软磁性非晶质合金薄带及其制造方法，以及使用其的磁心.pdf

软磁性非晶质合金薄带及其制造方法， 以及使用其的磁心
    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 Fe 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， Fe 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 Fe 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—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 由于不均匀磁化变化而引起的。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， 从而不均匀磁化变化速度大。
     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 3-32888 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 ～ 250μm， 在退火后形成凹部的情况下， 直径为 50 ～ 100μm。另外， 凹部的平均间隔 为 1 ～ 20mm。在 50 ～ 250μm 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 60μm 时为 40 ～ 50％， 在厚度 30μm 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 65μm 的 非晶质合金薄带以 5mm 的间隔形成直径大约为 50 ～ 250μm 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 2 过将每一脉冲的能量密度为 0.02 ～ 1.0J/mm 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 65μm 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 3-32888 号公报记载了每一脉冲的能量密度为 0.02 ～ 1.0J/mm2， 但 2 在将 0.02J/mm 附近的低能量的脉冲激光照射到 65μm 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 3-32886 号公报及日本特公平 3-32888 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 2μm 以下， 并且凹部的深 度 t1 与薄带的厚度 T 之比 t1/T 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 2μm 以下的高度 t2， 且所述凹部的深度 t 1 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。
     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 ～ 2μm， 更优选为 0.5 ～ 1.8μm。所述凹部的深度 t1 与薄带的厚度 T 之比 t1/T 优选在 0.03 ～ 0.15 的范围内。
     所述薄带的厚度 T 优选在 30μm 以下。薄带的厚度 T 在 30μm 以下时， 可以减小 t1/T 之比， 可以抑制视在功率的增大。
     所述凹部的深度 t1 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 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 ＝ 1000nm) 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 2μm 以下的高度 t2， 且 (d) 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 fθ 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 fθ 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 2 为 2.5 ～ 4J/cm 。
     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 2μm 以下， 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 等。 附图说明
     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 (240 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 t1 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 D2 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)n 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 n 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 Fe-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 Fe、 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 Fe 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 Fe 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 Fe 量而言， 以 5 原子％以下的比例， 合计含有从 Co、 Ni、 Mn、 Cr、 V、 Mo、 Nb、 Ta、 Hf、 Zr、 Ti、 Cu、 Au、 Ag、 Sn、 Ge、 Re、 Ru、 Zn、 In 及 Ga 所组成的组中选出的至少一种。不可避杂质 为 S、 O、 N、 Al 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 ＝ 1000nm 下的反射率 R(％ ) 为 15 ～ 80％。反射率 R(％ ) ＝ 100×Φr/Φ( 其中， Φ 是垂直入射薄带表面的光 束量， Φr 是在薄带表面向入射方向反射的光束量。)。Φ 及 Φr 使用分光光度计 ( 日本分 光株式会社制的 JASCO V-570)， 以 1000nm 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 30μm 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 SiO2、 Al2O3、 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 ～ 1100nm， 但大多在 1000nm 前后的波长下使用。 激光的射束直径优选为 10 ～ 300μm， 更优选 为 20 ～ 100μm， 最优选为 30 ～ 90μm。
