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JPS61170546A - Forming of amorphous metal layer - Google Patents

Forming of amorphous metal layer

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Publication number
JPS61170546A
JPS61170546A JP60011845A JP1184585A JPS61170546A JP S61170546 A JPS61170546 A JP S61170546A JP 60011845 A JP60011845 A JP 60011845A JP 1184585 A JP1184585 A JP 1184585A JP S61170546 A JPS61170546 A JP S61170546A
Authority
JP
Japan
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amorphous
alloy layer
amorphous metal
metal layer
alloy
Prior art date
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Granted
Application number
JP60011845A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH07116565B2 (en
Inventor
Makoto Takagi
誠 高木
Yukihisa Takeuchi
幸久 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP60011845A priority Critical patent/JPH07116565B2/en
Publication of JPS61170546A publication Critical patent/JPS61170546A/en
Publication of JPH07116565B2 publication Critical patent/JPH07116565B2/en
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Abstract

PURPOSE:To form the amorphous metal layer on the surface of metal, etc., with high productivity by forming an alloy layer having a specific composition on the matrix surface, irradiating an high-energy electromagnetic wave to melt the alloy layer, and making the molten part amorphous. CONSTITUTION:Alloy powder of Fe-B-Si or the like having a composition appropriate for making amorphous is sprayed on the surface of a matrix of iron material, etc., to form the alloy layer, which is irradiated with a high-energy electromagnetic wave, such as laser light, to melt the alloy layer. At this time the heat is absorbed into the inner part of the matrix rather than its surface, so that the irradiated part is cooled very quickly to be made amorphous. In this way, the productivity is improved and the cost of products can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アモルファス(非晶質)金属層の生成方法に
関するもので、アモルファス金属層を電磁パウダークラ
ッチ、トルクセンサ等の磁性材として用いて有効である
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing an amorphous metal layer, which is used as a magnetic material for electromagnetic powder clutches, torque sensors, etc. It is valid.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来からアモルファス金属は、優れた磁気特性機械特性
、化学特性を有することで知られており、特に近年その
特性が注目されて来ている。
Amorphous metals have long been known to have excellent magnetic, mechanical, and chemical properties, and these properties have attracted particular attention in recent years.

ところが現在、金属材料等の基材の表面にアモルファス
金属層、あるいは薄膜を成形する場合は、蒸着法、スパ
ッタ法、CVD法、メッキ法等が考案されているが、ど
の方法もアモルファス層の生成速度が極めて遅いために
生産性が低いものであった。例えば、蒸着法においてそ
の生成速度は5〜10人/S、スパッタ法は1000人
/ m i n、メッキ法は0.01 m/ hと、各
々非常に低いものであった。
However, currently, when forming an amorphous metal layer or thin film on the surface of a base material such as a metal material, vapor deposition methods, sputtering methods, CVD methods, plating methods, etc. have been devised, but all methods are difficult to form an amorphous layer. Productivity was low because the speed was extremely slow. For example, the production rate in the vapor deposition method is 5 to 10 people/s, the sputtering method is 1000 people/min, and the plating method is 0.01 m/h, which are all very low.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明は、上記の点に鑑みてなされるもので、金属等の
表面にアモルファス金属層を生成する際に、その生産性
を向上することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to improve productivity when forming an amorphous metal layer on the surface of a metal or the like.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は上記問題点を解決するための手段として、基材
の表面に、アモルファス(非晶質)状態となり得る組成
材料の合金層を成形する合金層成形工程と、前記工程に
て成形された合金層に、この合金層が溶融する以上のエ
ネルギーの、高エネルギー電磁波を照射して前記合金層
を溶融し該溶融部分をアモルファス化する照射溶融工程
とを有することを特徴としてアモルファス金属層を生成
する。
As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides an alloy layer forming step of forming an alloy layer of a composition material that can be in an amorphous state on the surface of a base material, and An amorphous metal layer is produced by comprising an irradiation melting step of irradiating the alloy layer with high-energy electromagnetic waves having an energy higher than that of melting the alloy layer to melt the alloy layer and make the melted portion amorphous. do.

