JPS5814499B2 - カクガタヒステリシスジセイゴウキン オヨビ ソノセイゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＦｅ，ＮｂおよびＣ０からなるかあるいはこれ
を主成分とし、副成分としてＶ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍ０，Ｗ
，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｇｅ，Ｓｎ，
Ｓｂ，Ｂｅ，Ｍｎ，ＣｅおよびＣの１種あるいは２種以
上の元素からなり、少量の不純物を含む角形ヒステリシ
ス磁性合金およびその製造方法に関するもので、その目
的とするところは残留磁束密度が大きく、良好な角形ヒ
ステリシス特性を有しかつ鍛造、加工が容易な角形ヒス
テリシス磁性合金を得るにある。

現在、電磁機器における記憶素子、フェリードおよびラ
ツチングリレー用の磁性材料として、残留磁束密度が大
きく、角形性のヒステリシスを示し、用途に応じて数エ
ルステッドから数１０エルステッドの保磁力を有する角
形性磁性合金が使用されている。

これら成品においては高度な加工を必要とするもの、あ
るいはガラス封着などの作業を必要とするものなどがあ
り、したがって加工性に富み、かつ磁気特性が高温加熱
（約８００℃）によっても安定であることが望まれてい
る。

従来、このような特性を有する磁性材料としてはＦｅ−
Ｃ，Ｆｅ−Ｍｎ，Ｆｅ−Ｃ０およびＦｅ−Ｎｉ系合金等
がある。

しかしＦｅ−ＣおよびＦｅ−Ｍｎ系合金は安価でυ目Ｔ
性にすぐれているが、高温加熱によって磁気特性が著る
しく劣化する欠点を有し、またＦｅ−Ｃ０およびＦｅ−
Ｎｉ系合金は高度な加工技術を必要とするため工業的に
充分満足し得るものとは云い難い。

先に本発明者らはＦｅ−Ｎｂ２元系合金が角形ヒステリ
シス磁性合金として優れた特性を具備していることから
、これを特許出願（特願昭４９−９６８４号）したが、
その後の研究結果から、Ｆｅ−ＮｂＺ元系合金Ｃ０を添
卯すると角形ヒステリシスが良好で、残留磁束密度およ
び保磁力が増大し、且つ高温加熱における磁気特性の安
定性が向上することを見出した。

また、ガラス封着する際ガラスの材質に適合した小さい
熱膨張％数を有することが望ましいが、Ｃ０のＦｅ−Ｎ
ｂ２元系合金への添加によって熱膨張％数が小さくなる
特長がある。

すなわち、Ｎｂ９．５〜１０．０％、Ｃ００．０１〜５
５．Ｏ％および残部Ｆｅからなるかあるいはこれを主成
分としさらに副成分としてＶ１０．０％以下、Ｔａ２５
．Ｏ％以下、Ｃｒｌ５．０％以下、Ｍ０２０．０％以下
、Ｗ２０．０％以下、Ｎｉ１５．０％以下、Ｃｕ１０．
Ｏ％以下、Ｔｉ５．０％以下、Ｚｒ５．０％以下、Ｓｉ
５．０％以下、Ａｌ５．０％以下、Ｇｅ５．０％以下、
Ｓｎ５．Ｏ％以下、ｓｂｓ．０％以下、Ｂｅ３．０％以
下、Ｍｎ１０．Ｏｆｂ以下、ｃｅ２．０％以下、および
Ｃ１．５％以下の１種または２種以上の合計０．０１〜
３０．０％と、少量の不純物とからなる合金は残留磁束
密度が大きく、すぐれた角形ヒステリシスを示し、保磁
力が２エルステッド以上を有し、かつ加工が容易で高温
加熱によっても磁気特性が安定な磁性合金であることを
見いだした。

従って、本発明は残留磁束密度が大きく角形ヒステリシ
スを示し、保磁力が２エルステッド以上を有し、かつ鍛
造、成形卯工が容易な角形ヒステリシス磁性合金および
その製造方法を提供するものであり、本発明合金は角形
ヒステリシス特性を必要とする上記の電磁機器の磁性材
料として好適である。

