JPS6318657B2 - - Google Patents
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- JPS6318657B2 JPS6318657B2 JP55164978A JP16497880A JPS6318657B2 JP S6318657 B2 JPS6318657 B2 JP S6318657B2 JP 55164978 A JP55164978 A JP 55164978A JP 16497880 A JP16497880 A JP 16497880A JP S6318657 B2 JPS6318657 B2 JP S6318657B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
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- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
- C22C45/008—Amorphous alloys with Fe, Co or Ni as the major constituent
Description
本発明は、製造が容易で、かつ機械的特性が良
好なる非晶質磁性合金に関する。 近年超急冷技術の進歩により種々の非晶質磁性
合金が得られるようになつた。歴史的にはガン法
もしくはピストンアンビル法及びスプラツトクエ
ンチング法等によりFe―Ｐ―Ｃ、Co―Ｐ―Ｂ、
Ni―Ｂなどの非晶質合金が得られたという報告
があり、また、Ｐ、Ｃ、Ｂと遷移金属の組合せに
より非晶質合金が得られる事が知られている。こ
のうち、Ｐは蒸気圧が高く、組成ずれが生ずる問
題や公害上の問題があり一方、Ｃは溶解中に遷移
金属中に固溶させるのが困難であるばかりでな
く、分離析出するなど製造上の問題点が多い。そ
の為、現在Ｂが最も有効な元素である事が知られ
ている。非晶質磁性合金の作製法は現在では前述
のような方法にかわつて両ロール法や片ロール法
が主流となつて来ている。これは以前の方法が不
安定形の非晶質薄片しか得られないのに対し、こ
れらの方法を用いることにより一定幅、一定厚み
のリボン形状の非晶質磁性合金を容易に得ること
ができるので工業上の利点が大きい為である。両
ロール法は容湯合金を両側より圧延急冷して非晶
質化する為片ロール法のように溶湯の片側よりの
み冷却する方法に比べて非晶質化能力は高い。し
かしながら、両ロール法の欠点は圧延急冷する
為、ロール面が損傷しやすく、又幅の広い長尺も
のの非晶質合金を得る事は非常に困難である。従
つて非晶質合金の量産という面を考えた場合、片
ロール法によらざるを得ないのが実状である。実
際現在の片ロール法では幅20cmほどの幅広非晶質
リボンが得られるのに対し、両ロール法ではせい
ぜい２cmほどの非晶質リボンしか得られていな
い。これは片ロール法では単に１個のロール幅を
広くするだけで装置的なスケールアツプは十分で
あるのに対し、両ロール法では２個のロールのス
ケールアツプのみでなく圧延する為に力学的強度
が必要となりモーターの馬力、軸受の強度などの
配慮が必要で、装置的に大がかりなものとなるか
らである。又周知のように非晶質磁性合金は極め
て硬いため両ロール法の圧延ロール表面の損傷を
無くする事は極めて難しいのに対し、片ロール法
では単に浴湯をロール面に吹きつけて急冷するだ
けであるのでロールの損傷は全く無い。これらの
事より急冷能力は低いが量産性のある片ロール法
による非晶質磁性合金の作製が現在主流になりつ
つある。ところが、遷移金属とホウ素の組合せよ
り成る組成を有する非晶質磁性合金は両ロール法
では比較的容易に１cm幅ぐらいのものが得られて
いるが、片ロール法ではせいぜい幅が１〜２mmぐ
らいのものしか得られていない。これ以上の幅の
ものを得ようとすると片ロール法では冷却が十分
でなくなるため、ロールから凝固したリボンが離
れ巻き取られる際もリボンの温度が400〜800℃ほ
どもあるため、得られたリボンが酸化し変色す
る。また、このようにして得られた非晶質磁性合
金は、本来非晶質合金がもつ180゜折り曲げに耐え
る機械的特性を有せず、極めて脆いものであつ
た。この非晶質磁性合金は機械的特性が劣るのみ
ならず、リボンが部分的に結晶化しているため、
