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JPS588566B2 - Temperature sensing element material - Google Patents
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JPS588566B2 - Temperature sensing element material - Google Patents

Temperature sensing element material

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Publication number
JPS588566B2
JPS588566B2 JP52092169A JP9216977A JPS588566B2 JP S588566 B2 JPS588566 B2 JP S588566B2 JP 52092169 A JP52092169 A JP 52092169A JP 9216977 A JP9216977 A JP 9216977A JP S588566 B2 JPS588566 B2 JP S588566B2
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temperature
alloy
heat treatment
atomic
curie
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JP52092169A
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岡崎充男
戸板公志
高橋俊
増本健
渡辺朋志
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Tohoku Kinzoku Kogyo KK
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Tohoku Kinzoku Kogyo KK
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、室温以下のキュリ一温度を有する磁性材料に
関し、特に、感温素子材料として用いるに適した非晶質
合金に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a magnetic material having a Curie temperature below room temperature, and particularly to an amorphous alloy suitable for use as a temperature-sensitive element material.

従来、強磁性材料を、そのキュリ一温度近傍の温度変化
によって透磁率が大きく変化することを利用して、感温
素子材料として利用することが行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, ferromagnetic materials have been used as temperature-sensitive element materials by taking advantage of the fact that their magnetic permeability changes greatly with temperature changes around the Curie temperature.

このような感温素子材料として利用される強磁性材料と
しては、Fe−Ni−Cr磁性合金およびフエライト磁
性酸化物がある。
Ferromagnetic materials used as such temperature-sensitive element materials include Fe--Ni--Cr magnetic alloys and ferrite magnetic oxides.

Fe−Ni−Cr磁性合金は、その性質上、室温以下で
は大きな交流透磁率が得られず、主として100℃以上
の感温素子材料として使用されている。
Due to its nature, Fe-Ni-Cr magnetic alloys do not have a large AC magnetic permeability at temperatures below room temperature, and are mainly used as temperature-sensitive element materials at temperatures above 100°C.

一方、この合金は、成形加工および高温(1000℃以
上)での水素中熱処理を必要とし、製造工程が複雑であ
るばかりでなく、製造に要する燃料と電力の費用が大で
あるため、使用する原料のコストの割には、高価である
On the other hand, this alloy requires molding and heat treatment in hydrogen at high temperatures (above 1000°C), making the manufacturing process not only complicated, but also expensive in terms of fuel and electricity, making it difficult to use. It is expensive compared to the cost of raw materials.

フエライト磁性酸化物は、広い温度範囲にわたって所望
のキュリ一温度を持つ材料を容易に製造することができ
るので、感温素子材料として便利に用いられる。
Ferrite magnetic oxides are conveniently used as temperature-sensitive element materials because materials having a desired Curie temperature over a wide temperature range can be easily produced.

主として、Mn−Cu系、Ni−Zn系、Mn−Zn系
フエライトが使用されるが、なかでもMn−Zn系フエ
ライトは比較的大きな交流透磁率が得られることから多
量に使用されている。
Mainly, Mn--Cu type, Ni--Zn type, and Mn--Zn type ferrites are used, and among them, Mn--Zn type ferrite is used in large quantities because it can obtain a relatively high AC permeability.

しかしながら、フエライトは、熱伝導性が悪くしたがっ
て熱応答性に劣るという欠点を有するほかに、多孔性で
あるので、特に冷蔵庫や冷凍機など低温で動作する装置
に用いた場合、孔中の水分の氷結によって破壊される恐
れがあり、低温での使用において不都合がある。
However, ferrite has the disadvantage of poor thermal conductivity and therefore poor thermal response, and is also porous, so when used in devices that operate at low temperatures, such as refrigerators and freezers, it is difficult for ferrite to absorb moisture in the pores. There is a risk of destruction due to freezing, which is disadvantageous when used at low temperatures.

本発明は、上記に鑑み、室温以下の低温の感温に適した
磁性合金を提供することを目的とする。
In view of the above, an object of the present invention is to provide a magnetic alloy suitable for sensing low temperatures below room temperature.

本発明の主たる目的は、室温以下のキュリ一温度を有し
、耐食性に優れるとともに硬度が大きく、温度変化のな
い感温素子用非晶質合金を提供することである。
The main object of the present invention is to provide an amorphous alloy for temperature-sensitive elements that has a Curie temperature below room temperature, excellent corrosion resistance, high hardness, and no temperature change.

更に、本発明の目的は、室温以下で、大きな交流透磁率
を有するとともにキュリ一温度近傍での温度変化による
透磁率の変化の大きな、上述した如き感温素子用非晶質
合金を提供することである。
Furthermore, it is an object of the present invention to provide an amorphous alloy for a temperature-sensitive element as described above, which has a large AC magnetic permeability at room temperature or below and has a large change in magnetic permeability due to a temperature change near the Curie temperature. It is.

