JPS5842741A - 磁気記録再生ヘツド用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ツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 摩耗性がすぐれ、鍛造および加工が容易で磁気記録書生
ヘッドに好適な烏！！！磁率合金およびその製逝法なら
びに磁気記鋒捏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Ｍｉ帯が高いことが
必要とされ、また磁気テープが接触して指動するため耐
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−８ｉ−Ａ／糸金合金および７−ｒ−５イ）　（Ｍ
ｎ０−ＺｎＯ−Ｆｅ２Ｃｆ３）があるが、これらは非常
に硬く脆いため、鍛造、圧延加工か不可能で、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１６４
品である。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＆ａ率が
比較的小さく、フェライトは実効透磁率は大きいが、飽
和磁束密度が５ｏｏｏ　Ｇ以下で小さいのが欠点である
。他方パーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ糸金合金は鍛造、圧延加
工および打抜きは容易で狐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。

本願人らはＮｉ−Ｆｅ糸金合金耐摩耗性についての研究
を行い、先に特公昭〃−λり６９０号においてＮｉ−Ｆ
ｅ−Ｎｂ系合金は、鍛造加工が容易で耐摩耗性にすぐれ
、磁気記録再生ヘッドに適した磁性合金であることを記
述しておいたが、その後、磁気記録再生機において記録
密度を高めるため高保磁力の磁気テープが採用されるよ
うになり、それに伴って磁気ヘッド用磁性合金としては
高い飽和磁束密度を有することが必要とされるようにな
ってきた。このため、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｎｂ系合金において
も、飽和磁束密度を高めるため非磁性添加物であるＮｂ
鰍を減する傾向になってきた。しかし、Ｎｂ量の減少は
Ｎｉ　−Ｆｅ　−Ｎｂ系合金の硬度および電気抵抗の低
下をきたし、それによって耐摩耗性および高周波磁界に
おける実効透磁率を劣化させることになメ リ、適切な方法とは考えられない。したがって目下何等
かの改善策が強く要望されている。

本発明はＮｉ−ｈｅ　−Ｎｂ系合金の鍛造加工性を損わ
ずに、また飽和磁束密度をできるだけ低下させずに、耐
摩耗性および実効透Ｂｉ率を擾位に保持しようとするも
ので、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｎｂ　；Ａ合金に窒素を少蓋添加す
るとニオブと窒素の相乗効果により、その目的が達成さ
れたのである。

すなわち、一般に高透磁率合金では窒化物などの非金属
介在物は６Ｉｉ気特性を劣化させるものとして、これを
極力除去することに努めているが、本発明では微量のＮ
ｂ系窒化物を積極的に利用して、Ｎｉ　−Ｆｅ　−Ｎｂ
系合金の耐摩耗性および実効透磁率を改善しようとする
ものである。

本発明はＭＭ比にてニッケル７０−ざ６％、ニオブ０．
５〜７０％、窒素ｏ、ｏｏｏ、ｙ〜０．３％、少量の不
純物と残部鉄ゝからなるか、または重血比にて主成分と
してニッケル７０〜ｇ６％、ニオブＱ、５〜ｌＦ％、窒
素０．０００３〜０．３％、副成分としてモリブデン、
タングステン、タンタル、マンガン、銅、コバルトのそ
れぞれ３％以下、クロム、バナジウム、チタン。

ゲルマニウム、ガリウム、インジウム、タリウムのそれ
ぞれ３％以下、アルミニウム、ケイ素、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２％以
下、ベリリウム、錫、アンチモン、ホウ素のそれぞれ１
％以下の／積またはλ柚以上の合計ｏ、ｏｉ〜７％、小
社の不純物と残部鉄からなり、飽和磁束密度！０００　
Ｇ以上を有し、耐摩耗性および実効透磁率がすぐれ、鍛
造加工が容易な磁気記録再生ヘッド等に使用し得る高透
磁率磁性合金に関するものである。さらに本発明は上記
、の高透磁率合金をケースおよびコアに用いて製造した
耐摩耗性にすぐれた磁気記録再生ヘッドに関するもので
ある。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明の合金をｌｌｉ！造するには、まず主成分のニッ
ケル７ＯＮｇ６％、ニオブＯ０ｊ〜７０％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
を小皺添加してできるだけ不純物を取り除き、そのまま
か、更にこれにモリブデン。

