JPS5830367B2 - 半硬質磁性合金の製造方法 - Google Patents

半硬質磁性合金の製造方法

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JPS5830367B2
JPS5830367B2 JP53011316A JP1131678A JPS5830367B2 JP S5830367 B2 JPS5830367 B2 JP S5830367B2 JP 53011316 A JP53011316 A JP 53011316A JP 1131678 A JP1131678 A JP 1131678A JP S5830367 B2 JPS5830367 B2 JP S5830367B2
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semi
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一裕 熊坂
堅一 小野
昭三 窪田
実 浅田
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NTT Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties

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  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、リレーむよびスイッチなどの鉄心材料に用い
られる冷間加工が可能で、残留磁束密度が16KG以上
という高い値を有し、かつ保磁力が300eから120
0eを有するFe−C。
W半硬質磁性合金の製造方法に関するものである。
電子交換機のリレーおよびスイッチに用いられる半硬質
磁性合金は、その設計条件によって種々の特性が要求さ
れる。
特にこの半硬質磁性合金は加工性が良好で、300eか
ら1200e程度の保磁力Hcを有するとともに、リレ
ーおよびスイッチの小形化のためには残留磁束密度Br
および角形性の大きいことが極めて重要となる。
これら半硬質磁性合金としては、従来からα−γ変態を
利用したF e −Co−V系合金バイカロイ、リメン
ダあるいはFe−Mn−Co合金などがある。
さらに強磁性相への非磁性金属間化合物の析出を利用し
たF e −Co −M o合金、Fe−Co−Nb合
金などがある。
この他に2相分離を利用したF e −N i −A
I −T i合金、非磁性相中への強磁性相の析出を利
用したFe−Cu−Co系合金など多数の合金が開発さ
れてきた。
これら従来の半硬質磁性合金は保磁力Heがほぼ200
eから800eで、残留磁束密度Brがほぼ20KGか
ら12KGであり、600e以上の保持力Heを有し、
かつ18KG以上の高い残留磁束密度Brを有する半硬
質磁性合金は開発されていない。
近年、電子交換機のリレーおよびスイッチの小形化は1
す捷す重要となってきており、このためには、従来以上
に高い残留磁束密度Brを有する半硬質磁性合金の開発
が待たれている。
ところで、Fe−CoW系合金は従来からよく知られて
いるとおり永久磁石合金として用いられてきた。
例えば19世紀末から使用されてきた焼入硬化型磁石で
あるタングステン鋼は、1例としてWが6φ、Cが0.
7φ、Crが0.3%、および残りはFeからなり、1
2000Cから1250℃で数分間保持後、空冷し、8
50°Cで数分間保持後、水冷して残留磁束密度Brが
9.5KG、保磁力Hcが500eの特性を有するもの
である。
また1916年本多博士らによって発明された焼入硬化
型磁石KS鋼は、Cが0.8φ〜1.0係、Crが1.
5% 〜3%、Wが5%〜9%、Coが30%〜40多
、釦よび残りはFeからなる合金であり、熱間圧延後1
150℃〜1200°Cで数分間保持後、空冷し、つい
で750℃で数分間保持後、空冷し、更に950°G〜
1000℃に保持後、油冷してマルテンサイ)!態を起
こして磁気硬化させ、残留磁束密度Brは7.8KG〜
11.5KGで、保磁力Heは2000e〜2600e
の特性を有している。
更にKS鋼から出発した少量のS i 、Mn 、Mo
などを含むJO係〜40係のコバルト鋼もKS鋼とほぼ
同様な熱処理で残留磁束密度Brが8KG〜10KG、
保磁力Heが1200e〜2400eの特性を有してい
る。
以上の焼入硬化型磁石合金はCを含むために熱処理によ
る脱炭を常に考慮してやらねばならない。
一方、Cを含1ない析出硬化型磁石合金としては、19
31年独国ケスターらによって発明された12% 〜1
5%のCo 、10 %〜20 %のW。
