JP2002080949A

JP2002080949A - アモルファス鉄族合金

Info

Publication number: JP2002080949A
Application number: JP2000271615A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Inoue; 明久井上; Nobukatsu Kurosaki; 順功黒崎; Kiyoshi Okumura; 潔奥村; Koji Kajita; 浩二梶田
Original assignee: Sintobrator Ltd
Current assignee: Sintobrator Ltd
Priority date: 2000-09-07
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2002-03-22
Anticipated expiration: 2020-09-07
Also published as: JP4317930B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高価な特殊金属を用いなくても、汎用の鉄族
元素等をベースとして、且つ、従来に比して大きな断面
のいわゆるアモルファス金属（合金）バルク材をを容易
に製造可能なアモルファス鉄族合金を提供すること。【解決手段】金属成分と半金属成分とで構成されてな
るアモルファス鉄族合金。金属成分として、Ｆｅ主体の
鉄族三元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）及びＭｏを含有し、前
記半金属成分として、Ｓｉ及びＢを含有して、下記式で
あらわされる過冷却液体の温度間隔（以下「過冷度：△
Ｔ」） △Ｔ＝Ｔｘ−Ｔｇ（ただし、Ｔｘ：結晶化開始温度、Ｔ
ｇ：ガラス転移温度）が約３２Ｋ以上を示すものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の技術分野】本発明は、アモルファス鉄族合金
に関する。特に、本発明は、ブラスト加工等における投
射材（ショット）や、ボールミル、アトライター等にお
ける粉砕用ボール（粉砕媒体）、さらには、ボールペン
チップ、マイクロベアリング等として好適なアモルファ
ス合金粒子の形成材として好適なアモルファス鉄族合金
である。

【０００２】

【従来の技術】通常、アモルファス金属（合金）を製造
する際には、金属結晶が生じないうちに固化するよう
に、１０⁵ Ｋ／秒以上の冷却速度で急冷することが必要
である。冷却速度が充分でないと、アモルファス相中に
結晶相が混在したり、又は実質的に結晶化相のみとなる
ため、結晶成分を実質的に含まないアモルファス（非晶
質：無定形）状態、すなわち、金属ガラス状態を得難
い。

【０００３】このため、液体急冷法に代表される種々の
方法を用いてアモルファス金属を調製することが試みら
れている。しかし、冷却能力（冷却速度）には限界があ
る。

【０００４】したがって、上記アモルファス金属は、断
面全体の均質急冷（高速冷却）が容易である小断面
（０．１mm前後の粒径・線径・肉厚）の、粒子、線材、
箔材等、いわゆる小断面材の形態の製造に限られている
のが現状であった。

【０００５】このため、本発明者らは、これに対応する
ため、より大径の粒子を製造可能な汎用材料ベースの下
記構成の「鉄系アモルファス球状粒子」を先に提案した
（特願 2000-185742：出願時未公開）。

【０００６】「アトマイズ法で形成されてなる鉄系アモ
ルファス球状粒子において、該鉄系アモルファス球状粒
子の組成が、Ｎｉ：１５〜４５ａｔ％、Ｓｉ：５〜１５
ａｔ％、Ｂ：１０〜２５ａｔ％、Ｍｏ：０〜５ａｔ％、
Ｆｅ：残部であり、、且つ、該鉄系アモルファス球状粒
子の粒径が０．０２〜１．５mmであることを特徴とす
る。」

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記鉄系アモ
ルファス球状粒子（特願 2000-185742）でも、径１．５
mmまでのアモルファス金属（アモルファス）粒子が限度
であった。

【０００８】また、その他各種アモルファス化可能な合
金組成が提案されている（例えば「METALLURGICAL TRAN
SACTIONS A」 VOLUME 18A,MARCH 1987 p377-383、「金
属’９４年３月号」”アーク溶解法によるcm級アモルフ
ァス合金の生成”p47-54等参照）。

