JPH08323481A - アモルファス合金細線をチタン部材に接続する方法 - Google Patents

アモルファス合金細線をチタン部材に接続する方法

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JPH08323481A
JPH08323481A JP15676195A JP15676195A JPH08323481A JP H08323481 A JPH08323481 A JP H08323481A JP 15676195 A JP15676195 A JP 15676195A JP 15676195 A JP15676195 A JP 15676195A JP H08323481 A JPH08323481 A JP H08323481A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】断面積が0.02mm2以下のアモルファス合
金細線を電極に接続することを可能とする方法を提供す
る。 【構成】アモルファス合金組成がFeやCo等またはF
eやCoやNi等の遷移金属とBやSi等の非金属との
合金で、その非金属量が10〜30原子%であり、断面
積が0.02mm2以下であるアモルファス合金細線を
チタン部材に通電時間300μs以下の通電発熱により
接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は回転液中紡糸法等で製造
した断面積0.02mm2以下のアモルファス合金細線
をチタン部材、特にチタン電極に接続する方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】アモルファスはその物質的特徴、すなわ
ち、物性定数を大巾に変化させることができる(例え
ば、耐食性やガラス転移温度のような原子的性質に係る
定数、導電率,透磁率,電気的禁止帯巾のような物性定
数、光学的禁止帯巾,屈折率のような光学的物性定
数)、均質で結晶粒界がなく機械的強度に優れ、高透
磁性である、平均自由行程がきわめて短く電気抵抗が
高い、熱力学的に非平衡系であり、熱的条件によりア
モルファス⇔結晶化の状態変化が生じる等の特徴を有
し、アモルファス半導体の他に、温度センサ、加熱防止
センサ等の用途、歪センサ、応力センサ、トルクセン
サ、ショックセンサ、圧力センサ、張力センサ、微小力
センサ等の用途、電流センサ、電磁力式流量計、磁界セ
ンサ、電磁誘導型変位計、うず電流式探傷センサ、マグ
ネスケ−ル、磁気ヘッド、回転角センサ、距離センサ、
近接スイッチ等の用途が既に開発若しくは開発されつつ
ある。
【0003】アモルファス合金は用途に応じて形態が異
ならされ、例えば、温度センサとして使用する場合は、
線状形態とすることが適切であり、この形態では使用
上、電極に接続することが必要である。アモルファス合
金線は、通常、回転液中紡糸法で製造される。すなわ
ち、冷却液を入れたドラムを高速回転させその遠心力で
ドラムの内側に冷却液層を形成し、ノズルよりドラムの
回転方向に向けて合金融液を噴射させ、これを上記の回
転液層で急冷凝固することにより製造され、場合によっ
ては、タイス線引きで所望の外径にされる。この回転液
中紡糸法での冷却速度は、ロ−ル法等の固体接触式急冷
法に較べて低速であり、断面積制限(太いものでは、中
心部が徐冷となってアモファルス化できない)や合金組
成の制約(臨界冷却速度の比較的遅い合金系を使用する
必要がある)を免れ得ず、現在市販されている回転液中
紡糸法によるアモルファス合金線は、アモルファス合金
組成がFeやCo等またはFeやCoやNi等の遷移金
属とBやSi等の非金属との合金で、その非金属量が1
0〜30原子%であり、断面積が0.02mm2以下の
ものである。
【0004】アモルファス合金の用途拡大のためには、
アモルファス合金の接合技術の開発が不可欠である。溶
接においては、両金属の界面を溶融凝固させることが不
可欠であり、アモルファス合金の溶接においては、接合
部を結晶化させないことが重要である。また、通電発熱
による拡散接合においても、通電発熱の影響でその接合
部を結晶化させないことが重要である。すなわち、接合
部が結晶化すると、母材が非結晶であってもその接合部
の結晶化のためにアモルファス合金の前記した特徴、特
に、高機械的強度(アモルファスは結晶粒がなく粒界も
存在しないために、機械的強度が高い)の特性を保持さ
せ得ず溶接強度を確保できない。このため、アモルファ
ス合金同士の溶接においては、接合部の冷却速度を速く
して結晶化を生じさせないことが最重要事項とされてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】アモルファス合金細線