本発明による感温素子材料は、鉄3〜16原子%、ニッ
ケル20〜66原子%、コバルト、ただし鉄、ニッケル
およびコバルトの合計が68〜82原子%、珪素2〜2
0原子%およびほう素5〜25原子%、ただし珪素とほ
う素の合計が18〜32原子%、からなる非品質合金で
、室温以下のキュリ一温度を有するものである。
The temperature-sensitive element material according to the present invention contains 3 to 16 at. % of iron, 20 to 66 at.
A non-quality alloy consisting of 0 atomic % and 5 to 25 atomic % boron, with a total of 18 to 32 atomic % silicon and boron, and has a Curie temperature below room temperature.

この非品質合金は、その結晶化温度未満の温度で熱処理
することによって、著しく高い交流透磁率を有する。
This non-quality alloy has a significantly high AC permeability by heat treatment at a temperature below its crystallization temperature.

本発明による感温素子材料は、非品質合金であるので、
結晶粒界がなくしたがって粒界腐食がなく、またNiを
含有しているため耐食性に優れ、更にビツカース硬度7
00〜900を示し非常に硬く、歪による特性の劣化を
起しにくい等の特長がある。
Since the temperature-sensitive element material according to the present invention is a non-quality alloy,
There are no grain boundaries, so there is no intergranular corrosion, and since it contains Ni, it has excellent corrosion resistance, and has a Vickers hardness of 7.
It exhibits a hardness of 00 to 900, and has features such as being extremely hard and resistant to deterioration of characteristics due to strain.

なお、この非晶質合金の結晶化温度は約420〜550
℃の範囲にある。
The crystallization temperature of this amorphous alloy is approximately 420 to 550°C.
in the range of ℃.

通常金属は固体状態では結晶状態であるが、ある特殊な
条件、例えば特殊な合金組成を溶融状態から高速で冷却
凝固させた場合には固体状態でも液体に類似した原子構
造(結晶構造を持たないが得られ、このような金属ある
いは合金は非品質合金又はアモルファス金属と呼ばれて
いる。
Normally, metals are in a crystalline state in the solid state, but under certain special conditions, for example, when a special alloy composition is cooled and solidified from a molten state at high speed, even in the solid state, metals have an atomic structure similar to that of a liquid (i.e., they do not have a crystalline structure). are obtained, and such metals or alloys are called non-quality alloys or amorphous metals.

このような、非品質化のために必要な高速冷却を超急冷
あるいは急冷と呼ぶことにする。
This type of high-speed cooling required for quality deterioration will be referred to as super-quenching or rapid cooling.

この非品質合金はそれぞれの成分組成に応じてある撫度
で結晶性合金に変化し、非晶質合金としての特性が失わ
れる。
This inferior alloy changes to a crystalline alloy at a certain degree depending on its component composition, and loses its properties as an amorphous alloy.

この温度は結晶化温度(Tx)と呼ばれている。This temperature is called the crystallization temperature (Tx).

以下、本発明を実施例について詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

第1表は本発明による感温素子用非品質合金の組成およ
び熱処理前後の特性を示す。
Table 1 shows the composition and properties before and after heat treatment of the non-quality alloy for temperature sensitive elements according to the present invention.

比較のために従来使用されている感温素子材料としての
Fe−Ni−Cr合金およびMn−Zn系フエライトの
特性もあわせて示した。
For comparison, the characteristics of Fe-Ni-Cr alloy and Mn-Zn ferrite, which are conventionally used temperature-sensitive element materials, are also shown.

なお、熱処理は、合金No.1〜11については、大気
中で450℃で20分間加熱後空冷したもので、No.
12については、大気中で400℃で60分間加熱後空
冷したものである。
Note that the heat treatment was performed on alloy No. Nos. 1 to 11 were heated in the air at 450°C for 20 minutes and then air cooled.
Sample No. 12 was heated in the atmosphere at 400° C. for 60 minutes and then cooled in air.

いずれの場合も、熱処理後、結晶構成が現れず、非晶質
のままに保たれていた。
In either case, no crystal structure appeared after heat treatment, and the material remained amorphous.

なお、測定に使用した非晶質合金の形状はそれぞれ厚さ
約25μm、巾約1.5mm、長さ約5〜10mの薄帯
である。
The shapes of the amorphous alloys used in the measurements were ribbons each having a thickness of about 25 μm, a width of about 1.5 mm, and a length of about 5 to 10 m.

