JPS6257923A - Ｎｉ基非晶質金属フイラメント - 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、断面が円形であるＮｉ基非晶質金属フィラメ
ントに関するものである。

（従来の技術） 溶融状態の合金を超急冷することにより薄帯状。

フィラメント状、粉粒体状など９種々の形状を有する非
晶質金属材料が得られることはよく知られている。非晶
質金属薄帯は２片ロール法、双ロール法などの方法によ
って容易に製造できるので。

これまでにもＦｅ系、Ｎｉ系、Ｃｏ系、Ｐｄ系、Ｔｉ系
、Ｃｕ系あるいはＺｒ系合金について数多くの非晶質金
属薄帯が得られている。この中でも、特にＮｉ−３ｉ−
Ｂ系非晶質金属薄帯は、耐食性、耐熱脆化に優れ、キュ
リ一点が低いため室温で常磁性であり、さらに、半金属
を適当に選択することにより電気抵抗の温度係数の小さ
い材料を得ることができるなどユニークな特性を有して
いる。

一方、非晶質金属フィラメントの製造は薄帯に比して難
しく、特に断面が円形の非晶質金属フィラメントの製造
には極めて高度の技術を要するが。

これまでに円形断面を有する非晶質金属フィラメントと
しては、８０〜２５０μｍ程度の線径を有するＦｅ系あ
るいはＣｏ系合金よりなる非晶質金属フィラメントが得
られている（特開昭５６−１６５０１６号公報および特
開昭５７−７９０５２号公報参照）。

（発明が解決しようとする問題点） 前記した単ロール法、双ロール法によって作製できる材
料の形状は、薄帯および粉末に限られ。

厚さも１０〜２０μｍ程度のものであるから、工業的に
みてその用途がかなり限定されていた。これに対しフィ
ラメントは、伸線により表面の平滑性を向上させること
ができること、折り曲げ力に対して強い反発力を有する
こと、ねじり力が加わったときに大きなトルクを発生さ
せることができること、さらに金網状に編んだり、織布
にすることができるなどの利点を有するため、薄帯に比
べて有用なものであり、中でも円形断面を有するフィラ
メントは工業的に価値の高いものである。特に、前記し
たＮｉ−３ｔ−Ｂ系非晶質金属材料のユニークな特性を
利用して、磁場の影響をさける必要のある部分の強度材
（例えば、ドツトプリンターのドツトワイヤー、電線用
被覆補強材）、線ケージ（ひずみケージ）用材料、線状
ろう付材などに適用する場合、そのＮｉ−３ｔ−Ｂ系非
晶質金属材料は、断面が円形であることが必要であった
。

しかしながら、前記した特開昭５６−１６５０１６号公
報および特開昭５７−７９０５２号公報には、Ｆｅ系ま
たはＣｏ系の非晶質金属フィラメントが記載されている
が、Ｎｉ系非晶質金属フィラメントのことについては全
く記載されておらず。

しかも、このフィラメントを製造する場合、冷却液体中
で溶湯が分断されることがあり、連続線が得にくかった
。

（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、冷却液体中
での溶湯の分断を抑制し、断面が円形である連続したＮ
　ｉ−Ｓ　ｉｒ　Ｂ系非晶質金属フィラメントを提供す
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Ｎｉ−３ｉ−Ｂ系の合金に特定量の
Ａｊ２を添加した合金を溶融し、溶融物を冷却液体中に
噴出して冷却固化させると、上記の目的が達成されると
いう事実を見い出し２本発明を完成したものである。

すなわち２本発明は組成式 ％式％ （ただし、０．５原子％≦Ｘ≦５原子％、　０．０３≦
ａ≦０．１７．０．１０≦ｂ≦０．２７である。）で示
される組成よりなる合金からなり、かつ断面が円形であ
るＮｉ系非晶質金属フィラメントである。

本発明の非晶質金属フィラメントは、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、特に線径斑が４％以下の均一な形状を有するフ
ィラメントである。また。

