JPS63202081A - メツキ法による非晶質磁性材料 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は応力磁気特性を利用した応力測定用磁性膜に関
するもので、トルクセンサー、圧力センサー等に利用さ
れる。

（従来の技術） 本発明に係る従来技術としては特開昭５９−１６４９３
１号の公報がある。

これはトルク検出器に関するもので、回転軸に磁性金属
をメッキすることにより磁性膜を形成し、磁性膜に生ず
る磁性を検知して回転軸に加わるトルクを検出するもの
で、磁性金属としてニッケルを使用し、ニッケルメッキ
の具体的な作成方法として硫酸ニッケル、塩化ニッケル
、ホウ酸から成るメッキ液とメッキ条件について開示さ
れている。

前記磁性膜は応力測定における感度を最大限に向上させ
るために検討されたものでなく、むしろメッキ可能な金
属種、メッキ浴、メッキ条件を示したにすぎない。そし
て、これらの磁性膜は結晶質のもので結晶粒の１つ１つ
は磁気異方性があり、結晶面の方向がランダムであるた
めに磁性膜全体の応力磁気特性が極めて低いという問題
点があり、更に結晶質の金属は粒界から腐食が進行する
ために耐食性が劣り前記磁性膜は時間と共に腐食が進行
し性能が劣化するという問題点がある。

本発明は磁性金属をメッキすることにより、磁歪式応力
測定用である磁性材料を形成する場合に磁気特性が高く
、かつ耐食性のある磁性材料を技術的課題とするもので
ある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 前記技術的課題を解決するための手段は、磁歪式応力測
定装置に使用する薄膜よりなる磁性材料に於いて、薄膜
をメッキ法にて形成しリン含有率が８〜２３原子％より
なる非晶質鉄−リン合金で、メッキ液の主成分としての
金属の塩とメッキ液を安定化させるための錯化剤、ＰＨ
１１整剤からなる水溶液にメッキ膜を非晶質にするため
に、リント−ピン剤としての次亜リン酸塩、あるいは亜
リン酸塩を添加したメッキ液により形成した磁性材料で
ある。

（作用） 前記技術的手段は次のように作用する。

非晶質磁性材料は結晶粒が無いために、磁気異方性が無
く、あらゆる方向に対して大きな応力磁気特性を示すも
ので、非晶質磁性材料を磁歪式応力測定に使用すれば検
出感度が高く直線性の良い応力検出器が得られ、結晶粒
界が無いので耐食性に優れた応力測定用の磁性膜を得る
ことができる。

この場合応力測定に最適の磁性材料として、メッキ浴中
の還元剤としての次亜リン酸ナトリウム（Ｎ　ａ　Ｈｚ
　Ｐ　Ｏｚ　）濃度、ＰＨ，電流密度、浴温等を変化さ
せて電析したメッキ磁性膜の成分元素を分析し応力測定
時の検出感度を測定した結果、非晶質鉄−リン合金を磁
歪式応力測定に応用する場合に合金中のリン含有率を８
〜２３原子％にすると非常に良い結果となり、しかも前
記組成範囲内ではリン含有率の高い方が検出感度が高く
なるが、２３原子％を超えたリン含有率を製造すること
は困難であり、また８原子％以下のリン含有率では検出
感度が低くて実用的でない。

（実施例） 以下実施例について説明する。

第１図の１はトルク測定器で、回転軸２に所定のリン含
有率をもつ非晶質鉄−リン合金３をメッキしたもので、
４は２磁芯マルチバイブレータ−であり、以下メッキ浴
中の還元剤（ＮａＨ２ＰＯ２）濃度、ＰＨ，電流密度等
のメツ率条件と合金中のリン含有率及びトルク測定にお
ける検出感度について具体的に説明する。

（実施例−１） 第１図に於いて、被測定物である回転軸２は断面が円形
のタフピッチ銅でその表面を研削で仕上げ脱脂する。

ねじりトルクが与えられた時、回転軸２には軸方向と４
５度傾いた方向に、主応力が発生することが知られてい
るので、高磁歪磁性膜３を適当な間隔を設けて、回転軸
方向から、４５度傾けて螺旋状にパターン形成する。

