JPS5924178B2

JPS5924178B2 - 角形ヒステリシス磁性合金およびその製造方法

Info

Publication number: JPS5924178B2
Application number: JP52023743A
Authority: JP
Inventors: 量増本; 雄悦村上; 直司中村
Original assignee: DENKI JIKI ZAIRYO KENKYUSHO
Current assignee: DENKI JIKI ZAIRYO KENKYUSHO
Priority date: 1977-03-07
Filing date: 1977-03-07
Publication date: 1984-06-07
Also published as: JPS53108824A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は鉄およびモリブデンからなる合金あるいをまこ
れを主成分とし、副成分としてバナジウム、ニオブ、ク
ロム、タングステン、ニッケル、銅、コバルト、チタン
、ジルコニウム、珪素３アルミニウム、ゲルマニウム、
錫、アンチモン、ベリリウム、マンガン、タンタル、希
土類元素（Ｙおよびランタン系元素）および炭素の１種
あるいは２種以上の合計０．０１〜６０％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、フエリードおよびラ
ッ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Ｊし、用途に応じて数
エルステツドから数１００エルステツドの保磁力を有す
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、したがつて加工性に富み、かつ磁気特性が高温加熱
（約８０『Ｃ）によつ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Ｆ
ｅ−Ｃ系合金、Ｆｅ−Ｍｎ系合金、Ｆｅ−ＣＯ系合金お
よびＦｅ−Ｎｉ系合金等がある。しかしＦｅ−Ｃ系合金
およびＦｅ−Ｍｎ系合金は安価で加工性にすぐれている
が、高温加熱によつて磁気特性が著るしく劣化する欠点
を有し、またＦｅ一ＣＯ系合金およびＦｅ−Ｎｉ系合金
は高価なコバルトあるいはニツケルを多量に含み、かつ
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。本発明者らは幾多研究の結果、モ
リブデン１〜２０％および残部鉄からなる合金およびこ
れを主成分とし、さらに副成分としてバナジウム１０％
以下、ニオブ０．５％未満、クロム１５％以下、タング
ステン１％未満、ニツケル１５％以下、銅１０％以下、
コバルト５０％以下、チタン５０１）以下、ジルコニウ
ム５（ｆｌ）以下、珪素５％以下、アルミニウム５０１
）以下、ゲルマニウム５％以下、錫５％以下、アンチモ
ン５％以下、ベリリウム３％以下、マンガン１５０１）
以下、タンタル０．５０１）未満、希土類元素２％以下
、および炭素１．５％以下の１種または２種以上の合計
０．０１〜６００１）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エルステツド以上を有し、かつ加工が
容易で高温加熱によつ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。

即ち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エルステツド以上を有し、かつ鍛造、
成形加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、まず主成分のモリブデン１〜
２０％および残部鉄と、副成分のバナジウム１０％以下
、ニオブ０．５（ｆｌ）未満、クロム１５％以下、タン
グステン１％未満、ニツケル１５％以下、銅１０％以下
、コバルト５００！）以下、チタン３５％以下、ジルコ
ニウム５％以下、珪素５％以下、アルミニウム５％以下
、ゲルマニウム５％以下、錫５０１）以下、アンチモン
５％以下、ベリリウム３％以下、マンガン１５（Ｆ６以
下、タンタル０．５％未満、希土類元素２（ｆｌ）以下
、および炭素１．５０！）以下の１種または２種以上の
合計０．０１〜６０（ｆ）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（ト）％以下）添加してできる
だけ不純物を取り除き、充分に撹拌し、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、さらにこれを８０『Ｃ〜１２００℃の高温
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、必要ならば約４００℃
以上１２００℃位迄の温度で焼鈍する。

あるいは９００℃以上の高温度で加熱した後溶体化処理
を施す。ついでこれをスエージング、線引あるいは圧延
などの方法によつて加工率５０（？ｌ）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℃以上１
０００℃位迄の温度で加熱することにより、保磁力２エ
ルステツ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。上記の焼鈍あるいは溶体化処理は合金
の組成に応じて適宜選択して施されるものであるが、焼
鈍は加熱することによつて加工歪を除去し、組織を均質
化するために必要であり、また液体化処理は高温度の加
熱によつて過飽和な組織を形成せしめて、冷間加工後に
施される加熱において微細な金属間化合物を析出させ、
保磁力を高めるために必要である。

