JP2000319766A - 時計用の軟質磁性合金 - Google Patents

時計用の軟質磁性合金

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ワエケルル ティエリー
Lucien Coutu
クテュ ルシアン
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シャピュ ロラン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 透磁率の温度安定性に優れかつ湿った環境で
の耐酸化性に優れた軟質磁性合金。時計のマイクロステ
ップモータのステータで有用。 【解決方法】 化学組成（重量％）：34％≦Ni≦40％、
７％≦Cr≦10％、0.5％≦Co≦３％、0.1％≦Mn≦１％、
O≦0.007％、S≦0.002％、N≦0.004％、N＋S＋O≦0.01
％、残部は鉄と不可避不純物である鉄／ニッケル型の軟
質磁性合金。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は透磁率の温度安定性
に優れかつ湿った環境での耐酸化性に優れた軟質磁性合
金を経済的に製造する方法に関するものである。この合
金は特に時計用のマイクロ電気ステップモータのステー
タの製造で有用である。
【０００２】
【従来の技術】一般に、時計用のマイクロ電気モータの
ステータは約80％のニッケルと数％のモリブデンまたは
銅とを含み、残部が鉄である軟質磁性合金で作られてい
る。この合金の最大透磁率は全使用温度範囲（−20℃、
＋60℃）で200,000〜300,000であり、従って、この材料
で作られたマイクロモータはエネルギーをほとんど消費
しない。しかし、ニッケルを80％含む合金は高価であ
り、しかも湿った環境で酸化し易いため、従来のマイク
ロモータには多くの欠点すなわち高温多湿な場所では使
い難く、機械装置が見える時計の場合には適さず、高価
過ぎて経済的な時計では用えないという欠点がある。
【０００３】この問題を解決するために、80％のニッケ
ルを含む合金の代わりに、50％以下のニッケルと数％の
クロムとを含む鉄／ニッケル／クロム型合金を時計用モ
ータに使ことが提案されている。しかし、一般に提案さ
れる合金は透磁率が低く過ぎ、温度に対して過敏過ぎ
る。時計のモータは−20〜＋60℃の温度で満足に動作す
る必要があるので、透磁率が温度に対して過敏であるこ
とは欠点である。すなわち、透磁率は上記の全温度範囲
で大きく変化してはならない。
【０００４】マイクロステップモータに課された全ての
制約を考慮に入れて、経済的な時計用マイクロステップ
モータを製造するためには、飽和磁束密度Bsが5000ガウ
ス（0.5テスラ）以上、DC相対最大透磁率μDCmaxが70,0
00以上、電気抵抗ρが十分で、μDCmax×ρ＞0.05Ω.
m、温度−20〜＋60℃での透磁率μDCmaxが十分に安定
し、耐酸化性に優れ、ニッケル含有率が比較的低い軟質
磁性合金が必要である。透磁率を十分に安定させるため
には所定の全温度範囲で透磁率の変化（20℃での透磁率
値に対する相対値）が30％以下となるのが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記要
求を満たす合金を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の対象は下記化学
組成（重量％）を有する軟質磁性合金にある： 34％≦Ni≦40％ ７％≦Cr≦10％ 0.5％≦Co≦３％ 0.1％≦Mn≦１％ 残部は鉄と不可避不純物。
【０００７】
【発明の実施の形態】O、SおよびNの不可避不純物は下
記であるのが好ましい： O≦0.007％ S≦0.002％ N≦0.004％ N＋S＋O≦0.01％。
【０００８】Si、Al、CaおよびMgの不可避不純物は下記
であるのが好ましい： Si≦0.3％ Al≦0.05％ Ca≦0.03％ Mg≦0.03％ Si＋Al＋Ca＋Mg＋Mn≦１％。
【０００９】この合金は磁気継鉄（culasse）の製造、
特に時計用マイクロステップモータのステータの製造に
用いることができる。この軟質磁性合金は下記 (1)〜
(5)の化学組成（重量％）からなる： (1) 十分な飽和磁束密度と透磁率を得るための34％以
上のニッケル。クロム添加を考慮して、経済的な合金を
得るためにニッケル含有率は40％以下にする必要があ
る。 (2) 耐酸化性を向上させ、低温透磁率を高めるための
７〜10％のクロム。ニッケル含有率が34〜40％のときに
−40℃〜０℃の温度での透磁率はこのクロム含有率で大
幅に向上する。 (3) 透磁率の十分な温度安定性を得るための0.5〜３
％のコバルト。本発明者はニッケル含有率が34〜40％
で、クロム含有率が７〜10％の場合に、コバルトを適度
に添加すると−20℃〜60℃の温度での透磁率の温度安定
性が大幅に向上することを偶然見い出した。 (4) 合金を脱酸し、硫黄を固定するための0.1 〜１
％、好ましくは0.2％以上のマンガン。 (5) 残部は鉄と不可避不純物。
【００１０】主要な不純物は酸素、硫黄、窒素、珪素、
アルミニウム、カルシウムおよびマグネシウムである。
これらは磁気特性には不都合であり、従って、十分な磁
気特性を得るためにはこれら不純物の各含有率を下記の
ようにするのが好ましい： （1） 酸素含有率は0.007％以下、窒素含有率は0.004
％以下、硫黄含有率は0.002％以下、酸素、窒素および
硫黄の合計含有率はO＋N＋Sは0.01％以下。 （2） Si、Al、Ca、Mg等の脱酸元素の残留含有率は珪
素が0.3％以下、アルミニウムが0.05％以下、カルシウ
