JP2983012B2

JP2983012B2 - 磁気マーカ用バイアス材および磁気マーカならびに磁気マーカ用バイアス材の製造法

Info

Publication number: JP2983012B2
Application number: JP10087936A
Authority: JP
Inventors: 範行中岡; 勉乾; 章川上
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 1999-11-29
Anticipated expiration: 2018-03-17
Also published as: JPH1112698A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マーカとなる磁歪
振動する金属片（以下磁歪素子と呼ぶ）にバイアス磁界
を印加する磁気マーカ用バイアス材および磁気マーカな
らびに磁気マーカ用バイアス材の製造法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】盗難防止や物品の流れ、あるいは物品の
種類を把握する等の目的で、磁気的なラベルを付与し、
そのラベルをマーカとして検出する電子監視システムが
提案されている。その中で、磁歪材料をマーカとして用
いたシステムがある。例えば、特開平８−６０３１２号
には、アモルファス磁歪材をマーカとして使用する技術
が提案されており、特定の非晶質金属製の磁歪素子を交
番磁場中で共鳴振動させることによって、磁界を変化さ
せ、ピックアップコイルにより検出するシステムが開示
されている。

【０００３】また、ＷＯ９６／３２５１８号や特開平８
−８７２３７号には、磁歪材料に一定の予備磁界（バイ
アス磁界）を印加しておき、この状態で磁歪材料に固有
の共振周波数の交番磁界を印加し、磁歪材料が機械的共
振を行うようにしたシステムも提案されている。このよ
うなバイアス材として半硬質磁性材を用い、マーカとな
る磁歪素子にバイアス磁界を印加する方式によれば、バ
イアス材料を消磁することによって、マーカを取り外す
ことなく不活性化することができる。したがって、物品
にマーカを挿入あるいは貼付しておけば、例えば物品の
代金が支払われる際に、物品に付与された磁気マーカを
不活性化することで、正当に購入された物品と、不当に
持ち出そうとされた活性な磁気マーカを付与される物品
とを識別できるのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような電子監視シ
ステムにおいては、マーカとして用いられる磁歪材料も
重要であるが、磁歪材料にバイアス磁界を印加するバイ
アス材料の選択も重要である。バイアス材料としては、
磁歪材料によって減磁されないように、磁歪材料に比べ
て高い保磁力を有する必要があり、また磁化と消磁が行
なえるような材料が求められる。このような、磁化と消
磁が可能な材料としては、Ｆｅ−２５ｗｔ％Ｃｒ−１０
ｗｔ％Ｃｏ等に代表されるＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系半硬質磁
性材料が知られており、リードリレー等に使用されてい
る。

【０００５】バイアス材料としてもＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系
合金が利用されているが、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金は、
Ｃｏを多量に含むため高価であり、保磁力が７２００Ａ
／ｍと高く、また残留磁束密度Ｂｒが１．１Ｔ程度であ
って、印加磁場８０００Ａ／ｍにおける磁束密度（飽和
磁束密度Ｂ８０００）と残留磁束密度Ｂｒの比で表され
る角形比Ｂｒ／Ｂ８０００が０．８程度とさほど高くな
い材料である。

【０００６】上述したように、バイアス材料は磁化と消
磁をなされる材料であって、保磁力が高すぎると消磁が
十分に行いにくいという問題がある。消磁が十分に行わ
れないと電子監視システムの誤動作につながり好ましく
ない。

【０００７】同様にＢ−Ｈ曲線における角形比および磁
化急峻性が悪いと、磁化状態と消磁状態の境界が明瞭で
なくなるため、これも誤動作の原因になる。本発明で言
う磁化急峻性とは、バイアス材を磁化あるいは消磁する
際に、磁化状態が急激に変わる特性を指し、磁化急峻性
に優れた材料においては、Ｂ−Ｈ曲線が矩形に近いもの
となる。

【０００８】本発明における磁化急峻性の優劣の判断を
以下に述べる。一般に半硬質磁性材料は、その保磁力の
５倍の磁場を印加した際に飽和磁化量に達すると言われ
ている。そこで、この磁化量をＢ（５Ｈｃ）と呼ぶこと
にする。更に、保磁力の１．５倍の磁場を印加した際の
磁化量をＢ（１．５Ｈｃ）とし、これらの比、すなわ
ち、Ｂ（１．５Ｈｃ）／Ｂ（５Ｈｃ）が０．８を越える
ものを磁化急峻性に優れた材料とした。

