區域成為1khz以上的高頻帶，在數百w等級的電動機中高效化變得更加顯著，因此例如能夠期待將其用于空調用途的壓縮機或充電式吸塵器等白色家電、或者電裝用途的輔機電動機等。

3、對于比白色家電用電動機更加追求高效化的ev用途的驅動用電動機，也由于小型化、高轉矩化及高效化的市場要求，正在向轉數10,000rpm以上(例如，20,000rpm左右)的高速旋轉型bldc電動機過渡。因此，作為假設在用作電動機鐵芯的情況下動作區域達到1～2khz的軟磁性材料，對鐵基硅硼系非晶合金進行了研究。

4、由于鐵基硅硼系非晶合金與硅鋼板相比，鐵損能夠減少至1/10左右，磁導率高、bs(飽和磁通密度)也一定程度上高，因此作為新一代的高性能軟磁性材料而近年來受到矚目。然而，鐵基硅硼系非晶合金的厚度通常在17～25μm左右，與厚度為250～350μm左右的硅鋼板相比非常薄，因此難以進行用于制造層疊鐵芯等的沖裁加工。由此，在謀求所制造的鐵基硅硼系非晶合金的增大的同時維持其良好的特性成為了技術問題。

5、例如，非專利文獻1中，公開了通過添加磷(p)使急冷凝固速度降低而得到厚度為50μm以上的鐵基非晶合金薄帶。然而，磷添加系合金不僅因磷的添加而導致bs的降低，而且在合金熔解時磷成分揮發而使熔液急冷裝置內外的污染變得顯著，進而還有易燃的風險，因此迄今在工業領域中的應用例較少。

6、專利文獻1-3中，公開了通過將合金熔液從多個狹縫噴嘴出液至旋轉的冷卻輥上的多重狹縫法，來制造具有可進行沖裁加工的程度的板厚(例如50μm左右)的非晶合金薄帶的方法。然而，即使使用這種技術，厚度的增加也存在界限，難以用作代替硅鋼板的層疊鐵芯用途的軟磁性材料。

7、專利文獻4中，公開了使用多孔噴嘴來抑制在制作寬幅的急冷薄帶時金屬薄帶的厚度變得不均勻的金屬薄帶的制造方法。專利文獻4的發明中，在噴嘴開口部的形狀上具有特征，但存在由于加工困難而導致噴嘴加工費高漲這一問題，難以進行量產級別的利用。

8、專利文獻5中，公開了使用具有交錯型的多孔的出液噴嘴來實現厚板化的鐵基硅硼系非晶合金的制造方法，但在與硅鋼板進行比較的情況下，在確保足夠厚度的方面還有改良的空間。

9、像這樣，由于目前增加非晶合金薄帶自身的厚度較為困難，因此專利文獻6中，公開了通過層疊多個軟磁性合金薄帶來增加厚度的層疊體的制造方法。

10、現有技術文獻

11、專利文獻

12、專利文獻1：日本特開平5-329587號公報

13、專利文獻2：日本特開平7-113151號公報

14、專利文獻3：日本特開平8-124731號公報

15、專利文獻4：日本特開昭63-220950號公報

16、專利文獻5：日本特開2018-153828號公報

17、專利文獻6：日本特開2021-154732號公報

18、非專利文獻

19、非專利文獻1：具有高飽和磁通密度的新塊體金屬玻璃/非晶厚板的創制(東北大學·金屬玻璃綜合研究中心)牧野彰宏、久保田健、常春濤

技術實現思路

1、發明要解決的技術問題

2、在專利文獻6所公開的軟磁性合金薄帶的層疊體的制造方法中，在多個軟磁性合金薄帶中的至少一個涂布熱固性樹脂，將它們貼合后，通過以規定溫度進行加熱并粘接來形成層疊體，卷繞成線圈狀。在使用由該制造方法得到的層疊體來制造層疊鐵芯的情況下，將層疊體從卷繞的狀態展開，通過進行沖裁加工沖裁出多個鐵芯片之后，將各個鐵芯片鉚接層疊。

3、在專利文獻6所公開的軟磁性合金薄帶的層疊體的制造方法中，軟磁性合金薄帶可以是非晶合金薄帶，或者也可以是對非晶合金薄帶進行了熱處理而得的納米晶體合金薄帶。然而，由于該熱處理條件會對軟磁性合金薄帶的磁導率等產生較大的影響，在確保良好的軟磁特性的方面存在研究的空間。