タングステン、タンタル、マンガン、銅、コバルトのそ
れぞれ３％以下、クロム、バナジウム、チタン、ゲルマ
ニウム、ガリウム、インジウム、タリウムのそれぞれ３
％以下、アルミニウム、ケイ素、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、２％以下、
ベリリウム、細。

アンチモン、ホウ素のそれぞれ１％以下の／＆または２
枇以上の合計０．０／〜７％の定ｋを添加して充分に攪
拌し、組成的に均一な溶融合金を造る。

ついでＮ２ＥよびＮ３Ｈ％のガスを炉内に注入して調圧
するか、あるいは合金成分の窒化物を適当量添加するこ
とにより、溶融合金に適当量の窒素を添加する。その後
、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Ｍｊ温において熱間鍛造および
冷聞圧。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．／闘の薄板を造る。次にその薄板から目
的の形状。

寸法のものを打抜き、これを水素中、その他適当な非酸
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１００℃以上、特にｌＯＯ″Ｃ以上融点以下の温度
に１分間以上加熱し、ついで組成に対応した適当な速度
、例えばα℃／ｖ−１℃／時で冷却する。合金の組成に
よってはこれをさらに約１００℃以下の温度（規則格子
−不規則格子変態点以下の温度）、特に２００〜１００
℃に７分間以上加熱し、冷却することにより、飽和磁束
密度３０００　Ｇ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６０
０　’Ｃ）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暢を及はす。すなわち
この変態点以上の温度よりα℃／秒〜ｌ″Ｃ／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α’Ｃ／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。他方、上記
の変態点以上の温度から、例えはｌ′Ｃ／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７Ｊ（組成ＩＪｉ　−Ｊ’０．７％、　Ｈｂ　
−ｓ、ｏ％、　Ｎ　−０，０１０％、残部ｙｅ） 試料を造るには、まず全ｇ　重ｔｏｏ　ｇをアルミナ坩
堝に入れ、真空中で高周波誘導炉によって溶力）した後
、よく攪拌して均質な溶融合金とした。ついで音素ガス
を炉内に注入し、ｌｘ／σ　Ｔｏｒｒに調圧して７０分
間保持した後、これを直径２５　ｍｍ　、高さ／７Ｑ　
鴎の孔をもつ鋳型に注入し、得られた鋳塊を約１ｏｏｏ
”Ｃ″ｃ＃ｌ造して厚さ約７關の板とした。さらに約１
００〜９００℃の間で厚さｌＩ！Ｉ１１まで熱間圧延し
、ついで常温で冷間圧延を施して０．／　ａｌｍの薄板
とし、それから外径（Ｉ３　ｍ１１１．内径３３關の環
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ＩＡ理を施し、環状板で磁気
特性および硬度を、またコアを用いて磁気ヘッドを製造
し、タリサー７表面粗さ計で磁気テープ（ＣｒＯ）によ
る２００時間時間後の摩耗波を測定して第１衷のような
結果を得た。

実施例　２ 合金番号％（組１１ｉｉＮｉ　−７９Ｊ％、　ｌ（ｂ　
−７，０％、Ｍｎ−２４％。

Ｎ−０，０／Ｊ％、残部Ｆｅ　） 試料を造るにはまずニッケル、鉄、ニオブの７１０７を
アルミナ坩堝に′入れ、真空中で高周波誘４電気炉によ
って溶かし、ついで炉内にアルゴンガスを充填した後マ
ンガンー音素合金（窒素ｔ％金含有〃Ｑを添加し、よく
攪拌して均質な溶融合金とした。その後の製造工程は実
施例１と同じである。試料に梱々の熱処理を施して第２
表に示すような特性が得られた。

つぎに第３表には／／ｊＯ’ｃの水素中で２時間加熱し
た後、１００℃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１００℃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緒特性が示しである
。

