JPS60194085A - アモルフアス被覆体 - 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〕 本発明は、アモルファス金属を母材の表面に被覆層とし
て形成するアモルファス被覆体に関する。

アモルファス金属は、非晶質構造をとるため、機械的強
度が大きく、熱膨張係数、放射Ｉｌｉ＋損傷が小さく、
化学的耐蝕性および耐摩耗性に優れている。また特に磁
性体としての非晶質材は、結晶粒界などの構造上の欠陥
がないこと、結晶磁気異方性が存在しないこと、保磁力
、比透磁率に著しい改善がみられること、高い電気抵抗
率を持つことなどの優れた性質を有している。このため
アモルファス金属は、夢の材料ともいわれ、電磁コア、
各種センサ、電磁クラッチなど極めて広範囲の用途が期
待されている。本発明のアモルファス被覆体を用いれば
トルクセンサ等の磁性体、磁気ヘッド、耐摩耗性の摺動
部材、耐腐蝕性を有するフィルタ材、ソーダ電解や燃料
電池などの電極材料として多くの部品に利用できる。

〔従来技術〕

アモルファス金属は、機械的強度が大きく、熱膨係数が
小さく、化学的耐蝕性および耐摩耗性に優れているとい
う特性を有しているのため、種々の部品に応用されつつ
ある。またアモルファス金属の磁気的特性を利用して磁
性材料としても多く製品に利用されつつある。例えば、
トルクセンサ（駆動軸の表面に磁歪材料を接着させ、駆
動軸に加わる応力に供なって磁歪材料の磁気特性の変化
ラミ＋出するセンサ）の磁歪材料としてアモルファス金
属が利用されている。

例えば、特開昭５７−２１１０３０に開示されるように
、薄帯に成形されたアモルファス金属を駆動軸の表面に
接着される方法としては、有機の接着剤（エポキシ樹脂
）、あるいは半田付は等が開示されている。

ところが、これらの方法では、駆動軸とアモルファス金
属薄帯との接着部分の強度が弱いため、長時間仕様する
と疲労による剥離、あるいは応力にともなう磁気特性の
変化が十分に起こらないという問題がある。

また、特開昭５８−９０３４にも磁歪材料としてアモル
ファス金属薄帯が固着されたトルクセンサが開示されて
いるが、本案には具体的な固着方法が全く開示されてい
ない。

さらに、アモルファス金属をメッキによって接着する方
法も考案されているが、アモルファス金属が母材に対し
て十分強固に接着されなかった。

そのためアモルファス金属が有する数多くの特性が十分
発揮されるに致っていなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記の点に鑑み、被覆層としてアモルフ
ァス金属が母材の表面に強固に固着されたアモルファス
被覆体を提供することにある。

そこで本発明は、被覆層の形成される母材の表面にアモ
ルファス金属の粉末、アモルファス金属の薄帯あるいは
固着用粉末とアモルファス金属の薄帯を配設した後、母
材とアモルファス金属とを高エネルギー速度加工するこ
とにより強固に固着し、被覆層を形成することを特徴と
するものである。

ここでアモルファス被覆体を形成する上で特に留意すべ
き点を述べる。一般に母材の内部は、内部応力、結晶粒
界、成分不均一、格子欠陥、不純物の析出など種々の原
因により不均一である。このため母材の透磁率は、場所
および方向により、それぞれ異なる値となる。それ故、
アモルファス金属を単に母材の表面に配して高エネルギ
ー速度加工により両者を固着させようとすると、アモル
ファス金属の粉末および原子間には、格子欠陥、粒界、
成分不均一、不純物の析出等の問題が発生する。これら
の問題は両者が強固に固着されないという原因となるも
のである。

したがって本発明においては以下の記す点に留意してア
モルファス被覆体を形成する。

まず両者の高エネルギー速度加工する前に、留意する点
として、第１はアモルファス金属粉末及び薄帯の製造時
は、すべて不活性ガスであるアル□ゴン（Ａｒ）の雰囲
気中で行なう。これはアモルファス金属の粉末および薄
帯き表面に酸化物層が形成されないようにするためであ
る。第２は、アモルファス金属粉末の粒径を０．０１〜
２００μｍとする。またアモルファス金属薄帯と母材と
の間に介在させる固着用粉末の粒径は０．０２〜２００
μｍとする。これは、高エネルギー速度加工時にアモル
ファス金属薄帯と母材が良好に固着されるためである。

