JPH0643627B2 - 非晶質金属細線 - Google Patents

非晶質金属細線

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JPH0643627B2
JPH0643627B2 JP60166561A JP16656185A JPH0643627B2 JP H0643627 B2 JPH0643627 B2 JP H0643627B2 JP 60166561 A JP60166561 A JP 60166561A JP 16656185 A JP16656185 A JP 16656185A JP H0643627 B2 JPH0643627 B2 JP H0643627B2
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bias magnetic
amorphous metal
atomic
permeability
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清次 前川
弘之 冨岡
伸治 古川
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Unitika Ltd
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C45/00Amorphous alloys
    • C22C45/04Amorphous alloys with nickel or cobalt as the major constituent

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は,Co 系非晶質合金が有する低磁歪,高透磁
率,高飽和磁束密度の優れた性質を維持しながら,バイ
アス磁場に対して安定な性質を有し,断面が円形な非晶
質金属細線に関するものである。
(従来の技術) 非晶質磁性合金材料は,その材料の優れた電磁気特性か
ら種々の実用化研究が進められている。特にCo-Fe-S
i-B系非晶質合金は,特定の組成をとることによって極
めて低い磁歪を実現できるため,磁気ヘッド,磁気セン
サー等の構成材料としての期待が大きく,さらに透磁
率,磁束密度等を向上させるために,Co-Fe-Si-B系
非晶質合金に各種の元素を添加して電磁特性を改善する
ことが盛んに行われている。例えば,Nb,Ni,V,Ta,
Ti,Zr,Cr,Mo,W等の元素を適当量添加して透磁率を
向上させたリボン状の非晶質合金がある(特開昭54−
72715号公報,特開昭54−89918号公報,特
開昭54−107826号公報,特開昭54−1078
27号公報,特開昭57−13137号公報及び特開昭
58−31053号公報参照)。
一方,断面が円形なCo 系非晶質金属細線としては,特
開昭57−79052号公報がある。この公報には,真
円度が90%以上で,線径斑が4%以下の非常に均一な
形状を有する高品質の金属細線が記載されている。
(発明が解決しようとする問題点) 従来のCo 系非晶質金属,例えば前記した特開昭54−
107827号公報に記載されている(Co0.92Fe0.06Cr
0.0275Si10B15からなる組成,及び特開昭57−13
137号公報に記載されている(Co0.92Fe0.06Ni0.02
78Si13B9または(Co0.91Fe0.06Mo0.0378Si13B9からな
る組成等で本発明者らが,片ロール法を用いて非晶質金
属リボン材を作製したところ,低磁歪,高透磁率,高飽
和磁束密度であったが,バイアス磁場が印加されると透
磁率が急激に低下した。すなわち,Co-Fe-Cr-Si-B
系合金,Co-Fe-Mo-Si-B系合金またはCo-Fe-Ni-
Si-B系合金などの溶湯を銅等の熱伝導度の大きな材料
からなる回転冷却ロールに噴出し,厚さ約5〜100μ
m,幅2〜100mmの非晶質金属リボン材を作製したと
ころ,この非晶質金属リオン材は,バイアス磁場の影響
を受け,透磁率の低下が著しかった。
このように,バイアス磁場により透磁率が低下するリボ
ン材は,例えば,座標読取装置に適用すると,東西南北
の方角の相違による地磁気の影響及び計器付近の着磁体
による影響等,微弱なバイアス磁場によって得られる信
号が急激に弱くなるため,実用に供することはできなか
った。
一方,特開昭57−79052号公報に記載されている
Co 系非晶質金属細線は,電磁特性,耐食性等に優れて
いるが,これもバイアス磁場により透磁率が低下し,例
えば,前記した座標読取装置用の材料としては不充分で
あった。
(問題点を解決するための手段) そこで本発明者らは,これらの現状に鑑み,Co系非晶
質合金が有する低磁歪,高透磁率,高飽和磁束密度を維
持しながら,バイアス磁場の影響を受けにくい非晶質磁
性合金材料を提供することを目的として鋭意研究した結
果,特定のCo-Fe-Si-Bの合金組成に特定量のCr,M
o,Ni を添加し,断面を円形にすると,上記の目的が達
成される非晶質金属細線が得られるという事実,及び得
られた細線がバイアス磁場に対して安定であり,しかも
透磁率を向上させ,飽和磁束密度を下げないという優れ
た性質を有するという事実を見い出し,本発明に到達し
たものである。
すなわち,本発明は組成式 (Co1-a-bFeaMb100-X-YSixB (但し,MはCr,Mo,Ni のうちの少なくとも1種の元
