JPH0645848B2 - 磁気記録再生ヘッド用耐摩耗性高透磁率合金の製造法ならびに磁気記録再生ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流磁界における磁気特性および耐摩耗性がす
ぐれ、鍛造加工が容易で磁気記録再生ヘッドに好適な高
透磁率合金の製造法ならびに磁気記録再生ヘッドに関す
るものである。

テープレコーダーなどの磁気記録再生ヘッドは交流磁界
において作動するものであるから、これに用いられる磁
性合金は高周波磁界における実効透磁率が高いことが必
要とされ、また磁気テープが接触して摺動するため耐摩
耗性が良好であることが望まれている。現在、耐摩耗性
にすぐれた磁気ヘッド用磁性合金としてはセンダスト
（Ｆｅ−Ｓi−Ａｌ系合金）およびフェライト（ＭnＯ−
ＺnＯ−Ｆe₂Ｏ_３）があが、これらは非常に硬く脆いた
め、鍛造、圧延加工が不可能で、ヘッドコアの製造には
研削、研磨の方法が用いられており、従ってその成品は
高価である。またセンダストは飽和磁束密度は大きいが
薄板にできないので高周波磁界における実効透磁率が比
較的小さい。またフェライトは実効透磁率は大きいが、
飽和磁束密度が5000Ｇ以下で小さいのが欠点である。他
方パーマロイ（Ｎi−Ｆｅ系合金）は鍛造、圧延加工お
よび打抜きは容易で量産性にすぐれているが、軟く摩耗
しやすいのが大きな欠点である。

本発明者らはＮi−Ｆｅ系合金の磁気特性および、耐摩
耗性の改善について幾多研究を行った結果、Ｎi−Ｆｅ
系合金にIIａ族元素ストロンチウムおよびバリウムの１
種または２種の合計0.001 〜５％および副成分を添加す
ることにより目的を達成したのである。

本発明の特徴とする所は下記の点にある。

第１発明 重量比にてニッケル30〜90％、ストロンチウムおよびバ
リウムの１種または２種の合計0.001 〜５％、少量の不
純物と残部鉄からなる合金を主成分とし、副成分として
銅30％以下、タングステン，ニオブ，タンタル，マンガ
ンのそれぞれ15％以下、モリブデン，コバルトのそれぞ
れ10％以下、クロム，バナジウム，チタン，ケイ素，ゲ
ルマニウム，ガリウム，インジウム，タリウムのそれぞ
れ５％以下、アルミニウム，ジルコニウム，ハフニウ
ム，希土類元素，白金族元素のそれぞれ３％以下、ベリ
リウム，錫，アンチモン，ホウ素，リンのそれぞれ２％
以下の１種または２種以上の合計0.01〜30％を含有して
なる合金を600 ℃以上融点以下の温度で非酸化性雰囲気
あるいは真空中において、少くとも１分間以上100 時間
以下の組成に対応した適当時間加熱した後、600 ℃以上
の温度から100 ℃／秒〜１℃／時の組成に対応した適当
な速度で常温まで冷却することを特徴とする磁気記録再
生ヘッド用耐摩耗性高透磁率合金の製造法。

第２発明 重量比にてニッケル30〜90％、ストロンチウムおよびバ
リウムの１種または２種の合計0.001 〜５％、少量の不
純物と残部鉄からなる合金を主成分とし、副成分として
銅30％以下、タングステン，ニオブ，タンタル，マンガ
ンのそれぞれ15％以下、モリブデン，コバルトのそれぞ
れ10％以下、クロム，バナジウム，チタン，ケイ素，ゲ
ルマニウム，ガリウム，インジウム，タリウムのそれぞ
れ５％以下、アルミニウム，ジルコニウム，ハフニウ
ム，希土類元素，白金族元素のそれぞれ３％以下、ベリ
リウム，錫，アンチモン，ホウ素，リンのそれぞれ２％
以下の１種または２種以上の合計0.01〜30％を含有して
なる合金を600 ℃以上融点以下の温度で非酸化性雰囲気
あるいは真空中において少くとも１分間以上100 時間以
下の組成に対応した適当時間加熱した後、600 ℃以上の
温度から100 ℃／秒〜１℃／時の組成に対応した適当な
速度で常温まで冷却し、これをさらに600 ℃以下の温度
で非酸化性雰囲気中あるいは真空中において１分間以
上、100 時間以下加熱し、冷却することを特徴とする磁
気記録再生ヘッド用耐摩耗性高透磁率合金の製造法。