第３は、被覆層の形成される母材の表面、およびアモル
ファス金属の粉末、薄帯の表面を、１０−２〜１０　Ｔ
ｏｒｒの水素雰囲気中でプラズマ処理する。これは前記
表面の酸化物層を除去すると同時に、高エネルギー速度
加工時に固着性をよくするように前記表面を活性化する
ためである。

第４として、高エネルギー速度加工時には、単位時間当
たりのエネルギーが、母材とアモルファス金属に均一に
加わる方法を用いる。これはアモルファス金属の＄５）
末と粉末、アモルファス金属の粉末・薄帯と母材表面が
、どの部分においても均一に接合、固着するためである
。第５として、高エネルギー速度加工後、高エネルギー
が加わることによって発生する、母材とアモルファス金
属との境界での歪、あるいはアモルファス金属粒子内の
歪を取り除くため行なう熱処理は、不活性雰囲気中で行
なう。そして、熱処理温度は非晶質であるアモルファス
金属が結晶化しない範囲で行なうものとする。

以上述べた点に留意することにより、本発明は母材の表
面にアモルファス金属を強固に固着したアモルファス被
覆材を形成することができる。

〔実施例〕

以下にアモルファス金属が粉末である場合（第１実施例
）と薄帯である場合（第２実施例、第３つしれい）に分
けて詳細に説明する。

〔第１実施例〕 アモルファス金属が粉末である場合について説明する。

ここでアモルファス金属は金属元素である鉄（Ｆｅ）、
コバルト（ＣＯ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）
、シリコン（Ｓｉ）の少なくとも一種を主体とするアモ
ルファス金属粉末である。

このアモルファス金属粉末は、金属元素と半金属（燐（
Ｐ）、炭素（Ｃ）、ボロン（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）な
ど）との合金、あるいは鉄系元素と希土類金属（Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙなど）との合金を用いることができる。代表
的なアモルファス金属粉末としては一、Ｆｅ７ｏＣｏ＋
ｓＢ＋ｓ、Ｆｅｅ。

Ｂ＋５Ｂｉｓｓ　Ｆｅ４ｏＮｉ　４　ｏＰ＋　４Ｂｅ、
Ｆｅ７０Ｃｏ　１ｓＢ１５％　ＣｏｅｏＢ＋ｓＣ＋５Ｓ
Ｎ１７８Ｂ２ＳｉＩｏなどがある。（ここで７０．１５
．５などの数値は原子％を示す。）アモルファス金属粉
末の粒子形状は、対称性に優れた球状、細長いひょうた
ん状が良いが、場合によっては薄片状、リボン状、線状
でもよい。

本発明ではアモルファス金属粉末の粒径は０．０１〜２
００ｐｍ程度のものを用いる。ここで０．０１〜２００
μｍと数値を限定した理由は以下のようである。即ち０
．０１μｍ未満では粉末粒子の表面積に比べて１５′ｉ
未粒子の体積が小さくなる。そのため爆発成形などの高
エネルギー速度加工を施したときにアモルファス金属粉
末の粒子表面で発生する熱を、該粒子の内部へ奪いとる
ことが不十分となる。その結果核粒子表面に存するアモ
ルファス金属超微粉末のアモルファス性が失われ易くな
るからである。また２００μｍを越えると、わ）未充填
密度が低くなり、わ）未粒子の接合性が低下するからで
ある。

粒径０．０１〜２０（ｌｕｍのアモルファス金属粉末は
通常用いられる方法で製造できる。例えば回転ロール法
、アトマイズ法、スプレー法、スパーク法、キャビティ
ション法などを用いることができる。粒子が球状のアモ
ルファス金属粉末はスパーク法、アトマイズ法で製造で
きる。

