JPS63243203A - 磁歪零特性をもつ軟質磁性アモルフアス合金粉末の製造方法 - 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〕 この発明はメカニカルアロイング法により、磁歪零特性
をもつ軟質磁性材料として最適なＣｏ’ＪツチＣｏ合金
系のアモルファス合金粉末の製造方法に関するものであ
る。

〔従来技術〕

アモルファス合金は、結晶化されていないか、あるいは
長範囲の規則度のない原子配列の金属であるので、通常
の金属に見られる結晶粒界や転位などの不均一領域が存
在しない。そのためアモルファス合金は、高い機械的強
さ、靭性、耐摩耗性。

耐食性、優れた軟磁性特性などを有しており、近年、そ
の応用分野が急速に拡大されつつある。

特にアモルファス合金の微細粉末は、表面の高活性や垂
直磁気異方性から、特異な性能を創り出しｔり、また適
当な結合剤を用いての成型′、加加圧焼結法部衝撃圧着
法を採用することにより、所望の形状のものを容易に製
造することができるので、アモルファス合金の応用分野
を大巾して拡大するものとして重視されている。

従来、アモルファス合金の粉末全製造する方法としては
、スパッタ法、真空蒸着法等のように金属ガスを急冷す
る気相急冷法、超音波ガス噴霧法。

双ロール法等の熔融金属を急冷する液体急冷法、そして
水素吸蔵法のように固体金属から出発する固相反応法等
の方法があるが、液体急冷法が一般的な製造方法である
。

しかし、液体急冷法の場合は、２０μｍ以下の微細で均
一な構造をもつ粉末状のアモルファス合金を大量に得る
ことはできない。また、スパッタ法では、微細な粉末を
得ることができるが、一度にはきわめて少量しか生産す
ることができないため量産には適しない。

最近、固体状態の金属からメカニカルアロイング法によ
り直接アモルファス合金を大量に製造する新しい固相反
応プロセス技術が発表されている。

〔昭和６１年１１月４日１日本複合材料学会発行「第１
１回復合材料シンポジウム講演要旨集」メカニカルアロ
イング法によるアモルファス複合粒子の作製（第４１〜
第４４頁）参照。〕〔発明が解決しようとする問題点〕 前記液体急冷法や気相急冷法の場合は、アモルファス化
が可能な合金組成範囲が狭いので、合金組成のコントロ
ールが難しいという問題がある。

またメカニカルアロイング法により直接Ｃｏ系のアモル
ファス合金′ｆ！：製造する場合、例えばＣｏとＺｒま
たはＴｉとを１対１（原子量比）付近の組成にすると、
得られたアモルファス合金の母気特性がほとんど無く、
特に飽和磁束密度は高くても１０００ガウスＧ）以下で
ある。

一方高飽和磁性体でありかつ磁歪零特性を有することが
期待されるＣｏ　ＩＪラッチ６合金については、固相反
応法の一種である原子単位の層間物質のイオンミキシン
グにより製造することが試みられているが、Ｃｏが６０
％以上でのアモ・ルン′アス化をすることは未だ成功し
ていない。またＣｏ　リッチ００合金系のアモルファス
合金粉末をメカニカルアロイング法により製造する方法
も未だ開発されていない。

さらｌｃｔた、Ｃｏ　ＩＪノツチＣｏＺｒ系やＣｏＴｉ
系などの遷移金属−遷移金属系アモルファス合金粉末を
従来の製造技術の主流をなしている液体急冷法により製
造することが考れられるが、この場合は、高融点金属で
酸化性の著しいＺｒやＴｉ　ｋ基本組成に含むため、連
続的に大量の粉末を一工程で製造することは極めて困難
であり、しかもアモルファス化できる範囲が著しく狭い
という問題がある。

〔発明の目的、構成〕

この発明は、メカニカルアロイング法により、磁歪零特
性をもつＣｏ　リッチ００合金系の軟質磁性アモルファ
ス合金粉末を容易に、大量に、生産性旨く製造できる方
法を提供することを目的とするものであって、この発明
の要旨とするところは、Ｃｏからなるベース金属粉末１
ｃＺｒまたはＴｉからなるＩＶａ族の金属粉末とＴａ　
、Ｎｂ　、Ｎｉ　、　Ｂ　（これは半金属である）、Ｍ
ｏ、Ｆｅ　　のうちの少なくとも１種からなる磁歪零特
性付与用金属粉末とを配合し、かつベース金属粉末とＩ
Ｖａ族の金属粉末と磁歪零特性付与用金属粉末との合計
原子量チが１００係で磁歪零特性付与用金属粉末の原子
量チが０．１〜２０％であると共に、ベース金属粉末と
Ｖａ族の金属粉末との原子量チの比率が９９：１〜６５
：ろ５になるように設定し、前記各金属粉末からなる原
料粉末を、衝撃式ミルを用いて外部から加熱することな
くメカニカルアロイング法により処理して、Ｃｏリッチ
Ｃｏ合金系の磁歪零特性をもつ軟質磁性アモルファス合
金粉末を得ること全特徴とする磁歪零特性をもつ軟質磁
性アモルファス合金粉末の製造方法にある。

