JPS60234746A - 非晶質金属細線 - 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、加工性の改良された非晶質金属細線に関する
ものである。

溶融金属を超急冷すると、非晶質の金属が得られ、しか
も結晶質金属より優れた諸性質を有することが知られて
いる。すなわち、ｉ械的強度が高いことや耐蝕性に優れ
ていること、また遷移金属を主体とする組成の合金は電
磁気特性に優れていることなどがその代表的な特性とし
て知られている。従来、これらの非晶質の優れた特性を
生かすべく、フィルム、リボンの形で実用化の検討がな
されてきている。

一方、非晶質金属の線や、その線を製造する方法につい
ても、すでに数多く知られ、特に最近では、その製造が
難しいとされていた円形断面を有する線の製造方法も紹
介されており、実用化に近づきつつある。しかしながら
、リボンも含めて従来知られている線のままでは、撚り
、織り２編み等の高次加工に耐えることができず、実用
性を十分満足する段階には未だ到達していないのが現状
である。この金属線材を実用する際には、多くの場合７
巻きつけ、撚糸９編成、製織等の加工工程を経ることが
必要であり、この場合には線拐が適切な強度や伸度を有
する他に、大変形が可能で。

かつ、どの方向にも曲げるという性能を十分に有してい
ることが必須条件となる。現在非晶質金属線材として知
られているアモルファス金属リボンの場合には、その形
状から明らかなように偏平であるがために変形が異方的
であり、そのような高次加工が行い難＜、得られるもの
も実用性に乏しいものになる。

また、リボン状の線材とは別に円形断面を有する非晶質
金属線材を提供する試みもすでに数多く提案されている
。例えば、特開昭５４〜９９０３５号公報には遷移金属
と非金属との適正な組成からなる溶融物を急冷して得た
非晶質金属針金は、構造的にモロイ性質を有する線であ
り、上記したごとく。

撚り、＊す９編み等の高次加工に耐えることができない
。

また、特開昭５６−１６５０１６号公報には２回転ドラ
ム内に遠心力により液体層を形成し、この液体層に溶融
金属流を噴出して冷却固化させて円形断面を有する非晶
質金属細線を得る方法が提案されている。この方法を第
１図によって説明すると、１は駆動部２によって回転す
る円筒状ドラム（以下回転円筒状ドラムという。）で、
４は回転軸３を支える軸受を示す。回転円筒ドラム１の
構造は回転軸３にその中心部を固設した円板部ＩＡと２
円筒状の形状を有してその内壁部に遠心力によって液体
層５と、製造された金属細線６とが保持される円筒部Ｉ
Ｂと９円筒部ＩＢの外端をドーナツ形状となして液体層
５の深さを保持するとともに。

溶融金属のルツボ９．ノズル７と液体補給部（図示省略
）との回転ドラム内部への挿入及び製造された金属細線
の取り出しを可能にした開口部を有する外縁部ＩＣとで
構成されており９回転円筒状ドラム１の円筒内壁に形成
された液体層５に向けて噴出する溶融金属流８は、ルツ
ボ９の中にあらかしめ投入された金属原料を不活性ガス
雰囲気下で供給しつつ加熱袋Ｒ１Ｏによって溶融し、不
活性ガス導入管１１よりバルブ１２を開けて導入した噴
出用不活性ガスの圧力によってルツボ９の先端のノズル
７より噴出せしめることによって噴出金属流８は直ちに
液体層５に浸入して１回転円筒状ドラムｌの内壁に遠心
力によって引き取られ、急速に冷却されて金属細線６と
なるものであり、金属細線６はドラバヘス装Ｗ（図示省
略）によってトラバース運動させて回転円筒状ドラムｌ
の内壁に均一な束に形成させる。この際液体層５は循環
装置によって常に更新され、液温は一定に保たしめられ
る。

上記の装置及び操作方法によって非晶質金属細線が製造
されるので円形断面を有する非晶質金属細線の製造方法
としては非常に優れた方法ではなるが、ときとして製造
された非晶質金属細線に線径斑が生じ、上記したごとく
、撚り、織り９編み等の高次加工に耐えることができな
くなることもあり、高次加工性に優れた非晶質金属細線
は未だ得られていないのが現状である。