【０００９】しかし、これらの合金組成は、高価な特殊
金属（Ｐｄ，Ｚｒ等）を使用する必要があり実際的では
ない、すなわち、汎用性に欠けた。

【００１０】本発明の目的は、上記にかんがみて、高価
な特殊金属を用いなくても、汎用の鉄族元素等をベース
として、且つ、従来に比して大きな断面のいわゆるアモ
ルファス金属（合金）バルク材を、特に、実質的に結晶
相を含まない金属ガラスアモルファスからなる金属ガラ
ス粒子を容易に製造可能なアモルファス鉄族合金を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
解決するために、鋭意開発に努力をする過程で、上記先
願で提案した組成の鉄系アモルファス合金において、汎
用金属であるコバルト（Ｃｏ）を添加することで、過冷
度△Ｔが増大してアモルファス形成能が向上することを
見出して、本発明のアモルファス鉄族合金に想到したも
のである。

【００１２】本発明のアモルファス鉄族合金は、金属成
分と半金属成分とで構成されてなるアモルファス鉄族合
金において、金属成分として、Ｆｅ主体の鉄族三元素
（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）及びＭｏを含有し、前記半金属成
分として、Ｓｉ及びＢを含有して、下記式であらわされ
る過冷却液体の温度間隔（以下「過冷度△Ｔ」） △Ｔ＝Ｔｘ−Ｔｇ（ただしＴｘ：結晶化開始温度、Ｔ
ｇ：ガラス転移温度）が約３２Ｋ以上を示すものである
ことを特徴とする。

【００１３】当該構成にすることにより、鉄族三元素が
主体であるとともに、他の半金属元素及びＭｏも特殊な
元素でなく、且つ、△Ｔ：約３２Ｋ以上（望ましくは約
４０ｋ以上）を示すことにより、従来に比して大断面、
すなわち、バルクアモルファス金属（金属ガラス）の製
造が可能となる。

【００１４】また、別の本発明は、金属成分と半金属成
分とで構成されてなるアモルファス鉄族合金において、
金属成分として、Ｆｅ主体の鉄族三元素（Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｎｉ）及びＭｏを含有し、前記半金属成分として、Ｓｉ
及びＢを含有しＳｉ：約４．５〜１１．５ａｔ％、Ｂ：約１０〜２３ａ
ｔ％、Ｍｏ：約０．５〜４．５ａｔ％、残部：前記鉄族
成分の合金組成であることを特徴とする。

【００１５】当該構成により、△Ｔ：約３２Ｋ以上（望
ましくは約４０Ｋ以上）を示すことが可能となり、従来
に比して大断面のバルクアモルファス金属（金属ガラ
ス）の製造が可能となる。

【００１６】上記構成において、鉄族三元素の組成（三
元素合計１００ａｔ％換算値）が、Ｎｉ：約４〜４５ａ
ｔ％、Ｃｏ：約２〜４５ａｔ％、Ｆｅ：残部（約４９．
５ａｔ％以上）とすることが、△Ｔ：約３２Ｋ以上をよ
り確保し易くなる。すなわち、従来に比して大断面のア
モルファス金属材の製造がより容易となる。

【００１７】上記構成のアモルファス鉄族合金でアモル
ファス金属粒子を形成し、さらには、該アモルファス金
属粒子を投射材等に使用することが望ましい。すなわ
ち、本発明のアモルファス鉄族合金では、高靱性材とす
ることができるためである。

【００１８】

【手段の詳細な説明】上記各手段について、詳細に説明
をする。以下の説明で、合金組成（含有量）を示す
「％」は、特に断らない限り、「原子％（at％）」を意
味する。

【００１９】本発明は、基本的には、金属成分として、
Ｆｅ主体の鉄族三元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）及びＭｏを
含有し、前記半金属成分として、Ｓｉ及びＢを含有し
て、下記式であらわされる過冷却液体の温度間隔（以下
「過冷度：△Ｔ」） △Ｔ＝Ｔｘ−Ｔｇ（ただし、Ｔｘ：結晶化開始温度（液
相線温度）、Ｔｇ：ガラス転移温度（溶融金属温度））
が約３２Ｋ以上、望ましくは約４０Ｋを示すものであ
る。

