JPS6257924A - 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１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Ｎ１−Ｐ−
Ｂ系非晶質金属薄帯は、耐食性、耐熱脆化に優れ、キュ
ー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を小
さくすることができ、また、ＣＯの水素添加に対する触
媒として利用できる等１種々の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
には極め文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５　さらに金網状に編んだり１ｗ
ｉ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Ｎ１−Ｐ−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）層材料、線
状ろう付材などに適用する場合、そのＮ１−Ｐ−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２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
１−Ｐ−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Ｎ１
−Ｐ−Ｂ系の合金に特定のＡＩまたはＺｒ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。

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９ＭはＡｌまたはＺｒであり、０．５原子％≦
Ｘ≦５原子％、　０．０４≦ａ≦０．２２．０．０３≦
ｂ≦０．２０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９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。

すなわち、Ｎｉ、ＰおよびＢの総和において、Ｐの含有
比率は０．０４〜０．２３であることが必要で。

好ましくは０．０７〜０．１７である。Ｐの含有比率が
０．０４未満であるか、または０．２２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、Ｂの含有比率は０．０３〜０．２０であることが
必要で、好ましくは０．０５〜０．１５である。

Ｂの含有比率が０．０３未満であるか、または０．２０
を超える場合は、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。

ＡｌまたはＺｒ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、好ましくは１〜３原子％である。しかし、
ＡＩまたはＺｒの含を量が０．５原子％未溝の場合はフ
ィラメントにならず１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、
ＡｌまたはＺｒが５原子％を超えた場合は、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、Ｍ
ｎ。

Ｚ　ｒ　＋　Ｔ　ｉ＋　Ｈｆ　、　Ｃａ　＋　Ｙ　ｒ　
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（Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｖ
、Ｃｒ、Ｗは１０原子％以下、Ｍｎ、Ｔｉ、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２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２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、線径斑が少ない連続フィラメントを
得るには９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５０〜２
００μｍ、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
くなり、一方、２００μｍをこえると真円度が低く、線
径斑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、線径斑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、その接触角は３０゛より大きく、シかも紡
糸ノズルの孔径を０．４１φ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、フィラメント形成させるもので、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０．０２０国、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。

さらに冷却速度を高めるためには、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、、ｓＰｏ、＋ｚＢｏ、＋ｏ）ｑｑＡ
ｌ＋非晶質金属フィラメントは、１８０μｍの線径まで
非晶質であり、引張強度は急冷凝固材で２００ｋｇ／１
ｍ２である。また、冷間線引加工により、圧下率４０％
のときには２１８ｋｇ／１ｍ２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Ｃｒを６原子％添加したＣＮ１ｏ、ｔ
ａＰｏｌ、Ｂｏ、＋ｏ）ｑ３ＡＩ　ＩＣｒｂ非晶質金属
フィラメントは、急冷凝固材で２２０　ｋｇ／１ｍ”　
、冷間線引加工により最高２４０ｋｇ／ａｍ”の引張強
さに達する。さらに＋　（Ｎｉｏ、ｔａＰｏ、＋ｚＢｏ
、＋ｏ）ｗｑＺｒ＋非晶質金属フィラメントの引張強度
は、急冷凝固材で２１０ｋｇ／ａｍ”で、さらに冷間線
引加工により、圧下率３０％のときには２３４ｋｇ／鶴
”の引張強さを有し、さらに９０％以上の冷間線引加工
も可能である。

また２本発明の非晶質金属フィラメントのキューリ一温
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、電線被覆補強材などに用いることができ
る。

また１本発明の非晶質金属フィラメントは、優れた耐食
性を有し、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、ｍ編が可能なことか
らフィルター材などに用いることができる。

さらに２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Ｏにすることができ、高抵抗であり。

ゲージ特性に優れ、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。

ＣＮ１ｏ、ｑ＊Ｐｏ、ＩｈＢｏ、ｏｂ）ｑｘＡ　１３ｃ
ｒａのフィラメントの電気抵抗は１３６μΩ−ロ、抵抗
温度係数は８　Ｘ　１０−’に一層、ひずみ感度係数は
１．９に−であり。

ひずみゲージ材料として用いることができる。

また９本発明の非晶質金属フィラメントは、ろう付材と
しても用いることもでき、特に均質なろう付が可能で、
また、良好な延性を示すことから。

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。

また本発明の非晶質金属フィラメントは、ｃ。

の水素添加における触媒として用いることもできる。特
に２円形断面を有することから、伸線加工。

織編などの加工ができるため７例えば、網状に加工した
触媒材料として用いることができる。

（実施例） 次に１本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１〜１３．比較例１〜１０ 表−１に示す各種組成からなる合金を９石英管中でアル
ゴン雰囲気下にて溶融した後、孔径８０〜１８０μｍの
石英製紡糸ノズルを用い、アルゴンガス噴出圧４．　’
４　ｋｇ／　ｃｒＡで約２８０〜３５０ｒｐｍで回転し
ている内径５００　＊ｘφ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１ｍ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９表−１に示す組成で、銅からなる回
転冷却ロールに溶融した合金を噴出して。

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／　ｃａｔ、石英製ノズ
ル孔径は０．３鶴φ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
２００鶴φ、ノズル先端と回転ドラム表面との間の距離
は約１ｎ以下となる様にした。その結果２幅約１ｍ、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２００
ｍ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。

（以下余白） 表−１より明らかなごとく、比較例１はＡ１またはＺｒ
を含有しないため、溶湯をノズル孔から噴出した後２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２，７．９のように、ＡｌまたはＺｒ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６，８．１０のように、ＡｆまたはＺｒ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
を有する連続した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
１〜１３のように。

Ｐ、　ＢおよびＡ２またはＺｒ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、Ｐ、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
ントになるが結晶化し脆くなった。

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。

耐食性も優れている。また１本発明のＮｉ基非晶質金属
フィラメントは、ＣＯの水素添加における触媒活性にも
優れている。さらに、断面が円形であるため伸線加工が
ｍ績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、金網状などに加工した触媒材料など
に広く用いることができる。

特許出願人　　増　　本　　　　　健 ユニチカ株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）組成式 （Ｎｉ＿１＿−＿ａ＿−＿ｂＰ＿ａＢ＿ｂ）＿１＿０＿
   ０＿−＿ｘＭ＿ｘ（ただし、ＭはＡｌまたはＺｒであり
   、０．５原子％≦ｘ≦５原子％、０．０４≦ａ≦０．２
   ２、０．０３≦ｂ≦０．２０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。