JPH0459950A

JPH0459950A - 磁気特性、冷間加工性の優れたＦｅ‐Ｃｏ系合金

Info

Publication number: JPH0459950A
Application number: JP17189590A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; 義信本蔵; Hitokatsu Usami; 宇佐美　仁克
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1992-02-26

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、磁気特性、冷間加工性がともに優れ、電気機
器などの磁気回路用材料に適したＦｅ−Ｃｏ系合金に関
するものである。

（従来技術）近年、電気機器などの磁気回路に対し、高性能化、小型
軽量化への要求が非常に強くなり、要求を実現可能にす
るために、飽和磁束密度の高い材料の開発が強く要求さ
れている。

従来から知られている高い飽和磁束密度を有する合金と
しては、Ｃｏを重量比で３５〜５０％程度含有するＦｅ
−Ｃｏ系合金があり、その中でも特にＦｅ−３５％Ｃｏ
合金、Ｆｅ−５０％Ｃｏ合金がよく知られている。これ
らの合金は、２４０００Ｇ以上の高い飽和磁束密度を有
し、保磁力についても非常に優れているが、５０％Ｃｏ
を中心とする組成で規則格子を形成するために極めて脆
く、冷間加工性が著しく劣るため、限定された形状の製
品しか製造できず問題となっていた。

その後、前述したＦｅ−Ｃｏ系合金の冷間加工性を改善
するために研究が進められた結果、■がＦｅ−Ｃｏ系合
金の規則格子化を抑制し、冷間加工性を改善できること
が明らかとなり、Ｆｅ−４９％Ｃ０−２％Ｖ合金が開発
され、現在でも使用されている。しかしながらこの合金
は、■を２％添加した結果、飽和磁束密度が２３０００
Ｇまで低下すると同時に、αからＴ相への変態温度が大
きく低下したため、磁気焼鈍時の変態歪による飽和磁束
密度の悪化を避けるためには、焼鈍温度を低く抑えなけ
ればならず、磁気焼鈍後の加工歪の消失が不完全となる
ため、保磁力までも悪化させてしまう結果となった。さ
らに、Ｃｏ含有量が高いこと、熔解後凝固時の渦流れが
悪いため鋼塊表面に凹凸が大きくなり、鋼塊表面の皮削
り量が多くなることから価格高となり、用途拡大の障害
となり問題となっていた。

（発明が解決しようとする課題）本発明はＦｅ−３５％Ｃｏ合金およびＦｅ−５０％Ｃｏ
合金と比べて、冷間加工性を著しく改善することにより
、フープ圧延など薄板の製造を可能とし、フープ圧延可
能な材料では最高の飽和磁束密度を有し、かつＦｅ−４
９％Ｃ０−２％■合金に比べ同等以上の保磁力で、しか
も低価格のＦｅ−Ｃｏ系合金を提供することを目的とし
て提案されたものである。

（課題を解決するための手段）本発明者は、Ｆｅ−Ｃｏ系合金の持つ脆さが、Ｆｅ、Ｃ
ｏの１対１！ｆｆｌ成の規則格子の形成と、それに伴う
硬さの上昇が原因であることに注目し、脆さの改善、冷
間加工性の向上のためには、Ｃ。

含有量を規則格子の組成である重量比で５１．３５χ（
原子数比５０χ）から低下させることにより規則度を低
下する必要があると考えた。また、磁気特性の低下を最
小限に抑えて冷間加工性を向上させるためには、■より
も少ない添加量で規則度を低下し、冷間加工性を向上さ
せることのできる別の成分元素を見つける必要があると
考えた。そこで、Ｃｏ含有量を最高の飽和磁束密度が確
保できる３５％程度まで下げることにより規則度を低下
させ、さらに種々の合金元素を添加し、単位添加量当た
りの規則度の減少と冷間加工性の向上の程度を調査した
。その結果、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂの５元素が■
に比べ非常に効果が大きく、０．００５から０．３０な
いし０．４０％のわずかな添加量で２％の■を添加した
場合より大きな規則度の減少とそれに伴う大きな冷間加
工性向上効果が得られることを見出した。特にＺｒはそ
の効果が大きいので、Ｆｅ−３５％Ｃｏ合金に０．００
５〜０．３０％のＺｒを添加し、必要に応じてＴｉ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｂを添加することにより、Ｆｅ−３５％Ｃｏ
合金に比べ飽和磁束密度を低下させることなく冷間加工
性を向上させることに成功したものである。また、本発
明のもう１つの狙いである保磁力の改善については、Ｃ
ｏを５０％程度含有するＦｅ合金に比べ若干劣る保磁力
を、冷間加工性向上元素添加量を大幅に低減して変態温
度の低下を従来のＦｅ−４９％Ｇｏ−２％■合金に比べ
】００°Ｃ程度少なく抑え、高い磁気焼鈍温度による熱
処理を可能とした結果、従来のＦｅ−４９％Ｃ０−２％
Ｖ合金に比べ同等以上の保磁力を得ること可能としたも
のである。