〔作用〕[Effect]

上記合金層成形工程において成形された合金層に、高エ
ネルギー電磁波を照射することにより、その照射部位は
瞬時に溶融する。そして、その熱は基材表面よりその内
部に奪われるため、照射部位は超急冷されてアモルファ
ス化する。
By irradiating the alloy layer formed in the above alloy layer forming step with high-energy electromagnetic waves, the irradiated area is instantly melted. Since the heat is absorbed from the surface of the base material to the inside thereof, the irradiated area is cooled extremely rapidly and becomes amorphous.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の一実施例を説明する。 Next, one embodiment of the present invention will be described.

まず、合金層成形工程について説明する。粉末状、線状
または棒状のアモルファス化に適当な所望の均一な組成
の合金材料を用い、ガス式(電気式、プラズマ式等)溶
射ガンから加熱溶融した上記合金材料の微粒子を、基材
例えば鉄材の表面に噴射する。その際の溶射条件は、粒
径30〜100μmの合金粉末を用いた場合には電圧5
0〜100v1電流300〜1000Aとし、1分間に
40〜50gの合金粉末を溶射距離100〜200鶴で
溶射させた。また、溶射時に合金層が形成し易い様に結
合材として、厚さ50〜100μm程度のN1−Aj!
合金、Ni−Cr−Al1合金を基材の表面にあらかじ
め形成しておいても良い。
First, the alloy layer forming process will be explained. Using an alloy material of a desired uniform composition suitable for forming powder, linear, or rod-like amorphous materials, fine particles of the alloy material heated and melted from a gas-type (electric type, plasma type, etc.) spray gun are applied to a base material, e.g. Spray on the surface of iron materials. The thermal spraying conditions at that time are as follows: When using alloy powder with a particle size of 30 to 100 μm, the voltage is 5
The alloy powder was sprayed at a spraying distance of 100 to 200 g per minute at a current of 0 to 100 v and a current of 300 to 1000 A. In addition, N1-Aj with a thickness of about 50 to 100 μm is used as a binder to facilitate the formation of an alloy layer during thermal spraying.
The alloy, Ni-Cr-Al1 alloy, may be formed on the surface of the base material in advance.

このようにして噴射した溶融金属微粒子を、基材の表面
に密着させ、合金被覆層(厚さ20〜300μm)を形
成させた。基材の表面は、あらかじめ前処理としてブラ
スト、脱脂、酸荒い等によって、清浄化及び粗面化をは
かっておく必要がある。上記条件によって生成した合金
被覆層は基材との密着性が良い上に、ち密度が高く、気
孔が少ないという結果が得られた。
The molten metal fine particles sprayed in this way were brought into close contact with the surface of the base material to form an alloy coating layer (thickness: 20 to 300 μm). The surface of the base material must be cleaned and roughened in advance by blasting, degreasing, acid roughening, etc. as a pretreatment. The alloy coating layer produced under the above conditions not only had good adhesion to the base material, but also had high density and few pores.

