JPH0737653B2 - 高透磁率Fe―Ni系磁性合金の製造法 - Google Patents

高透磁率Fe―Ni系磁性合金の製造法

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JPH0737653B2
JPH0737653B2 JP2121767A JP12176790A JPH0737653B2 JP H0737653 B2 JPH0737653 B2 JP H0737653B2 JP 2121767 A JP2121767 A JP 2121767A JP 12176790 A JP12176790 A JP 12176790A JP H0737653 B2 JPH0737653 B2 JP H0737653B2
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健三 岩山
庸宏 清水
秀彦 住友
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高透磁率Fe-Ni系磁性合金の製造方法に係り、
特に熱延工程省略材の材質改善を図ろうとするものであ
る。
〔従来の技術〕
高透磁率Fe-Ni系磁性合金は、磁気シールド部材、例え
ば磁気ヘッドのケース材やカセットテープの磁気遮蔽板
として広く用いられている。なかでもMo,Cr,Cu等を含む
高Niパーマロイ(JIS-PC)および低Niパーマロイ(JIS-
PB)が多く用いられている。前者は高透磁率、高耐食性
を有するが高価なNiを80%前後と多量含むうえ、さらに
高価なMoも含有しているため価格が高いと云う欠点があ
る。また後者はNi量が45%前後で前者に比して安価であ
り、飽和磁束密度が15,000Gと高い反面、交流での透磁
率が前者に比して著るしく劣ると云う欠点がある。ま
た、かかるパーマロイは通常溶湯をインゴットに鋳込
み、必要に応じて1回以上の1000℃以上での高温加熱と
熱間圧延を行なって冷間圧延素材を得ている。ところ
が、かかる高温加熱の際にインゴットあるいは中間厚み
の板の表面、特に粒界が著るしく酸化し易く、熱間圧延
の際に破断が生じたり、表面研削が必要であるなど操業
上特別の配慮を必要として工程負荷が大きいばかりか、
いわゆる歩留りが著るしく悪いなどの問題がある。さら
に近年のNi原価の高騰と相俟って、パーマロイ製造方法
の抜本的な見直しが望まれている。
使用Ni含有量の一部を廉価な他元素で置換する方法とし
て、例えばCuによる置換に関しては特開昭62-5973号公
報,特開昭62-5974号公報,特公平1-53338号公報などに
記載された方法、Cr置換に関しては特願昭62-31849号,
特開平1-252756号公報などの記載された方法があるが、
製造プロセスに関しては従来の熱延法によるものであ
る。他方、熱延プロセス省略に関しては特開平1-290715
号公報に記載された方法などが提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記特開平1-290715号公報記載の方法は、磁気特性を支
配する要因のひとつである結晶方位に着目し、{100}
集合組織の集積度の高い材料をいわゆる薄板直接鋳造法
により得、それを直接冷間圧延して磁性に有利な立方体
集合組織を良く発達させると共に、工程省略によるコス
ト低減を図ろうとしたものである。本発明者等も製造プ
ロセスの抜本改善策として薄板直接鋳造法について鋭意
検討実験を行って来た。その結果、特開平1-290715号公
報記載の方法は磁気特性の確保の点からはまだ不充分で
あることが判明した。即ち、特開平1-290715号公報記載
の方法は前述の如く、{100}集合組織の高い素材を薄
板直接鋳造法により得ることを前提としているが、現実
に得られる鋳片の集合組織は{100}面の強度はさ程高
くなく、むしろランダマイズされていること、また周知
の如くパーマロイPCでは結晶磁気異方性定数が殆ど零に
近いことから、特開平1-290715号公報にいう効果が殆ん