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
があるが、特に加工率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１０００℃位迄の加熱におい
てその効果が大きい。ここで、加熱温度が高ければ加熱
時間は短くてよく、加熱温度が低ければ加熱時間は長く
なければならない。次に本発明の実施例について述べる
。

実施例１合金番号８（組成Ｆｅ−９０％，ＭＯ＝１０％）の合金
の製造原料としては９９．９％純度の電解鉄および９９
．８（！）純度のモリブデンを用いた。

試料を造るには原料を全重量７００９でアルミナ坩堝に
入れ、空気中で高周波誘導電気炉によつて溶かした後、
よく撹拌して均質な溶融合金とした。次にこれを直径２
５ｍ７Ｌ．高さ１７０ｍＴ！Ｌ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４ｍｍの
丸棒とし、１０００℃で１時間加熱した後水冷し、つい
で冷間線引によつて直径０．５ｍ１の線とした。この場
合の力旺率（減面率）は９８０！）である。さらにこの
線より長さ２０？を切りとつて試料とし、種々な熱処理
を施した後残留磁束密度Ｂｒと、磁場が２００エルステ
ツドのときの磁束密度Ｂ２ＯＯとの比率で表わした角形
率（Ｂｒ／Ｂ２ＯＯ）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。実施例２合金番号５０（組成Ｆｅ＝８４．２％，ＭＯ＝１２％，
Ｎｉ−３．８Ｃｆ））の合金の製造原料は実施例１と同
じ純度の鉄およびモリブデンと９９，８％純度のニツケ
ルを用いた。

試料の製造法は実施例１と同じである。試料に種々の熱
処理を施して第２表に示すような特性を得た。実施例
３合金番号５３（組成Ｆｅ＝８７．０％，ＭＯ一３．５
（ｆ），Ｃｕ＝９．５％）の合金の製造原料は実施例１
と同じ純度の鉄およびモリブデンと９９．８％純度の銅
とを用いた。

試料の製造法は実施例１と同じである。試料に種々の熱
処理を施して第３表に示すような特性を得た。実施例
４合金番号１１８（組成Ｆｅ−８７．２％，ＭＯ＝１０．
６％，Ｇｅ−２．２（ｆｌ））の合金の製造原料は実施
例１と同じ純度の鉄およびモリブデンと９９．８０／）
純度のゲルマニウムとを用いた。

試料の製造法は実施例１と同じである。試料に種々の熱
処理を施して第４表に示すような特性を得た。なお代表
的な合金の磁気特性を第５表に示す。第１図には種々な
モリブデン量を含んだＦｅ−ＭＯ合金について１０００
℃で１時間加熱した後水冷し、ついで力旺率９８％の冷
間加工を施した線材を、７００℃の真空中で加熱した場
合の保磁力ＨＣｌ残留磁束密度Ｂｒおよび角形率Ｂｒ／
Ｂ２ＯＯが示してある。図に見るようにモリブデン量の
増加と共に保磁力Ｈｃは著るしく増大し、残留磁束密度
Ｂｒは暫次減少するが、角形率Ｂｒ／Ｂ２ＯＯはモリブ
デン量に関係なく８００１）以上のすぐれた特性を示す
。しかしモリブデン１％以下では保磁力Ｈｃは２エルス
テツド以下となり、またモリブデン２００１）以上では
力旺が困難となる。第２図はモリブデン１０％を含む合
金について同様に力旺率９８％の冷間力旺を施した後各
温度で加熱した場合の保磁力ＨＣｌ残留磁束密度Ｂｒお
よび角形率Ｂｒ／Ｂ２ＯＯが示してある。図に見るよう
に４００℃以上の温度における加熱では角形率が８０％
以上を示すが、４００℃以下の温度の加熱では角形率が
８０％以下となり角形ヒステリシス磁性合金として不適
当である。この角形率が高温加熱によつても８０％以上
を示すことは本発明合金の大きな特長である。第３図は
Ｆｅ−５．５（ｆｌ）ＭＯ合金にＣｒ，Ｎｉ，Ｍｎある
いはＣＯを添加し、加工率９８％の冷間力旺を施した後
７００℃の真空中で加熱した本発明合金の磁気特性を示
す特性図で、図から明らかなように、Ｃｒ，Ｎｌ，Ｍｎ
あるいはＣＯを添加すると保磁力、角形率のいづれも大
きくなる。

