JPH0113945B2

JPH0113945B2 -

Info

Publication number: JPH0113945B2
Application number: JP56018589A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Masumoto; Akihisa Inoe; Michiaki Hagiwara
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1981-02-10
Filing date: 1981-02-10
Publication date: 1989-03-08
Also published as: JPS57134248A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、断面の円形な非晶質金属フイラメン
トの製造方法に関するものである。（従来の技術）溶融金属から直接金属フイラメントを製造する
方法は、安価な金属フイラメントの製造方法であ
る。しかも、得られた金属フイラメントが非晶質
構造を有するならば、化学的、電気的、物理的に
数多くの優れた特長を有しており、電気及び電子
部品、複合材、繊維素材等の多くの分野において
実用化される可能性が極めて強い。特に非晶質合
金の場合、適切な合金組成を選択することによ
り、従来実用化されている結晶金属、結晶合金に
比べ、前述した特長をより強調させることが可能
であり、特に、その耐腐食性、強勒性、高電磁気
性等に大きな特長を有しており、従来にはなかつ
た新しい材料として大きく発展する可能性を秘め
ている。非晶質金属に関しては、「日本金属学会報」No.
３、Vol.15（1976年）、「サイエンス」No.８（1978
年）等にすでに知られているとおりである。この
ような優れた特性を有する非晶質金属について、
断面が円形な高品位のフイラメントを、溶融紡糸
という簡便な製造方法で得ることが強く嘱望され
ている。現在、溶融金属から直接冷却液体中に紡出固化
して断面の円形な非晶質金属フイラメントが得ら
れるのは、Pd_77.5−Cu₆−Si_16.5系合金（数字は原
子％）のように、臨界冷却速度が10³℃／秒程度
の合金に限られている（Scripta metallurgica
Vol.13、1979年、P463〜467）。合金の非晶質化
の難易は、金属の種類や組成に大きく依存し、特
に実用材として重要なFe、Ni、Co系合金の臨界
冷却速度は、およそ10⁵〜10⁶℃／秒の範囲にあ
り、冷却液体中では冷却速度が遅いため、断面の
円形な非晶質金属フイラメントは得られにくいと
されている。すなわち、現在Fe、Ni、Co系合金
の非晶質金属を得るには、冷却速度の速いガン
法、ピストン・アンビル法、ロール急冷法、遠心
急冷法、プラズマ・ジエツト法等が採用されてい
る。しかし、上記の方法のうち、ロール急冷法及
び遠心急冷法以外は、すべて不定形板状のものし
か得られない。ロール急冷法、遠心急冷法におい
ても、定形リボン状のものしか得られていないの
が実状であり、偏平なるがゆえに特殊な用途以外
には使用できないという欠点を有している。このリボン状の非晶質金属フイラメントの製造
方法は、前述した非晶質合金に関する文献をはじ
め、特開昭49−91014号（U.S.3856513）、特開昭
53−125228号、特開昭53−125229号、特開昭52−
88219号、特公昭52−50727号、特開昭50−101203
号、特開昭51−4017号、特開昭51−109221号
（DT2606581、FR2301605）、特開昭53−12719
号、特開昭53−12720号、特開昭52−133826号
（DT2719710、FR2350159）、特開昭52−88220号
等、多くの特許公報によつて知られている。このように、従来の非晶質金属フイラメントの
製造方法は、溶融金属を急冷体の表面に噴射して
行う原理に基づいているため、接触した面での偏
平化は避けられず、断面の円形なフイラメントを
得ることは到底不可能であつた。ロールの表面に
丸い溝をつけて、そこに溶融金属を噴射して断面