【０００９】残留磁束密度はできるだけ高いことが磁歪
素子にバイアス磁界を印加するのに都合が良いが、Ｆｅ
−Ｃｒ−Ｃｏ系合金では、純鉄の２．１Ｔよりも大きく
低下している。磁歪素子に印加されるバイアス磁界の大
きさは残留磁束密度とバイアス材の断面積とに比例す
る。また、残留磁束密度が小さいと、バイアス材の断面
積を大きくする必要が生じるため、磁気マーカの小型化
に不都合である。

【００１０】本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、
磁気マーカ用のバイアス材として優れた磁気特性を有
し、且つ安価な材料を提供することである。また、この
バイアス材を用いた磁気マーカを提供することであり、
バイアス材の有効な製造法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、高い残留磁
束密度と磁気マーカ用バイアス材として要求される保磁
力を有し、Ｂ−Ｈ曲線における高い角形比および優れた
磁化急峻性を実現できる安価な材料を検討した結果、Ｆ
ｅ−Ｃｕ族系材料に到達した。

【００１２】すなわち、本発明はＦｅを主体とする磁性
を有するマトリックスにＣｕ族非磁性金属の１種または
複数種が分散した組織を有する磁気マーカ用バイアス材
である。本発明において、Ｆｅを主体とするとは、Ｆｅ
がＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｎ、Ｏといった微量
成分およびＦｅに固溶する添加元素を含有することをさ
す。また、本発明において、Ｃｕ族非磁性金属は、Ｆｅ
を主体とする磁性を有するマトリックスに対して固溶度
が非常に小さいため、マトリックスに微量に固溶するも
のを除いては、単体で存在するが、微量成分を含むこと
は言うまでもない。また、本発明において、分散とは、
原子レベルでの分散ではなく、材料中で相を形成して存
在することをさす。

【００１３】また、Ｆｅを主体とする磁性を有するマト
リックスにＣｕ族非磁性金属の１種または複数種および
非磁性無機化合物が分散した組織を有する磁気マーカ用
バイアス材である。

【００１４】本発明において、非磁性無機化合物とし
て、好ましくは金属炭化物を分散させる。

【００１５】本発明において、Ｃｕ族非磁性金属とし
て、好ましくは重量比率で３〜３５％のＣｕを含有させ
る。

【００１６】保磁力が小さすぎると、バイアス材の磁化
状態が不安定となるため、より好ましいＣｕ量の下限と
しては重量比率で５％以上を含有させる。また、保磁力
が大きすぎると、バイアス材を消磁しにくくなるため、
より好ましいＣｕ量の上限は重量比率で２５％以下であ
る。更に好ましいＣｕ量の範囲は重量比率で８〜１８％
である。

【００１７】本発明の磁気マーカ用バイアス材は塑性加
工により、平板化もしくは線状化される。

【００１８】本発明のバイアス材において、Ｃｕ族非磁
性金属は塑性加工により展伸される。

【００１９】本発明のバイアス材は、展伸したＣｕ族非
磁性金属により、磁気異方性を有する。

【００２０】本発明のバイアス材は、塑性加工後の熱処
理により、磁化急峻性を高めることができる。

【００２１】本発明のバイアス材は、磁気異方性を活か
すため、展伸したＣｕ族非磁性金属と平行に切り出され
る。

【００２２】本発明の磁気マーカ用バイアス材は、Ｆｅ
を主体とする磁性を有するマトリックスにＣｕ族非磁性
金属の１種または複数種を常温の平衡状態における固溶
限以上含有させた溶製材を素材とし、塑性加工により平
板化もしくは線状化して得ることができる。

【００２３】あるいは本発明の磁気マーカ用バイアス材
は、混合粉を圧密もしくは焼結により結合させた素材
を、塑性加工により平板化もしくは線状化して得ること
ができる。溶製法においては、熱間加工時にＣｕ族非磁
性金属がマトリックス粒界に凝集し、割れの原因となる
ことがあるが、粉末を用いる方法では、Ｃｕ族非磁性金
属のマトリックス粒界への凝集を防ぐことができ、好ま
しい。

【００２４】あるいは本発明の磁気マーカ用バイアス材
は、Ｆｅを主体とする磁性を有するマトリックスに、Ｃ
ｕ族非磁性金属の１種または複数種を常温の平衡状態に
おける固溶限以上含有させた金属粒子を結合させた素材
を、塑性加工により平板化もしくは線状化して得ること
ができる。このような金属粒子を用いる方法は、混合粉
を素材とする方法に比べて、Ｃｕ族非磁性金属を微細に
分散することができるため有効である。