ムまたはマグネシウムが0.03％以下。カルシウムおよび
マグネシウムは小さな酸化物を生成して合金の切削を容
易にするという利点がある。
【００１１】マンガン、珪素、アルミニウム、カルシウ
ムおよびマグネシウムの合計量Mn＋Si＋Al＋Ca＋Mgは１
％以下にするのが好ましい。リンおよびホウ素等の他の
不純物の含有率もできるだけ低くしなければならない。
上記定義のFe-Ni-Cr-Co型合金は熱間圧延し、次いで冷
間圧延し、場合によって900℃またはそれ以上の温度で1
時間以上、好ましくは1100〜1200℃の温度で１〜４時間
水素下でアニールする。水素下での高温アニールは磁気
特性に不都合な硫化物または窒化物の析出を少なくとも
部分的に回避できるという利点がある。
【００１２】この合金は飽和磁束密度Bsが70℃で5000ガ
ウス以上、最大DC比透磁率μDCmaxが20℃で70,000以
上、電気抵抗ρが20℃で70μΩ.cmであり、下記の式で
表される温度Tに対する最大相対透磁率温度安定性を有
している： ｜ΔμDCmax(T)/μDCmax(20℃)｜≦30％ ここで、μDCmax(20℃)は20℃でのDC透磁率を表し、Δ
μDCmax(T)は20℃とＴとのμDcmaxの変化を表してい
る。さらに、この合金はクロム含有率の関係で湿った環
境での耐酸化性が良い。以下、本発明の実施例を説明す
る。
【００１３】
【実施例】本発明合金で作られた厚さが0.6mmの冷間圧
延ストリップから切り出したリング（rondelles）と、
純粋な原料を減圧下に精錬した比較例の合金からなる複
数のリング（内径20mm、外径30mm）を製造した。各リン
グは水素下で1170℃で4時間アニールした。飽和磁束密
度Bsは70℃で測定し、保持磁力Hcは20℃で測定し、電気
抵抗ρは20℃で測定し、DC相対最大透磁率μDcmaxは20
℃で測定し、その相対変化の最大値｜ΔμDCmax(T)/μ
DCmax(20℃)｜を−20℃〜＋60℃の温度範囲で測定した
（この最大変化をΔμ/μは略記する）。本発明の合金
１〜４と比較例の合金５〜１７の合金の化学組成は〔表
1〕に、磁気特性は〔表２〕に示してある。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】試験片１〜７と試験片８〜17とを比較する
と、0.5％〜３％のコバルトの添加と、34〜40％のニッ
ケル含有率および７〜10％のクロム含有率とを組合せる
ことによってDC透磁率の温度安定性Δμ/μが大幅に向
上することがわかる。特に、本発明のニッケルおよびク
ロム含有率を有するがコバルトを事実上含まない試験片
８〜10はΔμ/μ値が常に30以上であるのに対し、試験
片１〜７の場合はΔμ/μ値が常に30以下である。ま
た、コバルトを含むがクロム含有率が本発明の範囲に含
まれない試験片11〜17のΔμ/μ値は30以上である。
【００１７】別の比較例では、酸素含有率が0.007％以
下で窒素、酸素および硫黄含有率の合計が0.01％以下の
試験片１〜４（本発明）は飽和磁束密度Bsが5000ガウス
以上で、DC相対最大透磁率がμDCmax20℃で70,000以上
であるのに対し、酸素含有率または合計N＋O＋S条件を
満足しない試験片５〜７は飽和磁束密度が5000ガウス以
下であるか、DC透磁率が20℃で70,000以下である。いず
れの場合も、電気抵抗は90μΩ.cm以上で、μDCmax×ρ
積は0.05μΩ.cm以上である。
【００１８】
【発明の効果】本発明合金を用いると、優れた性能を有
し、それと同時に湿った環境での耐酸化性に優れた時計
用ステップマイクロモータのステータを経済的に製造す
ることができる。飽和磁束密度Bsが5000ガウス以上であ
るので、ロータに加わる電磁トルクは抵抗トルクよりも
常にはるかに高い。透磁率が70,000以上（20℃）である
ので、回路の磁気抵抗は低く、従って、小型のコイルを
使用することができる。電気抵抗が高いので、誘導電流
が制限され、それによってエネルギーロスが減る。７％
以上のクロムが存在するので耐酸化性が優れている。本
発明合金は80％のニッケルを含む合金よりはるかに経済
的である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルシアン クテュ フランス国 58160 ソヴィニィ レ ボ ワ ラ テュルリュレット シュヴナール 11 (72)発明者 ロラン シャピュ フランス国 58160 ソーヴィニィ レ ボワ ルゥト ドゥ トラシー ７

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下記化学組成（重量％）を有する鉄／ニ
    ッケル型の軟質磁性合金： 34％≦Ni≦40％ ７％≦Cr≦10％ 0.5％≦Co≦３％ 0.1％≦Mn≦１％ O≦0.007％ S≦0.002％ N≦0.004％ ただし、N＋S＋O≦0.01％ 残部は鉄と不可避不純物。
  2. 【請求項２】 Si、Al、CaおよびMgの不純物が下記範囲
    内にある請求項１に記載の合金： Si≦0.3％ Al≦0.05％ Ca≦0.03％ Mg≦0.03％ Si＋Al＋Ca＋Mg＋Mn≦１％。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の合金の磁気継
    鉄製造での使用。
  4. 【請求項４】 磁気継鉄が時計のマイクロステップモー
    タのステータを構成する請求項３に記載の使用。
JP2000100777A 1999-04-02 2000-04-03 時計用の軟質磁性合金 Abandoned JP2000319766A (ja)

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