本発明の合金を造るには、まず主成分のＮｂ０．５〜１
０．０％、Ｃ０９．５〜５５．０％および残部Ｆｅと、
副成分のｖ１０．０％以下、Ｔａ２ｓ．０％以下、Ｃｒ
１５．０％以下、ＭＯ２０．０％以下、Ｗ２０．０％以
下、Ｎｉｘ５．０％以下、Ｃｕｌ０．０％以下、Ｔｉ５
．０％以下、Ｚｒ５．０％以下、Ｓｉ５．０％以下、Ａ
ｌ５．０％以下、Ｇｅ５．Ｏ’％以下、Ｓｎ５．０％以
下、Ｓｂｓ．０％以下、Ｂｅ３．０％以下、Ｍｎｔ０．
０％以下、ｃｅ２．０％以下、およびＣＩ．５％以下の
１種または２種以上の合計０．０１〜３０．０％の適当
量を空気中、好ましくは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、マンガン
、珪素、アルミニウム、チタン、カルシウム合金、マグ
ネシウム合金、その他の脱酸剤、脱硫剤を少量（１％以
下）添加してできるだけ不純物を取り除き、充分に攪拌
し、組成的に均一な溶融合金を得る。

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、さらにこれに高温において鍛造あるいは熱
間卯工を施して適当な形状のもの、例えば棒あるいは板
となし、必要ならば約４００℃以上の温度で焼鈍する。

ついでこれをスエージング、線引あるいは圧延などの方
法によって加工率５０％以上の冷間加工を施し、目的の
形状のもの例えば細線あるいは薄板にする。

さらにこれら冷間加工状態の成品を空気中、好ましくは
非酸化性雰囲気中あるいは真空中で４００゜Ｃ以上の温
度でυ目熱することにより、保磁力２エルステッド以上
を有するすぐれた角形ヒステリシス磁性合金が得られる
。

上記の冷間加工は合金の結晶の優越方向をそろえる効果
が、特にｎ日Ｔ率５０％以上の加工を施した場合に著る
しい。

また上記の冷間加工に次いで行われる加熱は、加工歪の
除去、再結晶、変態、析出などを経て角形特性を向上さ
せるが、特に４００℃以上の加熱においてその効果が大
きい。

次に本発明の実施例について述べる。

実施例１ 合金番号３２（組成ｐｅ＝７ｔ０％、Ｎｂ＝３．５％、
Ｃ０＝２５．５％）の合金の製造 原料としては９９．９％純度の電解鉄、９９．８％純度
のニオブおよびコバルトを用いた。

試料を造るには原料を全重量７００ｇでアルミナ坩堝に
入れ、空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１７０ｍｍの孔をもつ鋳
型に注入し、得られた鋳塊を約１０００℃で鍛造して直
径４關の九棒とし、１０００℃で１時間焼鈍した後水冷
し、ついで冷間線引によって直径０． ５ ｍｒｎの線
とした。

この場合の加工率（減面率）は９８係である。

さらにこの線より長さ２６ｃｍを切りとり、種々な熱処
理を施した後残留磁束密度、Ｂｒと、磁場が１００エル
ステッドのときの磁束密度Ｂ１００との比を百分率で表
わした角形率（Ｂｒ／Ｂ１ｏｏ）×１００および保磁力
Ｈｃの値を測定し、第１表に示すような特性が得られた
。

合金番号３２３（組成Ｆｅ＝５３．５％、Ｎｂ ＝ ４
．５係、ｃｏ＝２７．０％、Ｍｏ ＝ ５． ５ ％、
Ｗ＝５．０％、Ｃｕ＝３．０％、Ｍｎ ＝ １． ５
４ ）の合金の製造原料は実施例１と同じ純度の鉄、ニ
オブおよびコバルトと９９．９％純度のモリブデン、タ
ングステンおよび９９．８％純度の銅、マンガンを用い
た。

試料の製造法は実施例１と同じである。

試料に種種の熱処理を施して第２表に示すような特性を
得た。

なお、本発明の代表的な合金の特性は第３表に示す通り
である。

上記各実施例および第３表からわかるように、Ｆｅ，Ｎ
ｂおよびＣｏからなるかあるいはこれらを主成分とし、
副成分としてＶ ， Ｔ ａ ｙ Ｃ ｒ ＋ Ｍｏ
，ＷｔＮｉ，Ｃｕ，Ｔｉ ，Ｚｒ，Ｓｉ ，ＡＣＧｅ，
Ｓｎ，Ｓｂ，ＢｅＭｎ，Ｃｅ，およびＣの１種または２
種以上を添加した本発明合金は加工率５０係以上の冷間
加工を施した後４００℃以上で加熱することにより、保
磁力が２エルステッド以上で、残留磁束密度の大きな優
れた角形ヒステリシス特性を有する磁性合金である。

