JPS60131951A - 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】 本発明は、液中に混入している磁性粒子を小さい磁界の
もとて能率良く吸着分離するための磁気分離素子に適し
た非晶質合金に関するものである。

従来、高勾配磁気分離素子として、磁性ステンレス等の
強磁性合金材料が使用されて来た。しかし、これらは残
留磁束密度が高いため、これらにより構成されたフィル
ターは、その再生洗浄時に多量の洗浄液を必要とする。

また、耐食性が悪いため金属表面にサビが生じ高勾配磁
気分離装置稼働中にその表面からサビが離脱し、処理液
中に混入する。その結果、磁性ステンレス等の強磁性材
料は、磁気分離効率を低下させる等の欠点を有している
。

これらの問題を解決すべく、近年、低残留磁束密度、高
耐食性等の優れた性質を有する非晶質軟磁性合金が注目
されるようになって来た。非晶質合金は、その製造上の
特質から、主に連続薄帯となシ、磁気分離素子として使
用する場合には、磁気分離機構上狭幅薄帯（幅２ｔａｎ
以下、板厚５０μｍ以下）とすることが必要となる。こ
こで、非晶質合金薄帯を製造する場合′には１通常、溶
湯噴出端に所定の薄帯幅以下の径の小孔を有するノズル
が使用される。しかし、必要とする小孔の径が約０、１
　ｔａｎ以下になると加工が非常に困難であシ、かつ小
孔を有するノズルによる非晶質合金薄帯の量産性は、広
幅非晶質薄帯のそれに比べ著しく低下する。

本発明は、上述の如き従来から使用されている結晶質強
磁性合金材料及び非晶質強磁性合金のもつ欠点を解決す
べく鋭意研究した結果なされたもので。

鉄、ニッケル、白金族元素及び半金属元素で構成され１
組成式 ％式％ （ただし２Ｍは＋Ｓｉ＋Ｂ、Ｐ及びＣより選ばれた少く
とも２種以上であシ、ＮはＲｕ　ｒ　Ｒｈ　ｔ　Ｐｄ　
ｔＯｓ　＋　Ｉｒ及びｐｔよシ選ばれる少なくとも１種
であり、　０．３　＜　ａ≦０．６　、１５＜ｘ＜３０
　。

ｏ、　ｓ　＜　ｙ　＜１０原子チである。）で表わされ
る組成で、耐食性が良く、かつ、耐応力腐食割れに優れ
ていることを特徴とする非晶質合金に、　ＷＣ。

Ａｔ２０３　＋　Ｔｉｃ　＋　ＺｒＣ、ＺｒＯ２、ＶＣ
、ＭｇＯ、ＮｂＣｒＴａＣ及びＭｏ２Ｃから選ばれる少
なくとも１種の微粒子を分散させたことを特徴とする微
粒子分散型非晶質合金を提供するものである。

属を超急冷し、結晶化がおこる前に凝固させてガラス状
の固体とすることによって得られるもので。

一般にアモルファス合金またはガラス化金属と称され、
長周期にわたる規則的な原子配列を実質上全く欠く物質
である。本発明者は２本発明の前記特定成分組成を有す
る。高融点微粒子無分散の非晶質合金が１強度が大きく
耐食性が良く、特に耐応力腐食割れに優れている非晶質
合金で、磁気分離素子としての特性をバランス良く兼ね
備えていることを知見した。そのため、前記の欠点を解
決し、経済性の優れた高勾配磁気分離素子を提供すべく
、高融点微粒子を分散させた非晶質合金薄帯を開発した
。

ｉｆ表は２本発明の微粒子分散型非晶質合金。

本発明の成分組成の範囲外の非晶質合金及び従来一般に
使用されているステンレス磁性線（５ＵＳ４１０）につ
いてそれらの成分組成ならびに磁気特性、腐食減量、応
力腐食割れに要する時間及び強度について示したもので
ある。

以下余日 但しｌ　Ｂ１０（ｌは測定磁場１００　（Ｏｅ）のとき
の磁束密度である。腐食量は３２℃で１Ｎ−ＨＣｌ　（
１規定の塩酸）に１００時間浸漬し、その重量変化よシ
算出してめた。

