JPS6016512B2 - 耐食性,耐応力腐食割れに優れた非晶質磁性合金 - Google Patents

耐食性,耐応力腐食割れに優れた非晶質磁性合金

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JPS6016512B2
JPS6016512B2 JP54008691A JP869179A JPS6016512B2 JP S6016512 B2 JPS6016512 B2 JP S6016512B2 JP 54008691 A JP54008691 A JP 54008691A JP 869179 A JP869179 A JP 869179A JP S6016512 B2 JPS6016512 B2 JP S6016512B2
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Tohoku Metal Industries Ltd
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【発明の詳細な説明】 本発明は耐食性が良く、かつ、耐応力腐食割れに優れた
非晶質磁性合金に関するものである。
近年、腐食性の強い産業排水の処理及び資源の有効利用
の面から排水中の重金属イオン等の回収が重要な課題と
なっている。この手段の1つとして高勾配磁場を利用し
て、金属微粒子等を分離及び回収する高勾配磁気分離(
日.○.M.S.と呼ぶ)技術が注目されている。まず
この方式の原理を説明する。
磁場の強さ日、磁場勾配dH左支中では、体積V、磁化
Mの磁性粒子に作用する力FはF比M.V.dH左史で
示される。
従って、磁場勾配dH/dxを大きくすることによって
強磁性粒子はもちろんのこと常磁性粒子までも吸着分離
が可能である。
この方法で排水処理を行うと、力が排水中の微粒子に直
接作用するため、従来方式(沈殿、炉週など)に比較し
て排水処理の高速化が期待できるとともに、サブミクロ
ン程度の極めて細かい或いは低濃度の金属や適当な前処
理を施すことによっては重金属イオン、有機系の微粒子
及び非磁性金属までも効率よく分離し得る可能性を有す
るものである。
そして日.G.M.Sには磁気分離用炉材を用いるが磁
界内で高勾配磁場を発生させる磁気分離用炉材は、腐食
性の強い産業排水の処理を対象とすることから耐食性の
良いこと、それから排水の処理速度を高めることから強
度が大きく耐応力腐食割れに優れた磁性合金が望まれる
従来、磁気分離用炉材としては、ステンレス磁性線(S
US410など)が使用されている。
しかしこの磁性線は、腐食性の強い環境では、結晶粒界
に基づく粒界腐食により、損傷及び破断が起る。このた
め長時間の使用には耐え得なかった。そこで磁気分離用
炉材として強度が大きく、耐食性、耐応力腐食割れに優
れた磁性合金の開発が望まれている。本発明はかかる要
望に沿って鋭意研究した結果なされたもので‘1’鉄と
ニッケル及び半金属元素(X)で構成され、組成式(F
e,−aNia)側−y×y (ただし、XはSiおよびBであり、0.3Saミ0.
65で、15くy≦30である。
)で表わされる組成で耐食が良く、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磁性合金。
{2} 鉄とニッケル及び半金属元素(X)で構成され
る特許請求の範囲第1項記載の合金にMo,Crおよび
Nbから選ばれた少くとも1種を0.2〜4.&t%(
原子%)添加すること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磁性合金。
を提供するものである。
次に本発明を詳細に説明する。
非晶質合金は、共晶付近の組成を持つ融溶金属を超急冷
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、長い原子配列を実質上
全く欠く物質である。
本発明者は、本発明の前記特定成分組成を有する非晶質
合金が、強度が大きく耐食性が良く、特に耐応力腐食割
れに優れた非非晶質合金で、磁気分離用炉材としての特
性をバランス良く兼ね備えていることを知見した。
第1表は、本発明の非晶質合金と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利用されているステン
レス磁性線(SUS410)についてそれらの成分組成
ならびに磁気特性,強度,腐食量、応力腐食割れに要す
る時間について第1表に示す。
但しB血は測定磁場100(0e)のときの磁束密度で
ある。
腐食量は320でIN−HC1(1規定の塩酸)に、1
0畑時間潰し、その重量変化より算出して求めた。
また応力腐食割れに要する時間測定には、非晶質合金の
試料の寸法は中約1.仇収、厚み約25〃mとし、又ス
テンレス磁性線(SUE410)では径100rmの市
販品を用い、それらのテープ及び線を石英綾(直径:1
80柳)にスパイラル状に巻つけ、各々の先端を接着し
、3ぞ○で瓜一日CIに浸潰し合金テープの破断に到る
時間を求めた。
なお、石葵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その最大応力〇は約
150k9/桝と推定される。第1表において試料M.