素で,X<20原子%,7原子%≦Y<35原子%,7
原子%<X+Y≦35原子%,0.01≦a≦0.1,0.001≦
b≦0.05である。) で示される組成よりなり,バイアス磁場に対して安定な
性質を有し,断面が円形な非晶質金属細線である。
本発明の非晶質金属細線は,低磁歪,高透磁率,高飽和
磁束密度を有し,バイアス磁場の影響を受けにくい,靭
性の優れた材料であり,その合金組成は上記の特性を満
足するために以下のように限定することが必要である。
すなわち,Si とBの飽和は7原子%を超え,35原子
%以下であることが必要で,15原子%以上,32原子
%以下であることが好ましい。SiとBの総和が7原子
%以下,あるいは35原子%を超えると,非晶質単相の
金属細線は得られず,靭性に乏しくなり,後加工の段階
で大きな問題を生じ,工業的に好ましくない。
また,上記したようなSi とBの総和の適正量範囲内で
あっても,Si は20原子%未満であることが必要で,
7.5原子%以上,17.5原子%以下であることが好
ましい。Si の量が20原子%以上の場合には,非晶質
単相の金属細線は得られず,靭性に乏しくなる。同様
に,Bに関しても7.5原子%以上で25原子%以下で
あることが好ましい。Bの量が7原子%未満あるいは3
5原子%以上であると,靭性に乏しくなる。
次に,CoとFeとMの総和を1とした場合,Feの比率
は0.01以上0.1以下であることが必要である。Fe 量
が0.1を超えた場合は,磁歪は正に大きくなり,また
Fe が0.01未満の場合は,磁歪は負に大きくなる。
また,Mに関してはCr,Mo,Ni のうち少なくとも1種
の元素で, 0.001以上で0.05以下であることが必要で,
0.003以上で0.04以下であることが好ましい。0.05を超
えると,透磁率は極めて低下して実用に供さず, 0.001
未満では,添加元素の効果はみられず,バイアス磁場の
影響により透磁率の低下が大きくなる。さらに,通常の
工業材料中に存在する程度の不純物が含まれていてもよ
い。
本発明の細線を製造するのには,前記合金組成を用い,
製造法として特に好ましい回転液中紡糸法により急冷固
化させればよい。回転液中紡糸法としては,特開昭56
−165016号公報や特開昭57−79052号公報
に記載されているように,回転ドラムの中に水を入れ,
遠心力でドラム内壁に水膜を形成させ,この水膜中に溶
融した合金を約80〜200μm径の紡糸ノズルより噴
出し,円形断面を有する細線を得る方法があげられる。
特に,均一な連続細線を得るには,回転ドラムの周速度
を紡糸ノズルより噴出される溶融金属流の速度と同速度
にするか,またはそれ以上にすることが望まれ,特に回
転ドラムの周速度を紡糸ノズルより噴出される溶融金属
流の速度よりも5〜30%速くすることが好ましい。ま
た,紡糸ノズルより噴出される溶融金属流とドラム内壁
に形成された水膜との角度は20゜以上が好ましい。
本発明の細線は,線径が約50〜250μmであり,し
かも60%以上,好ましくは80%以上,特に好ましく
は90%以上の真円度を有し,好ましくは線径斑が4%
以下の均一な形状を有する細線である。
本発明の非晶質金属細線は,低磁歪,高透磁率,高飽和
磁束密度を有し,靭性に優れ,かつバイアス磁場による
透磁率の低下のほとんどない材料である。例えば,円形
断面を有する高品質の(Co0.91Fe0.06Mo0.0372.5Si
12.515からなる非晶質磁性金属細線は,180゜密着
曲げが可能で靭性に優れ,磁場を20e 印加した時の
磁束密度(B20)は7.3KGであり,周波数100k
Hzにおける透磁率(μ100)も1805と高く,磁歪も
ほとんど零であった。さらに,Hcも0.064e と従来の
(Co0.94Fe0.0672.5Si12.515非晶質金属細線のHc
0.036e よりも大きく,バイアス磁場による影響を受
けにくく,磁気的に安定であった。ところが,同一組成
である(Co0.91Fe0.06Mo0.0372.5Si12.5
15非晶質リボン材では,靭性及びB20は上記の同組成の
本発明の非晶質金属細線と同程度であるが,μ100は8
00と低く,またHc も0.007eと非常に小さいため,
地磁気等微弱なバイアス磁場にも影響を受け,透磁率が
大きく低下し,例えば座標読取装置等に用いる場合,得
られる信号が極めて小さくなる場合もあり,安定性が非
常に欠落していた。
(実施例) 以下,本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1〜9,比較例1〜13 表−1に示す各種組成からなるCo 系合金をアルゴンガ
ス雰囲気中で溶融した後,アルゴンガス噴出圧4.5kg
/cm2で孔径0.13mmの石英ガラス製紡糸ノズルにより,
300rpm で回転している内径500mmの円筒ドラム内
に形成された温度4℃,深さ25mmの冷却液中に噴出し
て急冷凝固させ,円形断面を有する直径120μmの連
続した非晶質金属細線を作製した。
このとき,紡糸ノズルと回転冷却液面との距離を3mmに
保持し,紡糸ノズルより噴出された溶融金属流とその回
転冷却液面とのなす角は約65゜であった。
また,比較のため,表−1に示す組成で,銅からなる回
転冷却ロールに噴出して,断面が偏平な非晶質合金(リ
ボン材)を作製した(比較例3,4,7,10)。
得られた非晶質合金の電磁特性,180゜密着曲げ性及
