JPH0674491B2 - Ni基非晶質金属フイラメント - Google Patents

Ni基非晶質金属フイラメント

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JPH0674491B2
JPH0674491B2 JP60195510A JP19551085A JPH0674491B2 JP H0674491 B2 JPH0674491 B2 JP H0674491B2 JP 60195510 A JP60195510 A JP 60195510A JP 19551085 A JP19551085 A JP 19551085A JP H0674491 B2 JPH0674491 B2 JP H0674491B2
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amorphous metal
filament
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健 増本
明久 井上
道明 萩原
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は,断面が円形であるNi基非晶金属フィラメント
に関するものである。
(従来の技術) 溶融状態の合金を超急冷することにより薄帯状,フィラ
エント状,粉粒体状など,種々の形状を有する非晶質金
属材料が得られることはよく知られている。非晶質金属
薄帯は,片ロール法,双ロール法などの方法によって容
易に製造できるので,これまでにもFe系,Ni系,Co系,Pd
系,Ti系,Cu系あるいはZr系合金について数多くの非晶質
金属薄帯が得られている。この中でも,特にNi-Si-B系
非晶質金属薄帯は,耐食性,耐熱脆化に優れ,キュリー
点が低いため室温で常磁性であり,さらに,半金属を適
当に選択することにより電気抵抗の温度係数の小さい材
料を得ることができるなどユニークな特性を有してい
る。
一方,非晶質金属フィラメントの製造は薄帯に比して難
しく,特に断面が円形の非晶質金属フィラメントの製造
には極めて高度の技術を要するが,これまでに円形断面
を有する非晶質金属フイラメントとしては,80〜250μm
程度の線径を有するFe系あるいはCo系合金よりなる非晶
質金属フィラメントが得られている(特開昭56−165016
号公報および特開昭57−79052号公報参照)。
(発明が解決しようとする問題点) 前記した単ロール法,双ロール法によって作製できる材
料の形状は,薄帯および粉末に限られ,厚さも10〜20μ
m程度のものであるから,工業的にみてその用途がかな
り限定されていた。これに対しフィラメントは,伸線に
より表面の平滑性を向上させることができること,折り
曲げ力に対して強い反発力を有すること,ねじり力が加
わったときに大きなトルクを発生させることができるこ
と,さらに金網状に編んだり,織布にすることができる
などの利点を有するため,薄帯に比べて有用なものであ
り,中でも円形断面を有するフィラメントは工業的に価
値の高いものである。特に,前記したNi-Si-B系非晶質
金属材料のユニークの特性を利用して,磁場の影響をさ
ける必要のある部分の強度材(例えば,ドットプリンタ
ーのドットワイヤー,電線用被覆補強材),線ケージ
(ひずみケージ)用材料,線状ろう付材などに適用する
場合,そのNi-Si-B系非晶質金属材料は,断面が円形で
あることが必要であった。
しかしながら,前記した特開昭56−165016号公報および
特開昭57−79052号公報には,Fe系またはCo系の非晶質金
属フィラメントが記載されているが,Ni系非晶質金属フ
ィラメントのことについては全く記載されておらず,し
かも,このフィラメントを製造する場合,冷却液体中で
溶湯が分断されることがあり,連続線が得にくかった。
(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,冷却液体中
での溶湯の分断を抑制し,断面が円形である連続したNi
-Si-B系非晶金属フィラメントを提供することを目的と
して鋭意研究した結果,特定の組成を有するNi-Si-B系
の合金に特定量のAlを添加した合金を溶融し,溶融物を
冷却液体中に噴出して冷却固化させると,上記の目的が
達成されるという事実を見い出し,本発明を完成したも
のである。
すなわち,本発明は組成式 (Ni1-a-bSiaBb)100-xAlx (ただし,0.5原子%≦X≦5原子%,0.03≦a≦0.17,0.