1〜5は本発明による非晶質合金の代表例であり、これ
らの非晶質合金は耐食性が良く、特に応力腐食割れに要
する時間の長いことから耐応力腐食割れに優れているこ
とがわかる。
本発明による非晶質合金は、本発明以外の非晶質合金に
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
ることが分る。
第1図は(Fe,INia)78Si,oB2非晶質合
金で、a値即ちFeとNiの組成比を変えた際の、磁束
密度(B側)、応力腐食割れにより破断するまでの時間
(分)及び腐食による重さの減量率(△W/W×100
)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(1び分
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から特異な成分組成範
囲が存在することを、本発明者は新規に知見した。非晶
質合金細線を炉村として磁気分離用ェレメントを構成す
る際に、溶接する手段(非晶質合金はそれぞれの成分組
成に応じて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が失われる。この温
度は結晶化温度と称されている。本発明の非晶質合金の
結晶化温度は約400o 〜510こ○の範囲内にある
)を用いることが難しいので、細線を支柱に巻きつける
か或は炉過槽に紬線をすめこむなどの方法で磁気分離ェ
レメントを持つ炉過槽を作ることになるので非晶質合金
紙線に加わる応力を避けることが困難である。従って、
炉材としての合金細線の耐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、本発明の非晶質合金は耐
食性が良く、特に耐応力割れに優れた特徴を有するもの
である。
次に本発明の非晶質合金の製造方法を説明する。
本発明の非晶質合金は前記の非晶質合金の組成範囲の溶
融金属を例えば少くとも1び。
C/sec以上の冷却速度で急冷凝固させて非晶質状態
が得られる方法によって製造することができる。具体的
には、すでに公知の遠心急冷法、単ロール法等で製造さ
れる。これらの製造方法によって造られる本発明の非晶
質合金テープ又はリボン状細線は単に紬線を編んで組む
のみならず機械的打抜き、電気的化学的エッチングなど
で所望の形状に加工し磁気分離用フルタェレメントに仕
上げることができる。次に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。
鉄とニッケル及び半金属元素(X)で構成され、これを
組成式(Fe,十ぶia),oo‐y×yで表わすとき
鉄・ニッケル比aを0.3Saミ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、磁気分離用炉材として用いることができ
ない。
又、0.65以上では磁束密度(B側)が減少としての
十分な特性が得られにくいので、鉄・ニッケル比aを前
記範囲に限定する必要がある。半金属元素XをSjおよ
びBの和を15〜3のt%に限定する理由は、1$t%
以下では非晶質化しにくく非晶質合金を得ることが困難
である。
又、3山t%以上でも非晶質化しにくくしかも磁束密度
(B,。。)が著しく減少し炉材としての十分な特性が
得られないことによる。次に、添加物としてMo,Cr
およびNbから選ばれた少くとも1種の金属を0.2〜
4.$t%の添加量に限定した理由は0.松t%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、4.&t%以上の添加量では磁束密度(BOO
)が減少し、炉材としての十分な特性が得られ難にこと
によるものである。
次に本発明を実施例によってその効果をさらに明らかに
する。
実施例 1 鉄とニッケルの組成比の効果を明らかにするため組成式
(Fe,‐Nia)7ぶi,oB位でa=0,0.1,
0.2,0.3,0.4,0.6,0.8の成分組成を
有する非晶質合金を作製した。
その製造方法について説明すると前記組成の合金を先端
に0.50脚の円孔を有する石英ガラス管内に押入し、
加熱して溶解した。
この溶融合金をアルゴンガスの加圧(0.4k9′の)
下で、石英ガラス管より150伍pmで回転する鋼製ロ
ール(単ロールで直径3000肌)の表面に噴出せしめ
ることにより急冷し、中約1.仇収、厚み約0.025
凧の非晶質合金細線を作製した。これらの紬線をX線回
折で調べたところ、いずれも非晶質化されていることが