を円形化しようという試みもなされたが、非常に
細いその溝の中に溶融金属を正確に噴射すること
ができない等、技術的には非常に成功の可能性の
小さいものであつた。一方、溶融金属から直接断面の円形な金属フイ
ラメントを得るため、数多くの製造法が開発され
ている。その一つの方法として、非常に不安定な
低粘性金属流が連続性を保つている間に冷却固化
される、いわゆる現在多量生産されている合成繊
維の溶融紡糸と同様の方式がある。例えば、特公
昭45−24013号公報には、かかる冷却固化にかか
わる安定化手段として、金属と反応性のある雰囲
気ガス中に紡出し、溶融フイラメント表面に酸化
あるいは窒化皮膜を形成する方法が提案されてい
る。ところが、この提案について詳細に検討して
みると、皮膜の形成だけでは溶融金属を固化状態
と同様に安定化することは極めて困難である。ま
してや、この方法は、酸化あるいは窒化皮膜等を
形成する特定の金属しか採用できない。また、特公昭44−25374号公報は、溶融金属の
冷却方法に極めて有用な一手段を提供するもの
で、特に融剤粒子を不活性ガス中に浮遊する状態
でコロナ放電によるイオン化領域中に噴霧し、こ
の融剤の潜熱を利用して溶融金属を冷却固化する
方法は注目に値する。この同様の冷却方法に関し
ては、例えば、特開昭48−56560号公報、特開昭
48−71359号公報にも、泡沫密集又は気泡中に溶
融金属を紡出し、冷却固化する方法が提案されて
いる。しかるに、いずれの方法においても、冷却
固化速度はかなり遅く、紡糸流の化学的又は静電
気的安定化はまだ不十分である。また、他の方法として「化繊月報」No.７（1974
年）P61に記載の、ガラス管中に鋼、銀、その他
チツプ状の金属を入れ、これを誘導加熱コイルに
よつてガラス管と金属を加熱溶融し、下部より予
め加熱したガラス棒で引つ張り出して巻き取る、
ガラスの曳糸性を利用した金属の複合紡糸法があ
る。しかしながら、この複合紡糸法は、ガラスの
溶融粘度と金属の溶融温度との特定の組み合わせ
の場合のみ有効であり、すべての金属に利用でき
るには至つていない。しかも、複合紡糸であるが
ゆえに溶融部、紡糸ノズル部の構造が複雑で、か
つ高度の精密性が要求される。そのうえ、金属フ
イラメントとして使用するには、外周部のガラス
皮膜を除去する必要があり、製造コストが高く、
工業化するには多くの問題を含蓄している。また、特開昭49−135820号公報のごとく、紡糸
した溶融金属を並流する冷却液中に噴出して金属
フイラメントを製造する方法も提案されている
が、紡糸した溶融金属と冷却液が同速かつ低速
（200ｍ／分以下）で並流なるため、後述のごとく
冷却能が不十分である。しかも、冷却液が重力に
よる自然落下流なるため、紡糸した溶融金属との
衝突、沸騰、対流により冷却液及び液面を安定に
保持することが非常に困難で、断面の円形な高品
質の非晶質フイラメントを得ることができない。
さらに、固化したフイラメントを連続的に直接巻
き取ることは、工業的にも非常に難しい。また、回転ドラムの中に冷却液体を入れ、遠心
力でドラムの内壁に液膜を形成させ、この液膜中
に溶融した鉛のジエツトを噴出し、断面の円形な
鉛の連続細線を製造する方法が、昭和53年度日本
金属学会・秋期大会（第83回、於：富山）の溝演
予稿集タイトルNo.331、特開昭55−64948号公報に
記載されている。しかし、この方法は、鉛のよう
な曳糸性の良い低融点金属ではじめて適用できる
ものであつて、特に、この方法の実施の際の必要
条件と記載されている溶融金属流の噴出速度をド
ラムの回転速度より速くする条件では、非晶質合
金の高品質連続細線化は到底不可能であつた。し
かも、この方法で得られた鉛の連続細線は、非晶
質ではなく、断面の真円度も低く、湾曲し、長さ
方向の太さ斑も大きく、実用に供せるものではな
かつた。（発明が解決しようとする課題）そこで、本発明者らは、先に実用材料として重
要なFe、Ni、Co金属元素に半金属元素を種々組
み合わせた合金を用い、回転冷却液体中に溶融金
属を導いて急冷固化した時、どの金属元素が優れ
た細線形成能を有するかについて検討した。その
結果、Ni基合金は回転冷却液体中でほとんど球
状のシヨツトとなり、細線形成能が劣ることが判
