JPH08143994A - 耐摩耗性高透磁率合金およびその製造法ならびに磁気記録再生ヘッド - Google Patents
耐摩耗性高透磁率合金およびその製造法ならびに磁気記録再生ヘッドInfo
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Abstract
磁束密度が4000G以上で、{110}〈112〉+
{311}〈112〉+{111}〈112〉の再結晶
集合組織を有して耐摩耗性のすぐれた高透磁率磁性合
金。 【構成】重量比にてNi60〜90%,Nb0.5〜1
4%,C0.0003〜0.7%および残部Feと少量
の不純物とからなり、1KHzにおける実効透磁率30
00G以上、飽和磁束密度4000G以上で、且つ{1
10}〈112〉+{311}〈112〉+{111}
〈112〉の再結晶集合組織を有する、耐摩耗性高透磁
率合金。
Description
Feよりなる耐摩耗性高透磁率合金ならびにNi,N
b,CおよびFeを主成分とし、副成分としてCr,M
o,Ge,Au,Co,V,W,Cu,Ta,Mn,A
l,Si,Ti,Zr,Hf,Sn,Sb,Ga,I
n,Tl,Zn,Cd,希土類元素、白金族元素、B
e,Ag,Sr,Ba,B,P,N,O,Sの1種また
は2種以上を含有する耐摩耗性高透磁率合金およびその
製造法ならびに磁気記録再生ヘッドに関するもので、そ
の目的とするところは、鍛造加工が容易で、実効透磁率
が大きく、飽和磁束密度が4000G以上で、{11
0}<112>+{311}<112>+{111)<
112>の再結晶集合組織を有して耐摩耗性のすぐれた
高透磁率磁性合金を得るにある。
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
る実効透磁率が大き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−Fe2O3)
があるが、これらは非常に硬く脆いため、鍛造、圧延加
工が不可能で、磁気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、従ってその製品は高価である。
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。他方フェライトは、実効透磁率は大きいが、飽和磁
束密度が4000Gで小さいのが欠点である。さらにパ
ーマロイは(Ni−Fe系合金)飽和磁束密度は大きい
が、実効透磁率は小さく、また鍛造、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、摩耗しやすいの
が欠点であり、これを改善することが強く望まれてい
る。
i−Fe−Nb系合金は鍛造加工が容易で硬度が高く、
高透磁率を有していることから、磁気記録再生ヘッド用
磁性合金として好適であることを見い出し、これを開示
した(特公昭47−29690号)。その後本発明者ら
は、Ni−Fe−Nb系合金の摩耗について系統的な研
究を行った結果、摩耗は硬度によって一義的に決定され
るものではなく、合金の再結晶集合組織と緊密な関係が
あることが明かとなった。
て大きな差位があり、結晶異方性が存在することが知ら
れている。すなわちNi−Fe−Nb系合金においては
{100}<001>再結晶集合組織は摩耗しやすく、
{110}<112>とこの<112)方位を軸として
回転した{311}<112>の再結晶集合組織が耐摩
耗性にすぐれていることを先に開示した(特公平5−4
5658号)。しかし、近年磁気記録再生機器の高性能
化の動向から、磁気ヘッド用磁性合金としては、鍛造加
工が容易で磁気特性および耐摩耗性の一層の向上が強く
要望されている。
e−Nb系合金の{110}<112>+{311}<
112>の再結晶集合組織を形成させるための研究を遂
行中、これにCを0.0003〜0.7%、好ましくは
Cを0.0007〜0.5%、さらに好ましくは0.0
01〜0.5%を添加すると、{100}<001>再
結晶集合組織の発達が抑制され、{110}<112>
+{311}<112)の再結晶集合組織の他に、新た
に耐摩耗性の極めてすぐれた{111}<112>の再
結晶集合組織が形成され、耐摩耗性が著しく向上するこ
とを見い出したのである。すなわち、Ni−Fe 2元
系合金は冷間圧延加工すると{110}<112>+
{112}<111>の加工集合組織が生じるが、これ
を高温加熱すると{100}<001>再結晶集合組織
が発達することが知られている。しかし、これにNbを
添加すると、積層欠陥エネルギーが低下し再結晶におい
