JP2722520B2 - High permeability magnetic material - Google Patents
High permeability magnetic materialInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
本発明は、Fe−Ni系磁性合金、とくにPCパーマロイの
磁気特性を向上させた磁性材料に関する。The present invention relates to a Fe—Ni-based magnetic alloy, particularly to a magnetic material having improved magnetic properties of PC permalloy.
種々の磁気記録−再生装置の磁気ヘッドコア、トロイ
ダルコア、あるいは磁気シールド材などを構成する材料
として、CPパーマロイが好んで使用されている。 この材料は、透磁率が高く、かつ加工性がよいという
点で、工業用材料としては最適である。通常、すぐれた
磁気特性(とくに透磁率)をひき出すために、種々の加
工後、高温に加熱して加工歪みを除去するとともに結晶
粒径を粗大化させる、いわゆる磁気焼鈍を行なう。この
際、結晶粒径を粗大化させることが、透磁率を向上させ
るために重要なポイントである。 一方、Fe−Ni系磁性合金の特性を向上させる試みとし
て、TiやZrを炭素とともに添加し微細な炭化物を形成さ
せることが提案されている。しかし、この場合、特性と
しては耐摩耗性と高周波領域の磁気特性を問題にしてお
り、直流磁気特性の向上は意図されていない。むしろ、
微細な第二相が存在することにより、直流磁気特性は低
下するというのが、通念となっている。 本発明者らは、PCパーマロイの薄帯の直流磁気特性の
改善を意図して研究の結果、Tiをはじめとする特定のグ
ループの金属を微量添加することにより、磁気焼鈍後の
結晶粒が粗大化するという事実を見出した。CP permalloy is preferably used as a material for forming a magnetic head core, a toroidal core, or a magnetic shielding material of various magnetic recording / reproducing devices. This material is optimal as an industrial material in that it has high magnetic permeability and good workability. Usually, in order to obtain excellent magnetic properties (especially magnetic permeability), after various types of processing, so-called magnetic annealing is performed, in which heating is performed at a high temperature to remove processing strain and increase the crystal grain size. At this time, increasing the crystal grain size is an important point for improving the magnetic permeability. On the other hand, as an attempt to improve the properties of Fe—Ni-based magnetic alloys, it has been proposed to add Ti or Zr together with carbon to form fine carbides. However, in this case, as characteristics, wear resistance and magnetic characteristics in a high frequency range are considered as problems, and improvement of DC magnetic characteristics is not intended. Rather,
It is generally accepted that the presence of the fine second phase lowers the DC magnetic properties. The present inventors conducted a study with the aim of improving the DC magnetic properties of a thin strip of PC permalloy, and as a result, by adding a small amount of a specific group of metals such as Ti, the crystal grains after magnetic annealing became coarse. Found the fact that
本発明の目的は、この新知見を活用し、PCパーマロイ
の基本組成を有し、直流磁気特性が良好な高透磁率磁性
材料を提供することにある。An object of the present invention is to provide a high-permeability magnetic material having a basic composition of PC permalloy and good DC magnetic characteristics by utilizing this new knowledge.
本発明の直流磁気特性を改善した高透磁率磁性材料
は、Ni:65〜90%を主成分とし、Mo:7.0%以下、Cu:6.0
%以下およびCr:8.0%以下の1種または2種以上(ただ
し、Mo+Cu+Cr:3.0〜10.0%)に加えて、Ti,Zr,Nb,Ta,
VおよびWからなるグループからえらんだ1種または2
種以上:0.002〜0.10%未満、ならびにN:0.02%以下を含
有し、C:0.1%以下、Mn:1.0%以下、Si:1.0%以下、Al:
0.05%以下およびS:0.02%以下であり、残部が実質上Fe
からなる組成の合金であって、平均結晶粒径が0.25mm以
上であることを特徴とする。 この合金は、さらにMg:0.05%以下を含有することが
好ましい。The high-permeability magnetic material having improved direct-current magnetic properties according to the present invention has Ni: 65 to 90% as a main component, Mo: 7.0% or less, and Cu: 6.0%.
% Or less and Cr: 8.0% or less (Mo + Cu + Cr: 3.0 to 10.0%), in addition to Ti, Zr, Nb, Ta,
One or two selected from the group consisting of V and W
Species or more: 0.002 to less than 0.10%, and N: 0.02% or less, C: 0.1% or less, Mn: 1.0% or less, Si: 1.0% or less, Al:
0.05% or less and S: 0.02% or less, with the balance being substantially Fe
And an average crystal grain size of 0.25 mm or more. This alloy preferably further contains Mg: 0.05% or less.