明し、一方、原料価格の一番安いFe基合金が非
常に優れた細線形成能を有しており、Co基合金
がFe基合金に比べやや劣る細線形成能を有して
いる。ここでいう細線形成能とは、回転冷却液体
中に溶融金属流を紡出して冷却固化した時に、断
面が円形で、長さ方向に太さ斑のない均一な連続
フイラメントを形成し得る性質をいう。実例を挙げてより詳細に説明すると、Ni基合
金の代表的なNi−Si−Ｂ系合金は、遠心急冷法
によつて非常に簡単に均一な非晶質連続偏平フイ
ラメントが得られることは周知のことである。し
かし、溶融金属流を回転冷却液体中に紡出して急
冷固化しても、連続フイラメント状のものはほと
んど得られず、ほとんど球状のシヨツトとなる。
また、臨界冷却速度が1.8×10³℃／秒と遅いPd₈₂
−Si₁₈（原子％）合金も、回転冷却液体中で急冷
固化すると、ほとんど球状のシヨツトとなり、細
線形成能が劣つているが、この合金にCuを付与
したPd−Cu−Si系合金は、優れた細線形成能を
有しており、非常に均一で断面の円形な非晶質連
続フイラメントを得ることができる。しかし、こ
の合金は非常に高価である。次に、合金の非晶質化に寄与する半金属元素の
細線形成能との関係についても検討してみると、
半金属元素の種類、組み合わせによつても回転冷
却液体中での細線形成能に驚くほど差があり、例
えば、前述のごとく、非常に優れた細線形成能を
有するFe、Co金属元素に半金属元素を付与した
合金系について回転冷却液体中での細線形成能に
ついて比較検討すると、Fe−Si−Ｂ≧Fe−Ｐ−
Si≧Co−Si−Ｂ≧Fe−Ｐ−Ｃ系合金の順に優れ
た細線形成能を有しており、Fe−Ｐ−Ｂ、Fe−
Ｃ−Ｂ系合金はほとんど細線形成能を有していな
い。上述のごとく、金属元素及び半金属元素の種
類によつて明らかに回転冷却液体中での細線形成
能が著しく異なる。その理由については、現在ま
だ明確にすることができないが、多分、溶融金属
流の粘性、表面張力、冷却速度、回転冷却液との
物理的、化学的作用等が影響していると考えられ
る。しかも、細線形成能と同様に、非晶質形成能
についても、付与する半金属元素の種類によつて
大きく左右され、一般には、Fe−Ｐ−Ｃ≧Fe−
Si−Ｂ＞Co−Si−Ｂ≫Fe−Ｐ−Si系合金の順に
非晶質形成能が高く、Fe−Ｐ−Si系合金では、
均一な連続細線が得られても、非晶質形成能が低
いため、非晶質構造を有したものは得にくい。これより、実用材として重要なFeを主体とす
る合金よりなり、断面の円形な非晶質金属フイラ
メント及び非晶質形成能を有する合金を、紡糸ノ
ズルから冷却液を含有する回転体中に噴出して冷
却固化させた後、該回転体の回転遠心力で該回転
体の内壁に連続的に巻き取るに際し、該回転体の
周速度を紡出ノズルから溶融金属が噴出される速
度と同速にするか、又はそれより速くさせて、断
面の円形なる非晶質金属フイラメントを製造する
方法について提案し、特許出願した。しかし、こ
の方法では、安定して高品質の非晶質金属フイラ
メントを得るには十分ではなかつた。（課題を解決するための手段）本発明者らは、上記の問題点を解決すべく鋭意
研究した結果、特定の合金を特定の孔径を有する
紡出ノズルから噴出して回転冷却液体中で冷却固
化させてから巻取ると、断面の円形な高品質の非
晶質金属フイラメントが得られることを見出し、
本発明を完成した。すなわち、本発明は、非晶質形成能を有する合
金を紡出ノズルから冷却液を含有する回転体中に
噴出して冷却合金固化させた後に巻取るに際し、
非晶質形成能を有する合金としてP5〜20原子％
で、C20原子％以下で、ＰとＣとの和が17.5〜30
原子％であり、残部が実質的にFeからなる合金
を、紡出ノズルとして下記一般式（）を満足す
る孔径Ｄを有する紡出ノズルを、それぞれ用い、
かつ該回転体の周速度を紡出ノズルから溶融金属
が噴出される速度と同速にするか、又はそれより
速くさせることを特徴とする断面の円形な非晶質
金属フイラメントの製造方法及び非晶質形成能を
有する合金を紡出ノズルから冷却液を含有する回
転体中に噴出して冷却固化させた後に巻取るに際
し、非晶質形成能を有する合金としてP5〜20原
子％で、C20原子％以下で、Co、Ni、Cr、Ｗ、
