JPH026202B2

JPH026202B2 -

Info

Publication number: JPH026202B2
Application number: JP60221133A
Authority: JP
Inventors: Ryo Masumoto; Juetsu Murakami
Original assignee: DENKI JIKI ZAIRYO KENKYUSHO
Current assignee: DENKI JIKI ZAIRYO KENKYUSHO
Priority date: 1985-10-05
Filing date: 1985-10-05
Publication date: 1990-02-08
Also published as: JPS61160807A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、Fe、NbおよびNiよりなる耐摩耗性
高透磁率合金およびFe、Nb、Niを主成分とし、
副成分としてCr、Mo、Ｗ、Ｖ、Ta、Mn、Ge、
Co、Cu、Ti、Zr、Al、Si、Sn、Sb、希土類元
素の１種あるいは２種以上を含有する耐摩耗性高
透磁率合金よりなる磁気記録再生ヘツドに関する
もので、その目的とするところは、鍛造、加工が
容易で、透磁率が大きく、｛110｝＜112＞の再結晶
集合組織を有して耐摩耗性が良好な高透磁率合金
よりなる磁気記録再生ヘツドを提供することにあ
る。現在、磁気記録再生ヘツド用磁性材料として高
透磁率を有し、成形加工が良好なパーマイロ
（Ni−Fe系合金）が一般に使用されているが、硬
度が小さいため磁気テープの走行による磁気ヘツ
ドの摩耗が激しく、その改善が重要課題とされて
いる。本発明者らは、Nb3.1〜14％を含有するNi−
Fe−Nb系合金は硬度が高く、したがつて耐摩耗
性のすぐれた高透磁率合金であることから、磁気
記録再生ヘツド用磁性合金として好適であること
を見出し、これを以前に特許出願（特公昭47−
29690号、特開昭47−25697号）した。一般に耐摩
耗性は硬度が高い程良好とあると考えられるが、
同時に加工性が損なわれるので、硬度を高めるこ
とは量産性の観点から好ましくない。一般に摩耗
現象は結晶の方位によつて差異があり、結晶異方
性が存在することが知られている。本発明はこの摩耗の結晶異方性を積極的に活用
する目的で、耐摩耗性のすぐれた集合組織を形成
せしめることによつて、加工性を損なわずさらに
耐摩耗性の向上を図ることが可能であると考えた
ものである。このようなことから、本発明者らは更にNb3.1
〜14％を含むNi−Fe−Nb系合金について耐摩耗
性をより一層向上せしめるためにさらに研究を行
つた結果、加工率50％以上の加工を施した後、
900℃以上の温度で加熱し、｛110｝＜112＞の再結
晶集合組織を形成せしめることによつて、極めて
耐摩耗性のすぐれた高透磁率合金が得られること
を見出した。すなわち本発明は重量比にてFe5〜25.5％、
Nb3.1〜14％および残部Niを主成分とし、副成分
としてCr、Mo、Ｖ、Ge、CoおよびCuをそれぞ
れ７％以下、Ta、Mnをそれぞれ15％以下、Ti、
Zr、Al、Si、Sn、Sb、希土類元素をそれぞれ５
％以下の１種あるいは２種以上の合計0.01〜15％
と少量の不純物とからなり、鍛造加工が容易で初