その磁気特性もまた好ましくないものであつた。
従つて、（Fe―Co―Ni）―Ｂ系の特性良好なる
非晶質磁性合金を片ロール法で幅広のリボン形状
として得る事は極めて困難な事であつた。 また、（Fe―Co―Ni）―Ｂ系を改良した（Fe
―Co―Ni）―Zr系、（Fe―Co―Ni）―Zr―Ｂ系
などが発表されており、これらの材料は従来の
（Fe―Co―Ni）―Ｂ系に比べ容易に片ロール法
によつて幅広の非晶質リボンを得ることができ
る。しかしながら、これらのZrを含む合金系は
極めて酸化されやすいため、空気中で母合金を溶
解して片ロール法により超急冷し、非晶質合金化
するのは極めて困難である。その為、現在では真
空中もしくは不活性雰囲気中での製造がなされて
いるが、量産性及びコスト面で問題があつた。 本発明はかかる問題を解決するものであり、製
造を容易にして、かつ特性良好なる非晶質磁性合
金を提供するものである。 以下に本発明の構成を詳説する。 本発明者らは種々の添加物効果を検討した結果
この（Fe―Co―Ni）―Ｂ系に対しNbの添加が
極めて効果的で、片ロール法でも極めて容易に幅
広の非晶質磁性合金リボンが得られる事を発見し
た。 実験の結果、非晶質化しやすい組成範囲は次の
領域で与えられる合金である事がわかつた。 （Fe―Co―Ni）aNbbBc ただし、ａ、ｂ、ｃは原子％を示し、 ａ＋ｂ＋ｃ＝100という条件下において、 60≦ａ≦95 ２≦ｂ≦30 ０＜ｃ≦30 特に、幅が４cm以上、厚みが40μm以上の非晶質
リボンを容易に得ようとする場合は、 ６≦ｂ≦30 となるようにすればよい。又、非晶質合金が磁性
を有する為の条件及び空気中で非晶質合金を作製
しようとする場合、酸化させない為には、 ２≦ｂ≦20 である事が望ましい。 周知のように従来のＭ（＝Fe、Co、Ni）100-cBc
系合金ではｃ≧15（原子％）でないと非晶質しに
くく、又飽和磁化σsはＢの増加と伴に減少する事
が知られている。一方本発明の（Ｍ―Nb）100-cBc
系合金では上述したようにNbの多量添加により
Ｂが15％以下でも非晶質化するものの非磁性元素
Nbの多量添加により飽和磁化σsが、同じＢ含有
量では第１図に示したように従来のM100-cBc系
よりも低くなる。従つてσsの高い値を必要とする
磁気ヘツド等への応用を考えた場合本発明のＭ―
Nb―Ｂ系においては ｃ10 である事が望ましい。なお第１図は一般的傾向を
示した図であり、Nb含有量、Ｍの磁性元素によ
つてσsの値は多少変動する。 実施例 １ 母合金を1450℃で溶解した後、耐火物製のノズ
ルよりアルゴンガス圧0.3Kg/cm2を加えて、
1400rpmで回転している直径30cmの鉄製ロールの
回転表面上に噴出させ急冷凝固させる方法を用い
て得た非晶質合金Fe5Co77Nb8B10と従来の材料を
用いトラツク幅600μmの市販の磁気ヘツド形状に
加工して、これらをコアとする磁気ヘツドを作り
耐摩耗特性およびビツカース硬度を測定した。 これらの測定結果を第１表に示した。 耐摩耗特性は、CrO2テープを4.75cm／secのス
ピードで、磁気ヘツドに圧接させつつ100時間、
走行させた後の磁気ヘツドの摩耗量（μm）で測
定した。
好なる非晶質磁性合金に関する。 近年超急冷技術の進歩により種々の非晶質磁性
合金が得られるようになつた。歴史的にはガン法
もしくはピストンアンビル法及びスプラツトクエ
ンチング法等によりFe―Ｐ―Ｃ、Co―Ｐ―Ｂ、
Ni―Ｂなどの非晶質合金が得られたという報告
があり、また、Ｐ、Ｃ、Ｂと遷移金属の組合せに
より非晶質合金が得られる事が知られている。こ
のうち、Ｐは蒸気圧が高く、組成ずれが生ずる問
題や公害上の問題があり一方、Ｃは溶解中に遷移
金属中に固溶させるのが困難であるばかりでな
く、分離析出するなど製造上の問題点が多い。そ
の為、現在Ｂが最も有効な元素である事が知られ
ている。非晶質磁性合金の作製法は現在では前述
のような方法にかわつて両ロール法や片ロール法
が主流となつて来ている。これは以前の方法が不
安定形の非晶質薄片しか得られないのに対し、こ
れらの方法を用いることにより一定幅、一定厚み
のリボン形状の非晶質磁性合金を容易に得ること
ができるので工業上の利点が大きい為である。両
ロール法は容湯合金を両側より圧延急冷して非晶
質化する為片ロール法のように溶湯の片側よりの