残りがFeからなる合金がある。
このFe−C。−W合金は熱間圧延後、1200°C〜
1300°Cから焼入れ、ついで6008C〜700℃
で焼戻すことにより、過飽和α相に非磁性金属間化合物
の析出を起こして磁気硬化させ、残留磁束密度Brが7
.3KG 〜12KGで、保磁力Heが]0OOe〜3
500eの特性を有するものである。
これらの従来から発明されてきたFe−Co−W系合金
は、高温からの焼入れあるいは焼入れ後の焼戻しのみで
磁気硬化を起こす永久磁石合金として開発されてきたも
のであり、残留磁束密度Brや角形性が非常に低く、リ
レーち・よびスイッチ用鉄心材料としては適さないもの
であった。
本発明は、上記従来例の欠点を解消するために、重量比
でCoの量が5φから40φ、Wの量が8咎から18咎
、残りがFeからなる合金を、1100°C以上の温度
に保持後、水中に焼入れ、冷間加工を施して焼戻しを行
なうことによって、リレーむよびスイッチの小形化を可
能とする16KG以上の高い残留磁束密度Brと300
eから] 200eの保磁力Heを有する半硬質磁性合
金の製造法を提供するものである。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明により、従来の発明では得られなかった高い残留
磁束密度Brを有するF e −Co −W半硬質磁性
合金は、以下のようにして製造される。
1ず合金を大気中、真空中あるいは不活性ガス雰囲気中
で溶解し、ついでインゴットをそのi!tあるいは熱間
加工後、1100℃以上の温度に保持した後、水中に焼
入れる。
ついで加工率が60咎以上の冷間加工を行ない、この後
、500°C〜900°Cの温度範囲で焼戻すことによ
り、残留磁束密度Brが16KG以上で、保磁力Hcが
300e〜1200eの特性を得ることができる。
この焼入れ後の合金に冷間加工を施すことは、合金内に
組織的な異方性を導入し、かつ内部応力を高め、その後
の焼戻しによって起こる金属間化合物の析出の微細化に
寄与し、磁気特性に著しく好ましい影響を与える。
実施例1で後述するが、焼入れ後の冷間加工は加工率が
高いほど焼戻し後の残留磁束密度Br、角形性、保磁力
Heを増加させ、加工率が60%以上の冷間加工で、こ
の残留磁束密度Br、角形性、保磁力Heの改善の効果
が顕著になる。
渣た実施例1で後述するが、冷間加工後の焼戻し温度は
500℃〜900℃の範囲が適当である。
即ち焼戻し温度が500℃以下では、残留磁束密度B
r 釦よび保磁力Heが低く、焼戻し温度が900℃以
上では保磁力Heの低下が著しく、目的とする磁気特性
が得られない。
第1表に各種組成で得られた磁気特性の代表例を示す。
第1表かられかるように、本発明によれば、Coが20
% 〜32%、Wが10% 〜15%、残りがFeから
なる合金(試料番号7,8,9゜11.12,13)K
$−いては、残留磁束密度Brが18KG以上で、かつ
保磁力Hcが600e以上の磁気特性を示している。
しかも本発明によれば、CaO量を5φ〜40φ、Wの
量を8φ〜18饅の範囲内で組成を変えることにより、
残留磁束密度Brが16KG以上で、保磁力Hcが30
0e〜1200eという広範囲な磁気特性を得ることが
できる。
これら本発明による半硬質磁性合金の成分範囲は上記の
とおりであるが、各成分元素の量は次の理由により規定
できる。
1ずWは、第1表に示したように、角形性(Br/B2
5o)および保磁力Heを増加させるために極めて有効
である。
しかしながら、Wの量が8φより少ない場合は300e
以上の保磁力Hcが期待できず、また、Wの量が18多
より多い場合は、本発明の主目的である16KG以上の
残留磁束密度Brが得られず、かつ保磁力Hcが高くな
りすぎて永久磁石の領域に入り、さらに冷間加工性が悪
化する。
次にCoは、第1表に示したように、残留磁束密度Br
、角形性(Br/B230 )、保持力Hcを増加させ
るために有効である。
しかしながら、Coの量が5咎より少ない場合は、角形
性(Br/B230 ) hよび保磁力Heが低下し、
かつ本発明の主目的である16KG以上の残留磁束密度
Brが得られない。
またCoの量が40袈より多い場合は、本発明にとって
必要な冷間加工性が著しく悪化する。
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
実施例 I Coが20%、Wが15多、残りがFeからなる合金組
成をアルゴンガス雰囲気中に釦いて、0.5優のMnを
脱酸剤として溶解して得た丸形インゴットを、1300
°Cから水中に焼入れ、所定の径1で冷間スェージング
加工を施して再び1300℃から水中に焼入れた。