透磁率3000以上、最大透磁率5000以上の高透磁率
で、｛110｝＜112＞の再結晶集合組織を有して耐摩
耗性が良好な高透磁率合金よりなる磁気記録再生
ヘツドを提供するものである。尚、本発明の好ましい合金はFe5〜25.5％、
Nb3.1〜14％および残部Niからなる主成分に、副
成分としてCr、Mo、Ｗ、Ｖ、Ta、Mn、Ge、
CoおよびCuをそれぞれ７％以下、Zr、Sn、Sb、
希土類元素、Ti、Al、Siをそれぞれ３％の１種
あるいは２種以上の合計0.01〜15％を含有する。ここに「希土類元素」と称するは、Ｙ、Scお
よびランタノイド（La、Ce、Pr、Nd、Pm、
Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、
Lu）を包含することを意味する。本発明の合金を造るには、Fe5〜25.5％、
Nb3.1〜14％および残部Niの適当量に、Cr、
Mo、Ｗ、Ｖ、Ge、Co、Cuの何れか１種又は２
種以上７％以下、Ta、Mnの何れか１種又は２種
15％以下、Ti、Zr、Al、Sn、Sb、希土類元素の
何れか１種又は２種以上５％以下の１種あるいは
２種以上の合計0.01〜15％以下の所定量を更に添
加し、充分撹拌し均一な組成としたものを空気
中、好ましくは非酸化性雰囲気中あるいは真空中
において適当な溶解炉を用いて溶解した後、マン
ガン、珪素、アルミニウム、チタン、ボロン、カ
ルシウム合金、マグネシウム合金、ベリリウム合
金、その他の脱酸脱硫剤を少量添加してできるだ
け不純物を取り除く。次に、得られた溶融合金を適当な形および大き
さの鋳型に注入して健全な鋳塊を得、さらにこれ
に高温において、鍛造あるいは熱間加工を施して
適当な形状のもの、例えば棒あるいは板となし、
必要ならば500℃以上の温度で焼鈍する。次いで
これに冷間圧延などの方法によつて加工率50％以
上の冷間加工を施し、目的の形状のもの、例えば
厚さ0.1mmの薄板を造る。次にその薄板から例え
ば外径45mm、内径38mmの環状板を打抜き、これを
水素中その他の適当な非酸化性雰囲気中あるいは
真空中で900℃以上融点以下の温度で適当時間加
熱し、ついで組成に対応した適当な速度で冷却す
るか、あるいはこれをさらに約600℃以下の温度
で適当時間再加熱し、冷却する。このようにして
初透磁率3000以上、最大透磁率5000以上を有し、
且つ｛110｝＜112＞の再結晶集合組織を有した耐
摩耗性高透磁率合金よりなる磁気記録再生ヘツド
が得られる。尚、上記の冷間加工は熱処理後における外部応
力による磁気特性の劣化（例えば磁気ヘツドの製
造時におけるラミネートおよび樹脂のモールドに
よる劣化）を少なくするのに効果があり、また上
記の水素中において施す熱処理は、初透磁率、最
大透磁率および交流磁界における実効透磁率を高
めるのに卓効がある。次に本発明を図面につき説明する。第１図はNi約79.5％を含むNi−Fe−Nb系合金
について加工率90％の冷間圧延の後、1100℃で加
熱した場合の再結晶集合組織および諸特性とNb
量との関係を示したものである。Nb0％のNb−
Fe系合金は冷間圧延加工すると｛110｝＜112＞＋
｛112｝＜111＞の加工集合組織を生じるが、これを
加熱すると｛110｝＜001＞の再結晶集合組織が発
達する。しかし、これにNbを添加すると積層欠
陥エネルギーは低下し、｛110｝＜112＞の再結晶集