前述のとおり、本発明はPCパーマロイの改良に関する
から、基本的な合金組成は、PCパーマロイのそれに従っ
ている。それゆえ、基本的な合金成分のはたらきとその
組成の限定理由は理解されるであろうが、その他の成分
とともに説明を加えれば、つぎのとおりである。 Ni:65〜90% パーマロイに要求される高い磁気特性を得るために、
65%以上を占めるようにする。価格の面からはNi量が高
くなるほど不利であるし、90%を超えると必然的にFe量
が減少して飽和磁化の低下を招くとともに、透磁率も減
少する。75〜85%の範囲が好適である。 Mo:7.0%以下 Cu:6.0%以下 Cr:8.0%以下 (ただしMo+Cu+Cr:3.0〜10.0%) これらの元素はいずれも、本発明の合金において透磁
率を高く確保するための成分であり、1種または2種以
上を、2種以上の場合は合計量で、3.0%以上添加する
ことが必要である。Crを使用すれば、耐食性の向上にも
役立つ。10.0%を超える添加は、飽和磁化を低くすると
ともに透磁率をも低くして磁気特性を損う上に、打抜
き、深しぼり等の冷間加工性の低下を招く。 Ti,Zr,Nb,Ta,VおよびWの1種または2種以上:0.002〜
0.10%未満 これらの元素は、比較的多量に加えると結晶粒を微細
化させる効果があり、そのことは前記したように知られ
ているが、比較的少量存在すると、かえって結晶粒を粗
大にする。この効果は0.002%以上の添加で得られ、0.1
%以下では失なわれる。また、比較的多量の存在は、熱
間加工性にとってもマイナスである。 N:0.02%以下 Ti、Zr、Nb、Ta、Wとともに窒化物を形成し、結晶粒
粗大化効果をもつ。ただし、0.01%を超えるとブローホ
ール発生の危険が出てくるので、0.02%を限界とする。 C:0.1%以下 原料から若干混入することが避け難いが、磁気特性の
面からは極力低減したく、許容できる限度が1.0%であ
る。 Mn:1.0%以下 脱酸効果のほか、磁気特性を高め、熱間加工性を改善
するから、少量の存在は好ましい。しかし1.0%を超え
ると、かえってマイナスになる。 Si:1.0%以下 脱酸剤として使用されるが、多量に入ると透磁率を低
くするから、上記限度内に止める。 Al:0.05%以下 脱酸効果が高いが、多量になると介在物となって磁気
特性を悪くするから、0.05%を超えないようにする。 Sの規制、および好ましい態様におけるMgの添加は、
つぎの理由による。 S:0.02%以下 熱間加工性を良好に保ちたい場合には、Sを極力低減
する。上記の0.02%の限界内であれば、実質上は悪影響
がない。 Mg:0.05%以下 少量の存在が熱間加工性の向上に役立つ。Mgの添加
は、不可避的に存在する極微量のSの影響をやわらげる
ので好ましい。0.05%を超えて存在すると、磁気特性が
劣ってくる。 平均結晶粒径が0.25mm以上であるという要件は、結晶
粒径が大きいほど直流磁気特性が向上することと、その
効果は粒径が0.25mm以上あれば確保できるという知見に
もとづく。 焼鈍前の硬さをビッカース硬度(Hv)で350以上とす
ることにより、焼鈍後の結晶粒径が0.25mm以上の値をと
りやすくなる。As described above, since the present invention relates to the improvement of PC permalloy, the basic alloy composition follows that of PC permalloy. Therefore, the function of the basic alloy components and the reason for limiting the composition thereof will be understood. However, the following will be explained together with the other components. Ni: 65-90% To obtain high magnetic properties required for permalloy,
Make up at least 65%. In terms of cost, the higher the Ni content, the more disadvantageous. If it exceeds 90%, the Fe content inevitably decreases, causing a decrease in saturation magnetization and a decrease in magnetic permeability. A range of 75-85% is preferred. Mo: 7.0% or less Cu: 6.0% or less Cr: 8.0% or less (However, Mo + Cu + Cr: 3.0 to 10.0%) All of these elements are components for ensuring high magnetic permeability in the alloy of the present invention. Alternatively, it is necessary to add two or more kinds in a total amount of 3.0% or more in the case of two or more kinds. The use of Cr also helps improve corrosion resistance. Addition exceeding 10.0% lowers the saturation magnetization and lowers the magnetic permeability to impair the magnetic properties, and also causes a reduction in cold workability such as punching and deep squeezing. One or more of Ti, Zr, Nb, Ta, V and W: 0.002 or more
Less than 0.10% These elements have the effect of refining crystal grains when added in a relatively large amount, which is known as described above, but when present in a relatively small amount, rather increases the crystal grains. . This effect can be obtained by adding 0.002% or more,
If it is less than%, it will be lost. The presence of a relatively large amount is also negative for hot workability. N: 0.02% or less A nitride is formed together with Ti, Zr, Nb, Ta, and W, and has an effect of crystal grain coarsening. However, if it exceeds 0.01%, there is a danger of blowholes occurring, so the limit is 0.02%. C: 0.1% or less It is inevitable to mix slightly from the raw material, but from the viewpoint of magnetic properties, we want to reduce it as much as possible, and the allowable limit is 1.0%. Mn: 1.0% or less In addition to a deoxidizing effect, a small amount is preferable because it enhances magnetic properties and improves hot workability. However, if it exceeds 1.0%, it becomes rather negative. Si: 1.0% or less It is used as a deoxidizing agent. However, if it is contained in a large amount, the magnetic permeability is lowered. Al: 0.05% or less Although the deoxidizing effect is high, if the amount is large, it becomes an inclusion and deteriorates the magnetic properties. Regulation of S, and addition of Mg in a preferred embodiment,
For the following reasons. S: 0.02% or less To maintain good hot workability, reduce S as much as possible. There is practically no adverse effect within the above 0.02% limit. Mg: 0.05% or less The presence of a small amount helps to improve hot workability. The addition of Mg is preferable because the influence of the unavoidable trace amount of S is relieved. If it exceeds 0.05%, the magnetic properties will be inferior. The requirement that the average crystal grain size be 0.25 mm or more is based on the finding that the larger the crystal grain size is, the more the DC magnetic properties are improved, and that the effect can be ensured if the grain size is 0.25 mm or more. By setting the hardness before annealing to Vickers hardness (Hv) of 350 or more, the crystal grain size after annealing can easily take a value of 0.25 mm or more.
