JPS6227538A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、Ｃｏ系非晶質合金が有する低磁歪。

高透磁率、高飽和磁束密度の優れた性質を維持しながら
、バイアス磁場に対して安定な性質を有し。

断面が円形な非晶質金属細線に関するものである。

（従来の技術） 非晶質磁性合金材料は、その材料の優れた電磁気特性か
ら種々の実用化研究が進められている。

特にＣｏ−Ｆｅ−５ｉ−Ｂ系非晶質合金は、特定の組成
をとることによって極めて低い磁歪を実現できるため、
磁気ヘッド、磁気センサー等の構成材料としての期待が
大きく、さらに透磁率、磁束密度等を向上させるために
、Ｃｏ−Ｆｅ−３ｉ−Ｂ系非晶質合金に各種の元素を添
加して電磁特性を改善することが盛んに行われている。

例えば、Ｍｎを添加して結晶化温度をキュリ一点以上と
なる様にして得た合金で、キュリ一点以上で熱処理する
ことで電磁特性の改善を試みたものとして、特開昭５６
−１０２５４１号公報がある。この公報には、従来の非
晶質合金をキュリ一点以上（通常３００℃〜４００℃）
で熱処理し、冷却することでその合金の電磁特性が改善
されることは知られていたが。

Ｇｏ−Ｆｅ−３ｔ−Ｂ系非晶質合金の場合、その合金の
キュリ一点が結晶化温度より高いため、熱処理中に結晶
化するが、これにＭｎを適量添加することにより、キュ
リ一点を結晶化温度より低くシ、熱処理が可能となり、
電磁特性に向上がみられたと記載されている。

一方、断面が円形なＣｏ系非晶質金属細線としては、特
開昭５７−７９０５２号公報がある。この公報には、真
円度が９０％以上で、線径斑が４％以下の非常に均一な
形状を有する高品質の金属細線が記載されている。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のＣｏ系非晶質金属１例えば前記した特開昭５６−
１０２５４１号公報に記載されているＣｏＣｏ−Ｆｅ−
３ｉ−Ｂ−からなる組成で本発明者らが１片ロール法を
用いて非晶質金属リボン材を作製したところ、低磁歪、
高透磁率、高飽和磁束密度であったが、バイアス磁場が
印加されると透磁率が急激に低下した。すなわち、Ｃｏ
Ｃｏ−Ｆｅ−３ｔ−Ｂ−系合金の溶湯を銅等の熱伝導度
の大きな材料からなる回転冷却ロールに噴出し、厚さ約
５〜１００μｍ１幅２〜１００ｎの非晶質金属リボン材
を作製したところ、ＣｏＣｏ−Ｆｅ−３ｉ−Ｂ−系非晶
質金属リボン材は、バイアス磁場の影響を受け、透磁率
の低下が著しかった。

このように、バイアス磁場により透磁率が低下するリボ
ン材は１例えば、座標読取装置に適用すると、東西南北
の方角の相違による地磁気の影響及び計器付近の着磁体
による影響環、微弱なバイアス磁場によって得られる信
号が急激に弱くなるため、実用に供することはできなか
った。

一方、特開昭５７−７９０５２号公報に記載されている
Ｃｏ系非晶質金属細線は、電磁特性、耐食性等に優れて
いるが、これもバイアス磁場により透磁率が低下し２例
えば、前記した座標読取装置用の材料としては不充分で
あった。

（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、　　Ｃ。

系非晶質合金が有する低磁歪、高透磁率、高飽和磁束密
度を維持しながら、バイアス磁場の影響を受けにくい非
晶ｆ［性合金材料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Ｃｏ−Ｆｅ−３ｔ−Ｂ系
の合金に特定量のＭｎを添加し、断面を円形にすると、
上記の目的が達成される非晶質金属細線が得られるとい
う事実を見い出し２本発明に到達したものである。

すなわち９本発明は組成式 ％式％ で示される組成よりなり、バイアス磁場に対して安定な
性質を有し、断面が円形な非晶質金属細線である。

本発明の非晶質金属細線は、低磁歪、高透磁率。

高飽和磁束密度を有し、バイアス磁場の影響を受けにく
い、靭性の優れた材料であり、その合金組成は上記の特
性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、ＳｔとＢの総和は７原子％を超え。

３５原子％以下であることが必要で、１５原子％以上、
３２原子％以下であることが好ましい。ＳｉとＢの総和
が７原子％以下、あるいは３５原子％を超えると、非晶
質単相の金属細線は得られず。

靭性に乏しくなり、後加工の段階で大きな問題を生じ、
工業的に好ましくない。

また、上記したようなＳｔとＢの総和の適正量範囲内で
あっても、Ｓｉは２０原子％未満であることが必要で、
７．５原子％以上、１７．５原子％以下であることが好
ましい。Ｓｉの量が２０原子％以上の場合には、非晶質
単相の金属細線は得られず、靭性に乏しくなる。同様に
、Ｂに関しても７原子％以上で３５原子％未満であるこ
とが必要で。