【００２０】ここで、なお、「半導体・金属材料用語
辞典」（工業調査会刊行）には「過冷度」とは、「液相
線温度から溶融金属の温度を差し引いた温度差」と定義
されているが、本明細書の「過冷度」と同義である。

【００２１】そして、上記過冷度の範囲を満足させるこ
とにより、従来に比して大きな断面のいわゆるアモルフ
ァス金属（合金）バルク材の製造が可能となる。より具
体的には、下記のような各元素の組成で達成する。

【００２２】（１）鉄族三元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ：周
期表４周期旧VIII族）における、各元素の組成（三元素
合計：１００％換算値）及び添加理由は、下記の通りで
ある。

【００２３】ニッケル（Ｎｉ）の含有量は約４〜４５
％、望ましくは約５．５〜４５％、さらに望ましくは約
１０〜３０％とする（三元素合計：１００％換算値）。

【００２４】Ｎｉは、耐衝撃性などの機械的特性の改善
（耐酸化性の向上に基づくと推定される。）とともに、
アモルファス形成能の向上のために添加する。なお、Ｎ
ｉはアモルファス金属の球状性の改善にも寄与するた
め、特に球状アモルファス金属を得る場合には、有用で
ある。

【００２５】球状粒子を得る目的としては、本発明の球
状粒子をたとえばブラスト加工等の表面処理に使用した
場合、より安定した表面処理を可能とするためである。
粒子形状が球形でないと、均一な加工が困難となり表面
粗さが目立ち、より良質の表面処理を行なうのが困難と
なる。

【００２６】なお、「球状粒子」とは、真球状に限定す
るものではなく、外観上ほぼ球状である粒子のことをい
い、扁平、楕円球形、等の粒子を除く概念である。

【００２７】Ｎｉの含有量が過少では、機械的特性の向
上効果が得がたいとともに、合金溶湯に球状化可能なレ
ベルの表面張力を得難く、アモルファス形成能が低下す
る。

【００２８】一方過多でも機械的性質が低下し、アモル
ファス形成能が低下する。その理由は、球状粒子にガス
欠陥が出来やすい（本発明者らが確認している。）ため
と推定される。

【００２９】コバルト（Ｃｏ）の含有量は約２〜４５
％、望ましくは約３．５〜３０％、さらに望ましくは約
５〜２５％とする（三元素合計：１００％換算値）。

【００３０】Ｃｏは、上記先願における組成の鉄族の一
部を置換することにより、アモルファス合金の過冷度△
Ｔが増大してアモルファス形成能が増大する（表１参
照）。

【００３１】Ｃｏの含有量が過少では、過冷度△Ｔの増
大が小さく、逆に過多では、Ｃｏ無添加の場合より、過
冷度△Ｔが低下して、それぞれ、十分なアモルファス形
成能が期待できない（表２参照）。

【００３２】なお、Ｆｅの濃度は残部となるが、このと
き、４９．５％以上（三元素合計：１００％換算値）と
する。鉄族元素中のＦｅを主体としないと、上記Ｆｅ以
外のＦｅ族元素（Ｎｉ、Ｃｏ）の各アモルファス形成能
を十分に発揮し難い（表２の合金No. 比較例２−２参
照）。

【００３３】また、残部を実質的に構成するＦｅは、通
常、Ａｌ、Ｍｎ、Ｖ、Ｗ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｔａ、Ｃ、Ｐ、Ｇｅ、Ｃｒ、Ｎｂ等の不純物を含
む。しかし、それらの含有量の合計が３％以下であれば
アモルファス形成能の低下がほとんど観測されないこと
を、本発明者らは実験的に確かめている。従って、それ
らの不可避不純物を３％以下で含んでいても、本発明の
範囲内である。