また本発明合金は加工率５０係以上の冷間加工を施し、
４００℃以上の加熱により角形特性を付与した後これを
さらに加熱するかあるいはこれに冷間加エを施してもそ
の角形性が容易に劣化しない特長がある。

したがって本発明合金はガラス封着を必要とし、あるい
は最終熱処理後さらに加工を必要とする成品を製造する
場合に有利である。

以上本発明合金の特性は加エ率５０係以上の冷間加工を
行った後４００℃以上の温度で加熱することにより得ら
れることを述べたが、この冷間加工と加熱を繰り返し行
っても、良好な角形特性が得られることは当然である。

なお各実施例および第３表に掲げた合金には比較的純度
の高い金属Ｎｂ ， Ｃｒ ， Ｍｏ ，Ｗ ， Ｍｎ
， ＶＴｉ，Ａｌ，Ｓｉ，ＣｅおよびＣ等を用いたが
、これらの代りに経済的に有利な一般市販のフエ口合金
およびミツシュメタルを用いても溶解の際脱酸、脱硫を
充分に行えば、これらの金属を用いる場合とほぼ同様な
磁気特性と加工性が得られる。

上記のように本発明合金は角形特性がすぐれ保磁力も大
きいので角形特性を必要とする上記の電磁機器をはじめ
、ヒステリシスモーターのコア用磁性材料としても好適
である。

次に本発明において合金の組成を、ＮｂＯ．５〜１ｏ．
ｏ％、Ｃｏ ９．５〜５ ５．０ ％および残部Ｆｅと
限定し、あるいはこれを主成分とし副成分として添加す
る元素をＶ１０．０％以下、Ｔａ ２ ５．０％以下、
Ｃｒ１５．Ｏ％以下、ＭＯ２０．０％以下、Ｗ２０．０
係以下、Ｎｉ１５．ｏ％以下、ＣｕｌＯ．Ｏ％以下、Ｔ
ｉ５．ｏ％以下Ｚｒ５．０％以下、Ｓｉ５．０％以下、
Ａｌ５．Ｏ％以下、Ｇｅ５．０％以下、Ｓｎ５．０％以
下、Ｓｂ５．Ｏ％以下、Ｂｅ３．Ｏ％以下、Ｍｎ １０
．０係以下、Ｃｅ２．０％以下およびＣＩ．５％以下と
限定した理由は各実施例および第１図乃至第６図から明
らかなようにその組成範囲の保磁力は２エルステッド以
上ですぐれた角形ヒステリシス特性を示し、かつ加エ性
も良好であるが、組成がこの範囲をはずれると磁気特性
は劣化し、かつ加エが困難となり角形ヒステリシス磁性
合金として不適当となるからである。

第１図はＦｅ −Ｎｂ − ２ ０ ％ Ｃｏ合金のＮ
ｂ量を変えた本発明合金を加工率９５％の冷間加エを施
した後６５０℃で３時間カ目熱した場合の磁気特性を示
す特性曲線図であって、図から明らかなように、Ｎｂｏ
．ｓ％以下では角形性および保磁力に対する効果が小さ
く、またＮｂ１０％以上では残留磁束密度が小さくなり
、加工が困難となるので好ましくない。

第２図は同じ＜ Ｆｅ−２． ５ ％Ｎｂ−ｃｏ合金の
Ｃｏ量を変えた本発明合金を上述と同様の冷間加工と熱
処理を施したものの磁気特性を示す特性曲線図であって
、図から明らかなように、Ｃｏの添加量の増加と共に保
磁力および残留磁束密度および角形率何れもよくなる。

然し、Ｃｏ５５％以上では加丁が困難となるので好まし
くない。

第３図はＦｅ − ２． ５ ％Ｎｂ − ２ ０ ％
ＣｏにＴａｙＭｏ，ＷあるいはＮｉを添加した同様の
冷間加工と熱処理を施した本発明合金の磁気特性を示す
特性図を示し、図から明らかなように、Ｆｅ−２、５％
Ｎｂ−２０％Ｃｏ合金にＴａ，Ｍｏ，ＷあるいはＮｉを
添加すると保磁力、角形率の何れも大きくなるが、Ｔａ
２５％以上、Ｍｏ ２ ０％以上、Ｗ２０係以上、Ｎｉ
１ ５％以上、Ｃｒ．１５％以上では残留磁束密度が小
さくなるので好ましくない。