７．５原子％以上で２５原子％以下であることが好まし
い。Ｂの量が７原子％未満あるいは３５原子％以上であ
ると、靭性に乏しくなる。

次に、ＣｏとＦｅの総和を１とした場合、Ｆｅの比率は
０．０１以上０．１以下であることが必要である。

Ｆｅ量が０．１を超えた場合は、磁歪は正に大きくなり
、またＦｅが０．０１未満の場合は、磁歪は負に大きく
なる。

また、Ｍｎに関しては、０．１原子％以上で３原子％以
下であることが必要で、　０．２５原子％以上で２原子
％以下であることが好ましく、特に０．４原子％以上で
１．４原子％以下であることが好ましい。

Ｍｎ量が３原子％を超えると、靭性は極めて低下し、脆
くなり実用に供さず、０．１原子％未満ではＭｎの添加
効果はみられず、バイアス磁場の影響により透磁率の低
下が大きくなる。さらに本発明の細線には１通常の工業
材料中に存在する程度の不純物が含まれていてもよい。

本発明の細線を製造するのには、前記合金組成を用い、
製造法として特に好ましい回転液中紡糸法により急冷固
化させればよい。回転液中紡糸法としては、特開昭５６
−１６５０１６号公報や特開昭５７−７９０５２号公報
に記載されているように１回転ドラムの中に水を入れ、
遠心力でドラム内壁に水膜を形成させ、この水膜中に溶
融した合金を約８０〜２００μｍ径の紡糸ノズルより噴
出し１円形断面を有する細線を得る方法があげられる。

特に、均一な連続細線を得るには２回転ドラムの周速度
を紡糸ノズルより噴出される溶融金属流の速度と同速度
にするか、またはそれ以上にすることが望まれ、特に回
転ドラムの周速度を紡糸ノズルより噴出される溶融金属
流の速度よりも５〜３０％速くすることが好ましい。ま
た、紡糸ノズルより噴出される溶融金属流とドラム内壁
に形成された水膜との角度は２０°以上が好ましい。

本発明の細線は、′ａ径が約５０〜２５０μｍであり、
しかも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、好ましくは
線径環が４％以下の均一な形状を有する細線である。

本発明の細線は、低磁歪、高透磁率、高飽和磁束密度を
有し、靭性に優れ、かつバイアス磁場による透磁率の低
下のほとんどない材料である。例えば１円形断面を有す
る高品質の（Ｃｏｏ、９４５　Ｆ　ｅｏ、ｏｓｓ）７ｚ
ＳＬｚ、ｓＢ＋ｓＭｎｏ、ｓ非晶質金属細線は。

１８０°密着曲げが可能で靭性に優れ、磁場を２００８
印加した時の磁束密度（Ｂ２゜）は７．８ＫＧであり３
周波数１００ＫＨｚにおける透磁率（μｍ。。）も１８
８０と高く、磁歪もほとんど零であった。さらに、Ｈｃ
も０．０６２６ｅと、従来の（ＣＯｏ、　９４　Ｆ　ｅ
ｏ、　０６）ｖｚ、ｓｓｉ＋ｚ、ｓＢ＋ｓからなる非晶
質金属細線のＨｃＯ，０３６５ｅよりも大き（、バイア
ス磁場による影響を受けに＜＜、磁気的に安定であった
。ところが。

同一組成である（　ＣＯｏ、ｑａｓＦｅｏ、ｏｓｓ＞ｔ
ｔｓｉｒｚ、ｓＢ、６Ｍｎ、１．非晶質リボン材では、
靭性及びＢ２゜は上記の同組成の本発明の非晶質金属細
線と同程度であるがｌ　　μ＋００は８３０と低（、ま
たＨｃも０．００５Φｅと非常に小さいため、地磁気等
微弱なバイアス磁場にも影響を受け、透磁率が大きく低
下し。

例えば座標読取装置等に用いる場合、得られる信号が極
めて小さくなる場合もあり、安定性が非常に欠落してい
た。

（実施例） 以下９本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１〜１５．比較例１〜７ 表−１に示す各種組成からなるＣｏ−Ｆｅ−３ｔ−Ｂ系
合金及びＣｏＣｏ−Ｆｅ−３ｔ−Ｂ−系合金をアルゴン
ガス雰囲気中で溶融した後、アルゴンガス噴出圧４．５
ｋｇ／ｃｆｆｌで孔径０．１３＋＋ｎの石英ガラス製紡
糸ノズルにより、３００ｒｐｍで回転している内径５０
０鶴の円筒ドラム内に形成された温度４℃、深さ２５鶴
の冷却液中に噴出して急冷凝固させ１円形断面を有する
直径１２０μｍの連続した非晶質金属細線を作製した。