ど期待出来ず、逆に熱延法プロセス材よりも磁性が劣化
する傾向にあることが判明した。かくして、本発明の目
的とするところは、製造プロセスの抜本改善策としての
薄板直接鋳造法によるパーマロイの磁性確保策を得ると
ころにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、かかる従来技術の問題点を解決すべく種
々の検討を重ねたところ、薄板直接鋳造法プロセス特有
の磁性劣化因子を見出し、且つ、かかる因子の原因を消
去する方法を見出すことにより、従来熱延法プロセス材
と同等以上の磁性を確保出来る様になった。一般に、パ
ーマロイ製品の磁気特性は製品の結晶粒サイズが所定の
サイズ以上でないと著るしく劣化することが知られてい
る。かかる点に着目し、熱延法プロセス材と薄板直接鋳
造法プロセス材を同一冷延・焼鈍した製品の結晶粒を比
較検討したところ、鋳造プロセス材の製品の結晶粒は部
分的に小さい粒から成る事実を見出した。圧延再結晶の
実験を重ねた結果、それは圧延素材即ち薄板直接鋳造法
による鋳片の結晶粒サイズに起因する問題であることを
見出した。即ち薄板直接鋳造法の鋳片の結晶粒は、熱延
法による熱延板の結晶粒サイズの約数10〜数100倍も大
きく、それを圧延した場合に粒内に蓄積される加工歪に
差が出るものと想定される。従来の熱延法熱延板は小さ
い結晶粒のため、冷延での加工歪、即ち転位等の格子欠
陥が均一に且つ次工程の、通常1100℃で2時間の最終磁
性焼鈍時に充分内部歪が解放され、粒成長の駆動力にな
るだけの量の加工歪エネルギーが加わるものと推定され
る。他方薄板直接鋳造法の場合には結晶粒が著るしく大
きいので、圧延時に転位の蓄積が少ない結晶方位の個所
では最終磁性焼鈍時にアニールアウトされるだけの駆動
力が少なく、結果として製品に小さく結晶粒から成る部
分が残るものと推定した。
かかる欠点は、請求項1記載の方法により改善出来るこ
とを見出したものである。
すなわち、本発明の要旨とするところは、重量でNi35〜
85%、並びにFe-Ni系磁性材として公知の合金元素を含
み、残部がFe及び不可避不純物から成る温度T℃の溶湯
を、 一面又は二面から成る冷却面が移動更新する冷却体上に
連続的に供給して急冷凝固し、板厚d0.3〜7mm厚の鋳片
を得ること、 かかる鋳片を圧下率20%以上の冷間圧延を行なうこと、 かかる際該溶湯の液相線温度Tl(℃)と前記T(℃)並
びに鋳片板厚d(0.3〜7mm)との間に、 T−Tl<d2−17d+100 なる関係を保持させることを特徴とする最終磁性焼鈍後
の磁性が優れた高透磁率Fe-Ni系磁性合金の製造方法 にある。さらに、上記請求項1記載の方法において、急
冷凝固のための冷却体から出た鋳片が、液体又は気体と
液体の混合噴流により強制冷却されることにより、より
一層良好な結果が得られることを見出した。
上記の手段によれば、省工程等のメリットが大きいにも
拘らず磁性確保に難点のあった薄板直接鋳造法によるパ
ーマロイの磁性が、従来熱延法プロセスによるものに比
し優るとも劣らないものが得られる。
〔作用〕
次に本発明において製造条件を上述の様に限定した理由
を詳細に説明する。Niは本発明の対象合金の基本成分で
あり、Niが35%未満の場合、または85%を超える場合は
合金の磁気特性が低下して軟質磁性材料としての特性を
発揮出来なくなる。従ってNiの範囲は35〜85%とした。
これらは日本工業規格C2531に規定されているPB,PC,PC
S,PE並びにPD等であり、公知の合金元素としてはMo,Cu,
Cr,Nb,Ti,Ta,V等が良く知られており、また脱酸その他
の目的で必要に応じて小量のAl,Si,Mg,Mn,C等が含まれ
ているのが常である。なお、製品の磁性にはC,O,S,N等
は少ない程良いことは良く知られている事実である。
本発明の出発材の溶湯成分元素は、かかるFe-Ni系磁性
材料として従来の熱延法等により公知のものでよい。
本発明における冷間圧延素材の製造方法は、いわゆる薄
板直接鋳造法であり、双ロール式、片ロール式もしくは
ベルト式などが有利に適合する。すなわち前記溶湯を一
