JPH01247590A - 非晶質合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非晶質合金に関する。さらに詳しく述べるなら
ば、本発明は、磁性材料、耐蝕材料および高強度材料と
して用いることのできる、従来の非晶質合金に比べて薄
くまたは厚く、加工性に優れた非晶質合金に関する。

〔従来の技術〕

非晶質合金は、結晶質合金と異なり、金属原子の配列が
不規則で長周期性を有さず、この構造的特異性の故に磁
気的特性および耐蝕性などに優れており、各方面から注
目を集めている。例えば、磁気的特性では、一般に残留
磁化および保磁力が小さく、履歴損失が少ないという特
徴を持っている。Ｆｅ基系の非晶質合金は、飽和磁束密
度が大きく、履歴損失が少ないという特性を生かして、
トランスの鉄心として応用することが考えられており、
従来の珪素鋼板に比べて損失が極めて小さく、経費節減
になるといわれている。また、非晶質合金テープは、積
層して磁気ヘッドまたは磁気センサとして使用されてい
る。また、非晶質合金は、結晶粒界や格子欠陥が存在し
ないため結晶磁気異方性がなく、高透磁率材料としての
応用が有望視されている。

非晶質合金の製造方法としては、最も一般的には急冷法
が挙げられる。これは、溶融金属を冷却した回転ロール
に導き、１０　’　〜ｌ　Ｏｂｄｅｇｒｅｅ／秒で急冷
することにより、結晶化のための時間を与えずに固化さ
せ、非晶質合金を形成させるものである。しかし、急冷
法によって製造される非晶質合金は、現在のところ、そ
の製法上厚さが数十〜数百μｍの膜状物に限られている
。また、溶融金属が冷却ロールに接触する際に表面に凹
凸が発生するため、これより小さい厚さを有する薄膜を
作ることは困難である。第１図に急冷法により得られる
非晶質合金膜の表面状態を示す。縦軸は膜厚方向の凹凸
、横軸は膜面方向の長さを示す。ロール接触面に比べ、
自由凝固面の凹凸が著しいことがわかる。また、金属の
熱伝導率以上の速度で溶融金属を冷却することはできな
いため、急冷法によって５００μｍ以上の厚さの非晶質
合金を得ることはできない。

非晶質合金の製造方法としては、他に、スパッタリング
法、真空蒸着法およびイオンブレーティング法などが検
討されている。しかし、これらの方法では非晶質合金の
生産性が悪く、また製造装置が高価である。さらに、何
らかの対象物に付着させなければならず、非晶質合金を
単離することができないという問題がある。

他方、電解メツキおよび無電解メツキを用いて非晶質合
金を製造する方法も検討されている（特開昭５２−１４
０４０３号公報、特開昭５５−１６４０９２号公報）。

また、最近ではパルス電解を用いて非晶質合金を製造す
ることも検討されている（特開昭６０−３３３８２号公
報）。パルス幅を短くとり、またデユーティ比を小さく
とることにより、作用電極近傍の当該金属イオンの濃度
分極層厚さを薄くすることができ、限界拡散電流ひいて
は過電圧を大きくすることができ、それにより非晶化が
進行するといわれている。しかし、パルス幅を短くし、
デユーティ比を小さくすると電析速度が低下し、生産性
が非常に悪くなる。そのため、非晶質合金をテープ状ま
たは箔状として連続的に成形することも困難である。