溶射によって生成した所望の合金被覆層に機械加工例え
ば切削、vrw等を施して平滑にした後、高エネルギー
電磁波例えばレーザー光の照射によって合金被覆層をア
モルファス化させる。レーザー光照射はCO2ガスを封
入したレーザー光発生装置から得られるビームを用いて
、出力300〜1000W、レンズでビームを直径0.
1〜0.5wmに絞り、ビームまたは基材のどちらかを
移動させて行った。その基材が平面状である場合は、そ
の移動速度はX方向に100〜1000x/s e c
で行い、■パスごとにY方向(X方向に直角方向)に5
0〜200μmずつ送って(いわゆるレーザー光ビーム
をスキャンさて)、溶射合金層表面を照射した。即ち、
レーザー光によって照射される前記合金層の部位を、連
続的に、変位させて照射を行った。レーザー光照射は、
酸化を防止するために、アルゴンガス雰囲気中で行い、
試料の照射面以外を液体窒素あるいは冷却水によって冷
却しながら行った。レーザー光照射により、瞬時に溶射
金属層の照射部は溶融されるが、即座にその熱は基材の
表面から内部に奪われるため、照射により溶融した合金
部分は超急冷され、アモルファス化する。このようにし
て得られたアモルファス合金層は表面が平滑な上、硬度
が高(照射条件を変えることによって厚さく深さ)を2
0〜200μm程度に調整することが可能である。
After the desired alloy coating layer produced by thermal spraying is smoothed by machining, such as cutting or VRW, the alloy coating layer is made amorphous by irradiation with high-energy electromagnetic waves, such as laser light. Laser light irradiation uses a beam obtained from a laser light generator filled with CO2 gas, with an output of 300 to 1000 W, and a lens that converts the beam into a diameter of 0.
The aperture was adjusted to 1 to 0.5 wm, and either the beam or the substrate was moved. If the base material is planar, the moving speed is 100 to 1000x/sec in the X direction.
5 in the Y direction (perpendicular to the X direction) for each pass.
The surface of the thermal sprayed alloy layer was irradiated by sending the laser beam in steps of 0 to 200 μm (scanning the laser beam). That is,
The region of the alloy layer irradiated with laser light was continuously displaced and irradiated. Laser light irradiation is
Performed in an argon gas atmosphere to prevent oxidation.
The test was performed while cooling the surface of the sample other than the irradiated surface with liquid nitrogen or cooling water. The irradiated part of the sprayed metal layer is instantly melted by laser beam irradiation, but the heat is immediately absorbed from the surface of the base material into the interior, so the alloy part melted by the irradiation is cooled extremely rapidly and becomes amorphous. The amorphous alloy layer obtained in this way has a smooth surface and high hardness (thickness and depth can be increased by changing the irradiation conditions).
It is possible to adjust the thickness to about 0 to 200 μm.

以上のように、溶射及びレーザー照射を用いて基材の表
面にアモルファス金属層(被覆層)を生成する方法は、
従来の蒸着法、スパッタ法、CVD法、メッキ法等に比
較して、比較的狭い面積のアモルファス金属層を成形す
るとき、極めて短時間でアモルファス金属層の生成が可
能なため、生産性の大幅な向上及び製品のコストダウン
につながり、工業的な価値は大きい。例えば、251程
度の面積の基材に、厚み20〜300μm程度のアモル
ファス金属を生成する時は、12〜500秒程度で生成
可能となる。尚、合金組成については、今回はFe−B
−3i系、Fe−B系、Fe−Go−5i−B系、Fe
−N1−P−B系、co−3i−B系、Ni−3i−B
系あるいはそれらにCr −、M oを添加した組成で
行ったが、アモルファス化に通した適当な組成であれば
可能である。
As described above, the method of generating an amorphous metal layer (coating layer) on the surface of a base material using thermal spraying and laser irradiation is as follows:
Compared to conventional vapor deposition methods, sputtering methods, CVD methods, plating methods, etc., when forming an amorphous metal layer in a relatively narrow area, it is possible to generate an amorphous metal layer in an extremely short time, resulting in a significant increase in productivity. It leads to improvements in product quality and cost reduction of products, and has great industrial value. For example, when an amorphous metal having a thickness of about 20 to 300 μm is produced on a base material having an area of about 251, it can be produced in about 12 to 500 seconds. Regarding the alloy composition, this time Fe-B
-3i series, Fe-B series, Fe-Go-5i-B series, Fe
-N1-P-B system, co-3i-B system, Ni-3i-B
Although the present invention was conducted using a composition in which Cr - and Mo were added to the system, it is possible to use an appropriate composition that has undergone amorphization.

尚、上述の実施例においては、平面状の基材表面に形成
される合金層に対してレーザー光をx1y方向へ移動し
たが、基材が円筒状である場合は、その基材を回転させ
るとともに、その回転軸方向にレーザー光を移動してレ
ーザー光によって照射される部位を連続的に変えさせて
もよい。
In the above example, the laser beam was moved in the x1y direction with respect to the alloy layer formed on the surface of the planar base material, but if the base material is cylindrical, the base material may be rotated. At the same time, the laser beam may be moved in the direction of the rotation axis to continuously change the region irradiated with the laser beam.