第３発明 重量比にてニッケル30〜90％、ストロンチウムおよびバ
リウムの１種または２種の合計0.001 〜５％、少量の不
純物と残部鉄からなる合金を主成分とし、副成分として
銅30％以下、タングステン，ニオブ，タンタル，マンガ
ンのそれぞれ15％以下、モリブデン，コバルトのそれぞ
れ10％以下、クロム，バナジウム，チタン，ケイ素，ゲ
ルマニウム，ガリウム，インジウム，タリウムのそれぞ
れ５％以下、アルミニウム，ジルコニウム，ハフニウ
ム，希土類元素，白金族元素のそれぞれ３％以下、ベリ
リウム，錫，アンチモン，ホウ素，リンのそれぞれ２％
以下の１種または２種以上の合計0.01〜30％を含有して
なる耐摩耗性高透磁率合金を用いた磁気記録再生ヘッ
ド。

本発明の合金を造るには、まず主成分のニッケル30〜90
％、ストロンチウムおよびバリウムの１種または２種以
上の合計0.001 〜５％および残部鉄の適当量を非酸化性
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、適当な脱酸剤、脱硫剤を少量添加してでき
るだけ不純物を取り除き、これに副成分として銅30％以
下、タングステン，ニオブ，タンタル，マンガンのそれ
ぞれ15％以下、モリブデン，コバルトのそれぞれ10％以
下、クロム，バナジウム，チタン，ケイ素，ゲルマニウ
ム，ガリウム，インジウム，タリウムのそれぞれ５％以
下、アルミニウム，ジルコニウム，ハフニウム，希土類
元素，白金族元素のそれぞれ３％以下、ベリリウム，
錫，アンチモン，ホウ素，リンのそれぞれ２％以下の１
種または２種以上の合計0.01〜30％の定量を添加して充
分に撹拌し、組成的に均一な溶融合金を造る。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、さらにこれを高温に加熱し熱間鍛造熱間圧延および
冷間圧延などの成形加工を施して目的の形状のもの、例
えば厚さ0.1 mmの薄板を造る。

次にその薄板から目的の形状、寸法のものを打抜き、こ
れを適当な非酸化性雰囲気中あるいは真空中で再結晶温
度以上、すなわち約600 ℃以上、特に800 ℃以上融点以
下の温度に１分間以上100 時間以下加熱し、ついで組成
に対応した適当な速度、例えば100 ℃／秒〜１℃／時で
冷却する。合金の組成によってはこれをさらに約600 ℃
以下の温度（規則格子−不規則格子変態点以下の温
度）、特に200 〜600 ℃に１分間以上100 時間以下加熱
し、冷却することにより飽和磁束密度5000Ｇ以上を有
し、耐摩耗性にすぐれた高透磁率磁性合金を得ることが
できる。

上記の溶体化温度から規則−不規則格子変態点（約600
℃）以上の温度までの冷却は、急冷しても徐冷しても得
られる磁性には大した変りはないが、この変態点以下の
冷却速度は磁性に大きな影響を及ぼす。すなわちこの変
態点以上の温度より100 ℃／秒〜１℃／時の組成に対応
した適当な速度で常温迄冷却することにより、地の規則
度が適度に調整され、すぐれた磁性が得られる。そして
上記の冷却速度の内100 ℃／秒に近い速度で急冷する
と、規則度が小さくなり、これ以上速く冷却すると規則
化が進まず、規則度はさらに小さくなり磁性は劣化す
る。しかしその規則度の小さい合金をその変態点以下の
200 ℃〜600 ℃に再加熱し冷却すると、規則化が進んで
適度な規則度となり磁性は向上する。地方、上記の変態
点以上の温度から、例えば１℃／時以下の速度で徐冷す
ると、規則化は進みすぎ、磁性は低下する。

次に本発明の実施例について述べる。

実施例１ 合金番号42（組成Ｎi−79.0％，Ｚn−0.7 ％，Ｓr−1.5
％，Ｂa−1.0 ％，残部Ｆｅ） 試料を造るには上記組成の合金材料の全重量800 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
溶かした後よく撹拌して溶融合金とした。

ついでこれを直径25mm、高さ170 mm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600 〜900 ℃の間で厚さ１mmまで熱
間圧延し、ついで常温で冷間圧延を施して0.1 mmの薄板
とし、それから外径45mm、内径33mmの環状板および磁気
ヘッドのコアを打ち抜いた。つぎにこれらに第１表に示
す種々な熱処理を施し、環状板で磁気特性を、またコア
を用いて磁気ヘッドを製造し、表面粗さ計で磁気テーブ
（ＣrＯ₂）による200 時間走行後の摩耗量を測定して第
１表のような結果を得た。