【００２５】本発明において、金属粒子を結合させるに
は、圧密もしくは焼結もしくは半凝固状態で積層する等
の方法が採用できる。具体的には、ガスアトマイズ、水
アトマイズといったアトマイズ法で金属粉末を得た後、
熱間静水圧プレス（以下ＨＩＰと呼ぶ）によって圧密す
る方法、あるいはスプレーフォーミングによる積層が好
ましい。ここで言う積層とは、一旦溶解した材料を半凝
固状態にして噴霧し、粒子を積み重ねて凝固させていく
ことをさす。

【００２６】量産性向上のためには、素材を大きくする
ことが有効である。したがって塑性加工の初期には、熱
間加工が有効となる。具体的には、鍛伸や熱間圧延が採
用できる。

【００２７】バイアス材の磁化急峻性を高めるために
は、磁気異方性を持たせることが有効である。分散した
Ｃｕ族非磁性金属を一方向に展伸させるため、塑性加工
の後期には冷間加工を用いることが好ましい。具体的に
は、冷間での引き抜きや冷間圧延が採用できる。

【００２８】更に磁化急峻性を高めるためには、冷間加
工の後に熱処理（以下急峻化熱処理と呼ぶ）を施すこと
が好ましい。マトリックスの磁区の回転を妨げる主たる
要素は、非磁性領域である分散したＣｕ族非磁性金属お
よび非磁性無機化合物と、塑性加工により加えられたマ
トリックスの歪である。急峻化熱処理によってマトリッ
クスの歪取りがなされるため、マトリックスの磁区の回
転が容易となる。したがって磁区の回転を妨げる主要素
をＣｕ族非磁性金属および非磁性無機化合物に限定する
ことができ、磁化急峻性を高めることができるのであ
る。

【００２９】急峻化熱処理の温度は、４００〜７００℃
が好ましい。熱処理温度が低すぎると、マトリックスの
歪を十分に除去することができない。したがってより好
ましい熱処理温度は４５０℃以上である。熱処理温度が
高すぎると、Ｃｕ族非磁性金属が粗大化してしまい、マ
トリックスの磁区回転を妨げる効果が十分に得られなく
なる恐れがある。したがってより好ましい熱処理温度は
６５０℃以下である。

【００３０】また、急峻化熱処理の時間は、２〜１２０
分が好ましい。熱処理時間が短すぎると、マトリックス
の歪を十分に除去することができない。したがってより
好ましい熱処理時間は３分以上である。熱処理時間が長
すぎると、Ｃｕ族非磁性金属が粗大化してしまい、マト
リックスの磁区回転を妨げる効果が十分に得られなくな
る恐れがある。また、生産性の点からも、熱処理時間は
できるかぎり短くすることが好ましい。したがってより
好ましい熱処理時間は６０分以下である。

【００３１】磁気マーカを小型化するため、磁歪素子お
よびバイアス材は、平板状もしくは線状であることが好
ましい。

【００３２】本発明は、Ｆｅを主体とする磁性を有する
マトリックスに、重量比率で８〜１８％の遊離したＣｕ
族非磁性金属相が展伸して筋状に分散した組織を有する
薄板材の長手方向に平行に、すなわち、筋状組織に平行
に切り出された磁気マーカ用バイアス材である。

【００３３】本発明の磁気マーカ用バイアス材におい
て、保磁力の１．５倍の磁場をバイアス材の長手方向に
印加した際の磁化量Ｂ（１．５Ｈｃ）と保磁力の５倍の
磁場を印加した際の磁化量Ｂ（５Ｈｃ）との比、すなわ
ち、Ｂ（１．５Ｈｃ）／Ｂ（５Ｈｃ）は０．８を越え
る。

【００３４】本発明の磁気マーカ用バイアス材は、磁歪
素子と組み合わせることで磁気マーカとして利用するこ
とができる。

【００３５】磁気マーカを小型化するため、磁歪素子お
よびバイアス材は、平板状もしくは線状であることが好
ましい。

【００３６】

【発明の実施の形態】本発明の重要な特徴の一つは、上
述したようにＦｅを主体とする磁性を有するマトリック
スにＣｕ族の非磁性金属を分散させた材料をバイアス磁
界印加用の材料として選択したことにある。

