JPS5857499B2 - Ｎｉ−Ｆｅ−Ｎｂ系耐摩耗性高透磁率合金および磁気記録再生ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＦｅ、ＮｂおよびＮｉよりなる耐摩耗性高透磁
率合金およびＦｅ 、Ｎｂ 、Ｎｉを主成分とし、副成
分としてＣｒ 、Ｍｏ 、Ｗ 、Ｖ 、Ｔａ 。

Ｍｎ 、Ｇｅ 、Ｃｏ 、Ｃｕ 、Ｔｉ Ｚｒ 、Ａ
７Ｓｉ 、Ｓｎ 、Ｓｂ 、希土類元素の１種あるいは
２種以上を含有する耐摩耗性高透磁率合金に関するもの
で、その目的とするところは、鍛造、加工が容易で、透
磁率が大きく、１１０＜１１２＞の再結晶集合組織を有
して耐摩耗性が良好で、且つ安価な磁性合金を得るにあ
る。

更に本発明はこれら耐摩耗性高透磁率合金よりなる磁気
記録再生ヘッドに関するものである。

現在、磁気記録再生ヘッド用磁性材料として高透磁率を
有し、成形加工が良好なパーマロイ（Ｎ １−Ｆｅ系合
金）が一般に使用されているが、磁気テープの走行によ
る磁気ヘッドの摩耗が激しく、その改善が重要課題とさ
れている。

本発明者らは、Ｎｂ３．１〜１４．０ ％を含有するＮ
ｉ −Ｆ ｅ −Ｎ ｂ系合金は硬度が高く、したが
って耐摩耗性のすぐれた高透磁率合金であることから、
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
見出し、これを以前に特許出願（特公昭４７−２９６９
０．特開昭４７−２５６９７）した。

しかし、硬度が高いと、一般に鍛造加工の量産性が損わ
れる。

従って、かかる合金の硬度を成る程度像（して鍛造加工
を容易にするのが望ましい。

また、Ｎｂは高価な元素であるので、Ｎｂ量を少なくし
て磁気特性および耐摩耗性の向上を有効に図ることが経
済的に望ましい。

このようなことから、本発明者等は更にＮｂ１．Ｏ〜３
．１％未満の少量を含むＮ ｉ −Ｆ ｅ −Ｎ ｂ系
合金について耐摩耗性を有する磁性合金としての研究を
行った結果、加工率５０％以上の加工を施した後９００
０℃以上の温度で加熱し、１１０＜１１２＞の再結晶集
合組織を形成せしめることによって、硬度が低いにも拘
らず、耐摩耗性のすぐれた高透磁率合金が得られろこと
を見い出した。

すなわち本発明は重量比にてＦｅ１１．９〜２９．０％
Ｎｂ１．Ｏ〜３．１％未満および残部Ｎｉからなるか、
あるいはこれを主成分とし、副成分としてＣｒ。

Ｍｏ 、Ｗ、Ｖ 、Ｔａ 、Ｍｎ、Ｇｅ 、Ｃｏおよび
Ｃｕをそれぞれ７．０％以下、Ｔｉ 、Ｚｒ 、Ａｌ
、Ｓｉ 。

Ｓｎ、Ｓｂ、希土類元素をそれぞれ３．０％以下の１種
あるいは２種以上の合計０．０１〜１０．０％と少量の
不純物とからなり、鍛造加工が容易で初透磁率３０００
以上、最大透磁率５０００以上の高透磁率で、１１０＜
１１２＞の再結晶集合組織を有して耐摩耗性が良好で且
つ安価な磁気記録再生ヘッド等に使用する耐摩耗性高透
磁率磁性合金を提供するものである。

尚、本発明の好ましい合金は上記組成範囲の主成分に、
副成分としてＣｒ 、Ｍｏ 、Ｗ 、Ｖ 、Ｍｎ 。

Ｇｅ 、ＣｏおよびＣｕをそれぞれ７．０ ％以下、Ｔ
ａＺｒ 、Ｓｎ 、Ｓｂ 、希土類元素をそれぞれ１．
０％未満、Ｔｉ、Ａｔ、Ｓｉをそれぞれ０．５多未満の
１種あるいは２種以上の合計０．０１〜１０．０％を含
有する。