さらに、本発明者は鋼塊表面肌を改善できる成分系につ
いても研究を進めた結果、前記発明にＳｉを少量添加す
ると改善効果が大きく、しかも少量であれば磁気特性が
ほとんど低下しないことを確認したものである。

すなわち、本発明の第１発明は、重量比にしてＣｏ：３
３〜３７％、Ｚｒ　：　０．００５〜０．３０％、Ｃ＋
Ｎ：０，０２％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物
元素からなることを特徴とする特許であり、第２発明は第１発明にＳｉを０．０３〜０、３
０％含有させ鋼塊表面肌を改善し、歩留向上によるコス
トダウンを可能にしたものである。

また、第３発明は第１発明の成分にＴｉ：０。

００５〜０．３０％、Ｎｂ：０．００５〜０．３０％、
Ｔａ　：　０．００５〜０．３０％、Ｂ：０。

０１〜０．４０％のうち１種または２種以上を含有させ
、冷間加工性をさらに向上させたものであり、第４発明
は第３発明にＳｉを０．０３〜０。

３０％含有させ鋼塊表面肌を改善し、歩留向上によるコ
ストダウンを可能にしたものである。

次に本発明である磁気特性、冷間加工性に優れたＦｅ−
Ｃｏ系合金の成分組成の限定理由について説明する。

Ｃｏ；３３〜３７％Ｃｏは本発明にとって、優れた飽和磁束密度、保磁力を
確保するために必要不可欠な基本元素であり、その効果
を得るためには３３％以上含有させる必要がある。しか
し、３７％を越えて含有させると規則度が増加し、冷間
加工性が悪くなるとともにコストも高くなる。

Ｚｒ；０．００５％〜０．３０％Ｚｒは本発明において最も重要な元素であり、冷間加工
性を大幅に改善する効果を有し、その効果を得るために
は０．００５％以上の含有が必要である。しかし、過剰
に含有させると飽和磁束密度が低下するとともに変態温
度も下がり、保磁力も悪化するので、その上限を０．３
０％とした。

Ｃ＋Ｎ；０．０２％以下Ｃ，Ｎは溶解、製鋼時に不純物として混入するが、飽和
磁束密度を低下させるのでできるだけ低減することが望
ましく、その上限を０．０２％とした。

Ｓｉ；０．０３〜０．３０％Ｓｉ４，を鋼塊の表面肌を改善し、歩留向上に効果のあ
る元素であり、その効果を得るためには０。

０３％以上含有させる必要がある。しがし、多量の含有
は飽和磁束密度を低下させるため、その上限を０．３０
％とした。

Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ　；　０．００５〜０．３０％Ｔｉ，
Ｎｂ，ＴａはＺｒと同様に冷間加工性を改善する元素で
あり、その効果を得るためには３元素ともに０．００５
％以上含有させる必要がある。しかし、０．３０％を越
えて含有させると飽和磁束密度が低下するとともに変態
温度が下がり、保磁力も悪化する。

Ｂ；０．０１〜０．４０％Ｂは結晶粒界に集まり、粒界の結合力を増すことにより
冷間加工性を改善する元素である。前記効果を得るため
には０．０１％以上含有させることが必要である。しか
し、０．４０％を越えて含有するとＴｉ，Ｎｂ，Ｔａと
同様に飽和磁束密度と保磁力が悪化する。

（実施例）次に本発明の特徴を従来合金、比較合金と比べて実施例
でもって明らかにする。第１表は供試合金の化学成分を
示すものである。

（以下余白）第１表において、１〜３合金は第１発明、４〜６合金は
第２発明、７〜１２合金は第３発明、１３〜１８合金は
第４発明である。１９〜２１合金は比較合金であり、２
２〜２４合金は従来合金で２２はＦｅ−３５％Ｃｏ合金
、２３はＦｅ−５０％Ｃｏ合金、２４はＦｅ−４９％Ｃ
０−２％■合金である。

第１表の供試合金は電気炉で溶製し、１２００°Ｃにて
熱間圧延後、８００°Ｃで１時間保持後水冷にて不規則
化処理を施し、冷間圧延後、９５０°Ｃで２時間（２４
合金については８５０°Ｃで４時間）保持後炉冷にて磁
気焼鈍したものである。前述した製造条件で製造した供
試合金を使用して飽和磁束密度、保磁力、圧縮変形抵抗
、限界加工率を測定した結果を第２表に示す。

