JP2001192784A - 高透磁率磁性合金 - Google Patents
高透磁率磁性合金Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｎｉ含有率３０〜４４質量％のＦｅ−Ｎｉ系
合金において、安定して高い透磁率を有する合金を提供
する。 【解決手段】 ３０〜４４質量％のＮｉ、１．０質量％
以下のＳｉ、１．０質量％以下のＭｎを含み、残部Ｆｅ
および不可避的不純物元素からなり、結晶配向性を調整
して、｛２００｝面のＰ値を３．０以下とする。好まし
くは、上記化学成分に、さらに、０．００２０〜０．０
３０質量％のＯを含有する。｛２００｝面のＰ値が３を
超えると最大透磁率が低くなることが判る。
合金において、安定して高い透磁率を有する合金を提供
する。 【解決手段】 ３０〜４４質量％のＮｉ、１．０質量％
以下のＳｉ、１．０質量％以下のＭｎを含み、残部Ｆｅ
および不可避的不純物元素からなり、結晶配向性を調整
して、｛２００｝面のＰ値を３．０以下とする。好まし
くは、上記化学成分に、さらに、０．００２０〜０．０
３０質量％のＯを含有する。｛２００｝面のＰ値が３を
超えると最大透磁率が低くなることが判る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気シールド、各
種鉄心等に使用される高透磁率合金に関する。
種鉄心等に使用される高透磁率合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、トランス用コア、モーター用コ
ア、リレー用鉄心、磁気ヘッドなどの鉄心材料、各種電
気機器の磁気遮蔽材などの磁気シールド材としては、電
磁軟鉄、ケイ素鋼板、パーマロイ、センダスト、パーミ
ンバー、イソパーム、フェライト、各種アモルファス合
金など各種の材料が用いられている。なかでも、Ｆｅ−
Ｎｉ系合金であるパーマロイは、展延性に富み加工し易
く、透磁率も高いことから、広く用いられている。
ア、リレー用鉄心、磁気ヘッドなどの鉄心材料、各種電
気機器の磁気遮蔽材などの磁気シールド材としては、電
磁軟鉄、ケイ素鋼板、パーマロイ、センダスト、パーミ
ンバー、イソパーム、フェライト、各種アモルファス合
金など各種の材料が用いられている。なかでも、Ｆｅ−
Ｎｉ系合金であるパーマロイは、展延性に富み加工し易
く、透磁率も高いことから、広く用いられている。
【０００３】パーマロイには、Ｎｉ含有率７０〜８０質
量％のＰＡパーマロイ、Ｎｉ含有率４０〜５０質量％の
ＰＢパーマロイ、Ｎｉ含有率７０〜８０質量％でその他
に特殊成分を含むＰＣパーマロイ、Ｎｉ含有率３５〜４
０質量％のＰＤパーマロイ、Ｎｉ含有率４５〜５５質量
％のＰＥパーマロイなどが日本工業規格として定められ
ている。
量％のＰＡパーマロイ、Ｎｉ含有率４０〜５０質量％の
ＰＢパーマロイ、Ｎｉ含有率７０〜８０質量％でその他
に特殊成分を含むＰＣパーマロイ、Ｎｉ含有率３５〜４
０質量％のＰＤパーマロイ、Ｎｉ含有率４５〜５５質量
％のＰＥパーマロイなどが日本工業規格として定められ
ている。
【０００４】これらのＦｅ−Ｎｉ系合金は、Ｎｉ含有率
が高いほど透磁率は高いが、高価なＮｉを多量に含むこ
とからコストも高くなるので、Ｎｉに代わる低廉な元素
を添加することによって、低いＮｉ含有量で高い透磁率
を得ようとする試みが多くなされている。
が高いほど透磁率は高いが、高価なＮｉを多量に含むこ
とからコストも高くなるので、Ｎｉに代わる低廉な元素
を添加することによって、低いＮｉ含有量で高い透磁率
を得ようとする試みが多くなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】Ｆｅ−Ｎｉ系合金は、
通常、所定の成分に溶解した後、造塊して得たインゴッ
トを熱間鍛造および熱間圧延し、次いで冷間圧延（ある
