JPS6227540A - 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−３ｉ−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、ＶＡ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、Ｎ　ｂ　＋　Ｎ　ｉ、　Ｖ　。

Ｔ　ａ　＋　Ｔ　ｉ　＋　Ｚ　ｒ　＋　Ｃｒ　＋　Ｍ　
ｏ　＋　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５４−７２７１
５号公報、特開昭５４−８９９１８号公報、特開昭５４
−１０７８２６号公報、特開昭５４−１０７８２７号公
報、特開昭５７−１３１３７号公報及び特開昭５８−３
１０５３号公報参照）。

一方、断面が円形なＯｏ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、ｑｚＦ
ｅｏ、ｏｉＣｒｏ、ｏｚ）ｔｓｓｉ＋ｏＢ＋ｓからなる
組成、及び特開昭５７−１３１３７号公報に記載されて
いる（　Ｃｏｏ、　９２　Ｆ　ｅｏ、　ｏ６Ｎｉｏ、　
ｏｚＬｓ　Ｓ　ｉ＋＋　Ｂ　ｑまたは（ＣＯｏ、ｑ＋　
Ｆｅｏ、ｏｂＭｏｏ、ｏｓ）ｔｓｓｉｔ３Ｂｑからなる
組成等で本発明者らが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
−Ｆｅ−Ｃｒ−３ｔ−Ｂ系合金、　　Ｃｏ−Ｆｅ−Ｍｏ
−３ｉ−Ｂ系合金またはＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−３ｔ−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５〜１００μｍ。

幅２〜１００ｆｌ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２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Ｃｏ−Ｆｅ−３ｉ−Ｂの合金組成に特
定量のＣｒ、Ｍｏ、Ｎｉ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。

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２ＭはＣｒ、Ｍｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１種
の元素で、Ｘ＜２０原子％、７原子％≦Ｙく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、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。

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。ＳｉＯ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。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２Ｍに関してはＣｒ、Ｍｏ、Ｎｉのうちの少なくと
も１種の元素で、　　０．００１以上で０．０５以下で
あることが必要で、　　０．００３以上で０．０４以下
であることが好ましい。０．０５を超えると、透磁率は
極めて低下して実用に供さず、　　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９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
に形成された水腹との角度は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
９円形断面を有する高品質の（Ｃ。

ｏ、ｑ、Ｆｅｏ、ｏｂＭＯｏ、ｏｓ）ｔｚ、５ｓｉＩｚ
、５Ｂｘｓからなる非晶質磁性金属細線は、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（ＢＺＯ）は７．３ＫＧであり２周波数１０
０ＫＨｚにおける透磁率（μｍ。。）も１８０５と高＜
、ｖＬ歪もほとんど零であった。さらに、Ｈｃも０．０
６４６　ｅと従来の（Ｃｏｏ、　ｑａ　Ｆ　ｅｏ、　Ｏ
６）７ｇ、　Ｓ　Ｓ　ｉ＋ｚ、　ｓＢ　＋ｓ非晶質金属
細線のＨｃｏ、０３６Φｅよりも大きく、バイアス磁場
による影響を受けに＜＜、［気的に安定であった。とこ
ろが、同一組成である（　Ｃｏ６．　ｑ、Ｆ　ｅｏ、ｏ
６ＭＯｏ、ｏｓ）７ｚ、ｓｓｉ＋ｚ、ｓＢ＋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１μｍ。。は８００と
低く、またＨｃも０．００７Ｃ１ｅ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９本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１〜９．比較例１〜１３ 表−１に示す各種組成からなるＣＯ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／ｃｒＡ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５００Ｂの
円筒ドラム内に形成された温度４℃。

深さ２５■ｌ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　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、　７．１０）。

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２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、二と
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５０　！Ｉｚにおける保磁力Ｈｃ及び２００
ｅにおける磁束密度Ｂ２゜の測定は、理研電子社製Ｂ　
Ｈカーブトレーサーにより交流磁化曲線から行い。

透磁率ｕ　（１０ｍ０ｅ　、　　１００ＫＨｚ）の測定
は。

長さ４０ｃｍの細線材またはリボン材試籾をコイル中に
挿入し、Ｙｌ−ＩＰ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Ｖｌｌ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００ｅから０．４（’ｌｅまで連続
的に変化させながら透磁率μ（１００Ｋｌ＋ｚ）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。

（μｍｏ０）。；バイアス磁場の印加されていないとき
の透磁率 （μｍｏ０）。、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１，２，４．６は、同組成の比較例
３．＝１．７．１０と比較して、■０．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、■、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１〜９は、■８の値が０．２〜０．４であ
り、添加元素のない比較例１のＶ、Ｉの値２．０１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２．比較例４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０．４　（：）ｅ印加されるとμ１ｏｏ−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
ｍ。。＝８００であったものが。

バイアス磁場が０．４０ｅ印加されるとμ、ｏ０＝　７
０に低下した。これらに対し実施例２は、バイアス磁場
のない場合にはμ、。。＝１８０５であったものが、バ
イアス磁場が０．４０８印加されてもμｔｏ。

＝１３７０と透磁率の低下は極めて小さかった。

次に、比較例８．１１は１組成が本発明の範囲外である
ため、バイアス磁場による透磁率の低下が大きく、従っ
てＶ。の値も大きくなっている。また、比較例５．１２
．１３は１組成が本発明の範囲外であるため、靭性に乏
しく、１８０°密着曲げが不可能であった。中でも比較
例１２．１３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Ｃｒ
   、Ｍｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１種の元素で、Ｘ＜２
   ０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。