応力腐食割れに要する時間測定には、非晶質合金の試料
寸法は巾約１．０　ｍｍ　、厚み約２５μｍのものを用
い、ステンレス磁性線（５ｔｒｓ　４１０　）では径１
００μｍの市販品を用い、それらのテープ及び細線を石
英ガラス捧（直径：１，８φ叫）にスパイラル状に巻き
つけ各々の先端を接着し、３２℃でｌＮ−ＨＯ２に浸漬
し２合金テープの破断に到る時間をめた。なお１石英ガ
ラス棒に巻いた非晶質合金テープの表面と内側ではそれ
ぞれ張力と圧縮力を受けるが、その最大応力（σ）は約
１５０　ｋｇ／ｌｔｒｍ２と推定される。

第１表において試料扁１〜６は本発明による微粒子分散
型非晶質合金の代表例であシ、これらの微粒子分散型非
晶質合金は耐食性が良く、特に強度は無分散の非晶質合
金に比べ増大していることがわかる。このことから微粒
子分散型非晶質合金は無分散非晶質合金よシ優れている
と言える。

本発明の微粒子分散型非晶質合金は２本発明以外の無分
散非晶質合金に比し耐応力腐食割れに対し格段に優れて
おり、又、ステンレス磁性線に比しては腐食量において
格段に優れていることがわかる。

第１図は（Ｆｅ１−ａＮｉａ）７ｓＳｉ１ｏＢ＋２Ｒｕ
２＋ＺｒＯ２３体積チ微粒子分散型非晶質合金で、ａ鎖
部ちＦｅとＮｉの組成比を変えた際の磁束密度（Ｂｌｏ
ｏ　）　ｓ応力腐食割れによシ破断するまでの時間（分
）及び腐食による重さの減量率（ΔＷ／ＷＸ１００％）
を示す。

なお、これらの試験方法は前述と同様である。

この図から明らかな如く、応力腐食割れは。

ａ　＝　０．２の成分組成の非晶質合金で著しく極めて
短時間（３０分程度）で破断すること、更にはａ　＝　
０．４の非晶質合金では応力腐食割れを受け難いことが
分かる。

非晶質合金を磁気分離素子として使用する際に。

溶接する手段（非晶質合金はそれぞれの成分組成に応じ
である温度で結晶合金に変化する。このとき、非晶質合
金としての特性は失われる。この温度は結晶化温度と称
されている。これらの現象は微粒子を分散させた場合で
も変わらない。本発明の微粒子分散型非晶質合金の結晶
化温度は約４００℃〜５５０℃の範囲内にある）を用い
ることが難しいので薄帯を支柱に巻きつけるか或は濾過
槽につめ込むなどの方法で磁気分離フィルターを作るこ
とになる。それ故非晶質合金薄帯に加わる応力を避ける
ことは困難である。従って、磁気分離子としての応力腐
食割れの改善はきわめて重要である。

前記した如く１本発明の微粒子分散型非晶質合金は、耐
食性が良く特に応力腐食割れに優れた特徴を有するもの
である。

次に、高勾配磁気分離方式の原理を説明する。

磁場の強さＨ１磁場勾配ｄＨ／ｄＸ中では２体積Ｖ。

磁化Ｍの磁性粒子に作用する力Ｆは Ｆ　Ｍ　Ｍ−Ｖ−坦で示される。

Ｘ 従って、磁場勾配ｄＨ／ｄＸを大きくすることにより。

強磁性粒子にかぎらず常磁性粒子までも吸着分離が可能
となる。

次に、従来から用いられている細線及び狭幅薄帯による
磁性粒子の吸着原理及び微粒子分散型非晶質合金薄帯の
磁性粒子吸着原理を説明する。第２図は、ａ線による印
加磁界の収束の様子を示した断面図である。同図中矢印
で示した磁束の間隔が狭い所はど磁場勾配が大きい。従
って、磁性粒子は印加磁界方向と平行な円形断面の円周
上の動径方向に吸着される。第３図は、狭幅薄帯による
磁性粒子の吸着を示した断面図である。第２図に示した
と同様、狭幅薄帯表面上で磁束の間隔が最も狭くなり、
磁場勾配が最大となる。従って磁性粒子は薄帯表面上に
吸着される。第４図は、微粒子分散型非晶質合金薄帯に
よる磁性粒子の吸着を示した断面図である。印加磁界の
磁束は微粒子が分散している下地である非晶質合金に収
束する。

