具体实施方式

以下，通过本发明的实施方式进行具体说明，但本发明并不限定于这些实施方式。

关于非晶质金属薄带的厚度和冲裁加工的容易性，以往没有进行充分的研究。例如，在上述的日本特开2008-213410号公报、国际公开第2018/155206号中虽记载了冲裁加工，但在上述的日本特开2008-213410号公报中，作为能够使用的非晶质金属薄带，例示了8～35μm的厚度的非晶质金属薄带，在国际公开第2018/155206号中例示了10～60μm的厚度的非晶质金属薄带。进而，具体而言，在日本特开2008-213410号公报的实施例中，使用厚度约25μm的金属薄带、厚度约12μm的金属薄带、厚度约18μm的金属薄带，在国际公开第2018/155206号中，在背景技术一栏中记载有板厚25μm。

本发明人发现，通过将非晶质金属薄带的厚度设为预定的范围，能够容易地进行冲裁加工。

即，本公开的一个实施方式是非晶质金属薄带的冲裁加工方法，其中，作为所述非晶质金属薄带，使用厚度大于30μm且为50μm以下的非晶质金属薄带。由此，能够提高非晶质金属薄带的冲裁加工性。

根据本公开，在冲裁加工中，能够进行使用了由冲头和冲模构成的冲裁模具的冲裁加工。此时，能够是以冲头作为可动侧的冲裁模具，而以冲模作为固定侧的冲裁模具，另外，也能够是以冲模作为可动模的冲裁模具。根据本公开，即使冲头与冲模的间隙宽，也能够得到良好的冲裁加工面。另外，根据本公开，能够增加对非晶质金属薄带的弯曲力矩的阻力，因此非晶质金属薄带的退避被抑制，冲头、冲裁刀变得容易进入，能够以较少的变形(塌边)进行冲裁。

另外，通过上述加工方法得到的本公开的另一实施方式的非晶金属薄片为非晶质金属薄片，金属薄片的厚度大于30μm且为50μm以下，金属薄片具有由至少观察到塌边、剪切面和断裂面的冲裁加工面构成的侧面，并且，在所述侧面，塌边的宽度相对于金属薄片的厚度为30％以下。

需要说明的是，非晶质金属薄带的厚度与对该非晶质金属薄带进行冲裁加工而得到的非晶质金属薄片的厚度相同。

如上所述，在本公开的实施方式中，能够缩窄非晶质金属薄片的冲裁加工面中的塌边的宽度。优选塌边的宽度为8μm以下，更优选为7μm以下，进一步优选为6μm以下，进一步优选小于6μm。

以下，对本公开的实施方式进一步详细地进行说明。但是，本发明的权利范围并不限定于该实施方式。

<非晶质金属薄带>

在本公开的实施方式中，使用非晶质金属薄带。

非晶质金属薄带例如能够使用Fe基、Co基等非晶质金属材料。需要说明的是，该非晶质金属材料也包括能够纳米结晶化的金属材料。该非晶质金属材料是软磁性金属材料。

在此，作为Fe基非晶质金属材料，能够例示Fe-Si-B系、Fe-B系、Fe-P-C系等Fe-半金族系非晶质金属材料、Fe-Zr系、Fe-Hf系、Fe-Ti系等Fe-过渡金属系非晶质金属材料，另外，作为Co基非晶质金属材料，能够例示Co-Si-B系、Co-B系等非晶质金属材料。

作为能够纳米结晶化的金属材料，可以例示Fe-Si-B-Cu-Nb系、Fe-B-Cu-Nb系、Fe-Zr-B-(Cu)系、Fe-Zr-Nb-B-(Cu)系、Fe-Zr-P-(Cu)系、Fe-Zr-Nb-P-(Cu)系、Fe-Ta-C系、Fe-Al-Si-Nb-B系、Fe-Al-Si-Ni-Nb-B系、Fe-Al-Nb-B系、Co-Ta-C系等。

