(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遷移金属と非金属との合金で非金属量が１０〜３０原子％を占め、遷移金属がＦｅとＣｏで非金属がＢとＳｉであるかまたは遷移金属がＦｅで非金属がＢとＳｉである組成であり、断面積が０．０２ｍｍ２以下のアモルファス合金細線をチタン部材に通電時間３００μｓ以下の通電発熱により接続することを特徴とするアモルファス合金細線をチタン部材に接続する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は回転液中紡糸法等で製造した断面積０．０２ｍｍ2以下のアモルファス合金細線をチタン部材、特にチタン電極に接続する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アモルファスはその物質的特徴、すなわち、▲１▼物性定数を大巾に変化させることができる（例えば、耐食性やガラス転移温度のような原子的性質に係る定数、導電率，透磁率，電気的禁止帯巾のような物性定数、光学的禁止帯巾，屈折率のような光学的物性定数）、▲２▼均質で結晶粒界がなく機械的強度に優れ、高透磁性である、▲３▼平均自由行程がきわめて短く電気抵抗が高い、▲４▼熱力学的に非平衡系であり、熱的条件によりアモルファス⇔結晶化の状態変化が生じる等の特徴を有し、アモルファス半導体の他に、温度センサ、加熱防止センサ等の用途、歪センサ、応力センサ、トルクセンサ、ショックセンサ、圧力センサ、張力センサ、微小力センサ等の用途、電流センサ、電磁力式流量計、磁界センサ、電磁誘導型変位計、うず電流式探傷センサ、マグネスケ−ル、磁気ヘッド、回転角センサ、距離センサ、近接スイッチ等の用途が既に開発若しくは開発されつつある。
【０００３】
アモルファス合金は用途に応じて形態が異ならされ、例えば、温度センサとして使用する場合は、線状形態とすることが適切であり、この形態では使用上、電極に接続することが必要である。
アモルファス合金線は、通常、回転液中紡糸法で製造される。すなわち、冷却液を入れたドラムを高速回転させその遠心力でドラムの内側に冷却液層を形成し、ノズルよりドラムの回転方向に向けて合金融液を噴射させ、これを上記の回転液層で急冷凝固することにより製造され、場合によっては、タイス線引きで所望の外径にされる。
この回転液中紡糸法での冷却速度は、ロ−ル法等の固体接触式急冷法に較べて低速であり、断面積制限（太いものでは、中心部が徐冷となってアモファルス化できない）や合金組成の制約（臨界冷却速度の比較的遅い合金系を使用する必要がある）を免れ得ず、現在市販されている回転液中紡糸法によるアモルファス合金線は、アモルファス合金組成がＦｅやＣｏ等またはＦｅやＣｏやＮｉ等の遷移金属とＢやＳｉ等の非金属との合金で、その非金属量が１０〜３０原子％であり、断面積が０．０２ｍｍ2以下のものである。
【０００４】
アモルファス合金の用途拡大のためには、アモルファス合金の接合技術の開発が不可欠である。溶接においては、両金属の界面を溶融凝固させることが不可欠であり、アモルファス合金の溶接においては、接合部を結晶化させないことが重要である。また、通電発熱による拡散接合においても、通電発熱の影響でその接合部を結晶化させないことが重要である。すなわち、接合部が結晶化すると、母材が非結晶であってもその接合部の結晶化のためにアモルファス合金の前記した特徴、特に、高機械的強度（アモルファスは結晶粒がなく粒界も存在しないために、機械的強度が高い）の特性を保持させ得ず溶接強度を確保できない。このため、アモルファス合金同士の溶接においては、接合部の冷却速度を速くして結晶化を生じさせないことが最重要事項とされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