いは必要に応じて冷間引抜きなどの冷間加工）を行い、
この冷間圧延の間に１０００℃前後にしそれ以上の温度
で完全燒鈍を行って冷間加工を容易にするとともに必要
な冷間加工率が確保されるようにし、次いで、打抜き、
深絞り、巻線、冷間鍛造などによって所望の製品形状に
加工する。最後に水素ないしは真空とした非酸化性雰囲
気中において９００〜１２００℃の温度で磁気燒鈍を行
うことによって透磁率を高めて使用するのであるが、こ
れらの加工過程において、合金の結晶方位を磁化容易な
方向に揃えることによっても合金の磁気特性を向上でき
ることが知られている。しかし、合金組成によっては結
晶方位を集積することは磁歪の影響を大きくし、磁気特
性を低下させる要因となることもある。合金の結晶配向
性と透磁率との間における明確な関係は認められていな
いのが現状である。
通常、所定の成分に溶解した後、造塊して得たインゴッ
トを熱間鍛造および熱間圧延し、次いで冷間圧延（ある
いは必要に応じて冷間引抜きなどの冷間加工）を行い、
この冷間圧延の間に１０００℃前後にしそれ以上の温度
で完全燒鈍を行って冷間加工を容易にするとともに必要
な冷間加工率が確保されるようにし、次いで、打抜き、
深絞り、巻線、冷間鍛造などによって所望の製品形状に
加工する。最後に水素ないしは真空とした非酸化性雰囲
気中において９００〜１２００℃の温度で磁気燒鈍を行
うことによって透磁率を高めて使用するのであるが、こ
れらの加工過程において、合金の結晶方位を磁化容易な
方向に揃えることによっても合金の磁気特性を向上でき
ることが知られている。しかし、合金組成によっては結
晶方位を集積することは磁歪の影響を大きくし、磁気特
性を低下させる要因となることもある。合金の結晶配向
性と透磁率との間における明確な関係は認められていな
いのが現状である。
【０００６】本発明は、Ｎｉ含有率３０〜４４質量％の
Ｆｅ−Ｎｉ系合金において、安定して高い透磁率を有す
る合金を提供することを目的とする。
Ｆｅ−Ｎｉ系合金において、安定して高い透磁率を有す
る合金を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、発明者らは鋭意研究を積み重ねた結果、冷間加工条
件を制御して、下記の数１式で示される｛２００｝面の
Ｐ値が３．０以下となるよう加工することにより、高い
透磁率が安定して得られることを見いだした。すなわ
ち、本発明の高透磁率磁性合金は、３０〜４４質量％の
Ｎｉ、１．０質量％以下のＳｉ、１．０質量％以下のＭ
ｎを含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からな
り、｛２００｝面のＰ値が３．０以下であることを特徴
とする。
に、発明者らは鋭意研究を積み重ねた結果、冷間加工条
件を制御して、下記の数１式で示される｛２００｝面の
Ｐ値が３．０以下となるよう加工することにより、高い
透磁率が安定して得られることを見いだした。すなわ
ち、本発明の高透磁率磁性合金は、３０〜４４質量％の
Ｎｉ、１．０質量％以下のＳｉ、１．０質量％以下のＭ
ｎを含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からな
り、｛２００｝面のＰ値が３．０以下であることを特徴
とする。
【０００８】ここに、｛２００｝面のＰ値は、試料の
｛２００｝面のＸ線回折積分強度をＩ（２００）、前記
試料と同一化学組成をもち、結晶配向性を持たないアト
マイズ粉による｛２００｝面のＸ線回折積分強度をＩ0
（２００）、前記試料の｛ｈｋｌ｝面のＸ線回折積分強
度をＩ（ｈｋｌ）、前記試料と同一化学組成をもち、結
晶配向性を持たないアトマイズ粉による｛ｈｋｌ｝面の
Ｘ線回折積分強度をＩ0（ｈｋｌ）、但し、｛ｈｋｌ｝
面は｛１１１｝面、｛２００｝面、｛２２０｝面および
｛３１１｝面として、下記の数１式で表される。