また、上述の実施例においては、レーザー光による照射
を行ったが、高エネルギーの電子線を集束して照射して
も同様の効果が得られることは容易に推考できるであろ
う。
Furthermore, in the above embodiments, irradiation was performed with laser light, but it can be easily assumed that similar effects can be obtained even if irradiation is performed with a focused high-energy electron beam.

次に、上述の如く生成されたアモルファス金属層を磁性
材料として用いる応用例について説明する。
Next, an application example using the amorphous metal layer produced as described above as a magnetic material will be described.

まず第1図はI・ルクセンサーとして用いた例であり、
その駆動軸4の表面に磁性材料としてアモルファス金属
層1が厚さ10〜30μm程度形成されている。その基
本的な構成・作動を説明する。
First, Figure 1 shows an example of use as an I-lux sensor.
An amorphous metal layer 1 as a magnetic material is formed on the surface of the drive shaft 4 to a thickness of about 10 to 30 μm. Its basic structure and operation will be explained.

この金属層1を形成した駆動軸40表面近傍に、被覆層
を励磁するコイル3と、金属層1の磁歪特性を検出する
検出コイル2が設置されており、これらによって、駆動
軸に伝達するトルクによる歪に基因する起電力が測定さ
れる。この起電力は増幅され電気信号として取り出され
る。検出回路としては発振器11から出された信号を駆
動回路12にて方形波にし、励磁コイル3に電流を付加
する。検出コイル2にて、駆動により生じた歪にて発生
する起電力を交流増幅器13にて増幅し、サンプリング
回路14にてサンプリングし、更に励磁方形波と比較す
ることによりトルクを検出するものである。
A coil 3 that excites the coating layer and a detection coil 2 that detects the magnetostrictive characteristics of the metal layer 1 are installed near the surface of the drive shaft 40 on which the metal layer 1 is formed. The electromotive force caused by the distortion caused by This electromotive force is amplified and extracted as an electrical signal. As a detection circuit, a signal output from an oscillator 11 is converted into a square wave by a drive circuit 12, and a current is applied to the excitation coil 3. The electromotive force generated by the distortion caused by driving in the detection coil 2 is amplified by an AC amplifier 13, sampled by a sampling circuit 14, and further compared with an excitation square wave to detect torque. .

第2図は、組成FetsBeSi tsからなるアモル
ファス金属層lが形成される駆動軸4に加えられるトル
クとその出力との関係を示す図である。これによれば、
アモルファス金属層1が形成された駆動軸4に加えられ
るトルクと、その結果アモルファス金属層lから得られ
る出力は、従来のもの(Niをメッキによって20μm
被覆したもの)に比較して良い比例関係が成立している
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the torque applied to the drive shaft 4 on which the amorphous metal layer l having the composition FetsBeSits is formed and its output. According to this,
The torque applied to the drive shaft 4 on which the amorphous metal layer 1 is formed and the resulting output obtained from the amorphous metal layer 1 are different from that of the conventional one (20 μm thick by Ni plating).
A good proportional relationship is established compared to the coated one).

また、印加トルクの上昇と下降とによるヒステリシスの
差も、従来のもの(Niメッキ20μm)に比較して小
さく、感度(トルクと出力の比)も良い。このように本
発明をトルクセンサの磁性材料として用いると、磁気特
性が向上する。
Furthermore, the difference in hysteresis due to the rise and fall of applied torque is smaller than that of the conventional one (Ni plating 20 μm), and the sensitivity (ratio of torque to output) is also good. As described above, when the present invention is used as a magnetic material for a torque sensor, the magnetic properties are improved.

次に、電磁パウダ一式クラッチに用いた例について説明
する。。
Next, an example of use in an electromagnetic powder set clutch will be explained. .

本例はドライブメンバ21及びドリブンメンバ40の表
面上に、アモルファス金属層21′及び40′が上述の
方法によって生成されている。第3図において、21は
駆動側回転体であるところのドライブメンバであり、こ
のドライブメンバ21は左右2つ割りの磁性体からなる
ヨーク22a。
In this example, amorphous metal layers 21' and 40' are formed on the surfaces of drive member 21 and driven member 40 by the method described above. In FIG. 3, 21 is a drive member which is a rotating body on the drive side, and this drive member 21 is a yoke 22a made of a magnetic material divided into left and right halves.

