JPH03179623A

JPH03179623A - リードスイッチ

Info

Publication number: JPH03179623A
Application number: JP2330626A
Authority: JP
Inventors: Ryo Masumoto; 量増本; Yuetsu Murakami; 雄悦村上
Original assignee: Research Institute for Electromagnetic Materials
Current assignee: Research Institute for Electromagnetic Materials
Priority date: 1986-12-15
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1991-08-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ。

ＴａおよびＦｅよりなるリード片用軟質磁性合金を用い
たリードスイッチおよびＣｏ、Ｃｒ、Ｍｏ。

Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、ＴａおよびＦｅを主成分として、Ｔｉ、
Ａｆ、Ｓｔ、　　Ｚｒ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎおよびｓｂの
それぞれ３％以下、Ｎｉ、Ｃｕ、ＨｆおよびＭｎのそれ
ぞれ５％以下、Ｂｅ、Ａｕ。

Ａｇ、白金族元素および希土類元素のそれぞれ２％以下
の１種又は２種以上を０．０１〜１０％含有するリード
片用軟質磁性合金を用いたリードスイッチに関するもの
で、その目的とするところは鍛造、熱間および冷間加工
が容易で、５０エルステッドの磁界における磁束密度Ｂ
、。が１６キロガウス以上で、且つ保磁力Ｈｃが２エル
ステッド以下で比電気抵抗（好ましくは３０μΩ・ｃｍ
以下）および熱膨張係数（好ましくは９０〜１１０　Ｘ
ｌ０−’）が小さいリードスイッチのリード片に通した
軟質磁性合金をリード片に用いたリードスイッチに関す
るものである。

（従来の技術）非自己保持型リードスイッチのり一ド片には、保磁力が
小さくて外部磁界によって磁化し易く、且つ対抗するリ
ード片間の吸引力が大きくて容易にスイッチ動作が行う
ことができ、比電気抵抗が小さく導電性が良好な軟質磁
性合金が必要であり、またリード片は細線となした後、
さらに高度な加工を必要とするため、加工性にすぐれた
軟質磁性合金であることが望まれる。従来このような特
性を有する軟質磁性合金としては、主として５２合金（
５２％Ｎｉ−Ｆｅ合金）が用いられている。しかし５２
合金は加工性が容易で保磁力が小さいが、磁束密度ＢＳ
Ｏが１５キロガウスしかなく、最近のリードスイッチの
用途拡大に伴う小型化、高性能化に対応するためには、
より一層大きな磁束密度Ｂ、。

を有し、保磁力および比電気抵抗および熱膨張係数の小
さい軟質磁性合金が望まれている。

（発明が解決しようとする問題点）ｃｏ２０〜６５％を含むＦｅ−Ｃｏ２元系合金はＢ、。

が非常に高く比電気抵抗および熱膨張係数が小さいが、
規則格子が１威するため保磁力が比較的大きく、且つ加
工が著しく困難であり、したがってリード片用軟質磁性
合金として用いることはできない。

（問題点を解決するための手段）本発明はＦｅ−２０〜６５％Ｃｏ系にＣｒ、Ｍｏ。

Ｗ、Ｖ、ＮｂおよびＴａを添加した合金の磁気特性を改
善し、５０エルステッドの磁界における磁束密度Ｂ、。

が１６キロガウス以上、保磁力Ｈｃが２エルステッド以
下で比電気抵抗および熱膨張係数が小さく、加工の容易
なリード片用軟質磁性合金を用いたリードスイッチを得
ようとするものである。

Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、ＮｂおよびＴａの各元素の結晶構
造は、Ｆｅ−２０〜６５％Ｃｏ合金と同様に体心立方格
子であるので、これらの元素を添加したＦｅ−Ｃｏ系合
金は均質な固溶体を形成し、またこれらの元素は規則格
子の生成を抑制するので、磁壁の移動が容易となり、保
磁力の小さい軟質磁性合金が得られるので、この特性を
利用すると好適なリードスイッチが得られるものと考え
られる。

一般に合金は、結晶方位によって磁化し易い容易方向と
磁化の困難な方向とがあり、結晶異方性が存在すること
が知られている。Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ。

