JPS6274059A - 非晶質合金の加工方法 - 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】 イ、産業上の利用分野 本発明は非晶質合金の加工方法に関する。

口、従来技術 従来、１００ＫＨｚを越え、特に０．５〜１０ＭＨｚ程
度の高周波領域で良好な磁気特性を有する軟質磁性材料
としてＮ　１−Ｚｎ系或いはＭｎ−Ｚｎ系の酸化物（フ
ェライト）系の材料があり、とりわけＭｎ−Ｚｎ系フェ
ライトは５ＭＨｚでの実効透磁率が約６００であり、優
れた磁気的特性を示す。

しかしながら、高密度磁気記録技術の進歩に伴い、磁気
記録媒体としてγ−Ｆ　ｅ　２０３やＣｒ０ｚ等の酸化
物磁性粉を用いた従来の磁気テープに代わって、微細鉄
粉やＣｏ系等の磁性合金を生布したり蒸着したりして磁
気記録媒体とする所謂メタルテープが使用されるように
なってきており、今後、こ彷種のメタルテープは８ミリ
ＶＴＲ等の磁気テープの主流をなす状況にある。

ところで、この種のメタルテープに使用される磁気記録
媒体の磁気的特性は、従来の７−Ｆ　ｅ　２０３やＣｒ
Ｏ２等の酸化物磁性体でなる磁気記録媒体の磁気的特性
に比べて磁束密度（ＢＳ）及び保持力（Ｈｃ）が格段に
大きい。

それ故、メタルテープの場合には、飽和磁束密度の大き
い磁性材料を使用した磁気へノドでないと充分な記録あ
るいは読み取りができないので、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライ
ト等の酸化物系磁性材料を鉄芯とした磁気ヘッドを使用
することができない。

従って、メタルテープに使用する磁気へ・ノド用磁性鉄
芯材としては酸化物系磁性材料に代わり、飽和磁束密度
が大きくかつ高周波数＠域での周波数特性の良好な磁性
材料製鉄芯材が要求されており、センダストや非晶質磁
性合金の採用が提案されている。

センダストや非晶質磁性合金は、高透磁率合金として知
られた合金であり、高周波領域における磁気特性もパー
マロイ等の他の全屈系磁性材料に比べて良好でかつ磁束
密度も酸化物系磁性材料に比べて大きいので、磁気ヘッ
ド等の鉄芯材料として有望な材料ではある。しかしなが
ら、従来提案のこれらの磁性材料も若干の難点を有して
おり、未だ要求特性を満足するには至っておらず、なお
改善が望まれている。

卯ち、センダストは、直流での磁ノん特性を示す初透磁
率μ０が約３０，０００であり、直流特性は良好である
が、高周波領域においては周波数が高くなるにつれて周
波数領域での磁気的特性を示す実効透磁率（μｅｆｆ）
の値が急激に低下し、例えば８ミリＶＴＲで使用さる周
波数領域（５Ｍ）ＩＺ）での実効透磁率は約６０（板厚
がＱ、１ｍｍの場合）に低下してしまう。この高周波領
域での実効透磁率の低下は、センダス１−の電気比抵抗
が約８０μΩ−（：ｌｌｌで酸化物系磁性材料のそれに
比べて低いので渦電流損失が大きいことによる。センダ
ストを薄１反に加工して使用することにより実効透磁率
メｔｅ（ｒの低下を成る程度防止することができる。

しかもながら、センダストは電気比抵抗が小さいので、
５Ｍ１１ｚの高周波領域においてμｅｆ　（＝５００以
上の実効透磁率を得るにはセンダストを略１０μｍ以下
の極薄の板材にすることが必要であるが、機械加工で充
分な極薄板材とすることは工業的には不可能である。

非晶質磁性合金も高透磁率を示す磁性材料として知られ
ており、特に磁歪λ−０に近い例えばＣｏ−Ｆｅ−３ｉ
　−Ｂ系のこの種の非晶質磁性合金は従来オーデオ用や
通常の（酸化物系磁気記録媒体を使用した）磁気テープ
を使用するＶＴＲ用の磁気ヘッド用材料としても採用さ
れている。また、非晶質磁性合金はその電気比抵抗がセ
ンダストのそれに比べて大きく、従って、渦電流損失に
よる実効透磁率μｅｆｆの低下が少なく、高周波領域で
の実効透磁率はセンダストよりも優れている。

従って、非晶質磁性合金は高周波用トランスや磁気ヘッ
ドの鉄芯の材料として掻めで好適である。

また、非晶質合金は、同一化学組成の結晶質合金に比べ
て著しく強靭であり、硬度も高いので、磁気ヘッドの鉄
芯の材料として特に好適である。

ところで、非晶質合金は、単ロール法、双ロール法、ト
リプルロール法等により、熔融合金を急速回転するロー
ル上に供給し、急速凝固させて製造され、薄いリボン状
を呈した状態で供給される。