作为非晶质金属薄带，特别优选由下述合金组成构成，该合金组成由通式：Fe_100-a-b-c-dB_aSi_bC_cM_d表示，M为Al、Sn、Cr、Mn、Ni、Cu中的至少一种元素，a、b、c和d以原子％计满足7≤a≤20、1≤b≤19、0≤c≤4、0≤d≤2。需说明的是，更优选为75≤100-a-b-c-d。

上述通式所示的合金组成允许包含不可避免的杂质。不可避免的杂质为任意成分，例如，S、P等不可避免的杂质允许在1原子％以下的范围内与Fe置换。

关于上述通式所示的合金组成，以下更详细地进行说明。

Si、B均为非晶质形成元素。若Si为1原子％以上，则能够通过骤冷而稳定地形成非晶质。Si的至少一部分通过热处理而固溶于α-Fe，并且形成Fe₃Si等硅化物。若Si大于19原子％，则饱和磁通密度Bs降低。

另外，已知bcc结构的α-Fe晶粒中的Si会影响Fe基金属磁性材料的感应磁各向异性，若将Si设为3.5原子％以上，则通过在磁场中进行热处理，从而使B-H曲线倾斜而改善直线性，得到调整磁导率的效果，因此优选。

作为非晶质形成元素的B的含量为7原子％以上时，能够通过骤冷而稳定地形成非晶质，大于20原子％时，饱和磁通密度Bs降低。因此，B的含量优选为7原子％以上且20原子％以下。

C为任意成分，也可以不含有。C具有提高熔融金属与冷却辊表面的润湿性的效果，为了得到该效果，优选含有0.2原子％以上，优选根据所制作的薄带的厚度而含有4原子％以下。

M元素(Al、Sn、Cr、Mn、Ni、Cu中的至少一种元素)为任意成分，也可以不含有，但可以以2原子％以下的范围含有。特别是，在大于0原子％且2原子％以下的范围内添加有Al、Sn、Ni中的至少一种元素的非晶质金属薄带能够缩窄后述的塌边的宽度，有助于提高模具寿命。

进行冲裁加工的非晶质金属薄带可以使用发生了表面结晶化的金属薄带。在该非晶质金属薄带中，表面硬度的均质性增加，由于在更均等的压力下，容易以裂纹为起点在更低压下产生剪切变形，因此能够大幅抑制过度的塑性变形的产生，能够缩小后述的塌边的宽度。

通过添加上述M元素，能够制成具有表面结晶化的非晶质金属薄带。如果M元素的添加量为0.03原子％以上，则容易得到上述效果。M元素的添加量的下限进一步优选为0.05原子％，进一步优选为0.1原子％。

本实施方式中的非晶质金属薄带优选通过将以成为预定的组成的方式称量的原料用高频感应熔化等方法熔化后，经由喷嘴向高速旋转的冷却辊的表面喷出而使其骤冷凝固的单辊或双辊这样的辊骤冷法，制造成厚度大于30μm且为50μm以下。若厚度大于30μm，则如上所述，能够提高非晶质金属薄带的冲裁加工性。厚度进一步优选为30.3μm以上，进一步优选为30.5μm以上，进一步优选为31.0μm以上，进一步优选为32.0μm以上，进一步优选为33.0μm以上。

另一方面，厚度大于50μm的非晶质金属薄带在辊骤冷法中，带内部的冷却速度变慢，在薄带内部容易发生结晶化，因此矫顽力等软磁特性容易劣化。另外，由于结晶化，带整体容易脆化，因此在冲裁加工时，容易产生缺口、破裂，加工精度恶化。另外，非晶质金属薄带被连续地进行辊铸造，为了输送而成为暂时卷绕的状态，但厚度大于50μm的非晶质金属薄带在该卷绕时或卷开时断裂，在量产中应用容易变难。厚度优选小于40μm，更优选为39μm以下，进一步优选为38μm以下。另外，在20kHz以上等高频用途的芯中使用的情况下，从软磁特性(涡流损耗)的观点出发，特别优选小于40μm。