Ｖ、ＮｂおよびＴａを添加したＦｅ−Ｃｏ系合金におい
ても結晶方位によって磁化の難易が存在することが知ら
れているが、本発明者らはこれを冷間加工することによ
って加工方向に磁化の容易方向をもった集合組織を形成
させて、これを加熱して加工歪を除去するとともに磁化
容易な再結晶集合組織を発達させると加工方向が磁化し
易くなり、５０エルステッドの磁界における磁束密度Ｂ
５゜が大きくなるとともに保磁力Ｈｃが小さくなること
を見出した。すなわち、Ｆｅ−２０〜６５％Ｃｏ合金に
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、ＮｂおよびＴａを添加した合金を
加工率５０％以上の冷間加工を施した後、７００℃以上
の温度で加熱することによって、磁束密度Ｂ、。が１６
キロガウス以上で保磁力Ｈｃが２エルステッド以下のリ
ード片に適した軟質磁性合金を使用したリードスイッチ
が得られるのである。

またＣｒ、　Ｍｏ、　Ｗ、　Ｖ、　ＮｂおよびＴａの添
加は、加工を困難とする規則格子の生成を抑制し、結晶
粒のマトリックスおよび粒界を強固にするので、加工性
が著しく向上する。

さらにこれらの合金の電気抵抗は比較的小さく導電性が
良いのでそれだけ通電による発熱も少な。

く、また熱膨張係数も比較的小さいので、ガラス封着を
必要とするリードスイッチには好適である。

（作　用）本発明のリードスイッチに使用する合金を造るには、Ｃ
ｏ　２（１〜６５％、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂのそれぞれ
５％以下およびＷ、Ｔａのそれぞれ１０％以下の１種あ
るいは２種以上の合計０．０１−１０％および残部Ｆｅ
の適当量を空気中、好ましくは水素。

アルゴン、窒素などの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する。

或いは又、上記合金に副成分として、Ｔｉ、Ａｊ２゜Ｓ
ｉ、Ｚｒ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎおよびｓｂのそれぞれ３％
以下、Ｎｉ、Ｃｕ、ＨｆおよびＭｎのそれぞれ５％以下
、Ｂｅ、Ａｕ、Ａｇ、白金族元素および希土類元素のそ
れぞれ２％以下の１種又は２種以上の合計０．０１〜１
０％の所定量を更に添加する。必要に応して鍛造性およ
び加工性を改善するためにＭｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｆｆ、
　マグネシウムボロン、炭素２希土類元素およびカルシ
ウムその他の脱酸脱硫剤の適当量を添加してできるだけ
不純物を取り除き、十分に撹拌し、組成的に均一な溶融
合金を得る。これらの添加物は磁気特性を損なわない程
度（各０．１％以下）ならば少量残存してもよい。次に
これ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、熱間加工なら
びに冷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、高温で適当な時間加熱して焼鈍あるいは
溶体化処理を施す。次いでこれをスェージング、線引、
圧延およびツブシ加工などの方法によって加工率５０％
以上の冷間加工を施し、目的の形状のもの例えば細線あ
るいは薄板にする。さらにこれら冷間加工状態の成品を
空気中、好ましくは非酸化性雰囲気中あるいは真空中で
７００　”Ｃ以上の温度で加熱することにより、５０エ
ルステッドの磁界における磁束密度Ｂ５゜が１６キロガ
ウス以上および保磁力Ｈｃが２エルステッド以下を有す
るすぐれたリード片用軟質磁性合金が得られる。この軟
質磁性合金を利用したリードスイッチが得られるのであ
る。

上記の冷間加工は、合金の結晶の磁化容易方向を加工方
向に優先方位とする集合組織あるいは繊維組織を形成す
る効果があり、特に加工率５０％以上の加工を施した場
合にこの効果が大きい。また上記の冷間加工に次いで行
われる加熱は、加工歪の除去および加工方向に磁化容易
方向をもった再結晶集合組織あるいは再結晶繊維Ｍｉ織
を形威し、磁束密度Ｂ、。を高め保磁力Ｈｃを小さくす
る効果があり、特に７００″Ｃ以上の温度で加熱した場
合にこの効果が大きい。

次に本発明の実施例について述べる。

原料としては９９．９％純度の電解鉄と、電解ニオブお
よび９９．８％純度のコバルトを用いた。試料を造るに
は原料を全重量８００　ｇでアル果す坩堝に入れ、アル
ゴン雰囲気中で高周波誘導電気炉によってン容かした後
、Ｍｎ０．５％およびＴｉ０．１％を力■えよく撹拌し
て均質な溶融合金とした。次にこれを直径２５閣、高さ
１７０　ｍｍの孔をもつ鋳型に注入し、得られた鋳塊を
約１２００°Ｃで鍛造して直径３ｍ＋＋＋の丸棒とし、
１０００℃で１時間加熱した後、水冷Ｌ７、次いで冷間
線引きによって直径０．５−の線とした。