Mo、Ta、Nb、Mn、Ｖ、Al及びZrからなる群
より選ばれた１種又は２種以上の金属が30原子％
以下であり、残部が実質的にFeからなる合金
（ただし、ＰとＣとの和が17.5〜30原子％であり、
Co30原子％以下、Ni20原子％以下、Cr10原子％
以下、W10原子％以下、Mo10原子％以下、Ta10
原子％以下Nb10原子％以下、Mn5原子％以下、
V5原子％以下、Al5原子％以下、Zr5原子％以下
である。）を、紡出ノズルとして下記一般式（）
を満足する孔径Ｄを有する紡出ノズルを、それぞ
れ用い、かつ該回転体の周速度を紡出ノズルから
溶融金属が噴出される速度と同速にするか、又は
それより速くさせることを特徴とする断面の円形
な非晶質金属フイラメントの製造方法を要旨とす
るものである。Ｄ≦250−16｜Ｐ−12.5｜−25｜23.5−Ｐ−Ｃ
｜ ……（）〔ただし、Ｄは、紡出ノズルの孔径（μｍ）、Ｐ
は合金中のＰ原子％、Ｃは合金中のＣ原子％を表
す。〕本発明における合金について説明すると、前記
したとおり、実用材として重要なFe、Ni、Co系
合金で、回転冷却液体中において優れた細線形成
能と非晶質形成能とを兼備しているものは、Fe
−Si−Ｂ、Fe−Ｐ−Ｃ、Co−Si−Ｂ系合金であ
る。しかも、前記３種の合金においてもそれぞれ
長所、短所を有しているので、使用に際しては、
その性能、価格等を十分に考慮することが望まれ
る。特にFe−Si−Ｂ、Co−Si−Ｂ系合金は、Ｂ
添加のため非常に原料価格が高い。それに比べ
Fe−Ｐ−Ｃ系合金は、耐熱、耐酸化性は劣るが、
耐腐食性が非常に優れ、しかも原料価格が非常に
安価なため、工業的意義は非常に大である。また、Fe−Ｐ−Ｃ系合金中のＰとＣの付与量
により非晶質形成能が大きく影響される。すなわ
ち、ＰとＣの付与量は、P5〜20原子％で、C20原
子％以下で、ＰとＣとの和が17.5〜30原子％であ
ることが必要で、しかも、Ｐ及びＣの付与量がそ
れぞれP12.5原子％、C11原子％近傍で非晶質形
成能は最も高く、直径250μｍの断面の円形な非
晶質連続フイラメントを得ることができ、ＰとＣ
の付与量をこれよりも増加させても減少させて
も、非晶質形成能は低下する。次に、前記Fe−Ｐ−Ｃ系合金において、Fe金
属元素の一部をCo30原子％、Ni20原子％の付与
量までであれば、ノズル詰まり、ノズル寿命、耐
酸化、耐腐食性、細線形成能等を低下させずに電
磁気性等を改良することができる。また、Cr、
Ｗ、Mo、Ta、Nb、Mn、Ｖ、Al及びZrの金属
元素をFe金属元素の一部と置換することにより、
耐腐食性、耐酸化、耐熱性及び強度を向上させる
ことができる。しかもこの場合、Cr、Ｗ、Mo、
Ta、Nbにあつては、それぞれ10原子％以下、
Mn、Ｖ、Al、Zrにあつては、それぞれ５原子％
以下であれば、それほど非晶質形成能及び細線形
成能を低下させずに、断面の円形な高品質の連続
した非晶質金属フイラメントを得ることができ
る。上記のFe金属元素の一部を置換する量は、い
ずれも合計で30原子％までが限度である。また、
他の金属、Si、Ｂ、Ge、Cu、Pd、Hf等を添加し
た合金であつても、大幅な非晶質形成能及び細線
形成能を低下させない範囲において採用すること
ができる。次に、本発明においては、紡出ノズルの孔径Ｄ
（μｍ）が下記一般式（）を満足するように選
定することが必要である。Ｄ≦250−16｜Ｐ−12.5｜−25｜23.5−Ｐ−Ｃ
｜ ……（）〔ただし、Ｄは、紡出ノズルの孔径（μｍ）、Ｐ
は合金中のＰ原子％、Ｃは合金中のＣ原子％を表
す。〕この紡出ノズルを用いて得られるフイラメント
の線径（μｍ）は、紡出ノズル孔径Ｄ（μｍ）と
同じか又はやや細めとなる。この式（）を満足
しない紡出ノズル孔径Ｄを用いて、Fe−Ｐ−Ｃ
系合金あるいはFe−Me−Ｐ−Ｃ系合金を溶融紡
糸して回転冷却液体中で冷却固化させても、得ら
れるフイラメントは結晶構造を有し、脆く、非晶
質金属としての特長を有しておらず、実用性の乏
しいものとなる。本発明に用いられる冷却液とは、例えば、純粋
な液体、溶液、エマルジヨン等をいい、紡糸した
溶融金属と反応して安定な表面を形成するもの、