このため前記細線及び狭幅薄帯と同様の磁性粒子吸着力
を有している。細線及び狭幅薄帯では、吸着分離効率を
向上させるには磁気分離素子の充てん密度を上げる必要
がある。その結果として、大きな応力が加わ９応力腐食
割れの原因となる。これは、磁気分離素子の充てん密度
の上限を規定する。これに対し、微粒子分散型非晶質合
金薄帯では、吸着分離効率の向上のためには微粒子の含
有率を大きくするだけで良く、余分な応力を加えて充て
ん密度を上げる必要がない。

以上のことから本発明の微粒子分散型非晶質合金は、高
勾配磁気分離素子として、耐食性、耐応力腐食割れ、吸
着分離効率及び経済性の点で２強磁性結晶質合金細線及
び狭幅非晶質合金薄帯より優れていることが分かり、高
勾配磁気分離素子として最適であることがわかる。

次に２本発明の非晶質合金で成分組成を限定する理由を
説明する。

鉄、ニッケル、白金族元素及び半金属元素で構成され、
こ°れを組成式（Ｆｅ　１−ａＮｔ　ａ）ｉｏｎ−ｘ−
ｙＭｘＮｙで表わすとき、鉄、ニッケル比ａを０．３≦
ａ＜０．６５に限定する理由は、ａが０．３以下では耐
食性、特に応力腐食割れが著しく起こり、磁気分離素子
として使用することができない。又、０．６５以上では
磁束密度（Ｂｌｏｏ　）が減少し、磁気分離素子として
の十分な特性が得られにくいので、鉄、ニッケル比は前
記範囲に限定する必要がある。

半金属元素ＭをＳｔ　＋　Ｂ　＋　Ｐ及びＣの中の、い
ずれか２種以上の和を１５〜３０ａｔｑｂに限定する理
由は＋　１５　ａｔ％以下では非晶質化しにくく非晶質
合金を得ることが困難である。又＋３０’ａｔ％以上で
も非晶質化しに＜＜、シかも磁束密度（Ｂｌｏｏ　）が
著しく減少し磁気分離素子としての十分な特性が得られ
ないことによる。

白金族元素ＮをＲｕ　＋　Ｒｈ　！　Ｐｄ　＋０ｓ　ｒ
　Ｉｒ及びｐｔの中のいずれか１種を０．５〜ｌ　Ｑ　
ａｔ％に限定する理由は＊０．５ａｔ％以下では耐食性
、耐応力腐食割れについての改善効果が得られにくく、
１０ａｔ％以上では磁束密度（Ｂｌｏｏ　）が減し、磁
気分離素子としての十分な特性が得られ難いことによる
ものである。

なお、添加微粒子としてのＷＣ、Ａｔ２０３　、　Ｔｉ
ｃ。

ＺｒＣ、ＺｒＯ２＋　ＶＣ＋　Ｍｇ０　ｒ　ＮｂＣ、Ｔ
ａＣ及びＭｏ　２　Ｃから選ばれた少なくとも１種の微
粒子は粒径が約２０〜５０μｍであることが好ましく、
また添加含有量は体積率で０．１〜７．０　％　子選定
するのが好ましい。その理由は０１チ以下では耐応力腐
食及び吸着分離効率の改善効果が得られに＜　＜　、　
７．０　％以上では１合金が脆くなる傾向にあるからで
ある。

以下に１本発明を図面に示す実施例を参照し。

その特徴を説明する。

実施例 原子チで（Ｆｅｏ、６Ｎｉ（１，４）７ＢＲｕ２Ｃｒ２
Ｐ１２Ｂ６の組成を有する非晶質合金に粒径が２０〜４
０μｍであるＺｒＯ２を３体積チ分散させた幅３０−２
厚み２０〜２５μｍの非晶質合金及び上記組成を有する
幅０．１　Ｈｎ、厚み２０〜２５μｍの微粒子無分散非
晶質合金を用い、夫々第５図に示すフィルターを構成し
た。磁気分散素子の充てん密度は、３０体積係とした。