この場合の加工率（減面率）は９７％である。さらにこ
の線より長さ２５ｃｍを切りとって試料とし、種々の熱
処理を施した後５０エルステッドの磁界における磁束密
度Ｂ、。および保磁力Ｈｃの値を測定し、第１表に示す
ような特性が得られた。

第表原料としては９９．９％純度の電解鉄。

タングステ７８０％含有のフェロタングステン、９９．８％純度のョ７、ルトおよびタンタルを用いた。試料を造るには原
料の全車ｆｆ１８００　ｇをアルミナ坩堝に入れ、真空
中で高周波誘導電気炉によって溶かした後、ＭｎＯ，３
％、Ｓｉ０．１％、　　ＣＯ，０５％を加えよく撹拌し
て均質な溶融合金とした。次にこれを直径２５ｍｍ、高
さ１７０Ｍの孔をもつ鋳型に注入し、得られた鋳塊を約
１１００°Ｃで鍛造して直径５ｍｍの丸棒とし、９００
°Ｃで１時間加熱した後空冷し、ついで冷間線引によっ
て直径２Ｍの線とした。さらにこれを９００°Ｃで１時
間加熱した後空冷し、ついで冷間線引によって直径０．
５鴫の線とした。この場合の加工率（減面率）は９４％
である。この線より長さ２０ｃｍを切りとって試料とし
、種々な熱処理を施した後、５０エルステッドの磁界の
時の磁束密度Ｂ　ｓ。

および保磁力ＨｃＯ値を測定し、第２表に示すような特
性が得られた。

第表なお代表的な合金の磁気特性を第３表に示す。

第１図はＣｏ４０％、Ｗ２％、Ｔａ２％および残部Ｆｅ
からなる合金（合金番号４６）について、１０００℃で
１時間加熱後、水冷し、ついで種々な加工率で冷間線引
を施し、さらに９００″Ｃで１時間加熱した場合の磁束
密度Ｂ、。および保磁力Ｈｃと冷間加工率との関係を示
したものである。図に見るように、冷間加工率５０％以
上では保磁力Ｈｃは２エルステッド以下となる。

第２図は同し合金について、加工率９７％で冷間線引し
た後、種々な温度で１時間加熱した場合の磁束密度Ｂ、
。および保磁力Ｈｃと加熱温度との関係を示したもので
ある。加熱温度が７００°Ｃ以上の温度で保磁力Ｈｃが
２エルステッド以下の特性値が得られる。然し７００″
Ｃ以下の温度で加熱した場合、保磁力（Ｈｃ）が２工ル
ステツド以上にあ−ると共に、バネ特性が強すぎるので
リード片間の吸引力が減殺されて、スイッチ動作が不良
となる。

上記各実施例、第３表および図面かられかるように、Ｃ
ｏ２０〜６５％、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、ＮｂおよびＴａ
の１ｍあるいは２種以上の合計０．１〜１０％および残
部Ｆｅからなる合金およびこれを主成分とし、副成分と
してＴｉ、ＡＩ！、、Ｓｉ、Ｚｒ。

Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂのそれぞれ３％以下、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｈｆ、Ｍｎのそれぞれ５％以下、Ｂｅ、Ａｕ、Ａｇ
、白金族元素および希土類元素のそれぞれ２％以下の１
種又は２種以上の合計０．０１〜１０％を添加して得た
本発明の製造法による合金は焼鈍あるいは溶体化処理後
５０％以上の冷間加工を施した後、７００°Ｃ以上の温
度で加熱することにより、５０エルステッドの磁界にお
ける磁束密度Ｂ、。が１６キロガウス以上、保磁力Ｈｃ
が２エルステッド以下のすぐれたリード片用軟質磁性合
金が得られる。

以上本発明のリードスイッチの製造方法において合金の
特性は加工率５０％以上の冷間加工を行った後７００℃
以上の温度で加熱することにより得られることを述べた
が、この冷間加工と加熱を繰り返し行っても、更に良好
な磁気特性が得られる。

なお、実施例および第３表に掲げた合金には比較的純度
の高い金属Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ。

Ｖ、　Ｔｉ、　Ａｌ１．　　Ｓｉおよび希土類元素を用
いたが、これらの代わりに経済的に有利な一般市販のフ
ェロアロイあるいは母合金および旦ツシュメタルを用い
ても熔解の際脱酸、脱硫を充分行えば、これらの金属を
用いる場合と同様な磁気特性と加工性が得られる。