エレメントを回路基板に回路素子として接続する場合、
アモルファス合金細線を電極に接続することが必要とな
る。
【0006】従来、Fe7916Si5やNi755Cr13
Fe42Si4528等のアモルファス合金と銅、ア
ルミニウム更にはチタンとの超音波溶接が可能なことが
公表されている(特公平2−32077号公報)。しか
しながら、この超音波溶接は、10×8mm2という広
い接合面積を前提としており、この超音波溶接法により
上記した断面積0.02mm2以下のアモルファス合金
線を銅電極、アルミニウム電極、更にはチタン電極等に
接続するといったことは困難である。
【0007】尤も、アモルファス合金は塑性変形性に富
み(アモルファス中の原子が不安定な位置に在り部分的
な変位が生じ易く、外力が加わると安定な位置にずれる
ためである)、アモルファス合金細線端部を扁平化して
銅電極等に上記超音波溶接により接合することが考えら
れる。しかしながら、上記回転液中紡糸法により得られ
るアモルファス合金細線の線径は大きいものでも150
μmφであり、この細線端部を上記の超音波溶接面積1
0×8mm2に圧延することは不可能である(厚みが1
μm以下となり、物理的に不可能である)。他方、断面
積を大きくすることは、回転液中紡糸法の冷却速度上
(104〜105℃/秒程度)、困難である(線中心部の
アモルファス合金化が困難)。
【0008】本発明の目的は、断面積が0.02mm2
以下のアモルファス合金細線を電極に接続することを可
能とする方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアモルファ
ス合金細線をチタン部材に接続する方法は、アモルファ
ス合金組成がFeやCo等またはFeやCoやNi等の
遷移金属とBやSi等の非金属との合金で、その非金属
量が10〜30原子%であり、断面積が0.02mm2
以下であるアモルファス合金細線をチタン部材に通電時
間300μs以下好ましくは60μs以下の通電発熱に
より接続することを特徴とする構成である。
【0010】本発明において対象とするアモルファス合
金細線は、例えば回転液中紡糸法により製造されたもの
であり、冷却速度が104〜105℃/秒程度であるため
に、断面積は0.02mm2以下に制限され(断面積
0.02mm2以上では線の中心部が徐冷となり、その
中心部のアモルファス化が困難となる)、アモルファス
合金組成としてはFeやCo等、更にはNiを含む遷移
金属とBやSi等の非金属との合金で非金属量が10〜
30原子%の組成系に限定され(この組成系では、結晶
化する臨界冷却速度が比較的遅く、上記104〜105
/秒の冷却速度でアモルファス化できる)、例えば、C
70515Si10Fe45(添字は原子%を示す。以
下、同じ)アモルファス合金細線、Fe75Si1015
モルファス合金細線等が存在する。
【0011】本発明において、アモルファス合金細線と
チタン部材との通電接合は、一方の通電用電極をアモル
ファス合金細線に加圧接触させると共に他方の通電用電
極をチタン部材に加圧接触させ、電流発生源より所定の
通電時間で所定の電流値の電流を通電することにより行
なわれ、通電時間が重要な条件であり、1μs〜300
μs、好ましくは1μs〜60μs(1接合部当たり)
とされる。チタン部材には、チタン圧延板等の塑性加工
材の外、不活性ガス中でセラミックス板等にチタンを溶
射した膜材等も含まれる。
【0012】本発明において、通電時間を1μs〜30
0μsに限定する理由は、300μs以上では接合界面
に結晶化した接合部が生成し、この接合部の非アモルフ
ァス化(上記の遷移金属と非金属とのアモルファス組成
と中間金属材との合金は非アモルファスとなる)のため
に接合強度を保証し得ず(接合面の引張り剪断強度をア
モルファス合金細線の引張り強度以上にできない)、ま
た1μs以下では界面合金層の生成はないが、接合強度
を保証し得ないためである(この原因は定かではない
が、1μs以下では通電電流が著しく高くなり、界面で
の溶融金属が飛散して接合が難しくなるためと推定され
る)。
【0013】
【作用】断面積0.02mm2以下のアモルファス合金
細線とチタン板とを当該アモルファス合金細線の引張り
破断強度以上の引張り剪断強度で接合できる。この接合
界面を表出させ、エッチングし、金属顕微鏡で観察し
て、結晶が生成していないことを確認している。従来の
スポット抵抗溶接では、通電時間を350〜1200μ
sに設定しており〔溶接学会論文集第7巻(1989)
第2号の20頁〜26頁、同第8巻(1990)第3号
