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超高強度Co基バルク金属ガラス合金 コモンズ

国内特許コード P05P001814
整理番号 B37P01
掲載日 2005年4月8日
出願番号 特願2003-204440
公開番号 特開2005-048217
登録番号 特許第3713265号
出願日 平成15年7月31日(2003.7.31)
公開日 平成17年2月24日(2005.2.24)
登録日 平成17年8月26日(2005.8.26)
発明者
  • 井上 明久
  • 沈 宝龍
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 超高強度Co基バルク金属ガラス合金 コモンズ
発明の概要 【課題】これまでに開発されたCo基金属ガラス合金は強度と透磁率が十分でなかった。
【構成】(Co1-n100-y-w(ただし、Tは、Fe又はNiのうちの1種又は2種、Mは、Ta,Hf,V,又はWのうちの1種又は2種であり、0.25≦n≦0.6、4≦y≦7(原子%)、26≦w≦33(原子%)である)の式で表され、ΔTx=Tx-Tgの式で表される過冷却液体の温度間隔が40K以上を有し、室温で、圧縮強度が3800MPa以上、ヤング率が160GPa以上である超高強度Co基バルク金属ガラス合金。厚さ又は直径1.0mm~2.5mmの範囲でガラス相の体積分率が100%である。超塑性加工可能な超高強度工具材として有用である。この合金は飽和磁化が0.4T以上、1KHzでの透磁率が35,000以上、最大透磁率が400,000以上の超軟磁気特性を有する。
【選択図】 図2
従来技術、競合技術の概要


多元素合金のある種のものは、組成物を溶融状態から急冷するとき、結晶化せず、一定の温度幅を有する過冷却液体状態を経過してガラス状固体に転移する性質を有していて、この種の非晶質合金は金属ガラス合金(glassy alloy)と呼ばれている。従来から知られている金属ガラス合金としては、1960年代において最初に製造されたFe-P-C系の非晶質合金、1970年代において製造された(Fe,Co,Ni)-P-B系、(Fe,Co,Ni)-Si-B系非晶質合金、1980年代において製造された(Fe,Co,Ni)-M(Zr,Hf,Nb)系非晶質合金、(Fe,Co,Ni)-M(Zr,Hf,Nb)-B系非晶質合金などがある。



これらの合金は、いずれも、104K/s以上の冷却速度で急冷する必要があり、得られた材料の厚さは200μm以下の薄帯状であった。また、高ガラス形成能を示す合金系とし、1988年~2002年にかけて、Ln-Al-TM、Mg-Ln-TM、Zr-Al-TM、Pd-Cu-Ni-P、(Fe,Co,Ni)-(Zr,Hf,Nb)-B、Fe-Ga-P-C-B、Fe-B-Si-Nb、Co-Fe-Si-B-Nb(ただし、Lnは希土類元素、TMは遷移金属を示す)系などの組成のものが発見された。これらの合金系では、直径1mm以上のバルク金属ガラスが作製できる。



本発明者らは、先に、Co100-x-y-z-wTxMyLzBw(式中、Tは、Fe及びNiのうちの1種又は2種であり、Mは、Ti,Zr,Nb,Ta,Hf,Mo,Wのうちの1種又は2種以上であり、Lは、Cr,Mn,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,Al,Ga,Si,Ge,C,Pのうちの1種又は2種以上であり、かつ0≦x≦30(原子%)、5≦y≦15(原子%)、0≦z≦10(原子%)、15≦w≦22(原子%)である)で表されるCo基軟磁性金属ガラス合金を発明し、特許出願した(特許文献1)。この合金において、Bはアモルファスを生成させるために有効な元素であり15原子%以上22原子%以下が好ましい。



また、(Fe1-a-bCoaNib)100-x-yMxBy(式中、Mは、Ti,Zr,NbTa,Hf,Mo,V,Cr,Wのうちの1種又は2種以上であり、かつ0≦a≦0.29、0≦b≦0.43、5≦x≦20(原子%)、10≦y≦22(原子%))で表される軟磁性金属ガラス合金を発明し、特許出願した(特許文献2)。さらに、(Fe1-a-bCoaNib)100-x-yMxBy(式中、Mは、Ti,Zr,Nb,Ta,Hf,Mo,V,Cr,Wのうちの1種又は2種以上であり、かつ0≦a≦0.85、0≦b≦0.45、4≦x≦15(原子%)、22≦y≦33(原子%))で表される高周波用高透磁力金属ガラス合金を発明し、特許出願した(特許文献3)。



特許文献4には、10μm以上500μm未満の幅、2μm以上20μm未満の厚さ、及び-50℃以上のキュリー温度を有する軟磁性合金ファイバーとして、式Co1-a-bFeaMb)100-x(Si1-cBc)x(式中、Mは、Ti,Zr,Nb,Ta,Hf,Mo,V,Cr,W,Mn,Ni,Cuのうちの1種又は2種以上であり、かつ0≦a≦0.15、0≦b≦0.20、0≦c≦1.0、10≦x≦40(原子%)、で表されるアモルファス合金が使用されることが開示されているが、厚さが薄く、バルク金属ガラスではない。



【特許文献1】
特開平10-324939号公報
【特許文献2】
特開平11-131199号公報)
【特許文献3】
特開2000-204452号公報
【特許文献4】
特開2001-271229号公報

産業上の利用分野


本発明は、超高強度Co基バルク金属ガラス合金に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
(Co1-nTn)100-y-wMyBw(ただし、Tは、Fe又はNiのうちの1種又は2種、Mは、Ta,Hf,V,又はWのうちの1種又は2種であり、0.25≦n≦0.6、4≦y≦7(原子%)、26≦w≦33(原子%)である)の式で表され、ΔTx=Tx-Tg(ただし、Txは、結晶化開始温度、Tgは、ガラス遷移温度)の式で表される過冷却液体の温度間隔が40K以上を有し、室温で、圧縮強度が3800MPa以上、ヤング率が160GPa以上であることを特徴とする超高強度Co基バルク金属ガラス合金。

【請求項2】
厚さ又は直径1.0mm~2.5mmの範囲でガラス相の体積分率が100%であることを特徴とする請求項1記載のCo基バルク金属ガラス合金。

【請求項3】
飽和磁化が0.4T以上、1KHzでの透磁率が35,000以上、最大透磁率が400,000以上の超軟磁気特性を有することを特徴とする請求項1又は2記載のCo基バルク金属ガラス合金。

【請求項4】
請求項1ないし3のいずれかに記載の金属ガラス合金からなる超塑性加工可能な超高強度工具材。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2003204440thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) SORST 平成14年度採択課題
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