【００３４】（２）本発明のアモルファス合金に添加す
る半金属元素（メタロイド）であるけい素（Ｓｉ）及び
ほう素（Ｂ）の組成は、さらには、鉄族元素と半金属元
素の組成は、下記の通りである。

【００３５】Ｓｉの濃度は、約４．５〜１１．５％、望
ましくは約５．５〜１１．５％、さらに望ましくは約
６．５〜１０．５％であり、Ｂの含有量は、約１２〜２
０．５％、望ましくは約１３〜１８％である。そして、
両半金属元素の組成比は、Ｂ／Ｓｉ＝１．２〜３．３、
望ましくは１．５〜３である。なお、ＳｉとＢの合計含
有量は、上記から、約１７．５〜３２％、望ましくは約
２０．５〜２９．５％となる。

【００３６】当該半金属元素は、高硬度化と組織の微細
化のために添加し、Ｓｉ及びＢの相乗効果でアモルファ
ス形成能が向上する。

【００３７】各半金属元素の濃度及び組成比が上記範囲
より過少あるいは過多では、アモルファス形成能が阻害
され、アモルファス母相中に結晶相が晶出し急速な脆化
現象が起きる。

【００３８】そして、鉄族三元素（Ｆｅ、Ｃｏ及びＮ
ｉ）の合計含有量は、全体から上記半金族元素及び後述
のＭｏの各含有量の合計を差し引いた残部となる。すな
わち、計算上は、約６３．５〜８３％、望ましくは、約
６５．５〜７８％となり、最も望ましくは約７０〜７５
％である。すなわち、本アモルファス合金は、Ｆｅ主体
の鉄族三元素を主体としたものに、半金属元素であるＳ
ｉ及びＢをＢリッチで合計量で全体比率で約１／３以下
となるように添加し、さらに、Ｍｏを５％未満の少量添
加したものと言える。

【００３９】（３）本発明のＭｏ元素の組成及び添加目
的は下記の通りである。

【００４０】Ｍｏの濃度は約０．５〜４．５％、望まし
くは約１．５〜２．５％、さらに望ましくは約２％前後
とする。Ｍｏは、アモルファス形成能のさらなる向上
（耐酸化性の向上及び組織の微細化に基づくと推定され
る。）と耐食性向上のために添加する。少量添加するこ
とで、過冷度△Ｔが顕著に増大してアモルファス形成能
も格段に向上する。Ｃｏの添加量が過少であると、アモ
ルファス形成能の十分な増大が期待できないとともに、
合金粒子に耐食性を付与し難く、更なる耐食性の改善が
望めない。また、Ｃｏの含有量が過多となると、過冷度
△Ｔが極端に低下してアモルファス形成能も極端に低下
するとともに（表４参照）、球状化性を阻害するおそれ
があるとともに、不定形（凹凸の多い）となり耐衝撃性
にも悪影響を与えるおそれがある。

【００４１】（４）そして本発明のアモルファス鉄族合
金は、上記構成とすることにより、従来のアモルファス
合金に比して、より遅い冷却速度で製造した場合であっ
ても結晶化することがない。すなわち、実質的に結晶相
を含まない金属ガラスを容易にえることができ、結果的
に、大粒径の金属ガラス粒子を製造可能となる。結晶開
始温度とガラス転移温度の差で表される過冷度△Ｔが、
先願の金属アモルファスに比して増加し、アモルファス
形成能が向上したためである。

【００４２】そのため、汎用のさまざまな鋳造法により
製造することが可能である。また、Ａｌ、Ｚｒ等の酸化
され易い金属を含有しないため、特殊な真空製造装置等
を使用することなく、大気中で製造することが可能であ
る。例えば、加工方法としては、鋳造法、単ロール法、
双ロール法、液中紡糸法、溶液抽出法、高圧ガス噴霧法
（アトマイズ法）等任意であり、加工形態も、バルク状
体、リボン状体、線状体、粉末体等の任意とすることが
できる。