【００３７】Ｆｅを主体とする磁性を有するマトリック
スに対し、Ｃｕ族の元素すなわちＡｕ、Ａｇ、Ｃｕは、
ほとんど固溶せず、Ｆｅを主体とする磁性を有するマト
リックスとＣｕ族元素が遊離した組織となる。ここで言
う遊離とは、Ｆｅを主体とする相とＣｕ族の相とが２相
に分離した状態を指す。材料が磁化される際に、磁性を
持ったマトリックスの磁区の回転を、分散して存在する
非磁性のＣｕ族元素が妨げるため、保磁力が増大し、し
たがって半硬質磁性を持たせることができる。

【００３８】Ｃｕ族非磁性金属としては、Ａｕ、Ａｇ、
Ｃｕのうち、いずれの元素を用いても、あるいは複数種
を用いても有効であると思われるが、ＣｕはＣｕ族のう
ち最も安価に入手することが可能であるので、Ｃｕを利
用するのが好ましい。Ｃｕ族金属はバイアス材中に分散
させて非磁性領域を形成させるものであるため、重量で
はなく体積が重要となる。したがって同等の効果を得る
にはＡｕやＡｇを用いる場合に比べてＣｕは少なくて済
むことからも、Ｃｕの利用が有効である。

【００３９】本発明において、好ましくはＣｕを重量比
率で３〜３５％含有させる。より好ましいＣｕ量は、重
量比率で５〜２５％である。更に好ましいＣｕ量は、重
量比率で８〜１８％である。

【００４０】バイアス材の保磁力が小さすぎると、バイ
アス材の磁化状態が不安定となる。例えば正当に物品が
購入され、物品に付与されたバイアス材を一旦消磁した
後に、磁石を近づけられて再びバイアス材が磁化してし
まい、警報が作動してしまうという可能性がある。した
がって、本発明においてＣｕ量は、重量比率で３％以上
が望ましい。角形比Ｂｒ／Ｂ８０００が０．９を越える
よう、より好ましいＣｕ量は、重量比率で５％以上であ
る。保磁力Ｈｃ≧１６００［Ａ／ｍ］を達成できるよ
う、更に好ましいＣｕ量は、重量比率で８％以上であ
る。

【００４１】一方、保磁力が大きすぎるとバイアス材が
消磁しにくくなり、消磁する際に装置からの距離を大き
くすることができないため、例えばレジにおいて消磁を
行う場合、手間がかかり、混雑を招く恐れがある。ま
た、バイアス材が十分消磁されずに警報を作動させてし
まう恐れもある。また、Ｃｕ量を多くすることにより、
残留磁束密度が低下しすぎてバイアス材としての性能が
低下する場合がある。したがって、本発明においてＣｕ
量は、重量比率で３５％以下が望ましい。角形比Ｂｒ／
Ｂ８０００が０．８を下回らないよう、より好ましいＣ
ｕ量は、重量比率で２５％以下である。残留磁束密度が
１．３［Ｔ］を下回らないよう、更に好ましいＣｕ量
は、重量比率で１８％以下である。

【００４２】本発明のバイアス材では、Ｆｅを主体とす
る磁性を有するマトリックスにＣｕ族非磁性金属を分散
させることにより、マトリックスの高い飽和磁束密度を
そのまま利用することができるという利点がある。そし
て分散させるＣｕ族の量によって、保磁力を調整するこ
とが可能である。

【００４３】またＣｕ族非磁性金属の他に、非磁性無機
化合物を分散させることで、保磁力を増大させることが
できるため、所望の保磁力に調整することが容易とな
る。本発明で言う非磁性無機化合物とは、例えばＭｎＳ
のような金属硫化物、あるいはＡｌ_２Ｏ_３のような金属
酸化物、また、ＭｏＣ、ＮｂＣと言った金属炭化物とい
ったものが挙げられる。炭素はＦｅを主体とする磁性を
有するマトリックスに溶け込み、マトリックスの保磁力
を増大させ、また、他の金属元素と結びつき炭化物を形
成することから、金属炭化物は特に有効である。もちろ
ん前記以外の非磁性無機化合物であっても良いことは言
うまでもない。