｛２００｝面のＸ線回折積分強度をＩ（２００）、前記
試料と同一化学組成をもち、結晶配向性を持たないアト
マイズ粉による｛２００｝面のＸ線回折積分強度をＩ0
（２００）、前記試料の｛ｈｋｌ｝面のＸ線回折積分強
度をＩ（ｈｋｌ）、前記試料と同一化学組成をもち、結
晶配向性を持たないアトマイズ粉による｛ｈｋｌ｝面の
Ｘ線回折積分強度をＩ0（ｈｋｌ）、但し、｛ｈｋｌ｝
面は｛１１１｝面、｛２００｝面、｛２２０｝面および
｛３１１｝面として、下記の数１式で表される。
【０００９】
【数１】
【００１０】また、本発明の高透磁率磁性合金は、さら
に、上記化学成分に、０．００２０〜０．０３０質量％
のＯを含有させたことを特徴とする。
に、上記化学成分に、０．００２０〜０．０３０質量％
のＯを含有させたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明が適用される高透磁率磁性
合金は、Ｎｉ：３０〜４４質量％、Ｓｉ：１．０質量％
以下、Ｍｎ：１．０質量％以下を含み、残部Ｆｅおよび
不純物元素からなるもの、又は上記組成にＯ：０．００
２０〜０．０３０質量％を含有させた合金である。この
ような成分組成に限定した理由について以下に説明す
る。
合金は、Ｎｉ：３０〜４４質量％、Ｓｉ：１．０質量％
以下、Ｍｎ：１．０質量％以下を含み、残部Ｆｅおよび
不純物元素からなるもの、又は上記組成にＯ：０．００
２０〜０．０３０質量％を含有させた合金である。この
ような成分組成に限定した理由について以下に説明す
る。
【００１２】Ｎｉ：Ｎｉは、この種のパーマロイ系高透
磁率合金において磁気特性を発揮するために主要な元素
であり、Ｎｉ含有率が３０質量％未満では透磁率等の磁
気特性の温度依存性が大きくなるために高透磁率材料と
しては実用的でない。そのためＮｉ含有率の下限は３０
質量％とする。また、Ｎｉ含有率が４４質量％を超える
と｛２００｝面のＸ線回折積分強度（Ｐ値）が３．０以
下であっても磁気特性の向上が得られないので、Ｎｉ含
有率の上限は４４質量％とする。
磁率合金において磁気特性を発揮するために主要な元素
であり、Ｎｉ含有率が３０質量％未満では透磁率等の磁
気特性の温度依存性が大きくなるために高透磁率材料と
しては実用的でない。そのためＮｉ含有率の下限は３０
質量％とする。また、Ｎｉ含有率が４４質量％を超える
と｛２００｝面のＸ線回折積分強度（Ｐ値）が３．０以
下であっても磁気特性の向上が得られないので、Ｎｉ含
有率の上限は４４質量％とする。
【００１３】Ｓｉ：Ｓｉは、合金溶製時における脱酸剤
として添加する。しかし過剰に含有すると合金の磁気特
性を損なうので、含有率の上限を１．０質量％以下とす
る。
として添加する。しかし過剰に含有すると合金の磁気特
性を損なうので、含有率の上限を１．０質量％以下とす
る。
【００１４】Ｍｎ：Ｍｎは、合金溶製時における脱酸剤
および脱硫剤として添加する。しかし過剰に含有すると
合金の磁気特性を損なうので、含有率の上限を１．０質
量％以下とする。
および脱硫剤として添加する。しかし過剰に含有すると
合金の磁気特性を損なうので、含有率の上限を１．０質
量％以下とする。
【００１５】Ｏ：Ｏは、合金中において非金属介在物と
して介在し、その量が多いと燒鈍時における結晶粒の成
長を妨げ、また、磁壁移動の妨げとなって磁気特性を低
下せしめるのでＯ含有率の上限は０．０３０質量％とす
ることが好ましい。しかしながら、Ｏ含有量が低すぎる
と結晶の配向性が高まり、本発明の合金において必要な
｛２００｝面のＰ値を３．０以下とすることができなく
なることがある。そのためＯ含有率の下限を０．００２
０質量％とすることが好ましい。
して介在し、その量が多いと燒鈍時における結晶粒の成
長を妨げ、また、磁壁移動の妨げとなって磁気特性を低
下せしめるのでＯ含有率の上限は０．０３０質量％とす