【００４３】本発明のアモルファス鉄族合金から金属ガ
ラス粒子（アモルファス金属合金粒子）を製造するには
アトマイズ法が望ましく、例えば、図１に示すようなア
トマイズ装置を使用する。

【００４４】本アトマイズ装置１２は、上部にノズル状
の石英管１４を、下部に回転液槽１６を配した構成であ
る。回転液槽１６中には、冷却液１８、及びマグネチッ
クスターラー（水平円筒状の）２０が配されている。

【００４５】本装置では、先端に穴を設けたノズル状の
石英管１４内で本発明の合金組成のインゴット２２を溶
融（融解）させた後、アルゴンガスなどの不活性ガスで
加圧し流液中（冷却液）に噴霧（アトマイズ）して、粒
子化することにより製造する。

【００４６】冷却液としては、アモルファス形成に必要
な冷却能力を持つ液体であればよいが、通常、生産性の
見地から水を使用する。なお、水を使用する場合には、
冷却液１８に界面活性剤を添加することが望ましい。な
お、冷却液１８の液温は、０℃（２７３Ｋ）前後とす
る。

【００４７】図１においては、マグネチックスターラー
２０の回転により流水を一定速度に維持する。例えば、
マグネチックスターラー２０の回転速度を７００〜１０
００rpm とした際、流水の速度は０．５ｍ／ｓとなる。
冷却液１８の流速が低過ぎると、アモルファス化に必要
な冷却速度が得難くなり、逆に高すぎると、粒子化（ア
トマイズ化）が困難となる。

【００４８】ノズル状の石英管１４に設けた穴の大きさ
は、０．０８〜０．８mmの範囲で調整する。また、ノズ
ル穴と冷却液表面との間は２mm前後に調整する。

【００４９】アトマイズ圧は０．２〜０．５ＭＰａとす
る。アトマイズ圧が高すぎると、大径の粒子を得難くな
る。アトマイズ圧が低過ぎると、粒子化に必要な表面張
力（凝集力）が確保できず、粒子化が困難になるととも
に、アモルファス化に必要な冷却速度が中心部側で得難
くなる。

【００５０】アトマイズ時の溶融材料の温度は、合金の
融点から約１５０〜２００℃高く設定することがアモル
ファス形成能の見地から望ましい。

【００５１】上記製造方法で得られる最大のアモルファ
ス粒子径は、用途により異なるが、本発明組成の合金で
は球状合金とした場合、後述の試験例で示す如く、最大
粒子径φ２．０mmまで可能であった。

【００５２】上記製造方法で得られた球状アモルファス
金属は、アモルファス特有の高硬度、高靱性を活かし
て、投射材（ショット材）へ適用した場合、投射材の長
寿命化が期待できる。

【００５３】投射材は、使用特性により、耐衝撃性等が
要求されるため、機械的性質（強度、硬度、弾性率
等）、耐食性等に優れた本発明のアモルファス合金で形
成した場合、好適である。

【００５４】すなわち、本発明の合金組成の材料を用い
てアトマイズ法により製作した粒子は、高硬度でありな
がら、アモルファス金属特有の低ヤング率を示し、良好
な靱性を有する。従ってこの粒子を投射材として用いる
と、他の高硬度投射材に比較し極めて長寿命となる。こ
のため、昨今の環境問題に配慮した低廃棄物システムを
構築することが可能となる。

【００５５】

【発明の効果】本発明のアモルファス鉄族合金は、汎用
金属であるＦｅをベースとし相対的に安価な金属材料
（Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ）を添加した組成において、後述の
試験例で示す如く、大気雰囲気中で従来に比して大断面
のアモルファス材（金属ガラス）の製造が可能となる。