<冲裁加工>

使用图2～4对本实施方式的冲裁加工中的非晶质金属薄片的冲裁加工面的形成工序进行说明。

图2为非晶质金属薄片冲裁加工面的照片。图3是图2的示意图。如通常所说的那样，基于冲裁加工的冲裁加工面会形成塌边A(斜线部)、剪切面B(纵线部)、断裂面C(白色部)、毛刺D(灰色部)。

图4是用于说明冲裁加工中的非晶质金属薄片的冲裁加工面的形成状况的示意图。图中，1为非晶质金属薄带，2为可动侧的冲裁模具(冲头)，3为固定侧的冲裁模具(冲模)。如图4(a)所示，当冲头2被压入设置于冲模3的非晶质金属薄带1的表面时，首先非晶质金属薄带1的表面以弹性弯曲的方式变形，形成塌边A。如图4(b)所示，若进一步压入冲头2，则非晶质金属薄带1被剪切，形成剪切面B。如图4(c)所示，若进一步压入冲头2，则非晶质金属薄带1以连接冲头2和冲模3的边缘的方式发生断裂，形成断裂面C。另外，此时，冲头2和冲模3的边缘部附近的非晶质金属薄带1会稍微残留在冲头2和冲模3的边缘侧面，形成毛刺(未图示)。毛刺是在剪切面占据整个冲裁加工面的情况下形成，大范围地发生原子级的移动，失去去处的原子会形成为毛刺。

非晶质金属薄带1的维氏硬度高，极薄，因此弹性变形时的变异大。其结果是，非晶质金属薄带1与冲头2、冲模3的边缘的抵接部容易偏移，难以在预定的位置处进行切断(剪切)。因此，难以产生由冲头2、冲模3引起的向非晶质金属薄带1的应力集中，成为被扯断那样的初期破坏。此时，成为破坏的起点的部位不一定是施加有最大应力的部位，可以认为机械强度相对弱的部位、即局部硬度较低的部位成为起点。

例如，测定25μm的Fe基非晶质金属薄带的维氏硬度，结果确认到存在750～900HV的偏差，进而，即使在同一个带内，维氏硬度也根据位置而具有±30HV左右的标准偏差。即，在设想Fe基非晶质金属薄带上的沿着冲头2、冲模3的边缘的假想线的情况下，如果维氏硬度没有大幅度的分布，则最大应力会赋予假想线上，应该在假想线上同等程度地发生变形或断裂。但是，在非晶质金属薄带的假想线中，是从局部硬度较低的部位开始被破坏，周围以被拉伸的方式变形，产生塌边。

在形成塌边时，对冲头2、冲模3施加过大的应力，因此模具的损耗变得严重。即，模具寿命变短，电动机用芯的制造成本增大。在非晶质金属薄片的冲裁加工面中，塌边的宽度窄意味着能够提高模具的寿命。因此，在本实施方式中，将塌边的宽度作为指标进行了测定。需要说明的是，在从塌边转变为剪切之后，与塌边部相比，施加于冲头2、冲模3的应力降低。

调查的结果是，在厚度大于30μm时，塌边大幅减轻(塌边的宽度相对于厚度为30％以下)，能够提高冲裁加工性。详细内容在后述的实施方式中叙述。

将冲裁加工后的非晶质金属薄片层叠，能够得到用于电动机等的层叠芯。对于层叠芯，为了使其不分离而成为一体，可采用如下的已知方法，即：将非晶质金属薄片的层间用树脂粘接；在将非晶质金属薄片层叠之后进行树脂被覆、树脂含浸、紧固等。

实施例

(实施例1)

通过辊冷却，制造合金组成以原子％计为Fe_81.5Si₄B_14.5的非晶质金属薄带。关于非晶质金属薄带，如表1所示，准备厚度为22.7μm～35.8μm的范围的非晶质金属薄带。薄带的厚度由密度和重量以及尺寸(长度×宽度)算出。另外，薄带的宽度为80mm。

作为冲裁模具，冲头、冲模均使用超硬材料(富士模具公司制FUJILOY VF-12材料)。冲头是前端为长方形的柱状，其尺寸为5×15mm，R部为0.3mm。冲模上形成有供冲头插入的加工孔。