この薄帯を長さ80cmに切って合金の交流透磁率およ
びキュリ一温度を測定した。
This ribbon was cut to a length of 80 cm, and the AC permeability and Curie temperature of the alloy were measured.

交流透磁率(μac)は薄帯を直径15mmの環状磁器
に巻つけてトロイダルコアとして、マックスウエルブリ
ツヂを用いて、周波数1kHz、測定磁界16mOeで
測定した。
The alternating current magnetic permeability (μac) was measured using a Maxwell Bridge with a ribbon wound around a ring-shaped porcelain having a diameter of 15 mm to form a toroidal core at a frequency of 1 kHz and a measurement magnetic field of 16 mOe.

合金のキュリ一温度(Tc)は上記条件で測定したμa
cの温度特性をえがき、μacの降下部で最大値80%
のμac点と20%の点を結ぶ延長線がμac=1の線
と交叉する点を求めてその温度をもってキュリ一温度と
した。
The Curie temperature (Tc) of the alloy is μa measured under the above conditions.
Draw the temperature characteristics of c, the maximum value is 80% at the falling part of μac
The point where the extension line connecting the μac point and the 20% point intersects the μac=1 line was found, and that temperature was defined as the Curie temperature.

第1表から明らかなように、本発明による材料は非品質
という特徴を備えながら、室温以下のキュリ一温度を有
し、硬度も著しく高く(熱処理の前後で、ほぼ不変であ
った。
As can be seen from Table 1, the material according to the invention, despite its non-quality characteristics, has a Curie temperature below room temperature and a significantly high hardness (almost unchanged before and after heat treatment).

)低温用の感温素子材料として優れていることが明らか
である。
) It is clear that this material is excellent as a temperature-sensitive element material for low temperatures.

特に、熱処理したものについては、多少キュリ一点が高
くなるが、室温以下のキュリ一点を有し、しかも交流透
磁率が著しく高められ、低温用の感温磁性材料として特
に優れていることがわかる。
In particular, the heat-treated material has a slightly higher Curie point, but it has a Curie point below room temperature, and its AC permeability is significantly increased, making it particularly excellent as a temperature-sensitive magnetic material for low temperatures.

第1図は、第1表の合金No.4の急冷状態のままの薄
帯を磁器に巻きつけて、環状試料としたものを、大気中
で450℃までの各温度で20分間加熱したのちに空冷
したときの各熱処理温度における交流透磁率(μac)
およびキュリ一温度(Tc)の測定結果をグラフに示し
たもので、熱処理温度に対するμac,Tcの変化が示
される。
Figure 1 shows alloy No. 1 in Table 1. AC magnetic permeability at each heat treatment temperature when a ring-shaped sample was made by wrapping the thin ribbon in the quenched state of 4 around porcelain and heating it in the air at various temperatures up to 450°C for 20 minutes and then cooling it in air. (μac)
The results of measurement of Curie temperature (Tc) are shown in a graph, and changes in μac and Tc with respect to heat treatment temperature are shown.

第2図は、同様に合金No.4の急冷状態のままのもの
、400℃で20分間熱処理したもの(400゜C×2
0分),300℃で20分間熱処理したもの(300℃
×20分)について、交流透磁率の温度変化を示すグラ
フである。
FIG. 2 similarly shows alloy No. 4 as quenched, and heat treated at 400°C for 20 minutes (400°C x 2
0 minutes), heat treated at 300℃ for 20 minutes (300℃
20 minutes) is a graph showing changes in AC permeability with temperature.

第1図で示すように、合金のμacは熱処理温度200
℃から徐々に増えて300℃から急激に増加する。
As shown in Figure 1, the μac of the alloy is at a heat treatment temperature of 200
It increases gradually from ℃ and increases rapidly from 300℃.

そして熱処理温度400゜Cでは従来の感温素子では得
難いμac=33000を示すことが分る。
It can be seen that at a heat treatment temperature of 400°C, μac=33000, which is difficult to obtain with conventional temperature sensing elements.

一方キュリ一温度は、図で示されるように熱処理をほど
こすことによって変化する。
On the other hand, the Curie temperature changes by applying heat treatment as shown in the figure.

即ち、熱処理温度200℃から急激に増加するが300
℃以上の処理温度でほぼフラットになり安定化すること
が分る。
That is, although the heat treatment temperature increases rapidly from 200°C,
It can be seen that it becomes almost flat and stabilized at a processing temperature of ℃ or higher.

この様に、熱処理効果によって改善された非品質合金の
μacは、第2図で示される如く、キュリ一温度近傍で
の温度変化により急激な降下を示すことが分る。
As shown in FIG. 2, it can be seen that the μac of the non-quality alloy improved by the heat treatment effect shows a rapid drop due to temperature changes near the Curie temperature.