回転ロール法でアモルファス金属粉末を製造する代表的
な例について更に具体的に説明する。即ち、Ｆｅ６５部
、００１５部、８１５部、ＳｉＳ部の組成を持つ粒径１
〜１０００μｍの粉末をボールミルにて混合した後、１
３．５６　Ｍ　Ｈｚの高周波加熱にて１４００℃以上で
熔解させる。その後この溶湯を直径５〜３０鳳■の棒状
に形成する。次にこの棒状成形体を石英製又はセラミッ
クス製の容器にて１３５０℃から１４００℃の温度で加
熱溶解する。加熱溶解は高周波溶解がよい。次に上記の
ように形成した溶湯を容器のノズルから回転ロールに向
けて噴出させ、水面にて粉砕しつつ、かつ１０４〜ｂ により粒径０．０１〜２００μｍのアモルファス金属粉
末を製造する。このようにアモルファス金属粉末の製造
時は、粉末表面に酸化物層を作らないようにアルゴン（
Ａｒ）ガスの雰囲気中が好ましい。このように製造され
た粉末の粒子形状は、球状、ラグビーボール形、楕円球
状、ビーナツツ形状等のものができる。

次に、上述したアモルファス金属粉末をトルクセンサの
磁性材料として被覆した場合についてさらに詳細に説明
する。

本実施例においては上述した粉末を、被ｒｉ層が形成さ
れる母材である駆動軸の表面に配した後、両者を高エネ
ルギー速度加工することにより、固着し、アモルファス
被覆体を形成する。

第１図は本発明のアモルファス被覆体を駆動軸として用
いたトルクセンサの模式図であり、第２図は励磁コイル
配置状態を示す部分外観図、第３図は第１図のｌ１ｌ−
Ｉｌｌ線に沿う断面図、第４図は第３図の一部拡大図で
ある。第４図から明らかなように、高エネルギー速度加
工した状態では、アモルファス金属の粉末は、駆動軸の
表面に固着されて被覆層を形成している。ここで高エネ
ルギー速度加工とは、極めて短時間（一般的には１０−
３〜１０−６秒程度の極めて短い時間）にエネルギーを
瞬間的に放出して成形する加工方法の意味である。高エ
ネルギー速度加工を用いれば、単位時間当たりのエネル
ギー即ちエネルギー速度が極めて大きいため、熱をあま
り生じさすることなく固結できる。従ってアモルファス
性を損なうことなく固結できる。高エネルギー速度加工
による成形圧力は０．７〜８０ＧＰａがよい。ここで成
形圧力が、０．７　Ｇ　Ｐ　ａ未満であると成形圧が低
いため粉末粒子の圧着性が悪く一体成形できにくいが、
０．７０Ｐａ以上であると一体成形が可能であり、更に
好ましくは１．５　Ｇ　Ｐ　ａを越えた方がより良好で
均−質な被覆材を得ることができる。代表的な高エネル
ギー速度加工としては爆発成形加工がある。

爆発成形加工は、ＴＮＴ火薬やダイナマイトの爆発によ
って生じる衝撃波やガス膨張で瞬間的に圧力を加える方
法である。爆発成形は一般的には水中で火薬を爆発させ
て行なう。爆発成形の圧力は、水面から火薬までの深さ
、火薬から被成形物への距離、火薬の量によって調整で
きる。爆発成形を用いた場合の圧力も０．７〜８０ＧＰ
ａが望ましい。

それよりも高圧を加えると、接合時の熱量が大きくなり
すぎ、アモルファス金属の一部が結晶化するためアモル
ファス性が失われ易くなり、又それよりも低圧であると
粒子が十分に接合しないからである。

具体的には、まず前述のアモルファス金属の粉末を、水
素を含んむ１０−２〜ｌ　Ｑ　Ｔｏｒｒの還元雰囲気中
にて、１０〜３０分間プラズマ下で還元処理をする。こ
のときの温度は、アモルファス金属が結晶化する温度（
４５０℃）より低くし、２５０℃〜４５０℃である。こ
れにより、アモルファス金属の粉末表面は酸化物層が全
く取り除かれると同時に、活性化される。また直径２０
１＠、長さ２５ＯＮの駆動軸も同様にプラズマ下で処理
して活性化する。このとき駆動軸材質としてはビッカー
ス硬度が１００〜３００１（ｖであるものが適当である
。それは鉄系あるいはＮｉ系の金属たとえば５４５Ｃ，
５５５Ｃ，５ｕｓｊｔｅ、５ＵＳ３０４．５ＵＳ３１６
などが良い。ビッカース硬度を限定する理由は３００Ｈ
ｖ以上になると、母材表面が変形しないため、粉末が母
材の内部に入り込むことができにくいために固着強度が
悪い。１００Ｈｖ未満では爆発圧縮時に母材が変形する
ため形状が保てないからである。