あるいは紡糸した溶融金属と化学的に非反応性な
ものであればよい。特に、その冷却液中で急冷し
て断面が円形で均一な非晶質連続フイラメントを
得るには、適切な冷却速度能を有するものを選定
すると同時に、冷却液及び液面が安定して乱れ
ず、しかも人為的な撹拌によつて冷却速度をより
上昇させることができるものが望ましい。特に、
常温もしくは常温以下の水又は金属塩等を溶解し
た電解質水溶液を用いることが好ましい。一般に、溶融金属を冷却液に接触させて急冷す
る過程は、だいたい３つの段階に分かれていると
考えられている。第１段階では、冷却液の蒸気膜
が金属全体を覆う期間で、冷却は蒸気膜を通して
放射によつて行われるので、冷却速度は比較的遅
い。第２段階では、蒸気膜が破れ、激しい沸騰が
連続的におこり、熱は主として蒸発熱として奪わ
れるので、冷却速度は最も速い。第３段階では、
沸騰が止まり、冷却は伝導と対流によつて行われ
るので、冷却速度は再び小さくなる。すなわち、
急速な冷却を行うためには、(イ)第１段階をできる
だけ短くして、速く第２段階に達するような冷却
液を選ぶこと、(ロ)なるべく速く、人為的な手段に
よつて冷却液又は冷却しようとする溶融金属を速
やかに動かし、第１段階の蒸気膜を破壊し、速く
第２段階の冷却に移らせることが最も有効であ
る。その一例として、強烈に撹拌した水の冷却速
度は、静止水に比べ約４倍になることで十分理解
できる。要するに、冷却速度を上昇させるには、
冷却液として沸騰点が高いこと、蒸発の潜熱が大
きく、その意味からも冷却を速めるごときもので
あること、蒸気又は気泡の逸散が速いため、流動
性が良いこと等が必要条件となる。もちろん、そ
の他に安価なこと、変質しないこと等の問題のあ
ることはいうに及ばない。しかも、人為的に速く
第１段階の蒸気膜を破壊させて第２段階の冷却に
移らせ、かつ冷却液及び冷却液面を常に安定に保
持させるには、冷却液を回転体に含有せしめるこ
と、冷却速度を人為的に上げるには、比熱の大な
る冷却液を用いること、回転体の回転速度を速く
すること、紡出ノズルより噴出される溶融金属の
速度を速くすること、紡出した溶融金属の冷却液
面に対する導入角を大きくすること、紡出ノズル
と冷却液面との距離を近くすることが望ましい。紡出した溶融金属の冷却液面に対する導入角と
は、紡出した溶融金属が冷却液面に最初に接した
点における接線と紡出した溶融金属とのなす角を
いう。次に、本発明を図面によりさらに詳細に説明す
る。第１図、第２図及び第３図は、本発明の一実
施態様を示す装置で、第１図及び第２図は横型装
置の概略図、第３図は縦型装置の概略図である。
１は溶融紡糸すべき原料金属３を入れるルツボ
で、このルツボ１は、適当な耐熱性物質、例え
ば、石英、ジルコニア、アルミナ、窒化ホウソ等
のセラミツクよりなる。このルツボ１は、１個以
上の紡出孔を有するノズル２を有しており、金属
フイラメントの所望の直径の大きさに近い。材質
はルツボ１と同様、耐熱性物質からなり、石英、
ジルコニア、アルミナ、窒化ホウソ等のセラミツ
ク、人工ルビー、サフアイア等からなつている。
５は溶融紡糸すべき原料金属３を加熱溶融するた
めの加熱炉であり、６は駆動モーター７によつて
回転する回転ドラムで、８は回転遠心力により回
転ドラム６の内側に冷却液面９を形成する冷却液
である。１０はその冷却液８を供給及び排出する
ための管である。冷却液８の種類及びその温度の
選択は、溶融金属４の熱容量に関係して行われ、
溶融金属４の熱容量は、その温度、比熱、融解潜
熱及びその断面積に正比例して増加する。従つ
て、溶融金属４の熱容量が大きくなればなるほ
ど、冷却液をより冷たく、又はその比熱、密度、
蒸発熱及び熱伝導率をより高くすることが望まし
い。冷却液の他の望ましい性質は、溶融金属４の
液媒体中での分裂を最小にするように、低粘度、
非燃性かつ低価格であることである。その代表的
な冷却液としては、常温以下の水が使用される。
しかし、一般に冷却速度を高くした方が高品質の
非晶質金属フイラメントが得やすいため、常温以
下に冷却した電解水溶液、例えば、10〜25％重量
の塩化ナトリウム水溶液、５〜15％重量の苛性ソ
ーダ水溶液、10〜25％重量の塩化マグネシウム水