22b内に励磁コイル23を収容するとともに、一方の
コーク22aにフランジ24およびフロントカバー25
を取り付け、かつ他方のヨーク22にドリブンホルダ2
6と、このドリブンホルダ26に固着されたリヤラビリ
ンス27および同じくドリブンホルダ26に取着された
電流供給部としてのスリップリング28.28を一体的
に取りつけて構成されている。前記フロントカバー25
およびリャラビリング27はたとえばアルミニウムなど
のごとき非磁性体により形成され、これらフロントカバ
ー25およびリャラビリング27の先端部25aおよび
27aは被駆動側回転体であるドリブンメンバ40の内
周面に対向させられている。
The excitation coil 23 is housed in the cork 22b, and a flange 24 and a front cover 25 are attached to one cork 22a.
and drive holder 2 to the other yoke 22.
6, a rear labyrinth 27 fixed to the driven holder 26, and a slip ring 28, 28 as a current supply section also attached to the driven holder 26 are integrally attached. The front cover 25
The rear labyrinth ring 27 is formed of a non-magnetic material such as aluminum, and the front cover 25 and the front end portions 25a and 27a of the rear labyrinth 27 are opposed to the inner circumferential surface of the driven member 40, which is a driven rotating body. .

車両用クラッチとして使用する場合には、上記フランジ
24にボルト29を介してリングギア30を連結し、該
リングギア30をクランク軸31に連結するようになっ
ている。
When used as a vehicle clutch, a ring gear 30 is connected to the flange 24 via bolts 29, and the ring gear 30 is connected to a crankshaft 31.

上記スリップリング28.28にはブラシ32.32が
摺接されており、これらブラシ32.32はブラシホル
ダ33に取着されている。なお、ブラシホルダ33は図
示しないクラッチカバーに固定される。
Brushes 32.32 are in sliding contact with the slip rings 28.28, and these brushes 32.32 are attached to a brush holder 33. Note that the brush holder 33 is fixed to a clutch cover (not shown).

被駆動側回動体としてのドリブンメンバ40は磁性体に
より形成されており、中心部にハブ41を図示しないボ
ルトによって一体的に固定しである。ハブ41にはトラ
ンスミッション側のインプットシャフト42がスプライ
ン43を介して係合されるようになっており、従ってド
リブンメンバ40とインプットシャフト43は一体的に
回転する。ハブ41はサークリップ44.45により固
定された軸受46を備え、この軸受46は前記ドリブン
ホルダ26を回転自在に、しかしながら軸方向へは移動
しないように支持している。そして、ドリブンメンバ4
0の内周面には、上記フロントカバーの先端部25aお
よびリヤラビリンスの先端部27に対向して、永久磁石
35.36が設けられている。永久磁石35.36は、
好ましくはゴム磁石であり、ドリブンメンバ40の内周
面全周に亘って環状をなしている。そして、これら永久
磁石35.36と上記フロントカバー25の先端部25
aおよびリヤラビリンス27の先端部27aとの間には
微小間隙が確保されている。
The driven member 40 as a driven rotating body is made of a magnetic material, and has a hub 41 integrally fixed to the center with bolts (not shown). An input shaft 42 on the transmission side is engaged with the hub 41 via a spline 43, so that the driven member 40 and the input shaft 43 rotate integrally. The hub 41 includes a bearing 46 fixed by a circlip 44, 45, which supports the driven holder 26 rotatably but not axially. And driven member 4
Permanent magnets 35 and 36 are provided on the inner circumferential surface of the vehicle 0, facing the tip 25a of the front cover and the tip 27 of the rear labyrinth. Permanent magnet 35.36 is
Preferably, it is a rubber magnet, and has an annular shape over the entire inner peripheral surface of the driven member 40. These permanent magnets 35 and 36 and the tip portion 25 of the front cover 25
a and the tip 27a of the rear labyrinth 27.