このように構成されたフィルターに種々の磁界を印加し
ながら酸化鉄（Ｆｅ６０４）の粉末を混入させた水溶液
を流通させたときの酸化鉄粒子の吸着率を第６図に示す
。同図において■はＷＣ微粒子を分散させた非晶質合金
の吸着率であり、■は無分散の非晶質合金の吸着率であ
る。ここで、磁性粒子の吸着率は、濾過前の水溶液中に
含まれて酸化鉄の濃度（Ｗｌ）と１種々の印加磁界のも
とで流通させて吸着分離した後の水溶液中に含まれる酸
化鉄の濃度（Ｗ２）とによって　Ｗ、−づシーｘｉｏｏ
（チ）で示されＷｌ る。

なお、それぞれの印加磁界における吸着率の測定は、磁
気分離素子を強制水流で十分に洗浄した後に行なった。

第６図から２幅３０咽の微粒子分散型非晶質合金を用い
たフィルターは、無分散非晶質合金より小さい印加磁界
によって、より高い吸着効率を得ることができることが
わかる。これら、非晶質合金は、応力腐食割れ、サビの
発生及び細片の混入は全く観察されなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図はｒ　（Ｆｅ１−ａＮｉａ）７６Ｒｕ２Ｓｉｔｏ
Ｂ１２＋３体積％ＺｒＯ２微粒子分散型非晶質合金で、
　ＦｅとＮｉの組成比を変えた際の（、）図は磁束密度
（Ｂｌｏｏ　）　、（ｂ）図は応力腐食割れによシ破断
するまでの時間（分）及び（ｃ）図は腐食による重さの
減量率（ΔＷ／Ｗ　Ｘ　１００　％　）を示す図である
。第２図は１円形断面を有する強磁性細線による磁性粒
子の吸着のようすを示す図である。■は磁気分離素子、
２は吸着粒子、３は印加磁界の方向を示す矢印、４は磁
気分離素子近傍の磁界分布を示す矢印である。第３図は
、狭幅薄帯による磁性粒子吸着のようすを示す図である
。 第４図は微粒子分散型非晶質合金薄帯による磁性粒子吸
着のようすを示す図である。５は非晶質合金薄帯中に分
散している微粒子を示す。第５図は。 磁気分離素子として２本発明の微粒子分散型非晶質合金
薄帯を用いた磁気分離装置の一実施例の概略図を示す断
面図である。ｌは枠体、２は供給パイプ、３は排水・ぐ
イゾ、４は磁気分離素子、５は金網、６はコイル、７は
微粒子等を含む処理前流体、８は濾過処理された流体を
示す。第６図は印加磁界を変えたときの磁性粒子吸着率
を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、鉄、ニッケル、白金族元素及び半金属元素で構成さ
   れ１組成式 ％式％ （ただしＭは５ｔｌＢｌｐ及びＣよシ選ばれる少なくと
   も２種であシ、ＮはＲｕ　ｒ　Ｒｈ　＋　Ｐｄ　＋　Ｏ
   ｓ　＋Ｉｒ及びｐｔ　、ｌ：５選ばれる少なくとも１種
   であり。 ０．３＜　ａ＜Ｏ：６５．１５＜Ｘ＜３０．０．５　＜
   　ｙ＜１０ａｔ％（原子％ンである。）で表わされる組
   成で。 耐食性が良く、がっ、耐応力腐食割れに優れていること
   を特徴とする非晶質合金にＷＣ＋　ＡＬ２０３ｒＴｉＣ
   ＋　ＺｒＣ＊　ＺｒＯ２ｓ　ＶＣｒ　ＭｇＯ＋　ＮｂＣ
   ｒ　ＴａＣオヨびＭｏ２Ｃから選ばれる少なくとも１種
   の微粒子を分散させたことを特徴とする微粒子分散型非
   晶質合金０