面又は二面から成る冷却面が移動更新する冷却体上に連
続的に供給して急冷凝固する内容のものであればいずれ
の方式でもよい。
次に薄鋳片の板厚を0.3〜7mmとした理由であるが、7mm
を越える場合には省工程の利点が減少するので好ましく
ない。また0.3mmより薄い場合には安定した板厚の薄鋳
片が得難いので好ましくない。
第1図は、双ロール法によって得られた板厚0.3〜7mmの
PB(Fe-46Ni)並びにPC(76%Ni-4%Mo-5%Cu-Fe)薄鋳
片を冷延率20〜98%の範囲内で冷間圧延したのち、水素
中1100℃にて2時間の最終磁性焼鈍処理を施し、得られ
た製品の最大透磁率(μm)を示したものである。
縦軸はタンディッシュを介して双ロール貯湯部に供給さ
れる溶湯の温度(T℃)と上記成分系の液相線温度(Tl
℃)との差であり、横軸は得られた鋳片の板厚(dmm)
である。
第1図から明らかな様に、本発明に従う、即ち T−Tl<d2−17d+100 の場合には、JIS又はそれに準じた最大透磁率(μm)
値を満足し、上式の範囲外では値が小さいことが判る。
尚、本発明においては冷間圧下率を20%以上としている
が、20%未満の場合には一般に磁気特性が得られ難くな
るだけでなく、表面の平坦度が悪いので好ましくなく、
20%以上とした。
上記の如くにして急冷凝固のための冷却体から出た鋳片
は、さらに以下に述べる本発明の請求項2記載の方法を
併用することにより磁気特性が向上することを見出し
た。
即ち、冷却体から出た鋳片は空冷せずに直ちに液体又は
気体と液体の混合噴流により強制冷却、即ちいわゆる二
次冷却を行なうことにより磁気特性はさらに向上する。
特に1200℃までの間に冷却速度が75℃/秒以上で冷却す
るのが好ましく、さらには防錆等の意味から少なくとも
1200〜850℃の範囲内も強制冷却する方が好ましい。
第2図は、双ロール法により板厚1.7〜2.5mmのPB並びに
PC薄鋳片を得、冷間圧延により0.3mmの最終板厚となし
てのち、水素気流中1100℃にて3時間の最終磁性焼鈍処
理を施し、得られた製品の量大透磁率(μm)を示した
ものである。その際T−Tlは本発明の請求項1記載の方
法の例としてT−Tl=25〜35℃並びに比較例としてT−
Tl=100〜120℃の2水準とし、さらに本発明の請求項2
記載の方法に関連して双ロールから出た鋳片の2次冷却
がない場合、即ち室温まで空冷した場合、並びに双ロー
ルから出た直後から850℃までの範囲を気水噴霧するこ
とにより、150℃/secの2次冷却を行った場合の2水準
について比較してある。
第2図から明らかな様に、T−Tlが請求項1の要件を満
足していても、さらに2次冷却を行うことにより、一層
磁性が向上している。
以上の様にして、本発明により産業上有用な高透磁率Fe
-Ni系合金の製造が可能となる。
以下本発明の実施例について説明する。
実施例1 第1表に示した各種Fe-Ni合金組成からなる溶湯を7.5kg
電気炉にて溶解し、直径400mmの双ロール式薄板直接鋳
造法により、0.6mm〜4mmの板厚の鋳片に連続鋳造した。
その際、双ロール貯湯部に注入する溶湯温度(T℃)を
各種に変化させた。鋳造後空冷した鋳片を表面研剤によ
りスケール層を取除き、20〜95%の圧下率で冷延した。
JIS法による磁性測定試験片を切出し、焼鈍分離剤とし
てマグネシアを板間に介在させ、露点60℃の水素気流中
1100℃で2時間の最終磁性焼鈍を行った。かかる試片の
最大透磁率μmをT−Tl並びにd2−17d+100の値と共に
第1表に示す。第1表から判る様に、T−Tl<d2−17d
+100を満たす請求項1記載の方法の場合には、良好な
磁性が得られる。
実施例2 Ni45.0%,Si0.25%,Mn0.61%,Cr0.15%,C0.008%,S0.00
3%、残部がFeおよび不可避的不純物からなる、板厚1.5
〜7mmの鋳片を、直径800mmの双ロール式薄板直接鋳造法
により得た。かかる成分の液相線の温度(Tl℃)は大体
1445℃である。鋳造の際、タンディッシュから双ロール