残留磁束密度はＣＯ添加では増大するが、Ｃｒｌ５Ｏｔ
）以上、Ｎ目５俤以上、Ｍｎｌ５％以上となると小さく
なるので好ましくない。またＣＯ５Ｏ％以上では加工が
困難となり好ましくない。第４図はＦｅ−５．５％ＭＯ
合金にＶ，ＣｕあるいはＡｌ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
、図から明らかなようにＶ，ＣｕあるいはＡｌのいづれ
かを添加すると保磁力，角形率とも大きくなるが、１０
（ｆｌ）以上、ＣｕｌＯ％以上、Ａｌ５％以上となると
残留磁束密度が小さくなるので好ましくない。

第５図はＦｅ−５．５％ＭＯ合金にＴｉ，Ｚｒ，Ｓｉ，
Ｎｂ，ＷあるいはＴａ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、図か
ら明らかなようにＴｉ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｎｂ，Ｗあるいは
Ｔａを添加すると保磁力，角形率とも大きくなるが、Ｔ
ｉ５％以上、Ｚｒ５Ｏｌ）以上、Ｓｉ５％以上となると
残留磁束密度が小さくなるので好しくなく、ＮｂＯ．５
％以上、Ｗ１（ｆｌ）以上、ＴａＯ．５％以上では加工
性を損うので好ましくない。

第６図はＦｅ−５．５％ＭＯ合金にＧｅ，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、図か
ら明らかなようにＧｅ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｂｅ，Ｃｅあるい
はＣを添加すると保磁力，角形率とも大きくなるが、Ｇ
ｅ５％以上、Ｓｎ５％以上、Ｓｂ５Ｏｌ）以上となると
残留磁束密度が小さくなり好ましくなく、Ｂｅ３％以上
、Ｃｅ２％以上、Ｃｌ．５％以上で加工が困難となり好
ましくない。さらに上記各実施例、図面および第ｗ表か
られかるようにＦｅ−ＭＯ系合金を主成分とし、副成分
として，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｗ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＣＯ，Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｂｅ，Ｍｎ，Ｔａ
，希土類元素、およびＣの１種または２種以上の合計０
．０１〜６０％を添加した本発明合金もまた加工率５０
％以上の冷間力旺を施した後、４００℃以上で加熱する
ことにより、保磁力が２エルステツド以上で、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
合金が得られる。

また本発明合金は加工率５０％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工を施しても
その角形性が容易に劣化しない特長がある。したがつて
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工率５０（ｆｌ）以
上の冷間加工を行つた後、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
加熱を繰り返し行つても、良好な角形特性が得られるこ
と当然である。なお図面、実施例および第５表に掲げた
合金には比較的純度の高い金属Ｎｂ，Ｃｒ，Ｗ，Ｍｎ，
，Ｔｌ，Ａｌ，Ｓｉ，希土類元素、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ロ合
金およびミツシユ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モリブデン１〜２０％
および残部鉄と限定し、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バナジウム１０％以下、ニオ
ブ０．５０！）未満、クロム１５％以下、タングステン
１（Ｆｆ）未満、ニツケル１５％以下、銅１０％以下、
コバルト５００Ｉ）以下、チタン５％以下、ジルコニウ
ム５％以下、珪素５％以下、アルミニウム５（Ｆｆ）以
下、ゲルマニウム５％以下、錫５０１）以下、アンチモ
ン５０１）以下、ベリリウム３％以下、マンガン１５０
Ｉ）以下、タンタル０．５％未満、希土類元素２（Ｆｆ
）以下および炭素１．５％以下と限定した理由は図面、
各実施例および第５表で明らかなようにその組成範囲の
保磁力は２エルステツド以上ですぐれた角形ヒステリシ
ス特性を示し、かつ加工性も良好であるが、組成がこの
範囲をはずれると磁気特性は劣化し、かつ加工が困難と
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。