なお、熱処理温度は、結晶化温度以上になると非晶質で
なくなるので、それ未満の温度であることを要する。
Note that the heat treatment temperature needs to be lower than the crystallization temperature because it will no longer be amorphous.

以上から、本発明による非品質合金は感温素子材料とし
てすぐれていることが理解されよう。
From the above, it will be understood that the non-quality alloy according to the present invention is excellent as a temperature-sensitive element material.

次に本発明の感温素子用非品質合金における各成分の含
有量を限定する理由を説明する。
Next, the reason for limiting the content of each component in the non-quality alloy for temperature-sensitive elements of the present invention will be explained.

Siは合金組織の非品質化を助長する元素であるが、2
原子%より少ないと溶湯を超急冷しても非晶質化するこ
とが困難であり、一方20原子%より多いときには合金
を脆化するので、2〜20原子%の範囲内にする必要が
ある。
Si is an element that promotes deterioration of the alloy structure, but 2
If it is less than 20 atomic %, it is difficult to make it amorphous even if the molten metal is ultra-quenched, while if it is more than 20 atomic %, the alloy becomes brittle, so it is necessary to keep it within the range of 2 to 20 atomic %. .

BはSiと同様に非品質化を助長する元素であるが5原
子%より少ないと超急冷しても非晶質化することが困難
であり、一方25原子%より多いときには合金を脆化す
るので5〜25原子%の範囲内にする必要がある。
Like Si, B is an element that promotes deterioration of quality, but if it is less than 5 at%, it is difficult to make it amorphous even if it is ultra-quenched, while if it is more than 25 at%, it embrittles the alloy. Therefore, it is necessary to keep it within the range of 5 to 25 at.%.

さらにSiとBの和が18原子%より少ないと超急冷し
ても、非品質合金の製造が困難で、かつ、合金の結晶化
温度が低下し熱的安定性を失う。
Furthermore, if the sum of Si and B is less than 18 atomic percent, even if the alloy is ultra-quenched, it is difficult to produce a non-quality alloy, and the crystallization temperature of the alloy decreases, resulting in a loss of thermal stability.

一方SiとBの和が32原子%より多いと合金を脆化す
るので、SiとBの和は18〜32原子%の範囲内にす
る必要がある。
On the other hand, if the sum of Si and B exceeds 32 atomic %, the alloy becomes brittle, so the sum of Si and B needs to be within the range of 18 to 32 atomic %.

Feは3原子%より少ないときおよび16原子%より多
いときは交流透磁率が減少して、従来から感温素子用に
使用されているMn−ZnフエライトおよびFe−Ni
−Cr合金に比較してその優位性を失なうので、3〜1
6原子%の範囲内にする必要がある。
When Fe is less than 3 atomic % or more than 16 atomic %, the AC permeability decreases, making it difficult to use Mn-Zn ferrite and Fe-Ni, which have been conventionally used for thermosensing elements.
- Since it loses its superiority compared to Cr alloy, 3 to 1
It is necessary to keep it within the range of 6 atomic %.

第3図はNiの成分含有量の限定理由を説明するうえで
用いた図で、(FeaCobNic)74Si10B1
6(FeaCobNic)72Si10B18および(
FeaCobNio)70Si10B20の成分組成を
有する非品質合金の熱処理前のキュリ一温度(Tc)の
等値曲線を示す。
Figure 3 is a diagram used to explain the reason for limiting the Ni component content, (FeaCobNic)74Si10B1
6 (FeaCobNic)72Si10B18 and (
Figure 2 shows isocurves of the Curie temperature (Tc) before heat treatment of a non-quality alloy having a component composition of FeaCobNio)70Si10B20.

但しa,b,cはそれぞれ原子比率を示す記号表示であ
りa+c=1である。
However, a, b, and c are symbols indicating the atomic ratio, and a+c=1.

又、第4図は(Fe0.1Co0.5Ni0.4)xS
iyBzの成分組成を有する非品質合金で、遷移金属元
素の比率を一定にしてx,yおよび2の値を変えたとキ
のキュリ一温度(Tc )の等値曲線を示す図である。
Also, Fig. 4 shows (Fe0.1Co0.5Ni0.4)xS
FIG. 3 is a diagram showing isovalue curves of the Curie temperature (Tc) of a non-quality alloy having a component composition of iyBz when the ratio of transition metal elements is kept constant and the values of x, y, and 2 are changed.

但しx,y,zはそれぞれ原子%を示す記号表示であり
、x + y + z =100原子%である。
However, x, y, and z are symbols indicating atomic %, and x + y + z = 100 atomic %.