部に注入する溶湯温度(T℃)を変え、各種のT−Tl値
を得た。かかる鋳片を20〜96%の圧下率で冷間圧延し、
実施例1と同様の磁性焼鈍、磁性測定を行った。第2表
にその結果を示す。
従来法A,C,Eに対し、T−Tl<d2−17d+100を満足する
本発明によるB,D,Fでは良好な磁性が得られている。
実施例3 実施例2と同一成分からなる溶湯を、直径70mmの双ロー
ルで鋳造し、板厚0.3〜0.7mmの薄鋳片を得た。その際溶
湯温度(T℃)を変え、各種のT−Tl値を得た。かかる
鋳片を80%の圧下率で冷間圧延し、実施例1と同様の磁
性焼鈍、磁性測定を行った。第3表にその結果を示す。
従来法A,C,Eに対し、T−Tl<d2−17d+100を満足する
本発明によるB,D,Fでは良好な磁性が得られている。
実施例4 第4表に示した各種Fe-Ni合金組成からなる溶湯を、40k
g電気炉にて溶解し、直径400mmの双ロール式薄板直接鋳
造法により、0.7〜3.2mmの板厚の鋳片に連続鋳造した。
その際双ロール貯湯部に注入する溶湯温度(T℃)と各
成分系の液相線温度(Tl℃)との差を25〜30℃に調整
し、全ての場合、請求項1記載の方法に合致する様にT
−Tl<d2−17d+100を満足する様にした。かくして双ロ
ールより出た鋳片は、一部は空冷により室温まで冷却
し、一部は気水噴流を鋳片に吹きつけることにより850
℃までを100〜200℃/秒の冷却速度により強制冷却し
た。かかる鋳片のスケール層をシヨットブラストにより
充分に除去し、20〜95%の圧下率で冷延した。そののち
実施例1と同様の方法で磁性焼鈍並びに磁性測定を行っ
た。第4表にそれらの結果を示す。
第4表より明らかな如く、請求項1記載の方法よりも、
請求項2記載の方法の方が特性が向上していることが判
る。
〔発明の効果〕
以上の如く、本発明により製造された高透磁率磁性合金
は、従来の製品より高度に優れた磁気特性、並びに優れ
た冷延形状等の特長を有し、熱延工程省略としての急冷
凝固鋳片を素材とするプロセスの実用性を拡大するた
め、省エネルギー、省設備投資額など工業上極めて有用
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の根幹をなす鋳片板厚、溶湯温度と液相
線温度との差並びに最終製品の磁性確保との関係を示す
ものである。 第2図は本発明の請求項2記載の方法の効果を示すもの
で、いわゆる2次冷却有無材に関する磁性確保状況を示
すものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22F 1/10 E H01F 1/14

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量でNi35〜85%、並びにFe-Ni系磁性材
    として公知の合金元素を含み、残部がFe及び不可避不純
    物から成る温度T℃の溶湯を、 一面又は二面から成る冷却面が移動更新する冷却体上に
    連続的に供給して急冷凝固し、板厚d0.3〜7mm厚の鋳片
    を得ること、 かかる鋳片を圧下率20%以上の冷間圧延を行なうこと、 かかる際該溶湯の液相線温度Tl(℃)と前記T(℃)並
    びに鋳片板厚d(0.3〜7mm)との間に、 T−Tl<d2−17d+100 なる関係を保持させることを特徴とする最終磁性焼鈍後
    の磁性が優れた高透磁率Fe-Ni系磁性合金の製造方法。
  2. 【請求項2】急冷凝固のための冷却体から出た鋳片は、
    さらに液体又は気体と液体の混合噴流により強制冷却さ
    れることを特徴とする請求項1記載の最終磁性焼鈍後の
    磁性が優れた高透磁率Fe-Ni系磁性合金の製造法。
JP2121767A 1990-05-11 1990-05-11 高透磁率Fe―Ni系磁性合金の製造法 Expired - Lifetime JPH0737653B2 (ja)

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