磁気特性は、直流型ＢＨトレーサを用い、試験片として
外径２４ｍｍφ、内径１６ｍｍφ、厚さ１６ｍｍのリン
グ試験片を作製し、飽和磁束密度と保磁力を測定した。

圧縮変形抵抗、限界加工率については、直径２０ｍｍ、
高さ３０ｍｍの円筒形状の試験片を作製し、日本塑性加
工学会基準に準拠した同心円満付形状の工具を用いて１
００ｔｏｎアムスラー試験機にて試験片に圧縮変形を与
え、加工荷重、圧縮時の割れの有無を測定したものであ
る。第２表に記載した値は圧縮変形抵抗については、圧
縮率５０％の時の加工荷重をその時の試験片最大直径か
ら計算した断面積で除した値であり、限界加工率りこつ
いては、圧縮率８３％まで試験を行い、最後まで割れの
生しなかった供試合金については○、途中で割れの生じ
た供試合金については割れの生じた時の圧縮率を示した
ものである。

（以下余白）第２表から明らかなように、比較合金である１９合金は
、Ｚｒを必要以上に含有させたため、冷間加工性は優れ
ているが、飽和磁束密度、保磁力が劣るものであり、２
０合金は、不純物として含有するＣ、Ｎを製鋼時に除去
することが不十分であったため、飽和磁束密度、保磁力
が劣るものであり、２１合金はＳｉを必要以上に含有さ
せたため、飽和磁束密度が下がると同時に変態温度も低
下し、保磁力が劣化したものである。

一方、従来合金である２２．２３合金はそれぞれＦｅ−
３５％Ｃｏ合金、Ｆｅ−５０％Ｃｏ合金に相当するが、
前述したように冷間加工性向上のための規則格子化抑制
元素が添加されていないので、非常に脆く、著しく冷間
加工性が劣るものであり、Ｆｅ−４９％Ｃ０−２％■合
金に相当する２４合金は、飽和磁束密度、保磁力、冷間
加工性がともに劣るものである。

これらの比較合金、従来合金に対し、本発明の１〜１８
合金は、飽和磁束密度２４０００Ｇ以上、保磁力］、、
３００．以下という優れた磁気特性を有し、かつ圧縮変
形抵抗９２ｋｇｆ／ｍｍ”以下、限界加工率８３％以上
という優れた冷間加工性を有している。

（発明の効果）本発明のＦｅ−Ｃｏ系合金は以上詳述したように、Ｃｏ
を３５％程度含有したＦｅ−Ｃｏ合金に０．００５〜０
．３０％のＺｒを添加し、さらに必要に応じてＴｉ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｂのうち１種または２種以上を少量添加する
ことにより、従来のＦｅ−５０％Ｃｏ合金、Ｆｅ−３５
％Ｃｏ合金に比べ、飽和磁束密度、保磁力などの磁気特
性を損なうことなく、冷間加工性を大幅に向上させたも
のであり、フープ圧延など薄板の製造を可能としたもの
である。従って、本発明は電気機器などの磁気回路の高
性能化、小型軽量化を可能とするものであり、産業上高
い実用性を有するものである。

Claims

【特許請求の範囲】１、重量比にしてＣｏ：３３〜３７％、Ｚｒ：０．００
５〜０．３０％、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下を含有し、残
部がＦｅおよび不純物元素からなることを特徴とする磁
気特性、冷間加工性の優れたＦｅ−Ｃｏ系合金。２、重量比にしてＣｏ：３３〜３７％、Ｚｒ：０．００
５〜０．３０％、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下を含有し、さ
らにＳｉ：０．０３〜０．３０％を含有し、残部がＦｅ
および不純物元素からなることを特徴とする磁気特性、
冷間加工性の優れたＦｅ−Ｃ０系合金。３、重量比にしてＣｏ：３３〜３７％、Ｚｒ：０．００
５〜０．３０％、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下を含有し、さ
らにＴｉ：０．００５〜０．３０％、Ｎｂ：０．００５
〜０．３０％、Ｔａ：０．００５〜０．３０％、Ｂ：０
．０１〜０．４０％のうち１種または２種以上を含有し
、残部がＦｅおよび不純物元素からなることを特徴とす
る磁気特性、冷間加工性の優れたＦｅ−Ｃｏ系合金。４、重量比にしてＣｏ：３３〜３７％、Ｚｒ：０．００
５〜０．３０％、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下を含有し、さ
らにＳｉ：０．０３〜０．３０％と、Ｔｉ：０．００５
〜０．３０％、Ｎｂ：０．００５〜０．３０％、Ｔａ：
０．００５〜０．３０％、Ｂ：０．０１〜０．４０％の
うち１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不
純物元素からなることを特徴とする磁気特性、冷間加工
性の優れたＦｅ−Ｃｏ系合金。