JP2007169760A

JP2007169760A - Ｆｅ−Ｃｏ系合金の製造方法

Info

Publication number: JP2007169760A
Application number: JP2005372375A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Iida; 恭之飯田; Shinichiro Yokoyama; 紳一郎横山
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】製造性に優れ、しかも安価で、約２質量％以下のＶと、５０質量％前後のＣｏを含有するＦｅ−Ｃｏ系合金と同等レベルの磁気特性を有するＦｅ−Ｃｏ系合金の製造方法を提供する。
【解決手段】質量％でＣｏ：２３．０〜３０．０％、Ｖ：３．０％以下、残部はＦｅ及び不可避的不純物からなるＦｅ−Ｃｏ系合金を熱間圧延後（熱間圧延後には水冷処理を行わず）、冷間圧延を行って冷間圧延板とし、該冷間圧延板を素材として、８８０〜９３０℃の範囲内で焼鈍を行うＦｅ−Ｃｏ系合金の製造方法である。
【選択図】なし

Description

本発明は、磁気特性に優れたＦｅ−Ｃｏ系合金の製造方法に関するものである。

優れた磁気特性を有する材料として、質量％で約２％以下のＶと、Ｃｏを５０％前後含有し、２．３Ｔ程度の高い飽和磁束密度を持つ軟磁性材料であり、実用化されている中で最高の飽和磁束密度を有するＦｅ−Ｃｏ系合金として知られている。
しかしながら、上記のＦｅ−Ｃｏ系合金を圧延により板材を製造する場合、熱間圧延は容易であるが、熱間加工後の冷却時の７３０℃付近ないし５００℃付近までの温度範囲で規則化変態が起って脆化するため、冷間加工が著しく困難となる。この脆化を防止するため、８００〜１１００℃の温度範囲の加熱後、氷塩水等中へ投入する等の急冷を行う水冷処理を行う必要がある。
そのため、例えば特公平７−８１１７６号（特許文献１参照）には、Ｆｅ−Ｃｏ系合金の熱間圧延帯状コイル材を１１００〜８００℃の温度から冷却し、該冷却過程でその厚みの中心部の８００〜４００℃の温度範囲の冷却速度を５００℃／ｓｅｃ以上とする処理を施すことにより、熱間圧延工程の後に行う、冷間圧延工程での加工性を確保している。

特公平７−８１１７６号公報

上述した質量％で約２％以下のＶと、Ｃｏを５０％前後含有するＦｅ−Ｃｏ系合金を圧延にて製造する場合には、Ｆｅ・Ｃｏの規則化変態が起こって脆化し易く製造工程が煩雑なる。また、高価なＣｏを多量に含むため高価なものとなる。そのため、製造性に優れて、且つ安価なＦｅ−Ｃｏ系合金であって、しかも、約２％以下のＶと、Ｃｏを５０％前後含有するＦｅ−Ｃｏ系合金と同等の磁気特性を有するＦｅ−Ｃｏ系合金が望まれている。
本発明の目的は、製造性に優れ、しかも安価で、約２質量％以下のＶと、５０質量％前後のＣｏを含有するＦｅ−Ｃｏ系合金と同等レベルの磁気特性を有するＦｅ−Ｃｏ系合金の製造方法を提供することである。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものである。
すなわち本発明は、質量％でＣｏ：２３．０〜３０．０％、Ｖ：３．０％以下、残部はＦｅ及び不可避的不純物からなるＦｅ−Ｃｏ系合金を熱間圧延後（熱間圧延後には水冷処理を行わず）、冷間圧延を行って冷間圧延板とし、該冷間圧延板を８８０〜９３０℃の範囲内で焼鈍を行うＦｅ−Ｃｏ系合金の製造方法である。