溶液、50％重量の塩化亜鉛水溶液が好ましい。溶
融金属４と冷却液面９とのなす導入角及び回転ド
ラム６の回転は、任意の方向でよい。紡出ノズル
２より噴出される溶融金属４及び回転ドラム６の
速度は、細線形成能に大きな影響を及ぼし、回転
ドラム６の周速度は、紡出ノズル２より噴出され
る溶融金属４の速度と同速又はそれ以上にするこ
とが必要である。特に回転ドラム６の周速度を、
紡出ノズル２より噴出される溶融金属４の速度よ
りも５〜30％速くすることが好ましい。また、回
転ドラム６の周速度は、冷却液を安定にドラム内
に保持すると同時に、冷却速度を上げる点から
も、300ｍ／分以上が好ましい。導入角の大きさ
は20゜以上が好ましい。また、紡出ノズル２と冷
却液面９との距離は、紡出した溶融金属４が乱
れ、破断、切断を生じない範囲で、できるだけ近
くすることが好ましく、特に10mm以下が好まし
い。１１はルツボ１を支持して上下に移動するた
めのエアピストンであり、１２はルツボ１を一定
の速度で左右に移動し、冷却固化した金属フイラ
メントを回転ドラム６内壁に連続して規則正しく
巻き取るための綾振器である。また、第３図は、
機構的には第１図及び第２図の装置を縦型にした
装置を示すもので、利点としては、冷却液の供
給、排出をする必要がないこと、非常に低速回転
でも均一な冷却液面を形成し得ることである。逆
に、回転速度を変えると、冷却液面の角度が変化
する（低速回転の場合、点線で図示した液面の方
向に移動する）。また、冷却液面に紡出した溶融
金属を垂直にするため、紡出ノズル部を細工（曲
げる）する必要がある。１４は回転ドラム６に脱
着可能な遮蔽板で、紡出巻き取り中の状態をよく
観察できる透明板が好ましい。原料金属３は、まずルツボ１の送入口よりガス
流体輸送等により導入され、加熱炉５の位置で加
熱溶解される。同時に、駆動モーター７により回
転ドラム６を所定の回転速度にして、冷却液供給
管１０より冷却液を回転ドラム６の内側に供給す
る。次いで、綾振器１２、エアピストン１１によ
り、紡出ノズル２が冷却液面９に対向するごと
く、第１図、第２図に示す位置に下降されると同
時に、原料金属３にガス圧が加えられて、溶融金
属４が冷却液面９に向かつて導入される。ルツボ
１内部は、原料金属３の酸化を防ぐため、絶えず
不活性ガス１５、例えば、アルゴンガスを送入
し、不活性雰囲気としておくものとする。冷却液
面９に導入された金属は、噴出方向と回転ドラム
の回転方向及び遠心力の合力により冷却液８の中
を進み、冷却固化され、回転ドラム６の内壁もし
くはすでに冷却固化した集積金属フイラメント１
３の内側に、綾振器１２によつて規則正しく巻か
れる。紡出終了後は、冷却液排出管１０の先端を
冷却液８中に挿入し、冷却液を排出する。回転ド
ラム６を停止し、遮蔽板１４を取り外し、回転ド
ラム６内壁に集積された断面が円形で、高品位の
非晶質金属フイラメント１３を得ることができ
る。この形体は、このままで製品として直接使用
できる。また、使用量に応じてこれを再度小量に
巻き返すことは、もちろん可能である。また、よ
り高強度、高品位の非晶質金属フイラメントを得
るため、ダイスを用いて伸線加工等を行うことも
できる。本発明における断面の円形な金属フイラメント
とは、同一断面の最長軸直径R_naxと最短軸直径
R_nioの比R_nio／R_nax×100が70（％）以上の真円度
のものをいう。得られた金属フイラメントが非晶質構造を有し
ているか否かは、Ｘ−線回折測定により判定し
た。（実施例）次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。実施例１〜15、比較例１〜15 第１図及び第２図に示した内径500mmφの横型
回転ドラムを有する装置を用い、各種金属組成
（原子％）よりなる合金を、アルゴン雰囲気中で
融点より70℃高い温度で溶融し、種々の孔径Ｄ
（μｍ）の紡出ノズル（ルビー）よりアルゴンガ
ス圧を調整して、500ｍ／分の速度で溶融金属を
噴出させ、深さ30mmの水中（５℃）に導いた。こ
の時の回転ドラムの速度は590ｍ／分、導入角は
75゜であつた。噴出した溶融金属は、冷却水中で
急速に冷却固化されつつ、遠心力により回転ドラ