そのために第２図に示す樹脂製フォトマスク５を用いて
、メツキレシストを形成する。

この工程はフォトリソグラフィー法、・スクリーン印刷
法、テーピング法でも良い。

次にメツキレシストを形成した被測定物である回転軸２
はメッキ前処理を行いただちに本発明の非晶質磁性材料
をメッキ法でつける。前処理は被メッキ面の酸化物の汚
れを除去するために過硫酸ナトリウム１００ｇ／βの水
溶液で、ソフトエツチングを行い水洗の後、活性化処理
として２０％塩酸に浸漬した。

前処理の後ただちに次の浴組成をもつメッキ液に浸漬し
メッキをスタートした。

すなわちＦｅ５Ｏｎ　　’　７Ｈｚ　Ｏ・・・２５０ｇ
／ｌ、ＮＨ４Ｆ　・・・５　ｇ／（！、ＮａＨ２Ｐ○２
・Ｈ２Ｏ・・・ｘｇ／ｌでＮ　ａ　Ｈ２Ｐ　０２　・Ｈ
２Ｏの濃度Ｘは第１表に示す５種類とした。

ト し 巨 【 １戸 巨 又、メッキ浴温は４０℃、ＰＨは希硫酸を用いて１．５
に調整した。電流密度は１０　Ａ／　ｄ　＝、陽極は白
金被覆チタンを用い、メッキ液東に３５ＫＨｚの超音波
を発生させ、更にエアー攪拌を行った。

以上の条件で非晶質磁性材メッキを行い、表面粗す計で
膜厚、Ｘ線回折で結晶構造、ＥＰＭＡで非晶質磁性材の
リン含有率を測定した。更に第１図に示す磁歪式応力測
定方法により感度を測定した。第３図は二磁芯マルチバ
イブレータ−の回路図である。

（実施例−２） Ｎ　ａ　Ｈｚ　Ｐ　Ｏｚの濃度を１５　ｇ／１２に固定
して、電流密度を第２表のように変化させ、他の条件は
実施例１の通りとしてメッキし、同様の測定を行った。

その結果を第２表に示す。

第２表□１−２） 以上の２つの実施例のリン含有率と検出速度の関係を第
４図に示し、メッキ法で作成した非晶質鉄−リン合金の
リン含有率と応力磁気特性は、リン含有率が８ａｔ％付
近から立上り始め２０ａｔ％前後で飽和しているもので
ある。

〔発明の効果〕

本発明は次の効果を有する。すなわち、液体急冷法で作
製した非晶質磁性薄帯を接着剤で被測定物に接合する方
法もある（特開昭５７−２１１０３０号）。

しかし液体急冷法によって得られる非晶質磁性薄帯の厚
みは組成にもよるがおおむね３０μｍが上限であり、こ
のためにこの方式の応力測定装置は非晶質磁性薄帯をと
りまく磁化コイルのりアクタンスの変化率が制約され感
度の低いものしか得られない。

これに対し本発明によるメッキ法によって非晶質磁性膜
を形成する場合に、メッキによって作成する磁性膜の膜
厚は電流密度と時間の積に比例するので原理的な膜厚の
限界は無く、内部応力と被測定物との密着強度に留意し
つつ長時間メッキすれば数百μｍの膜厚をもつ非晶質磁
性材料を得ることができ、前記応力測定装置の感度が低
いという問題は生じない。又接着剤による接合でないの
で、被測定物との接合強度が大きく大応力時の大きな歪
にも磁性材料が被測定物からはがれる事は無く、高い感
度が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はトルク測定器の説明図、第２図はフォトレジス
トのマスクパターン図、第３図は二磁芯マルチバイブレ
ーク−の回路図、第４図はリン含有率と検出感度の関係
を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁歪式応力測定装置に使用する薄膜よりなる磁性
   材料に於いて、前記薄膜をメッキ法にて形成し、リン含
   有率が８〜２３原子％よりなる非晶質鉄−リン合金より
   なる非晶質磁性材料。
2. （２）前記メッキ法によるメッキ液の主成分として、金
   属の塩とメッキ液を安定化させるための錯化剤、ＰＨ調
   整剤から成る水溶液にメッキ膜を非晶質させるために、
   リンドーピン剤としての次亜リン酸塩、あるいは亜リン
   酸塩を添加したメッキ液にて形成する特許請求の範囲第
   １項に示す非晶質磁性材料。