アモルファス合金細線エレメントを回路基板に回路素子として接続する場合、アモルファス合金細線を電極に接続することが必要となる。
【０００６】
従来、Ｆｅ79Ｂ16Ｓｉ5やＮｉ75．5Ｃｒ13Ｆｅ4．2Ｓｉ4．5Ｂ2．8等のアモルファス合金と銅、アルミニウム更にはチタンとの超音波溶接が可能なことが公表されている（特公平２−３２０７７号公報）。
しかしながら、この超音波溶接は、１０×８ｍｍ2という広い接合面積を前提としており、この超音波溶接法により上記した断面積０．０２ｍｍ2以下のアモルファス合金線を銅電極、アルミニウム電極、更にはチタン電極等に接続するといったことは困難である。
【０００７】
尤も、アモルファス合金は塑性変形性に富み（アモルファス中の原子が不安定な位置に在り部分的な変位が生じ易く、外力が加わると安定な位置にずれるためである）、アモルファス合金細線端部を扁平化して銅電極等に上記超音波溶接により接合することが考えられる。しかしながら、上記回転液中紡糸法により得られるアモルファス合金細線の線径は大きいものでも１５０μｍφであり、この細線端部を上記の超音波溶接面積１０×８ｍｍ2に圧延することは不可能である（厚みが１μｍ以下となり、物理的に不可能である）。他方、断面積を大きくすることは、回転液中紡糸法の冷却速度上（１０4〜１０5℃／秒程度）、困難である（線中心部のアモルファス合金化が困難）。
【０００８】
本発明の目的は、断面積が０．０２ｍｍ2以下のアモルファス合金細線を電極に接続することを可能とする方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアモルファス合金細線をチタン部材に接続する方法は、遷移金属と非金属との合金で非金属量が１０〜３０原子％を占め、遷移金属がＦｅとＣｏで非金属がＢとＳｉであるかまたは遷移金属がＦｅで非金属がＢとＳｉである組成であり、断面積が０．０２ｍｍ２以下のアモルファス合金細線をチタン部材に通電時間３００μｓ以下、好ましくは６０μｓ以下の通電発熱により接続することを特徴とする。
【００１０】
本発明において対象とするアモルファス合金細線は、例えば回転液中紡糸法により製造されたものであり、冷却速度が１０４〜１０５℃／秒程度であるために、断面積は０．０２ｍｍ２以下に制限され（断面積０．０２ｍｍ２以上では線の中心部が徐冷となり、その中心部のアモルファス化が困難となる）、アモルファス合金組成としてはＦｅとＣｏまたはＦｅの遷移金属とＢとＳｉの非金属との合金で非金属量が１０〜３０原子％の組成系に限定され（この組成系では、結晶化する臨界冷却速度が比較的遅く、上記１０４〜１０５℃／秒の冷却速度でアモルファス化できる）、例えば、Ｃｏ７０．５Ｂ１５Ｓｉ１０Ｆｅ４．５（添字は原子％を示す。以下、同じ）アモルファス合金細線、Ｆｅ７５Ｓｉ１０Ｂ１５アモルファス合金細線等がある。
【００１１】
本発明において、アモルファス合金細線とチタン部材との通電接合は、一方の通電用電極をアモルファス合金細線に加圧接触させると共に他方の通電用電極をチタン部材に加圧接触させ、電流発生源より所定の通電時間で所定の電流値の電流を通電することにより行なわれ、通電時間が重要な条件であり、１μｓ〜３００μｓ、好ましくは１μｓ〜６０μｓ（１接合部当たり）とされる。チタン部材には、チタン圧延板等の塑性加工材の外、不活性ガス中でセラミックス板等にチタンを溶射した膜材等も含まれる。
【００１２】