ることが好ましい。しかしながら、Ｏ含有量が低すぎる
と結晶の配向性が高まり、本発明の合金において必要な
｛２００｝面のＰ値を３．０以下とすることができなく
なることがある。そのためＯ含有率の下限を０．００２
０質量％とすることが好ましい。
【００１６】次に、本発明の合金において｛２００｝面
のＰ値が３．０以下とする理由について述べる。本発明
のＮｉ−Ｆｅ系合金における磁化容易軸は＜１００＞軸
であり、一般に、この磁化容易軸の方向を揃えるほど磁
気特性が向上すると考えられている。しかし、種々実験
の結果、本発明が対象とする組成の合金においては、冷
間圧延とその後の焼鈍条件によって結晶面の配向性を変
化させられることを見い出し、そして加工度が増加する
と磁化容易軸＜１００＞を多く含む｛２００｝面の配向
性が高まり、前記数１で示される｛２００｝面のＰ値が
３．０を超えると合金の磁気特性が低下し、特に透磁率
の値が低下することを見い出した。この原因として｛２
００｝面の配向性が高まり、磁歪の影響が大きくなり磁
気特性が低下したことが考えられる。したがって、｛２
００｝面のＰ値は３．０以下とする。
のＰ値が３．０以下とする理由について述べる。本発明
のＮｉ−Ｆｅ系合金における磁化容易軸は＜１００＞軸
であり、一般に、この磁化容易軸の方向を揃えるほど磁
気特性が向上すると考えられている。しかし、種々実験
の結果、本発明が対象とする組成の合金においては、冷
間圧延とその後の焼鈍条件によって結晶面の配向性を変
化させられることを見い出し、そして加工度が増加する
と磁化容易軸＜１００＞を多く含む｛２００｝面の配向
性が高まり、前記数１で示される｛２００｝面のＰ値が
３．０を超えると合金の磁気特性が低下し、特に透磁率
の値が低下することを見い出した。この原因として｛２
００｝面の配向性が高まり、磁歪の影響が大きくなり磁
気特性が低下したことが考えられる。したがって、｛２
００｝面のＰ値は３．０以下とする。
【００１７】
【実施例】表１に示す化学組成を有する合金を溶製し、
熱間鍛造、熱間圧延、燒鈍、冷間圧延等の工程により薄
板試料を作成した。
熱間鍛造、熱間圧延、燒鈍、冷間圧延等の工程により薄
板試料を作成した。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１において製造方法Ａと示す合金につい
ては、真空誘導炉で溶製して３０ｋｇのインゴットに造
塊した。各インゴットを熱間鍛造して厚さ４０ｍｍのビ
レットとし、さらに熱間圧延を行って厚さ３．５ｍｍの
帯板とした。次いで温度７３０℃で燒鈍し、全面研磨し
て厚さ３．０ｍｍとし、これを冷間圧延して厚さ０．４
ｍｍの薄板とした。前記冷間圧延に際して中間燒鈍を行
う場合は表１に示す中間燒鈍温度で１分間の燒鈍を行っ
た。
ては、真空誘導炉で溶製して３０ｋｇのインゴットに造
塊した。各インゴットを熱間鍛造して厚さ４０ｍｍのビ
レットとし、さらに熱間圧延を行って厚さ３．５ｍｍの
帯板とした。次いで温度７３０℃で燒鈍し、全面研磨し
て厚さ３．０ｍｍとし、これを冷間圧延して厚さ０．４
ｍｍの薄板とした。前記冷間圧延に際して中間燒鈍を行
う場合は表１に示す中間燒鈍温度で１分間の燒鈍を行っ
た。
【００２０】表１において製造方法Ｂと示す合金につい
ては、アーク炉で溶製して７０００ｋｇのインゴットと
し、熱間圧延と冷間圧延によって１．５ｍｍの薄板と
し、表１に示す中間燒鈍温度で１分間の燒鈍を行い、最
終冷間圧延によって０．６ｍｍの薄板とした。また、Ｘ
線回折用ランダム試料として、表１に示す各合金につい
てアトマイズ法によって合金粉を作成した。
ては、アーク炉で溶製して７０００ｋｇのインゴットと
し、熱間圧延と冷間圧延によって１．５ｍｍの薄板と
し、表１に示す中間燒鈍温度で１分間の燒鈍を行い、最
終冷間圧延によって０．６ｍｍの薄板とした。また、Ｘ
線回折用ランダム試料として、表１に示す各合金につい