の49頁〜54頁、同第9巻(1991)第3号の13
9頁〜146頁等〕、接合部が形成され、アモルファス
合金と結晶金属との溶接では、接合部の組成が両金属の
合金となる。本発明において、上記チタン部材が界面合
金層の生成なしでアモルファス合金細線に接合される理
由は定かではないが、通電時間が300μs以下といっ
た短時間であるために合金層の生成が時間的に不可であ
ること、後述するようにアルミニウム板や銅板では同じ
通電条件でも実質上接続できないことから、チタンと上
記アモルファス合金細線の組成成分との間に電子レベル
での結合が生じていること等が推定される。
【0014】
【実施例】
〔実施例1〕アモルファス合金細線には線径50μmφ
のCo70515Si10Fe45アモルファス合金線を
使用し、抵抗溶接機にはコンデンサ式を使用し(電極接
触圧力200g、電極接触面積1mm2)、チタン部材
には、チタン純度99.96%の5mm×10mm長方
形片を使用し、通電時間を60μs、通電ピ−ク電流を
700アンペアとした。接合部の引張り剪断強度はアモ
ルファス合金細線の引張り強度以上であり、アモルファ
ス合金細線が引張り破断した。
【0015】〔実施例2〕実施例1に対し、通電時間を
5μs、通電ピ−ク電流を1000アンペアとした以
外、実施例1に同じとした。接合面の強度は、アモルフ
ァス合金細線が引張り破断するものであった。 〔比較例1〕実施例1に対し、通電時間を950μsと
し、電流値を調整して抵抗溶接を試みたが、実質上溶接
できなかった。
【0016】実施例品1,2並びに比較例品1のそれぞ
れについて、接合面を表出させ、塩酸の希釈液(塩酸
1:エチルアルコ−ル1)でエッチングし、金属顕微鏡
で観察したところ、実施例品では結晶の生成が認められ
なかったのに対し、実施例品では結晶が観察された。
【0017】〔比較例2〕チタン板に代えアルミニウム
板を使用し、通電時間並びに通電ピ−ク電流を種々代え
てアルミニウム板とアモルファス合金細線との接合を試
みた(実施例1並びに2において、チタン板をアルミニ
ウム板に変更しただけのものも含まれている)が、接合
できなかったか、若しくは接合強度がアモルファス合金
細線の破断強度以下であった。 〔比較例3〕チタン板に代え銅板を使用し、通電時間並
びに通電ピ−ク電流を種々代えて銅板とアモルファス合
金細線との接合を試みた(実施例1並びに2において、
チタン板を銅板に変更しただけのものも含まれている)
が、接合できなかったか、若しくは接合強度がアモルフ
ァス合金細線の破断強度以下であった。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、回転液中紡糸法等で製
造されたアモルファス合金細線をチタン部材に同細線の
引張り強度以上で接続でき、回路電極をチタンで形成す
ることにより、アモルファス合金細線を回路素子として
容易に回路に接続することが可能となり、アモルファス
合金細線の利用分野の拡大に極めて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // H05K 3/32 7128−4E H05K 3/32 C

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アモルファス合金組成がFeやCo等また
    はFeやCoやNi等の遷移金属とBやSi等の非金属
    との合金で、その非金属量が10〜30原子%であり、
    断面積が0.02mm2以下であるアモルファス合金細
    線をチタン部材に通電時間300μs以下の通電発熱に
    より接続することを特徴とするアモルファス合金細線を
    チタン部材に接続する方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009078292A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Kumamoto Univ 金属ガラスと結晶金属との接合法
JP2010240312A (ja) * 2009-04-09 2010-10-28 Olympus Corp 医療器具部品のワイヤ固定方法、医療器具部品、および医療器具

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JP2009078292A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Kumamoto Univ 金属ガラスと結晶金属との接合法
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