次に、銅または鉄系材料の円筒容器の中央に、前記処理
の実施された駆動軸を配設する。そして駆動軸と円筒容
器の間の空間に振動（５〜１００Ｈｚ）を与えながら前
記処理の実施されたアモルファス金属粉末を理論密度の
約５０％に充虜し、真空脱気後、容器を密封する。その
後シート爆薬を爆発させ、容器内のアモルファス金属粉
末と駆動軸とを予備圧着処理を行なう。次に成形用チャ
ンバ内の爆薬の中央に容器を置き、爆発成形を行なう。

このとき、雷管による点爆発は爆薬レンズによって平面
爆発波になり、主爆薬の上面に同時に伝播し、主爆薬を
爆発させる。容器内の粉末は、衝撃波によって半径方向
と軸方向とに同時に圧縮される。そしてアモルファス金
属粉末は、容器を介して受ける衝撃波により固着され、
粉末相互及び粉末と駆動軸の表面とが確実に固着接合さ
れる。

この爆発衝撃波によって、粉末が衝撃作用を受ける時間
は１０−６秒程度である。またこの時の圧力は０．７〜
８０ＧＰａである。

この衝撃作用により受ける圧力は、第５図に示すように
アモルファス金属粉末の粒径の割合に基づいて、以下に
述べるように制御する。

第５図ｆａｌに示すような粉末の粒径割合のときは（５
０〜２００μｍのものが１００％のとき）約１０〜８０
ＧＰａの圧力を加える。第５図（ｂｌに示すような粒径
割合のときは（１０〜５０μｍのものが５〜２０％、５
０〜２００μｍのものが８０〜９５％とき）約８〜５０
０Ｐａの圧力を加える。

第５図（ｃ）に示ずような粒径割合のとき（０，０１〜
０．０８μｍの超微粉末のものが０．１〜０．５％、１
０〜４０μｍのものが５〜３０％、５０〜２００μｍの
ものが５５〜９５％のとき）は０．７〜１０ＧＰａの圧
力を加える。すると、アモルファス金属粉末は理！！密
度の９０〜９９．９％の密度となって駆動軸表面上に固
着される。また、爆発成形加工時の母材の変形を考える
と、その圧力は小さい方がよい。そのため、第５図（Ｃ
１に示す粒径割合のアモルファス金属粉末を用いたもの
が好ましく、その圧力は０．７〜１０ＧＰａが適当であ
る。

この爆発圧力範囲は粒子と粒子との境界がなくなる圧力
で下限が決まり、上限は爆発時に発生する熱によってア
モルファス相が保たれることによって決まる。即ち９０
ＧＰａ以上では、爆発時の粉末粒子と粉末粒子間に発生
する熱にてアモルファス粒子が加熱され、そのためアモ
ルファス相が結晶相に変化し、それが急冷されても、も
とのアモルファス相にもどらなくなる。

尚、駆動軸の外周部に設置した銅または鉄系材料の容器
は、爆発形成後研削や切断にて取り除く。

またこの容器が取り除かれた駆動軸は、アモルファスが
結晶化しない温度（１００℃〜３５０℃）にて、磁気（
１０００〜２０００エルステンド）を印加しつつ、約１
〜２時間熱処理すると磁気特性は著しく改善される。

この様にして形成したアモルファス被覆体は、第４図に
示すように、駆動軸４の表面にアモルファス金属の被覆
層（１００〜５００μｍ）が強固に固着されたものとな
る。このとき、アモルファス金属の被覆相は、粉末粒子
どうしの結び付きの良い均一な層であった。アモルファ
ス金属の被覆層の内部には、粉末粒子と粉末粒子との境
界、欠陥が殆どないものである。またアモルファス金属
粉末と母材である駆動軸の表面との界面では、お互いの
原子が入り込み、原子間の結合が強固になされている。

さらに、これを電子線回折で分析しり結果、ハローパタ
ーンを提出するものであり、どの部分においてもアモル
ファス状態であった。

次のこのように形成されたアモルファス被覆材を磁性材
料として用いたトルクセンサの作動について説明する。

第１図に示したようにこの被ｒｉ層を形成した駆動軸４
の表面近傍に、被覆層を励磁するコイル２と、被覆層の
磁歪特性を検出する検出コイル３を設置すると、駆動軸
に伝達するトルクによる歪に基因する起電力が測定でき
る。この起電力は増幅され電気信号として取り出される
。