なおメカニカルアロイング法によるアモルファス合金化
のメカニズムは推定の域全てないが、衝撃式ミル例えば
ボールミルを使用してメカニカルアロイングを実施する
場合、複数種の金属粒子がボールとボールとの間に挾ま
れて打撃させる際に、一方の金属粒子が他方の金属粒子
中に叩き込まれて合金化される作用と金属粒子の粉砕作
用とが１燥り返して行なわれるためであると推定される
。

〔実施例〕

次にこの発明の実施例について詳１ｕｌｌ　ＶＣ説明す
る。

実′ｌ＠例１ 平均粒径５μｍのＣｏ粉末と平均粒径２０μｍのＺｒ粉
末と平均粒径１０μｍのＮｉ扮末とを、Ｃｏ６７ｒ５’
Ｚｒ２５Ｎｉ７．．５の原子量割合になるように精秤し
て混合し、得られた混合粉末を第１因に示す鋼球攪拌型
の衝撃式ミル（商品名ニアトライタ〕１の容器２内に収
容し、かつ容器２内の上部に不活性ガスからなるシール
ガスを供給し、アジテータ６を３０ＯＲＰＭの回転速度
で２０時間回転させ、メカニカルアロイング法により合
金化とアモルファス化とを行なった。

この実施例の方法によって得られたＣｏ　Ｚｒ　Ｎｉ系
アモルファス合金粉末のＸ線ディフラクトメータによる
回折図形を第２図に示す。第２図のＸ線回折図形には、
通常の金属結晶特有のシャープなピークは全く見られず
、アモルファス合金特有のバーロバターン（ブロードな
ピーク）のみであり、異種金属粉末の混合状態から一挙
にアモルファス化した合金粉末が得られたことがわかる
。

また第３図には、この実施例の方法により得られたＣｏ
　Ｚｒ　Ｎｉ系アモルファス合金粉末を、超音波分散後
に光散乱法〔マイクロトラック（商品名）の使用による
〕によ、！ｌｌｌ測定したときの粒度分布を示している
。第５図の場合の粒度分布は対数正規分布であり、平均
粒径は１７．ろμｍであった。

この実施例の方法により得られたＣｏ　Ｚｒ　Ｎｉ系ア
モルファス合金粉末について、振動磁束計ｆｆｓＭ）に
より磁束密度と磁場の強さの関係を測定した結果、スム
ースなり−Ｈカーブが得られた。また飽和磁束密度Ｂｓ
ば４０００ガウス（Ｇ）、保磁力は１２エルステツド（
Ｏｅ）であった。

さらにまた、得られた前記合金粉末を、６９０°Ｃにお
いて３０エルステツド（Ｏｅ）の中で熱処理したのち、
磁気測定を行なったところ、保磁力は３５０ミリエルス
テツド（ｍｏｅ）であり、粉末状態でも良好な軟磁気特
性が得られた。

この熱処理したＣｏ　Ｚｒ　Ｎｉ系アモルファス合金粉
末を、ホットプレスを用いて加熱速度２０℃／分で３５
０℃まで加熱し、Ａｒガス中で２０　Ｋ？／−の加圧下
で２Ｄ分間焼結し、アモルファス合金の圧縮成形体全作
成した。得られた圧縮成形体の保磁力は１７ミリエルス
テツド（ｍｏｅ　）まで低下し、極めて良好な軟質磁気
特性が得られた。

前記圧縮成形体より切り出したテストピースを、歪ケー
ジ法により、飽和磁束密度の４０００ガウス（Ｇ）で飽
和磁歪を測定したところ１×１０−８と非常に小さい値
を示した。

実施例２ 平均粒径５μｍのＣｏ粉末と平均粒径２ｏμｍのＺｒ粉
末と平均粒径１０μｍのＮｂ粉末とを、Ｃｏｓ　１：　
５７、ｒ５　Ｎｂ１３．５の原子量割合にな”るように
精秤して混合し、得られた混合粉末を、実施例１の場合
と同一の衝撃式ミル１の容器２内に収容し、アジテータ
５を５０ＯＲＰＭの回転速度で５０時間回転させ、メカ
ニカルアロイング法により合金化とアモルファス化とを
行なった。

