JPH0494809A - 非晶質金属繊維の加工法 - 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、非晶質金属繊維をダイスを用いずに熱伸線加
工する非晶質金属繊維の加工法に関するものである。

（従来の技術） 高速で回転する回転ドラム中に冷却液を入れ。

その冷却液中に金属溶湯を噴出させて金属繊維を形成さ
せる金属繊維の製造方法は９回転液中紡糸法と言われ、
特開昭５６−１６５０１６号公報にその内容が開示され
ている。そして、この方法を用い、非晶質形成能を有す
る合金の溶湯を急冷凝固させることにより非晶質の金属
繊維が得られており、その急冷凝固によって得られる非
晶質金属繊維（以下Ａｓ−Ｑ材と称す）は強度、電磁気
特性等に優れた特性を有することで知られている。

また、この強度、電磁気特性等に優れた非晶質金属繊維
は用途に応じてＡＳ−Ｑ材の状態で用いられたり、ある
いは必要に応じて任意の線径に伸線加工されたものが用
いられている。

この任意の線径に伸線加工するには１例えば。

特開昭５７−１６０５１３号公報や特開昭６１６９９５
３号公報に開示されているごとく冷間伸線や熱間伸線に
より行われており１通常種々のサイズの細孔を有する超
硬又はダイヤモンドからなるダイスを用い、順次細孔が
小さくなるように多段に配置したダイスを通過させるこ
とにより目標とする線径の非晶質金属繊維を得る方法が
用いられてきた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したようにダイスを通過させること
により非晶質金属繊維を伸線加工する場合、冷間伸線さ
れた非晶質金属繊維にはその繊維軸に対してほぼ直角な
方向と約４５度方向にすべり帯（変形帯とも言う）が生
じ、そのすべり帯のために優れた耐疲労特性が著しく損
なわれるという問題点を有していた。

また、熱間伸線では、すべり帯の発生は抑えられるもの
の、ダイスの摩耗がきつくダイスの寿命も短く、伸線コ
ストが高くなるという問題点を有していた。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記課題を解゛決するためにダイスを用
いず伸線する方法を鋭意研究の結果、少なくとも２個の
ローラを用い、ローラ間の雰囲気温度を特定の温度範囲
にてローラの周速度の差により非晶質金属繊維を伸線加
工すると、すべり帯の発生を防止するとともに伸線コス
トを低くできることを見出し１本発明を完成した。

すなわち９本発明は、少なくとも２個のローラを用い、
そのローラ間の雰囲気温度を４５０〜８００℃にて供給
側のローラの周速度（Ｖｌ）と引取り側のローラの周速
度（Ｖ２）との関係Ｌ＜Ｖ２を満足させて非晶質金属繊
維を熱伸線し１次いで熱伸線した非晶質金属繊維を冷却
することを特徴とする非晶質金属繊維の加工法を要旨と
するものである。

まず１本発明においては、少なくとも２個のローラを用
い、そのローラ間の雰囲気温度を４５０〜８００℃に調
整することが必要であり、このとき、４５０℃より温度
が低いと、非晶質金属繊維が十分な変形能をもたず伸線
時に破断を生じる。

また、８００℃より高いと、非晶質金属繊維に結晶化や
著しい構造緩和が生じ伸線されたものが脆く耐疲労性も
極端に低下する。

上記のローラ間の雰囲気温度を得るには９例えば、抵抗
加熱を利用した雰囲気炉、溶融塩ならびに加熱オイルを
利用した温浴、赤外線集光加熱炉など種々の加熱方法を
用いることができる。

さらに、前記温度範囲における非晶質金属繊維の滞在時
間としそは、０．０１秒から６０秒であることが好まし
く、０．１秒から１０秒であることが最も望ましい。

次に２本発明においては、供給側のローラの周速度（Ｖ
ｌ）と引取り側のローラの周速度（Ｖ２）との関係Ｖｌ
＜Ｖ２を満足させることが必要であり、供給及び引取り
ローラの周速度Ｖ、及びｖ２をｌ　ｍ／ｍｉｎから２０
０ｍ／ｍｉｎの範囲においてＬ＜Ｖ２なる関係を満足さ
せながら制御することができる。

