JPS58126961A - 炭素系高透磁率非晶質鉄合金 - 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】 本釦明は、高透磁性に慣れた炭素系非晶質鉄合金に関す
るものである。

通常、固体の金属・合金は結晶状態であるが、液体より
超急冷（冷却速度は合金の組成に依存するが、およそ１
０〜１０６”０７秒である〕すれは液体に類似した周期
的原子配列を持たない非結晶構造の固体が得られる。こ
のような金属を非晶＊金属あるいはアモ゛ルファス金属
と叶ぶ。−飯に、この釜の金禰は２種以上の元素からな
る合金であり、通常、遣移金輌元素と非金属元素の両者
の組合せよりなり、半金ＩＩＪｈｉｔは約１６〜８０原
千％程曳である。

本発明者等は先に′１１ｉＦ開陥５１−７８９２０号に
より下記成分組成範囲を有する？にう磁率アモルファス
合金を開示した。

ＣＩ＋　　燐、炭素及びボロンのうち何れか１種または
２種以上を７〜８５原十％と、鉄及びコバルトの何れか
ｌ柚または２棹を９８〜６５原子％とを含むことを特徴
とする高透磁率アモルファス合金。

（２）　　原子％で （イ）　ニッケル５０％以下、 （ロ）珪素２５％以下、 （ハ）　クロム及びマンガンの少なくともｌ檎１５％以
下、 に）　モリブテン、ジルコニウム、チタン、アルミニウ
ム、バナジウム、ニオブ、タンタル、タングステン、銅
、ゲルマニウム、ベリリウム及びヒスマスのうちから遺
はれた何れか１４１１１または２棟以上１０％以下、な
らびに （ホ）　ブラセオヂム、ネオチム、プロメチウム、サマ
リウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジ
スプロシウム及びホルミウムのうちから選はれた何れか
１棟または２種以上を５％以下、 の前記（イ）、（ロ）、（ハ）、に）及び（（ホ）の群
から燕はれた何れかｌ柚または２種以上の成分を台網で
５Ｕ％以下含有する前記（１）記載の尚白磁率アモルフ
ァス合金。

この合金は原料費、結晶化一度、蚊さ、強さ、脆化ＳＩ
Ｌ度等の点で禾だ十分には一足されていなかった。

本発明は、前記緒特性を有しながら、Ｉ＃岨が容易でか
つ安価な炭素系高ろ磁牟非晶簀駄合金を提供することを
目的とするものである。すなわち本発明は実質的に下記
の式で不される成分組成よりなることを符倣とする炭１
ｇ糸Ｉ％！力磁帯非晶實獣台金である。

ＦｅａＭｃＱ（１ （式中ＦｅａはＦｅがａ原子％、ＭｏはＣｒ　、　ＭＯ
＋　Ｗのうちから遺はれる伺れかｌ槓または２ｅ１１以
上がＣ原子％、ＱｄはＣかｄＨ子子宮含有れていること
をボし、ａは６４〜８４、Ｃ１Ｊ　４〜ｌ　ＩＪ　、　
ｄｆｊ１２〜２６の範囲内にあり、ａ、Ｃ及びｄの和は
実質的にｌＯｏである。但しＭがＷのみよりなることは
ない。） １１１６ａＭｏＱｄ （式中ＦｅａはＦｅがａｍ千％、Ｍ。はＯｒ　、　ＭＯ
、ｗのうちから選はれる何れが１櫨または２種以上がＣ
原子％、ＱｄはＣがｄ原す％含有されていることを示し
、ａは６４〜８４、Ｃは４〜１０ｓｄＧ；ｔ１２〜２６
の１ｌｌｉＺｌｆｆｌ内にあり、ａ＋Ｘ〜Ｃ及びｄの和
は実質的に１００であり、がっ見を婢成するＣの一部か
４原子％以下のＮでｋｍされてなるもの。

（Ｉｆ　Ｌ、　ＭかＷのみよりなることはない。）本発
明者等は、押金−元素として炭素（またはその一部を菟
素で直侠）を含む鉄合金か広い組成軛囲で容易に非晶質
化し、しかも唆れた高透磁率の符牲を持つ安価な合金で
あることを＃規に知見して、本発明を完成したのである
。

次に本光゛明を評細に説明する。

これまで良く知られている非晶質合金において廉価な合
金は鉄を主体としたものであり、例えばＦｆ３＠６Ｐ＠
Ｏｓ　　Ｆｅ８０Ｂ＄１０　％　　Ｆｅ８０”ｌ５Ｂ８
　ｓ　　”ｑｓＳｌｌｂＢｌｏ−Ｆｅ　　ｓｉｐ　　　
ｙｅ　　ｐ　　ａ　　などのように鉄と非金７５　１５
１０’　　　８０　［１） 真元素Ｐ　、　Ｂ　、　Ｓｉ　、　Ｏとの組合せであっ
た。しかるに、本発明者らは非晶質化するために８贅な
添加剤であるこれら半金属元素には各々−長一麹がある
ことを見出した。その効果を−めて第１表に示す。同表
中には狩性を◎（潰〕、○（良ン、×（可）でもって評
価しである。