本発明において、通電時間を１μｓ〜３００μｓに限定する理由は、３００μｓ以上では接合界面に結晶化した接合部が生成し、この接合部の非アモルファス化（上記の遷移金属と非金属とのアモルファス組成と中間金属材との合金は非アモルファスとなる）のために接合強度を保証し得ず（接合面の引張り剪断強度をアモルファス合金細線の引張り強度以上にできない）、また１μｓ以下では界面合金層の生成はないが、接合強度を保証し得ないためである（この原因は定かではないが、１μｓ以下では通電電流が著しく高くなり、界面での溶融金属が飛散して接合が難しくなるためと推定される）。
【００１３】
【作用】
断面積０．０２ｍｍ2以下のアモルファス合金細線とチタン板とを当該アモルファス合金細線の引張り破断強度以上の引張り剪断強度で接合できる。この接合界面を表出させ、エッチングし、金属顕微鏡で観察して、結晶が生成していないことを確認している。従来のスポット抵抗溶接では、通電時間を３５０〜１２００μｓに設定しており〔溶接学会論文集第７巻（１９８９）第２号の２０頁〜２６頁、同第８巻（１９９０）第３号の４９頁〜５４頁、同第９巻（１９９１）第３号の１３９頁〜１４６頁等〕、接合部が形成され、アモルファス合金と結晶金属との溶接では、接合部の組成が両金属の合金となる。本発明において、上記チタン部材が界面合金層の生成なしでアモルファス合金細線に接合される理由は定かではないが、通電時間が３００μｓ以下といった短時間であるために合金層の生成が時間的に不可であること、後述するようにアルミニウム板や銅板では同じ通電条件でも実質上接続できないことから、チタンと上記アモルファス合金細線の組成成分との間に電子レベルでの結合が生じていること等が推定される。
【００１４】
【実施例】
〔実施例１〕
アモルファス合金細線には線径５０μｍφのＣｏ70．5Ｂ15Ｓｉ10Ｆｅ4．5アモルファス合金線を使用し、抵抗溶接機にはコンデンサ式を使用し（電極接触圧力２００ｇ、電極接触面積１ｍｍ2）、チタン部材には、チタン純度９９．９６％の５ｍｍ×１０ｍｍ長方形片を使用し、通電時間を６０μｓ、通電ピ−ク電流を７００アンペアとした。接合部の引張り剪断強度はアモルファス合金細線の引張り強度以上であり、アモルファス合金細線が引張り破断した。
【００１５】
〔実施例２〕
実施例１に対し、通電時間を５μｓ、通電ピ−ク電流を１０００アンペアとした以外、実施例１に同じとした。接合面の強度は、アモルファス合金細線が引張り破断するものであった。
〔比較例１〕
実施例１に対し、通電時間を９５０μｓとし、電流値を調整して抵抗溶接を試みたが、実質上溶接できなかった。
【００１６】
実施例品１，２並びに比較例品１のそれぞれについて、接合面を表出させ、塩酸の希釈液（塩酸１：エチルアルコ−ル１）でエッチングし、金属顕微鏡で観察したところ、実施例品では結晶の生成が認められなかったのに対し、実施例品では結晶が観察された。
【００１７】
〔比較例２〕
チタン板に代えアルミニウム板を使用し、通電時間並びに通電ピ−ク電流を種々代えてアルミニウム板とアモルファス合金細線との接合を試みた（実施例１並びに２において、チタン板をアルミニウム板に変更しただけのものも含まれている）が、接合できなかったか、若しくは接合強度がアモルファス合金細線の破断強度以下であった。
〔比較例３〕
チタン板に代え銅板を使用し、通電時間並びに通電ピ−ク電流を種々代えて銅板とアモルファス合金細線との接合を試みた（実施例１並びに２において、チタン板を銅板に変更しただけのものも含まれている）が、接合できなかったか、若しくは接合強度がアモルファス合金細線の破断強度以下であった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、回転液中紡糸法等で製造されたアモルファス合金細線をチタン部材に同細線の引張り強度以上で接続でき、回路電極をチタンで形成することにより、アモルファス合金細線を回路素子として容易に回路に接続することが可能となり、アモルファス合金細線の利用分野の拡大に極めて有用である。