つぎに第２表には1150℃の真空中で２時間加熱した後、
600 ℃から種々な速度で常温まで冷却するか、あるいは
これをさらに600 ℃以下の温度で再加熱して、常温で測
定された代表的な合金の諸特性が示してある。

つぎに本発明合金のＳr およびＢa の添加効果について
図面によって詳細に述べる。第１図には78.5％Ｎi−Ｆe
−Ｂa 合金についてＢa 添加量と実効透磁率、飽和磁束
密度および摩耗量との関係を示し、第２図には79％Ｎi
−Ｆe−７％Ｎb−Ｂa合金についてＢa 添加量と実効透
磁率、飽和磁束密度および摩耗量との関係を示した。

第３図には78.5％Ｎi−Ｆe−Ｓr 合金についてＳr 添加
量と実効透磁率、飽和磁束密度および摩耗量との関係を
示し、第４図には79％Ｎi−Ｆe−７％Ｎb−Ｓr 合金に
ついてＳr 添加量と実効透磁率、飽和磁束密度および摩
耗量との関係を示した。

第５図は78.5％Ｎi−Ｆe−1.0 ％Ｓr −1.2 ％Ｂa 合金
にＣu ，Ｗ，Ｎb ，Ｔa あるいはＭn を添加した場合の
各元素の添加量と実効透磁率、飽和磁束密度および摩耗
量との関係を示す。

第６図は78.5％Ｎi−Ｆe−1.0 ％Ｓr−1.2 ％Ｂa 合金
にＭo ，Ｃo ，Ｃr ，ＶあるいはＴi を添加した場合の
各元素の添加量と実効透磁率、飽和磁束密度および摩耗
量との関係を示す。

第７図は78.5％Ｎi−Ｆe−1.0 ％Ｓr −1.2 ％Ｂa 合金
にＳi ，Ｇe ，Ｇa ，Ｉn ，又はＴｌ，を添加した場合
の各元素の添加量と実効透磁率、飽和磁束密度および摩
耗量との関係を示す。

第８図は78.5％Ｎi−Ｆe−1.0 ％Ｓr−1.2 ％Ｂa 合金
にＡｌ，Ｚr ，Ｈf ，Ｃe ，Ｐt 又はＢe ，Ｓn ，Ｓb
，ＢあるいはＰをそれぞれ添加した場合の各元素の添
加量と実効透磁率、飽和磁束密度および摩耗量との関係
を示す。

一般にストロンチウム又はバリウムの添加量の増加とと
もに実効透磁率は著しく増大し、摩耗量は減少する。し
かしストロンチウムおよびバリウムが５％以上では加工
が困難になり好ましくない。

本発明のこのような磁気特性の向上は溶解時におけるス
トロンチウムおよびバリウムの脱酸脱硫効果によって不
純物が除去され、合金組織を清浄にするとともに、スト
ロンチウムおよびバリウムの結晶型がニッケルおよび鉄
と同様に対称性のよい立方晶を形成するので、結晶磁気
異方性エネルギーが小さくなり、磁化し易い状態に成る
ものと考えられる。さらにＮi−Ｓr 系、Ｆe−Ｓr 系、
Ｎi−Ｂa 系およびＦe−Ｂa 系金属間化合物が微細に析
出して磁区を分割し磁壁を増加させるので、交流磁界に
おける磁壁の移動速度を相対的に減少させ、そのため渦
電流損失が小さくなり、大きな実効透磁率が得られるも
のと考えられる。また本発明合金の耐摩耗性の向上は、
大きな原子間距離を有するストロンチウム又はバリウム
を添加すると、Ｎi−Ｆｅ合金の地が固溶体硬化すると
ともに、強固な金属間化合物が地に微細に析出すること
によるものと考えられる。

さらに副成分として添加するＣu ，Ｗ，Ｎb ，Ｔa ，Ｍ
n ，Ｍo ，Ｃo ，Ｃr ，Ｖ，Ｔi ，Ｇe ，Ｇa ，Ｉn ，
Ｔｌ，Ａｌ，Ｓi ，Ｚr ，Ｈf 希土類元素，白金族元
素，Ｂe ，Ｓn ，Ｓb ，ＢおよびＰ等は本発明合金の実
効透磁率を高める効果があり、またＣo は飽和磁束密度
を高めるのに有効である。さらにＣu ，Ｗ，Ｎb ，Ｖ，
Ｔi ，Ｇe ，Ｉn ，Ｔｌ，Ａｌ，Ｓi ，Ｚr ，Ｈf 希土
類元素，白金族元素，Ｂe ，Ｓn ，Ｓb ，ＢおよびＰ等
は本発明合金の耐摩耗性を改善する効果が大きく、さら
にＮb ，Ｔa ，Ｍn ，Ｔi ，Ｓi ，希土類元素は鍛造加
工性を改善する効果が大きい。