本発明の非晶質金属フィラメントは冷間加工を連続して
行うことができるので２寸法精度または機械的性質をさ
らに向上せしめるために圧延、線引き加工を施すことが
できる。また、必要に応じて焼きなましなどの熱処理を
行うことができる。

本発明の非晶質金属フィラメントの合金組成は。

円形な断面を満足するために、以下のように限定するこ
とが必要である。

ずなわち、Ｎｉ、ＳｉおよびＢの総和において。

Ｂの含有比率は０．ｌＯ〜０．２７であることが必要で
、好ましくは０．１５〜０．２２である。Ｂの含有比率
が０．１０未満であるか、または０．２７をこえる場合
は、得られたフィラメントが結晶化し、脆くなり、実用
に供さなくなる。

また、Ｓｉの含有量比率は０．０３〜０．１７であるこ
とが必要で、好ましくは０．０５〜０．１２である。Ｓ
ｉの含有比率が０．０３未満であるか、または０．１７
をこえる場合は、得られたフィラメントは結晶化し、脆
くなり、実用に供さなくなる。

ＡＮは、非晶質金属フィラメントを得るために必要不可
欠な元素であり、０．５〜５原子％であることが必要で
２好ましくは１〜３原子％である。

しかし、ＡＡの含有量が０．５原子％未溝の場合はフィ
ラメントとならず２球状粉末あるいは断面が楕円形とな
り１本発明の目的を達成することができない。また、Ａ
ｆｉが５原子％をこえた場合は。

非晶質形成能が減少し、得られたフィラメントは結晶化
し、脆くなって、実用に供さなくなる。

また上記合金は、　Ｎｂ＋　Ｔａ、　Ｍｏ、　Ｖ　、　
Ｗ、　Ｃｒ、　Ｍｎ＋Ｚｒ、ＴＬＨｆ、Ｃａ＋Ｙ、Ｃｕ
およびＴｈからなる群より選ばれた１種または２種以上
の元素を、１５原子％以下（Ｎ　ｂ　＋　Ｔ　ａ　＋　
Ｍ　ｏ　＋　Ｖ　＋　Ｃｒ　＋　Ｗは１０原子％以下２
Ｍｎ＋Ｚｒ、Ｔｔ、Ｈｆ＋Ｃａ、ｙ、ＣｕおよびＴｈは
３原子％以下である。）を含有させることができる。

この合金組成の場合は、フィラメントの破断強度などの
機械的性質や耐食性などが向上する。

本発明の非晶質金属フィラメントは、上記組成の合金を
溶融し、冷却液体中で冷却固化させることにより得るこ
とができる。その冷却液体中で冷却固化させる方法とし
ては９例えば、前記した特開昭５６−１６５０１６号公
報または特開昭５７−７９０５２号公報に記載の、いわ
ゆる回転液中紡糸法があげられる。この方法は１回転ド
ラム中に冷却体を入れ、遠心力でドラム内壁に冷却体膜
を形成させ、その冷却体膜中に溶融した上記組成を有す
る合金を紡出ノズルより噴出して冷却固化するもので、
特に真円度が高く、線径環が少ない連続細線を得るには
１回転ドラムの周速度を紡出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、また、紡
出ノズルより噴出される溶融金属流とドラム内壁に形成
された冷却体膜とのなす角度を２０°以上とすることが
好ましい。また、紡出ノズルの孔径は５０〜２００μｍ
、特に８０〜１８０μｍであることが好ましい。孔径が
５０μｍ未満では溶湯がノズルより噴出しに（くなり、
一方、　−２００μｍをこえると真円度が低（、線径環
が大きくなる傾向がある。

また、特開昭５８−１７３０５９号公報に記載の、いわ
ゆるコンベアー法も用いることができる。

このコンベアー法は、溶融金属を紡糸ノズルより噴出し
、走行している溝付コンベアーベルト上に形成された冷
却液体層に接触させて急冷固化するものであり、特に真
円度が高く、線径環が少ない連続した非晶質金属フィラ
メントを得るには、コンベアー上の走行冷却液体の速度
を３００ｍ／分以上、溶融金属噴出流と走行冷却液体と
の速度比を、１を超えて１．３以下の比率で走行冷却液
体を速＜シ、その接触角を３０”　より大きく、シかも
紡糸ノズルの孔径を０．４　ｔｓφ以下にすることが望
ましい。