み冷却する方法に比べて非晶質化能力は高い。し
かしながら、両ロール法の欠点は圧延急冷する
為、ロール面が損傷しやすく、又幅の広い長尺も
のの非晶質合金を得る事は非常に困難である。従
つて非晶質合金の量産という面を考えた場合、片
ロール法によらざるを得ないのが実状である。実
際現在の片ロール法では幅20cmほどの幅広非晶質
リボンが得られるのに対し、両ロール法ではせい
ぜい２cmほどの非晶質リボンしか得られていな
い。これは片ロール法では単に１個のロール幅を
広くするだけで装置的なスケールアツプは十分で
あるのに対し、両ロール法では２個のロールのス
ケールアツプのみでなく圧延する為に力学的強度
が必要となりモーターの馬力、軸受の強度などの
配慮が必要で、装置的に大がかりなものとなるか
らである。又周知のように非晶質磁性合金は極め
て硬いため両ロール法の圧延ロール表面の損傷を
無くする事は極めて難しいのに対し、片ロール法
では単に浴湯をロール面に吹きつけて急冷するだ
けであるのでロールの損傷は全く無い。これらの
事より急冷能力は低いが量産性のある片ロール法
による非晶質磁性合金の作製が現在主流になりつ
つある。ところが、遷移金属とホウ素の組合せよ
り成る組成を有する非晶質磁性合金は両ロール法
では比較的容易に１cm幅ぐらいのものが得られて
いるが、片ロール法ではせいぜい幅が１〜２mmぐ
らいのものしか得られていない。これ以上の幅の
ものを得ようとすると片ロール法では冷却が十分
でなくなるため、ロールから凝固したリボンが離
れ巻き取られる際もリボンの温度が400〜800℃ほ
どもあるため、得られたリボンが酸化し変色す
る。また、このようにして得られた非晶質磁性合
金は、本来非晶質合金がもつ180゜折り曲げに耐え
る機械的特性を有せず、極めて脆いものであつ
た。この非晶質磁性合金は機械的特性が劣るのみ
ならず、リボンが部分的に結晶化しているため、
その磁気特性もまた好ましくないものであつた。
従つて、（Fe―Co―Ni）―Ｂ系の特性良好なる
非晶質磁性合金を片ロール法で幅広のリボン形状
として得る事は極めて困難な事であつた。 また、（Fe―Co―Ni）―Ｂ系を改良した（Fe
―Co―Ni）―Zr系、（Fe―Co―Ni）―Zr―Ｂ系
などが発表されており、これらの材料は従来の
（Fe―Co―Ni）―Ｂ系に比べ容易に片ロール法
によつて幅広の非晶質リボンを得ることができ
る。しかしながら、これらのZrを含む合金系は
極めて酸化されやすいため、空気中で母合金を溶
解して片ロール法により超急冷し、非晶質合金化
するのは極めて困難である。その為、現在では真
空中もしくは不活性雰囲気中での製造がなされて
いるが、量産性及びコスト面で問題があつた。 本発明はかかる問題を解決するものであり、製
造を容易にして、かつ特性良好なる非晶質磁性合
金を提供するものである。 以下に本発明の構成を詳説する。 本発明者らは種々の添加物効果を検討した結果
この（Fe―Co―Ni）―Ｂ系に対しNbの添加が
極めて効果的で、片ロール法でも極めて容易に幅
広の非晶質磁性合金リボンが得られる事を発見し
た。 実験の結果、非晶質化しやすい組成範囲は次の
領域で与えられる合金である事がわかつた。 （Fe―Co―Ni）aNbbBc ただし、ａ、ｂ、ｃは原子％を示し、 ａ＋ｂ＋ｃ＝100という条件下において、 60≦ａ≦95 ２≦ｂ≦30 ０＜ｃ≦30 特に、幅が４cm以上、厚みが40μm以上の非晶質
リボンを容易に得ようとする場合は、 ６≦ｂ≦30 となるようにすればよい。又、非晶質合金が磁性
を有する為の条件及び空気中で非晶質合金を作製
しようとする場合、酸化させない為には、 ２≦ｂ≦20 である事が望ましい。 周知のように従来のＭ（＝Fe、Co、Ni）100-cBc
系合金ではｃ≧15（原子％）でないと非晶質しに
くく、又飽和磁化σsはＢの増加と伴に減少する事
が知られている。一方本発明の（Ｍ―Nb）100-cBc
系合金では上述したようにNbの多量添加により
Ｂが15％以下でも非晶質化するものの非磁性元素
Nbの多量添加により飽和磁化σsが、同じＢ含有
量では第１図に示したように従来のM100-cBc系
よりも低くなる。従つてσsの高い値を必要とする
磁気ヘツド等への応用を考えた場合本発明のＭ―
Nb―Ｂ系においては ｃ10 である事が望ましい。なお第１図は一般的傾向を