【００４４】次に挙げるような元素を、保磁力調整のた
め添加することができる。加工性が低下しないよう、以
下に示す範囲で添加することが好ましい。Ｃ≦１％、Ｓｉ≦５％、Ｍｎ≦６％、Ｃｏ≦１０％、Ｃ
ｒ≦１０％、Ｔａ≦５％、Ｗ≦５％、Ｍｏ≦５％、Ｔｉ
≦５％、Ｖ≦５％、Ｎｂ≦５％、Ｐ≦０．０４％、Ｓ≦
０．０３％、Ｍｇ≦５％、Ｃａ≦５％、Ａｌ≦５％、Ｏ
≦０．５％、Ｎ≦０．５％、Ｂ≦１％、Ｙ≦０．５％、
希土類元素≦０．１５％、Ｐｄ≦３％、Ｐｔ≦３％、Ｚ
ｒ≦０．５％、

【００４５】保磁力の調整に有効な結晶粒内に微細に析
出する炭化物を生成する元素として、特に有効であるも
のはＭｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｖ等である。ただし、添加
量が多くなると加工性が低下する。また角形比や磁化急
峻性が悪くなり、バイアス材として要求される特性が劣
化する。したがって、添加量は上記の範囲にすることが
望ましい。

【００４６】Ｃｕ族を分散させた材料に塑性加工を加え
ると、組織に異方性が生じ、したがって磁気異方性が生
じることとなる。すなわち、マトリックスに分散するＣ
ｕ族が圧延もしくは引き抜きといった塑性加工によって
展伸されることで、長手方向に伸びた非磁性領域が分散
した組織が得られる。バイアス材が磁化あるいは消磁さ
れる際には、この非磁性領域が磁区の回転を妨げ、した
がって長手方向が磁化容易方向となる。

【００４７】バイアス材の組織を図１に示す。ミクロ組
織を走査式電子顕微鏡で観察した結果を（Ａ）に、その
模式図を（Ｂ）に示した。模式図に示したようにＦｅを
主体とする磁性を有するマトリックス１にＣｕ族非磁性
金属２が圧延方向に展伸した形態で分散している。ま
た、非磁性無機化合物３も観察される。Ｘ線分析によっ
て、背景の黒く見える部分はＳｉ、Ｍｎ等を含むＦｅを
主体とする磁性を有するマトリックスであり、筋状や点
状の白く見える部分はＣｕであり、黒い球状のものは金
属炭化物であることを確認した。

【００４８】磁気異方性を持たせるために行う平板化も
しくは線状化の方法は、圧延加工あるいは引き抜き加工
が有効であるが、形状の精度、経済性等の理由から熱間
圧延、冷間圧延を用いるのが望ましい。また、本発明の
磁気マーカバイアス材は平板形状のみならず、丸や角あ
るいは異形状断面を有する線状でも使用できることは言
うまでもない。

【００４９】上述した磁気異方性を有効に活用するた
め、本発明のバイアス材は展伸したＣｕ族である非磁性
領域に平行に切り出し、長手方向に磁化するのが好まし
い。圧延もしくは引き抜きの長手方向に非磁性領域が筋
状に分散しているため、垂直方向に比して、平行方向が
より磁化しやすい方向となっている。これをバイアス材
の長手方向として切り出し、この方向に磁化して磁気マ
ーカ用のバイアス材として用いるのが好ましい。このこ
とより、バイアス材は磁歪素子に対し長手方向に磁場を
印加する。一方の磁歪素子には幅方向に磁区を揃えるよ
うな熱処理を施しておくのが好ましい。バイアス材を近
接させることで、保磁力が小さい磁歪素子の磁区は容易
に回転し、したがって、その長さで決まる固有の周波数
の交番磁界にさらされた際に、機械的に共振する。

【００５０】本発明において、溶製材による工程にてバ
イアス材料を作製する方法が、最も安価に材料を得る方
法であると思われる。溶湯を鋳型に鋳込む方法、薄板に
直接連続鋳造する方法などが挙げられる。連続鋳造法は
材料中の偏析を抑えることができ、好ましい。得られた
溶製材の素材に、圧延もしくは引き抜き等の加工を加え
ることによって、長手方向に非磁性領域が筋状に分散し
た組織を得ることができる。

【００５１】上記のような組織および磁気的挙動は、溶
製材のみではなく粉末冶金材でも得ることができる。粉
末の組み合わせは、様々に考えられるが、Ｆｅを主体と
する金属粒子と、Ｃｕ族非磁性金属粒子またはＣｕ族非
磁性金属を含有する粒子を用いるのが好ましい。これら
の合金粉を、圧密、焼結等によって結合させた素材に対
し、圧延もしくは引き抜き等の加工を加えることによっ
て、長手方向に非磁性領域が筋状に分散した組織を得る
ことができる。