び形状について測定し,その結果を表−1にまとめて示
す。ここで,真円度として連続した細線の長さ方向を1
0点選び,その各点の断面の長径(R)と短径(r)との比
r/R×100(%)の平均値で求めたものであり,ま
た,線径斑としてレーザー線径測定機により細線を50
m走行させ,連続的な平均線径を測定させることにより
得られた平均線径の変動率を求めたものである。また,
交流50Hzにおける保磁力Hc及び20eにおける磁束
密度B20の測定は,理研電子社製BHカーブトレーサー
により交流磁化曲線から行い,透磁率μ(10me,
100KHz)の測定は,長さ40cmの細線材またはリボ
ン材試料をコイル中に挿入し,YHP社製インピーダン
スアナライザーを用いて測定した。磁歪に関しては,成
瀬科学機械社製磁歪測定装置を用いて低磁歪であること
を確認した。
表中でVで示されているバイアス磁場に対する安定度
は,次の様にして決定した。すなわち,インピーダンス
アナライザーを用いて,試料の繊維軸方向にバイアス磁
場を0eから0.4eまで連続的に変化させながら透
磁率μ(100KHz)を測定し,バイアス磁場−透磁率
曲線から下記の式を用いてバイアス磁場に対する透磁率
の変化率VHを算出した。
(μ100;バイアス磁場の印加されていないときの
透磁率 (μ1000.4;バイアス磁場が0.4e印加された
ときの透磁率 表−1より,実施例1,2,4,6は,同組成の比較例
3,4,7,10と比較して,Vの値は非常に小さいこ
とが明らかである。すなわち,同一組成の合金であって
も非晶質金属リボン材の場合は,Vの値が大きく,バ
イアス磁場に対する安定性が本発明の円形断面である非
晶質金属細線特有なものであることを示している。
また,実施例1〜9は,Vの値が0.2〜0.4であ
り,添加元素のない比較例1のVの値2.01と比較
して非常に小さく,バイアス磁場に対して非常に安定し
ていることを示している。例えば,比較例1,実施例
2,比較例4のバイアス磁場の影響による透磁率の低下
は,比較例1ではバイアス磁場のない場合μ100=18
20であったものが,バイアス磁場が0.4e印加さ
れるとμ100=286に低下した。また,比較例3は,
バイアス磁場のない場合μ100=800であったもの
が,バイアス磁場が0.4e印加されるとμ100=70
に低下した。これらに対し実施例2は,バイアス磁場の
ない場合にはμ100=1805であったものが,バイア
ス磁場が0.4e印加されてもμ100=1370と透磁
率の低下は極めて小さかった。
次に,比較例8,11は,組成が本発明の範囲外であるた
め,バイアス磁場による透磁率の低下が大きく,従って
の値も大きくなっている。また,比較例5,12,13
は,組成が本発明の範囲外であるため,靭性に乏しく,
180゜密着曲げが不可能であった。中でも比較例12,
13は,非晶質相とはならず,結晶化をおこし,脆く,軟
磁性をも示さなかった。
(発明の効果) 本発明の非晶質金属細線は,低磁歪,高透磁率,高飽和
磁束密度であり,しかも靭性に優れ,バイアス磁場に対
して安定な性質を有している。そのため,従来適用が困
難であった座標読取装置,電流センサー,うず電流セン
サー,磁気センサー,変位センサー等の電磁用材料とし
て用いることができる。
さらに本発明の非晶質金属細線は,耐食性,疲労特性に
も優れ,腐食性雰囲気あるいは歪のかかるような箇所に
おいても,その使用に何ら支障をきたさないという特長
も有している。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】組成式 (Co1-a-bFeab)100-X-YSix (但し,MはCr,Mo,Ni のうちの少なくとも1種の元
    素で,X<20原子%,7原子%≦Y<35原子%,7
    原子%<X+Y≦35原子%,0.01≦a≦0.1,0.001≦
    b≦0.05である。) で示される組成よりなり,バイアス磁場に対して安定な
    性質を有し,断面が円形な非晶質金属細線。
JP60166561A 1985-07-26 1985-07-26 非晶質金属細線 Expired - Lifetime JPH0643627B2 (ja)

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CA000514392A CA1281561C (en) 1985-07-26 1986-07-22 Fine amorphous metallic wires
DE8686305696T DE3662404D1 (en) 1985-07-26 1986-07-24 Fine amorphous metallic wires
EP86305696A EP0212863B1 (en) 1985-07-26 1986-07-24 Fine amorphous metallic wires
US06/889,709 US4657604A (en) 1985-07-26 1986-07-28 Fine amorphous metal wires

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JPS6227540A JPS6227540A (ja) 1987-02-05
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