特に、副成分としてＣｒ 、Ｍｏ 、Ｗ 。Ｖ 、Ｍｎ
、Ｇｅ 、ＣｏおよびＣｕをそれぞれ７．０％以下、
’ｌ’ａ 、Ｚｒ 、Ｓｎ 、Ｓｂ 、希土類元素をそ
れぞれ１．０φ未満の１種あるいは２種以上の合計０．
０１〜１０．０％含有するものが好ましい。

ここに「希土類元素」と称するはＹ 、Ｓｃおよびラン
タノイド（Ｌａ 、Ｃｅ 、Ｐｒ 、Ｎｄ 、Ｐｍ。

Ｓｍ 、Ｅｕ 、Ｇｄ 、Ｔｂ 、Ｄｙ 、Ｈｏ 、Ｅ
ｒ 、Ｔｍ。

Ｙｂ、Ｌｕ）を包含することを意味する。

本発明の合金を造るには、Ｆｅ１１．９〜２９．０％、
Ｎｂ１．Ｏ〜３．１％未満および残部Ｎｉ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、ポロン、カルシウム合金、マ
グネシウム合金その他の脱酸脱硫剤を少量添加してでき
るだけ不純物を取り除く。

或は又、これにＣｒ Ｍｏ Ｗ Ｖ ＴａＭｎ
、Ｇｅ 、Ｃｏ 、Ｃｕの７．０％以下、Ｔｉ 、Ｚ
ｒ 。

Ａｔ、Ｓｎ 、Ｓｂ 、希土類元素の３．０φ以下の１
種あるいは２種以上の合計０．０１〜１０．０ ％以下
の定量を更に添加する。

かくして得た混合物を充分に攪拌して組成的に均一な溶
融合金を造る。

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
熱間加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５００℃以上の温度で焼鈍する。

次いでこれに冷間圧延などの方法によって加工率５０φ
以上の冷間加工を施し１目的の形状のもの、例えば厚さ
０．１間の薄板を造る。

次にその薄板から例えば外径４５ｍｍ内径３３ｗｒＬの
環状板を打抜き、これを水素中その他の適当な非酸化性
雰囲気中あるいは真空中で９００℃以上融点以下の温度
で適当時間加熱し、ついで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約６００℃以下の温度
で適当時間再加熱し、冷却する。

このようにして初透磁率３０００以上、最大透磁率５０
００以上を有し、且つ１１０＜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。

尚上記の水素中において施す熱処理は初透磁率、最大透
磁率および交流磁界における実効透磁率を高めろのに卓
効力する。

次に本発明を図面につき説明する。

第１図はＮｉ約７９％を含むＮ ｉ −Ｆ ｅ −Ｎ
ｂ系合金について加工率９０多の冷間圧延の後１０００
℃で加熱した場合の再結晶集合組織および諸特性とＮｂ
量との関係を示したものである。

Ｎｂ０％のＮ ｉ −Ｆ ｅ系合金は冷間圧延加工する
と１１０＜１１２＞＋１１２＜１１１＞の加工集合組織
を生じるが、これを加熱すると１００＜００１＞の再結
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は
低下し、１１０＜１１２＞の再結晶集合組織が発達し、
それとともに摩耗量は著るしく減少する。

また第２図は７９．０％Ｎ ｉ −１９，０％Ｆｅ２．
０％Ｎｂ合金について、１０００℃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、冷間加工率の増加は１１０＜１１２＞の再結
晶集合組織の発達をもたらし、耐摩耗性を著るしく向上
させる。

第３図は７９．０ ％Ｎ ｉ −１９，０％Ｆ ｅ ２
．０％Ｎｂ合金を冷間加工率９０％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、加熱温度の上昇とともに１１２＜１１１＞成分が
減少し、９００℃以上ではほぼ１１０＜１１２＞が発達
し、耐摩耗性は９００℃以上の加熱において著ろしく向
上することを示している。

このような１１０＜１１２＞再結晶集合組織の発達と耐
摩耗性の向上との関連について考察すると、Ｎ ｉ −
Ｆ ｅ−Ｎｂ系合金単結晶は＜１１０＞方位に大きな一
軸磁気異方性を示すことから、Ｎｂ原子が１１０の特定
面に選択的に配列するものと推察され、したがって１１
０＜１１２＞の再結晶集合組織が形成されろことによっ
て、少量のＮｂ含有量によっても耐摩耗性の改善が有効
に行われるものと考えられる。