ムの内壁に連続して集積された。この時の紡出ノ
ズルと冷却液面との距離は1.5mmに保持した。な
お、溶融金属の噴出速度は、大気中に一定の時間
噴出して集められた金属重量から測定した。用いた合金組成、紡出ノズル孔径Ｄ（μｍ）、細
線形成能及びＸ−線回析結果を、表−１にまとめ
て示す。

【表】

【表】実験No.１、３、５、７は、式（）を満足して
いない紡出ノズル孔径Ｄ（μｍ）を用いたため、
非晶質構造を有するフイラメントは得られなかつ
た。実験No.９〜30は、Fe金属元素の一部をCo、
Ni、Cr、Ｗ、Mo、Ta、Nb、Mn、Ｖ、Alある
いはZrで置換した合金で、そのうち、実験No.15、
17、19、21、25、29は置換量が多く、本発明の範
囲外で細線形成能が低下し、Ｘ−線回析測定に供
し得る程度の試料も得られなかつた。実験No.９、
11、13、23、27では、細線形成能はそれほど低下
しないが、非晶質形成能が低下し、非晶質構造を
有するフイラメントを得ることができなかつた。
Alを添加した実験No.27、28は、細線形成能を大
幅に向上させる効果が認められたが、添加量の多
い実験No.27は、非晶質形成能を低下させるため、
非晶質構造を有していなかつた。特に本発明の実
験No.10、12、14、16、18、20、22は、溶融紡出冷
却固化中の耐酸化性、ノズル詰まりや汚れ等を改
良することができた。なお、長さ方向の太さ斑の測定には、10ｍ試長
中ランダム10点直径を測定し、直径の最大と最小
との差を平均直径で割り、それを100倍して求め
た。なお、Ｘ−線回析分析には、FeKα照射を用
いて測定した。実施例 16 Fe80原子％、P12.5原子％、C7.5原子％組成の
合金をアルゴン雰囲気中で溶融し、紡出ノズル孔
径D100μｍよりアルゴンガス3.0Kg／cm²ゲージ圧
で溶融金属を噴出させて、回転ドラム速度450
ｍ／分、導入角65゜で導いた以外は、実施例１と
同様にして金属フイラメントを製造した。なお、
この時の溶融金属の噴出速度は390ｍ／分であつ
た。得られた金属フイラメントの平均直径は85μ
ｍ、真円度91％、長さ方向の太さ斑6.5％の高品
位の非晶質極細フイラメントであつた。また、上記フイラメントの引張強度は260Kg／
mm²、結晶化温度は420℃と優れた機械的、熱的性
質を有しており、しかも、このフイラメントをダ
イヤモンドダイスを用いて常温で直径60μｍまで
伸縮加工すると、引張強度は320Kg／mm²と向上し、
非常に均一な非晶質フイラメントであつた。実施例 17 Fe75原子％、Cr5原子％、P12.5原子％、C7.5
原子％組成の合金をアルゴン雰囲気中で溶融し、
実施例16と同様にして平均直径85μｍ、真円度90
％、長さ方向の太さ斑７％の高品位の極細フイラ
メントを得た。このフイラメントを、FeKα照射を用いてＸ−
線回折分析したところ、非晶質状態の特長のある
広い回折ピークのみが観察された。このフイラメ
ントの機械的強度、結晶化温度を測定すると、そ
れぞれ320Kg／mm²、455℃と、Cr付与の効果も認
められた。また、上記試料を1N H₂SO₄及び1N NaCl水
溶液中（30℃）に168時間浸漬して、単位面積当
たりの重量減少測定による腐食速度を調べたが、
全く腐食しない（0.00mg／cm²／年）結果を得た。
また、磁気特性としての実効透磁率（μｍ）及び
保持力Hc（Oe）を測定すると、それぞれ84000、
0.03とCr添加の効果が認められた（Fe₈₀−P_12.5−
C_7.5非晶質合金細線では、μｍ＝60000、Hc＝
0.07であつた。）。なお、上記フイラメントを実施例16と同様に伸
線加工すると、引張強度は380Kg／mm²と向上し、
非常に均一な非晶質フイラメントであつた。実施例 18 Fe63原子％、Ni10原子％、Ta5原子％、Al2原
子％、P15原子％、C5原子％組成の合金をアルゴ
ン雰囲気中で溶融し、紡出ノズル孔径D80μｍよ
りアルゴンガス5.0Kg／cm²ゲージ圧で溶融金属を
540ｍ／分の速度で噴出させ、深さ35mmの−15℃
に冷却した濃度10％重量の苛性ソーダ水溶液中に
導いた。この時に回転ドラムの速度は600ｍ／分、
導入角は80℃であつた。紡出した溶融金属は、苛