〔発明が解決しようとする課題〕

非晶質合金を、工業製品として、目的の形状、大きさに
容易にかつ精密に加工できることは生産性やコストの低
下ばかりでなく、性能の向上にも大きな役割を果たす。

そのためには、任意の厚さを有し、表面が平滑であり、
テープ状、シート状または箔状であるものが汎用性に優
れている。例えば、磁気ヘッドに関しては、今後垂直磁
気記録方式の記録媒体が出現してくると、薄膜化が要求
される。従来の急速冷却法で作られてきた非晶質合金テ
ープは、雰囲気の気体の影響を受けて表面粗さが大きい
ため、２０μｍ以下の厚さに薄膜化することは困難であ
る。また、トランスの鉄心として用いる場合には、非晶
質合金テープを鉄心に巻いたり、積層したりする際に、
実際に材料の占める体積率（占積率）が問題となるが、
表面の凹凸のために、珪素綱板の９５％に比べ、８０〜
８５％と著しく小さくなってしまう。このため、非晶質
合金テープの形状としては、現在より一桁以上薄いもの
、また表面平滑性が格段に向上したもの、さらには−桁
以上厚いものの登場が待たれている。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明者らは、従来の非晶質合金テープの１／
１０以下または１０倍以上の厚さを有しかつ表面平滑性
に優れた非晶質合金テープもしくは箔を開発した。

即ち、本発明の要旨とするところは、連続的なテープ状
または箔状であり、厚さが２０μｍ以下または５００μ
ｍ以上であることを特徴とする非晶質合金である。本発
明の非晶質合金テープもしくは箔においては、中心線表
面粗さが０．５μｍ以下であるのが好ましい。

本発明の非晶質合金は、目的の形状および大きさに切り
出し、用途に応じてそのままあるいは積層して用いるこ
とができる。例えば、磁気ヘッドは、２０μｍ以下のテ
ープ状または箔状の非晶質合金を馬蹄形に切り出し、コ
イルを巻くことにより作製することができる。電圧変換
用のトランスでは、厚さ５００μｍ以上の非晶質合金を
コロイダル状に切り出し、数十枚積層することにより高
性能なものを容易に製造することができる。

本発明のテープ状または箔状の非晶質合金は、表面を０
．１μｍ以下の表面粗さに研磨した電極を用いて電解析
出せしめた合金を剥離することによって得ることができ
る。テープの厚さは、電解時間によって容易に制御する
ことができる。また、パルス電析法を用いれば、金属析
出量に比べて水素発生量を十分小さくすることができ、
水素脆化を防止することができる。さらに、電流密度、
デユーティ比やパルス幅の調整またはバイアス電圧の印
加などによって製膜性を改善できる。また、還元作用を
有する試薬の添加も製膜製の改善に有効である。

本発明に係る非晶質合金は、用途に応じて種々選択する
ことができる。−船釣には、非晶質合金は、式： ％式％ 〔上式中、ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｃ０１Ｐ　ｄ　％　Ｃｕ、
ＺｎおよびＣｄからなる群より選ばれた金属を表し、Ｘ
はＰ％　Ｂ５Ａｓ、Ｇｅ、Ｓ　ｔ、ＴｅおよびＳｅから
なる群より選ばれた半金属を表し、Ｍ′はＭｏ、Ｗ、Ｃ
ｒ、Ｒｕ５Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐ　Ｌ。

Ａｕｓ　　Ｉｎ−＝　　’ｒｔ、　　Ｈｒ、Ｚｒ、Ｓｎ
、Ｐｄ。

ｓｂおよびＢｉからなる群より選ばれた金属を表す〕 によって表される（金属−金属）系または（金属−半金
属）系の二元あるいは三元以上の合金であればいかなる
組合わせでもよい。例えば、磁気材料においては、Ｍと
してＦｅを選択し、これにＣＯまたはＮｉとＰ、Ｂおよ
びＳｉなどの半金属を含有させる。

以上のようにして得られた非晶質合金のテープまたは箔
は、加工性に優れ、用途展開において汎用性に富むもの
である。

〔実施例〕

以下、実施例によって、本発明をさらに説明する。

塩化鉄（ｎ）２ｇ／ｌ、硫酸コバルト（ＩＩ）２７８ｇ
／ｌ、次亜燐酸ナトリウム２１　ｇ／　Ｉおよび硼酸６
ｇ／１以上からなり、Ｉ）Ｈを１，４に調整した浴を用
い、デユーティ比１／１００．パルス幅１０μｓ、パル
ス過電圧−１Ｏ■およびバイアス過電圧−２■にてパル
ス電解析出を行った。