て{100}<001>再結晶集合組織の発達を強く抑
制し、{110}<112>+{311}<112>の
再結晶集合組織の成長が優先的に促進され、{110}
<112>+{311}<112>の再結晶集合組織が
形成される。このNi−Fe−Nb系合金に、さらにC
を添加すると、炭化物が粒界に析出し、粒界エネルギー
が低下して、再結晶において{110}<112>+
{311}<112>の再結晶集合組織の他に、新たに
この<112>方位を軸として回転した{111}<1
12>の再結晶集合組織が形成されて、耐摩耗性が著し
く向上するのである。また、Ni−Fe−Nb系合金に
Cを添加すると、硬い炭化物がマトリックス中にも析出
し、耐摩耗性の向上に寄与するとともに、これらの強磁
性、弱磁性および非磁性の微細な炭化物の分散析出によ
って磁区が分割されて、交流磁界における渦電流損失が
減少し、このために実効透磁率が増大することも見い出
した。要するに、NbとCの相乗的効果により、{11
0}<112>+{311}<112>{111}<1
12>の再結晶集合組織が発達するとともに実効透磁率
が増大し、耐摩耗性の極めてすぐれた高透磁率合金が得
られるのである。さらに、このNi(ニッケル),Fe
(鉄),Nb(ニオブ),C(炭素)系合金にCr(ク
ロム),Mo(モリブデン),Ge(ゲルマニウム),
Au(金),Co(コバルト),V(バナジウム),W
(タングステン),Cu(銅),Ta(タンタル),M
n(マンガン),Al(アルミニウム),Si(シリコ
ン),Ti(チタニウム),Zr(ジルコニウム),H
f(ハフニウム),Sn(錫),Sb(アンチモン),
Ga(ガリウム),In(インジウム),Tl(タリウ
ム),Zn(亜鉛),Cd(カドミウム),希土類元
素,白金族元素,Be(ベリリウム),Ag(銀),S
r(ストロンチウム),Ba(バリウム),B(ボロ
ン),P(リン),N(窒素),O(酸素),S(硫
黄)の1種または2種以上の適当量を添加すると、実効
透磁率が増大し、耐摩耗性が向上する。
60〜90%、Nb0.5〜14%、C0.0003〜
0.7%、好ましくは0.0007〜0.5%、さらに
好ましくは0.001〜0.5%および残部Feの適当
量を、空気中、好ましくは非酸化性雰囲気(水素、アル
ゴン、窒素など)あるいは真空中において、適当な溶解
炉、例えば高周波溶解炉等を用いて溶解した後、そのま
まか、さらにこれに副成分元素として Cr,Mo,G
e,Auの7%以下、Co,Vの10%以下、Wの15
%以下、Cu,Ta,Mnの25%以下、Al,Si,
Ti,Zr,Hf,Sn,Sb,Ga,In,Tl,Z
n,Cd,希土類元素、白金族元素の5%以下、Be,
Ag,Sr,Baの3%以下、Bの1%以下、Pの0.
7%以下、Nの0.3%以下、Oの0.3%以下、Sの
0.1%以下の1種または2種以上の合計0.001〜
30%の所定量を添加して充分に攪拌して組成的に均一
な溶融合金を造る。この場合、原料をして上記各元素の
炭化物、窒化物、酸化物、疏化物などを用いても良い。
注入して健全な鋳塊を得、さらにこれに900℃を越え
融点以下、好ましくは1000℃を越え融点以下の温度
において熱間加工(鍛造、熱間圧延など)を施して適当
な厚さの板となし、また、必要ならば焼鈍する。次いで
これに冷間圧延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、例えば厚さ0.1
mmの薄板を造る。次にその薄板から、例えば外径45
mm,内径33mmの環状板を打抜き、これを大気中、
好ましくは水素中その他の適当な非酸化性雰囲気(アル
ゴン、窒素など)中あるいは真空中で900℃を越え融
点以下、好ましくは1000℃を越え融点以下の温度
で、加熱温度に対応して適当時間加熱し、ついで規則−
不規則格子変態点(約600℃)以上の温度から100
℃/秒から1℃/時の組成に対応した適当な速度で冷却
するかあるいはこれをさらに規則−不規則格子変態点
(約600℃)以下の温度で、再加熱温度に対応して適
当時間加熱し、冷却する。このようにして実効透磁率3
000以上、飽和磁束密度4000G 以上を有し、且
つ{110}<112>+{311}<112>+{1
11}<112>の再結晶集合組織を有した耐摩耗性高
透磁率合金が得られる。
0.0003〜0.7%および残部Feと少量の不純物
とからなり、1KHzにおける実効透磁率3000以
上、飽和磁束密度4000G以上で、且つ{110}<
112>+{311}<112>+{111}<112
>の再結晶集合組織を有することを特徴とする耐摩耗性
高透磁率合金。
0.0003〜0.7%、副成分としてCr,Mo,G