てアトマイズ法によって合金粉を作成した。
【００２１】前記薄板から外径４５ｍｍ、内径３３ｍｍ
のリング試験片を切出し、温度１１００℃の水素雰囲気
中で２時間加熱する磁気燒鈍を施し、磁気試験片とし
た。該磁気試験片について最大透磁率（μm ）を測定し
た。
のリング試験片を切出し、温度１１００℃の水素雰囲気
中で２時間加熱する磁気燒鈍を施し、磁気試験片とし
た。該磁気試験片について最大透磁率（μm ）を測定し
た。
【００２２】また上記と同様の磁気燒鈍を施した薄板試
料およびランダム試料について、ＣｏのＫα線を用い、
４０ｋＶ、１００ｍＡでＸ回折試験を行い、｛１１
１｝、｛２００｝、｛２２０｝、｛３１１｝の各面のＸ
線積分強度を求め、前記数１によって｛２００｝面のＰ
値を算出した。その結果を表１に示す。
料およびランダム試料について、ＣｏのＫα線を用い、
４０ｋＶ、１００ｍＡでＸ回折試験を行い、｛１１
１｝、｛２００｝、｛２２０｝、｛３１１｝の各面のＸ
線積分強度を求め、前記数１によって｛２００｝面のＰ
値を算出した。その結果を表１に示す。
【００２３】表１の結果から明らかなように、本発明の
実施例はいずれも同等のＮｉ含有率の比較例に比べて優
れた最大透磁率を有している。Ｎｉ含有率の低い比較例
１０は、Ｐ値を３．０以下にしても高い最大透磁率は得
られない。また、Ｎｉ含有率が４４質量％を超えて高い
場合は、比較例１３と比較例１４との比較から判るよう
にＰ値を３．０以下とするとかえって最大透磁率は低下
してしまうことが判る。
実施例はいずれも同等のＮｉ含有率の比較例に比べて優
れた最大透磁率を有している。Ｎｉ含有率の低い比較例
１０は、Ｐ値を３．０以下にしても高い最大透磁率は得
られない。また、Ｎｉ含有率が４４質量％を超えて高い
場合は、比較例１３と比較例１４との比較から判るよう
にＰ値を３．０以下とするとかえって最大透磁率は低下
してしまうことが判る。
【００２４】図１は、表１に示すＰＤパーマロイ系合金
（実施例１〜７、比較例１〜９）の結果から｛２００｝
面のＰ値と最大透磁率（μm ）との関係を整理したもの
で、図１から、｛２００｝面のＰ値が３を超えると最大
透磁率が低くなることが判る。図２は、表１に示すＰＤ
パーマロイ系合金の結果から合金のＯ含有率と最大透磁
率（μm ）との関係を整理したもので、図２から、Ｏ含
有率が０．００２０質量％未満であると最大透磁率が低
くなることが判る。図３は、表１に示すＰＤパーマロイ
系合金の結果から合金のＯ含有率と｛２００｝面のＰ値
との関係を整理したもので、図３から、Ｏ含有率が０．
００２０質量％未満であると｛２００｝面のＰ値が３．
０を超える値となることを示している。図４は表１に示
す４２Ｎｉ系合金（実施例８〜１２、比較例１１、１
２）の｛２００｝面のＰ値と最大透磁率（μm ）との関
係を、Ｏ含有率によって層別して示した結果である。
（実施例１〜７、比較例１〜９）の結果から｛２００｝
面のＰ値と最大透磁率（μm ）との関係を整理したもの
で、図１から、｛２００｝面のＰ値が３を超えると最大
透磁率が低くなることが判る。図２は、表１に示すＰＤ
パーマロイ系合金の結果から合金のＯ含有率と最大透磁
率（μm ）との関係を整理したもので、図２から、Ｏ含
有率が０．００２０質量％未満であると最大透磁率が低
くなることが判る。図３は、表１に示すＰＤパーマロイ
系合金の結果から合金のＯ含有率と｛２００｝面のＰ値
との関係を整理したもので、図３から、Ｏ含有率が０．
００２０質量％未満であると｛２００｝面のＰ値が３．
０を超える値となることを示している。図４は表１に示
す４２Ｎｉ系合金（実施例８〜１２、比較例１１、１
２）の｛２００｝面のＰ値と最大透磁率（μm ）との関
係を、Ｏ含有率によって層別して示した結果である。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、安定して高い透磁率を有するＮｉ含有率３０〜