ドライブメンバ21の内周面とドリブンメンバ40の外
周面との間には動作空隙47が形成されており、この動
作空隙47内には磁粉48が充填されている。この磁粉
48は励磁コイル23によって励磁されると、磁粉48
相互の磁気吸引力および磁粉48とドライブメンバ21
ならびにドリブンメンバ40の動作面との摩擦力により
、ドライブメンバ21の回転トルクをドリブンメンバ4
0に伝達し、これら両者を一体的に回転させる。
An operating gap 47 is formed between the inner circumferential surface of the drive member 21 and the outer circumferential surface of the driven member 40, and the operating gap 47 is filled with magnetic particles 48. When this magnetic powder 48 is excited by the excitation coil 23, the magnetic powder 48
Mutual magnetic attraction and magnetic particles 48 and drive member 21
Also, due to the frictional force with the operating surface of the driven member 40, the rotational torque of the drive member 21 is transferred to the driven member 4.
0 and rotate both of them together.

このドライブメンバ21の内周面とドリブンメンバ40
の外周面は、第3図に示す様にアモルファス合金(Fe
s7Co+sB+4St +)より成るアモルファス金
属層21’、40′が、前述した方法によって生成され
ている。このアモルファス金属層21′、40′は本例
では厚さが20〜50μmである。
The inner peripheral surface of this drive member 21 and the driven member 40
The outer peripheral surface of the is made of amorphous alloy (Fe
Amorphous metal layers 21', 40' consisting of s7Co+sB+4St+) have been produced by the method described above. The amorphous metal layers 21', 40' have a thickness of 20 to 50 μm in this example.

このような構成による実施例の作動について説明する。The operation of the embodiment with such a configuration will be explained.

第3図において、エンジンから動力がクランク軸31を
介してリングギア30からドライブメンバ21に伝達さ
れ、従ってドライブメンバ21はエンジンの回転ととも
に一体的に回転している。
In FIG. 3, power from the engine is transmitted from the ring gear 30 to the drive member 21 via the crankshaft 31, and therefore the drive member 21 rotates integrally with the rotation of the engine.

電磁コイル23に通電して磁粉48が存在している動作
空隙47に磁束を生じさせると、磁粉48が磁化され、
磁粉相互の磁気的な結合力および磁粉48と動作面との
摩擦力によってエンジンの動力がドリブンメンバ40に
伝達される。従って、ハブ41からスプライン43を介
してトランスミッションのインプットシャフト42にエ
ンジンの動力が伝達される。上記動作空隙47に磁束を
生じさせるコイル23にはブラシ32.32からスリッ
プリング28.28を介して給電され、コイル23に電
流が流れることにより、ヨーク22a122b、動作空
隙47、ドリブンメンバ40を通る磁気回路が形成され
て磁束を発生する。よって、コイル23への励磁電流の
有無により回転トルクの伝達の可、不可が決定される。
When the electromagnetic coil 23 is energized to generate a magnetic flux in the operating gap 47 where the magnetic particles 48 are present, the magnetic particles 48 are magnetized.
Engine power is transmitted to the driven member 40 by the magnetic coupling force between the magnetic particles and the frictional force between the magnetic particles 48 and the operating surface. Therefore, engine power is transmitted from the hub 41 to the input shaft 42 of the transmission via the spline 43. The coil 23 that generates magnetic flux in the operating gap 47 is supplied with power from the brush 32.32 via the slip ring 28.28, and current flows through the coil 23, passing through the yoke 22a122b, the operating gap 47, and the driven member 40. A magnetic circuit is formed to generate magnetic flux. Therefore, whether or not rotational torque can be transmitted is determined depending on the presence or absence of excitation current to the coil 23.