     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、 fθ 透镜 15。由激光振荡器 10 生成的脉冲状的激光 L( 例如波长 1065μm) 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 fθ 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 14a、 14b 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 ( 歪み 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 1a 交叉的位置处的凹部 2 的开口部 的直径， 其中直线 1a 是与薄带 1 的表面一致的直线， 凹部 2 的深度 t1 是直线 1a 与凹部 2 的 底部之间的距离， 环状突状部 3 的外径 D2 是在与直线 1a 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 1a 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 1a 交叉的位置处的环状突状部 3 的宽度 [(D2-D1)/2]。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 2μm 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 t2 更 优选在 1.8μm 以下， 最优选为 0.3 ～ 1.8μm。
     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 2μm 以下， 如果凹部 2 的深度 t1 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 t1/T 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 t1 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 t1/T 大 于 0.18， 则视在功率急剧增加。因此， t1/T 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 30μm 以下。若非晶质合金薄带 1 的厚度 T 超过 30μm， 则即使是相同的 t1/T， t1 的值变大， 视在功率存在增加的倾向。
     凹部 2 的深度 t1 与面饼圈状突状部 3 的高度 t2 的合计 t( ＝ t1+t2) 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 2μm 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 2μm， 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 ～ 50μm， 更优选为 20 ～ 40μm， 最优选为 24 ～ 38μm。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 100μm 以 下， 更优选为 80μm 以下， 最优选为 76μm 以下。为了充分降低铁损， 外径 D2 的下限优选为 30μm。
     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の数量密度为 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 23μm 的非晶质合金薄带。该合金薄带的对波 长 1000nm 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 2 图 1 所示从纤维激光器 10 经检流计扫描仪 ( 镜 )14， 以 2.5J/cm 的照射能量密度， 扫描波 长 1065nm、 脉冲宽度 550ns 及射束直径 90μm 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 ： 50μm
     深度 t1 ： 1.2μm
     环状突状部的形状 ： 平滑的表面及轮廓的面饼圈状
     外径 D2 ： 80μm
     高度 t2 ： 0.4μm
     宽度 W ： 15μm
     t( ＝ t1+t2)/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 60μm 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 D2 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 D2 放大， 并且环状突状部 3 变高， 熔融合金的飞散物 ( 飞 2 溅痕迹 ) 也变多。在照射能量密度为 5J/cm 以下的情况下， 环状突状部 3 是面饼圈状， 具 有 2μm 以下的高度 t2 及 90μm 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℃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 2μm 以下时， 视在功率 S 低， 但是， 当超过 2μm 时， 视在功率 S 急剧增加。图 8 表示环状突状部的高度 t2 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 2μm， 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 2.5μm 以下的范围 ( 尤其 0.5 ～ 2.5μm 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 2μm 以下时， 视在功率 S 大致一定， 但是当 t2 超过 2μm 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 2μm 以下， 尤其需要在 0.5 ～ 2μm 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 T 及相对于波长 1000nm 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 2 经检流计扫描仪 ( 镜 )14， 以 5J/cm 以下的照射能量密度扫描波长 1065nm、 脉冲宽度 500ns 及射束直径 60μm 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℃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】