この実施例の方法によって得られたＣｏ　Ｚｒ　Ｎｂ系
アモルファス合金粉末をＸ線ディフラクトメータにより
回折したところ、通常の金属結晶特有のシャープなピー
クは全く見られず、アモルファス合金特有の・・−ロバ
ターンのみであジ、異種金属粉末の混合状態から一挙に
アモルファス合金粉末が得られたことがわかった。

また得られたＣｏ　Ｚｒ　Ｎｂ系アモルファス合金を振
動磁速計（ＶＳＭ）より測定したところ、実施例１の場
合と同様のスムースなり−Ｈカーブであった。

またこのＣｏ　Ｚｒ　Ｎｂ系アモルファス合金を、実施
例１１め場合と同一条件で熱処理したのち、磁気測定を
行なった結果、保磁力は４００ミリエルステツド（ｍｏ
ｅ）であり、粉末状態でも良好な軟磁気特性が得られた
。

さらに前記Ｃｏ　Ｚｒ　Ｎｂ系アモルファス合金粉末に
、実施例１の場合と同様にホットプレスによる圧縮成形
加圧を施して圧縮成形体を作成した。この圧縮成形体の
保磁力は２０ミリエルステツド（ｍＯｅ）まで低下し極
めて良好な軟質磁気特性が得られた。

この磁歪零の軟磁性材であるＣｏ　Ｚｒ　Ｎｂ系アモル
ファス合金より切り出した薄片（厚さ２０〜４０μｍ）
は、ＶＴＲ１気ヘツド用コア材として使用でき、特に高
飽和磁束密度をもつことにより保磁力の大きなメタルテ
ープに適している。

この発明を実施する場合、磁歪零特性付与用金属として
、Ｔａ　、　Ｂ　、　Ｍｏ　、　Ｆｅ　ｆ使用しても、
前記実施例の場合と同様の磁歪零特性をもつ軟質磁性ア
モルファス合金粉末を製造することができる。

この発明を実施する場合、衝撃式ミルとしては、前記ア
トライタに代えて、ボールミル、ポットミル、チューブ
ミル、バイブロミル等を使用してもよく、またタワーミ
ル、媒体（メディア）攪拌型ミル等のように、容器とそ
の中に装入されているボールやロッド等の衝撃用媒体（
メディア）とから成り立っており、容器を回転または振
動させるか、容器中の媒体を攪拌棒、攪拌翼、攪拌ディ
スク等により攪拌あるいは振動させることにより、媒体
相互間または容器と媒体との間で、粉体に強い衝撃力ま
たは圧縮、剪断力等を与える型式のものを使用してもよ
い。

またこれらの衝撃式ミルによるアモルファス合金化のた
めの処理時間、容器またはアジテータの回転数や振動数
、衝撃用媒体であるボールやロッド等の材質や太きさや
量等の条件は、合金組成。

原料金属粒径や処理機器の特性を加味して最適１直を選
定すればよく、前記実施例に限定されるものではない。

この発明を実施する場合、ＣｏとＺｒまたはＴｉ等のｌ
Ｖａ族の金属とＴａ　、　Ｎｂ　、　Ｎｉ　、　Ｂ　、
　Ｍｏ　、　Ｆｅ等の磁歪零特性付与用金属とからなる
結晶合金粉末の合計原子量％を１００チに設定し、かつ
磁歪零特性付与用金属の原子量％’に０．１〜２０％に
設定すると共に、Ｃｏとｐａ族金属との原子量チの比率
を９９：１〜６５　：　３５に設定し、前記結晶合金粉
末からなる原料粉末を、衝撃式ミルを用いて外部から加
熱することなくメカニカルアロイング法により処理して
、ｃｏリッチＣｏ合金系の磁歪零特性をもつ軟質磁性ア
モルファス合金粉末を製造してもよい。

前記Ｃｏからなるベース金属、　ｆＶａ族金属、磁歪歪
特性付与用金属の単独の金属粉末またはそれらの結晶合
金粉末の粒径は約７ｗ以下、好ましくは約０．１μｍか
ら約１ｍが望ましい。原料粒径が約７■よりも大きいと
、アモルファス合金化作用が発揮される前に粒子の粉砕
作用が行なわれるので、その分だけ製造時間が長くかか
る。また原料粒径が０．１μｍよりも小さいと、比表面
積が大きく汚染されやすいし、一般的に原料の価格が高
くなるので不経済である。

原料組成中の各成分の原子量チは、前述した範囲に設定
する必要がある。Ｃｏ　Ｋ対するＴｉやＺｒのような■
ａ族金属の原子量％（ａｔ％〕の割合が、１原子量チよ
り少ないとアモルファス化が難かしく、また３５原子量
チより多いと、飽和磁束密度が高くても、１０００ガウ
ス（Ｇ）以下であり、高飽和磁束密度をもつ軟質磁性ア
モルファス合金粉末ｆ、製造することはできない。