検出回路としては発振器１１から出された信号を駆動回
路１２にて方形波にし、励磁コイル３に電流を付加する
。検出コイル２にて、駆動により生じた歪にて発生する
起電力を交流増幅器１３にて増幅し、サンプリング回路
１４にてサンプリングし、更に励磁方形波と比較するこ
とによりトルクを検出する。

次にアモルファス金属が薄帯である場合について説明す
る。

〔第２実施例〕 本実施例はアモルファス金属の粉末の代わりに薄帯を用
いてアモルファス被覆体を高エネルギー速度加工によっ
て形成するものである。

第６図（ａ）は第２実施例を示す駆動軸の断面図である
。第６図（ａｌに示すように、駆動軸４とアモルファス
金属の薄帯２１との間に以下に述べる固着粉末層２２を
介在させた後、高エネルギー速度加工である爆発成形に
より以下に示すようなアモルファス被覆体を形成する。

他の処理および爆発成形は第１実施例と同様である。

このアモルファス金属の薄帯２１は、第１実施例におけ
るアモルファス金属粉末と同様の組成から成り、暑さ２
０〜２５０μｍである。この薄帯は、急冷凝固法の１つ
であるロール法で製造する。

すなわち、高速（２０００〜６０００　ｒ　ｐ　ｍ、）
で回転する直径３００ｍの回転体の表面上に、前述した
組成の金属を溶融したものを噴出し、急速に冷却し凝固
させてリボン状の薄帯を製造する。

また固着粉末層２２として用いられる固着用粉末は高エ
ネルギー速度加工により駆動軸４とアモルファス金属の
薄帯２１とを着する能力を有する！５）末であればよい
。この能力は粉末の粒径および粉末表面の活性化状態に
起因するものである。この能力を有する粉末は、第１実
施例において説明したアモルファス金属粉末、結晶金属
粉末、セラミック粉末などである。結晶金属粉末として
は、たとえばｐ　ｅ　＋　Ｃｕ　、Ｓｔ　＋　Ｃｒ　＋
　Ａ　１２　、Ｂ等がある。またセラミック粉末として
はＳｉＣ，５ｔ３Ｎ４１　ＺｒＯ２、Ａ　Ｉ　２０３、
ＴｉＯ２，５ｎ０２等がなる。上述の粉末以外に、も固
着能力を有する粉末であれば他であってもかわまない。

さらに固着粉末層２２の粉末粒径は０．０２〜２００μ
ｍの範囲のものが適当である。ここで０．０２〜２００
μｍと範囲を限定した理由は以下のようである。即ち０
．０２μｍ未満の粉末は、製造が容易でないと同時、あ
まりに微細であるが故に取り扱いが難しくなる。

さらに粉末粒径が０．０２μｍ未満では粉末粒子の表面
積に比べて粉末粒子の体積が小さくなる。

そのため爆発成形などの高エネルギー速度加工を施した
ときにアモルファス金属粉末の粒子表面で発生する熱を
、該粒子の内部へ奪いとることが不十分となる。その結
果核粒子表面に属するアモルファス金属超微粉末のアモ
ルファス性が失われ易くなるからである。また２００μ
ｍを越えると、粉末充填密度が低くなり、粉末粒子の接
合性が低下するからである。尚、固着粉末の粒径として
３０μｍ以上のものを用いると、爆発成形などの高エネ
ルギー速度加工の圧力が５０ＧＰａ以上にしなければな
らない。例えば粒径２００μｍのとき、その圧力は７０
〜８０ＧＰａにする必要がある。

しかし、９０ＧＰａ以上にすると、アモルファス金属の
薄帯が、高エネルギーを受けて結晶化するため好ましく
ない。

したがって、本実施例において０．０２〜３０μｍの圧
着用粉末を用いた場合、高エネルギー速度加工である爆
発成形の圧力は１０〜５０ＧＰａが適当である。また駆
動軸４と薄帯２１との間に介在させる固着粉末１ｉｆ２
２の厚みは、固着粉末の粒径の３倍以上必要である。こ
の理由は、固着粉末層２２に、粉末粒子が２ヶ以下し力
）存在しないとすると、駆動軸４と薄帯２１とが十分に
固着されないからである。