また９本発明においては、伸線時の断面減少率を伸線に
用いる供給ローラと引き取りローラの各々の周速度Ｖ、
及びｖ２により、　Ｖｌ＜Ｖ２なる関係で制御してＬ／
Ｖ２の比率で示すことができる。

したがって１本発明においては、任意の断面減少率で容
易に伸線加工が行える特徴を有する。

本発明にいう断面減少率とは、熱伸線前の非晶質金属繊
維の直径りと熱伸線後の非晶質金属繊維の直径ｄから次
式により与えられる値をいう。

断面減少率（％）　＝　（１−（ｄ／Ｄ）２）　Ｘ　１
００さらに本発明においては、非晶質金属繊維が熱伸線
された後に冷却することが必要であり、熱伸線された直
後に冷却することが好ましい。この冷却工程を経ずに得
られた非晶質金属繊維は結晶化を生じているか、あるい
は構造緩和の進んだものとなり、伸線されたものは脆く
耐疲労性も悪く実用性の乏しいものとなる。

このとき、熱伸線された非晶質金属繊維を冷却するには
２例えば冷却された水をはじめとする種々の液体冷媒や
冷却された気体冷媒を用いることによって行うことがで
き１例えば水の場合には。

０．５から５℃の水を０．０１から１００１ｔ　／ｍｉ
ｎの速度で、空気の場合には、−１９０から一２０℃の
空気を０．１から１０００１　／ｍｉｎの速度で熱伸線
された非晶質金属繊維に供給じて冷却ずればよい。

本発明の方法は種々の非晶質金属繊維に適用することが
可能であり、特に鉄系又はコバルト系非晶質金属繊維に
有効に適用することができる。

その鉄系非晶質金属繊維としては。

（１）Ｐ、　Ｃ，Ｓ　ｉ、　Ｂ、　Ｇｅの何れか一種又
は２種以上で０．０１〜３５原子％。

（２）Ｃｏ及びＮｉの何れか一種又は２種以上で０．０
１〜４０原子％。

（３）Ｃｒ、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｖ、　Ｍｏ、　Ｗ、　
Ｔｉ、　　Ｚｒの何れか一種又は２種以上で０．０１〜
１５原子％。

（４）Ｍｎ、Ｂｅ、Ｐｄ、ＡＩ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｚｎ。

Ｃｄ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｈｆ及びＰｔの何れか一種又
は２種以上で０．０１〜５．０原子％。

の群のうちから選ばれた何れか一群又は２群以上を合計
量で０．０１〜７５原子％含有し、残部が実質的にＦｅ
からなる非晶質金属繊維が特に好ましい。

また、コバルト系非晶質金属繊維としては。

（１）Ｐ、　Ｃ，Ｓ　ｉ、　Ｂ、　Ｇｅの何れか一種又
は２種以上で０．０１〜３５原子％。

（２）Ｆｅ及びＮｉの何れか一種又は２種以上で０．Ｏ
１〜４０原子％。

（３）Ｃｒ、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｖ、　Ｍｏ、　Ｗ、　
Ｔｉ、　　Ｚｒの何れか一種又は２種以上で０．０１〜
１５原子％。

（４）Ｍｎ、Ｂｅ、Ｐｄ、ＡＩ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｚｎ。

Ｃｄ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｈｆ及びＰｔの何れか種又は
２種以上で０．０１〜５゜０原子％。