性ソーダ水溶液中で急冷固化されつつ、遠心力に
より回転ドラムの内壁に連続して集積された。紡出中の溶融金属流は非常に安定し、かつ冷却
固化中にほとんど酸化されることなく、平均直径
70μｍ、真円度98％、太さ斑2.0％の非常に均一な
金属フイラメントを得た。この金属フイラメントを、FeKα照射を用いた
Ｘ−線回折で測定すると、非晶質状態の特長ある
幅広い回折ピークのみが観察された。（発明の効果）本発明によつて得られた非晶質金属フイラメン
トは、そのフイラメントの長さ方向の太さ斑が上
記の実施例が示すごとく12％以下と優れた均一性
を有している。この長さ方向の太さ斑が非常に少
ないということは、そのフイラメントの強力、伸
度のバラツキが少なく、しかも非晶質金属フイラ
メントが伸線加工、撚り加工、織り加工、編み加
工等の二次加工が必要であるため、その加工中に
非晶質金属フイラメントの破断がおきにくいとい
うことを示している。本発明によれば、容易に、しかも経済的な方法
で断面の円形な非晶質金属フイラメントを安定し
て得ることができ、得られたフイラメントは、安
価で、かつ耐腐食性が非常に優れ、加工硬化もな
く、非常に粘い（勒性）等の優れた機械的性質を
有しており、断面を円形にし、長さ方向の太さ斑
を少なくすることによつて、伸線加工、撚り加
工、織り加工、編み加工等の二次加工ができるよ
うになつたため、従来より製造されている板状、
粉末状の非晶質金属では適用できなかつた織編
状、撚り状等の繊維素材として、さらには電気及
び電子部品、複合材等の各種工業用資材として、
非常に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明に用いる横型装置
の一例を示す概略図、第３図は、本発明に用いる
縦型装置の一例を示す概略図である。１……ルツボ、２……紡出ノズル、３……原料
金属、４……溶融金属（流）、５……加熱炉、６
……回転ドラム、７……駆動モーター、８……冷
却液体、９……冷却液面、１０……冷却液供給、
排出管、１１……エアピストン、１２……綾振
器、１３……金属フイラメント、１４……遮蔽
板、１５……不活性ガス。

Claims

【特許請求の範囲】１非晶質形成能を有する合金を紡出ノズルから
冷却液を含有する回転体中に噴出して冷却固化さ
せた後に巻取るに際し、非晶質形成能を有する合
金としてP5〜20原子％で、C20原子％以下で、Ｐ
とＣとの和が17.5〜30原子％であり、残部が実質
的にFeからなる合金を、紡出ノズルとして下記
一般式（）を満足する孔径Ｄを有する紡出ノズ
ルを、それぞれ用い、かつ該回転体の周速度を紡
出ノズルから溶融金属が噴出される速度と同速に
するか、又はそれより速くさせることを特徴とす
る断面の円形な非晶質金属フイラメントの製造方
法。Ｄ≦250−16｜Ｐ−12.5｜−25｜23.5−Ｐ−Ｃ
｜ ……（）〔ただし、Ｄは、紡出ノズルの孔径（μｍ）、Ｐ
は合金中のＰ原子％、Ｃは合金中のＣ原子％を表
す。〕２非晶質形成能を有する合金を紡出ノズルから
冷却液を含有する回転体中に噴出して冷却固化さ
せた後に巻取るに際し、非晶質形成能を有する合
金としてP5〜20原子％で、C20原子％以下で、
Co、Ni、Cr、Ｗ、Mo、Ta、Nb、Mn、Ｖ、Al
及びZrからなる群より選ばれた１種又は２種以
上の金属が30原子％以下であり、残部が実質的に
Feからなる合金（ただし、ＰとＣとの和が17.5〜
30原子％であり、Co30原子％以下、Ni20原子％
以下、Cr10原子％以下、W10原子％以下、Mo10
原子％以下、Ta10原子％以下、Nb10原子％以
下、Mn5原子％以下、V5原子％以下、Al5原子
％以下、Zr5原子％以下である。）を、紡出ノズ
ルとして下記一般式（）を満足する孔径Ｄを有
する紡出ノズルを、それぞれ用い、かつ該回転体
の周速度を紡出ノズルから溶融金属が噴出される
速度と同速にするか、又はそれより速くさせるこ
とを特徴とする断面の円形な非晶質金属フイラメ
ントの製造方法。Ｄ≦250−16｜Ｐ−12.5｜−25｜23.5−Ｐ−Ｃ
｜ ……（）〔ただし、Ｄは、紡出ノズルの孔径（μｍ）、Ｐ
は合金中のＰ原子％、Ｃは合金中のＣ原子％を表
す。〕