４４質量％のＦｅ−Ｎｉ系合金を提供することができ
る。
よれば、安定して高い透磁率を有するＮｉ含有率３０〜
４４質量％のＦｅ−Ｎｉ系合金を提供することができ
る。
【図１】｛２００｝面のＰ値と最大透磁率（μm ）との
関係を示す特性図である。
関係を示す特性図である。
【図２】Ｏ含有率と最大透磁率（μm ）との関係を示す
特性図である。
特性図である。
【図３】Ｏ含有率と｛２００｝面のＰ値との関係を示す
特性図である。
特性図である。
【図４】｛２００｝面のＰ値と最大透磁率（μm ）との
関係を、Ｏ含有率によって層別して示す特性図である。
関係を、Ｏ含有率によって層別して示す特性図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 ３０〜４４質量％のＮｉ、１．０質量％
以下のＳｉ、１．０質量％以下のＭｎを含み、残部Ｆｅ
および不可避的不純物元素からなり、下記に示す｛２０
０｝面のＰ値が３．０以下であることを特徴とする高透
磁率磁性合金。 - 【請求項２】 上記化学成分に、さらに、０．００２０
〜０．０３０質量％のＯを含有することを特徴とする請
求項１に記載の高透磁率磁性合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000002387A JP2001192784A (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | 高透磁率磁性合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000002387A JP2001192784A (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | 高透磁率磁性合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001192784A true JP2001192784A (ja) | 2001-07-17 |
Family
ID=18531499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000002387A Pending JP2001192784A (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | 高透磁率磁性合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001192784A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009102682A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Jfe Steel Corp | 車載モータコア用鋼板 |
| JP2011089170A (ja) * | 2009-10-22 | 2011-05-06 | Jfe Steel Corp | モータコア |
| CN103397252A (zh) * | 2013-08-08 | 2013-11-20 | 常熟市东方特种金属材料厂 | 高磁导率软磁合金 |
-
2000
- 2000-01-11 JP JP2000002387A patent/JP2001192784A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2011089170A (ja) * | 2009-10-22 | 2011-05-06 | Jfe Steel Corp | モータコア |
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