JPH0143828B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、一般に合金技術に関するもので、更
に詳しく言えば、特異な組合せの物理的および磁
気的性質を有する新規な非晶質合金並びにそれか
ら製造されたリボンやその他の有用な製品に関す
る。 当業者にとつて公知の通り、飽和磁化の強さが
大きい非晶質合金は、配電変圧器が電力変圧器の
ごとき電気機器において使用すれば有利である。
しかしながら、かかる合金は上記のごとき目的に
とつて必要な延性および安定性に欠けている。た
とえば、鉄含量の大きいFe₈₀B₂₀合金は、15700〜
16100ガウスの4πM_sを有するが、約340℃では２
時間以内に結晶化を開始し、しかも電気機器の柔
軟なリボンとして製造することが極めて困難であ
る。他方、それに比べて安定性がやや大きくかつ
上記のごとき目的にとつて十分な延性を有する非
晶質合金も従来公知であつたが、それらは飽和磁
化の強さがあまりに小さい。 さて、後述のごとき新規な着想に基づく本発明
によれば、非晶質金属において所望の磁気的性質
および物理的性質にいずれかを選ばなければなら
ないという従来の欠点が排除できる。換言すれ
ば、優れた磁気的性質および高温安定性を有しか
つ電気機器の構成用として使用するのに十分な延
性を持つたリボンの形で非晶質金属を得ることが
本発明によつて可能となるのである。その上、発
電、送電および電力利用の全般における非晶質金
属の有用性という点から見て特に有利な上記のご
とき組合せの性質は、それの代償として何らの欠
点をも生じることなしに達成されるのである。 かかる新規な結果は、非晶質合金の飽和磁化の
強さが、合金中のガラス形成成分に由来する有効
電子の数によつて左右されるという知見に基づく
ものである。それはまた、かかる合金中に含まれ
るガラス形成元素の種類が多くなるに従つて、そ
の安定性が向上するという観察結果にも基づいて
いる。すなわち、二元合金Fe₈₀B₂₀は延性の大き
い非晶質リボンとして製造するのが困難であるけ
れども、新たなガラス形成元素を少量だけ添加す
れば、同じ条件下で延性の大きいリボンを製造し
得ることが判明したのである。 更にまた、ホウ素よりも有効電子数の多いケイ
素をFe₈₀B₂₀に添加すれば4πM_sが減小するとは言
え、延性の改善は大きく、しかも飽和磁化の強さ
はほんの僅かしか低下しないことも判明した。そ
の上、80〜84（原子）％の鉄を含有する合金にお
いて、ホウ素の一部をケイ素で置換した場合には
高温下での結晶化傾向に対する安定性が実質的に
向上する。更に本発明の一般的な着想に従えば、
リン、アルミニウム、炭素、そしてまた硫黄のご
とき元素を特定の条件下で個別にもしくは組合わ
せてケイ素と併用することによつても、上記のご
とき新規な結果および利益が得られるのである。
いずれの場合にせよ、ガラス形成元素の添加は、
合金の鉄含量を約80（原子）％未満に低下させる
ことなしに行わねばならない。同様に、本発明の
合金中における最小ケイ素含量は約１（原子）％
である。リンおよび硫黄の最大含量は、個別に使
用するにせよ組合わせて使用するにせよ、0.5（原
子）％を越えてはならない。このような範囲を逸
脱した場合には、所望の磁気的および物理的性質
の１つまたは幾つかが実質的に低下することにな
る。 簡単に言えば、本発明は80〜84（原子）％の鉄、
12〜15（原子）％のホウ素、および１〜８（原子）
％のケイ素を含有する鉄−ホウ素−ケイ素の非晶
質合金に関するもので、その結果としてかかる合
金は延性、高温安定性および飽和磁束密度をはじ
めとする特異な組合せの物理的および磁気的性質
を有している。 本発明はまた、たとえば電動機、発電機、変圧
器またはその他の電気機器の電磁部品の構成用と
して適した上記のごとき新規な合金のリボンにも
関する。 本発明の新規な合金を製造するためには、粉末
状の合金成分を所望の比率で混合し、次いで得ら
れた混合物を融解して、溶融合金としてから所望
寸法のリボンに成形すればよい。かかる成形作業
に際しては、非晶質合金を得るのに十分な速度で
冷却が行われる。 合金間における融点の違いに応じて本発明合金
の融解および成形作業のために必要な条件は変わ
るけれども、記載のごとき手順および設備を用い
て合金の製造および加工を行えば一貫して満足す
べき結果を得ることができる。すなわち、合金の
製造に際して上記のごとき組成範囲を厳格に守り
さえすれば、本発明の結果は実質的な日常作業に
おいても再現可能なのである。 当業者が本発明を一層明確に理解し得るよう、