このように形成されたアモルファス被覆体は、一枚の薄
帯から形成される薄帯２１　（２０〜２５μｍ）と固着
粉末層２２（７５〜８０μｍ）とからなる被覆層（５０
〜１ｏｏμｍ）が形成される。

さらにアモルファス金属薄帯は一枚に限らず、形成しよ
うとする被覆層に応じて複数枚重ねてもよい。

ここでアモルファス被覆体に磁気特性が要求される場合
は、アモルファス金属薄帯の厚みは１０μｍ以上必要で
ある。また、厚さ１０μｍ未満では磁気特性が著しく悪
く、好ましくは５０μｍ以上が良い。

さらにアモルファス被覆体に化学的耐蝕性、耐摩耗性が
要求される場合は、２μｍ以上の厚さのアモルファス金
属薄帯を用いれば十分である。

〔第３実施例〕 本実施例は第６図中）に示すようにアモルファス金属薄
帯（第２実施例と同質）を直接、母材である駆動軸の表
面に配設し固着するものであり、この場合は爆発圧力が
７０〜８０ＧＰａが必要である。６０ＧＰａ以下である
と母材との接合性が悪く、安定した接合が得られない。

つまり、アモルファス金属薄帯はビッカース硬度が８０
０〜９００Ｈｖ程度であるため、薄帯は硬い。このため
、爆発成形時において薄帯表面と母材表面が容易に接合
されない。このときは７０〜８０ＧＰａ必要である。ま
た、９０ＧＰａ以上ではアモルファス金属薄帯が爆発成
形時に結晶化する問題点が生じるので好ましくない。

このときの成形方法は第１実施例、第２実施例と同様の
方法を用いる。尚、本実施例において得られるアモルフ
ァス被覆体の被覆層の厚みは、薄帯が一枚の場合は２５
〜３０μｍ１２枚の場合は５０〜６０μｍ、３枚の場合
は７５〜９０μｍであった。このときの爆発圧力は、薄
帯ち関係なく７０〜８０ＧＰａであった。また、薄帯の
枚数は、被覆層の厚みに応じてさらに複数重ねても良い
。

上述の実施例において、母材としてトルクセンサの駆動
軸、すなわち円柱形状の部材を用いた。

しかし、母材の形状としてはこのような円柱形状限定さ
れるものではなく、アモルファス金属の被覆層が形成さ
れる表面を有する形状なら他の形状であっても良い。た
とえば角柱、楕円柱、平板等であってもよい。さらに、
母材は電磁クラッチ、磁気ヘッド等のような複雑な形状
であってもよい。

これらの形状の母材に高エネルギー速度加工する場合は
、特に衝撃圧力がその表面に均一に加わるようにする必
要があることは言うまでもない。

また、第１実施例のアモルファス金属は粉末であるため
、高エネルギー速度加工時の衝撃圧力が小さくても（他
の実施例に比べて）強固に固着することができる。そし
て、この圧力が小さくてもよいことから、被覆層の形成
される母材の変形がない。その結果、形成されたアモル
ファス被覆体の寸法精度がよくなる。

上述の第１．第２．第３実施例にいて形成したアモルフ
ァス被覆体は、被覆層の厚みが異なるが、その特性は変
わらないため、以下に第１実施例で形成したアモルファ
ス被覆体の測定値を記す。

第７図はアモルファス金属粉末の組成とその結果得られ
た被覆体の磁歪特性の関係を示す図である。これによれ
ば本発明のものは参考例（従来のニッケルメッキにより
厚さ１０μｍの被覆層を形成したもの）と比べて著しく
磁歪特性が向上している。尚、これは被覆層が１０μｍ
で５にθｅ（エルステッド）のときの値である。

第８図は、第７図中のＮ［Ｌ２の組成（Ｆ　ｅ　７６Ｂ
ｅｓｉｄｅ）からなるアモルファス金属粉末から形成さ
れるアモルファス被覆体に加えられるトルクとその出力
との関係を示す図である。これによれば、駆動軸である
アモルファス被覆体に加えられるトルクと、その結果ア
モルファス被覆層から得られる出力は、従来のもの（Ｎ
ｉメッキ２゜μｒｎ）に比較して良い比例関係が成立し
ている。

