JPH04358045A - Ni−Cr−Fe系軟質磁性合金 - Google Patents

Ni−Cr−Fe系軟質磁性合金

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JPH04358045A
JPH04358045A JP3174293A JP17429391A JPH04358045A JP H04358045 A JPH04358045 A JP H04358045A JP 3174293 A JP3174293 A JP 3174293A JP 17429391 A JP17429391 A JP 17429391A JP H04358045 A JPH04358045 A JP H04358045A
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JP
Japan
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weight
magnetic
content
alloy
magnetic permeability
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Pending
Application number
JP3174293A
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English (en)
Inventor
Takuji Hara
卓司 原
Takuji Okiyama
沖山 卓司
Toshihiko Takemoto
敏彦 武本
Yutaka Kawai
川合 裕
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14708—Fe-Ni based alloys

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高Niパーマロイ(J
IS−PC)に匹敵する磁気特性を有するNi−Cr−
Fe系軟質磁性合金に関する。
【0002】
【従来の技術】Ni−Fe系合金は、磁気ヘッドのケー
ス材,カセットテープの磁気遮蔽材等の磁気シールド部
材や各種電気機器の鉄心材料として広く使用されている
。この系統に属する代表的な材料として、Mo,Cr,
Cu等を含む高Niパーマロイ(JIS−PC)がある
。高Niパーマロイは、高透磁率及び高耐食性を呈する
ものの、70重量%を超えるNi及びMoを含有してい
ることから、高価なものとなる。そのため、高Niパー
マロイの使用には、経済的な面からの制約が加わる。
【0003】また、高価な高Niパーマロイに代えて、
Ni含有量を45重量%程度に比較的低下させた低Ni
パーマロイ(JIS−PB)が使用されている。低Ni
パーマロイは、飽和磁束密度B10が15,000Gと
高いものの、実効透磁率μe が高Niパーマロイに比
較し極めて劣っている。そのため、高い磁気特性が要求
される用途には、依然として高Niパーマロイを使用せ
ざるをえない。
【0004】このようなことから、高Niパーマロイに
匹敵する磁気特性をもち、しかも低Niパーマロイ或い
はそれ以下の安価な軟質磁性合金の開発が望まれている
。本発明者等は、この要望に応えるため、特定された割
合でNi及びCrを含有させることにより飽和磁束密度
及び実効透磁率を改善した軟質磁性合金を開発し、特願
平1−227445号,特願平2−78215号等とし
て出願した。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】Ni−Cr−Fe系合
金は、Ni−Fe系合金に比較して不純物が磁気特性に
与える影響が大きい。この不純物に起因した磁気特性の
劣化を防止するため、特願平1−22745号では、S
,B,O等の不純物含有量を規制した。
【0006】本発明は、この不純物規制による磁気特性
の向上を更に発展させ、安定して最大透磁率μm ≧1
00,000のNi−Cr−Fe系軟質磁性合金を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のNi−Cr−F
e系軟質磁性合金は、その目的を達成するため、30〜
55重量%のNi及び14重量%以下のCrを含有する
Ni−Cr−Fe系合金において、S≦0.0010重
量%及びO≦0.0024重量%で且つS+O≦0.0
032重量%となるようにS及びOを規制し、更にSi
≦0.30重量%,Mn≦0.80重量%,P≦0.0
3重量%及びAl≦0.30重量%となるようにSi,
Mn,P及びAlを規制したことを特徴とする。
【0008】35〜40重量%のNiを含有するNi−
Cr−Fe系軟質磁性合金においては、3×(Ni%)
−5×(Cr%)≦80の条件で5〜14重量%のCr
を含有させることが好ましい。また、40〜52重量%
のNiを含有するNi−Cr−Fe系軟質磁性合金にお
いては、50≦(Ni%)+4×(Cr%)≦60の条
件で5重量%以下のCrを含有させることが好ましい。
【0009】
【作  用】本発明者等の研究によるとき、Ni−Cr
−Fe系軟質磁性合金に含まれるSやO等の不純物は、
Si,Mn,Al,P等の元素と相俟つて硫化物,酸化
物等を形成し、非金属介在物としてマトリックスに分散
される。この非金属介在物は、熱処理等で目標とする方
位をもつ結晶を成長させるときインヒビターとして働き
、また得られた軟質磁性合金に磁場をかけた状態では磁
壁の移動を阻害する。その結果、最大透磁率μm ,初
期透磁率μi 等の磁気特性が低下する。
【0010】非金属介在物による悪影響を無くすために
は、合金中に含まれるS,O等の不純物元素及びSi,
Mn,Al等の含有量を極力低下させることが必要であ
る。しかし、実際の溶製工程からするとき、これらの元
素を完全に無くすことはできない。本発明者等は、工業
的に製造可能で且つ最大透磁率μmが100,000以
上の磁気特性を得るために必要なS含有量の上限,O含
有量の上限及びSi,Mn,Al,P含有量の上限を多
数の実験から見出した。
【0011】すなわち、S≦0.0010重量%及びO