本発明において、冷間加工は１１０＜１１２＞＋１１２
＜１１１＞の集合組織を形成し、これを基として１１０
＜１１２＞の再結晶集合組織を発達させるために必要で
、第１図および第２図に見られるようにＮｂ１．０％以
上において、特に加工率５０％以上の冷間加工を施した
場合に１１０＜１１２＞の再結晶集合組織の発達が顕著
で、耐摩耗性は著ろしく向上し、その透磁率も高い。

また上記の冷間加工に次いで行われろ加熱は、組織の均
一化、加工歪の除去とともに、１１０＜１１２＞の再結
晶集合組織を発達させ、高い透磁率とすぐれた耐摩耗性
を得るために必要であるが、第３図に見られろように特
に９００℃以上の加熱によって透磁率および耐摩耗性は
顕著に向上する。

尚上記の加工率５０％以上の冷間加工と、次いで行われ
る９００℃以上融点以下の加熱を繰り返し行うことは、
１１０＜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。

次に本発明を実施例につき説明する。

実施例 １ 合金番号１２（組成Ｎ１＝７９．０％、Ｆｅ１９．０％
、Ｎ ｂ ＝ ２．０多）の合金の製造原料として９９
．８％純度の電解ニンケル、９９．９％純度の電解鉄お
よび９９．８多純度のニオブを用いた。

試料を造るには、原料を全重量８００ｆでアルミナ坩堝
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。

次にこれを直径２５７７ａ１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
厚さ約７ｍの板とした。

さらに約９００℃〜１０００℃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を施し
て０．１ ｍｍの薄板とし、それから外径４５ｗＩＬ１
内径３３閣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のγＦ、２０３磁気
テープによる２００時間時間後の摩耗量の測定を行い、
第１表のような特性を得た。

実施例 ２ 合金番号３４（組成Ｎ ｉ ＝ ７９．５％、Ｆｅ−１
３，１％、Ｎｂ二２．１％、Ｗ＝５．３咎）の合金の製
造原料は実施例１と同じ純度のニンケル、鉄、および９
９．８％純度のニオブ、タングステンを用いた。

試料の製造法は実施例１と同じである。試料に種々の熱
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
用した場合のγ−Ｆｅ２０３磁気テープによる２００時
間時間後の摩耗量の測定を行い、第２表に示すような特
性が得られた。

なお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、第３表および図面かられかるようにＮ
ｉ −Ｆ ｅ −Ｎ ｂあるいはこれにＣｒ、Ｍｏ。

Ｗ、Ｖ 、Ｔａ 、Ｍｎ 、Ｇｅ 、Ｃｏ 、Ｃｕ 、
ＴｉＺｒ 、Ａｔ、Ｓｉ 、Ｓｎ 、Ｓｂ 、希土類元
素の何れか１種または２種以上を添加した本発明合金は
加工率５Ｑ％以上の冷間圧延を施した後９００℃以上融
点以下で加熱することにより１１０＜１１２＞の再結晶
集合組織を形成し、これをさらに組成に適した冷却速度
で冷却するかあるいは６００℃以下の温度で再加熱する
ことにより、初透磁率３０００以上、最大透磁率５００
０以上で耐摩耗性のすぐれた耐摩耗性高透磁率合金にな
る。

なお各実施例、第３表および図面に掲げた合金には比較
的純度の高い金層Ｎｂ、Ｃｒ９Ｍｏ”、Ｗ。

Ｍｎ 、Ｖ 、Ｔｉ 、Ａｔ、Ｓｉ 、および希土類
元素等を用いたが、これらの代りに経済的に有利な一般
市販のフェロ合金およびミン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、これら金属を単独で
用いる場合とほぼ同様な磁気特性、耐摩耗性および加工
性が得られる。

上記のように本発明合金は加工が容易で、耐摩耗性にす
ぐれ、高い透磁率を有しているので、磁気記録再生へン
ドのコアおよび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
電磁器機の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Ｆｅ１１．９〜２９．
０多、Ｎｂ１．Ｏ〜３．１％未満および残部Ｎｉと限定
し、これに副成分として添加する元素をＣｒ 、Ｍｏ
、Ｗ 、Ｖ 、 Ｔａ 、Ｍｎ 、Ｇｅ 、Ｃｏを７．
０多以下、Ｔｉ 、Ｚｒ 、Ａｌ 、Ｓｉ 、Ｓｎ 。