の群のうちから選ばれた何れか一群又は２群以上を合計
量で０．０１〜７５原子％含有し、残部が実質的にＣＯ
からなる非晶質金属繊維が特に好ましい。

以下９図面によって本発明を説明する。

第１図は９本発明の金属繊維の加工法の一例を示す概略
工程図であり、第２図は、第１図における加熱装置部の
斜視図である。第１図及び第２図において、１は、非晶
質金属繊維であり、２は。

周速度Ｖ、ｍ／ｍｉ　ｎで非晶質金属繊維１を加熱装置
３へ供給するローラである。４は、加熱装置３により加
熱された非晶質金属繊維ｌを周速度Ｖ２ｍ／ｍｉ　ｎで
引取るためのローラである。加熱装置３は、ローラ２と
ローラ４との間に設けられ、上部に気体導入孔７と熱電
対８により温度を制御される発熱体を内蔵し、最下部へ
は非晶質金属繊維１を効率よく加熱する為の加熱気体噴
出管９とガイド孔１０よりなる。冷却装置５はローラ２
と口−ラ４の周速度差により熱伸線された非晶質金属繊
維１を冷媒にて冷却するものである。巻取機６は熱伸線
された非晶質金属繊維を製品化するためのものである。

ここで第１図は一対のローラ２とローラ４との間に加熱
装置３とその直後に冷却装置５を備えた装置構成になっ
ているが、ローラ４の後方にさらにローラ及び加熱、冷
却装置を設けて多段で熱伸線することも可能である。

（実施例） 次に、実施例及び比較例によって本発明を具体的に説明
する。

尚、実施例中の曲げ靭性及び耐屈曲疲労性を次のように
して評価した。

■曲げ靭性（ε）については第３図に示す靭性測定装置
を用いて測定した。すなわち、２枚の平行板１１及び１
２の間に試料片１３を挟み、対で駆動ハンドル１４の作
用により一方の平行板１１を他方の平行板１２の方向に
移動させ、試料片１３が破壊する際の平行板１１及び１
２の間隔１を読み取り９次式で定義される破壊歪をもっ
て曲げ靭性とした。また、このときの測定数はｎ−２０
とし、その平均を求めた。

ε＝　（ｔ／１−ｔ）　Ｘｉ　ＯＯ （ただし、ｔは試料の直径を表す。） ■耐屈曲疲労性については第４図に示す屈曲疲労試験機
［一方向の繰り返し曲げ試験機で１図において１５は荷
重、１６はプーリー、１７は試料。

１８は水平移動スライダー、１９は回転円板である。］
を用い、一定荷重Ｗ（単位断面積当り一定荷重’　４　
ｋｇ／ｍｍ２）　、一定すイクル数百回／分のもとでプ
ーリー径を変更して試料の表面歪（λ）を調整し、第５
図に示すごと＜、Ｓ−Ｎ曲線が水平になるところの試料
表面歪をこの試料の疲労限（λｅ）とした。このλｅの
大きいもの程、耐屈曲疲労性が良いとした。

λ＝　ｔ　／　２　ｒ （ただし、ｔは試料の直径、ｒはプーリーの半径を表す
。） 実施例１〜１０．比較例１〜５ 回転液中紡糸法により線径１２０μｍのＣ０５ｓ、　５
ＰｅｓＳ！＋□、　ｓＢ＋ｓからなる組成（実施例１〜
４．比較例１　、　２　）　、　Ｐｅ７７、５ＳＩ７．
５ＢＩＳからなる組成（実施例５〜８．比較例３，４）
及びＦｅｔ７ＣｒｔＳｌｓＢ＋３からなる組成（実施例
９，１０．比較例５）を有する非晶質金属繊維を作製し
た。

このときの製造条件としてはアルゴンガス噴出圧４．５
ｋｇ／ｃｍ２で、紡糸ノズルピースの孔径が０．１２５
ｍｍφで９回転ドラムのドラム径が５００ｍｍφで、ド
ラムの回転数が３０Ｏｒ、ｐｏｍ、であった。