合組織が発達し、それとともに摩耗量は著しく減
少する。また第２図は79.5％Ni−11.5％Fe−９％
Nb合金について、1100℃で加熱した場合の再結
晶集合組織および諸特性と冷間加工率との関係を
示したもので、冷間加工率の増加は｛110｝＜112
＞の再結晶集合組織の発達をもたらし、耐摩耗性
を著しく向上させる。第３図は79.5％Ni−11.5％Fe−９％Nb合金を
冷間加工率90％で圧延した後の加熱温度と再結晶
集合組織および諸特性との関係を示したもので、
加熱温度の上昇とともに｛112｝＜111＞成分が減
少し、900℃以上ではほぼ｛110｝＜112＞が発達
し、耐摩耗性は900℃以上の加熱において著しく
向上することを示している。このような｛110｝＜
112＞の再結晶集合組織と耐摩耗性の向上との関
連について考察すると、Ni−Fe−Nb系合金単結
晶は＜110＞方位に大きな一軸磁気異方性を示す
ことから、Nb原子が｛110｝の特定面に選択的に
配列するものと推察され、したがつて｛110｝＜
112＞の再結晶集合組織が形成されることによつ
て、耐摩耗性の改善が有効に行われるものと考え
られる。本発明において、冷間加工は｛110｝＜112＞＋
｛112｝＜111＞の集合組織を形成し、これと基とし
て｛110｝＜112＞の再結晶集合組織を発達させる
ために必要で、第１図および第２図に見られるよ
うにNb3.1％以上において、特に加工率50％以上
の冷間加工を施した場合に｛110｝＜112＞の再結
晶集合組織の発達が顕著で、耐摩耗性は著しく向
上し、その透磁率も高い。また上記の冷間加工に
次いで行われる加熱は、組織の均一化、加工歪の
除去と共に、｛110｝＜112＞の再結晶集合組織を発
達させ、高い透磁率とすぐれた耐摩耗性を得るた
めに必要であるが、第３図に見られるように特に
900℃以上の加熱によつて透磁率および耐摩耗性
は顕著に向上する。尚、上記の加熱において、水素中其他適当な非
酸化性雰囲気中或いは真空中における微量な酸素
の含有は、本発明合金の磁気特性および耐摩耗性
に何等影響しないばかりでなく、組成によつては
これ等の特性を向上することもある。又、上記の加工率50％以上の冷間加工と、次い
で行われる900℃以上融点以下の加熱を繰り返し
行うことは、｛110｝＜112＞の再結晶集合組織の集
積度を高め、耐摩耗性を向上させるために有効で
ある。次に本発明を実施例につき説明する。実施例１合金番号14（組成Ni＝79.5％、Fe＝11.5％、Ni
＝９％）の合金の製造原料として99.8％の純度の電解ニツケル、99.9
％純度の電解鉄および99.8％の純度のニオブを用
いた。試料を造るには、原料を全重量800ｇでア
ルミナ坩堝に入れ、真空中で高周波誘導電気炉に
よつて溶かした後、よく撹拌して均質な溶融合金
とした。次にこれを直径25mm、高さ170mmの孔を
もつ鋳型に注入し、得られた鋳塊を約1000℃で鍛
造して厚さ約７mmの板とした。さらに約900℃〜
1000℃の間で適当な厚さまで熱間圧延し、ついで
常温で種々な加工率で冷間圧延を施して0.1mmの
薄板とし、それから外径45mm、内径33mmの環状板
を打ち抜いた。つぎにこれを種々な熱処理を施して、磁気特性
および磁気ヘツドのコアとして使用した場合のγ
−Fe₂O₃磁気テープによる300時間走行後の摩耗
量の測定を行い、第１表のような特性を得た。