コイル23に通電された状態では磁粉48が動作空隙4
7内で最も強く磁化されるが通常、通電を断った場合開
放状態となり、磁粉が遠心力によりドライブメンバ21
の内面に押しつけられて完全に連結が断たれる。ここで
、電磁パウダークラッチの連結時には磁粉相互の磁気的
な結合力および磁粉と動作面との摩擦力によって動力の
伝達が行われているが、従来動作面にはスリップ状態お
よび無励磁状態における磁粉と動作面とのすべりによる
動作面の耐摩耗性を考慮し硬質クロムメッキを施してあ
り、この硬質クロムメッキが非磁性であるため、動作面
の磁粉の連結力が低下し動力の伝達能力低下の原因とな
っている。
When the coil 23 is energized, the magnetic particles 48 move into the operating gap 4.
7 is most strongly magnetized, but normally when the power is turned off, it becomes open, and the magnetic particles are attracted to the drive member 21 by centrifugal force.
It is pressed against the inner surface of the body and the connection is completely severed. When an electromagnetic powder clutch is engaged, power is transmitted by the magnetic coupling force between the magnetic particles and the frictional force between the magnetic particles and the operating surface. Hard chrome plating is applied to the operating surface in consideration of its wear resistance due to slipping between the operating surface and the operating surface.Since this hard chrome plating is non-magnetic, the coupling force of the magnetic particles on the operating surface is reduced and the power transmission ability is reduced. It is the cause of

本発明者らはこの確認のためモデル実験により硬質クロ
ムメッキの接線力への影響を検討した。
To confirm this, the inventors conducted a model experiment to examine the effect of hard chrome plating on the tangential force.

ここで、接線力とは対向する動作面の一方を固定した場
合の他方の動作面を引っ張る時の力を表わし、クラッチ
の動力伝達能力に相当するものである。実験は第5図に
示す様に鉄製の平面鉄心の作動面50に硬質クロムメッ
キ51を厚さ50μ施した場合と、厚さ50μのアモル
ファス金属層52を生成した場合の2種類について、対
向させた平面鉄心の間隙に磁粉48を封入し磁束を与え
て連結させた時の接線力を測定することにより行った。
Here, the tangential force refers to the force when one of the opposing operating surfaces is fixed and the other operating surface is pulled, and corresponds to the power transmission ability of the clutch. As shown in Fig. 5, two types of experiments were conducted, one in which hard chrome plating 51 was applied to the working surface 50 of a flat iron core to a thickness of 50 μm, and the other case in which an amorphous metal layer 52 with a thickness of 50 μm was formed. This was done by enclosing magnetic powder 48 in the gap between the flat iron cores and measuring the tangential force when they were connected by applying magnetic flux.

結果は第5図に示す様に横軸に一方の動作面(平面鉄心
)を移動させた距離、縦軸に接線力をとれば、硬質クロ
ムメッキを施すことにより接線力が大幅に低下する事が
確認された。そこで、応用例はこの点に注目し動作面の
計僚耗性を失うことなくしかも磁気特性の優れた高透磁
率材料であるアモルファス金属層を動作面であるドライ
ブメンバ21の内周面およびドリブンメンバ40の外周
面全体に均一に生成し、クラッチ連結時における磁粉と
動作面との結着をより強固にならしめることにより、そ
の摩擦力が増大し伝達可能な動力を増大させることを可
能とした。従って、クラッチの小型・軽量化が可能とな
る。また、第7図に実験結果を示す。この図は各励磁電
流におけるクラッチの伝達トルクの最大値であるトルク
容量を測定し横軸に励磁電流値、縦軸にトルク容量を取
りプロットしたもので、硬質クロムメッキの厚さ及び、
アモルファス金属層の厚さはともに50μm±10μm
である。第7図から明らかな様に硬質クロムメッキを施
した場合に比べ、アモルファス金属層を形成すると大幅
にトルク容量が増大しているのがわかる。なお、耐摩耗
性に関してもアモルファス合金は硬質クロムメッキ同様
非常に優れていることが実験により確かめられている。
As shown in Figure 5, the results show that if the horizontal axis is the distance traveled by one operating surface (flat iron core) and the vertical axis is the tangential force, the tangential force is significantly reduced by applying hard chrome plating. was confirmed. Therefore, the application example focuses on this point and uses an amorphous metal layer, which is a high permeability material with excellent magnetic properties, on the inner circumferential surface of the drive member 21, which is the operating surface, and on the drive member 21, which is the operating surface. By generating uniformly on the entire outer circumferential surface of the member 40 and making the bond between the magnetic particles and the operating surface stronger when the clutch is engaged, the frictional force increases, making it possible to increase the transmittable power. did. Therefore, the clutch can be made smaller and lighter. Moreover, the experimental results are shown in FIG. In this figure, the torque capacity, which is the maximum value of clutch transmission torque, at each excitation current is measured, and the excitation current value is plotted on the horizontal axis and the torque capacity is plotted on the vertical axis.
The thickness of both amorphous metal layers is 50μm±10μm
It is. As is clear from FIG. 7, the torque capacity is significantly increased when an amorphous metal layer is formed compared to when hard chrome plating is applied. In addition, it has been confirmed through experiments that amorphous alloys have excellent wear resistance as well as hard chrome plating.