【００５２】また、粉末を用いる方法によれば、Ｃｕ族
非金属元素の分散の度合いを調節することが容易にな
る。したがって保磁力の調整が容易となり、更に溶製法
と比較し、少ないＣｕ量で、要求される保磁力を得るこ
ともできる。

【００５３】また、溶製法による場合では、マトリック
ス粒界にＣｕ族非金属元素が集中して析出するため、熱
間における加工時に割れを生じることがあるが、粉末を
用いる方法ではこの割れを防ぐことができる。

【００５４】あるいはＦｅを主体とする磁性を有するマ
トリックス中にＣｕ族非磁性金属を常温の平衡状態にお
ける固溶限以上含有させた粉末を用いても得ることがで
きる。まず、Ｆｅを主体とするマトリックス中にＣｕ族
非磁性金属を常温の平衡状態における固溶限以上含有さ
せた溶湯を、ガスアトマイズ、水アトマイズと呼ばれる
急冷法によって得た粉末をＨＩＰに代表される圧密加圧
焼結により素材とする方法、あるいはスプレーフォーミ
ング法に代表される金属溶湯を半凝固状態で堆積させる
方法などで塑性加工に供する素材を得る。そして得られ
た素材に圧延もしくは引き抜き等の加工を加えることに
よって、長手方向に非磁性領域が筋状に分散した組織を
得ることができる。混合粉を用いる場合に比して、Ｃｕ
族非磁性金属を微細に分散できるという利点がある。

【００５５】上述のようにして得られた塑性加工後の材
料には、マトリックス中に多くの歪が入っている。適当
な熱処理を施して、この歪を取ってやることで、更に磁
化急峻性を高めることができる。急峻化熱処理の前後の
磁気特性測定結果を図２に示す。左に示した熱処理前の
ものは曲線がなだらかであるのに対し、右に示した熱処
理後のものは矩形に近い形を呈している。磁化急峻性を
表わすＢ（１．５Ｈｃ）／Ｂ（５Ｈｃ）は熱処理前は
０．８程度であるのに対し、熱処理後は０．９程度まで
向上できた。このように、飽和磁束密度や保磁力に大き
な影響を与えることなく、磁化急峻性のみを大幅に向上
することができる。また、この急峻化熱処理は、バイア
ス材を切り出す工程の前で行っても、後で行っても、効
果に大きな差はないが、生産性の観点から、連続で熱処
理を行えるよう、切り出し工程の前に行うのが好まし
い。

【００５６】以上、上述したようにして、展伸して筋状
に分散したＣｕ族非磁性金属相に平行に切り出された薄
板状の磁気マーカ用バイアス材を得ることができる。

【００５７】展伸して筋状に分散したＣｕ族非磁性金属
相に平行に切り出し、急峻化熱処理を施すことによっ
て、Ｂ（１．５Ｈｃ）／Ｂ（５Ｈｃ）≧０．８のバイア
ス材が得られる。特に重量比率で８〜１８％のＣｕを含
むものでは、Ｂ（１．５Ｈｃ）／Ｂ（５Ｈｃ）≧０．９
を容易に実現できる。磁化急峻性以外の、角形性、保磁
力等の磁気特性、熱間および冷間での加工性等、種々の
観点からも、最も好ましいＣｕ量は、重量比率で８〜１
８％である。

【００５８】本発明において、磁歪素子とバイアス材と
を組み合わせることで磁気マーカとすることができる。
磁歪素子の材料としては、例えばＦｅ−Ｃｏ系、Ｆｅ−
Ｎｉ−Ｍｏ系の非晶質金属材料などが知られている。こ
れらの材料からなる磁歪素子は、バイアス材によって３
００〜８００Ａ／ｍ程度に予備磁化された状態で、磁歪
素子の長さによって決定される共振周波数の交番磁界に
よって、機械的に共振する。例えばこの共振周波数を日
常用いられている５０〜６０ｋＨｚに設定する場合、磁
歪素子の長さは２０〜５０ｍｍ程度にできる。

【００５９】バイアス材が磁歪素子に印加する磁界の大
きさは、バイアス材の残留磁束密度とバイアス材の断面
積およびバイアス材と磁歪素子との距離によって決定す
る。本発明のバイアス材は残留磁束密度が高いため、磁
歪素子に対しバイアス磁界を印加する際、断面積を小さ
くとることができるため、磁気マーカの小型化にも有効
である。