4、此外，在專利文獻6所公開的軟磁性合金薄帶的層疊體的制造方法中，通過將制造后的層疊體卷繞成線圈狀，容易在構成層疊體的多個軟磁性合金薄帶之間產生位置偏移，軟磁性合金薄帶的一部分有剝離的風險。因此，將層疊體展開而制造的層疊鐵芯的特性容易產生偏差，存在無法得到足夠品質的風險。

5、為了實現將以10,000rpm～20,000rpm的高速旋轉進行驅動作為前提的新一代ev用途驅動電動機這樣的高速旋轉型電動機的高效化，要求相對于作為現有鐵芯材料的硅鋼板的低鐵損以及高磁導率，具體而言，需要bs≥1.5t、磁導率≥3000、鐵損≤30w/kg(bm：1.0t、1khz)的軟磁特性。進而，以汽車業界為中心，迫切期望將鐵基非晶合金作為ev驅動用bldc電動機用途的鐵芯材料，該鐵基非晶合金在像這樣確保良好的軟磁特性的同時，具有能夠以與硅鋼板同等水平的能率通過沖裁加工制造層疊鐵芯的厚度。

6、因此，本發明的目的在于提供一種鐵基非晶合金的層疊體的制造方法，能夠在確保良好的軟磁特性的同時容易地進行沖裁加工。

7、用于解決上述技術問題的方案

8、本發明的所述目的在于實現一種鐵基非晶合金薄帶的層疊體的制造方法，是將多個鐵基非晶合金薄帶層疊來制造層疊體的方法，所述鐵基非晶合金薄帶具有如下組成：組成式由t100-x-y-zsix(b1-mcm)ypz(t是從由fe、co及n?i構成的組中選擇的至少1種元素，且是必須包含fe的過渡金屬元素)表現，組成比率x、y、z及m分別滿足2.5≤x≤7.0原子％、13.0≤y≤16.0原子％、0.0≤z≤2.0原子％、0.0≤m≤0.3，由該組成構成的所述鐵基非晶合金薄帶的厚度為30μm以上60μm以下，所述鐵基非晶合金薄帶的層疊體的制造方法具備：前處理工序，在200℃以上且低于晶化溫度的溫度下對多個所述鐵基非晶合金薄帶進行熱處理；涂布工序，對熱處理后的多個所述鐵基非晶合金薄帶的至少任一個涂布熱固性樹脂而形成粘接層；熱壓接工序，通過經由所述粘接層對多個所述鐵基非晶合金薄帶進行熱壓接而形成層疊體。

9、優選為，在所述前處理工序中，以0.01秒以上2小時以下的熱處理時間進行熱處理。

10、優選為，在所述前處理工序中，在將多個所述鐵基非晶合金薄帶重合并密合的狀態下進行熱處理；優選為，在所述涂布工序中，將重合的多個所述鐵基非晶合金薄帶分離來形成所述粘接層。

11、優選為，進一步具備沖裁工序，將通過所述熱壓接工序得到的所述鐵基非晶合金薄帶的層疊體不卷繞地輸送至沖裁壓力機，由所述沖裁壓力機沖裁成規定形狀而形成沖裁片。

12、優選為，在所述熱壓接工序中，在120℃以上且低于400℃的溫度下保持1秒以上且小于60秒的時間來進行熱壓接，所述鐵基非晶合金薄帶的層疊體的厚度為80μm以上400μm以下。

13、在所述熱壓接工序中，在120℃以上且低于400℃的溫度下保持1秒以上且小于60秒的時間來進行熱壓接時的壓力為每1平方cm為30n以上1kn以下，優選為100n以上700n以下，更優選為100n以上且小于400n。由此，對由所述鐵基非晶合金薄帶制成的層疊體實施沖裁加工時，能夠容易地確保層疊體彼此不會發生密合剝離的良好的密合性。

14、優選為，經過所述前處理工序的所述鐵基非晶合金薄帶的bs為1.5t以上，磁導率為3000以上，鐵損在bm＝1.0t、頻率1khz中為30w/kg以下。

15、發明效果

16、根據本發明的鐵基非晶合金的層疊體的制造方法，能夠在確保良好的軟磁特性的同時容易地進行沖裁加工，因此例如能夠適宜地用于制造ev驅動用bldc電動機用途的鐵芯材料。