第４図は同じ＜ Ｆｅ−２．５ ％Ｎｂ − ２ ０
％Ｃｏ合金にＶ ，Ｃｒ ，ＣｕあるいはＭｎを添加し
、同様に冷間加王と熱処理を施した本発明合金の磁気特
性を示す特性図を示し、図から明らかなように、Ｆｅ
− ２． ５ ％Ｎｂ Ｔ− ２ ０ ％ Ｃｏ合金に
Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ又はＭｎを添加すると保磁力、角形率の
何れも大きくなるが、Ｖ１０％以上、ＣｕｌＯ％以上、
Ｍｎ１０係以上となると残留磁束密度が下ると共に加工
が困難となるので好ましくない。

第５図は同じ＜Ｆｅ−２．５％Ｎｂ−２０％Ｃｏ合金に
Ｔｉ ，Ｚｒ ，Ｓｉ ，ＡＡあるいはＧｅを添加し、
同様に冷間加エと熱処理を施した本発明合金の磁気特性
を示す特性図を示し、図から明らかなように、Ｆｅ −
２． ５ ％Ｎｂ−２ ０％Ｃｏ合金にＴｉ，ＺｒＳ
ｉ ，Ａｌ，Ｇｅの何れかを添加すると保磁力、角形率
は大きくなるが、Ｔｉ５％以上、Ｚｒ ５ ％以上、ｓ
ｉ ５％以上、Ａｌ５ｆＯ以上、Ｇｅ５％以上となると
残留磁束密度が下ると共に加工が困難となるので好まし
くない。

第６図は同じ＜Ｆｅ−２．５％Ｎｂ−２０％Ｃｏ合金に
Ｓｎ ，Ｓｂ ，Ｂｅ ，ＣｅあるいはＣを添加し、同
様に冷間加工と熱処理を施した本発明合金の磁気特性を
示す特性図であって、図から明らかなように、Ｆｅ−２
． ５ ％Ｎｂ−２ ０ ％ Ｃｏ合金にＳｎ，Ｓｂ
，Ｂｅ，Ｃｅ又はＣを添加すると保磁力、角形率の何れ
も大きくなるが、Ｓｎ５％以上、Ｓｂ５係以上、Ｂｅ３
％以上、Ｃｅ２係以上およびＣ１．５係以上添加すると
残留磁束密度が下ると共に７７０王が困難となるので好
ましくない。

すなわちＮｂ ０． ５ 〜１ ０． ０ ％、Ｃｏ
９．５〜５ ５．０係および残部Ｆｅからなる組成範囲
の合釜は保磁力２エルステッド以上で角形特性のすぐれ
た磁気特性を有し、さらに高温ｔ’ＪＤ熱によっても磁
気特性の劣化が少く、その上加工性が良好であるが、一
般にこれにさらにＴａ ，Ｃｒ ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ ，
Ｃｕ，Ｔ ｒ ｔ Ｚ ｒ ＋ Ａ ｌ＋ Ｓ ｎ ＋
Ｓ ｂ ｔ Ｂ ｅ ＋ Ｍ ｎ ｐ Ｃ ｅおよび
Ｃの添加は角形特性を改善し、保磁力を高める効果があ
り、またＴｉ ，Ａｌ，Ｓｉ ，Ｇｅ ，Ｖの添加は高
温加熱による磁気特性の劣化を減少させる効果があり、
Ｍｎ ，Ｔｉ ，Ｃｒ ，Ｎｉの添加は鍛造加工を良好
にする効果がある。