第3図および第4図から明らかな如く、本発明の非晶質
合金のキュリ一温度はNiの成分含有量ばかりでなく、
半金属元素Si,B量によっても大巾に変え得ることが
可能である。
As is clear from FIGS. 3 and 4, the Curie temperature of the amorphous alloy of the present invention depends not only on the Ni component content, but also on the
It is also possible to vary widely depending on the amount of semimetal elements Si and B.

従ってNiは耐食性を増し、交流透磁率を高め、かつ合
金のキュリ一温度を低下させる元素であるが、第3図お
よび第4図のキュリ一温度の等値曲線で示すように、2
0原子%以下では、非晶質合金を脆化させない範囲内の
半金属元素Si,B量を加えても、室温以下のキュリ一
温度を有する非晶質合金は得難く、66原子%以上では
著しく低いキュリ一温度を有する非晶質合金となり、冷
蔵庫、冷凍機器などの装置の感温素子材料としての実用
性を失うので20〜66原子%の範囲内にする必要があ
る。
Therefore, Ni is an element that increases corrosion resistance, increases AC permeability, and lowers the Curie temperature of the alloy.
At 0 atomic % or less, it is difficult to obtain an amorphous alloy with a Curie temperature below room temperature even if the metalloid elements Si and B are added in amounts that do not embrittle the amorphous alloy, and at 66 atomic % or higher, The content must be within the range of 20 to 66 atom % because it becomes an amorphous alloy with a significantly low Curie temperature and loses its practicality as a temperature-sensitive element material for devices such as refrigerators and refrigeration equipment.

以上の成分組成を有する非品質合金を、その合金の結晶
化温度未満の温度で、好ましくは250℃以上、結晶化
温度未満の温度範囲で熱処理することにより、キュリ一
温度が室温以下で、交流透磁率が大きく、キュリ一温度
近傍での温度変化による透磁率の降下の大きい感温素子
用非晶質合金を得ることができる。
By heat-treating a non-quality alloy having the above component composition at a temperature below the crystallization temperature of the alloy, preferably in a temperature range of 250°C or above and below the crystallization temperature, the Curie temperature is below room temperature and the AC It is possible to obtain an amorphous alloy for a temperature-sensitive element that has high magnetic permeability and exhibits a large drop in magnetic permeability due to temperature changes near the Curie temperature.

なお、この場合、熱処理に要する保持時間は大略1分か
ら480時間の範囲内である。
In this case, the holding time required for the heat treatment is within the range of approximately 1 minute to 480 hours.

次に前記成分組成を有する非品質合金を製造する方法に
ついて説明する。
Next, a method for manufacturing a non-quality alloy having the above-mentioned composition will be explained.

第5図は前記非品質合金を製造する装置の一例を示す概
略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of an apparatus for manufacturing the non-quality alloy.

この図において、1は下方先端に噴出するノズル2を有
する石英管で、その甲には所定の成分組成を持つように
配合した原料金属3が装入され、溶解される。
In this figure, reference numeral 1 is a quartz tube having a nozzle 2 at its lower end, into which raw metal 3 mixed to have a predetermined composition is charged and melted.

4は原料金属を溶解するための加熱炉である。4 is a heating furnace for melting raw metal.

5はモーター等の回転機により高速度、例えば1500
〜5500r.p.m.で回転される回転冷却部材(直
径20φcm)である。
5 is a high speed using a rotating machine such as a motor, for example 1500
~5500r. p. m. This is a rotary cooling member (diameter 20φcm) that is rotated by.

この冷却部材の材質は溶融材料を外周表面部6で薄帯状
の形で凝固させるような冷却速度で、溶融材料から熱を
除去し得るものであれば良く、銅、鉄、アルミニウム合
金などの良好な熱伝導率を有している材料が好適である
The material of this cooling member may be any material as long as it can remove heat from the molten material at a cooling rate that solidifies the molten material in the form of a thin strip on the outer circumferential surface portion 6, such as copper, iron, aluminum alloy, etc. A material having a high thermal conductivity is suitable.

8は石英管1を支持して上下に移動するためのエアピス
トンである。
8 is an air piston for supporting the quartz tube 1 and moving it up and down.

原料金属は、先ず石英管1の送入口1aより流体搬送等
により装入され加熱炉4の位置で加熱溶解され、次いで
エアピストン8により、ノズル2が冷却部材の外周表面
部6に対向する如く、石英管1が図に示す位置に降下さ
れたとほぼ同時に溶融金属3にガス圧が加えられて、溶
融金属が冷却部材の外周表面部6に向って噴流する。
The raw metal is first charged through the inlet 1a of the quartz tube 1 by fluid conveyance, heated and melted in the heating furnace 4, and then heated by the air piston 8 so that the nozzle 2 faces the outer peripheral surface 6 of the cooling member. Almost at the same time as the quartz tube 1 is lowered to the position shown in the figure, gas pressure is applied to the molten metal 3, causing the molten metal to jet toward the outer peripheral surface 6 of the cooling member.