【００６０】バイアス材の形状に合わせ、磁歪素子も平
板状もしくは線状であることが好ましい。小型化、薄型
化できることから、バイアス材、磁歪素子とも平板状と
するのがより好ましい。

【００６１】

【実施例】本発明のバイアス材Ｎｏ．１〜１６は以下の
ような工程で溶製法にて製造した。溶解炉にて所望の組
成に調整した後、造塊し、溶製材の素材を得た。鋼塊を
鍛伸した際に割れが生じるものもあったが、割れのない
部分を熱間圧延による塑性加工にて板厚５ｍｍまで加工
した。この後、軟化焼鈍と冷間圧延による塑性加工を繰
返して平板化し、板厚５０μｍの薄板材を得た。比較例
３１も同様に製造した。

【００６２】また本発明のバイアス材Ｎｏ．５１〜６６
は以下のような工程で粉末法にて製造した。先ず、溶解
炉にて所望の組成に調整した後、種々の急冷法のうち、
ガスアトマイズ法にて球状の粉末を得た。この金属粉末
をＸ線分析を行い、Ｃｕ族非磁性金属がＦｅを主体とす
る磁性を有するマトリックスに対して常温の平衡状態に
おける固溶限以上含有されていることを確認した。次に
分級して得た−１６メッシュの粉末を、幅１００ｍｍ、
厚さ４０ｍｍ、長さ２００ｍｍの軟鋼製のＨＩＰ缶に充
填し加熱脱気した後、温度９５０℃、圧力１５００ａｔ
ｍのＨＩＰで１時間かけて焼結し、素材を得た。焼結後
の容器をそのまま熱間圧延にて塑性加工した後、容器を
研削により除去した。続いて８５０℃で１時間の軟化焼
鈍を施した後、熱間圧延にて板厚５ｍｍまで塑性加工し
た。この後、軟化焼鈍と冷間圧延による塑性加工を繰返
して平板化し、板厚５０μｍの薄板材を得た。比較例８
１も同様に製造した。

【００６３】表１に本発明で製造したバイアス材の組成
を示す。

【００６４】

【表１】

【００６５】上述の工程により得られた薄板材より、展
伸したＣｕと平行になるよう圧延方向に平行に切り出
し、磁気マーカ用バイアス材の磁気特性測定用試験片と
した。続いて４００〜７００℃で３０分間の急峻化熱処
理を施した後、磁気特性を測定した。表２に磁気特性測
定結果を示す。

【００６６】

【表２】

【００６７】表２に示すように本発明のバイアス材Ｎ
ｏ．１〜１６およびＮｏ．５１〜６６は、Ｃｕ量によっ
て保磁力と残留磁束密度と、Ｂ−Ｈ曲線における角形比
および急峻性を調整できることがわかる。Ｃｕ３〜３５
％で、Ｈｃ＝８００〜６５５０Ａ／ｍ、角型比がＢｒ／
Ｂ８０００≧０．８、Ｂ（１．５Ｈｃ）／Ｂ（５Ｈｃ）
≧０．８のバイアス材を得ることができる。

【００６８】本発明のバイアス材のミクロ組織を走査型
電子顕微鏡を用いて観察した。本発明の化学組成を有す
るバイアス材のミクロ組織は、Ｆｅを主体とする磁性を
有するマトリックスにＣｕ族非磁性金属が分散した組織
を有しており、たとえばバイアス材Ｎｏ．７のように炭
化物生成元素を添加したものでは、非磁性無機化合物の
うちＭｏＣを確認することができた。ミクロ組織の一例
を図３に示す。（Ａ）は溶製法にて作製したバイアス材
Ｎｏ．１１のミクロ組織であり、（Ｂ）は粉末法にて作
製したバイアス材Ｎｏ．６０のミクロ組織である。いず
れも、黒っぽく見えるＦｅを主体とする磁性を有するマ
トリックスに、Ｃｕが白い筋状もしくは点状に分散して
いる。写真の横方向が、バイアス材の長手方向である。
筋状のＣｕが横方向に展伸しており、冷間圧延の長手方
向に一致していることから、磁気異方性を有しているこ
とが分かる。