【００５６】これにより、従来一部の高級部品に限定さ
れていた、アモルファス金属の一般への応用を飛躍的に
拡大するものである。

【００５７】特に従来最も急冷効果が与えにくいと考え
られていた大断面粒子に応用した場合、本合金組成に
て、径２．０mmまでのアモルファス球状粒子を得ること
が可能となった。

【００５８】そして、アモルファス特有の高硬度、高靱
性を活かし、投射材へ適用することで、投射材の長寿命
化を図ることができる。

【００５９】また、合成組成を見直し、アモルファス形
成能を向上することで、上記球状粒子以外のバルクアモ
ルファス（金属ガラス）（棒材、板材、ぜんまいばね）
への適用も可能となる。

【００６０】なお、本発明の発明性に影響を与えないが
アモルファス合金の関連先行文献として下記のようなも
のがある。

【００６１】特開昭５３−４３０２８号公報「実効透
磁率の…非晶質合金の製造方法」特開昭５３−４７３２１号公報「磁気ヘッド材料」特開昭５３−４６６９８号公報「捲鉄芯材料」特開平５−２４５５９７号公報「鉄族基非晶質合金の
製造方法」特開平８−３３３６６０号公報「Ｆｅ系金属ガラス合
金」上記文献〜は、名称から明らかな如く用途も磁性材
料を予定しており、本発明のごとく高耐力・靱性が要求
される投射材や機械部品を予定していない。また、いず
れも合金組成において、金属成分としてＭｏを含まない
とともにＦｅの含有量も１２又は１３％と格段に少な
く、全く別異である。

【００６２】なお、文献は、段落

【０００６】に本発明の成分を含むが、金属成分として
鉄族、Ｍｏ以外にＰｄ、Ｈｆ等を必須とし、合金加工も
金型鋳造法を予定しており、本発明における好適な合金
加工であるアトマイズ法による造粒を予定していない。

【００６３】また、文献は、本発明の鉄族以外の金属
としてＭｏや半金属としてＳｉを含まず組成的に全く別
異であり、やはり、用途として磁性材料を予定としてい
る（段落

【０００１】等）。

【００６４】

【試験例】以下に、本発明の効果を確認するために行っ
た、試験例（実施例・比較例）について説明する。

【００６５】以下において、アモルファス構造の可否
は、サンプルを樹脂埋め、断面研削・研磨後に腐食性溶
液によるエッチング処理後組織を目視判断することで行
った。さらに、アモルファス度については、Ｘ線回折よ
り、過冷度については示差走査熱量計（ＤＳＣ：differ
rential scanning calorimeter）による分析（以下「Ｄ
ＳＣ熱分析」）により確認した。

【００６６】＜試験例１：Ｃｏ添加の効果確認＞各金属
・半金属原料を、Ａｒ雰囲気下で誘導溶融（融解）させ
て表１に示す組成の合金塊（スラブインゴット）を製造
した。各合金塊から、単ロール法によって、Ａｒ雰囲気
下（雰囲気２０℃、溶融温度１３８０℃）で断面積が
（幅１．５mm×厚み０．０２mm）のリボン（帯材）を調
製した。

【００６７】こうして調製した各アモルファス合金のリ
ボンについて、ＤＳＣ曲線の測定を行い、過冷度を求め
た。表１にそれらの結果を示す。なお、実施例１−３及
び比較例１−１については、図２にそれぞれのＤＳＣ曲
線を示す。

【００６８】

【表１】各実施例は、いずれもＣｏ無添加の比較例１−１の発熱
量を大きく上回る、すなわち、Ｃｏを添加することで、
３０Ｋであった過冷度が４０〜４５Ｋに拡大している。
すなわち、アモルファス金属化能が増大していることが
分かる。

【００６９】＜試験例２：Ｎｉ、Ｃｏの含有量範囲確認
＞合金組成中の各鉄族元素含有量の効果を比較するため
に、（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）₇₃Ｓｉ₈ Ｂ₁₇Ｍｏ₂ 系におい
て、各鉄族元素の濃度を表２に示すものとした組成の原
料を用いて溶融させて、図１に示すのと同様のアトマイ
ズ装置を使用して造粒加工を行なった。このときの、ア
トマイズ条件は、下記の通りとした。