また、印加トルクの上昇と下降とによるヒステリシスの
差も、従来のもの（Ｎｉメッキ２０μｍ）に比較して小
さく、感度（トルクと出力の比）も良い。このように本
発明のものは、磁気特性が向上する。

また、次にこの本発明のアモルファス被覆体く第７図中
Ｎ１１２）と従来のものく厚さ２５〜３０μｍのアモル
ファス薄帯が駆動用に厚さ５〜１５μｍのエポキシ樹脂
によって接着されたもの）との接着強度を比較する。駆
動軸に１４ｋｇ−ｍのトルクを加えて、従来のものは約
１００回のトルクを加えて使用したときに感度が落ち、
出力が低下した。ところが上述の本発明のものは１００
，０００回使用しても何ら変化もなく、出力は低下しな
かった。このことより、本発明のものは、従来のものに
比較して十分な耐久性を有する。

さらに第８図中隘５〜阻８のものは耐蝕性もあるので耐
腐蝕環境下で用いることができる。

次に、駆動軸（直径２０韮、材質：５４５Ｃ）の表面に
異なったアモルファス金属粉末を固着させたアモルファ
ス被覆体を形成したときのビッカースの硬度、及び磁気
特性（第９図）、被覆層の厚さとビッカースの硬度の関
係（第１０図）、被覆層の厚さと剥離荷重との関係（第
１１図）について説明する。

第９図は本発明のものの磁気特性（飽和磁束密度、透磁
率、保持力）とビッカース硬度を示す図で、各アモルフ
ァス被覆体は厚さ１００〜５００μｍである。これは、
駆動軸の表面に形成される被覆層の厚みを実験上厳密に
制御することが難しいため、厚みに１００〜５００μｍ
と範囲がある。

ところが、第１０図からも明らかなように、１００μｍ
以上の被覆層の厚みになるとそのビッカース硬度は飽和
するため、ピンカース硬度を比較するデータとしては、
厚みが１００μｍ以上であれば異なっていても問題ない
。

第１０図は被ＦＭＨの厚さとじソカース硬度の関係を示
す図であり、Ｏ印は本発明の被覆体（組成：Ｎｉ８２８
１８）の測定値を示し、Ｘ印は従来のもの（メッキ、組
成：Ｎｉ５２８１Ｂ）の測定値を示し、Δ印は本発明の
被覆体（組成：Ｆｅ７０ＣＯＩ５Ｂ１５）の測定値を示
す。○印（本発明のもの）とＸ印（従来のもの）とを比
較すると、どの厚さにおいてもビッカース硬度が大であ
る。

つまり本発明のものは従来のものより硬いといえる。

第１１図は被覆層の厚さと剥離した時の荷重の関係を示
す図である。これは被覆層の形成された駆動軸を１２０
℃の空気雰囲気中で回転自在に設置し、その被覆層の表
面上に摩擦係数０．３〜０．４の板材を介して各々荷重
を加える。この状態で３０分間回転させた後、被覆層が
剥離していたもののなかで最小の荷重をプロットしたも
のである。

○印が本発明のもの（組成：Ｎ１ｅ２Ｂ＋ｅ）Ｘ印が従
来のもの（メッキ、組成：Ｆｅ７ｏＣ０１５Ｂ１５）の
測定値を示す。たとえば被覆層の厚みが１１００ｐのと
き、本発明のものは２１　ｋｇ　／　ｎＪの荷重を加え
た状態で３０分回転した後、被ｒ７Ｊ、層が剥離してい
なかったのに対し、従来のものは３゜７ｋｇ／−以上の
荷重を加えて回転するとすべてのものの被覆層（メッキ
層）が剥離してしまった。

つまり本発明のものは、従来のもの（メッキ）に比較し
て強固に被覆層が固着されている。

さらに本発明のもの（組成：Ｎ１ｅ２Ｂ＋ｅ）は従来の
もの（メッキ、組成：Ｎｉ５２Ｂ＋ｅ）に比較して化学
的耐蝕性が５／１０％向上した。

これは１規定（ＩＮ）の塩酸溶液中にて、両者を４８時
間浸漬させた後、それぞれの溶液中に発生する酸化物の
重量を測定して比較した。すると本発明のものを浸漬し
た溶液中の酸化物量が５〜１θ％少なかったことより分
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明は高エネルギー速度加工する
により、アモルファス金属の被覆層が母材の表面に強固
に固着されたアモルファス被覆体を提供することができ
るという優れた効果がある。