また、アモルファス金属層は、ドライブメンバ21とド
リブンメンバ40の動作面のいずれか一方のみに形成す
るようにしてもよい。
Further, the amorphous metal layer may be formed only on one of the operating surfaces of the drive member 21 and the driven member 40.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述説明した様に、基材の表面に合金層を形成した後、
高エネルギー電磁波によってその合金層をアモルファス
化する方法は、従来の蒸着法、スパッタ法、CVD法、
メッキ法等に比較して、極めて短時間でアモルファス金
属層の生成が可能となるため、生産性の向上及び製品の
コストダウンにつながり、工業的な面において大きな効
果を発揮する。
As explained above, after forming the alloy layer on the surface of the base material,
Methods for making the alloy layer amorphous using high-energy electromagnetic waves include conventional evaporation methods, sputtering methods, CVD methods,
Compared to plating methods, etc., it is possible to generate an amorphous metal layer in an extremely short time, leading to improved productivity and reduced product costs, which is highly effective from an industrial perspective.

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

第1図は本発明によって得られるアモルファス金属層を
トルクセンサの磁性材料として用いた応用例を示す模式
図、第2図は第1図に示したトルクセンサの駆動軸のト
ルクと、その出力の関係を示す図、第3図は本発明によ
って得られるアモルファス金属層を電磁パウダークラッ
チの動作面の磁性材料として用いた応用例の縦断面図、
第4図(a)は第3図に示した応用例の主要部の断面図
、第4図(b)は第4図(a)のイ部拡大図、第5図は
モデル実験の説明図、第6図および第7図は実験結果を
表すグラフである。
Figure 1 is a schematic diagram showing an application example in which the amorphous metal layer obtained by the present invention is used as a magnetic material for a torque sensor, and Figure 2 shows the torque of the drive shaft of the torque sensor shown in Figure 1 and its output. Figure 3 is a longitudinal sectional view of an application example in which the amorphous metal layer obtained by the present invention is used as a magnetic material for the operating surface of an electromagnetic powder clutch;
Figure 4(a) is a cross-sectional view of the main parts of the application example shown in Figure 3, Figure 4(b) is an enlarged view of part A in Figure 4(a), and Figure 5 is an explanatory diagram of the model experiment. , FIG. 6, and FIG. 7 are graphs representing the experimental results.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基材の表面に、アモルファス(非晶質)状態とな
り得る組成材料の合金層を成形する合金層成形工程と、
前記工程にて成形された合金層に、この合金層が溶融す
る以上のエネルギーの、高エネルギー電磁波を照射して
前記合金層を溶融し該溶融部分をアモルファス化する照
射溶融工程とを有するアモルファス金属層の成形方法。
(1) An alloy layer forming step of forming an alloy layer of a composition material that can be in an amorphous state on the surface of the base material;
An amorphous metal having an irradiation melting step of melting the alloy layer by irradiating the alloy layer formed in the step with high-energy electromagnetic waves having more energy than melting the alloy layer and turning the melted portion into amorphous. How to form layers.
(2)前記高エネルギー電磁波は、レーザー光である特
許請求の範囲第1項記載のアモルファス金属層の生成方
法。
(2) The method for producing an amorphous metal layer according to claim 1, wherein the high-energy electromagnetic wave is a laser beam.
(3)前記照射溶融工程において、前記高エネルギー電
磁波によって照射される前記合金層の部位を連続的に変
位させることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
アモルファス金属層の生成方法。
(3) The method for producing an amorphous metal layer according to claim 1, wherein in the irradiation and melting step, a portion of the alloy layer that is irradiated with the high-energy electromagnetic waves is continuously displaced.
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