双ロール法では溶湯が両面から加圧、冷却されるので、
原理的には面精度、厚さ寸法精度の良好な非晶質合金リ
ボンが得られる筈であるが、冷却領域、即ちロールと溶
湯が接触する領域が狭いため、非晶質化させるに足る充
分な冷却速度が得られ難（、また、単ロール法に較べて
長尺のリボンが得られ難い。また、ロールは高圧化で高
速回転するため、ロールの消耗が激しく、構造や運転陛
作が複雑になゲて、大量生産に不向きである。

そのため、現在のところ、単ロール法が主流となってお
り、一部には双ロール法を改良したトリプルロール法も
採用されている。

然し、単ロール法による場合、得られる非晶質合金リボ
ン（以下、単にリボンと呼ぶ、）の表面性状は（ロール
の材料、回転数、溶湯噴射ノズル、雰囲気等によって影
響を受ける０例えば、リボンのロールと接する側の面で
は、ロール表面の吸着ガスの離脱やロールに接触して廻
る雰囲気ガスの溶湯への巻込みによって空隙が生ずるた
めに凹凸が生ずる。また、ロール面とは反対側の自由面
には、比較的大きな周期の緩やかな凹凸が生ずる。

そのため、リボンをその侭磁気ヘッドやトランスの鉄芯
に使用すると、鉄損や保磁力に上記の凹凸が悪に’ＨＩ
を及ぼす。また、リボンをその侭鉄芯に巻いたりｆｉｌ
　５したりすると、非晶質合金の占める容積率（占積率
）が下がってしまう。リボンは２０〜４０μｍと厚さが
薄いため、」二記占債率の低下は大きい。例えば、単ロ
ール法で得られた厚さ３０μｍのリボンを使用した場合
の占積率は８０〜８５％であって、厚さ３００ＩＪｍの
珪素鋼板を使用した場合の占積率９５％に比較して可な
り低い。そのため、９５％の重性率での電磁気的特性を
得ようとするには、総重量が２０％程度増大してしまう
。

磁性材料としては、より高周波領域での使用が望まれて
いるが、周波数は高くなる程渦電流損失の影響が大きく
なるので、リボンの厚さを更に薄くすることが要請され
る。

上述の事情から、リボンを圧延其他の塑性加工によって
所定の均一な厚さにしたり、一層薄くしたりできれば頗
る好都合である。ところが、前述したように、非晶質合
金は硬度が高いために塑性加工が極めて困難である。リ
ボンを化学腐蝕或いは機械的研磨によって均一な厚さに
したり薄くしたりすることも考えられるが、リボンは、
前述したように表面に凹凸があるため、これも困難であ
る。

ハ６発明の目的 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、
表面状態が良好で所望の寸法の非晶質合金を容易に得る
ことのできる非晶質合金の加工方法を提供することを目
的としている。

二０発明の構成 本発明は、結晶化温度とガラス化遷移温度との差が４０
に以上である非晶質合金を、この非晶質合金のガラス化
遷移温度以」−１結晶化層度未満の範囲内の温度に加熱
した状態で加工する非晶質合金の加工方法に係る。

上記ガラス化遷移温度とは、非晶質構造の侭で固体から
液体状態に遷移する温度であり、ガラスやポリマーの分
野で使用されている用語と同一定義である。

加工温度が、ガラス化遷移温度未満では加工が困−難で
あり、結晶化温度以上になると非晶質−結晶質の変態が
起こり、而もこの変態は非可逆的であるので、非晶質合
金の優れた特性が失われてしまう。

ガラス化遷移温度と結晶化温度との間の温度範囲は一般
に太き（はない。例えば、Ｃｏｑｑ　Ｓ　ｉ＋ｖ　ＢＩ
Ｇ合金（元素記号に付された数字は、当該元素成分の原
子％を表す。以下、同様）では上記温度範囲は約１０℃
である。本発明者は、検討を重ねた結果、上記温度範囲
は合金の化学組成によって変化し、上記温度範囲が大幅
に広くなる組成範囲が存在することを見出した。

本発明にあっては、非晶質合金を上記温度範囲内の温度
で加工するのであるが、この温度範囲が４０に未満の合
金では、加工温度をこの温度範囲に保持するのが困難で
ある。上記温度範囲が５０に以上である非晶質合金を加
工するのが特に好ましい。