≦0.0024重量%で且つS+O≦0.0032重量
%となるようにS及びOを規制し、Si≦0.30重量
%,Mn≦0.80重量%,P≦0.03重量%及びA
l≦0.30重量%に規制するとき、最大透磁率μm 
≧100,000のNi−Cr−Fe系軟質磁性合金を
安定して得ることが可能となる。
【0012】以下、本発明のNi−Cr−Fe系軟質磁
性合金の成分及びその含有量について説明する。 Ni:透磁率を向上させるために、必要な合金元素であ
る。Ni含有量が35重量%未満では、最大透磁率μm
 100,000以上の高い透磁率が得られない。また
、Niの含有量が55重量%を超えるものにあっては、
合金のコストを上げることは勿論、飽和磁束密度及び最
大透磁率が低下する傾向を示す。このようなことから、
本発明においては、Niの含有量を35〜55重量%の
範囲に設定した。
【0013】Cr:透磁率を向上させる上で重要な合金
元素であり、14重量%以下のCr含有量が必要である
。最大透磁率μm を100,000以上とするために
は、Niが35〜40重量%の範囲では5〜14重量%
のCrを必要とし、且つCrとNiとの間に3×(Ni
%)−5×(Cr%)≦80の関係を維持する。また、
Niが40〜52重量%の範囲では0.5〜5重量%の
Crを必要とし、且つCrとNiとの間に5≦(Ni%
)+4×(Cr%)≦60の関係を維持させる。
【0014】S及びO:磁気特性を向上させる上から、
可能な限り下げることが好ましい。特に、磁気焼鈍時に
透磁率を低下させる傾向があるために、S≦0.001
0重量%及びO≦0.0024重量%に規制することが
必要である。また、S+O≦0.0032重量%を満足
させるとき、図1に示すように初期透磁率μi が格段
に向上する。
【0015】Si:脱酸に必要な元素であるが、過剰な
Siの含有は、図2に示すように最大透磁率μm を低
下させる。そこで、Si含有量の上限を0.30重量%
に規定した。
【0016】Mn:脱酸及び脱硫に必要な元素であるが
、過剰なMnの含有は、図3に示すように最大透磁率μ
m 及び飽和磁束密度B10を低下させる。そこで、本
発明においては、Mn含有量の上限を0.80重量%に
規定した。
【0017】Al:脱酸に必要な元素であるが、過剰の
Alを含有するとき、最大透磁率μm及び飽和磁束密度
B10が図4に示すように低下する。そこで、Al含有
量を0.30重量%以下とした。
【0018】P:原料等から混入する元素であり、過剰
のP含有は図5に示すように最大透磁率μm を低下さ
せる。そこで、本発明においては、P含有量を0.03
重量%以下に制限した。
【0019】なお、本発明者等は、前述した特願平1−
227445号で、S+O+Bを0.008重量%以下
に規制することにより、Ni−Cr−Fe系軟質磁性合
金の磁気特性を改善する方法を紹介している。Bは、鋳
造性,熱間加工性等の改善を図るために添加される元素
であるが、軟質磁性合金としての磁気特性に悪影響を与
える。そこで、特願平1−227445号では、B≦0
.005重量%且つS+O+B≦0.008重量%との
規制をしている。しかし、Bは、本来拡散し易い元素で
あり、水素雰囲気中で行われる磁気焼鈍時の焼鈍条件を
選択することにより完全に除去することができる。この
点で、本発明は、Bに関する制約を緩和した利点も兼ね
備えている。
【0020】
【実施例】以下、実施例によって、本発明を具体的に説
明する。
【0021】実施例1:表1に示した組成の合金を真空
溶解し、インゴットに鋳造した。このインゴットに熱間
圧延及び冷間圧延を施して、板厚0.5mmの冷延板を
製造した。得られた冷延板から、外径45mm,内径3
3mmの環状試験片を切り出した。各試験片に、110
0℃の水素雰囲気中で1時間加熱する磁気焼鈍を施した
。
【0022】
【表1】
【0023】焼鈍後の各試験片の組織を調べたところ、
(S+O)含有量0.0032重量%を境として、結晶
粒径が大きく変わっていた。すなわち、(S+O)含有
量が0.0032重量%を超える試験片では120〜1
40μmの比較的細かな結晶粒が形成されているのに対
し、(S+O)含有量が0.0032重量%以下の試験
片では200〜220μmの比較的大きな結晶粒が形成
されていた。
【0024】また、試験片の磁気特性をJIS  C2
531に基づいて調べ、初期透磁率μi 及び最大透磁
率μm を測定した。そして、初期透磁率μi を(S
+O)含有量との関係で調べたところ、図1に示すよう
に(S+O)=32ppm(0.0032重量%)を境
として、(S+O)≦32ppmで約20,000近く
の高い初期透磁率μi を示すことが判った。最大透磁
率μm についても、(S+O)≦32ppmを境とし
て同様の傾向を示すことが判った。また、この領域では
、結晶粒径が200〜220μmと大きなものであった
。
【0025】これに対し、(S+O)>32ppmの領
域では、臨界的に結晶粒径が120〜140μmと細か
くなっており、初期透磁率μi も10,000以下に
低下していた。なお、図1には、表1に掲げた試験番号
1〜7の他に、S及びO含有量がそれぞれ異なるものも
掲げられている。
【0026】実施例2:表2に示した基本組成の合金を
真空溶解し、インゴットに鋳造した。このインゴットに
熱間圧延及び冷間圧延を施し、板厚0.5mmの冷延板
を製造した。得られた冷延板から、外径45mm,内径
33mmの環状試験片を切り出した。各試験片に、11
00℃の水素雰囲気中で1時間加熱する磁気焼鈍を施し
た。
【0027】
【表2】
【0028】表2の基本組成において、Si,Mn,A
l及びPの含有量が種々異なるものを用意し、それら元
素の含有量が磁気特性に与える影響を調べた。なお、磁
気特性は、JIS  C2531に基づいて調べた。そ
の結果、図2〜5に示すように、Si=0.30重量%
,Mn=0.80重量%,Al=0.30重量%及びP
=0.03重量%を境として、磁気特性に変化が見られ
た。すなわち、Si≦0.30重量%,Mn≦0.80
重量%,Al≦0.30重量%及びP≦0.03重量%
で良好な磁気特性が得られているのに対し、Si>0.