【００７０】溶融（溶解）温度：１３５０℃、ノズル
径：φ２mm 使用ガス・温度：アルゴン、アトマイズ圧：６００ｋＰ
ａ、冷却水温度・速度：１℃・１５ｍ／ｓ、雰囲気：大気中そして、得られた各合金粒状体を、篩い分級（JIS Z 88
01に対応）して、それぞれの粒径の合金粒状体につい
て、Ｘ線回折装置を用いてアモルファス化の有無を判定
して、実質的に結晶相を含まない金属ガラスが得られる
最大径を求めた。また、各合金について前述と同様、Ｄ
ＳＣ分析により過冷度△Ｔを求めた。それらの結果を表
２に示す。

【００７１】

【表２】本発明の過冷度△Ｔ：約３２Ｋ以上を示す範囲では、粒
径１．５mmの、さらに過冷度△Ｔ：約４０Ｋ以上を示す
範囲では、粒径２．０mmの、アモルファス球状粒子が得
られることが分かる。上記過冷度△Ｔが３２未満では大
径の金属ガラス粒子が得難いことが分かる。

【００７２】＜試験例３：Ｓｉ、Ｂの含有量範囲確認＞
合金組成中の各半金属元素含有量の効果を比較するため
に、Ｆｅ₄₄Ｃｏ₁₅Ｎｉ ₁₄Ｓｉ_x Ｂ_y Ｍｏ₂ 系及びＦｅ₄₄
Ｃｏ₁₄Ｎｉ₁₃Ｓｉ_X Ｂ_y Ｍｏ₂ 系において、半金属元素
のそれぞれ濃度を表３及び４に示すものとした組成の原
料を用いて溶融させて、試験例２と同様にして鉄族合金
粒状体を調製し、同様にして金属ガラスが得られる最大
粒径及び各組成合金の過冷度△Ｔを求めた。それらの結
果を表３・４に示す。

【００７３】

【表３】

【００７４】

【表４】各表から、Ｓｉ、Ｂの含有量を所定範囲内とすれば、過
冷度△Ｔが約３２Ｋ以上ないし約４０Ｋ以上となり、ア
モルファス形成能が増大して、従来得難かった粒径１．
５mm以上ないし２．０mmの金属ガラス合金材が容易に製
造可能であることが支持される。

【００７５】＜試験例４：Ｍｏの含有量範囲確認＞合金
組成中のＭｏの含有量の効果を比較するために、Ｆｅ
_(44-X)Ｃｏ₁₅Ｎｉ₁₄Ｓｉ₈ Ｂ₇ Ｍｏ_x 系において、Ｍｏ
の濃度を表５に示すものとした組成の原料を用いて溶融
させて、試験例２と同様にして鉄族合金粒状体を調製
し、同様にして金属ガラスが得られる最大粒径及び各組
成合金の過冷度△Ｔを求めた。それらの結果を表５に示
す。

【００７６】

【表５】表５から、Ｍｏを添加することにより、過冷度△Ｔ：約
４０Ｋ以上となり、アモルファス形成能が増大して、従
来得難かった２．０mmの金属ガラス合金材が容易に製造
可能であることが分かる。

【００７７】＜試験例５：投射材に適用した場合の耐久
性＞表示の各投射材について、JIS Z 2244（1998）に準
じてビッカース硬さＨＶ０．５／５（試験力：４．９
Ｎ、保持時間：５ｓ）を求めるとともに、投射材として
の寿命を求めて、それらの結果を表６に示す。

【００７８】なお、投射材の寿命は、アーヴィン式寿命
試験機（アーヴィンインダストリー社製）を用いて、下
記試験条件により行なった。

【００７９】粒子サイズ：２００μｍ（網ふるい：-2
50＋210 μm ）制御ふるい（コントロールスクリーン）：１８０μｍサンプル量：３０ｇサンプル粒度：２００μｍ（粒子サイズと違い）投射速度：６０ｍ／ｓ