つぎに本発明合金の窒素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ＩＯＪ％Ｎｉ　−Ｆｅ　−５
％Ｎｂ−Ｎ合金についてＮ量と飽和磁束密度、実効透磁
率、硬度および摩耗量との関係が示しである。一般に窒
素量の増加とともに硬度は着しく増大し、同時に単純−
は着しく減少するが、特に窒素の微量添加で極めてその
効果が大きい。

また、一般に窒素の添加は磁気記録再生ヘッドを作動さ
せる交流磁界、特に高周波磁界において実効透磁率を高
める効果が大きい。しかじ窒素が０．３％以上では鍛造
、加工が困難となり、また磁気特性も磁気ヘッド用磁性
合金として不適当になることがわかる。

本発明合金のこのよりな烏い硬度および耐摩耗性の向上
はニオブの効果により、Ｎｉ−Ｆｅ合金の地が固溶体硬
化するが、これに窒素を添加すると格子間に窒素原子が
侵入して地をさらに硬化するとともに、強固なニオブ糸
菫化物その他ニッケル糸、鉄糸窒化物などが地に微細に
析出して、さらに硬化が進むものと考えられる。また、
これらの窒化物のｗＩｌな析出は磁区を分割して磁壁を
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。

さらに副成分として添加するＭｏ　、　Ｗ　、　Ｔａ　
、　Ｍｎ　。

Ｏｕ　、　００　、　Ｏｒ　、　Ｖ　、　Ｔｉ　、　Ｇ
ｅ　、　Ｇａ　、　Ｉｎ　、　Ｔｊ　、　ｌ　。

Ｓｉ　、　Ｚｒ　、　Ｈｆ　ｅ希土類元素、白金族元素
、　Ｂｅ　。

Ｓｎ　、　ＳｂおよびＢ等は本発明合金の比電気抵抗を
高める効果があり、またＧＯは飽和磁束密度を高めるの
に有効であり、さらにＷ　、　Ｔａ　、　Ｖ　、　Ｔｉ
　。

Ｇ６　、　Ｇａ　ｌ　Ｉｎ　、　Ｔｌ　、　ｉ　、　Ｓ
ｉ　、　Ｚｒ　、　Ｈｆ　、希土類元素、白金族元素、
　Ｂｅ　、　Ｓｎ　、　ＳｂおよびＢ等は本発明合金の
耐摩れ性を改善する効果が大きい。またこれらの副成分
も窒化物を生成し、上記のように実効透磁率および耐摩
耗性を改善する。

本発明合金は飽和磁束密度が！；００００以上であるの
で、磁気ヘッド用磁性合金として好適であるばかりでな
く、実効ｉ！！ｉｆ！Ｂ率が大きく、硬度が高く、−剛
摩耗性がすぐれ、且つ加工性が良好なのでＶＴＲおよび
電子計算機の磁気記録再生ヘッドならびに普通お電気機
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成をニッケル７０〜ｇ６％
、ニオブｏ、ｓ〜／θ％、窒素ｏ、ｏｏｏｓ〜ＯＪ％お
よび残部鉄と限定し、またこれに添加する元素をモリブ
デン、タングステン、タンタル、マンガン。