10≦b≦0.27である。) で示される組成よりなる合金からなり,かつ断面が円形
であるNi基非晶質金属フィラメントである。
本発明の非晶質金属フィラメントは,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,特に線径斑が4%以下の均一な形状を有するフィラ
メントである。また,本発明の非晶質金属フィラメント
は冷間加工を連続して行うことができるので,寸法精度
または機械的性質をさらに向上せしめるために圧延,線
引き加工を施すことができる。また,必要に応じて焼き
なましなどの熱処理を行うことができる。
本発明の非晶質金属フィラメントの合成組成は,円形な
断面を満足するために,以下のように限定することが必
要である。
すなわち,Ni,SiおよびBの総和において,Bの含有比率は
0.10〜0.27であることが必要で,好ましくは0.15〜0.22
である。Bの含有比率が0.10未満であるか,または0.27
をこえる場合は,得られたフィラメントが結晶化し,脆
くなり、実用に供さなくなる。
また,Siの含有量比率は0.03〜0.17であることが必要
で,好ましくは0.05〜0.12である。Siの含有比率が0.03
未満であるか,または0.17をこえる場合は,得られたフ
ィラメントは結晶化し,脆くなり,実用に供さなくな
る。
Alは,非晶質金属フィラメントを得るために必要不可欠
な元素であり,0.5〜5原子%であることが必要で,好ま
しくは1〜3原子%である。しかし,Alの含有量が0.5原
子%未満の場合はフィラメントとならず、球状粉末ある
いは断面が楕円形となり,本発明の目的を達成すること
ができない。また,Alが5原子%をこえた場合は,非晶
質形成能が減少し,得られたフィラメントは結晶化し,
脆くなって,実用に供さなくなる。
また上記合金は,Nb,Ta,Mo,V,W,Cr,Mn,Zr,Ti,Hf,Ca,Y,Cu
およびThからなる群より選ばれた1種または2種以上の
元素を,15原子%以下(Nb,Ta,Mo,V,Cr,Wは10原子%以
下,Mn,Zr,Ti,Hf,Ca,Y,CuおよびThは3原子%以下であ
る。)を含有させることができる。この合成組成の場合
は,フィラメントの破断強度などの機械的性質や耐食性
などが向上する。
本発明の非晶質金属フィラメントは,上記組成の合金を
溶融し,冷却液体中で冷却固化させることにより得るこ
とができる。その冷却液体液体中で冷却固化させる方法
としては,例えば,前記した特開昭56−165016号公報ま
たは特開昭57-79052号公報に記載の,いわゆる回転液中
紡糸法があげられる。この方法は,回転ドラマ中に冷却
体を入れ,遠心力でドラム内壁に冷却体膜を形成させ,
その冷却体膜中に溶融した上記組成を有する合金を紡出
ノズルより噴出して冷却固化するもので,特に真円度が
高く,線径班が少ない連続細線を得るには,回転ドラム
の周速度を紡出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,また,紡出ノズルより噴
出される溶融金属流とドラム内壁に形成された冷却体膜
とのなす角度を20゜以上とすることが好ましい。また,
紡出ノズルの孔径は50〜200μm,特に80〜180μmである
ことが好ましい。孔径が50μm未満では溶湯がノズルよ
り噴出しにくくなり,一方,200μmをこえると真円度が
低く,線径班が大きくなる傾向がある。
また,特開昭58−173059号公報に記載の,いわゆるコン
ベアー法も用いることができる。このコンベアー法は,
溶融金属を紡糸ノズルより噴出し,走行している溝付コ
ンベアーベルト上に形成された冷却液体層に接触させて
急冷固化するものであり,特に真円度が高く,線径班が
少ない連続した非晶質金属フィラメントを得るには,コ
ンベアー上の走行冷却液体の速度を300m/分以上,溶融
金属噴出流と走行冷却液体との速度比を,1を超えて1.3
以下の比率で走行冷却液体を速くし,その接触角を30゜
より大きく,しかも紡糸ノズルの孔径を0.4mmφ以下に
することが望ましい。
さらには,特開昭59−26685号公報記載の方法も用いる
ことができる。この方法は,溶融ジェット流と急冷流体
がスタンドパイプ状急冷室中を実質的に同じ速度でいっ
しょに流れることにより,溶融ジェットを冷却固化させ
てフィラメントを形成させるもので,特に急冷ブライン
の速度が195cm/秒,ノズルのオリフィス径が0.020cm,溶
融ジェット流を200cm/秒で噴出させることが好ましい。
これにより比晶質状態のフィラメントが得られる。
また,前記した冷却媒体としては,水以外に,さらに冷
却速度を高めるためには,10〜25重量%の塩化ナトリウ
ム水溶液,5〜15重量%のカ性ソーダ水溶液,5〜25重量%
の塩化マグネシウム,塩化リチウム水溶液,50重量%の
塩化亜鉛水溶液を用いることが好ましい。
本発明の非晶質金属フィラメントは,以下の様に工業的
にみて数多くの優れた特性を有している。
例えば,(Ni0.75Si0.080.1799Al1非晶質金属フィ
ラメントは,200μmの線径まで非晶質であり,引張強度
は急冷凝固材で280kg/mm2である。また,冷間線引加工
により,圧下率40%のときには308kg/mm2の引張強さを
有し,さらに圧下率90%以上の冷間線引加工も可能であ
る。上記組成の合金にNbを4原子%添加した(Ni0.75Si
0.080.17 95Al1Nb4非晶質金属フイラメントは、急冷凝
固材で295kg/mm2,冷間線引加工により最高320kg/mm2
引張強さに達する。