本発明では、Ｃｏ含有量を２３．０〜３０．０％、Ｖ：３．０％以下としたＦｅ−Ｃｏ系合金を素材とし、本発明のＦｅ−Ｃｏ系合金の製造方法を適用することにより、約２％以下のＶと、Ｃｏを５０％前後含有するＦｅ−Ｃｏ系合金と同等の磁気特性を得ることができる。また、脆化を防止するための水冷処理を行うこともなく、製造性を飛躍的に向上させることができる。また、Ｃｏ含有量が低いため、安価とすることができるという効果を奏するものである。

以下に本発明で限定した理由を述べる。
先ず、本発明で用いるＦｅ−Ｃｏ系合金の化学組成の限定理由から述べる。なお、成分含有量は全て質量％である。
Ｃｏ：２３．０〜３０．０％
本発明においてＣｏは軟磁気特性を確保するための必須元素であり、本発明においては優れた飽和磁束密度を得るためにＣｏ：２３．０％〜３０．０％という範囲内に調整する必要がある。Ｃｏ含有量が２３．０％未満の範囲では飽和磁束密度を高める効果が小さく、３０．０％を超える範囲では、Ｆｅ・Ｃｏの規則化が起こり易くなるため、Ｃｏは２３．０％〜３０．０％とした。より好ましくは２５．５〜２８．５％、更に好ましくは２６．５〜２７．５の範囲内である。

Ｖ：３．０％以下
ＶはＦｅ−Ｃｏを基本成分とする合金の塑性加工性を高める元素であり、最大で３．０％を含有する。しかし、３．０％を超える範囲では飽和磁束密度の低下と保磁力の増加が顕著になるのでＶは３．０％以下の範囲に限定した。
より望ましい範囲は、０．５〜２．５％である。

残部はＦｅ及び不可避的不純物
残部はＦｅ及び不可避的不純物とした。不純物とて、飽和磁束密度、保磁力、加工性に顕著な影響の無い範囲として、下記に示す範囲で含有しても良い。
Ｃ≦０．０５％、Ａｌ≦０．１％、Ｓｉ≦０．３％、Ｍｎ≦０．２％、Ｎｉ≦０．２％、Ｃｒ≦０．１％、Ｐ≦０．０５％、Ｓ≦０．０５％、Ｎ≦０．０５％、Ｏ≦０．０５％
なお、残部を構成するＦｅも軟磁気特性を確保するための必須元素であり、軟磁気特性と劣化させる不可避的不純物の総量はできる限り低減すると良い。

次に、上述した組成を有するＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金を用いた製造方法について説明する。
上記の組成を有するＦｅ−Ｃｏ系合金を熱間圧延して熱間圧延板材を得る。この熱間圧延終了後には従来のように脆化を防止するための水冷処理を行わない。
熱間圧延工程において、望ましくは熱間圧延終了時の板厚を５ｍｍ以下に仕上げることが好ましい。これは、熱間圧延終了後の熱間圧延板放冷中に熱間圧延材の冷却が早まり、Ｆｅ・Ｃｏの規則化組織の形成をより確実に抑制することができるためである。好ましくは２ｍｍ以下、更に好ましくは１．７ｍｍ以下とすると良い。なお、熱間圧延終了時の好ましい板厚の下限は、後の冷間圧延にて、圧延材に十分な歪を付与することができるように、１．０ｍｍとすればよい。
また、熱間圧延工程の上工程は特に規定しないないが、合金の不純物を低減するために、真空溶解−熱間鍛造という工程を適用するのが好ましい。

熱間圧延後の熱間圧延板材を用いて冷間圧延する。冷間圧延は冷間圧延工程の後に行う、焼鈍により、結晶粒をできる限り粗大化して軟磁気特性を向上させるために、冷間圧延工程中には軟化焼鈍を行わず、Ｆｅ−Ｃｏ系合金板に加工歪を付与する。
この冷間圧延では、後に行う焼鈍にて結晶粒をできる限り粗大化させるため、冷間圧延の圧下率は少なくとも３０％以上、好ましくは５０％以上とするのが好ましい。上限は特に限定しないが９５％を超えてもより一層の結晶粒粗大化効果はのぞみににくいため、９５％を上限とすると良い。