e,Au をそれぞれ7%以下、Co,Vをそれぞれ1
0%以下、Wを15%以下、Cu,Ta,Mnをそれぞ
れ25%以下、Al,Si,Ti,Zr,HfSn,S
b,Ga,In,Tl,Zn,Cd,希土類元素、白金
族元素をそれぞれ5%以下、Be,Ag,Sr,Baを
それぞれ3%以下、Bを1%以下、Pを0.7%以下、
Nを0.3%以下、Oを0.3%以下、Sを0.1%以
下の1種または2種以上の合計0.001〜30%およ
び残部Feと少量の不純物とからなり、1KHzにおけ
る実効透磁率3000以上、飽和磁束密度 4000G
以上で、且つ{110}<112>+{311}<11
2>+{111}<112>の再結晶集合組織を有する
ことを特徴とする耐摩耗性高透磁率合金。
0.0003〜0.7%および残部Feと少量の不純物
とからなる合金を、900℃を越え融点以下の温度で熱
間加工した後冷却し、次に加工率50%以上の冷間加工
を施した後、9000℃を越え融点以下の温度で加熱
し、ついで規則−不規則格子変態点以上の温度から10
0℃/秒〜1℃/時の組成に対応した所定の速度で常温
まで冷却することにより、1KHzにおける実効透磁率
3000以上、飽和磁束密度4000G以上で、且つ
{110}<112>+{311}<112>+{11
1}<112>の再結晶集合組織を形成せしめることを
特徴とする耐摩耗性高透磁率合金の製造法。
0.0003〜0.7%および残部Feと少量の不純物
とからなる合金を、900℃を越え融点以下の温度で熱
間加工した後冷却し、次に加工率50%以上の冷間加工
を施した後、900℃を越え融点以下の温度で加熱し、
ついで規則−不規則格子変態点以上の温度から100℃
/秒〜1℃/時の組成に対応した所定の速度で常温まで
冷却し、これをさらに規則−不規則格子変態点以下の温
度で1分間以上100時間以下の組成に対応した所定の
時間再加熱し冷却することにより、1KHzにおける実
効透磁率3000以上、飽和磁束密度4000G以上
で、且つ{110}<112>+{311}<112>
+{111}<112>の再結晶集合組織を形成せしめ
ることを特徴とする耐摩耗性高透磁率合金の製造法。
0.0003〜0.7%、副成分としてCr,Mo,G
e,Auをそれぞれ7%以下、Co,Vをそれぞれ10
%以下、Wを15%以下、Cu,Ta,Mn をそれぞ
れ25%以下、Al,Si,Ti,Zr,Hf,Sn,
Sb,Ga,In,Tl,Zn,Cd,希土類元素、白
金族元素をそれぞれ5%以下、Be,Ag,Sr,Ba
をそれぞれ3%以下、Bを1%以下、Pを0.7%以
下、Nを0.3%以下、Oを0.3%以下、Sを0.1
%以下の1種または2種以上の合計0.001〜30%
および残部Feと少量の不純物とからなる合金を、90
0℃を越え融点以下の温度で熱間加工した後冷却し、次
に加工率50%以上の冷間加工を施した後、900℃を
越え融点以下の温度で加熱し、ついで規則−不規則格子
変態点以上の温度から100℃/秒〜1℃/時の組成に
対応した所定の速度で常温まで冷却することにより、1
KHzにおける実効透磁率3000以上、飽和磁束密度
4000G以上で、且つ{110}<112>+{31
1}<112>+{111}<112>の再結晶集合組
織を形成せしめることを特徴とする耐摩耗性高透磁率合
金の製造法。
0.0003〜0.7%、副成分としてCr,Mo,G
e,Auをそれぞれ7%以下、Co,Vをそれぞれ10
%以下、Wを15%以下、Cu,Ta,Mnをそれぞれ
25%以下、Al,Si,Ti,Zr,Hf,Sn,S
b,Ga,In,Tl,Zn,Cd,希土類元素、白金
族元素をそれぞれ5%以下、Be,Ag,Sr,Baを
それぞれ3%以下、Bを1%以下、Pを0.7%以下、
Nを0.3%以下、Oを0.3%以下、Sを0.1%以
下の1種または2種以上の合計0.001〜30%およ
び残部Feと少量の不純物とからなる合金を、900℃
を越え融点以下の温度で熱間加工した後冷却し、次に加
工率50%以上の冷間加工を施した後、900℃を越え
融点以下の温度で加熱し、ついで規則−不規則格子変態
点以上の温度から100℃/秒〜1℃/時の組成に対応
した所定の速度で冷却し、これをさらに規則−不規則格
子変態点以下の温度で1分間以上100時間以下の組成
に対応した所定の時間再加熱し、冷却することにより、
1KHzにおける実効透磁率3000以上、飽和磁束密
度4000G以上で、且つ{110}<112>+{3
11}<112>+{111}<112>の再結晶集合
組織を形成せしめることを特徴とする耐摩耗性高透磁率
合金の製造法。
0.0003〜0.7%および残部Feと少量の不純物