即ちモリブデン１〜２０％および残部鉄の組成範囲の合
金は保磁力２エルステツド以上で角形特性のすぐれた磁
気特性を有し、さらに高温加熱によつても磁気特性の劣
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Ｎｂ，Ｃｒ，Ｗ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＣＯ，Ｔｉ，Ｚｒ
，Ａｌ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｂｅ，Ｍｎ，Ｔａ，希土類元素お
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Ｎｂ，Ｗ，Ｔａ，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，Ｔｌ，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Ｐｂ，Ｐ，Ｔｅ，Ｓ，Ｓｅ
およびＢＮ（窒化硼素）の１種または２種以上の合計０
．０１〜０．３％位の少量を添加することにより角形特
性を損わずに快削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−ＭＯ系合金を１０００℃で１時間加熱後
水冷し、ついで加工率９８％の冷間加工を施した後、７
００℃で加熱した場合の磁気特性を示す曲線図、第２図
はモリブデン１０％を含むＦｅ−ＭＯ系合金に同様に加
工率９８％の冷間加工を施した後種々の温度で加熱した
場合の磁気特性を示す曲線図、第３図はＦｅ−５．５％
ＭＯ合金にＣｒ，Ｎｉ，ＭｎあるいはＣＯを添加し、同
様に冷間加工と熱処理を施した場合の磁気特性を示す曲
線図、第４図はＦｅ−５．５％ＭＯ合金にＶ，Ｃｕある
いはＡｌを添加し、同様に冷間加工と熱処理を施した場
合の磁気特性を示す曲線図、第５図はＦｅ−５．５０／
）ＭＯ合金にＴｉ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｎｂ，ＷあるいはＴａ
を添加し、同様に冷間加工と熱処理を施した場合の磁気
特性を示す曲線図、第６図はＦｅ−５，５１）ＭＯ合金
にＧｅ，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場合の磁気特性を示す
曲線図である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比にてモリブデン１〜２０％および残部鉄と、
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。２重量比にてモリブデン１〜２０％および残部鉄を主
成分とし、副成分としてバナジウム１０％以下、ニオブ
０．５％未満、クロム１５％以下、タングステン１％未
満、ニッケル１５％以下、銅１０％以下、コバルト５０
％以下、チタン５％以下、ジルコニウム５％以下、珪素
５％以下、アルミニウム５％以下、ゲルマニウム５％以
下、錫５％以下、アンチモン５％以下、ベリリウム３％
以下、マンガン１５％以下、タンタル０．５％未満、希
土類元素２％以下および炭素１．５％以下の１種または
２種以上の合計０．０１〜６０％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重量比にてモリブデン１〜２０％および残部鉄と、
少量の不純物とからなる合金に加工率５０％以上の冷間
加工を施し、さらにこれを４００℃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。４重量比にてモリブデン１〜２０％および残部鉄を主
成分とし、副成分としてバナジウム１０％以下、ニオブ
０．５％未満、クロム１５％以下、タングステン１％未
満、ニッケル１５％以下、銅１０％以下、コバルト５０
％以下、チタン５％以下、ジルコニウム５％以下、珪素
５％以下、アルミニウム５％以下、ゲルマニウム５％以
下、錫５％以下、アンチモン５％以下、ベリリウム３％
以下、マンガン１５％以下、タンタル０．５％未満、希
土類元素２％以下、および炭素１．５％以下の１種また
は２種以上の合計０．０１〜６０％と、少量の不純物と
からなる合金に加工率５０％以上の冷間加工を施し、さ
らにこれを４００℃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。