JPH0625807A - Ｎｉ基非晶質金属フィラメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 組成式Ｎｉ_100-a-b-c-d Ｐｄ_a Ｓｉ_b Ｂ_c Ａ
ｌ_d （ただし，１原子％≦ａ＜５原子％，５原子％≦ｂ
≦１５原子％，５原子％≦ｃ≦１５原子％，0.２原子％
≦ｄ≦３原子％である。）で示される合金からなり，か
つ断面が円形であることを特徴とするＮｉ基非晶質金属
フィラメント。 【効果】 このＮｉ基非晶質金属フィラメントは，３０
０kgf/mm² 以上の高強度を有し，靱性に富み，耐熱脆化
や耐食性に優れている。また，断面が円形であり，線径
斑も少ないため，伸線加工や織編等の加工も容易であ
る。そのため，従来のＮｉ基非晶質金属フィラメントで
は適用が困難であったドットプリンター用のドットワイ
ヤー，高強度を必要とするフィルター，あるいは電線用
被覆補強材等の材料として広く用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，高強力を有し，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。

【０００２】

【従来の技術】溶融状態の合金を急冷することにより，
薄帯状，フィラメント状，粉粒体状等，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，片ロール法，双ロール法等の方
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。中でも，Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂ系非晶質金属薄帯は，耐
食性，耐熱脆化に優れ，キュリー点が低いため，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の小さい材料を得ることがで
きる等，ユニークな特性を有している。

【０００３】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て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，Ｃｏ
系およびＮｉ系合金から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，特開
昭５７−７９０５２号公報および特開昭６２−５７９２
３号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂ系非晶
質金属フィラメントは，前記したＮｉ−Ｓｉ−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
避ける必要のある部分の強度材（例えば，ドットプリン
ターのドットワイヤー，電線用被覆強度材）等に適用す
ることが提案されている。しかしながら，特開昭６２−
５７９２３号公報に開示されているＮｉ−Ｓｉ−Ｂ系非
晶質金属フィラメントを製造し，その特性を検討したと
ころ，急冷凝固材の強度は最高でも２８０kgf／mm² 程
度であり，上記の用途に必要な強度に達してはいなかっ
た。また，耐熱性も悪く，３５０℃に１０分間保持すれ
ば，実用に耐えられないほど脆くなってしまい，熱処理
工程を含む上記用途に適用できなかった。そのため，特
開昭６２−５７９２３号公報に開示されているフィラメ
ントに比べ高強度で，かつ耐熱脆化に優れた常磁性の非
晶質金属フィラメントが必要とされていた。

【０００５】

【課題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，高強度で，かつ耐熱脆化に優れる
常磁性の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，Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂ系の合金に特
定量のＰｄを添加した合金を溶融し，溶融物を冷却固化
させると，上記の目的が達成されるという事実を見出
し，本発明を完成したものである。

【０００６】すなわち，第一の発明は，組成式Ｎｉ
_100-a-b-c-d Ｐｄ_a Ｓｉ_b Ｂ_c Ａｌ_d （ただし，１原子
％≦ａ＜５原子％，５原子％≦ｂ≦１５原子％，５原子
％≦ｃ≦１５原子％，0.２原子％≦ｄ≦３原子％であ
る。）で示される合金からなり，かつ断面が円形である
ことを特徴とするＮｉ基非晶質金属フィラメントを要旨
とするものである。また，第二の発明は，組成式Ｎｉ
_{100-a-b-c-d-e} Ｍ_a Ｐｄ_b Ｓｉ_c Ｂ_d Ａｌ_e（ただし，
ＭはＮｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏの群から
選ばれる１種または２種以上の元素であり，0.５原子％
≦ａ≦１０原子％，１原子％≦ｂ＜５原子％，５原子％
≦ｃ≦１５原子％，５原子％≦ｄ≦１５原子％，0.２原
子％≦ｅ≦３原子％である。）で示される合金からな
り，かつ断面が円形であることを特徴とするＮｉ基非晶
質金属フィラメントを要旨とするものである。

【０００７】以下，本発明を詳細に説明する。本発明の
非晶質金属フィラメントは，６０％以上，好ましくは８
０％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６％以下の均一な形状を有し，実質的に非
晶質相からなる金属フィラメントであり，靱性を損なわ
ない程度の結晶質相を含むことができる。