このとき、紡糸ノズルと回転冷却液面との距離を３　ｍ
ｍに保持し、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約６５゜であった。

また、比較のため９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９断面が偏平な非晶質合金（リ
ボン材）を作製した（比較例２゜５．６）。

得られた非晶質合金の電磁特性、１８０°密着曲げ性及
び形状について測定し、その結果を表−１にまとめて示
す。ここで、真円度として連続した細線の長さ方向を１
０点選び、その各点の断面の長径（Ｒ）と短径（ｒ）と
の比ｒ／ＲＸ１００（％）の平均値で求めたものであり
、また、線径環としてレーザー線径測定機により細線を
５０ｍ走行させ、連続的な平均線径を測定させることに
より得られた平均線径の変動率を求めたものである。ま
た、交流５０１）ｚにおける保磁力Ｈｃ及び２０５ｅに
おける磁束密度Ｂ２゜の測定は、理研電子社製ＢＨカー
ブトレーサーにより交流磁化曲線から行い。

透磁率μ（１０ｍ○ｅ　、　　１００ＫＩＩｚ）の測定
は。

長さ４０ｃｍの細線材またはリボン材試料をコイル中に
挿入し、ＹＨＰ社製インピーダンスアナライザーを用い
て測定した。磁歪に関しては、成瀬科学機械社製磁歪測
定装置を用いて低磁歪であることを確認した。

表中でＶＨで示されているバイアス磁場に対する安定度
は１次の様にして決定した。すなわち。

インピーダンスアナライザーを用いて、試料の繊維軸方
向にバイアス磁場をＯＣ＋ｅから０．４ｏｅまで連続的
に変化させながら透磁率μ（１００ＫＨｚ）を測定し、
バイアス磁場−透磁率曲線から下記の弐を用いてバイア
ス磁場に対する透磁率の変化率■、を算出した。

（μ、。。）。；バイアス磁場の印加されていないとき
の透磁率 （μｍ。。）。、４；バイアス磁場が０．４６ｅ印加さ
れたときの透磁率 （以下余白。） 表−１より、実施例１〜１５及び比較例７のＶ）Ｉは、
比較例１，２，５．６に比べて非常に小さいことが明ら
かである。すなわち、Ｍｎをまったく添加していない比
較例１の非晶質金属細線はＶ。

＝２．０１と大きな値を示しているのに対し、実施例１
〜１５のＭｎを添加した非晶質金属細線は０．２１〜０
．６２と約１／１０となっており、バイアス磁場に対し
て非常に安定していることを示している。

また、実施例３と比較例２．実施例１３と比較例５及び
実施例１４と比較例６から２本発明の合金組成であって
も、非晶質合金リボン材の場合は■、の値が大きく、上
記の効果が本発明の金属細線特有なものであることを示
している。例えば、比較例１．実施例３．比較例２のバ
イアス磁場の影響による透磁率の低下は、比較例１では
バイアス磁場のない場合μｍ。。＝Ｌ８２０であったも
のが。

バイアス磁場が０．４５ｅ印加されるとμＩｏ。＝２８
６に低下した。また比較例２は、バイアス磁場のない場
合μ、。。＝８３０であったものが、バイアス磁場が０
．４０ｅ印加されるとμｍｏ０−７０に低下した。これ
らに対し実施例３は、バイアス磁場のない場合にはμ、
。。＝１８８０であったものが、バイアス磁場が０．４
０ｃ印加されてもμ、ｏ。＝　１４５０と透磁率の低下
は極めて小さかった。

次に、比較例７は、■、の値がＭｎ添加の効果により小
さな値を示しているが２組成が本発明の範囲外であるた
め、１８０’密着曲げができず、極めて脆いものであっ
た。

また、比較例３，４は１組成が本発明の範囲外であるた
め、急冷しても非晶質相とはならず、結晶化をおこし、
脆く、軟磁性をも示さなかった。

（発明の効果） 本発明の非晶質金属細線は、低磁歪、高透磁率。

高飽和磁束密度であり、しかも靭性に優れ、バイアス磁
場に対して安定な性質を有している。そのため、従来適
用が困難であった座標読取装置、電流センサー、うず電
流センサー、磁気センサー。

変位センサー等の電磁用材料として用いることができる
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）組成式 （Ｃｏ＿１＿−＿ａＦｅ＿ａ）＿１＿０＿０＿−＿Ｘ＿
   −＿Ｙ＿−＿ＺＳｉ＿ＸＢ＿ＹＭｎ＿Ｚ（但し、Ｘ＜２
   ０原子％、７原子％≦Ｙ＜３５原子％、７原子％＜Ｘ＋
   Ｙ≦３５原子％、０．１原子％≦Ｚ≦３原子％、０．０
   １≦ａ≦０．１である。） で示される組成よりなり、バイアス磁場に対して安定な
   性質を有し、断面が円形な非晶質金属細線。