銅、コバルトのそれぞれ７％以下、クロム、バナジウム
、チタン、ゲルマニウム、ガリウム、インジウム、タリ
ウムのそれぞれ３％以下、アルミニウム、ケイ素、ジル
コニウム、ハフニウム、希土類元紫、白金族元素のそれ
ぞれ３％以下、ベリリウム、錫、アンチモン、ホウ素の
それぞれ、２％以下の／１１！または２２−１ｆＩ以上
の合ｌｉ　Ｏ，０／〜７％と限定した理由は、実施例第
３表および第１図で明らかなように、その組成範囲の飽
和磁束密度は！０００　Ｇ以上で、実効透磁率および硬
度が扁く耐摩耗性にすぐれ、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！００
０　Ｇ以下となり、実効透？ｉＢ亭および硬度が低く雇
耗が太きくなり、かつ加工が困難、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、ニオブがＯ，Ｓ％以下および鴛素がｏ、ｏｏｏ３％
未満では添加効果が／ｌコさく、ニオブが１０％を越え
ると飽和磁束密度が３０００　Ｇ以下となり、また輩素
が０．３％を越えると鍛造加工が困爺となる。そしてこ
れに副成分としてモリブデン７％、タングステン７％、
マンガン７％、餉７％、クロムｊ％、バナジウム５％、
チタン５％、ゲルマニウムｊ％、−ガリウムｊ％、イン
ジウムｊ％、タリウムｊ％、アルミニウム３％、ケイ素
３％、ハフニウム３％、希土類元素３％、白金族元素３
％のそれぞれを越え添加すると飽和磁束密度が！；００
０　Ｇ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％のそれぞれを越えて添加
すると鍛造あるいは加工が困難となるからであり、ＣＯ
を７％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３表より明らかなように、Ｎ１−Ｆｅ−Ｎｋ＋
−Ｎ系合金に副成分の何れかを入れると実効透磁率、は
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
ツトリウムおよびランタン糸元素からなるものであるが
、その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
ムからなるか、その効果も全く同一である。