とからなり、1KHzにおける実効透磁率3000以
上、飽和磁束密度4000G以上で、且つ{110}<
112>+{311}<112>+{111}<112
>の再結晶集合組織を有する耐摩耗性高透磁率合金より
なる磁気記録再生ヘッド。
0.0003〜0.7%、副成分としてCr,Mo,G
e,Auをそれぞれ7%以下、Co,Vをそれぞれ10
%以下、Wを15%以下、Cu,Ta,Mnをそれぞれ
25%以下、Al,Si,Ti,Zr,Hf,Sn,S
b,Ga,In,Tl,Zn,Cd,希土類元素、白金
族元素をそれぞれ5%以下、Be,Ag,Sr,Ba
をそれぞれ3%以下、Bを1%以下、Pを0.7%以
下、Nを0.3%以下、Oを0.3%以下、Sを0.1
%以下の1種または2種以上の合計0.001〜30%
および残部Feと少量の不純物とからなり、1KHzに
おける実効透磁率3000以上、飽和磁束密度4000
G以上で、且つ{110}<112>+{311}<1
12>+{111}<112>の再結晶集合組織を有す
る耐摩耗性高透磁率合金よりなる磁気記録再生ヘッド。
1は79.8%Ni−Fe−6.0%Nb−C系合金に
ついて加工率85%の冷間圧延をし、水素中の1100
℃で加熱した後400℃/時の速度で冷却した場合の再
結晶集合組織および諸特性とC量との関係を示したもの
である。Ni−Fe−Nb系合金は冷間圧延加工すると
{110}<112>+{112}<111>の加工集
合組織が生じるが、これを高温加熱すると{100}<
001>と{110}<112>+{311}<112
>の再結晶集合組織が生成する。しかし、これにCを添
加すると{100}<001>再結晶集合組織の生成が
抑制され、{110}<112>+{311}<112
>と新たに{111}<112>の再結晶集合組織が発
達するが、Cがさらに増加すると{110}<112>
+{311}<112>の再結晶集合組織は減少し、他
方耐摩耗性の極めてすぐれた{111}<112>の再
結晶集合組織が著しく増加し、結果的に{110}<1
12>+{311}<112>+ {111}<112
>の再結晶集合組織が増大する。すなわち{111}<
112>の再結晶集合組織の増大とともに、摩耗量は著
しく減少する。また実効透磁率はCの添加によって増大
するが、C0.7%以上では鍛造加工が困難となり好ま
しくない。
Nb−0.083%C合金について、熱間加工温度と再
結晶集合組織および諸特性との関係を示したものであ
る。熱間加工温度が上昇すると、{112}<111>
再結晶集合組織が減少し、耐摩耗性のすぐれた{11
0}<112>+{311}<112>と{111}<
112>の再結晶集合組織が増大するが、約1200℃
以上では{110}<112>+{311}<112>
の再結晶集合組織が減少する。他方耐摩耗性の極めてす
ぐれた{111}<112>は増加するので、結果的に
{110}<112>+{311}<112>+{11
1}<112>の再結晶集合組織は増加し、摩耗量は著
しく減少する。また、実効透磁率は熱間加工温度ととも
に増大する。
Nb−0.083%C合金について、1100℃で加熱
した場合の再結晶集合組織および諸特性と冷間加工率と
の関係を示したものである。冷間加工率の増加は、耐摩
耗性のすぐれた{110}<112>+{311}<1
12>と{111}<112>の再結晶集合組織の発達
をもたらすが、冷間加工率80%以上では{110}<
112>+{311}<112>が減少する。しかし耐
摩耗性の極めてすぐれた{111}<112>が著しく
増加するので、結果的に{110}<112>+{31
1}<112>+{111}<112>の再結晶集合組
織が増加し、摩耗量は著しく減少する。また、実効透磁
率は、冷間加工率の上昇とともに増大する。
Nb−0.083%C合金を冷間加工率85%で圧延し
た後の加熱温度と再結晶集合組織および諸特性との関係
を示したものである。加熱温度の上昇とともに{11
2}<111>成分が減少し、{110}<112>+
{311}<112>と{111}<112>の再結晶
集合組織が増加するが、約1200℃以上では{11
0}<112>+{311}<112>が減少する。し
かし耐摩耗性の極めてすぐれた{111}<112>が
著しく増加するので、結果的に{110}<112>+
{311}<112>+{111}<112>の再結晶
集合組織が増加し、耐摩耗性が著しく向上する。また、
実効透磁率は、加熱温度の上昇とともに増大する。
e−2.0%Nb−0.364%C合金)、合金番号8
(79.8%Ni−Fe−6.0%Nb−0.083%
C合金)、合金番号21(81.0%Ni−Fe−4.