そこで本発明者らは、このような現状に鑑み。

高次加工性に優れ、実用性能を十分に満足し得る非晶質
金属細線を提供することを目的として鋭意研究した結果
、特定の曲げ特性を有する非晶質金属細線が、上記の目
的に適合しうろことを見出し。

本発明に到達した。

すなわち１本発明は２次式（１）及び（２）を満足する
曲げ特性を有し、かつ断面が円形である加工性の改良さ
れた非晶質金属細線である。

θｍａｘ−θｍｉｎ≦４Ｑ　−−−−−−−−−−−−
−−＜１＋（但し、θｍａχは非晶質金属細線の最大破
壊曲げ角度（度）、θｍｉｎはその非晶質金属細線の最
小破壊曲げ角度（度）を表す。） （但し、Ｌは非晶質金属細線の平均線径（ｍｍ）　。

θは平均破壊曲げ角度（度）を表す。）本発明で破壊曲
げ角度とは、第２図に示す試料台上に３±０．３　ｍｍ
の間隔に設置された直径０．９±０．１１の円柱状支点
Ｃ，，Ｃｔに２０１の長さの非晶質金属細線の試験片す
をセットし、支点Ｃ３゜Ｃ２と同じ曲率を有する押し曲
げ支点Ｃ３を移動させて試験片すを曲げ変形させ、破壊
が生ずる瞬間の角度Ａ（度）を読み取った後、１８０度
よりＡ（度）を差し引いた植（θ）をいう。曲がりやす
い材料ではθは大きく、破壊しやすい材料ではθは小さ
く、測定時に破壊しないものは１８０度と定義する。特
に非晶質金属細線は、断面内に構造異方性があり、同一
細線でも破壊曲げ角度角度に差が生じる。例えば、断面
が真円ではなく、長方形やダ円形のような形態異方性が
あり、細線の長手方向に断面が不規則な連続線（いわゆ
るムラの大きな線）の場合、この線を、長手方向に何点
か押し曲げ破壊させると、線径が大きいとき、破壊曲げ
角度θは小さく、一方線径が小さいとき、θは大きく観
測される。これは、線径の大きな方向では、少しの角度
だけ曲げても材料表面にかけられる実質的なひずみは大
きくて、その材料の破壊ひずみをこえてしまい、破壊が
生じ、線径の小さな方向では大きく曲げないと破壊ひず
みをこえないためである。このように、線のムラの大き
な材料や１円形断面から太き（はずれた異方性の大きな
断面を有する線材の場合には９曲げ試験をランダムに多
数点行うと、θに大きなばらつきが生じる。

また、線の断面が真円である材料でも、非晶質金属線の
場合１部分的に結晶が混在していたりするとそロイ部分
となって、やはり曲げ角度θに大きなばらつきが生しる
。すなわち、非晶質金属細線の破壊曲げ角度のばらつき
のうち、最大のθ　（−〇ｍａｙ　）と最小のθ　（＝
θｍｉｎ　）とが生しる。

本発明にいうθｍａｘとθｍｉｎとは、得られた非晶質
金属細線の両端より各５ｍずつサンプリングし、少なく
とも２０カ所測定したときの最大のθと最小のθをいう
。このθｍａ×とθｍｉｎとの差が。

４０を越えると、非晶質金属細線を撚ったり、織ったり
３編んだりするような高次加工性が失われてくるのであ
る。

次に弐（２）は、非晶質金属細線の平均破壊曲げ角度（
θ）が、平均線径（Ｌ）とも関連するため。

の値が、　１０．０を越えると、非晶質金属細線を撚つ
たり、Ｗｉったり９編んだりするような高次加工性が失
われてくるのである。

ここの式（２）でいうθとは、上記した少なくとも２０
カ所測定したときの平均のθをいい、またＬとは、その
２０カ所を測定したときの平均した値をいう。

下で、かつ切断伸度が１．７％以上有する非晶質金属細
線が好ましい。

本発明の非晶質金属細線を得るには２例えば。

第３図に示す装置を用いて製造すればよい。この装置は
、前記した特開昭５６−１６５０１６号公報に記載され
ている装置を改良したもので、２０１は円筒長を任意の
広範例えば、２００ｍｍとした回転円筒状ドラムで、そ
の円周面には仕切板２１４及び２１４”によって液層＄
２１５を形成し、液体層を仕切る。仕切板２１４．２１
４’の高さ及び幅によって液体層の深さく約２０１）及
び幅（約８０ｍｍ）が規定されている。