また９表中の線径５０μｍのものは急冷材（ＡＳ−Ｑ材
）を用いて通常の冷間伸線により圧下率５から１０％で
複数個のダイヤモンドダイスを用いて作製したものであ
る。

次に、上記の非晶質金属繊維を用い、第１図の熱伸線装
置で加工実験を行った。このとき、加熱装置３の気体導
入孔７より空気を５０ｊ！／ｍｉｎ導入し、ローラ２の
周速度（Ｖｌ）を表１に示す速度に制御した。さらに熱
電対８で示される温度とローラ４の周速度（Ｖ２）を表
１に示すごとく変更し。

かつ冷媒に４℃の水１０ｊ！／ｍｉｎを用いた冷却装置
５による冷却の有無など各種熱伸線条件のもとで加工さ
れた非晶質金属繊維の曲げ靭性の値を熱伸線条件ととも
に表１に示す。

（以下余白） 表１から明らかなごとく、比較例１は加熱温度が低温で
あるため、断面減少率を２．０％以上大きくすると破断
が生じ、殆ど熱伸線の効果が認められなかった。また、
比較例２，３及び５は本発明の加熱温度範囲内であるた
め、十分な断面減少率まで熱伸線されているが、熱伸線
後冷却を行っていないため、得られた繊維は脆く１曲げ
靭性が大幅に低下した。さらに、比較例４は加熱温度が
高いため、加熱伸線後冷却しても結晶化により比較例２
，３及び５と同様１曲げ靭性が大幅に低下した。

これに対し、実施例１〜１０は本発明法によるもので、
ダイスを用いず充分に熱伸線され、しかも熱伸線後直ち
に冷却されているため、密着曲げ可能な靭性を有し、冷
間伸線材で観察されたすべり帯は殆ど観察されず２曲げ
疲労性能も殆どＡＳ−Ω材と同レベルの高い値を示した
。

比較例６ 実施例１〜１０．比較例１〜５と同様に回転液中紡糸法
により線径１２０μｍのＦｅ７７ＣｒｙＳＩｓＢ＋３か
らなる組成を有する非晶質金属繊維を得た。

次に、複数個のダイヤモンドダイスを用いて圧下率３か
ら１０％で逐次冷間伸線を行い急冷材（ＡＳ−Ｑ材）に
対し断面減少率５１．３％の非晶質金属繊維を作製した
。

この細線を用い実施例１〜１０と同じ方法で曲げ靭性及
び耐屈曲疲労性を評価したところ９曲げ靭性は１００％
と高い値を示したが、疲労限は０．１８であり１本発明
による実施例９と比べ格段に低いレベルであった。

（発明の効果） 本発明によれば、すべり帯の発生を抑えると同時に、良
好な靭性を維持したまま経済的に非晶質金属繊維を伸線
加工することができる。

また１本発明によれば、加熱温度とローラ間速度を任意
に選定することにより、所望の線径の非晶質金属繊維の
加工が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の金属繊維の加工法の一例を示す概略
工程図であり、第２図は、第１図における加熱装置部の
斜視図であり、第３図は、＠性測定装置の概略断面図で
あり、第４図は、耐屈曲疲労性を測定するための試験機
の概略側面図であり。 第５図は、第４図の装置を用いて測定したｉＮ曲線を示
す図である。 １　非晶質金属繊維、２　ローラ、３　加熱装置、４　
ローラ、５　冷却装置、６　巻取機、７気体導入孔、８
　熱電対、９　加熱気体噴出管。 １０　ガイド孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも２個のローラを用い、そのローラ間の
   雰囲気温度を４５０〜８００℃にて供給側のローラの周
   速度（Ｖ＿１）と引取り側のローラの周速度（Ｖ＿２）
   との関係Ｖ＿１＜Ｖ＿２を満足させて非晶質金属繊維を
   熱伸線し、次いで熱伸線した非晶質金属繊維を冷却する
   ことを特徴とする非晶質金属繊維の加工法。