5%Nb−0.074%C−3.0%Cr合金)につい
て実効透磁率と冷却速度との関係およびこれらをさらに
再加熱処理を施した場合の実効透磁率(×印)を示した
ものである。図から明らかなように、合金番号21の試
料に再加熱処理を420℃で2時間施すことにより実効
透磁率は3.7×104と著しく改善される。また合金
番号8の試料において、再加熱処理を380℃で3時間
施すと、実効透磁率が2.5×104の如く改善され
る。さらに、合金番号5の試料において、再加熱処理を
350℃で2時間施すと、実効透磁率が1.6×104
に改善される。すなわち、合金の組成に対応した最適冷
却速度、最適再加熱温度および最適再加熱時間が存在す
ることが判る。
Nb−0.083%C系合金にCr,Mo,Ge,Au
あるいはCoを添加した場合の磁気ヘッドの摩耗量およ
び実効透磁率の特性図で、Cr,Mo,Ge,Auある
いはCoを添加すると、何れも実効透磁率は高くなり、
摩耗量は減少するがCr,Mo,GeあるいはAuの7
%以上では飽和磁束密度が4000G以下となり好まし
くない。またCo10%以上では残留磁気が大きくな
り、帯磁ノイズが増大するので好ましくない。
6.0%Nb−0.083%C系合金にV,W,Cu,
TaあるいはMnを添加した場合の磁気ヘッドの摩耗量
および実効透磁率の特性図でV,W,Cu,Taあるい
はMnを添加すると、何れも実効透磁率は高くなり、摩
耗量は減少するが、Vを10%以上、Wを15%以上、
Cu,TaあるいはMnを25%以上添加すると、飽和
磁束密度が4000G以下となり好ましくない。
6.0%Nb−0.083%C系合金にAl,Si,T
i,Zr,Hf,Sn,Sb,Ga,In,Tlあるい
はZnを添加した場合の特性図で、Al,Si,Ti,
Zr,Hf,Sn,Sb,Ga,In,TlあるいはZ
nを添加すると、何れも実効透磁率は高くなり、摩耗量
は減少するが、Si,Ti,Zr,Hf,Ga,Inあ
るいはTlを5%以上添加すると飽和磁束密度が400
0G以上となり、Zn,Al,SnあるいはSbが5%
以上では鍛造加工が困難となり好ましくない。
6.0%Nb−0.083%C系合金にCd,La,P
t,Be,Ag,Sr,Ba,B,P,N,Oあるいは
Sを添加した場合の特性図で、Cd,La,Pt,B
e,Ag,Sr,Ba,B,P,N,OあるいはSを添
加すると、何れも実効透磁率は高くなり、摩耗量は減少
するが、Cd,La,Ptを5%以上、Be,Sr,B
aを3%以上添加すると、飽和磁束密度が4000G以
下となり、Agを3%以上、Bを1%以上、Pを0.7
%以上、Nを0.3%以上、Oを0.3%以上あるいは
Sを0.1%以上添加すると鍛造加工が困難となり好ま
くない。
の熱間加工は、{110}<112>+{311}<1
12>+{111}<112>の再結晶集合組織の形成
を促進するために必要であり、また冷間加工は{11
0}<112>+{311}<112>+{111}<
112>の再結晶集合組織を発達させるために必要で、
図1、図2および図3に見られるようにC0.0003
〜0.7好ましくは0.0007〜0.5%、さらに好
ましくは0.001〜0.5%の添加において、900
℃を越えた温度で熱間加工を施した後、特に加工率50
%以上の冷間加工を施した場合、{110}<112>
+{311}<112>+{111}<112>の再結
晶集合組織の発達が顕著で、耐摩耗性は著しく向上し、
その実効透磁率も高い。また上記の冷間加工に次いで行
われる加熱は、組織の均一化、加工歪の除去とともに、
{110}<112>+{311}<112>+{11
1}<112>の再結晶集合組織を発達させ、高い実効
透磁率とすぐれた耐摩耗性を得るために必要であるが、
図4に見られるように特に900℃を越えた温度の加熱
によって実効透磁率および耐摩耗性は顕著に向上する。
00℃を越え融点以下の加熱を繰り返し行うことは、
{110}<112>+{311}<112>+{11
1}<112>の再結晶集合組織の集積度を高め、耐摩
耗性を向上させるために有効である。この場合は、最終
冷間加工の加工率が50%以下でも、{110}<11
2>+{311}<112>+{111}(112>の
再結晶集合組織が得られるが、本発明の技術的思想に包
含されるものである。従って、本発明の冷間加工率は全
製造工程における冷間加工を総計した加工率を意味し、
最終冷間加工率のみを意味するものではない。
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
た変わりはないが、図5に見られるように、この変態点