Ｓｂ、希土類元素を３．０％以下と限定した理由は各実
施例、第３表および図面で明らかなように、この組成範
囲の初透磁率は３０００以上、最大透磁率は５０００以
上で、１１０＜１１２＞の再結晶集合組織を有し、耐摩
耗性にすぐれているが、この組成範囲をはずれろと磁気
特性あるいは耐摩耗性が劣化するからである。

すなわちＮｂ１．０％以下では１１０＜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＜、Ｎｂ
３．１多以上では硬度が高（なり、鍛造加工の量産性
が劣り、またＮｂを多量含有するので高価になるからで
ある。

そしてＦｅ １１．９〜２９．０％、Ｎｂ１．０〜３．
１％未満および残部ＮｉＯ組成範囲の合金は初透磁率３
０００以上、最大透磁率５０００以上で、耐摩耗性がす
ぐれ、且つ加工性が良好であるが、一般にこれにさらに
Ｃｒ 、Ｍｏ 、Ｗ 、Ｖ 、Ｔａ 。

Ｍｎ 、Ｇｅ 、Ｃｕ 、Ｔｉ 、Ｓｉ等を添加すると
透磁率を高める効果があり、Ｃｒ 、Ｗ、Ｖ、Ｔａ 。

Ｃｏ 、Ｔｉ 、Ｚｒ 、Ａｌ 、Ｓｉ 、Ｓｎ 、Ｓ
ｂ 、希土類元素等を添加すると耐摩耗性を向上する効
果があり、Ｍｎ、Ｇｅ、ｃｏを添加すると鍛造、加工を
良好にする効果がある。

尚、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、本発明合金の磁気特性、耐摩耗性を損わない程
度のＰｂ 、Ｐ 、Ｔｅ 、Ｓ 、Ｃａ 。