すなわち、２０１は回転円筒状ドラムであり、これは２
０１Ａの円板部、　２０１Ｂの円筒部、　２０１Ｃの外
縁部とからなっている。さらに１円筒部の内側には。

２１４、２１４’で示される仕切板が設けられている。

２１６は溶湯を吹き出す噴出炉系であり、これは２０９
のノズル部と２１０の加熱装置とから成っている。冷却
液は、２１４．２１４’で仕切られた間に入れられ、２
０１の回転円筒状ドラムの回転に伴って。

ドラムの周方向に層状に形成され、液体層２１５となる
。合金溶湯は、２１０の加熱装置によりノズル２０９内
で溶解され、適正なガス圧によりノズル下端の孔から噴
出させられ２回転円筒ドラムの内側に仕切板によって仕
切られ、乱れのない水層２１５中に導入され、冷却固化
される。冷却固化後、水層を吸引、除去後、ドラムを停
止させ、ドラム壁面より非晶質金属細線２０６をトラノ
＼−ス２１３させながら採取すればよい。回転円筒状ド
ラムの内周面に設けると仕切板によって形成される液層
は。

実質上幅が５ＩＩＩＩ１１〜１１００ｆｆ１で、かつ深
さが１（ｌｎｎ＋〜８０ｍｍであることが好ましい。

このように、液層の幅及び深さをコントロールすること
により、冷却液体流の乱れが著しく減少し、従来困難で
あった冷却液体の高速運動の安定性が増した結果、冷却
能が向上し、より高性能。

すなわち１本発明の非晶質金属細線が得られたものであ
る。

本発明に適用される非晶質金属は「サイエンス」第８号
、　１９７８年６２〜７２頁１日本金属学会会報１５巻
第３号、　１９７６年１５１〜２０６頁、「金属Ｊ　１
９７１年１２月１日号７３〜７日頁、さらには特開昭４
９−９１０１４号。

特開昭５０−１０１２１５号、特開昭４９−１３５８２
０号、特開昭５１−４０１７号、特開昭５１〜４０１８
号、特開昭５１−４０１’号、特開昭５１−６５０１２
号、特開昭５１−７３９２０号、特開昭５１−７３９２
３号、特開昭５１−７８７０５号、特開昭５１−７９６
］号、特開昭５２−５６２０号、特開昭５２−１１４４
２１号など多くの公報に記載されている。この中で、実
用特性上、特に好ましい合金組成としては、　Ｆｅ又は
Ｃ。

を主体とする金属−非金属の組合せの合金が挙げられる
が、これらは強度、伸びに優れている他に。

電磁気特性にも優れている。また、　ＮｉやＣｒを含有
するものは耐蝕性をあわせ持つ。さらに、Ｃｒ含量の高
いものは、硬度が増す。特にＦｅ又はＣｏを、少なくと
も５０原子％以上、好ましくは６０原子％以上さらに好
ましくは６５原子％以上含有する合金が好ましく、この
Ｆｅ、　Ｃｏの他に含有してもよい元素としては、　Ｎ
ｉ、旧＋　Ｖ＋　Ｓｎ＋　Ｃｒ＋　Ｔａ＋　Ｚｒ＋　Ｍ
ｏ、　Ｍｎ＋Ｗ、　Ｎｂなどが挙げられる。一方非金属
としては。

Ｐ、Ｂ＋　Ｃｒ　Ｓｉ、　Ｇｅなどが挙げられ、その中
でもＰ。

Ｂ、　Ｃ，Ｓｉが好ましい。また優れた加工特性を示す
ものを例示すると、Ｐｅ−５ｔ−Ｂを主体とする合金と
Ｆｅ　−Ｐ　−Ｃ，Ｇｏ−５ｉ　−Ｂを主体とする合金
が挙げられる。さらに２本発明をより好まし〈実施する
ためには、これらＦｅ−５ｉ−Ｂ、　Ｆｅ　Ｐ−Ｃ，Ｃ
。