以下の温度における冷却速度は、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。しかし図5に見られるよ
うに、その規則度の小さい合金を、その変態点以下の2
00℃〜600℃において組成に対応して、1分間以上
100時間以下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。他方、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。尚、上記の熱
処理を水素が存在する雰囲気中で施すことは、実効透磁
率を高めるのに特に効果があるので好ましい。
0〜90%,Nb0.5〜14%,C0.0003〜
0.7%および残部Feと限定し、これに副成分として
添加する元素を、Cr,Mo,Ge,Auの何れかを7
%以下、Co,Vの何れかを10%以下、Wを15%以
下、Cu,Ta,Mnの何れかを25%以下、Al,S
i,Ti,Zr,Hf,Sn,Sb,Ga,In,T
l,Zn,Cd,希土類元素、白金族元素の何れかを5
%以下、Be,Ag,Sr,Baの何れかを3%以下、
Bを1%以下、Pを0.7%以下、Nを0.3%以下、
0を0.3%以下、Sを0.1%以下の1種または2種
以上の合計で0.001〜30%と限定した理由は、各
実施例、表3、表4および図面で明らかなように、この
組成範囲の実効透磁率は3000以上、飽和磁束密度4
000G以上で、且つ{110}<112>+{31
1}<112>+{111}<112>の再結晶集合組
織を有し、耐摩耗性がすぐれているが、この組成範囲を
はずれると磁気特性あるいは耐摩耗性が劣化するからで
ある。
03%以下では{110}<112>+{311}<1
12>+{111}<112>の再結晶集合組織が充分
発達しないので耐摩耗性が悪く、Nb14%以上および
C0.7%以上では鍛造加工が困難となり、また実効透
磁率3000以下、飽和磁束密度4000G以下になる
からである。
4%,C0.0003%〜0.7%および残部Feの組
成範囲の合金は、実効透磁率3000以上、飽和磁束密
度4000G以上で、耐摩耗性がすぐれ、且つ加工性が
良好であるが、一般にこれらにさらにCr,Mo,G
e,Au,W,V,Cu,Ta,Mn,Al,Zr,S
i,Ti,Hf,Ga,In,Tl,Zn,Cd,希土
類元素,白金族元素,Be,Ag,Sr,Ba,B,
P,N,O,Sの何れかを添加すると、特に実効透磁率
を高める効果があり、Coを添加すると特に飽和磁束密
度を高める効果があり、Au,Mn,Ti,Co,希土
類元素,Be,Sr,Ba,Bの何れかを添加すると鍛
造、加工を良好にする効果があり、Al,Sn,Au,
Ag,Ti,Zn,Cd,Be,Ta,V,P,Sの何
れかの添加および副成分の各元素の炭化物は、{11
0}<112>+{311}<112>+{111}<
112>の再結晶集合組織を発達させ、耐摩耗性を向上
する効果がある。
C=0.083%,Fe=残部)の合金の製造。原料と
して99.9%純度の電解ニッケルおよび電解鉄、9
9.8%純度のニオブと炭素3.9%の鉄−炭素母合金
を用いた。試料を造るには、原料の全重量800g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、よく攪拌して均質な溶融合金とした。つい
でこれを直径25mm,高さ170mmの孔をもつ鋳型
に注入し、得られた鋳塊を約1100℃で鍛造して厚さ
約7mmの板とした。さらに、1000℃を越え125
0℃の間で適当な厚さまで熱間圧延し、ついで常温で種
々な加工率で冷間加工を施して0.1mmの薄板とし、
それから外径45mm,内径33mmの環状板を打ち抜
いた。つぎに、これに種々な熱処理を施して、磁気特性
および磁気ヘッドのコアとして使用した場合、湿度90
%、50℃において磁気テープによる400時間走行後
の摩耗量をタリサーフ表面粗さ計で測定を行い、表1の
ような特性を得た。
%,C=0.035%,Ta=8.0%,Fe残部)の
合金の製造。原料として実施例1と同じ純度の電解ニッ
ケル、電解鉄およびニオブと99.8%純度のタンタル
および99.9%純度の炭素を用いた。試料を造るに
は、原料の全重量800gをアルミナ坩堝にいれ、全圧
6×10−1Torrのアルゴンガス雰囲気中で高周波
誘導電気炉によって溶かした後、よく攪拌して均質な溶
融合金とした。次に、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125
0℃の温度で鍛造して厚さ約7mmの板とした。さら
に、1000℃を越え1400℃の間で適当な厚さまで
熱間圧延し、ついで常温で種々な加工率で冷間圧延加工
を施して0.1mmの薄板とし、それから外径45m