Ｓｅの少量を添加しても差し支えない。

【図面の簡単な説明】

第１図はＮｉ約７９％を含むＮ ｉ −Ｆ ｅ −Ｎ
ｂ系合金を加工率９０％の冷間圧延し、１０００℃で２
時間加熱した後５℃／秒の速度で冷却した場合の初透磁
率、最大透磁率、再結晶集合組織の集積度および磁気へ
ンドの摩耗量とＮｂ量との関係を示す特性図、第２図は
７９．０多Ｎｉ１９．０饅Ｆｅ−２，０φＮｂ合金につ
いて種々な加工率で冷間圧延し、１０００℃で２時間加
熱した後５℃／秒の速度で冷却した場合の諸特性と冷間
加工率との関係を示す特性図、第３図は７９．０％Ｎｉ
１９．０％Ｆｅ−２，Ｏ％Ｎｂ合金を加工率９０％の冷
間圧延し、種々な温度で２時間加熱した後５℃／秒の速
度で冷却した場合の諸特性と加熱温度との関係を示す特
性図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量比にてＦｅ １１．９〜２９．０％、Ｎｂ１．
   Ｏ〜３．１％未満および残部Ｎｉと少量の不純物とから
   なり、初透磁率３０００以上、最大透磁率５０００以上
   で、且つ１１０＜１１２＞の再結晶集合組織を有するこ
   とを特徴とするＮ ｉ −Ｆ ｅ −Ｎ ｂ系耐摩耗性
   高透磁率合金。 ２ 重量比にてＦｅ １１．９〜２９．０％、Ｎｂ１．
   Ｏ〜３．１φ未満および残部Ｎｉを主成分とし、副成分
   としてＣｒ 、Ｍｏ 、Ｗ、Ｖ 、Ｔａ 、Ｍｎ 、Ｇ
   ｅ 。 Ｃｏ 、Ｃｕをそれぞれ７．０％以下、Ｔｉ 、Ｚｒ
   。 ＡＡ、Ｓｉ 、Ｓｎ 、Ｓｂ 、希土類元素をそれぞ
   れ３．０％以下の１種または２種以上の合計０．０１〜
   １０．０％と、少量の不純物とからなり、初透磁率３０
   ００以上、最大透磁率５０００以上で、且つ１１０＜１
   １２＞の再結晶集合組織を有することを特徴とするＮ
   ｉ −Ｆ ｅ −Ｎ ｂ系耐摩耗性高透磁率合金。 ３ 副成分としてＣｒ 、Ｍｏ 、Ｗ、Ｖ 、Ｍｎ 、
   Ｇｅ 。 ＣｏおよびＣｕのそれぞれ７．０％以下、Ｔａ 、Ｚｒ
   。 Ｓｎ 、Ｓｂ 、希土類元素のそれぞれ１．０％未満、
   Ｔｉ、Ａ７．Ｓｉのそれぞれ０．５％未満の１種または
   ２種以上の合計０６０１〜１０．０φを含有する特許請
   求の範囲第２項記載のＮｉ−Ｆｅ−Ｎｂ系耐摩耗性高透
   磁率合金。 ４ 副成分としてＣｒ 、Ｍｏ 、Ｗ、Ｖ 、Ｍｎ 、
   Ｇｅ 。 ＣｏおよびＣｕのそれぞれ７．０％以下、Ｔａ 、Ｚｒ
   。 Ｓｎ 、Ｓｂ 、希土類元素のそれぞれ１．０φ未満の
   １種または２種以上の合計０．０１〜１０．０％を含有
   する特許請求の範囲第２項記載のＮ ｉ −Ｆ ｅＮｂ
   系耐摩耗性高透磁率合金。 ５ 重量比にてＦ ｅ １１．９〜２９．０％、Ｎｂ１
   ．Ｏ〜３．１％未満および残部Ｎｉと少量の不純物とか
   らなり、初透磁率３０００以上、最大透磁率５０００以
   上で、且つ１１０（１１２）の再結晶集合組織を有する
   Ｎ ｉ −Ｆ ｅ −Ｎ ｂ系耐摩耗性高透磁率合金よ
   りなる磁気記録再生ヘンド。 ６ 重量比にてＦ ｅ １１．９〜２９．０ ％、Ｎｂ
   １．Ｏ〜３．１φ未満および残部Ｎｉを主成分とし、副
   成分としてＣｒ 、Ｍｏ 、Ｗ 、Ｖ 、 Ｔａ 、Ｍ
   ｎ 、ＧｅＣｏ、Ｃｕをそれぞれ７．０％以下、Ｔｉ
   、Ｚｒ 。 Ａ４．Ｓｉ 、Ｓｎ 、Ｓｂ 、希土類元素をそれぞれ
   ３．０係以下の１種または２種以上の合計ｏ、ｏ ｉ〜
   １０．０ ％と、少量の不純物とからなり、初透磁率３
   ０００以上、最大透磁率５０００以上で、且つ１１０（
   １１２）の再結晶集合組織を有するＮｉＦ ｅ −Ｎ
   ｂ系耐摩耗性高透磁率合金よりなる磁気記録再生ヘンド
   。 Ｉ 副成分としてＣｒ 、Ｍｏ 、Ｗ、Ｖ 、Ｍｎ 、
   Ｇｅ 。 ＣｏおよびＣｕのそれぞれ７．０％以下、Ｔａ ＺｒＳ
   ｎ 、Ｓｂ 、希土類元素のそれぞれ１．０％未満、Ｔ
   ｉ 、Ａｔ、Ｓｉのそれぞれ０．５％未満の１種また
   は２種以上の合計ｏ、ｏ ｉ〜１０．０％を含有したＮ
   ｉ−Ｆｅ−Ｎｂ系耐摩耗性高透磁率合金よりなる特許請
   求の範囲第６項記載の磁気記録再生ヘンド。 ８ 副成分としてＣｒ 、Ｍｏ 、Ｗ 、Ｖ 、Ｍｎ
   、 Ｇ ｅＣｏおよびＣｕのそれぞれ７．０％以下、Ｔ
   ａ ＺｒＳｎ 、Ｓｂ 、希土類元素のそれぞれ１．０
   ％未満の１種または２種以上の合計０．０１〜１０．
   ０％を含有したＮ ｉ −Ｆ ｅ −Ｎ ｂ系耐摩耗性
   高透磁率合金よりなる特許請求の範囲第６項記載の磁気
   記録再生ヘッド。