３−３ｉ−Ｂ系の非晶質金属において、以下の条件を満
足するものが望まれる。すなわ゛ち、　３４１７原子％
以下で、Ｂが１０〜２０原子％で、ＳｉとＢとの和が１
７〜３０原子％であり、残部の９０原子％以上がＦｅよ
りなる組成を有する合金、また、　Ｐ８〜１６８〜１６
原子５〜１６原子％以下で、ｐｋ：、ｃとの和が１５〜
２８原子％であり、残部の９０原子％以上がＦｅよりな
る組成を有する合金、また、　５ｉ１７原子％以下で、
Ｂ１１〜２０原子％で、　ＳｉとＢとの和が１９〜３２
原子％であり。

残部の９０原子％以上がＣｏよりなる組成を有する合金
である。　本発明の非晶質金属細線は、真円度０．８以
上の円形断面を有している。この真円度とは、同一断面
の最長軸直径Ｌ　ｍａｘと最短軸直径Ｌ　ｍｉｎとの比
Ｌ　ｍｉｎ　／Ｌ　ｍａｘをいう。

本発明の非晶質金属細線は、上記物性を有するため、撚
ったり、織ったり１編んだりするような高次加工ができ
るので、タイヤコード、ベルト用補強材、プラスチック
用補強材、耐放射線用材料。

電磁しやすい用材料、メソシュ状フィルター、よりコー
ドなどの幅広い分野に適用することができる。

以下本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１〜１１．比較例１〜４ 第３図に示す装置を用いてＦｅ７ｑＳｉｓ　Ｐ＋　Ｂ＋
＋＋　Ｃｒ（原子％）なる組成を有する合金を、直径０
．１３ｍｍφの孔径を有する石英ノズルより、１３００
℃の温度で吹き出し、内径６０ｃｍのステンレス製ドラ
ムの内壁に形成された１０℃の水層にて冷却する回転液
中紡糸法にて、非晶質金属細線を製造し、採取した。

この際、ドラムの内壁に周方向に沿って平行に高さ５０
ｍｍの仕切板を表１に示す各種幅に設け、この内部に水
層を表１に示す各種高さに形成させた。

その結果を表１に示す。

また、比較のため、第１図に示す従来の装Ｎ（幅３００
ｍｍ）を用いて上記と同様にして非晶質金属細線を製造
した。

その結果も表１に示す。

なお、上記の得られた非晶質金属細線の長さは３００　
ｍであり、その両端各５ｍずつ切り取り、その中より２
ｃｍのサンプル２０点をランダムに取り出し表１に示す
性能を測定した。

なお１表１中の織り性については、各細線を用いてＩＯ
メソシュの角目手織の金網を２５ｃｍ２の面積に作製し
たときに、その面積中に見出される線の切断力所数をし
らべ、全く切断が見られなかった場合を◎で示し、１カ
所〜５カ所までをＯで示し。

６カ所〜１０カ所のものは△で示し、１１力所以上のも
のは×で示した。

表１より、しきり幅を規制した得た本発明の非晶質金属
細線は１式（１）及び（２）をすべて満足しており、織
り性の結果も良好であったが、しきり板をもうけていな
い装置で得た比較例１〜３の非晶質金属細線は、弐（１
１及び（２）をすべて満足しておらず。

織り性の結果が悪いことが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来装置の概略断面図、第２図は。 本発明における破壊曲げ角度を測定するための説明図、
第３図は１本発明に用いる装置の一実施例を示す一部概
略縦断面図である。 ］＋　２０１−　回転円筒状ドラム、　５．２１５−液
体層。 ６．２０６−非晶質金属細線、　９．２０９−ルツボ。 １０、２１０−一加熱装置、２１４．２１４’−仕切板
特許出願人　ユ＝：Ｐ力株式会社 ｔｌ　図 ２０Ｊ　Ｂ 蓼５１Σ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１次式（１）及び（２）を満足する曲げ特性を有し
   、がつ断面が円形である加工性の改良された非晶質金属
   細線。 θｍ８ｘ−θｍｉｎ≦４０　−−一−−−−−−−−−
   −（１）（但し、θｍｎＸは非晶質金属細線の最大破壊
   曲げ角度（度）、θｍｉｎはその非晶質金属細線の最小
   破壊曲げ角度（度）を表す。）（但し、Ｌは非晶質金属
   細線の平均線径（ｍｍ）　。 θは平均破壊曲げ角度（度）を表す。）