石英管内部へは金属3の酸化を防ぐため絶えず不活性ガ
ス、例えばアルゴンガス9を送入し不活性雰囲気として
おくものとする。
In order to prevent oxidation of the metal 3, an inert gas such as argon gas 9 is constantly fed into the quartz tube to create an inert atmosphere.

噴流された溶融金属は高速回転している冷却部材の外周
表面部に接触すると同時に超急冷(104℃/sec以
上の冷却速度)が与えられて瞬時に凝固し、薄帯状の非
品質合金10となる。
The jetted molten metal contacts the outer circumferential surface of the cooling member rotating at high speed, and at the same time is subjected to ultra-rapid cooling (cooling rate of 104°C/sec or more) and instantly solidifies, forming a ribbon-shaped non-quality alloy 10. Become.

次に本発明による合金の例について説明する。Next, examples of alloys according to the present invention will be explained.

例1 Fe7.0Co28.5Ni38.5Si10B16(
合金No.1),Fe7.0Co27.0Ni40Si
10B16(合金No.2),Fe7.0Co25.5
Ni41.5Si10B16 (合金No.3),Fe
11.1Co14.8Ni48.1Si10B16(合
金No.7)およびFe7・OCo22.6Ni44・
4Si10B16(合金No.10)の成分組成を有す
る合金の厚さ約25μm、巾約1.5mm、長さ数mの
薄帯を前述の製造方法でつくった。
Example 1 Fe7.0Co28.5Ni38.5Si10B16(
Alloy No. 1), Fe7.0Co27.0Ni40Si
10B16 (alloy No. 2), Fe7.0Co25.5
Ni41.5Si10B16 (alloy No. 3), Fe
11.1Co14.8Ni48.1Si10B16 (alloy No. 7) and Fe7・OCo22.6Ni44・
A thin ribbon of an alloy having a composition of 4Si10B16 (alloy No. 10) having a thickness of about 25 μm, a width of about 1.5 mm, and a length of several meters was produced by the above manufacturing method.

これらの薄帯状試料はX線回折、電子線回折によっても
結晶構造は検出されず非晶質合金であることが確認され
た。
No crystal structure was detected in these ribbon-shaped samples by X-ray diffraction or electron beam diffraction, and it was confirmed that they were amorphous alloys.

次にこれら薄帯状試料を適当な長さに切って環状磁器に
巻つけてトロイダルコアとして前述の方法で交流透磁率
の温度特性およびキュリ一温度を測定したところ次の結
果を得た。
Next, these ribbon-shaped samples were cut to appropriate lengths and wound around circular porcelain to form a toroidal core.The temperature characteristics of AC magnetic permeability and the Curie temperature were measured using the method described above, and the following results were obtained.

まず、第6図は急冷状態のまま(熱処理前)で測定した
各試料の交流透磁率(μac)の温度特性を示す。
First, FIG. 6 shows the temperature characteristics of AC magnetic permeability (μac) of each sample measured in the rapidly cooled state (before heat treatment).

図中、曲線の番号は各合金の番号は各合金の番号(No
.)を示す。
In the figure, the number of the curve is the number of each alloy (No.
.. ) is shown.

この図で示されるように、これらの試料の交流透磁率は
キュリ一温度近傍での温度変化によって急激な降下を示
すことから感温素子材料として使用できることが分る。
As shown in this figure, the AC magnetic permeability of these samples shows a rapid drop with temperature changes near the Curie temperature, indicating that they can be used as temperature-sensitive element materials.

第7図は前記成分組成を有する非品質合金試料を大気中
で、450℃で20分間加熱し、空冷したのちに測定し
て得られた交流透磁率の温度特性を示す。
FIG. 7 shows the temperature characteristics of AC magnetic permeability obtained by heating a non-quality alloy sample having the above-mentioned composition in the atmosphere at 450° C. for 20 minutes, cooling it in air, and then measuring it.

第6図との比較から明かなように、各合金試料の交流透
磁率は上記熱処理をほどこすことによって、急冷状態の
ままのものに比較して著しく改善され、従来使用されて
いる感温素子材料では得難い大きな交流透磁率を得るこ
とができるとともに、キュリ一温度近傍での温度変化に
より急激な透磁率の降下を示すことから感温素子材料と
して好適であることがわかる。
As is clear from the comparison with Figure 6, the AC magnetic permeability of each alloy sample was significantly improved by applying the above heat treatment compared to the one in the quenched state, and it was found that It is possible to obtain a high AC magnetic permeability that is difficult to obtain with other materials, and the permeability shows a rapid drop due to temperature changes near the Curie temperature, which indicates that it is suitable as a temperature-sensitive element material.