【０００８】また，本発明の非晶質金属フィラメント
は，上記のように高品質であるので，冷間加工を連続し
て行うことができ，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，線引き加工等を施すことができ
る。さらに，必要に応じて焼きなまし等の熱処理を行う
ことができる。

【０００９】本発明の金属フィラメントは，強度が高
く，熱的安定性に優れ，靱性に富む材料であり，その合
金組成は，上記の特性を満足させるために以下のように
限定することが必要である。

【００１０】すなわち，Ｓｉの含有量は５〜１５原子％
であることが必要であり，好ましくは7.５〜１2.５原子
％である。Ｓｉの含有量が５原子％未満か，または１５
原子％を超える場合は，得られたフィラメントは脆くな
り，実用に供せなくなる。また同様に，Ｂの含有量は５
〜１５原子％であることが必要で，好ましくは7.５〜１
2.５原子％である。Ｂの含有量が５原子％未満である
か，または１５原子％を超える場合は，得られたフィラ
メントは脆くなり，実用に供せなくなる。Ａｌ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，0.２〜３原子％であることが必要である。しかし，
Ａｌの含有量が0.２原子％未満の場合は，球状粉末ある
いは断面が楕円形の金属細線となり，本発明の円形断面
を有する高品質なフィラメントは得られない。また，Ａ
ｌが３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
せなくなる。Ｐｄは，本発明の金属フィラメントの高強
力と靱性を得るために必要不可欠な元素であり，その範
囲は１〜５原子％であることが必要で，好ましくは２〜
4.５原子％である。Ｐｄの含有量が１原子％未満である
と，強度が急激に低下し，また，５原子％を超えると，
脆くなるために実用に供せなくなる。

【００１１】本発明の金属フィラメントは，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏからなる群より選ばれ
る１種または２種以上の元素を0.５原子％以上，１０原
子％以下添加すると，靱性をそれほど低下させずに強度
を向上させることができる。しかし，添加量が0.５原子
％以下であると，強度の向上が認められず，１０原子％
を超えると，非晶質形成能を極端に低下させ，靱性のあ
る金属フィラメントは得られない。

【００１２】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。固化させる方法としては種々
の方法があげられるが，好ましい方法として，例えば，
特開昭５６−１６５０１６号公報または特開昭５７−７
９０５２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，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
斑が少ない連続細線を得るには，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２０〜７０°にすることが好ましい。紡出ノズル
の孔径は，５０〜２００μｍ，特に８０〜１８０μｍφ
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，急冷された線材が得ら
れにくくなる。一方，２００μｍを超えると，真円度が
低く，線径斑が大きくなり，高品質なフィラメントが得
られにくくなる傾向がある。

【００１３】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本発明による金
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
冷却液体を速くし，その接触角を３０°より大きく，し
かも紡糸ノズルの孔径を0.２mmφ以下にすることが望ま
しい。

【００１４】上記した金属フィラメントの製造に用いる
冷却液体としては，安価な水以外に，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，５０重量％の
塩化亜鉛水溶液を用いることが好ましい。

【００１５】本発明の非晶質金属フィラメントは，以下
のよう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，Ｎｉ₇₇Ｐｄ_2.5Ｓｉ₁₀Ｂ₁₀Ａｌ_0.5 の組成
からなる非晶質金属フィラメントは，引張強度が急冷凝
固材で３１０kgf ／mm² であり，３５０℃で１００分お
よび４００℃で１０分の熱処理後においても，強度も変
化せず，密着曲げが可能であり，優れた耐熱脆化特性を
有する。また，本発明の非晶質金属フィラメントのキュ
リー温度は，室温以下であるため，磁場の影響を受け
ず，磁化されない。そのため，円形断面を有し，高強
度，熱的安定性が高いという特徴と相まって，例えば，
ドットプリンター用のドットワイヤー，電線用被覆補強
材等に用いることができる。さらに，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ており，そのた
め，腐食環境下での強度材，織編が可能なことから，フ
ィラメント材等に用いることもできる。