用いたメツキ装置の概略を第２図に示す。なお、パルス
電源としては北斗電工製ＨＣＰ−３０１Ｈを使用した。

即ち、メツキ浴槽（５）の中に上記組成のメツキ水溶液
を入れ、白金からなる対極（６）と作用電極（１）の間
に電圧を印加して金属などを作用極上に析出させる。ド
ラム状の作用電極（１）の表面は、中心線表面粗さ０．
１μｍ以下に鏡面仕上げされ、さらに硬質クロムメツキ
仕上げされている。ドラム上に析出した電析膜（７）を
直ちに剥離ドラム（２）により剥離し、送り出しドラム
（３）により剥離した合金テープ（電析膜）（７）を送
り出し、巻き取りドラム（４）で巻き取る。

電析膜の膜厚は作用電極ドラムのメツキ液中の滞在時間
に依存し、２２秒で厚さ２μｍ、幅２５ｍｍの非晶質合
金テープを作製した。作製した非晶質合金テープはピン
ホールもなく、柔軟性に優れたものであった。

！　＋のｉ　　の　　、 前記のようにして作製した合金テープのＸ線回折チャー
トを第３図に示す。第３図において、横軸は試料からの
Ｘ線散乱角であり、縦軸は散乱強度である。金属特有の
結晶に基づくピークは全く見られず、従って得られた非
晶質合金テープは完全に非晶化しているものと考えられ
る。

金倉■底夏皿定 試料を硝酸５ｍＪに溶解し、これに蒸留水を加えて１０
０ｍｌとした。この液をＩＣＰ発光分析装置（日本ジャ
ーレル・アッシュ製、ＩＣＡＰ−５７５ＭＫ−ｎ型）に
よって定量分析した。その結果重量比で、 Ｆｅ　：Ｃｏ　：Ｐ＝４．８　：　８３．２　：１２．
０の値を得た。

麦皿玉１咀生皿定 ランクテーラ−・ボブソン社製の触針式表面粗さ計を用
い、走査方向倍率５０倍および粗さ方向倍率１０，００
０倍にて、合金テープの表面粗さを測定し、ＪＩＳ−Ｂ
Ｏ６０１により中心線平均粗さを算出したところ、０．
１μｍであった（但し、カットオフ値０．８　ｍ　ｍ、
測定長３０ｍｍ）。

日　Ａ　Ｂの＋１ 非晶質合金への場合と同一の条件下に、作用電極ドラム
のメツキ液中の滞在時間６０分で電解析出を行い、約５
５０μｍの厚さのテープを連続的に析出させた。析出テ
ープは、表面が鏡面の如き光沢を有し、自由に折り曲げ
が可能であった。非晶質合金Ａと同様に、Ｘ線回折では
結晶によるピークは全く見られず、非晶質であった。ま
た、合金組成においても、非晶質合金へと有意差は認め
られなかった。中心線平均粗さは０．４μｍであった。

几益ｉ金金旦（比較） 日本非晶質合金株式会社製のメトグラス２６０５Ｓ−２
を用いた。

以上の各試料の仕様を下記の表１にまとめて示す。

表土 非韮ｌ治童　−皿底−−１嘉」Ｌ工Ｌ　尺主１Ａ　　　
　Ｆｅ−Ｃｏ−Ｐ　　　　　　２　　　０．　ＩＢ　　
　　Ｆｅ−Ｃｏ−Ｐ　　　　５５０　　　０．４ＣＦｅ
−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ２５２，０ 注１：Ｒａは中心線平均粗さ（μｍ）を表す。