例2 第8図は、例1で用いたFe7.0Co25.5Ni4
1.5Si10B16 (No.3)の成分組成を有す
る非晶質合金試料を大気中で450℃までの各温度で2
0分間加熱し、空冷したときの各熱処理温度における交
流透磁率(μac)およびキュリ一温度(Tc)の測定
値をグラフで示したものである。
Example 2 Figure 8 shows the Fe7.0Co25.5Ni4 used in Example 1.
An amorphous alloy sample having a composition of 1.5Si10B16 (No. 3) was heated in the air at various temperatures up to 450°C.
2 is a graph showing the measured values of AC magnetic permeability (μac) and Curie temperature (Tc) at each heat treatment temperature when heated for 0 minutes and air cooled.

この図から合金試料のμacは熱処理温度200℃から
徐々に増えて、300℃で急激に増加する。
From this figure, the μac of the alloy sample gradually increases from the heat treatment temperature of 200°C, and rapidly increases at 300°C.

そして熱処理温度450℃では従来使用されている感温
素子材料では得難いμac=430 0 0を示すこと
がわかる。
It can be seen that at a heat treatment temperature of 450° C., μac=430 00, which is difficult to obtain with conventionally used temperature-sensitive element materials.

一方、合金試料のキュリ一温度は、図で示されるように
熱処理をほどこすことによって変化する。
On the other hand, the Curie temperature of the alloy sample changes by applying heat treatment, as shown in the figure.

即ち、Tcは熱処理温度200℃から急激に増加し、3
00℃の処理温度からほぼフラットになり、安定化する
ことが分る。
That is, Tc increases rapidly from the heat treatment temperature of 200°C, and
It can be seen that the temperature becomes almost flat and stable from the processing temperature of 00°C.

第9図は、この合金漸3の試料を450℃で20分間加
熱し空冷したのちに測定した交流透磁率の温度特性を示
す0図甲の矢印は、μacの測定温度の方向を示すもの
で、右向は順次低温から高温へ、左向は高温から低温へ
向って温度を変えて測定したことを示す。
Figure 9 shows the temperature characteristics of AC magnetic permeability measured after heating a sample of alloy grade 3 at 450°C for 20 minutes and cooling it in air.The arrow in Figure A indicates the direction of the measurement temperature of μac. , The right direction indicates that the temperature was changed sequentially from low temperature to high temperature, and the left direction indicates that the temperature was changed from high temperature to low temperature.

この図で示されるように、キュリ一温度近傍における交
流透磁率の温度特性はほぼ可逆的な変化を示すことから
、合金のキュリ一温度は再現性が良く熱的に安定である
ことがわかる。
As shown in this figure, the temperature characteristics of AC magnetic permeability in the vicinity of the Curie temperature show almost reversible changes, which indicates that the Curie temperature of the alloy has good reproducibility and is thermally stable.