さらには、特公昭５９−２６６８５号公報記載の方法も
用いることができる。この方法は、溶融ジェット流と急
冷流体がスタンドパイプ状急冷室中を実質的に同じ速度
でいっしょに流れることにより、溶融ジェットを冷却固
化させてフィラメントを形成させるもので、特に急冷ブ
ラインの速度が１９５ｃｍ／秒、ノズルのオリフィス径
が０．０２０ｃｍ、溶融ジェット流を２００ｃｍ／秒で
噴出させることが好ましい。これにより非晶質状態のフ
ィラメントが得られる。

また、前記した冷却液体としては、水板外に。

さらに冷却速度を貰めるためには、１０〜２５重量％の
塩化ナトリウム水溶液、５〜１５重量％のカ性ソーダ水
溶液、５〜２５重量％の塩化マグネシウム、塩化リチウ
ム水溶液、５０重量％の塩化亜鉛水溶液を用いることが
好ましい。

本発明の非晶質金属フィラメントは、以下の様に工業的
にみて数多くの優れた特性を有している。

例えば＋　　（Ｎｉｏ、７ｓＳｉｏ、。ａＢ　０．　＋
７）９９Ａ　ｌ　＋非晶質金属フィラメントは、２００
μｍの線径まで非晶質であり、引張強度は急冷凝固材で
２８０ｋｇ／ｆ１２である。また、冷間線引加工により
、圧下率４０％のときには３０８ｋｇ／ｗ”の引張強さ
を有し、さらに圧下率９０％以上の冷間線引加工も可能
である。上記組成の合金にＮｂを４原子％添加した（　
Ｎ　ｉｏ、　７５　Ｓ　ｉｏ、。ａＢ　Ｏ，＋７）９Ｓ
Ａ　（ｌ　ｌＮｂ５非晶質金属フイラメントは、急冷凝
固材で２９５ｋｇ／鶴２゜冷間線引加工により最高３２
０ｋｇ／ｍｕ２の引張強さに達する。

また２本発明の非晶質金属フィラメントのキュリ一温度
は室温度以下であるため、磁場の影響を受けず、磁化さ
れない。そのため２円形断面を有し、高強度であるとい
う特徴と相まって２例えば。

トッドプリンター用のドツトワイヤー、電線用被覆補強
材などに用いることができる。

また２本発明の非晶質金属フィラメントは、優れた耐食
性を存し、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ等の添加によりさら
に一層耐食性を向上させることができる。

そのため、腐食環境下での強度材、織編が可能なことか
らフィルター材などに用いることもできる。

さらに１本発明の非晶質金属フィラメントは。

適当な組成を選択することにより、電気抵抗の温度係数
をほぼ０にすることができ、高抵抗であり。

ゲージ特性に儒れ、良好な耐食性を示すことから。

線ゲージ材として用いることができる。例えば。

（Ｎｉｏ、、：＋Ｓｉｏ、＋ｏＢｏ、＋７）ｑｓＡ　ｌ
　＋Ｃｒｂのフィラメントの電気抵抗は１４２μΩ−１
，抵抗温度係数は５　Ｘ　１０−６に一’、ひずみ感度
係数は２．０ｋｗであり、ひずみゲージ用材料として優
れた特性を有している。

また１本発明の非晶質金属フィラメントは、ろう付材と
しても用いることができ、特に均質なろう付が可能で、
また、良好な延性を示し、使用が容易でフィラメント状
であるために、精密部位のろう付に適している。

