日本科學技術振興機構（JST）委託Tohoku Magnet Institute公司，使用日本東北大學研發的能將電能有效能損失控制在最小的新材料——超低損耗奈米晶帶，開發成功了奈米晶帶的量產工藝和標準設備（圖1）。
圖1：新開發的晶帶製造裝置
上）裝置的整體構成。左起依次爲（a）晶帶製造裝置、薄膜收卷裝置，（b）連續熱處理裝置。
下）左起依次爲（a）晶帶製造裝置的外觀，冷卻輥單元的結構，（b）連續熱處理裝置。
超低損耗奈米晶帶具有鐵損低（能量效率高）及飽和磁通密度高（便於實施小型化）的優點。本次開發的目標是，確立板厚爲35μｍ、板寬爲250ｍｍ的晶帶的製造技術並製作相應裝置，同時還針對坩堝、噴嘴和冷卻輥等生產設備推進了技術開發，大幅提高其耐久性。
此次在試製階段實施了寬245ｍｍ、厚30μｍ的晶帶，量產驗證階段考慮到生產的穩定性，最終成功製作了寬127ｍｍ、厚27μｍ的晶帶。
今後將開始生產並銷售奈米晶帶。爲了進一步提高品質、降低成本和強化生產穩定性，還預定繼續操作進行驗證，目標是用於能廣泛取代電磁石用鋼板的應用產品。軟磁性材料的全球市場規模在2017年度約爲3萬億日元（約2千億元人民幣），其中，此次開發的晶帶可以取代其中的38％，相當於1.14萬億日元。
＜開發内容＞
1．晶帶製造裝置
首先，研究小組以形成晶帶的工藝原理驗證裝置爲基礎，設計了用於擴大生產規模的設備。爲降低成本和防止雜質混入，熔化爐沒有采用傾斜式，而是採用直直立式坩堝結構。250公斤的原料能在60分鐘内完全熔解。另外，中間容器採用中間包爐結構，可以自動控制冷卻輥與噴嘴之間的間隙。
接下來，利用CAE（電腦輔助工程）設計了用來增加薄膜寬度和厚度的大型冷卻輥的設計規則，以及使熔解的合金熔液表面穩定的中間包爐規格，還透過類比確定了作爲加熱源的IH加熱器的感應加熱能力和冷卻輥的冷卻能力。
另一方面，關於降低成本的要素技術開發，以往是先製作預先調整了成分的母合金，然後透過熔解形成晶帶，而此次開發的技術直接向晶帶製造裝置投入不同的成分（鐵、硅、硼、磷、銅），在爐内進行成分調整，有望將材料費削減約90％。延長坩堝和噴嘴等耐火材料的壽命方面，在上述裝置驗證程序中，透過選擇和製作最佳材料，並在實際產品中反復測試，應答了耐久性。
利用這些製造裝置在業界首次成功形成了寬245mm的晶帶（圖2），實施量產指日可待。
圖2：奈米晶帶（寬127ｍｍ和245ｍｍ）
2．熱處理裝置
對利用晶帶製造裝置形成的晶帶實施規定的熱處理，使之成長奈米晶粒，具備符合規格的磁特性。開發熱處理技術時，根據實驗機的溫度曲線和結晶度資料，開發了處理速度爲原來4倍的裝置。裝置性能方面，透過使爐内溫度控制達到500±2度、材料升溫能力達到400度/分鐘，在200ｍｍ/秒的進給速率下，實施了與設計一致的溫度曲線。獲得的晶帶的磁性方面，飽和磁通密度爲1.77特士拉（T）、矯頑力爲8.3安培/米（A/ｍ），應答能夠滿足客戶要求（圖3）。
圖3：此次的開發成果與現有材料的比較
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