また、加工温度は、ガラス化遷移温度よりも２０に高い
温度を越え、結晶化温度未満の範囲内の温度とするのが
一層好ましい。

ホ、実施例 １厘実験上 単ロール法によってＣｏ　ｑｒ　Ｓ　ｉ　ｔｏ　Ｂｒｎ
化学組成の非晶質合金リボンを作製した。このリボンの
厚さは２０μｍ１幅は１龍である。このリボンに０．６
ｋｇ　／　ｎ＋　２の引張応力を加え、その状態で室温
から５℃／ｗｉｎの加熱速度で加熱しながら、標点距離
ｌＱｍｍでの寸法変化を測定した。

測定結果は第１図に示す通りである。

寸法変化Δ！、Ｔｇで示す温度よりも若干低い温度迄は
直線的な変化を示し、Ｔｇ以上の温度では急激に増大し
、Ｔｘで示す温度で明瞭な折曲点Ａが観察される。Ｔｇ
はガラス化遷移温度、Ｔｘは結晶化温度である。

室温から］ｇよりも若干低い温度迄は、寸法変化の温度
変化による変化α１　（α　＝替）は一定である。Ｔｇ
とＴｘとの間では、寸法変化の温度変化による変化αこ
　（α２−÷台）は、α１に較べて大幅に増大している
。以下、α１を１次寸法変化率、α２を２次寸法変化率
と呼ふ。

この非晶質合金のガラス化遷移温度（Ｔｇ）は４４０°
Ｃ１結晶化温度（Ｔｘ）は５００°Ｃである。

以上の結果から、Ｔ　ｇと−ｒ　ｘとの間の温度範囲内
では、同一応力下で′ｒｇ未満の温度に較べて変形が大
きくなり、加工か容易であることが理解されよう。

第１図の曲線には、ガラス化遷移温度Ｔｇよりも２０℃
高い温度４６０”Ｃを僅かに越える温度Ｂ点に変曲点が
観察され、Ｂ点以上の温度でΔｉが急激に増大している
。従って、加工温度はこのＢ点以上、結晶化温度Ａ点未
満の範囲内の温度とするのが一層好ましいことが理解で
きる。

上賀夫懸」− 化学組成をＣＯ？嘩Ｓ　ｉ　ｔａ　Ｂ　ｘとし、Ｘを変
化させた非晶質合金リボンを単ロール法によって作製し
た。これらリボンの厚さは２０〜２５μｍである。

これらリボンについて、前記予備実験１に於けると同様
の試験を行い、ガラス化遷移温度（Ｔｇ）、結晶化温度
（Ｔｘ）及び２次寸法変化率（α２）を測定した。

試験結果は第２図に示す通りである。

ガラス化遷移温度と結晶化温度との間の温度範囲（Ｔｘ
−Ｔｇ）は、Ｘが１５原子％（ＣＯ７ｇ　Ｓ　ｉ　ｔｅ
ｒ　Ｂ　ｔＧ　）付近で極大値を示し、その値は６０に
と極めて大きい。α２はＸの上昇に伴って上昇し、Ｘ１
５原子％（Ｃｏ７ｒＳ　１１０ｆ３ｔｒ）では約１００
　Ｘ　１０−６／　Ｋであって、この非晶質合金のαｔ
（（１０へ４３）　Ｘｌ０−’／Ｉ（）に較べて１桁大
きい。

ヱー備−夫琥】− 化学組成をＣｏ　ｙｒ　Ｓ　１２ｖ−ｚＢ　ｘとし、Ｘ
を変化させた非晶質合金リボンを単ロール法によって作
製した。これらリボンの厚さは２０〜２５μｍである。

これ−らリボンについて、前記予備実験２に於けると同
様の試験を行った。

試験結果は第３図に示す通りである。

Ｔｘ−Ｔｇはｘ１５１５原子極大値を示し、前記予備実
験２に於けると同様に、Ｃｏ　ｙｓ　Ｓ　ｉ　７６　Ｂ
・ダが最も大きいＴｘ−Ｔｇを示している。この実験で
は、α２もＸ１５原子％付近で極大値を示している。上
記結果からＣ０７Ｋ　Ｓ　ｉ　（ａ　Ｂ　ｒｆの非晶質
合金は、Ｔｘ−Ｔｇの温度範囲で極めて加工性に優れて
いることが解る。

ヱ僅劣襲↓ Ｃｏ　７ｆＳ　ｉ・＃　Ｂ　ｔｒの非晶質合金のＣＯの
一部をＦｅで置換した非晶質合金を作製し、ｉ？１記予
備実験２及び３と同様の試験を行った。

試験結果は第４図に示す通りである。

Ｔｘ−ＴｇにはＸによる変化は明らかには認められない
。Ｘが１０原子％迄はＴｇ、Ｔｘ共に若干上昇する。ま
た、Ｘが１０原子％迄はα２が明らかに上昇し、１０原
子％以上ではその上昇は僅少である。従って、Ｃｏの一
部をＦｅで置換することは、加工性改善の観点から有利
である。