以上の様に、本発明の非品質合金は、従来使用されてい
るF e −N i −C r合金、およびフエライト
などの感温素子材料では得難い大きな交流透磁率を有し
、キュリ一温度近傍での温度変化による透磁率の急激な
降下を示し、かつ、熱的に安定で再現性のすぐれたキュ
リ一温度を有していることから、感温素子材料として好
適であることがわかる。
As described above, the non-quality alloy of the present invention has a high AC permeability that is difficult to obtain with temperature-sensitive element materials such as conventionally used Fe-Ni-Cr alloys and ferrite, and has a high AC permeability near the Curie temperature. It is found that it is suitable as a temperature-sensitive element material because it shows a rapid drop in magnetic permeability due to temperature changes, and has a Curie temperature that is thermally stable and has excellent reproducibility.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はFe7.0Co24.1Ni42.9Si10
B16の成分組成を有する非品質合金の熱処理温度によ
る交流透磁率(μac)およびキュリ一温度(Tc)の
変化を示す図、第2図は第1図で用いた成分組成を有す
る非晶質合金およびそれを異なった温度で熱処理したも
のの交流透磁率の温度特性を示す図、第3図は、(Fe
aCobNic)4Si10B16,(FeaCobN
iC)72 Si10B18および(FeaCobNi
c)70Si10B20の成分組成を有する非晶質合金
のキュリ一温度(Tc)の等値曲線を示す図、第4図は
(Feo.ICoo.5NiO.4)xSi B
の成分組成で、遷移金属元素の比率を一定にしてx,y
,zの原子%量を変えたときの非品質合金のキュリ一温
度の等値曲線を示す図、第5図は非晶質合金を製造する
装置の一例を示す図、第6図はFe7.0 Co28.
5Ni38・5Si10B16 (No.1) Fe7
・0Co27.0Ni40Si10Bl6(No.2)
,Fe7・OC025・5Ni41・5Si10B16
(No.3) ,Fe11.1Co14.8Ni48
.1Si10B16(No.7)およびFe7.0Co
22.6Ni44.4Si10B16(No.10)の
成分組成を有する非品質合金の急冷状態のままの交流透
磁率の温度特性を示す図、第7図は第6図の成分組成を
有する非品質合金を大気中で450℃で20分間熱処理
したときのそれぞれの合金試料の交流透磁率の温度特性
を示す図、第8図はFe7・OCO25・5Nl41・
5Si10B16の成分組成を有する非品質合金の各熱
処理温度による交流透磁率(μac)およびキュリ一温
度(Tc)の変化を示す図。 第9図はFe7.OCo25.5Ni41.5Si10
B16の成分組成を有する非晶質合金の熱処理後(45
0℃×20分)の交流透磁率の温度特性を示す図。 第5図で、各参照符号は次のとおりである。 1・・・・・・石英管、2・・・・・・ノズル、3・・
・・・・原料金属、4・・・・・・加熱炉、5・・・・
・・回転冷却部材、6・・・・・・外周表面部、8・・
・・・・エアピストン、9・・・・・・アルゴンガス、
10・・・・・・非晶質合金。
Figure 1 shows Fe7.0Co24.1Ni42.9Si10
A diagram showing changes in AC permeability (μac) and Curie temperature (Tc) depending on heat treatment temperature of a non-quality alloy having a component composition of B16. Figure 2 is an amorphous alloy having the component composition used in Figure 1. Figure 3 shows the temperature characteristics of AC magnetic permeability of (Fe
aCobNic)4Si10B16, (FeaCobN
iC)72Si10B18 and (FeaCobNi
c) A diagram showing an isovalue curve of the Curie temperature (Tc) of an amorphous alloy having a component composition of 70Si10B20, Figure 4 is (Feo.ICoo.5NiO.4)xSi B
With the component composition of x, y, keeping the ratio of transition metal elements constant
, z is a diagram showing isovalue curves of the Curie temperature of non-quality alloys when the atomic percent amount of Fe7. 0 Co28.
5Ni38・5Si10B16 (No.1) Fe7
・0Co27.0Ni40Si10Bl6 (No.2)
,Fe7・OC025・5Ni41・5Si10B16
(No. 3), Fe11.1Co14.8Ni48
.. 1Si10B16 (No.7) and Fe7.0Co
22.6Ni44.4Si10B16 (No. 10) A diagram showing the temperature characteristics of AC magnetic permeability in the quenched state of a non-quality alloy having the component composition of 22.6Ni44.4Si10B16 (No. 10). Figure 8 shows the temperature characteristics of AC magnetic permeability of each alloy sample when heat treated at 450°C for 20 minutes in the atmosphere.
FIG. 3 is a diagram showing changes in AC permeability (μac) and Curie temperature (Tc) depending on each heat treatment temperature of a non-quality alloy having a component composition of 5Si10B16. Figure 9 shows Fe7. OCo25.5Ni41.5Si10
After heat treatment of an amorphous alloy having a composition of B16 (45
FIG. 3 is a diagram showing the temperature characteristics of AC magnetic permeability at 0° C. x 20 minutes. In FIG. 5, each reference symbol is as follows. 1...Quartz tube, 2...Nozzle, 3...
... Raw metal, 4 ... Heating furnace, 5 ...
...Rotating cooling member, 6...Outer peripheral surface portion, 8...
...Air piston, 9...Argon gas,
10...Amorphous alloy.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 鉄3〜16原子%、ニッケル20〜66原子%、コ
バルト、ただし鉄、ニッケルおよびコバルトの合計が6
8〜82原子%、珪素2〜20原子%およびほう素5〜
25原子%、ただし珪素とほう素の合計が18〜32原
子%、からなる非品質合金で、室温以下のキュリ一温度
を有する感温素子材料。
1 3 to 16 at% iron, 20 to 66 at% nickel, cobalt, but the total of iron, nickel and cobalt is 6
8-82 atom%, silicon 2-20 atom% and boron 5-82 atom%
A temperature-sensitive element material which is a non-quality alloy consisting of 25 atomic % of silicon and boron in a total of 18 to 32 atomic %, and has a Curie temperature below room temperature.
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