示した図であり、Nb含有量、Ｍの磁性元素によ
つてσsの値は多少変動する。 実施例 １ 母合金を1450℃で溶解した後、耐火物製のノズ
ルよりアルゴンガス圧0.3Kg/cm2を加えて、
1400rpmで回転している直径30cmの鉄製ロールの
回転表面上に噴出させ急冷凝固させる方法を用い
て得た非晶質合金Fe5Co77Nb8B10と従来の材料を
用いトラツク幅600μmの市販の磁気ヘツド形状に
加工して、これらをコアとする磁気ヘツドを作り
耐摩耗特性およびビツカース硬度を測定した。 これらの測定結果を第１表に示した。 耐摩耗特性は、CrO2テープを4.75cm／secのス
ピードで、磁気ヘツドに圧接させつつ100時間、
走行させた後の磁気ヘツドの摩耗量（μm）で測
定した。
【表】
第１表に示すように、本実施例のNbを添加し
た非晶質合金は優れた耐摩耗特性を有する。従つ
て、オーデイオ用のみでなくV.T.R用磁気ヘツド
コア材としても本実施例の材料は有効である。 （FeXCoYNiZ）Nb Ｂ系材料にNbの外に、Cr、
Mo、Ｗ、Cu、Tiを添加し、前記実施例１と同様
の方法により非晶質合金を作り諸特性を測定し、
その結果次の事がわかつた。 この系にCr、Mo、ＷをNbと共に添加するこ
とにより、透磁率の優れた非晶質合金が得られ
た。 この系にCuをNbと共に添加することにより、
磁歪の少ない非晶質合金が得られた。 この系にTiをNbと共に添加することにより、
機械的強度の優れた非晶質合金が得られた。 ただし、Ti、Cr、Mo、Ｗ、Mn、Cuのみで
Nbを添加しない場合、一定形状の靭性を有する
幅２cm以上の幅広非晶質リボンを片ロール法によ
り得る事は不可能であり、又これらの元素を10％
以上添加するとむしろ非晶質化が困難となる。よ
つてNbの添加効果と組合せて、はじめて実用的
な諸特性が得られるわけである。上述した合金は
高純度要素から作られる。しかしながら、これら
合金の利用においてはそれらが、少量の他元素を
溶解している、安価な市販材料から作られること
が予想される。しかがつて本発明で考慮されてい
る合金は他元素をわずかに含有してもよく、これ
らの他元素は市販品のFeまたはNi合金中に、例
えば原料金属の供給源の結果としてか、その後の
添加中の出来事によりよく発見される。 これらの元素の実例はMn、Zr、Hfなどであ
る。 実施例 ２ 実施例１と同様の方法により（Co.855Nb.145）100
−ＸBX系を作製し、その飽和磁化σs、結晶化温度
TX、キユリー温度TCのＢ含有量依存性を調べた。
第２図に結果を示した。σsは従来のＭ（＝Fe、
Co、Ni）―Ｂ系非晶質合金と同様Ｂ含有量の増
加と伴に減少するが、Nbの多量添加によりその
値が低くなつている為、磁気ヘツド等への応用を
考えた場合Ｂ含有量は10％以下にする事が望まし
い事がわかつた。 以上のように、本発明によれば、製造容易で、
熱的安定性の優れた幅広の非晶質磁性合金を提供
することができる。また本発明のようにNbの他
にCr、Mo、Ｗ、Cu、Tiなどを添加することに
より諸特性の優れた幅広の非晶質磁性合金を提供
することができる。
た非晶質合金は優れた耐摩耗特性を有する。従つ
て、オーデイオ用のみでなくV.T.R用磁気ヘツド
コア材としても本実施例の材料は有効である。 （FeXCoYNiZ）Nb Ｂ系材料にNbの外に、Cr、
Mo、Ｗ、Cu、Tiを添加し、前記実施例１と同様
の方法により非晶質合金を作り諸特性を測定し、
その結果次の事がわかつた。 この系にCr、Mo、ＷをNbと共に添加するこ
とにより、透磁率の優れた非晶質合金が得られ
た。 この系にCuをNbと共に添加することにより、
磁歪の少ない非晶質合金が得られた。 この系にTiをNbと共に添加することにより、
機械的強度の優れた非晶質合金が得られた。 ただし、Ti、Cr、Mo、Ｗ、Mn、Cuのみで
Nbを添加しない場合、一定形状の靭性を有する
幅２cm以上の幅広非晶質リボンを片ロール法によ
り得る事は不可能であり、又これらの元素を10％
以上添加するとむしろ非晶質化が困難となる。よ
つてNbの添加効果と組合せて、はじめて実用的
な諸特性が得られるわけである。上述した合金は
高純度要素から作られる。しかしながら、これら
合金の利用においてはそれらが、少量の他元素を
溶解している、安価な市販材料から作られること