30重量%,Mn>0.80重量%,Al>0.30重
量%或いはP>0.03重量%では透磁率又は飽和磁束
密度が低下している。
【0029】このように、元素含有量に応じて透磁率が
大きく変わるのは、焼鈍時の結晶成長及び磁壁に移動に
、主として非金属介在物が影響を与えていることに起因
するものと推察される。したがって、合金中に含まれる
S及びOを極力低下させると共に、Si,Mn,Al及
びPを規制することによって、非金属介在物の影響を実
質的になくし、100,000以上の高い最大透磁率μ
m を呈する軟質磁性合金を安定して製造することが可
能となった。
【0030】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のNi−
Cr−Fe系軟質磁性合金においては、S及びO含有量
、更にSi,Mn,Al及びP含有量を規制することに
より、初期透磁率μi ,最大透磁率μm 等の磁気特
性を改善している。そして、100,000以上の高い
最大透磁率μm を呈する軟質磁性合金が低Ni含有量
で安定して得られるため、従来の高価な高Niパーマロ
イに代わるものとして有望な磁性材料となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】  (S+O)含有量と初期透磁率μi との
関係を表したグラフ
【図2】  Si含有量が磁気特性に与える影響を表し
たグラフ
【図3】  Mn含有量が磁気特性に与える影響を表し
たグラフ
【図4】  Al含有量が磁気特性に与える影響を表し
たグラフ
【図5】  P含有量が磁気特性に与える影響を表した
グラフ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  30〜55重量%のNi及び14重量
    %以下のCrを含有するNi−Cr−Fe系合金におい
    て、S≦0.0010重量%及びO≦0.0024重量
    %で且つS+O≦0.0032重量%となるようにS及
    びOを規制し、更にSi≦0.30重量%,Mn≦0.
    80重量%,P≦0.03重量%及びAl≦0.30重
    量%となるようにSi,Mn,P及びAlを規制したこ
    とを特徴とするNi−Cr−Fe系軟質磁性合金。
  2. 【請求項2】  3×(Ni%)−5×(Cr%)≦8
    0の条件で35〜40重量%のNi及び5〜14重量%
    のCrを含有するNi−Cr−Fe系合金において、S
    ≦0.0010重量%及びO≦0.0024重量%で且
    つS+O≦0.0032重量%となるようにS及びOを
    規制し、更にSi≦0.30重量%,Mn≦0.80重
    量%,P≦0.03重量%及びAl≦0.30重量%と
    なるようにSi,Mn,P及びAlを規制したことを特
    徴とするNi−Cr−Fe系軟質磁性合金。
  3. 【請求項3】  50≦(Ni%)+4×(Cr%)≦
    60の条件で40〜52重量%のNi及び5重量%以下
    のCrを含有するNi−Cr−Fe系合金において、S
    ≦0.0010重量%及びO≦0.0024重量%で且
    つS+O≦0.0032重量%となるようにS及びOを
    規制し、更にSi≦0.30重量%,Mn≦0.80重
    量%,P≦0.03重量%及びAl≦0.30重量%と
    なるようにSi,Mn,P及びAlを規制したことを特
    徴とするNi−Cr−Fe系軟質磁性合金。
JP3174293A 1991-06-04 1991-06-04 Ni−Cr−Fe系軟質磁性合金 Pending JPH04358045A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0818550A1 (de) * 1996-07-12 1998-01-14 Krupp VDM GmbH Korrosionsbeständige weichmagnetische Eisen-Nickel-Chrom-Legierung
WO1998038725A1 (fr) * 1997-02-26 1998-09-03 Seiko Instruments Inc. Moteur pas a pas

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0818550A1 (de) * 1996-07-12 1998-01-14 Krupp VDM GmbH Korrosionsbeständige weichmagnetische Eisen-Nickel-Chrom-Legierung
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