軟質強磁性体を高周波域で使用する場合、磁歪は限りな
く零に近づけることが、エネルギ効率や機能上から望ま
しい。

Ｔａ　、　Ｎｂ　、　Ｎｉ　、　Ｂ　、　Ｍｏ　、　Ｆ
ｅ等の磁歪零特性付与用金属または半金属の原子量チも
前述した範囲に設定する必要がある。その濃度が０．１
原子量チ未満でも、Ｃｏ　９度が高い場合は磁歪は（２
〜５Ｘ１０−６）位になるが、それ以下にはならない。

また、その漉度が２０％を越えると、高飽和磁束密度が
得られない。

〔発明の効果〕

この発明によれば、　Ｃｏからなるベース金属粉末にＺ
ｒま几はＴｉからなるｌＶａ族の金属粉末とＴａ　。

Ｎｂ　、　Ｎｉ　、　Ｂ　、　Ｍｏ　、　Ｆｅのうちの
少なくとも１種からなる磁歪零特性付与用金属粉末とを
配合し、かつベース金属粉末とｌＶａ族の金属粉末と磁
歪零特性付与用金属粉末との合計原子量チが１００％で
磁歪零特性付与用金属粉末の原子ｉ％が０．１〜２０％
であると共に、ベース金属粉末とｌＶａ族の金属粉末と
の原子量チの比率が９９＝１〜６５：３５になるように
設定し、前記各金属粉末からなる原料粉末を、衝撃式ミ
ルを用いて外部から加熱することなくメカニカルアロイ
ング法により処理し、各異種金属粉末の混合物をそのま
ま固体の状態で合金化すると共にアモルファス化するの
で、磁歪零特性をもつ軟質磁性アモルファス合金粉末を
容易にかつ大量に、生産性高く製造することができ、特
に高濃度Ｃｏをベースにし几遷移金属−遷移金属系アモ
ルファス合金であるので、遷移金属−半金属系アモルフ
ァス合金に比べて、高飽和磁束密度。

高透磁率、高結晶化温度を有し、かつ磁歪零特性を容易
に付与できると共に、耐摩耗性や耐食性に侵れており、
さらにこの発明の場合は、前記従来の液体急冷法に比べ
てアモルファス化が容易な合金組成範囲が広いので、合
金組成コントロールが容易であり、かつ均一なアモルフ
ァス構造と経時変化の極めて小さい特性音もつアモルフ
ァス合金粉末を得ることができる。またこの発明により
得られるアモルファス合金は、薄膜や薄いテープではな
く微細な粉末であるので、合金粉末のままでも利用でき
、かつ種々の形に一体成形加工することもでき、その友
め最終製品の大きさと形状の範囲を広くできる等の効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は衝撃式ミルの一例を示す縦断側面図、第２図は
この発明の第１実施例の方法により得られたアモルファ
ス合金粉末のＸ線のディフラクトメータによる回折図形
を示す図、第６図は前記アモルファス合金粉末の粒度分
布を示す図、第４図は実施例１の方法により得られたア
モルファス合金粉末の非熱処理物を振動磁束計により測
定して得た磁束密度と磁場の強さとの関係を示すＢ−Ｈ
ルーゾ図である。 図において、ＩＦｉ衝撃式ミル、２は容器、３はアジテ
ータである。 「７コ 代理人　　阿　部　　　稔：　　１ ｊｊ、１ １　　−、−’　　Ｊ 原 第３図 ＋　　　　　　　　５　　１０　　　　　　５０　１０
０才ｔＬ　＋　イ１．（ｕｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｃｏからなるベース金属粉末にＺｒまたはＴｉからなる
   IVａ族の金属粉末とＴａ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｂ、Ｍｏ、Ｆｅ
   のうちの少なくとも１種からなる磁歪零時性付与用金属
   粉末とを配合し、かつベース金属粉末とIVａ族の金属粉
   末と磁歪零時性付与用金属粉末との合計原子量％が１０
   ０％で磁歪零特性付与用金属粉末の原子量％が０．１〜
   ２０％であると共に、ベース金属粉末とIVａ族の金属粉
   末との原子量％の比率が９９：１〜６５：３５になるよ
   うに設定し、前記各金属粉末からなる原料粉末を、衝撃
   式ミルを用いて外部から加熱することなくメカニカルア
   ロイング法により処理して、ＣｏリッチＣｏ合金系の磁
   歪零特性をもつ軟質磁性アモルファス合金粉末を得るこ
   とを特徴とする磁歪零特性をもつ軟質磁性アモルファス
   合金粉末の製造方法。