なお用途に応じて本発明合金の切削加工を必要とする場
合には、本発明合金にさらにＰｂＯ．３％以下、Ｐ０．
３％以下、Ｔｅａ．３％以下、Ｓ０．３％以下Ｃａ０．
３％以下、ＳｅＯ．３％以下およびＢＮ（窒化硼素）０
．３％以下の１種または２種以上の合計００１〜０．３
係を添υ■することにより角形特性を損わずに快剛性を
付与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＦｅ −Ｎｂ − ２ ０ ％ Ｃｏ合金のＮ
ｂ量を変えた本発明合金を７ＪＯＴ率９５係の冷間加エ
を施した後６５０℃で３時間加熱した場合の磁気特性を
示す特性曲線図、第２図は同じ＜Ｆｅ−２．５％Ｎｂ−
Ｃｏ合金のＣｏ量を変えた本発明合金を上述と同様の冷
間加工と熱処理を施したものの磁気特性を示す特性曲線
図、第３図はＦｅ−２．５％Ｎｂ−２ｏ４ｃｏにＴａ，
Ｍｏ，ＷあるいはＮｉを添加した同様の冷間加工と熱処
理を施した本発明合金の磁気特性を示す特性図、第４図
は同じ＜Ｆｅ−２．５％Ｎｂ−２０％Ｃｏ合金にＶ，Ｃ
ｒ，ＣｕあるいはＭｎを添加し、同様に冷間加工と熱処
理を施した本発明合金の磁気特性を示す特性図、第５図
は同じくＦｅ−２．５％Ｎｂ−２０％Ｃｏ合金にＴｉ，
Ｚｒ＋Ｓｉ，ＡＡあるいはＧｅを添加し、同様に冷間加
工と熱処理を施した本発明合金の磁気特性を示す特性図
、第６図は同じ＜ Ｆｅ−２．５％Ｎｂ−２ ０％Ｃｏ
合金にＳｎ ，Ｓｂ ，Ｂｅ ，ＣｅあるいはＣを添加
し同様に冷間υ日王と熱処理を施した本発明合金の磁気
特性を示す特性図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量比にてＮｂ Ｏ．５ 〜１０．０％、Ｃ０９．
   ５〜５５．０４および残部Ｆｅと、少量め不純物とから
   なり、保磁力が２エルステッド以上を有することを特徴
   とする角形ヒステリシス磁性合金。 ２ 重量比にてＮｂ Ｏ．５ 〜１ ０．０ ％、Ｃｏ
   ９．５〜５５．０％および残部Ｆｅを主成分とし、副成
   分としてＶ１０．０％以下、Ｔａ２５．０％以下、Ｃｒ
   １５．０％以下、Ｍｏ ２ ０．０ ％以下、Ｗ２０．
   ０％以下、Ｎｉ１５．０％以下、ＣｕｌＯ．Ｏ％以下、
   Ｔｉ５．０％以下、Ｚｒ５．０％以下、Ｓｉ５．０％以
   下、ＡＡ５．０％以下、Ｇｅ５．０％以下、ｓｎ５．０
   ％以下、Ｓｂ５．０％以下、Ｂｅ３．０％以下、Ｍｎ１
   ０．０％以下、Ｃｅ２．Ｏ％以下およびＣＩ．５１％以
   下の１種または２種以上の合計０．０１〜３０．０％と
   、少量の不純物とからなり、保磁力が２エルステッド以
   上を有することを特徴とする角形ヒステリシス磁性合金
   。 ３ 重量比にてＮｂ Ｏ．５ 〜１ ０．０％、Ｃ０９
   。 ５〜５５．０％および残部Ｆｅと、少量の不純物とから
   なる合金に加工率５０％以上の冷間υロエを施し、さら
   にこれを４００℃以上で７７０熱することにより２エル
   ステッド以上の保磁力を発揮せしめることを特徴と子る
   角形ヒステリシス磁性合金の製造方法。 ４ 重量比にてＮｂ Ｏ．５ 〜１ ０．０％、ｃ０９
   ．５〜５５．０％および残部Ｆｅを主成分とし、副成分
   としてＶ １０．０ ％以下、Ｔ ａ ２ ５．０ ％
   以下、Ｃｒｌ５．０％以下、Ｍｏ ２ ０．０ ％以下
   、Ｗ２０．Ｏ％以下、Ｎｉ１５．０％以下、ｃｕ１０．
   ０％以下、Ｔｉ５．０％以下、Ｓｉ５．０％以下、ＡＡ
   ５．０％以下、Ｇｅ５．０％以下、ｓｎ５．０％以下、
   ｓｂ５．０％以下、Ｂｅ３．０％以下、Ｍｎ１０．０％
   以下、Ｃｅ２．Ｏ％以下、およびＣ１．５％以下の１種
   または２種以上の合計０．０１〜３０．０％と、少量の
   不純物とからなる合金に加工率５０％以上の冷間７ＪＯ
   工を施し、さらにこれを４００゜Ｃ以上で加熱すること
   により２エルステッド以上の保磁力を発揮せしめること
   を特徴とする角形ヒステリシス磁性合金の製造方法。