第1表に示す組成の合金を真空誘導溶解炉を使用して
溶製し、それぞれ50kgのインゴットを鋳造した。 各供試材を熱間で鋳造して厚さ30mmの板にしたのち、
熱間圧延および冷間圧延を行なって、第2表に示す種々
の板厚の帯材にした。このとき、冷間加工率の選択によ
り、高さ(Hv)を調整した。 熱間加工性の傾向をみるため、若干の供試材につい
て、厚さ30mmの板から機械加工により試片を切り出し、
熱間ねじり試験を行なった。その結果を図面に示す。 帯材を水素気流中で1100℃に加熱し、2時間保持後、
150℃/hrの速度で冷却する磁気焼鈍を施し、結晶粒径を
しらべるとともに、磁気特性の代表として最大透磁率を
測定した。結晶粒径は、帯材表面で顕微鏡観察により測
定した。 以上の結果を、まとめて第2表に示す。 Alloys having the compositions shown in Table 1 were melted using a vacuum induction melting furnace, and ingots of 50 kg each were cast. After casting each test material hot to make a 30mm thick plate,
Hot rolling and cold rolling were performed to obtain strips having various thicknesses shown in Table 2. At this time, the height (Hv) was adjusted by selecting the cold working ratio. In order to see the tendency of hot workability, a sample was cut out from a 30 mm thick plate by machining for some test materials,
A hot torsion test was performed. The result is shown in the drawing. Heat the strip to 1100 ° C in a hydrogen stream and hold for 2 hours.
Magnetic annealing was performed at a cooling rate of 150 ° C./hr to determine the crystal grain size and to measure the maximum magnetic permeability as a representative of the magnetic properties. The crystal grain size was measured on the surface of the strip by microscopic observation. Table 2 summarizes the above results.
本発明の磁性材料は、PCパーマロイの特性を向上させ
たものである。 各種の磁気ヘッド、コア類において、パーマロイはま
すます薄い板にして使用される傾向にあるが、本発明は
それにこたえて良好な特性の磁性材料を提供することが
できる。The magnetic material of the present invention is one in which the properties of PC permalloy are improved. In various magnetic heads and cores, permalloy tends to be used as a thinner plate, and the present invention can provide a magnetic material having good characteristics in response thereto.
図面は、本発明の実施例において、熱間加工性の指標と
して測定した破断ねん回値のグラフである。The drawing is a graph of the breaking toughness value measured as an index of hot workability in Examples of the present invention.
Claims (3)
下、Cu:6.0%以下およびCr:8.0%以下の1種または2種
以上(ただし、Mo+Cu+Cr:3.0〜10.0%)に加えて、T
i,Zr,Nb,Ta,VおよびWからなるグループからえらんだ1
種または2種以上:0.002〜0.10%未満、ならびにN:0.01
%以下を含有し、C:0.1%以下、Mn:1.0%以下、Si:1.0
%以下、Al:0.05%以下およびS:0.02%以下であり、残
部が実質上Feからなる合金組成を有し、平均結晶粒径が
0.25mm以上であることを特徴とする高透磁率磁性材料。1. One or two or more of Ni: 65 to 90% as a main component, Mo: 7.0% or less, Cu: 6.0% or less, and Cr: 8.0% or less (however, Mo + Cu + Cr: 3.0 to 10.0%) Plus T
1 selected from the group consisting of i, Zr, Nb, Ta, V and W
Species or two or more: 0.002 to less than 0.10%, and N: 0.01
%: C: 0.1% or less, Mn: 1.0% or less, Si: 1.0%
% Or less, Al: 0.05% or less and S: 0.02% or less, the balance being substantially an alloy composition consisting of Fe,
High magnetic permeability magnetic material characterized by being 0.25 mm or more.
加した合金を使用した請求項1の磁性材料。2. The magnetic material according to claim 1, wherein an alloy containing Mg: 0.05% or less in said composition is used.
で350以上である請求項1または2の磁性材料。3. The hardness before magnetic annealing is Vickers hardness (Hv).
3. The magnetic material according to claim 1 or 2, wherein
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