要するに本発明合金は飽和磁束密度が5000Ｇ以上で実効
透磁率が高く、耐摩耗性がすぐれ、且つ加工性が良好な
ので磁気記録再生ヘッド用磁性合金として好適であるば
かりでなく、ＶＴＲおよび電子計算機の磁気記憶再生ヘ
ッドならびに普通の電気機器などに用いる磁性材料とし
ても非常に好適である。

次に本発明において合金の組織をニッケル30〜90％、ス
トロンチウム又はバリウムの１種または２種の合計0.00
1 〜５％および残部鉄と限定した理由およびこれに添加
する元素を銅30以下、タングステン，ニオブ，タンタ
ル，マンガンのそれぞれ15％以下、モリブデン，コバル
トのそれぞれ10％以下、クロム，バナジウム，チタン，
ケイ素，ゲルマニウム，ガリウム，インジウム，タリウ
ムのそれぞれ５％以下、アルミニウム，ジルコニウム，
ハフニウム，希土類元素，白金族元素のそれぞれ３％以
下、ベリリウム，錫，アンチモン，ホウ素，リンのそれ
ぞれ２％以下の１種または２種以上の合計0.01〜30％と
限定した理由は、実施例、第２表および図面第１図ない
し第８図から明らかなように、その組成範囲の飽和磁束
密度は5000Ｇ以上で、実効透磁率および耐摩耗性にすぐ
れ、且つ加工性も良好であるが、組成がこの範囲をはず
れると飽和磁束密度が5000Ｇ以下となり、実効透磁率が
低下し、摩耗が大きくなり、且つ加工が困難となり、磁
気記録再生ヘッドの材料として不適当となるからであ
る。すなわち、ストロンチウムおよびバリウムが0.001
％未満では添加効果が小さく、５％を越えると鍛造加工
が困難となる。そしてこれに副成分として銅30％以下、
タングステン15％、ニオブ15％、タンタル15％、マンガ
ン15％、モリブデン10％、クロム５％、バナジウム５
％、チタン５％、ゲルマニウム５％、ガリウム５％、イ
ンジウム５％、タリウム５％、アルミニウム３％、ケイ
素５％、ハフニウム３％、希土類元素３％、白金族元素
３％のそれぞれの範囲を越えて添加すると飽和磁束密度
が5000Ｇ以下となるからであり、ベリリウム２％、錫２
％、アンチモン２％、ホウ素２％、リン２％のそれぞれ
の範囲を越えて添加すると鍛造あるいは加工が困難とな
るからであり、Ｃo を10％を越え添加すると実効透磁率
が小さくなるからである。

なお、第２表より明らかなように、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｓｒ−
Ｂａ系合金に副成分の何れかを入れると実効透磁率は更
に大きくなり、また、硬度も高くなり、耐摩耗性が改善
されるのでこれらの副成分の添加は同一効果であり、同
効成分と見做し得る。また、希土類元素はスカンジウ
ム，イットリウムおよびランタン系元素からなるもので
あるが、その副成分添加効果は全く同一であり、白金族
元素は白金、イリジウム，ルテニウム，ロジウム，パラ
ジウム，オスミウムからなるが、その効果も全く同一で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は78.5％Ｎi−Ｆe−Ｂa 合金のバリウム量と実効
透磁率、飽和磁束密度および摩耗量との関係を示す特性
図、 第２図は79％Ｎi−Ｆe−７％Ｎb−Ｂa 合金のバリウム
量と実効透磁率、飽和磁束密度および摩耗量との関係を
示す特性図、 第３図は78.5％Ｎi−Ｆe−Ｓr 合金のストロンチウム量
と実効透磁率、飽和磁束密度および摩耗量との関係を示
す特性図、 第４図は79％Ｎi−Ｆe−７％Ｎb−Ｓr 合金のストロン
チウム量と実効透磁率、飽和磁束密度および摩耗量との
関係を示す特性図、 第５図はは78.5％Ｎi−Ｆe−1.0 ％Ｓr−1.2％Ｂa 合金
にＣu ，Ｗ，Ｎb ，Ｔa あるいはＭn を添加した場合の
各元素の添加量と実効透磁率、飽和磁束密度および摩耗
量との関係を示す特性図、 第６図は78.5％Ｎi−Ｆe−1.0 ％Ｓr−1.2 ％Ｂa 合金
にＭo ，Ｃo ，Ｃr ，ＶあるいはＴi を添加した場合の
各元素の添加量と実効透磁率、飽和磁束密度および摩耗
量との関係を示す。 第７図は78.5％Ｎi−Ｆe−1.0 ％Ｓr−1.2 ％Ｂa 合金
にＳi ，Ｇe ，Ｇa ，Ｉn ，又はＴｌ，を添加した場合
の各元素の添加量と実効透磁率、飽和磁束密度および摩
耗量との関係を示す特性図、 第８図は78.5％Ｎi−Ｆe−1.0 ％Ｓr−1.2 ％Ｂa 合金
にＡｌ，Ｚr ，Ｈf ，Ｃe ，Ｐt 又はＢe ，Ｓn ，Ｓb
，ＢあるいはＰをそれぞれ添加した場合の各元素の添
加量と実効透磁率、飽和磁束密度および摩耗量との関係
を示す特性図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/08 Ｇ１１Ｂ 5/127 Ｆ 7303−5Ｄ 5/187 Ｆ 7303−5Ｄ 5/255 7303−5Ｄ Ｈ０１Ｆ 1/147