が予想される。しかがつて本発明で考慮されてい
る合金は他元素をわずかに含有してもよく、これ
らの他元素は市販品のFeまたはNi合金中に、例
えば原料金属の供給源の結果としてか、その後の
添加中の出来事によりよく発見される。 これらの元素の実例はMn、Zr、Hfなどであ
る。 実施例 ２ 実施例１と同様の方法により（Co.855Nb.145）100
−ＸBX系を作製し、その飽和磁化σs、結晶化温度
TX、キユリー温度TCのＢ含有量依存性を調べた。
第２図に結果を示した。σsは従来のＭ（＝Fe、
Co、Ni）―Ｂ系非晶質合金と同様Ｂ含有量の増
加と伴に減少するが、Nbの多量添加によりその
値が低くなつている為、磁気ヘツド等への応用を
考えた場合Ｂ含有量は10％以下にする事が望まし
い事がわかつた。 以上のように、本発明によれば、製造容易で、
熱的安定性の優れた幅広の非晶質磁性合金を提供
することができる。また本発明のようにNbの他
にCr、Mo、Ｗ、Cu、Tiなどを添加することに
より諸特性の優れた幅広の非晶質磁性合金を提供
することができる。
第１図は飽和磁化σsとＢ含有量との関係を示す
図、第２図は飽和磁化σs、キユリー温度TC、結
晶化温度TXとＢ含有量との関係を示す図である。
図、第２図は飽和磁化σs、キユリー温度TC、結
晶化温度TXとＢ含有量との関係を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 式：MaNbbBc （式中ＭはFe、CoおよびNiからなる群から選ば
れる金属またはそれらの混合物；ａ、ｂおよびｃ
は原子％であり、かつそれらの和が100になると
いう条件でそれぞれ 60≦ａ≦95、６≦ｂ≦20、０＜ｃ≦10）で示され
ることを特徴とする非晶質磁性合金。 ２ 不純物元素としてMn、Zr、Hfを含む事を特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の非晶質磁性
合金。 ３ 式：MaTbBc （式中ＭはFe、CoおよびNiからなる群から選ば
れる金属またはそれらの混合物；ＴはNbを主成
分とし、かつCuまたはTiのいずれかの金属もし
くはCr、MoおよびＷのうちの少なくとも１種の
金属を10原子％以下含有する混合物；ａ、ｂおよ
びｃは原子％であり、かつそれらの和が100にな
るという条件下で、それぞれ60≦ａ≦95、６≦ｂ
≦20、０＜ｃ≦10）で示されることを特徴とする
非晶質磁性合金。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP55164978A JPS5789450A (en) | 1980-11-21 | 1980-11-21 | Amorphous magnetic alloy |
| US06/321,560 US4437912A (en) | 1980-11-21 | 1981-11-16 | Amorphous magnetic alloys |
| DE3146031A DE3146031C2 (de) | 1980-11-21 | 1981-11-20 | Amorphe Magnetliegierungen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55164978A JPS5789450A (en) | 1980-11-21 | 1980-11-21 | Amorphous magnetic alloy |
Related Child Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP1059927A Division JPH0765147B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 非晶質磁性合金 |
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| JPS5789450A JPS5789450A (en) | 1982-06-03 |
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Family Applications (1)
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