同表より、Ｇｅは総ての点で好ましくなく、Ｐは原料費
、非晶質形成能、耐食性等の性質は良いか、それら以外
の性質は好ましくない。特に俗解中に有害ガスを莞生じ
、また加熱中に材料の脆化を促進するので聞−の多い元
素である。同表中ＳｉおよびＢは耐食性を低下させる作
用を有する点で好ましくなく、またＢは原料費が高いと
いう欠点を有する。とくに、Ｃは磁束密度を最も低下さ
せな−い元素である。すなわち前記諸元素に対してＣは
同表より明らかな如く総ての点において好ましい性質を
有する元素であることが判った。

かくして本発明者等は、非晶質化に奇手する前記半金属
中０だけを含む非晶質鉄合金について畦細に研死して不
発明を完成したのである。

一般に、非晶質合金は液体状態から憩連に冷却すること
によって得られるが、このために種々の冷却方法が考え
られている。例えはａｍ回転する呻 １つの円板の外周圓上（第１図（〜）または高速にお互
に逆回転する２つのロールの聞（第１　図ｔｂ）　）に
液体金属を連続にｌ！Ｊ出させて、回転円板または双ロ
ールの表面上で１０５〜１０６“Ｃ／秒程度の速度で急
冷凝固させる方法が公知である。また最近本発明者等が
発明した溶融金属から直接幅広１１Ｉ帯板を製造する方
法ならびにその製造装置（特開昭５１−１２５２２８号
、同５Ｂ−１２５２２９号）を用いることができる。

本発明の非晶質鉄合金も同様に液体状態から急遂に冷却
することによって得ることができ、上記の開方法によっ
て線または板状の不発明の非晶質合金を製造することが
できる。また、高圧カス（窒素、アルゴンガスなど）に
より液体金属を吹き地はし、対間する冷却用銅板上で微
粉状に急冷凝固させる例えはアトマイザ−などにより数
μｍ〜敏ｌＯμｍ程度の非晶責合金粉末を製造すること
かでき、この合金は半金属としてＯを、あるいはＣの一
部の代替として４原子％以下のＮで置換することもでき
、したがって従来の非晶質合金に較べて安価であるばか
りでなく、製造が容易であるため不発明の災素糸非晶貿
欽合金よりなる粉末、梅、あるいは板を工業的規模で製
造することがきる点において極めて有利である。なお本
発明合金にあっては通常の工業材料中に存在する程度の
杢純物、例えはＰ　、　Ｓｉ　、　Ａｓ　、　Ｓ　、　
Ｓｂ　、　Ｚｎ　、　Ｏｕ　。

Ａ／などが小皺含まれても本発明の目的を達成すること
ができる。またＭの”一部を１０原子％以下のＶ　、　
Ｔａ　、　Ｉｎまたは５原子％以下のＮｂ　、　Ｔｉ　
、　Ｚｒを含ませても本発明の目的を達成することがで
きるＯ 本発明の非晶質鉄合金は成分組成上から下記の諸グルー
プに大別することができる。

（〜　Ｆｅ　−ｃｒ　−ｃ （ｂ）　　Ｆｅ　−ＭＯ−０ （Ｃ）　　ｒｅ　−ｃｒ　−１０−ａ （ｄ）　　Ｆｅ　−Ｏｒ　−Ｗ　−０ （Ｑ）　　Ｆｅ　−ＭＯ−Ｗ　−０ （ｆ）　　Ｆｅ−（３ｒ−Ｍｏ−Ｗ−０次は本発明にお
いて、成分組成を限定する地山を説明する。

Ｆｅが６４原子％より少ないと、磁化が低下し約２００
０Ｇ以下となり、また８４原子％より多いと非晶質合金
を容易に得ることが困難であるのでＦｅは６４〜８４原
子％の範囲内にする必要がある。

Ｑは１２原子％より少ないが、あるいは２６原子％より
多いと非晶質合金を得ることが困難であるのでＱは１２
〜２６原子％の範囲内にする必要かある。

ＭｏのＣが１０以上では磁化が低下し、約２ｏｏ。

０以上となり、また４以下では非晶質が得難いのでＣは
４〜１０の範囲内にする必要がある。またＸがＷのみよ
りなるときは、非晶質化することが出麹である。

またＱの一部をＮでｒｉ１侠する場合Ｎが４原子％より
多いと急冷凝固時にＮか合金組織中に気泡として町出し
、合金の形状が恋化し、ａｉ械的強度が低゛トするので
Ｎは４原子％以下にすることが有利である。

一般に非晶質合金は加熱することにより結晶化し、非晶
質合金の特徴である延性および靭性を失なうと共に潰れ
た烏透磁率特性も低下するので、結晶化温度（’ｒＸ）
が＾い合金であることか実用上有利である。本発明の非
晶質合金のＴＸは大凡８５０〜５５０°Ｃの範囲内であ
り、ＣｒｌＭｏ１Ｗ。