m、内径33mmの環状板を打抜いた。つぎに、これに
種々な熱処理を施して、磁気特性および磁気ヘッドのコ
アとして使用した場合、湿度90%、50℃において磁
気テープによる400時間走行後の摩耗量をタリサーフ
表面粗さ計で測定を行い、表2のような特性を得た。な
お、代表的な合金の特性は、表3、表4に示す通りであ
る。
で、耐摩耗性にすぐれ、4000G以上の飽和磁束密
度、3000以上の高い実効透磁率、低保磁力を有して
いるので、磁気記録再生ヘッドのコアおよびシールドケ
ース用磁性合金として好適であるばかりでなく、耐摩耗
性および高透磁率を必要とする一般の電磁機器の磁性材
料としても好適である。
系元素からなるものであるが、その効果は均等であり、
また白金族元素はPt,Ir,Ru,Rh,Pd,Os
からなるが、その効果も均等であり、同効成分と見做し
得る。
易で、{110}<112>+{311}<112>+
{111}<112>の再結晶集合組織を形成させるこ
とによって耐摩耗性が極めてすぐれ、飽和磁束密度が4
000G以上で、実効透磁率が高いので、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、耐摩
耗性および高透磁率を必要とする一般の電磁機器の磁性
材料としても好適である。
金の諸特性とC量との関係を示す特性図である。
83%C合金の諸特性と熱間加工温度との関係を示す特
性図である。
83%C合金の諸特性と冷間加工率との関係を示す特性
図である。
83C合金の諸特性と加熱温度との関係を示す特性図。
64%C合金(合金番号5)、79.8%Ni−Fe−
6.0Nb−0.083%C合金(合金番号8)および
81.0%Ni−Fe−4.5%Nb−0.074%C
−3.0%Cr合金(合金番号21)の実効透磁率と冷
却速度、再加熱温度および再加熱時間との関係を示す特
性図である。
83%C系合金にCr,Mo,Ge,AuあるいはCo
を添加した場合の諸特性と各元素の添加量との関係を示
す特性図である。
83%C系合金にV,W,Cu,TaあるいはMnを添
加した場合の諸特性と各元素の添加量との関係を示す諸
特性図である。
83%C系合金にAl,Si,Ti,Zr,Hf,S
n,Sb,Ga,In,TlあるいはZnを添加した場
合の諸特性と各元素の添加量との関係を示す特性図であ
る。
83%C系合金にCd,La,Pt,Be,Ag,S
r,Ba,B,P,N,OあるいはSを添加した場合の
諸特性と各元素の添加量との関係を示す特性図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 重量比にてNi60〜90%、Nb0.
5〜14%、C0.0003〜0.7%および残部Fe
と少量の不純物とからなり、1KHzにおける実効透磁
率3000以上、飽和磁束密度4000G以上で、且つ
{110}<112>+{311}<112>+{11
1}<112>の再結晶集合組織を有することを特徴と
する耐摩耗性高透磁率合金。 - 【請求項2】 重量比にてNi60〜90%、Nb0.
5〜14%、C0.0003〜0.7%、副成分として
Cr,Mo,Ge,Au をそれぞれ7%以下、Co,
Vをそれぞれ10%以下、Wを15%以下、Cu,T
a,Mnをそれぞれ25%以下、Al,Si,Ti,Z
r,Hf,Sn,Sb,Ga,In,Tl,Zn,C
d,希土類元素、白金族元素をそれぞれ5%以下、B
e,Ag,Sr,Baをそれぞれ3%以下、Bを1%以
下、Pを0.7%以下、Nを0.3%以下、Oを0.3
%以下、Sを0.1%以下の1種または2種以上の合計
0.001〜30%および残部Feと少量の不純物とか
らなり、1KHzにおける実効透磁率3000以上、飽
和磁束密度4000G以上で、且つ{110}<112
>+{311}<112>+{111}<112>の再
結晶集合組織を有することを特徴とする耐摩耗性高透磁
率合金。 - 【請求項3】 重量比にてNi60〜90%、Nb0.
5〜14%、C0.0003〜0.7%および残部Fe
と少量の不純物とからなる合金を、900℃を越え融点
以下の温度で熱間加工した後冷却し、次に加工率50%
以上の冷間加工を施した後、9000℃を越え融点以下
の温度で加熱し、ついで規則−不規則格子変態点以上の
温度から100℃/秒〜1℃/時の組成に対応した所定
の速度で常温まで冷却することにより、1KHzにおけ
る実効透磁率3000以上、飽和磁束密度4000G以
上で、且つ{110}<112>+{311}<112
>+{111}<112>の再結晶集合組織を形成せし
めることを特徴とする耐摩耗性高透磁率合金の製造法。 - 【請求項4】 重量比にてNi60〜90%、Nb0.