【００８０】

【表６】表６から、本発明の金属ガラス合金を投射材として使用
した場合、硬さの高い、セラミック投射材（コランダ
ム）に比しては勿論、硬さの低い鉄鋼ショットやハイス
ビーズ（強化クロムモリブデン鋼系粒体）に比しても、
格段に寿命が長いことが分かる。そして、本発明の合金
組成においてＣｏ無添加（前記先願：特2000-185742 ）
の硬さを略同じ（若干低い）としたものに比しても、格
段に寿命（サイクル数で３倍）が伸びていることが分か
る。

【００８１】このことから、本発明のアモルファス鉄族
合金を用いてアトマイズ法により造粒したアモルファス
鉄族合金粒子は、金属ガラス特有の低ヤング率（セラミ
ックスならびに一般の結晶系金属粒子に比して）を示
し、良好な靱性を示すことが分かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアモルファス金属合金を製造可能なア
トマイズ装置の一例を示す概略断面図

【図２】試験例１における実施例及び比較例のＤＳＣ曲
線図

【符号の説明】

１２：アトマイズ装置１４：石英管１６：回転液槽１８：冷却液２０：マグネチックスターラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者黒崎順功愛知県西春日井郡西春町大字宇福寺神明51 番地新東ブレーター株式会社内 (72)発明者奥村潔愛知県西春日井郡西春町大字宇福寺神明51 番地新東ブレーター株式会社内 (72)発明者梶田浩二愛知県西春日井郡西春町大字宇福寺神明51 番地新東ブレーター株式会社内Ｆターム(参考） 4K018 AA31 BB04 BB07 BD06 BD10 KA03 KA14 KA26 KA70

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属成分と半金属成分とで構成されてな
るアモルファス鉄族合金において、前記金属成分として、Ｆｅ主体の鉄族三元素（Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ）及びＭｏを含有し、前記半金属成分として、
Ｓｉ及びＢを含有して、下記式であらわされる過冷却液体の温度間隔（以下「過
冷度：△Ｔ」） △Ｔ＝Ｔｘ−Ｔｇ（ただし、Ｔｘ：結晶化開始温度（液
相線温度）、Ｔｇ：ガラス転移温度（溶融金属温度））が約３２Ｋ以上を示すものであることを特徴とするアモ
ルファス鉄族合金。
【請求項２】前記過冷度△Ｔ：約４０Ｋ以上であるこ
とを特徴とする請求項１記載のアモルファス鉄族合金。
【請求項３】金属成分と半金属成分とで構成されてな
るアモルファス鉄族合金において、前記金属成分として、Ｆｅ主体の鉄族三元素（Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ）及びＭｏを含有し、前記半金属成分として、
Ｓｉ及びＢを含有しＳｉ：約４．５〜１１．５ａｔ％、Ｂ：約１０〜２３ａ
ｔ％、Ｍｏ：約０．５〜４．５ａｔ％、残部：前記鉄族
成分の合金組成であることを特徴とするアモルファス鉄
族合金。
【請求項４】前記鉄族三元素の組成（三元素合計１０
０ａｔ％換算値）が、Ｎｉ：約４〜４５ａｔ％、Ｃｏ：
約２〜４５ａｔ％、Ｆｅ：約４９．５ａｔ％以上である
ことを特徴とする請求項３記載のアモルファス鉄族合
金。
【請求項５】請求項１、２、３又は４記載のアモルフ
ァス鉄族合金からアトマイズ法で形成されてなることを
特徴とするアモルファス合金粒子。
【請求項６】粒径が約１．５〜２mmφであることを特
徴とする請求項５記載のアモルファス合金粒子。
【請求項７】請求項５記載のアモルファス合金粒子で
形成されてなることを特徴とする投射材。