【表】

【表】実施例２合金番号77（組成Ni＝79.3％、Fe＝10.3％、Nb
＝8.1％、Ge＝2.3％）の合金の製造原料は実施例１と同じ純度のニツケル、鉄およ
び99.8％純度のニオブ、ゲルマニウムを用いた。
試料の製造法は実施例１と同じである。試料に
種々の熱処理を施して磁気特性および磁気ヘツド
のコアとして使用した場合のγ−Fe₂O₃の磁気テ
ープによる300時間走行後の摩耗量の測定を行い、
第２表のような特性が得られた。なお代表的な合金の特性は第３表に示す通りで
ある。

【表】

【表】＊：℃／秒
上記各実施例、第３表および図面からわかるよ
うにNi−Fe−NbあるいはこれにCr、Mo、Ｗ、
Ｖ、Ta、Mn、Ge、Co、Cu、Ti、Zr、Al、Si、
Sn、Sb、希土類元素の何れかに１種または２種
以上を添加した本発明合金は加工率50％以上の冷
間圧延を施した後900℃以上融点以下で加熱する
ことにより｛110｝＜112＞の再結晶集合組織を形
成し、これらをさらに組成に適した冷却速度で冷
却するか、あるいは600℃以下の温度で再加熱す
ることにより、初透磁率3000以上、最大透磁率
5000以上で保持力が小さく、耐摩耗性のすぐれた
高耐摩耗性高透磁率合金が得られる。なお各実施例、第３表および図面に掲げた合金
は比較的純度の高い金属のNb、Cr、Mo、Ｗ、
Mn、Ｖ、Ti、Al、および希土類元素等を用いた
が、これらの代わりに経済的に有利な一般市販の
フエロ合金およびミツシユメタルを用いても溶解
の際、脱酸、脱硫を充分に行えば、これら金属を
単独で用いる場合とほぼ同様な磁気特性、耐摩耗
性および加工性が得られる。上記のように本発明合金は加工が容易で、耐摩
耗性にすぐれ、高い透磁率、低保持力を有してい
るので、磁気記録再生ヘツドのコアおよびケース
用磁性合金として好適であるばかりでなく、耐摩
耗性および高透磁率を必要とする一般の電磁器機
の磁性材料としても好適である。次に本発明において合金の組成をFe5〜25.5％、
Nb3.1〜14％および残部Niと限定し、これに副成
分として添加する元素をCr、Mo、Ｗ、Ｖ、Ge、
Coを７％以下、Ta、Mnを15％以下、Ti、Zr、
Al、Si、Sn、Sb、希土類元素を５％以下の１種
または２種以上の合計で0.01〜15％と限定した理
由は各実施例、第３表および図面で明らかなよう
に、この組成範囲の初透磁率は3000以上、最大透
磁率は5000以上で、｛110｝＜112＞の再結晶集合組
織を有し、耐摩耗性が30ミクロン以下とすぐれて
いるが、この組成範囲をはずれると磁気特性ある
いは耐摩耗性が劣化するからである。すなわちNb3.1％以下では｛110｝＜112＞の再
結晶集合組織が充分発達しないので耐摩耗性が比
較的悪く、Nb14％以上では硬度が高くなり、鍛
造加工の量産性が劣り、また初透磁率3000以下、
最大透磁率5000以下になるから好ましくない。そしてFe5〜25.5％、Nb3.1〜14％および残部
Niの組成範囲の合金は初透磁率3000以上、最大
透磁率5000以上で、耐摩耗性がすぐれ、且つ加工
性が良好であるが、一般にこれにさらにCr、
Mo、Ｗ、Ｖ、Ta、Mn、Ge、Cu等を添加すると
透磁率を高める効果があり、Ｖ、Ta、Co、Ti、
Zr、Al、Si、Sn、Sb、希土類元素等を添加する
と耐摩耗性を向上する効果があり、Mn、Ge、
Coを添加すると鍛造、加工を良好にする効果が
ある。尚、用途に応じて本発明合金の切削加工を必要
とする場合には、本発明合金の磁気特性、耐摩耗
性を損なわない程度のPb、Ｐ、Te、Ｓ、Ca、Se
の少量を添加しても差支えない。

【図面の簡単な説明】

第１図はNi約79.5％を含むNi−Fe−Nb系合金
を加工率90％の冷間圧延し、1100℃で１時間加熱
した場合の初透磁率、最大透磁率、再結晶集合組
織の集積度および磁気ヘツドの摩耗量とNb量と
の関係を示す特性図、第２図は79.5％Ni−11.5％
Fe−９％Nb合金について種々な加工率で冷間圧
延し、1100℃で１時間加熱した場合の諸特性と冷
間加工率との関係を示す特性図、第３図は79.5％
Ni−11.5％Fe−９％Nb合金を加工率90％の冷間
圧延し、種々な温度で加熱した場合の諸特性と加
熱温度との関係を示す特性図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１重量比にてFe5〜25.5％、Nb3.1〜14％およ
び残部Niを主成分とし、副成分としてCr、Mo、
Ｗ、Ｖ、Ge、Co、Cuをそれぞれ７％以下、Ta、
Mnをそれぞれ15％以下、Ti、Zr、Al、Si、Sn、
Sb、希土類元素をそれぞれ５％以下の１種また
は２種以上の合計0.01〜15％と、少量の不純物と
からなり、初透磁率3000以上、最大透磁率5000以
上で、且つ｛110｝＜112＞の再結晶集合組織を有
するNi−Fe−Nb系耐摩耗性高透磁率合金よりな
る磁気記録再生ヘツド。