5〜14%、C0.0003〜0.7%および残部Fe
と少量の不純物とからなる合金を、900℃を越え融点
以下の温度で熱間加工した後冷却し、次に加工率50%
以上の冷間加工を施した後、900℃を越え融点以下の
温度で加熱し、ついで規則−不規則格子変態点以上の温
度から100℃/秒〜1℃/時の組成に対応した所定の
速度で冷却し、これをさらに規則−不規則格子変態点以
下の温度で1分間以上100時間以下の組成に対応した
所定の時間再加熱し、冷却することにより、1KHzに
おける実効透磁率3000以上、飽和磁束密度4000
G以上で、且つ{110}<112>+{311}<1
12>+{111}<112)の再結晶集合組織を形成
せしめることを特徴とする耐摩耗性高透磁率合金の製造
法。 - 【請求項5】 重量比にてNi60〜90%、Nb0.
5〜14%、C0.0003〜0.7%、副成分として
Cr,Mo,Ge,Auをそれぞれ7%以下、Co,V
をそれぞれ10%以下、Wを15%以下、Cu,Ta,
Mnをそれぞれ25%以下、Al,Si,Ti,Zr,
Hf,Sn,Sb,Ga,In,Tl,Zn,Cd,希
土類元素、白金族元素をそれぞれ5%以下、Be,A
g,Sr,Baをそれぞれ3%以下、Bを1%以下、P
を0.7%以下、Nを0.3%以下、Oを0.3%以
下、Sを0.1%以下の1種または2種以上の合計0.
001〜30%および残部Feと少量の不純物とからな
る合金を、900℃を越え融点以下の温度で熱間加工し
た後冷却し、次に加工率50%以上の冷間加工を施した
後、900℃を越え融点以下の温度で加熱し、ついで規
則−不規則格子変態点以上の温度から100℃/秒〜1
℃/時の組成に対応した所定の速度で常温まで冷却する
ことにより、1KHzにおける実効透磁率3000以上
飽和磁束密度4000G以上で、且つ{110}<11
2)+{311}<H2>+{111}<112>の再
結晶集合組織を形成せしめることを特徴とする耐摩耗性
高透磁率合金の製造法。 - 【請求項6】 重量比にてNi60〜90%、Nb0.
5〜14%、C0.0003〜0.7%、副成分として
Cr,Mo,Ge,Auをそれぞれ7%以下、Co,V
をそれぞれ10%以下、Wを15%以下、Cu,Ta,
Mnをそれぞれ25%以下、Al,Si,Ti,Zr,
Hf,Sn,Sb,Ga,In,Tl,Zn,Cd,希
土類元素、白金族元素をそれぞれ5%以下、Be,A
g,Sr,Baをそれぞれ3%以下、Bを1%以下、P
を0.7%以下、Nを0.3%以下、Oを0.3%以
下、Sを0.1%以下の1種または2種以上の合計0.
001〜30%および残部Feと少量の不純物とからな
る合金を、900℃を越え融点以下の温度で熱間加工し
た後冷却し、次に加工率50%以上の冷間加工を施した
後、900℃を越え融点以下の温度で加熱し、ついで規
則−不規則格子変態点以上の温度から100℃/秒〜1
℃/時の組成に対応した所定の速度で冷却し、これをさ
らに規則−不規則格子変態点以下の温度で1分間以上1
00時間以下の組成に対応した所定の時間再加熱し、冷
却することにより、1KHzにおける実効透磁率300
0以上、飽和磁束密度4000G以上で、且つ{11
0}<112>+{311}<112>+{111}<
112>の再結晶集合組織を形成せしめることを特徴と
する耐摩耗性高透磁率合金の製造法。 - 【請求項7】 重量比にてNi60〜90%、Nb0.
5〜14%、C0.0003〜0.7%および残部Fe
と少量の不純物とからなり、1KHzにおける実効透磁
率3000以上、飽和磁束密度4000G以上で、且つ
{110}<112>+{311}<112>+{11
1}<112>の再結晶集合組織を有する耐摩耗性高透
磁率合金よりなる磁気記録再生ヘッド。 - 【請求項8】 重量比にてNi60〜90%、Nb0.
5〜14%、C0.0003〜0.7%、副成分として
Cr,Mo,Ge,Auをそれぞれ7%以下、Co,V
をそれぞれ10%以下、Wを15%以下、Cu,Ta,
Mnをそれぞれ25%以下、Al,Si,Ti,Zr,
Hf,Sn,Sb,Ga,In,Tl,Zn,Cd,希
土類元素、白金族元素をそれぞれ5%以下、Be,A
g,Sr,Baをそれぞれ3%以下、Bを1%以下、P
を0.7%以下、Nを0.3%以下、Oを0.3%以
下、Sを0.1%以下の1種または2種以上の合計0.
001〜30%および残部Feと少量の不純物とからな
り、1KHzにおける実効透磁率3000以上、飽和磁
束密度4000G以上で、且つ{110}<112>+
{311}<112>+{111}<112>の再結晶
集合組織を有する耐摩耗性高透磁率合金よりなる磁気記
録再生ヘッド。
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