在模具上，以堆叠1片的状态放置各厚度的非晶质金属薄带，在载荷1400N的条件下运行，进行冲裁加工。然后，制作5×15mm的厚度不同的非晶质金属薄片。测定冲裁加工得到的各厚度的非晶质金属薄片的冲裁加工面中的塌边的宽度。塌边的宽度是薄片的厚度方向的宽度，是对冲裁加工面的任意5个部位进行测定而得到的平均值。该冲裁加工面的任意部位可以从非晶质金属薄片的任一冲裁加工面选择。将结果记载于表1。

图1是示出非晶质金属薄片的厚度与塌边的宽度的关系的图表。横轴表示非晶质金属薄片的厚度，纵轴表示塌边的宽度。

需要说明的是，在表1所示的No.1的试样中，薄片的端面以超过薄片的厚度而连续地弯曲的方式向厚度方向突出，因此将塌边的宽度设为从塌边开始的位置到突出的部分的宽度。

如表1所示，厚度为30μm以下的非晶质金属薄带的塌边的宽度相对于薄带的厚度大于30％。另外，塌边的宽度为10μm以上。与此相对，厚度大于30μm的非晶质金属薄带的塌边的宽度相对于薄带的厚度为30％以下，塌边的宽度为5μm以下。即，在冲裁加工中，通过使所使用的非晶质金属薄带的厚度大于30μm，能够提高模具寿命。

[表1]

(附有*的No.为比较例)

另一方面，厚度大于50μm的非晶质金属薄带的带内部的冷却变差，在薄带内部发生结晶化，作为非晶质金属薄带的软磁特性劣化，无法应用于电动机磁芯用途。

另外，由于带整体脆化，因此即使进行冲裁加工也会产生缺口、破裂，原本就无法得到所期望的形状的芯材。另外，非晶质金属薄带被连续地进行辊铸造，为了输送而形成为暂时卷绕的状态，但厚度大于50μm的非晶质金属薄带在该卷绕时或卷开时断裂，推测难以应用于量产。

(实施例2)

通过辊冷却，制造表2所示的合金组成和厚度的非晶质金属薄带。对该非晶质金属薄带与实施例1同样地进行冲裁加工，制作各个非晶质金属薄片。

特别是，在添加了Al、Sn、Ni的合金组成时，塌边的宽度变小。

在Fe基非晶质合金中，确认到Al等(Al、Sn、Ni、Cu、Cr、Mn)在表面的氧化膜中大量偏析的倾向。若Al发生表面偏析，则容易引起晶粒以凝聚的Al团簇为起点以枝晶状生长的所谓表面结晶化。在以赋予感应磁各向异性为目的在磁场中进行热处理时，发生了表面结晶化的带无法有效地赋予感应磁各向异性，矫顽力Hc容易变大。矫顽力Hc的增加在低频的应用、例如配电用变压器用途中直接导致损耗的增加。因此，以往，对于Al等使表面结晶化加速的元素，进行了在铸造前的精炼阶段就极力抑制为低浓度的努力。但是，在不一定需要各向异性的高磁导率的、中频～高频的应用中，特别是在电动机芯等中，不需要追求表面结晶化的抑制，因此Al等的含有也可以是有效的。

发生了表面结晶化的试样表面接近bcc-Fe的表面状态，因此硬度比非晶状态低，即使是弱的载荷也开始变形，因此能够大幅抑制塌边的产生。同样的效果在Sn的置换中也被确认到，有效的是，将能够抑制表面的张力(弱化表面)而成为容易产生裂纹的状态的元素置换成比杂质水平(0.03％)多。

另外，虽然机理不明，但即使是添加了Ni的合金组成，塌边的宽度也变小了。

在本公开的实施例中，能够使塌边的宽度为8μm以下，进而能够使其为7μm以下，进而能够使其6μm以下，进而能够使其小于6μm。

[表2]

(附有*的No.为比较例)

符号说明

1：非晶质金属薄带，2：冲头，3：冲模。