以下、本発明の具体的な実施例について説明す　″る。

１Ｋ例」− 前記予備実験２及び３で良好な成績を示したＣ　ｏ　７
ｒ　Ｓ　ｉ　ｔｏ　Ｂ　）ｃの非晶質合金リボン、磁歪
零材料であるＣ　ｏ　７ａ、ｔＦ　ｅ　４．Ｚ　Ｓ　ｉ
　ｔｒ　＆ｓ及びＣｏｔｔ、ｔ　Ｆ　ｅ　４ＬＳｉ＋ｒ
　Ｂ　ｕ。

の非晶質合金リボン並びに高磁束密度材料であるＣｏｙ
ｒＦｅｒＳ：ｐＢｔｂ及びＮｉ？５ＳｉｉＢｎの非晶質
合金リボンを単ロール法によって作製した。

これらリボンの厚さは３０μｍである。

これらのリボンについて、前記予備実験２．３及び４に
於けると同様の試験を行った。

試験結果は下記第１表に示す通りである。

これらのリボンを圧延して厚さ２０μｍの薄帯とした。

圧延温度は第１表に併記しである。なお、圧延温度をで
きるだけ一定に保持するよう、圧延ロールも同じ温度に
加熱保持しながら圧延した。

かくして得られた薄帯は、いずれも表面粗さが１μｍ以
下であって、良好な寸法精度を示し、亀裂等の欠陥は認
められなかった。

１旅班（ 前記実施例１で使用したと同じ非晶質合金リボンを、圧
下率１０％、２５％及び４０％で圧延温度を変えて１バ
スの圧延を行い、得られた薄帯の表面を観察して亀裂発
生の有無を調べた。

その結果は下記第２表に示す通りである。同表中、○印
は亀裂が認められなかったことを、Δ印は僅かに亀裂の
発生が観察されたことを、×１才肉眼でもはっきりと亀
裂が′ｆａ認されたことを示す。

（以下余白、次頁に続く。） −Ｆ記の結果から、加工温度を′Ｆｇ以上、Ｔｘ未満の
温度とすることにより、従来から加工性が良好でないと
考えられていた非晶質合金の加工が可能となり、加工温
度をＴｇ＋２０Ｋを越え、Ｔｘ未満の温度とすれば、加
工が一層容易になることが理解できる。また、そのため
には、ＴｇとＴｘとの間の温度範囲はできるだけ広いこ
とが望ましく、この温度範囲が４０に以上、更に好まし
くは５０に以上の非晶質合金を加工するのが良い。

本発明の方法によって得られる非晶質合金の薄帯は、表
面が平滑であるので、これを例えば磁気ヘッドや高周波
用トランス等の鉄芯に使用するときは、非晶質合金の占
積率が大１幅に改善され、これら電磁気機器の容積を大
幅に縮小することができる。

へ９発明の詳細 な説明したように、本発明に基づく非晶質合金の加工方
法によれば、次のような効果が奏せられる。

（ｉ）ガラス化遷移温度以上の温度で加工するために、
２次寸法変化率（α２）の値が大きく、その結果、従来
加工性に劣ると考えられていた非晶質合金の塑性加工が
可能となる。

（１１）結晶化温度未満の温度で加工するので、結晶質
に変わるようなことがなく、非晶質合金の特性が損なわ
れることがない。

（１１１う結晶化温度とガラス化遷移温度との差が４０
に以上の非晶質合金を加工するので、加工時の温度制御
は緩やかでもよく、加工が容易である。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の実施例を示すものであって・ 第１図は、Ｃｏ　ｙｃ；　Ｓ　ｉ　ｌｏ　Ｂ　ｒｓ−非
晶質合金の引張応力下に於ける寸法変化が、保持温度に
よって変化する状況を示すグラフ、 第２図及び第３図はＣｏ−３ｉ−Ｂ系非晶質合金の化学
組成と結晶化温度Ｔｘ、ガラス化遷移温度Ｔｇ、２次寸
法変化率α２との関係を示すグラフ、 第４図は（：、ｏ−Ｆｅ−３ｉ　−Ｂ系非晶質合金のＦ
ｅ含有量と結晶化温度Ｔ　ｘ、ガラス化遷移温度Ｔｇ、
２次寸法変化率α２との関係を示すグラフ である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、結晶化温度とガラス化遷移温度との差が４０Ｋ以上
   である非晶質合金を、この非晶質合金のガラス化遷移温
   度以上、結晶化温度未満の範囲内の温度に加熱した状態
   で加工する非晶質合金の加工方法。