JPS6227539A - 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、Ｎｂ、Ｎｉ、■。

７ａ＋Ｔｉ＋Ｚｒ＋Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｗ等の元素を適当量添
加して透磁率を向上させたリボン状の非晶質合金がある
（特開昭５４−７２７１５号公報、特開昭５４−８９９
１８号公報、特開昭５４−１０７８２６号公報、特開昭
５４−１（１７８２７号公報、特開昭５７−１３１３７
号公報及び特開昭５８−３１０５３号公報参照）。

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５４−
１０７８２７号公報に記載されている（　ＣＯｏ、ｑｚ
Ｆｅｏ、ｏｂＴａｏ、ｏｚ）ｔｓｓｉ＋ｏＢ＋ｓからな
る組成、及び特開昭５８−３１０５３号公報に記載され
ている（　Ｃｏｏ、　ｑ＋　Ｆｅｏ、　ｏ６Ｎｂｏ、　
ｏ：＋）ｔ７ｓ　ｉ＋ｓＢ　ｓからなる組成等で本発明
者らが２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−Ｆｅ−Ｔａ−３ｉ−Ｂ系合金、　　Ｃ
ｏ−Ｆｅ−Ｎｂ　５ｉ−Ｂ系合金などの溶湯を銅等の熱
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５〜１００μｍ２幅２〜１００鰭の非晶質金属リ
ボン材を作製したところ、この非晶質金属リボン千オは
、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
による影宮等、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
晶質磁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−Ｓ　ｉ−Ｂ
系の合金組成に特定量のＮ　ｂ　＋　Ｔ　ａ　＋Ｐｄ、
Ｐｔ、Ｃｕ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、及
び得られた細線がバイアス磁場に対して安定であり、し
かも透磁率を向上させ、飽和磁束密度を下げないとい・
う優れた性質を有するという事実を見い出し１本発明に
到達したものである。

すなわち１本発明は組成式 ％式％ （但し１ＭはＮｂ、　Ｔａ、　Ｐｄ、　Ｐ　ｔ、　Ｃｕ
のうちの少なぐとも１種の元素で、Ｘ＜２０原子％、７
原子％≦Ｙ≦３５原子％、７原子％＜Ｘ＋Ｙ≦３５原子
％、　０．０１≦ａ≦０．１．　Ｏ，０Ｃ１）≦ｂ≦０
，０５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２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、Ｓｉ　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１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Ｓｉ　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とＭ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。Ｆｅｉ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１Ｍに関してはＮｂ、　Ｔａ、　Ｐｄ、　Ｐ　ｔ、
　Ｃｕのうちの少なくとも１種の元素で、　　０．００
１以上で０．０５以下であることが必要で、　　０．０
０３以上で０．０４以下であることが好ましい。０．０
５を超えると、靭性は極めて低下し、脆くなり実用に供
さず、　　０．００１未満では、添加元素の効果はみら
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５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２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８０〜２００ｃｚｍ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１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、線径が約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
線径斑が４％以下の均一な形状を有する細線である。

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、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（Ｃ。

ｏ、ｑｉＦｅｏ、ｏａｓＮｂｏ、ｏｏｓ）７ｚ、ｓｓｉ
＋ｚ、ｓＢ　Ｉ５からなる非晶質磁性金属細線は、１８
０°密着曲げが可能で靭性に優れ、磁場を２００ｅ印加
した時の磁束密度（Ｂｏｏ）は７．５ＫＧであり９周波
数１００ＫＨｚにおける透磁率（μｍ。。）も１９４０
と高く、磁歪もほとんど零であった。さらに、Ｈｃも０
．０６００ｅと従来の（Ｃｏｏ、　ｑａ　Ｆ　ｅｏ、　
Ｏｂ）？！、　Ｓ　Ｓ　Ｌｚ、　ｓ　Ｂ　＋ｓ非晶質金
属細線のＨｃｏ、０３６０ｅよりも大きく、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、ｑ：＋Ｆｅｏ、　ｏ
ｂｓＮｂｏ、　００５）７Ｚ、　５　Ｓ　ｉ＋ｚ、　ｓ
　Ｂ　＋ｓ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１
μｍ。。は９５０と低く、またＨｃも０．００３Φｅ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１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２本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１〜１６．比較例１〜２３ 表−１に示す各種組成からなるＧｏ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４．５ｋ
ｇ／ｃｎｌで孔径０．１３ｍｍ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５００−ｍ
の円筒ドラム内に形成された温度４°Ｃ２深さ２５宜璽
の冷却液中に噴出して急冷凝固させ。