【００１６】

【実施例】次に，本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００１７】実施例１〜14，比較例１〜１１ 表１及び表２に示す各種組成からなる合金を石英管中で
アルゴン雰囲気下にて溶融した後，孔径１００〜１４０
μｍφの石英製紡糸ノズルを用い，約２８０〜３５０rp
m で回転している内径５００mmφの円筒ドラム内に形成
された温度４℃，深さ2.５cmの冷却水の膜中にアルゴン
ガス噴出圧4.４kg／cm² で噴出し，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１mm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。

【００１８】作製したこれらのフィラメントの平均線
径，組織，強度，密着曲げ性および形状について測定
し，その結果を表１及び表２に示す。

【００１９】なお，強度の測定は，インストロン型引張
試験機を用いて，試料長１２cm，歪速度4.１７×１０^-3
／ｓで測定した。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，真円度は，細線の長さ方向に１０点選び，
その各点の断面を長径（Ｒ）と短径（ｒ）との比，ｒ／
Ｒ×１００（％）の平均値で求めたものであり，線径斑
は，レーザー線径測定機により細線を２００ｍ走行さ
せ，連続的な平均線径を測定す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。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】表１及び表２より明らかなごとく，比較例
１は，従来のＮｉ基非晶質金属フィラメントであり，強
度が２６０kgf ／mm² 程度で，本発明の実施例１〜14の
強度に比べて弱い。これに対して，本発明による実施例
１〜14の非晶質金属フィラメントは，３００kgf ／mm²
以上の高い強度を有し，また，密着曲げも十分可能な靱
性に富む非晶質金属フィラメントである。しかし，Ｓｉ
含有量またはＢ含有量が本発明における組成範囲を逸脱
した比較例２〜５は，結晶化し，脆くなってしまい，強
度に優れた非晶質フィラメントが得られない。また，Ａ
ｌ含有量が本発明における組成範囲に満たない比較例６
は，球状の粉末となってしまい，本発明の高品質なフィ
ラメントは得られない。一方，Ａｌを本発明における組
成範囲以上に含有する比較例７は，結晶化し，脆くなっ
てしまい，強度に優れた非晶質フィラメントが得られな
い。Ｐｄ含有量が本発明における組成範囲を逸脱した比
較例８，９は，良好な円形断面を有するフィラメントで
はあるが，１８０°密着曲げができず，靱性に劣るフィ
ラメントである。さらに，添加元素Ｃｏが本発明におけ
る範囲に満たない比較例１０は，実施例１に比較し高強
度ではなく，添加元素の効果が得られない。Ｃｏを本発
明における範囲以上に含有する比較例１１は，良好なフ
ィラメントにはなるが，脆くなり，靱性に劣るフィラメ
ントである。

【００２３】

【発明の効果】本発明の少量のＰｄを含むＮｉ基非晶質
金属フィラメントは，３００kgf/mm²以上の高強度を有
し，靱性に富み，耐熱脆化や耐食性に優れている。ま
た，断面が円形であり，線径斑も少ないため，伸線加工
や織編等の加工も容易である。そのため，従来のＮｉ基
非晶質金属フィラメントでは適用が困難であったドット
プリンター用のドットワイヤー，高強度を必要とするフ
ィルター，あるいは電線用被覆補強材等の材料として広
く用いることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 組成式Ｎｉ_100-a-b-c-d Ｐｄ_a Ｓｉ_b Ｂ
   _c Ａｌ_d （ただし，１原子％≦ａ＜５原子％，５原子％
   ≦ｂ≦１５原子％，５原子％≦ｃ≦１５原子％，0.２原
   子％≦ｄ≦３原子％である。）で示される合金からな
   り，かつ断面が円形であることを特徴とするＮｉ基非晶
   質金属フィラメント。
2. 【請求項２】 組成式Ｎｉ_{100-a-b-c-d-e} Ｍ_a Ｐｄ_b Ｓ
   ｉ_c Ｂ_d Ａｌ_e （ただし，ＭはＮｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｃｏ，
   Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏの群から選ばれる１種または２種以上
   の元素であり，0.５原子％≦ａ≦１０原子％，１原子％
   ≦ｂ＜５原子％，５原子％≦ｃ≦１５原子％，５原子％
   ≦ｄ≦１５原子％，0.２原子％≦ｅ≦３原子％であ
   る。）で示される合金からなり，かつ断面が円形である
   ことを特徴とするＮｉ基非晶質金属フィラメント。