なお、炭素および酸素は一般に加工性を損うが、硬度を
篩め耐摩耗性を改善するので、それぞれ０．１％までは
有効であり、本発明合金に含有されても差支えない。

【図面の簡単な説明】

ｉ、Ｈ／図はＩＯＪ　％　Ｎ１−Ｆｅ−ｊ　％　Ｎｂ−
Ｎ合金の音素磁と実効透―率、飽和磁束密度、硬度およ
び摩耗型との関係を示す特性図である。 手続補正書 昭和Ｓ６年１０　月　／４Ｉ日 １、事件の表示 昭和５６年特許　願第１３９７６６号 ２、発明の名称 磁気記録再生ヘッド用耐摩耗性扁透磁率合金事件七の関
係　特許出願人 財団法人電気磁気材料研究所 を明細書第９頁第１θ行中「５％」を「７％」と訂正す
る。 ２同第り頁第１２行中「３％」を「５％」とｇＪ止する
。 ３、同第デ頁第１Ｆ行中「２％」を「３％」とＭｒ圧す
る。 仏間ｆ４４９頁第ｔＳ行中「７％」を「２％」とば］止
する。 ！同第１０貞第７２行中「５％」を「７％」とＭｆ止す
る。 ６同第１θ頁第１り行中「３％」を「５％」とｇ」圧す
る。 ７、１ｃｆＪ　＠　１０頁第１６竹中ｒ　−２％Ｊヲｒ
　ｊ　％Ｊ　トＮ４止する。 よ同第１０貞第７７行中「１％」を「２％」と「ｊ圧す
る。 ９、同第刀頁第９行中「炭素および酸素」を「炭素。 硫黄および酸素」と削正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ′Ｌ　東坦比にてニッケル７ＯＮざ６％、ニオブＯ０ｓ
   〜／θ％、窒素ｏ、ｏｏｏｓ〜ＯＪ％、小社の不純物と
   残部鉄からなり、飽和磁束密度５ｏｏｏ　Ｇ以上を有す
   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。 ２　重量比にてニッケル７ＯＮｇ６％、ニオブ０．５〜
   １０％、窒素０．０ＯＯＪ〜ＯＪ％、少量の不純物と残
   部鉄とを主成分とし、副成分としてモリブテン、タング
   ステン、タンタル、マンガン。 銅、コバルトのそれぞれ７％以下、クロム。 バナジウム、チタン、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、ケ
   イ素、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、＠、アンチモン。 ホウ素のそれぞれ２％以下の／ｆｉまたは２種以上の合
   計ｏ；ｏｉ〜７％を含有した合金より成り飽和磁束密度
   ５ｏｏｏ　ａ以上を有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。 ３　重量比にてニッケル７０　Ｎ１６％、ニオブＯ０Ｓ
   〜ＩＯ％、窒素０．００１：）Ｊ〜ＯＪ％、少量の不純
   物と残部鉄からなる合金を６ｏｏ’ｃ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分間以上組成に対応した適当時間加熱した後、規則−
   不規則格子変態点以上の温度からα℃／抄〜／°Ｃ／時
   の組成に対１心した適当な速度で常温まで冷却すること
   を特徴とするｉ気記録再生ヘッド用耐摩耗性高透磁率合
   金の製造法。 ｔ　重量比にてニッケル７ρ〜ｇ６％、ニオ□ブ０．５
   〜ｌθ％、窒素０．０００Ｊ〜０．Ｊ％、少量の不純物
   と残部鉄からなる合金をｔｏｏ”ｃ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α時局以下の組成に対応した適当時間加熱した後
   、規則−不規則格子変態点以上の温度からω℃／秒〜／
   ”Ｃ／時の組成に対応した適当な速度で常温まで冷却し
   、これをさらに規則−不規則格子変態点以下の温度で非
   酸化性雰囲気中あるいは真空中において１分間以上組成
   に対応した適当時間加熱し、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。 ＆　重皺比にてニッケル７ＯＮｆｆ４％、ニオブＯ０ｊ
   〜／θ％、窒素０．０００７〜０．３％、少量の不純物
   と残部鉄とを主成分とし、副成分としてモリフテン、タ
   ングステン、タンタル、マンガン。 銅、コバルトのそれぞれ７％以下、クロム。 バナジウム、チタン、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、ケ
   イ素、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。 ホウ素のそれぞれ２％以下の／ｍまたは２棟以上の合計
   ０．０／〜７％を含有した合金より成る合金を１００℃
   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分間以上組成に対応した適当時間加
   熱した後、規則−不規則格子変態点以上の温度からα℃
   ／秒〜ｌ″Ｃ／時の組成に対＆６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
   摩耗性島透磁率合金の製造法。 ６、　恵蓋比にてニッケル７ｏ　Ｍ＋’　ｔｔ％、ニオ
   ブＱ、ｊ〜ｌθ％、窒素ｏ、ｏｏｏ３〜０．ｊ％、小社
   の不純物と残部鉄とを主成分とし、副成分としてモリブ
   デン、タングステン、タンタル、マンガン。 銅、コバルトのそれぞれ７％以下、クロム。 バナジウム、チタン、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、ケ
   イ素、ジルコニウム。 八ツニウム、希土嬌元素、白金族元素のそれぞれ３％以
   下、ベリリウム、錫、アンチモン。 ホウ素のそれぞれ２％以下のｌ梱または２梱以上の合計
   ０．０／〜７％を含有した合金より成る合金を１００℃
   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／分間以上α時間以下の組成に対応した
   適当時間加熱した後、規則−不規則格子変態点以上の温
   度からα℃／秒〜／”Ｃ／時の組成に対応した過当な速
   度で常温まで冷却し、これをさらに規則−不規則格子変
   態点以下の温度で非酸化性雰囲気中あるいは真空中にお
   いて１分間以上組成に対応した適当時間加熱し、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。 ７、　重蓋比にてニッケル７０　Ｎ１１．％、ニオブＱ
   、Ｓ〜／θ％、窒素０．０００３〜（７，Ｊ％、少量の
   不純物と残部鉄からなり、飽和磁束密度！１０００　Ｇ
   以上を有する合金より成ることを特徴とする磁気記録再
   生ヘッド。 ａ　恵重比にてニッケル７ＯＮＳ６％、ニオブＯ０Ｓ〜
   ｌθ％、窒素ｏ、ｏｏｏ３〜０．３％、少量の不純物と
   残部鉄とを主成分とし、副成分としてモリブテン、タン
   グステン、タンタル、マンガン。 銅、コバルトのそれぞれ７％以下、クロム。 バナジウム、チタン、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、ケ
   イ素、ジルコニウム。 ハフニウム、＊土類元素、白金族元素のそれぞれ３％以
   下、ベリリウム、＃Ｊ、アンチモン。 ホウ素のそれぞれ２％以下のｌ檎または２ｉａ以上の合
   計０．０／〜７％を含有した合金より成ることを特徴と
   する磁気記録再生ヘッド。