実施貫Ｉ 実施例１で準備した試料Ａ−Ｃをそれぞれ１０枚重ね、
各層にエポキシ樹脂系接着剤を塗布し、１ｋｇ／ｃｍ２
で加圧して、−昼夜放置した。次いで、その厚さｌを測
定し、体積率を次式を用いて算出した。

体積率＝（試料１枚の厚さ）　ｘｌＯ／　１　ｘｌｏｏ
　（χ）その結果を表２に示す。

紅 非晶１金倉　　ｌ　（μｍ）　　止杭率ユ笈とＡ　　　
　　　　２０．６　　　　９７Ｂ　　　　　６０４４　
　　　　９１ Ｃ３０５８２ 以上より、中心線平均粗さが０．５μｍ以下のものは、
体積率が高く、トランス材料として使用した場合変換効
率が高く、低コストのものが得られることが期待できる
。

去血炭工 試料Ａ−Ｃのそれぞれをコロイダルリング状に切り抜き
、０．２φのエナメル線で一次コイルおよび二次コイル
をそれぞれ５０回巻き、透磁率の測定を行った。このと
きのコロイダルリング形状を第４図に、また用いた透磁
率測定回路を第５図に示す。発振器（１１）より一定周
波数の交流電流を一次コイル（８）に流し、二次コイル
（９）の誘導起電力を電圧計（１４）を用いて測定する
。

なお、透磁率は次式により算出した。

Ｈ−０，２Ｎｘｌ／ｒ Ｂ＝Ｖ／２πｆＮＡ μ−Ｂ／Ｈ 但し、Ｈ：　ｌａ化力、Ｎ：コイル巻数、ｒ：コロイダ
ルング状径、１：電流、Ｂ：磁束密度、■＝二次コイル
発生起電力、ｆ：周波数、Ａ：試料断面積、μ：透磁率
である。

透磁率の測定結果を下記の表３に示す（但し、１　ｋ　
Ｈｚ　、　１０，０ＯＯＧ）。

１ユ 非晶１金金　　工嘉ｌｘ工）　　盈■率Ａ　　　　　　
　２　　　　　３５，０００ｃ　　　　　　２５　　　
　　２０，０００本発明に係る非晶質合金試料は、磁気
特性にも優れていることがわかる。

夫１炭↓ 実施例１の非晶質合金試料Ａを第６図に示すような馬蹄
形、足型および指型に切り抜いた。この試料を、このよ
うに自由な形に容易に加工することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、急冷法非晶質合金テープの表面粗さを示すグ
ラフである。 第２図は、メツキ装置の概略図である。 １・・・メツキドラム、　　　　２・・・剥離ドラム、
３・・・送り出しドラム、　　　４・・・巻き取りドラ
ム、５・・・メツキ浴槽、　　　　６・・・対極、７・
・・合金テ　−プ。 第３図は、実施例の非晶質合金ＡのＸ線回折チャートで
ある。 第４図は、トランス用コロイダルリング形状を示す図で
ある。 ８・・・−次コイル、　　　　９・・・二次コイル、１
０・・・コロイダルリング。 第５図は、透磁率測定回路を示す図である。 １１・・・発振器、　　　　　１２・・・電圧計、１３
・・・増幅器、　　　　　　１４・・・電圧計。 第６図は、実施例の非晶質合金Ａの種々な形状への加工
例を示す図である。 急冷法非晶質合金チーブの表面粗さ 第１図 連続メツキ装置の概観図 第２回 トランス用コロイダルリング形状 実施例非晶り 第゛５図 １１・　　発振器 １２　　・電圧計 １３　　　増幅器 １４　　・　電圧計 （ｂ）星型　　　　（Ｃ）指型 ａ合金Ａの種々な形状への加工例 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続的なテープ状または箔状であり、厚さが２０μ
   ｍ以下または５００μｍ以上であることを特徴とする非
   晶質合金。 ２、テープまたは箔の中心線表面粗さが０．５μｍ以下
   であることを特徴とする請求項１記載の非晶質合金。