また、このように強固に固着されたアモルファス金属の
被覆層を有するアモルファス被覆体は、アモルファス金
属の特性（磁気特性、硬さ、耐摩耗性、化学的耐蝕性）
を十分発揮する。たとえば本発明のものがトルクセンサ
の磁歪材料として用いられた時には、従来のものに比較
して磁気特性が向上する。

また本発明はアモルファス金属でない母材の表面にアモ
ルファス金属を強固に固着することができるため、経済
的に効果がある。つまりアモルファス金属の単価は通常
の金属の単価に比較して非常に（５〜１００倍程度）高
いため、母材の表面にのみアモルファス金属を使用する
と製品のコストを安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアモルファス被覆体を駆動軸として用
いたトルクセンサの模式図、第２図は励磁コイルの配置
状態を示す部分外観図、第３図は第１図のｍ−ｍ線に沿
う断面図、第４図は第３図の一部拡大図、第５図（ａ）
、　ｌｂ）、　ｉｃ）はアモルファス金属粉末の粒径の
分布割合を示す図、第６図（ａｌは第２実施例を示す駆
動軸の断面図、第６図（ｂ）は第３実施例を示す駆動軸
の断面図、第７図はアモルファス金属粉末の組成と被覆
層を形成した後の磁歪特性を示す図、第８図は本発明の
アモルファス被覆体をトルクセンサの駆動軸として用い
た場合のトルクと出力の関係を示す図、第９図は本発明
のアモルファス被覆体の組成をビッカース硬度、磁気特
性を示す図、第１０図は本発明のアモルファス被覆体の
被覆層の厚さとビッカース硬度の関係を示す図、第１１
図は本発明のアモルファス被覆体の被覆層を厚さと剥離
荷重との関係を示す図。 １・・・アモルファス金属の被覆層、４・・・母材（ト
ルクセンサの駆動軸）、２１・・・アモルファス金属薄
帯、２２・・・圧縮用粉末。 代理人弁理士　岡　部　隆 竿２図　第３図 第５図 →綾棒　（μ） 第５図 （ｂ） →紘？１　（ｐ） □１（ｌ） 第６図 （ａ）　（ｂ） ） へ４ 第７図 第８図 トヤフ　（Ｋｇ、ｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）被覆層が形成される表面を有する母材と、その母
   材に被覆されるアモルファス金属とから成り、前記母材
   と前記アモルファス金属とを高エネルギー速度加工する
   ことによりアモルファス金属の被覆層が前記母材の表面
   に形成されたことを特徴とするアモルファス被覆体。　
   □ （２）前記高エネルギー速度加工は、爆発成形加工であ
   る特許請求の範囲第１項記載のアモルファス被覆体。 （３）前記爆発成形加工の成形圧は、０．７〜８０ＧＰ
   ａである特許請求の範囲第１項記載のアモルファス被覆
   体。 （４１前記アモルファス金属は、シリコン、鉄、コバル
   ト、ニッケル、クロム、ポロンの少なりトモ一種を主体
   とする金属である特許請求の範囲第１項記載のアモルフ
   ァス被覆体。 （５）前記アモルファス金属は、粒径０．０１〜２００
   μｍのアモルファス金属粉末である特許請求の範囲第４
   項記載のアモルファス被覆体。 （６）前記アモルファス金属は、アモルファス金属薄帯
   である特許請求の範囲第４項記載のアモルファス被覆体
   。 （７）前記アモルファス金属薄帯と前記母材との間に活
   性状態の粒径０．０２〜２００μｍの固着粉末を介在さ
   せる特許請求の範囲第６項記載のアモルファス被覆体。 （８）前記母材がビッカース硬さ１００〜３００ＨＶで
   ある鉄系あるいはニッケル系層である特許請求の範囲第
   １項記載のアモルファス被覆体。 （９）前記被覆体が、トルクセンサの磁歪材料である特
   許請求の範囲第１項記載のアモルファス被覆体。