     * 注： 在本发明的范围外。
     * 注： 在本发明的范围外。 (1)t ＝ t1+t2。 (2)“王冠状” 是指在环状突状部存在有熔融合金的飞散物。
     * 注： 在本发明的范围外。
     从表 1 可知， 凹部的深度 t1 与薄带的厚度 T 之比 t1/T 处于 0.025 ～ 0.18 的范围 内时， 在凹部的周围形成的环状突状部是实质上不存在合金飞散物的具有平滑表面的面饼 圈状， 其高度 t2 在 2μm 以下， 且凹部的直径 D1 在 50μm 以下， 尤其在 40μm 以下。另外， 面 饼圈状突状部的高度 t2 在 2μm 以下、 尤其在 0.3 ～ 1.8μm 时， 能够实质上在没有视在功 率 S 的增大的情况下达成低铁损。
     在非晶质合金薄带为 40μm 厚的情况下， 凹部的深度 t1 小， 为 0.8μm 时， t1/T 为 0.02( 小于下限的 0.025)， 铁损 P 没有充分降低 ( 样品 25)。在样品 23 及 24 中， 凹部的深 度 t1 相对于非晶质合金薄带的厚度 T 之比 t1/T 是 0.055 及 0.038， 铁损 P 是 0.09W/kg， 比较 大。 因此， 若非晶质合金薄带的厚度 T 为 30μm， 尤其当超过 35μm 时， 即使 t1/T 在 0.025 ～ 0.18 的范围内， 铁损 P 的降低效果也有变得不充分的倾向。
     从表 1 的数据可知， 满足本发明条件的软磁性非晶质合金薄带的铁损 P 及视在功 率 S 低， 叠层系数 LF 高， 因此， 可以以低噪音实现小型的低损失磁心。
     实施例 5、 比较例 1
     通过大气中的单辊法， 制作具有由 15.5 原子％的 B、 3.5 原子％的 Si、 余量 Fe 及不 可避杂质所构成的组成的、 宽度 170mm 及厚度 25μm 的非晶质合金薄带。该合金薄带的相 对于波长 1000nm 的光的自由凝固面的反射率 R 为 69.5％。对该非晶质合金薄带的自由凝 固面， 如图 1 所示， 从纤维激光器经检流计扫描仪 ( 镜 )， 以 2.5J/cm2 的照射能量密度沿宽 度方向扫描波长 1065nm、 脉冲宽度 550ns 及射束直径 90μm 的脉冲激光， 如图 3 所示， 形成 有以 5mm 的长度方向间隔配置的横向的凹部列。凹部列中的凹部的数量密度为 2 个 /mm。 凹部的深度 t1 为 1.2μm， 面饼圈状突状部的高度 t2 为 0.5μm， t/T ＝ 0.07， 叠层系数 LF 为 89％。将该合金薄带切断为长度 120mm， 层叠 20 片， 制作磁心。对该磁心， 在薄带的长度 方向上施加 1.2kA/m 的磁场， 同时以 330℃进行 1 小时的热处理。在该磁心上施加绕组， 以 50Hz 励磁到 1.4T， 测定噪音。
     作为比较例 1， 以 6.6J/cm2 的照射能量密度， 对于与实施例 5 相同的非晶质合金薄 带的自由凝固面扫描波长 1065nm、 脉冲宽度 550ns 及射束直径 90μm 的脉冲激光， 形成了凹 部列。凹部的深度 t1 为 5.5μm， 环状突状部的高度 t2 为 2.8μm， t/T ＝ 0.33， 叠层系数 LF 为 86％。在按照与实施例 5 同样的方法从该合金薄带制作的磁心上施加绕组， 以 50Hz 励 磁到 1.4T， 测定噪音。其结果是， 实施例 5 的磁心的噪音为 53dB， 比较例 1 的磁心的噪音为 63dB。如此， 确认了本发明的磁心是低噪音。
     实施例 6
     通过大气中的单辊法， 制作具有由 11 原子％的 B、 9 原子％的 Si、 余量 Fe 及不可 避杂质所构成的组成的、 宽度 25mm 及厚度 23μm 的非晶质合金薄带。该合金薄带的相对于 波长 1000nm 的光的自由凝固面的反射率 R 为 72.1％。对于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 2.7J/cm2、 3.0J/cm2、 6.2J/cm2 及 11.2J/cm2 的各照射能量密度， 沿宽度方向扫描波长 1065μm、 脉冲宽度 500ns 及射束直 径 60μm 的脉冲激光， 设长度方向间隔为 5mm， 形成了具有各种凹部数量密度 n 的宽度方向 的凹部列。将各合金薄带切断为 120mm 的长度， 在薄带的长度方向上施加 1.2kA/m 的磁场， 同时以 350℃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)。
     图 9 表示各照射能量密度的铁损 P 与凹部的数量密度 n( 个 /mm) 之间的关系。从 图 9 可知， 若 n 增加， 则铁损 P 减少， 另外， 能量密度越大， 减少的比例越大。通过形成凹部， 磁畴被细分化， 铁损 P 降低， 因此， 凹部的数量密度 n 少时， 铁损 P 比较大， 对应于凹部的数 量密度 n 的增加， 铁损 P 降低。但是， 当凹部的数量密度 n 超过 20 时， 磁畴的细分化效果饱 2 和， 铁损 P 难以减少。另外， 在照射能量密度达到 6.2J/cm 之前， 即使凹部的数量密度 n 超 2 过 20 超， 铁损 P 也不增大， 但在照射能量密度为 11.2J/cm 时， 凹部的数量密度 n 超过约 12 时， 铁损 P 增大。这与图 8 所示的倾向 ( 在环状突状部的高度 t2 超过约 2.5μm 的照射能 量密度下， 铁损 P 反而增大 ) 一致。
     图 10 表示凹部的数量密度 n( 个 /mm) 与视在功率 S 之间的关系。在各能量密度 中， 当 n 增加时， 视在功率 S 显示出暂时减少、 之后增加的倾向。通过磁畴细分化， 应力对视 在功率 S 具有更大的影响力。磁畴细分化带来铁损 P 的降低， 因此， 视在功率 S 随着铁损 P 的减少而减少。另外， 通过在凹部的应力， 磁化方向形成深度方向的磁畴， 视在功率 S 上升。伴随铁损 P 降低的视在功率 S 的减少与伴随赋予应力的视在功率 S 的上升同时引起， 结果 是， 在铁损 P 减少期间， 视在功率 S 的上升得到抑制， 当铁损 P 的减少停止时， 视在功率 S 增 加。该倾向在图 10 表示。可得到低铁损且低视在功率的凹部的数量密度 n 大致是 2 ～ 20 个 /mm。另外， 在凹部的数量密度 n 超过约 5 时， 视在功率 S 与照射能量密度无关地增加， 但 照射能量密度越小， 其增加率越低。因此， 在可得到充分的铁损 P 的降低效果的范围内， 为 了抑制视在功率 S 的增加， 照射能量密度低更好。具体地说， 如图 5 所示， 照射能量密度在 2 2 2 5J/cm 以下， 且优选在 2J/cm 以上， 更优选在 2.5 ～ 4J/cm 。
     实施例 7
     对于与实施例 1 相同的非晶质合金薄带， 通过改变脉冲激光的照射能量密度， 形 成了具有各种高度 t2 的环状突状部。图 11 表示叠层系数 LF 与凹部的面饼圈状突状部的 高度 t2 之间的关系。叠层系数 LF( 占空系数 ) 是薄带层叠体的剖面面积中的薄带的剖面 面积的比例， 越接近于 1， 在层叠体中薄带所占的比例越高。LF 越高， 层叠软磁性非晶质合 金薄带而成磁心越能够小型化。在本例中， 层叠数为 20。从图 11 可知， 若面饼圈状突状部 的高度 t2 超过 2μm， 则叠层系数 LF 急剧减少。