Ｖ　、　Ｔａ　、　Ｍｎの含有型の増加と共にＴＸが土
性する傾向があり、したがって本発明合金は高いＴＸを
有し、熱に対して安定な合金であることがわかる。また
硬さくＨＶ）および破壊強度（σｆ）はそれぞれ８００
〜９５０　ＤＰＮおよび２８０〜３５θψ−２であり、
Ｏｒ　、　ＭＯ、Ｗ　、　Ｖ　、　Ｔａ　、　Ｍｎの含
有型の増加と共に何れも上昇する。

また一般に非晶質鉄合金は結晶化温度より低温域でも脆
化してしまう欠点のあることが知られている。本発明者
等の研究によれは、非晶質鉄合金の脆化現象はその合金
中に含有される半金属元素の含有皺と種類に大きく依存
することを知見した。

梱々の半金属元素を含む非晶９Ｍ鉄合金と本発明のＣを
含む非晶質鉄合金との脆化温度を比較した結果、本発明
合金の大部分は’　Ｆｅ５ｏＰｔｏ合金よりもより高い
脆化ｍ曳を持ち、脆化し麺く、従来脆化し難い合金とし
て知られているＦｅ８０”１０合金にはは匹敵する脆化
温度を有することを知った。この性質は磁気特性を改善
するために結晶化温度以下で熱処理する際、合金を脆化
しない点で有利である。

以上のように、本発明合金においてａが６４〜８４、Ｃ
が４〜１ｏ１ｄが１２〜２６の範囲内にある非晶質合金
は高＝ｍ率特性を有し、しかも本発明合金は原料費が安
く、結晶化温度、硬さ、強さ、脆化温度等の点で優れて
おり、新規な高透磁率合金である。第２表に本発明の前
記特性を有する合金と市販現用材料について比較して示
す。

、また本発明の高透磁率合金は結晶化温度及び脆化温度
が高いので、本発明者等が先に出願した特開昭５１−７
８９２８号の高透磁率アモル７アース合金の磁気特性改
質方法を適用して、容易に結晶化温度以下で焼鈍処理す
ることができ、また必要により前記焼鈍処理を応力下及
びまたは磁場中でも行なうことかできる。これらの焼鈍
処理により例えは用途に応じて履歴曲線の形状を調整す
ることができる。本発明の高透磁率合金は従来の金属系
高透磁率材料が使用されている変圧器、モータ及び磁気
増幅器等の鉄心、あるいは音声用、録画用及びカードリ
ーダー川等のｉ気ヘッドのコア材、磁気フィルター、熱
センサーなどの梅林または板材本発明合金の１極Ｆ６．
、Ｎｏ８０□８合金を第１図（〜の装置を用いて催０．
５譲、厚さ０．０５路のフィラメント材とし、これを２
０１Ｂ１１ｉｌ径の石英ガラス管の中央に５　ｃｍだけ
詰めた。これに外部より約１００エルステツドの磁場を
かけながら、石英ガラス管、中にｙａ８ｏ、粉末を２％
懸濁させた水溶液を１゜Ｃ婦の速度で流した。この方法
により、溶液中の強磁性粉末を９８〜９９％除去するこ
とができた。

すなわち、本合金はフィルターとして有用な材料である
。

以上本発明合金は、硬さ及び強さか大きく、耐食性に浚
れ、しかも高透磁率を有し、その上従来の非晶質合金に
比し、安価でかつ製造が容易である等の数々の特徴を有
し、多方面での使用がＪ９３侍される。

本発明の合金は用途により粉末、騙あるいは板にｍａす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図帽、（ｂ）はそれぞれ浴融合金を急冷することに
よる非晶質合金の製造装置の原理図である。 １・・・溶融金属、２・・・急冷凝固した非晶質合金の
線あるいは板、８・・・冷却用円板、４．１．ロール。 ！ 第 （ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　下記の式で示される成分組成よりなる炭素系高透磁
   率非晶質鉄合金。 ＦｅａｍｃＱｄ （式中Ｆｅａはｙｅがａｍ千％、ＭｏはＯｒ　、　Ｎｏ
   　。 Ｗのうちから透はれる何れか１種または２種以上かＣ原
   子％、Ｑｄは０がｄ原子％含有されていることを示し、
   ａは６４〜８４、Ｃは４〜１０゜ｄは１２〜２６の範囲
   内にあり、ａ、Ｃ及びｄの氾は実買的に１００である。 但しＸかＷのみよりなることはない。） ｉ　下記の式でボされる成分組成よりなる炭素系１％命
   磁亭非晶寅鉄合金。 ＦｅａｍｃＱｄ （式中ＦｅａはＦｅがａｍ子％、Ｍｏはｇｒ　ｔ　ＭＯ
   ｅＷのうちから遺ばれる何れが１櫨または２棟以上がＣ
   原子％、ＱｄはＣがｄ原子％含有されていることをボし
   、ａは６４〜８４、ｃは４〜１Ｏ１ｄは１２〜２６の範
   囲内にあり、ａ。 ｂ、ａ及びｄの和は実質的に１００であり、かつＱｔ−
   ４１成するＣの一部が４原子％以゛十のＮ’Ｔ’＠侠さ
   れてなるもの。但し樋かＷのみよりなることはない。）