この焼入れた試料を冷間スェージング加工を施さず、7
10℃で1時間焼戻したときの磁化曲線を第1図の1で
示す。
捷た焼入れた試料に加工率が82%トよび96条の冷間
スェージング加工を施して、710℃で】時間焼戻した
ときの磁化曲線を第1図の2および3で示す。
第1図かられかるように、1300℃から焼入れた後、
冷間スェージング加工を施さないで、710℃で焼戻し
た試料では、残留磁束密度Brは10.0KGで、保磁
力Hcは650eである。
また1300℃から焼入れた後、加工率が82優の冷間
スェージング加工を施して、710°Cで焼戻した試料
では、残留磁束密度Brは17.2KGで、保磁力He
は820eであり、加工率が96咎の冷間スェージング
加工を施して、710℃で焼戻した試料では、残留磁束
密度Brは18.4KGで、保磁力Hcは]050eで
あった。
このように1300℃から焼入れ後、冷間スェージング
加工を施さずに焼戻した試料の残留磁束密度Brは非常
に低い。
一方、1300℃から焼入れ後、冷間スェージング加工
を施して焼戻した試料の残留磁束密度Br、bよび保磁
力Hcは非常に高く、加工率が増加するほど、焼戻し後
の残留磁束密度Brむよび保磁力Heが増加して釦り、
焼戻し前の冷間スェージング加工は、目的とする磁気特
性を得るために非常に重要である。
また第2表は加工率が96条の冷間エージング加工後、
各温度で1時間焼戻したときの磁気特性を示したもので
、第2表かられかるように、焼戻し温度を変えることに
より、残留磁束密度Brが16KG以上で、保磁力He
が360e〜1050eの磁気特性が得られる。
実施例 2 20多のCoを一定にし、Wが5%、10%。
13φで、残りがFeからなる各合金組成をアルゴン雰
囲気中にわいて、0.5俤のMnを脱酸剤として溶解し
て得た丸形インゴットを、1300’Cから水中に焼入
れた後、加工率が96%の冷間スェージング加工を施し
て、720℃で1時間焼戻したときの磁化曲線を第2図
に示す。
第2図の1は5多のW、2は10多のW、3は13多の
Wを含む合金の磁化曲線である。
第2図かられかるように、20多のco、5多のW、残
りがFeからなる合金では、残留磁束密度Brは16.
7KGで、角形性Br/B25Oは0.70で、保磁力
Heは] 90eであり、20多のCo、10%のW、
残りがFeからなる合金では、残留磁束密度Brは18
.2KGで、角形性Br/B2g□は0.85で、保磁
力Heは480eであり、20俤のCo、13多のW、
残りがFeからなる合金では、残留磁束密度Brは19
.0KGで、角形性Br/B28oは0.92で、保磁
力Heは770eである。
このように、Wの量が増加するほど、角形性Br/B2
80および保磁力Hcが増加する。
なむ、第2図に参考として従来の高残留磁束密度Brを
有する半硬質磁性合金の例をあげる。
第2図の4はリメンダ合金(■が3.5φ、Mnが0、
5 % t Coが48多、残りがFe)の磁化曲線で
あり、5はF e −M o −Co合金(Moが13
φ、coが20多、残りがFe)の磁化曲線である。
第2図かられかるように、本発明によるFe−Co−W
合金は、従来の半硬質磁性合金と比較して著しく高い残
留磁束密度Brを有する。
以上説明したように、本発明は、16KG以上の残留磁
束密度Brと、300e〜1200eの保磁力Heを有
する冷間加工可能なFe−Co−W半硬質磁性合金の製
造方法を提供するものであり、電子交換機のリレートよ
びスイッチ用鉄心材料としての実用上の効果は大きいも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、coが20%、Wが15φ、残りがFeから
なる合金の磁化曲線を示した図であり、第2図は、本発
明によるFe−co−W半硬質磁性合金督よび従来の半
硬質磁性合金の磁化曲線を示した図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 重量比でCaO量が5条から40俤、Wの量が8饅
    から18多、残りがFeからなる3元合金を、1100
    °C以上の温度から焼入れた後、加工率60多以上の冷
    間加工を施して、500℃から900℃の温度範囲で焼
    戻しを行なうことを特徴とする残留磁束密度が16KG
    以上、保磁力が300eから1200eの特性を有する
    半硬質磁性合金の製造方法。
JP53011316A 1978-02-03 1978-02-03 半硬質磁性合金の製造方法 Expired JPS5830367B2 (ja)

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