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量比にてニッケル30〜90％、ストロンチ
   ウムおよびバリウムの１種または２種の合計0.001 〜５
   ％、少量の不純物と残部鉄からなる合金を主成分とし、
   副成分として銅30％以下、タングステン，ニオブ，タン
   タル，マンガンのそれぞれ15％以下、モリブデン，コバ
   ルトのそれぞれ10％以下、クロム，バナジウム，チタ
   ン，ケイ素，ゲルマニウム，ガリウム，インジウム，タ
   リウムのそれぞれ５％以下、アルミニウム，ジルコニウ
   ム，ハフニウム，希土類元素，白金族元素のそれぞれ３
   ％以下、ベリリウム，錫，アンチモン，ホウ素，リンの
   それぞれ２％以下の１種または２種以上の合計0.01〜30
   ％を含有してなる合金を600 ℃以上融点以下の温度で非
   酸化性雰囲気あるいは真空中において、少くとも１分間
   以上100 時間以下の組成に対応した適当時間加熱した
   後、600 ℃以上の温度から100 ℃／秒〜１℃／時の組成
   に対応した適当な速度で常温まで冷却することを特徴と
   する磁気記録再生ヘッド用耐摩耗性高透磁率合金の製造
   法。
2. 【請求項２】重量比にてニッケル30〜90％、ストロンチ
   ウムおよびバリウムの１種または２種の合計0.001 〜５
   ％、少量の不純物と残部鉄からなる合金を主成分とし、
   副成分として銅30％以下、タングステン，ニオブ，タン
   タル，マンガンのそれぞれ15％以下、モリブデン，コバ
   ルトのそれぞれ10％以下、クロム，バナジウム，チタ
   ン，ケイ素，ゲルマニウム，ガリウム，インジウム，タ
   リウムのそれぞれ５％以下、アルミニウム，ジルコニウ
   ム，ハフニウム，希土類元素，白金族元素のそれぞれ３
   ％以下、ベリリウム，錫，アンチモン，ホウ素，リンの
   それぞれ２％以下の１種または２種以上の合計0.01〜30
   ％を含有してなる合金を600 ℃以上融点以下の温度で非
   酸化性雰囲気あるいは真空中において少くとも１分間以
   上100 時間以下の組成に対応した適当時間加熱した後、
   600 ℃以上の温度から100 ℃／秒〜１℃／時の組成に対
   応した適当な速度で常温まで冷却し、これをさらに600
   ℃以下の温度で非酸化性雰囲気中あるいは真空中におい
   て１分間以上、100 時間以下加熱し、冷却することを特
   徴とする磁気記録再生ヘッド用耐摩耗性高透磁率合金の
   製造法。
3. 【請求項３】重量比にてニッケル30〜90％、ストロンチ
   ウムおよびバリウムの１種または２種の合計0.001 〜５
   ％、少量の不純物と残部鉄からなる合金を主成分とし、
   副成分として銅30％以下、タングステン，ニオブ，タン
   タル，マンガンのそれぞれ15％以下、モリブデン，コバ
   ルトのそれぞれ10％以下、クロム，バナジウム，チタ
   ン，ケイ素，ゲルマニウム，ガリウム，インジウム，タ
   リウムのそれぞれ５％以下、アルミニウム，ジルコニウ
   ム，ハフニウム，希土類元素，白金族元素のそれぞれ３
   ％以下、ベリリウム，錫，アンチモン，ホウ素，リンの
   それぞれ２％以下の１種または２種以上の合計0.01〜30
   ％を含有してなる耐摩耗性高透磁率合金を用いた磁気記
   録再生ヘッド。