また,本発明の非晶質金属フィラメントのキュリー温度
は室温度以下であるため,磁場の影響を受けず,磁化さ
れない。そのため,円形断面を有し、高強度であるとい
う特徴と相まって,例えば,ドッドプリンター用のドッ
トワイヤー,電線用被覆補強材などに用いることができ
る。
また,本発明の非晶質金属フィラメントは,優れた耐食
性を有し,Cr,Nb,TaMo等の添加によりさらに一層耐食性
を向上させることができる。そのため,腐食環境下での
強度材,織編が可能なことからフィルター材などに用い
ることもできる。
さらに,本発明の非晶質金属フィラメントは,適当な組
成を選択することにより,電気抵抗の温度係数をほぼ0
にすることができ,高抵抗であり,ゲージ特性に優れ,
良好な耐食性を示すことから,線ゲージ材として用いる
ことができる。例えば,(Ni0.73Si0.100.1793Al1C
r6のフィラメントの電気抵抗は142μΩ−cm,抵抗温度系
数は5×10-6K-1,ひずみ感度係数は2.0kwであり,ひず
みゲージ用材料として優れた特性を有している。
また,本発明の非晶質金属フィラメントは,ろう付材と
しても用いることができ、特に均質なろう付が可能で,
また,良好な延性を示し,使用が容易でフィラメント状
であるために,精密部位のろう付に適している。
(実施例) 次に,本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1〜10,比較例1〜6 表−1に示す各種組成からな合金を,石英管中でアルゴ
ン雰囲気下にて溶融した後,孔径100〜200μmの石英製
紡糸ノズルを用い,アルゴンガス噴出圧4.4kg/cm2で約2
80〜350rpmで回転している内径500mmφの円筒ドラム内
に形成された温度4℃,深さ2.5cmの冷却水の膜中に噴
出し,急冷凝固させた。
このときの紡糸ノズルと回転冷却液面との距離は1mm以
下であり,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45゜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,非晶質金属薄帯を作製した
(比較例5)。
このときの噴出ノズル内はアルゴンガス雰囲気で,アル
ゴンガス噴出圧は0.8kg/cm2,石英製ノズル孔径は0.3mm
φであった。また,溶湯が噴出される回転ドラムの回転
数は2000rpm,ドラム径は200mmφ,ノズル先端と回転ド
ラム表面との間の距離は約1mm以下とになる様にした。
その結果,幅約1mm,厚さ約20μmの非晶質金属薄帯が得
られた。
作製したこれらのフィラメントおよび薄帯の形状,組織
および180゜密着曲げ性について測定し,その結果を表
−1に示す。なお,非晶質相の判定は,X線回析測定より
非晶質特有のハローパターンが得られることにより判明
した。また,真円度として細線の長さ方向に10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,線径斑として
レーザー線径測定機により細線を200m走行させ,連続的
な平均線径を測定す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。
表−1より明らかなごとく,比較例1はAlを含有しない
ため,溶湯をノズル孔から噴出した後,冷却媒体中で分
散して凝固した。そのため球状粉末となり,フィラメン
とは得らなかった。
また,比較例2のように,Al量が本発明における組成範
囲の下限未満であれば、フィラメントは得られるが,良
好な円形断面ではなく,一方,比較例6のように,Al量
が逆に本発明における組成範囲の上限をこえると,円形
断面を有する連続フィラメントを作製することができる
が,結晶化し,脆くなってしまった。
これに対し,実施例1〜10のように,Si,BおよびAl含有
量が本発明における組成範囲内であれば,良好な円形断
面を有する非晶質金属フイラメントを得ることができ
た。
しかし,Si,B含有量が本発明における組成範囲を逸脱し
た比較例3,4は,良好な円形断面を有するフィラメント
にはなるが,結晶化し,脆くなった。
なお,単ロール法で作製した薄帯は,比較例5に示すよ
うに,かなり幅の狭いものででも真円度も2%と非常に
低く,円形断面を有するとはいいがたいものである。
(発明の効果) 本発明のNi基非晶質金属フィラメントは,靭性に優れ,
また高強度であり,室温付近の実用温度域で磁場により
磁化されず,高電気抵抗で,抵抗の温度係数が小さく,
ひずみ感度係数が大きく,耐食性にも優れている。ま
た,断面が円形であるため,伸線加工や織編などの加工
も容易である。
そのため,従来の非晶質金属薄帯材料では適用が困難で
あった線ゲージ材料,ドッドプリンターのドットワイヤ
ー,線状ろう付材,フィルター,電線用被覆補強材等の
材料として広く用いることができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】組成式 (Ni1-a-bSiaBb)100-xAlx (ただし,0.5原子%≦X≦5原子%,0.03≦a≦0.17,0.
    10≦b≦0.27である。) で示される組成よりなる合金からなり,かつ断面が円形
    であるNi基非晶質金属フィラメント。
JP60195510A 1985-09-04 1985-09-04 Ni基非晶質金属フイラメント Expired - Lifetime JPH0674491B2 (ja)

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