上記の冷間圧延を行って得た冷間圧延板を素材として、８８０〜９３０℃の範囲内で焼鈍（磁性焼鈍と呼ばれる）を行う。焼鈍は水素雰囲気中で行われるのが一般的であり、冷間圧延圧延板から製品形状に切り出して焼鈍を行っても良く、冷間圧延板から切り出したものも本発明の範疇である。
この焼鈍温度は、冷間圧延工程で付与された歪を解放して軟磁気特性に影響を及ぼす結晶粒をできる限り粗大化させるため、８８０〜９３０℃の範囲に限定する。この範囲であれば最大透磁率（μｍ）が８０００以上を得ることができる。
この焼鈍温度が８８０℃未満であっても、９３０℃を超える範囲であっても高い軟磁気特性を得ることは望めない。そのため、焼鈍温度は８８０〜９３０℃の範囲内に限定する。好ましくは８９０〜９２０℃である。８９０〜９２０℃の範囲内であれば最大透磁率（μｍ）が８５００以上を得ることができ、特に好ましい。なお、保持時間は０．５〜５時間程度で十分である。

以下の実施例で本発明を更に詳しく説明する。
真空溶解で１００ｋｇ鋼塊を作製し、熱間鍛造、熱間圧延を行い、厚さ１．５ｍｍの熱間圧延板材を得た。熱間圧延材は特に脆化を防止するための水冷処理は行わず、最終板厚に加工後はそのまま大気中に放冷した。化学組成は表１に示す。
比較材料として、特公平７−８１１７６号に記された４９％Ｃｏ−２％Ｖ−Ｆｅを用いて、特公平７−８１１７６号に記された工程と同様に、真空溶解、熱間鍛造、熱間圧延にて厚さ１．５ｍｍの熱間圧延板材を得た。この得られた比較材熱間圧延板材を９２５℃×１時間、４℃の水中に急冷する水冷処理をおこなって冷間圧延用の素材とした。化学組成を表１に示す。

次に、上記の本発明例材及び比較材の熱間圧延材を用いて冷間圧延を行った。冷間圧延の中の加工性は両者ともに良好であった。なお、冷間圧延終了時の板圧は０．３５ｍｍであった。
次にこの冷間圧延材から磁性測定用の試験片を切り出し、上記のＮｏ．１の組成の試験片は水素雰囲気中で焼鈍温度８５０℃、９００℃、９５０℃、１０００℃の４条件で、それぞれ３時間の保持時間にて焼鈍を行った。
また、比較材Ｎｏ．２は４９％Ｃｏ−２％Ｖ−Ｆｅ合金にて通常行われている、水素雰囲気中で８５０℃×３時間の焼鈍を施した。磁気特性の結果を表２に示す。

上記の表２に示すように、本発明の製造方法を適用すれば、４９％Ｃｏ−２％Ｖ−Ｆｅ合金と同等レベルの軟磁気特性が得られることが分る。

本発明の製造方法を適用すれば、Ｃｏを２３．０〜３０．０％としても、Ｃｏを５０％前後含有するＦｅ−Ｃｏ系合金と同等の磁気特性を有するＦｅ−Ｃｏ系合金を得ることができるため、Ｃｏを５０％前後含有するＦｅ−Ｃｏ系合金が用いられている用途に適用することができる。

Claims

質量％でＣｏ：２３．０〜３０．０％、Ｖ：３．０％以下、残部はＦｅ及び不可避的不純物からなるＦｅ−Ｃｏ系合金を熱間圧延後（熱間圧延後には水冷処理を行わず）、冷間圧延を行って冷間圧延板とし、該冷間圧延板を８８０〜９３０℃の範囲内で焼鈍を行うことを特徴とするＦｅ−Ｃｏ系合金の製造方法。