10月21日消息，日本科学技术振兴机构（JST）委托Tohoku Magnet Institute公司，使用日本东北大学研发的能将电能损失控制在最小的新材料——超低损耗纳米晶带，开发成功了纳米晶带的量产工艺和标准设备（图1）。

图1：新开发的晶带制造装置

上）装置的整体构成。左起依次为（a）晶带制造装置、薄膜收卷装置，（b）连续热处理装置。

下）左起依次为（a）晶带制造装置的外观，冷却辊单元的结构，（b）连续热处理装置。

超低损耗纳米晶带具有铁损低（能量效率高）及饱和磁通密度高（便于实现小型化）的优点。本次开发的目标是，确立板厚为35μｍ、板宽为250ｍｍ的晶带的制造技术并制作相应装置，同时还针对坩埚、喷嘴和冷却辊等生产设备推进了技术开发，大幅提高其耐久性。

此次在试制阶段实现了宽245ｍｍ、厚30μｍ的晶带，量产验证阶段考虑到生产的稳定性，最终成功制作了宽127ｍｍ、厚27μｍ的晶带。

今后将开始生产并销售纳米晶带。为了进一步提高品质、降低成本和强化生产稳定性，还预定继续进行验证，目标是用于能广泛取代电磁钢板的应用产品。软磁材料的全球市场规模在2017年度约为3万亿日元（约2千亿元人民币），其中，此次开发的晶带可以取代其中的38％，相当于1.14万亿日元。

    ＜开发内容＞  

    1．晶带制造装置  

首先，研究小组以形成晶带的工艺原理验证装置为基础，设计了用于扩大生产规模的设备。为降低成本和防止杂质混入，熔化炉没有采用倾斜式，而是采用直立式坩埚结构。250千克的原料能在60分钟内完全熔解。另外，中间容器采用中间包炉结构，可以自动控制冷却辊与喷嘴之间的间隙。

接下来，利用CAE（计算机辅助工程）设计了用来增加薄膜宽度和厚度的大型冷却辊的设计规则，以及使熔解的合金熔液表面稳定的中间包炉规格，还通过模拟确定了作为加热源的IH加热器的感应加热能力和冷却辊的冷却能力。

另一方面，关于降低成本的要素技术开发，以往是先制作预先调整了成分的母合金，然后通过熔解形成晶带，而此次开发的技术直接向晶带制造装置投入不同的成分（铁、硅、硼、磷、铜），在炉内进行成分调整，有望将材料费削减约90％。延长坩埚和喷嘴等耐火材料的寿命方面，在上述装置验证过程中，通过选择和制作最佳材料，并在实际产品中反复测试，确认了耐久性。

利用这些制造装置在业界首次成功形成了宽245mm的晶带（图2），实现量产指日可待。

图2：纳米晶带（宽127ｍｍ和245ｍｍ）

    2．热处理装置  

对利用晶带制造装置形成的晶带实施规定的热处理，使之生长纳米晶粒，具备符合规格的磁特性。开发热处理技术时，根据实验机的温度曲线和结晶度数据，开发了处理速度为原来4倍的装置。装置性能方面，通过使炉内温度控制达到500±2度、材料升温能力达到400度/分钟，在200ｍｍ/秒的进给速度下，实现了与设计一致的温度曲线。获得的晶带的磁性方面，饱和磁通密度为1.77特斯拉（T）、矫顽力为8.3安培/米（A/ｍ），确认能够满足用户要求（图3）。

图3：此次的开发成果与现有材料的比较