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鰭に
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２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、断面が偏平な非晶質合金（リ
ボン材）を作製した（比較例３゜４、１）．１２．１７
．１８）。

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／Ｒｘ　１００（％）の平均値で求めたものであ
り、また、線径斑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５０Ｈｚにおける保磁力Ｈｃ及び２００ｅ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（１０ｍΦｅ、１００ＫＨｚ）の測定は。

長さ４０ＣＴＩ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ｖ）ｌで示されているバイアス磁場に対する安定
度は２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０５ｅから０．４６ｅまで連続的に
変化させながら透磁率μ（１００Ｋ）ｌｚ）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Ｖ１．Ｉを算出した。

（μｍｏ０）。；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０．４０ｅ印加さ
れたときの透磁率 表−１より、実施例１．　２．　７．　８．１）．１２
は。

同組成の比較例３．　４．１）．１２．１７．１８と比
較して、■１の値は非常に小さいことが明らかである。

すなわち、同一組成の合金であっても非晶質金属リボン
材の場合は、■ｏの値が大きく、バイアス磁場に対する
安定性が本発明の円形断面である非晶質金属細線特有な
ものであることを示している。

また、実施例１〜１６は、ＶｎＯＤ値が０．２２〜０．
６０であり、添加元素のない比較例１のＶＨの値２．０
１と比較して非常に小さく、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。例えば。

比較例１．実施例１．比較例３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。。−１８２０であったものが、バイアス磁場
が０．４０ｅ印加されるとμｍ。。＝２８６に低下した
。また、比較例３は、バイアス磁場のない場合μ、、０
−９５０であったものが。

バイアス磁場が０．４０ｅ印加されるとμｍ。。＝９０
に低下した。これらに対し実施例１は、バイアス磁場の
ない場合にはμｍ。。−１９４０であったものが、バイ
アス磁場が０．４０ｅ印加されてもμｔｏ。

＝１５８０と透磁率の低下は極めて小さがった。

次に、比較例２．　８．１０．１４．１６．２０．２２
は。

組成が本発明の範囲外であるため、バイアスも〃場によ
る透磁率の低下が大きく、従ってＶＨの値も大きくなっ
ている。また、比較例５〜７．　９．１３゜１５、１９
．２１．２３は９組成が本発明の範囲外であるため、靭
性に乏しく、ｉｓｏ”密着面げが不可能であった。中で
も比較例６．７．２３は、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
。

さらに本発明の非晶質金属細線は、耐食性、疲労特性に
も優れ、腐食性雰囲気あるいは歪のかかるような箇所に
おいても、その使用に何ら支障をきたさないという特長
も有している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）組成式 （Ｃｏ＿１＿−＿ａ＿−＿ｂＦｅ＿ａＭ＿ｂ）＿１＿０
   ＿０＿−＿Ｘ＿−＿ＹＳｉ＿ＸＢ＿Ｙ（但し、ＭはＮｂ
   、Ｔａ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕのうちの少なくとも１種の元
   素で、Ｘ＜２０原子％、７原子％≦Ｙ＜３５原子％、７
   原子％＜Ｘ＋Ｙ≦３５原子％、０．０１≦ａ≦０．１、
   ０．００１≦ｂ≦０．０５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。