確認された。こられの非晶質合金紐線を前記した腐食試
験の方法で調べた結果が第1図a,b,cである。
この図から明らかな如く、aが0.30以上では応力腐
食割れを受け難いこと、さらには耐食性の目安である重
さ軽減率も改善されていることから磁気分離用炉材とし
て好適であるとが分る実施例 2 (Feo.6Nio.4)78Si,oB2の成分組成
を有する非晶質合金細線を用いて磁気分離による炉過装
置を作つた。
第2図において炉4を内包せる槽の大きさが直径130
肋で高さ75側の円筒の枠体1を用い、炉材4として、
総量量約1gの非晶質合金紬線(中0.1〜1.仇吻、
厚み7〜35山m)を充填した炉過槽(充填率約1.3
%)で印加磁界(コイル6)10のeのものとで平均粒
径0.18〃mの酸化鉄粉末約0.2肌t%を含む水溶
液を供給パイプ2から0.3夕/分の割合で流通せた結
果酸化鉄粒子の炉材に対する吸着率は9%であった。
さらにこの後炉村炉過槽を洗浄し、炉材を充填した炉過
槽をIN一日CI(3が0にて)に10畑時間浸積さた
後に前記と同様な方法で酸化鉄の水溶液を流し酸化粒子
の吸着率を調べたところ吸着率は99%を示した。
また、酸澄による炉過槽の中の炉材は総重量に対して6
%程度減少したのみで、紬線の破断はみられなかった。
なお吸着率は、炉過前の水に含まれる酸化鉄の濃度W,
と、コイル6により100(0e)の印加磁界のもとで
、流通させて、吸着分離した後の水に含まれている酸化
鉄濃度W2とすると、(W,一W2)/W,×100(
%)により求めた。
以上の様に、本発明の非晶質合金は耐食性が良く、特に
耐応力腐食割れに優れた特徴を有することから腐食性の
強い産業排水などの処理を対象とした磁気分離装置の炉
材として好適であり、しかも寿命が長い為操業時間が長
くできる。或いは、磁気特性が良好である為に高速処理
が行なえるなど、きわめて産業上有効なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は(Fe,〜Nia)78Si,oB2非晶質合
金で、FeとNiの組成比を変えた際のa図は磁束密度
(Boo)、b図は応力腐食割れにより破断するまでの
時間(分)及びc図は腐食による重さの減量率(△W/
W×100)を示す図である。 第2図は炉材として本発明の非晶質合金を用いた磁気分
離装置の一実施例の概略を示す断面図である。1…枠体
、2・・・供給パイプ、3・・・排出パイプ、4・・・
炉材、5・・・金網、6・・・コイル、7…微粒子等含
む処理前流体、8・・・炉過処理された流体。 溝丁図第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 鉄とニツケル及び半金属元素(X)で構成され、組
    成式 (Fe_1_−_aNi_a)100−yX_y
    (ただし、XはSiおよびBであり、0.3≦a≦0
    .65で15<y≦30である。 )で表わされる組成で、耐食性が良く、かつ、耐応力腐
    食割に優れていることを特徴とする非晶質磁性合金。 2 鉄とニツケル及び半金属元素(X)で構成され、組
    成式 (Fe_1_−_aNi_a)_1_0_0_−
    _yX_y (ただし、XはSiおよびBであり、0.
    3≦a≦0.65で15<y≦30である。 )で表わされる組成の合金にMo,CrおよびNbから
    選ばれた少くとも1種を0.2〜4.5at%(原子%
    )添加してなる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磁性合金。
JP54008691A 1979-01-30 1979-01-30 耐食性,耐応力腐食割れに優れた非晶質磁性合金 Expired JPS6016512B2 (ja)

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JPS55104450A JPS55104450A (en) 1980-08-09
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US7553382B2 (en) * 2005-02-11 2009-06-30 The Nanosteel Company, Inc. Glass stability, glass forming ability, and microstructural refinement
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