本発明の実施例並びに本発明の組成範囲外の非晶
質合金に関する比較例を以下に示す。 参考例 １ 式Fe₈₀B₂₀で表わされる合金を、高速で回転す
る冷却ロールまたは冷却ドラムの表面上に流すこ
とにより、約0.0025cmの厚さおよび約0.13cmの幅
を有するリボンを製造した。 こうして得られたリボンが非晶質であること
は、Ｘ線回折分折、差動走査熱量分析、並びに磁
気的および物理的性質の測定によつて確認した。
延性の大きさは、平行板の間における単純曲げ試
験に際して破断が起こつた時の曲率半径を測定す
ることによつて決定した。上記リボンの断片に対
し、精製窒素ガス中において100〜400℃の温度下
で、２時間の焼なましを施した。かかる２時間の
焼なまし中で保磁力が急激に増大した時の温度を
結晶化温度と見なした。飽和磁束密度およびキユ
リー温度は、「アプライド・フイジツクス
（Applied Physics）」第29巻330頁（1976年）お
よび「スクリプタ・メタラージカ（Scripta
Metallurgica）」第11巻367頁（1977年）に記載
のごとき通常の磁気誘導技術によつて求めた。こ
れらの試験の結果は、下記実施例２〜７中に記載
のごとくにして製造したリボンに関する試験の結
果と共に第１表中に示す。 参考例 ２ 式Fe₄₀Ni₄₀P₁₄B₆で表わされる合金のリボンを
実施例１の場合と同様にして製造しかつ試験した
ところ、第１表中に示すような結果が得られた。 参考例 ３ 式Fe₄₀Ni₄₀B₂₀で表わされる非晶質合金のリボ
ンを実施例１の場合と同様にして製造しかつ試験
したところ、第１表中に示すような結果が得られ
た。 参考例 ４ 式Fe_84.5B₁₅P_0.5cm²表わされる合金のリボンを実
施例１の場合と同様にして製造しかつ試験したと
ころ、第１表中に示すような結果が得られた。 実施例 １ 式Fe₈₄B₁₅Si₁で表わされる合金のリボンを実施
例１の場合と同様にして製造しかつ試験したとこ
ろ、第１表中に示すような結果が得られた。 実施例 ２ 実施例１の場合と同じ物理的規格を満足するよ
うな式Fe₈₀B₁₆Si₄で表わされる合金のリボンを製
造しかつ安定性について試験したところ、第１表
中に示すような結果が得られた。 参考例 ５ 式Fe₈₄B₁₆で表わされる合金のリボンを製造し
かつ安定性について試験したところ、第１表中に
示すような結果が得られた。 実施例 ３ 最後に、実施例１の場合と同じ物理的規格を満
足するような式Fe₈₀B₁₂Si₈で表わされる合金のリ
ボンを製造しかつ安定性について試験したとこ
ろ、第１表中に示すような結果が得られた。

【表】 上記の試験に際して得られた表中のデータから
わかる通り、脆化が起こる温度T_Bは三元合金
Fe₈₄B₁₅Si₁について最も高く、また少量のリンの
含有によつて、脆化温度は顕著に低下する。ただ
１種のメタロイドを含有する合金の延性は、２種
のメタロイドを含有する合金の延性より大きく、
また試験群中ではFe₈₄B₁₅Si₁およびFe_84.5B₁₅P_0.5
の延性が最大である。合金の脆化および結晶化に
対する安定性は、２種のメタロイドを含有する合
金において最大となり、またただ１種のメタロイ
ドを含有する合金において最小となる。試験群中
で２種のメタロイドを含有する合金の飽和磁束密
度は、Fe₈₀B₂₀の最大値にほぼ匹敵している。な
お、Fe₈₀B₁₆Si₄およびFe₈₀B₁₂Si₈の両合金は、高
温における結晶化傾向に対する安定性が特に優れ
ている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 80〜84（原子）％の鉄、12〜15（原子）％のホ
   ウ素および１〜８（原子）％のケイ素を含有し、
   延性、高温安定性および飽和磁束密度を組合せた
   特異な性質を有する鉄−ホウ素−ケイ素非晶質合
   金。 ２ 式Fe₈₀B₁₂Si₈で表わされる特許請求の範囲第
   １項記載の合金。 ３ 式Fe₈₄B₁₅Si₁で表わされる特許請求の範囲第
   １項記載の合金。 ４ 式Fe₈₀B₁₆Si₄で表わされる延性、高温安定性
   および飽和磁束密度を組合せた特異な性質を有す
   る鉄−ホウ素−ケイ素非晶質合金。 ５ 80〜84（原子）％の鉄、12〜15（原子）％のホ
   ウ素、および１〜８（原子）％のケイ素を含有し、
   延性、高温安定性および飽和磁束密度を組合せた
   特異な性質を有する鉄−ホウ素−ケイ素非晶質合
   金から製造されたリボン。 ６ 式Fe₈₄B₁₅Si₁で表わされる特許請求の範囲第
   ５項記載のリボン。