（実施例） 次に９本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１〜１０．比較例１〜６ 表−１に示す各種組成からなる合金を５石英管中でアル
ゴン雰囲気下にて溶融した後、孔径１００〜２００ｃｒ
ｍの石英製紡糸ノズルを用い、アルゴンガス噴出圧４．
４ｋｇ／−で約２８０〜３５０ｒｐＨで回転している内
径５００１１１φの円筒ドラム内に形成された温度４℃
、深さ２．５ｃｍの冷却水の膜中に噴出し、急冷凝固さ
せた。

このときの紡糸ノズルと回転冷却液面との距離は１１以
下であり、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４５゜であった。

また、比較のため１表−１に示す組成で７銅からなる回
転冷却ロールに噴出して、非晶質金属薄帯を作製した（
比較例５）。

このときの噴出ノズル内はアルゴンガス雰囲気で、アル
ゴンガス噴出圧は０．８　ｋｇ／ｃｉ、石英製ノズル孔
径は０．３Ｗφであった。また、溶湯が噴出される回転
ドラムの回転数は２０００ｒｐｍ、　　ドラム径は２０
０ｍｍφ、ノズル先端と回転ドラム表面との間の距離は
約１ｍｍ以下となる様にした。その結果２幅約１ｎ＋、
厚さ約２０μｍの非晶質金属薄帯が得られた。

作製したこれらのフィラメントおよび薄帯の形状２組織
および１８０゛密着曲げ性について測定し、その結果を
表−１に示す。なお、非晶質相の判定は、Ｘ線回折測定
より非晶質特有のハローパターンが得られることにより
判別した。また、真円度として細線の長さ方向に１０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、
線径斑としてレーザー線径測定機により細線を２００ｍ
走行させ、連続的な平均線径を測定することにより得ら
れた平均線径の変動率を求めたものである。

（以下余白） 表−１より明らかなごとく、比較例１はＡ１を含有しな
いため、溶湯をノズル孔から噴出した後。

冷却媒体中で分散して凝固した。そのため球状粉末とな
り、フィラメントは得られなかった。

また、比較例２のように、Ａｌ量が本発明における組成
範囲の下限未満であれば、フィラメントは得られるが、
良好な円形断面ではなく、一方。

比較例６のように、Ａｌ量が逆に本発明における組成範
囲の上限をこえると１円形断面を有する連続フィラメン
トを作製することができるが、結晶化し、脆くなってし
まった。

これに対し、実施例１〜１０のように、ＳＬＢおよびＡ
ｆ含有量が本発明における組成範囲内であれば、良好な
円形断面を有する非晶質金属フィラメントを得ることが
できた。

しかし、Ｓｉ、Ｂ含有量が本発明における組成範囲を逸
脱した比較例３．４は、良好な円形断面を有するフィラ
メントにはなるが、結晶化し、跪りなった。

なお、単ロール法で作製した薄帯は、比較例５に示すよ
うに、かなり幅の狭いものでも真円度も２％と非常に低
く１円形断面を有するとはいいがたいものであった。

（発明の効果） 本発明のＮｉ基非晶質金属フィラメントは、靭性に優れ
、また高強度であり、室温付近の実用温度域で磁場によ
り磁化されず、高電気抵抗で、抵抗の温度係数が小さく
、ひずみ感度係数が大きく。

耐食性にも優れている。また、断面が円形であるため、
伸線加工や織編などの加工も容易である。

そのため、従来の非晶質金属薄帯材料では適用が困難で
あった線ゲージ材料、トッドプリンターのドツトワイヤ
ー、線状ろう付材、フィルター。

電線用被覆補強材等の材料として広く用いることができ
る。

特許出願人　　増　　本　　　　　健 ユニ亭力株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）組成式 （Ｎｉ＿１＿−＿ａ＿−＿ｂＳｉ＿ａＢ＿ｂ）＿１＿０
   ＿０＿−＿ｘＡｌ＿ｘ（ただし、０．５原子％≦ｘ≦５
   原子％、０．０３≦ａ≦０．１７、０．１０≦ｂ≦０．
   ２７である。）で示される組成よりなる合金からなり、
   かつ断面が円形であるＮｉ基非晶質金属フィラメント。