次に本発明において合金の組成をＣｏ２０〜６５％、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、ＮｂおよびＴａの１種あるいは２種
以上の合計０．１−１０％および残部Ｆｅと限定した理
由は各実施例、第３表および図面から明らかなようにそ
の組成範囲の合金は加工が容易で、磁束密度Ｂ、。が１
６キロガウス以上で保磁力が２エルステッド以下で比電
気抵抗および熱膨脹係数も比較的小さく、ガラス封着を
要するリードスイッチのリード片用軟質磁性合金として
好適である。しかしＣＯが２０％以下および６５％以上
では熱膨脹係数が大きく、ガラス封着の際破損してリー
ド片用軟質磁性合金として不適当となる。一方Ｃｒ、　
Ｍｏ、　Ｗ、　Ｖ、　ＮｂおよびＴａの１種あるいは２
種以上の合計が０．１％以下では加工が困難となり、ま
た１０％以上では磁束密度１３ｓｏが１６キロガウス以
下、保磁力が２工ルステツド以上となり、比電気抵抗も
大きくなり不適当である。また、副成分として添加する
Ｔｉ、Ａｊ！、Ｓｉ、Ｚｒ。

Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎおよびｓｂのそれぞれ３％以下、Ｎｉ
、Ｃｕ、Ｈｆ、Ｍｎのそれぞれ５％以下、ｆ３ｅ、Ａｕ
、Ａｇ、白金族元素および希土類元素のそれぞれ２％以
下の１種又は２種以上の合計０．０１−１０％と限定し
た理由はこの組成範囲の合金は加工が容易で磁束密度Ｂ
、。が１６キロガウス以上、保磁力が２エルステッド以
下であるが、この範囲をはずれると、磁気特性は劣化し
、かつ加工が困難となりリード片用軟質磁性合金として
不適当となるからである。すなわちＺｒ、Ｉｎ、Ｓｎ。

Ｓｂ、Ｃｕ、Ｈｆ、Ａｕ、Ａｇ、白金族元素および希土
類元素は特に保磁力を小さくする効果が太き（Ｎｉ、Ｔ
ｉ、Ａ１．Ｓｉ、Ｇｅ、Ｖ、Ｍｎおよび希土類元素は熱
間および冷間加工性を改善する効果が大きい。

尚、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｐ、Ｓｅ　、Ｔｅ　、Ｏ。

Ｎ、Ｓ、ＣおよびＢは快削性を高める効果があり、本発
明の特性および加工性を損なわない程度の少Ｍ（各０．
１％以下）含有しても差し支えない。

（発明の効果）要するに本発明合金は鍛造、熱間および冷間加工が容易
で、加工率５０％以上の冷間加工を施した後７００°Ｃ
以上の温度で加熱することにより、５０エルステッドの
磁界における磁束密度Ｂ、。が１６キロガウス以上、保
磁力が２エルステッド以下で、比電気抵抗および熱膨脹
係数が小さいので、リードスイッチのリード片用軟質磁
性合金として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＦｅ−４０％Ｃｏ−２％Ｗ−２％Ｔａ合金の磁
気特性と冷間加工率との関係を示した特性図、第２図はＦ　ｅ−４０％Ｃ０−２％Ｗ−２％Ｔａ合金の
磁気特性と加熱温度との関係を示した特性図である。第１図ンン関刀ロエ率　（％）

Claims

【特許請求の範囲】１、重量比にてコバルト２０〜６５％、クロム、モリブ
デン、バナジウムおよびニオブのそれぞれ５％以下、タ
ングステン、タンタルのそれぞれ１０％以下の１種ある
いは２種以上の合計０．０１〜１０％および残部鉄と少
量の不純物とからなり、５０エルステッドの磁界におけ
る磁束密度が１６キロガウス以上および保磁力が２エル
ステッド以下であるリード片用軟質磁性合金を用いたこ
とを特徴とするリードスイッチ。２、重量比にてコバルト２０〜６５％、クロム、モリブ
デン、バナジウムおよびニオブのそれぞれ５％以下、タ
ングステン、タンタルのそれぞれ１０％以下の１種ある
いは２種以上の合計０．０１〜１０％および残部鉄を主
成分とし、副成分として、チタン、アルミニウム、珪素
、ジルコニウム、ゲルマニウム、インジウム、錫および
アンチモンのそれぞれ３％以下、ニッケル、銅、ハフニ
ウムおよびマンガンのそれぞれ５％以下、ベリリウム、
金、銀、白金族元素および希土類元素のそれぞれ２％以
下の１種あるいは２種以上の合計０．０１〜１０％と、
少量の不純物とからなり、５０エルステッドの磁界にお
ける磁束密度が１６キロガウス以上および保磁力が２エ
ルステッド以下を有するリード片用軟質磁性合金を用い
たことを特徴とするリードスイッチ。