【００６９】実際に、磁気マーカ用バイアス材の磁気特
性測定用試験片を、冷間圧延材の幅方向、すなわち、展
伸したＣｕに垂直に切り出した場合と、冷間圧延材の長
手方向、すなわち、展伸したＣｕに平行に切り出した場
合とを比較した。飽和磁束密度や保磁力には有意差は認
められないが、磁化急峻性は平行に切り出したものの方
が圧倒的に優れており、Ｂ（１．５Ｈｃ）／Ｂ（５Ｈ
ｃ）は、例えば本発明のバイアス材Ｎｏ．９では、垂直
材で０．１９に対し、平行材では０．９２であった。

【００７０】本発明のバイアス材を磁歪素子と呼ばれる
磁歪振動する金属片とを組み合わせて磁気マーカとし
た。図４に本発明の磁気マーカの一例を表わす模式図を
示す。磁化したバイアス材４を樹脂ではさみ込んだパッ
ク５を磁歪素子６に図４に示すように近接させ、ケース
７に入れて磁気マーカとする。この磁気マーカは物品に
挿入あるいは貼り付けて使用するものである。

【００７１】

【発明の効果】本発明は、Ｆｅ−Ｃｕ族系の材料を使用
することにより、磁気マーカ用のバイアス材として十分
な保磁力と高い残留磁束密度、Ｂ−Ｈ曲線における高い
角形比および急峻性を得ることができ、またＣｏ等の高
価な原材料を使用する必要がなく安価なものとなる。し
たがって、特に製品とともに消費されるようなマーカに
対しては、コストを低減する上でも有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気マーカバイアス材の磁気特性測定
結果を示す図である。

【図２】本発明の磁気マーカバイアス材の顕微鏡金属ミ
クロ組織写真および模式図である。

【図３】本発明の磁気マーカバイアス材の顕微鏡金属ミ
クロ組織写真である。

【図４】本発明の磁気マーカバイアス材を組み込んだ磁
気マーカの構造の一例を示す図である。

【符号の説明】

１Ｆｅを主体とする磁性を有するマトリックス、２
Ｃｕ族非磁性金属、３非磁性無機化合物、４磁気マー
カバイアス材、５パック、６磁歪素子、７ケース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C22C 38/00 303 C21D 8/12 G08B 13/24 H01L 41/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｆｅを主体とする磁性を有するマトリッ
クスにＣｕ族非磁性金属の１種または複数種が分散した
組織を有することを特徴とする磁気マーカ用バイアス
材。
【請求項２】Ｆｅを主体とする磁性を有するマトリッ
クスにＣｕ族非磁性金属の１種または複数種および非磁
性無機化合物が分散した組織を有することを特徴とする
磁気マーカ用バイアス材。
【請求項３】非磁性無機化合物は、金属炭化物である
ことを特徴とする請求項２に記載の磁気マーカ用バイア
ス材。
【請求項４】Ｃｕ族非磁性金属として、重量比率で３
〜３５％のＣｕを含有することを特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載の磁気マーカ用バイアス材。
【請求項５】塑性加工により、平板化もしくは線状化
されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記
載の磁気マーカ用バイアス材。
【請求項６】前記Ｃｕ族非磁性金属は、展伸したもの
であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記
載の磁気マーカ用バイアス材。
【請求項７】前記Ｃｕ族非磁性金属により磁気異方性
を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに
記載の磁気マーカ用バイアス材。
【請求項８】前記塑性加工の後、熱処理により磁化急
峻性を高められたことを特徴とする請求項１乃至７のい
ずれかに記載の磁気マーカ用バイアス材。
【請求項９】前記展伸したＣｕ族非磁性金属と平行に
切り出されたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれ
かに記載の磁気マーカ用バイアス材。
【請求項１０】溶製材からなることを特徴とする請求
項１乃至９のいずれかに記載の磁気マーカ用バイアス
材。
【請求項１１】粉末を圧密もしくは焼結により結合さ
せた素材を用い、平板化もしくは線状化してなることを
特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の磁気マー
カ用バイアス材。
【請求項１２】Ｆｅを主体とする磁性を有するマトリ
ックスに、Ｃｕ族非磁性金属の１種または複数種を常温
の平衡状態における固溶限以上含有させた金属粒子を用
い、平板化もしくは線状化してなることを特徴とする請
求項１乃至９のいずれかに記載の磁気マーカ用バイアス
材。
【請求項１３】前記金属粒子は、急冷法によって得ら
れた金属粉末であることを特徴とする請求項１２に記載
の磁気マーカ用バイアス材。
【請求項１４】Ｆｅを主体とする磁性を有するマトリ
ックスに、重量比率で８〜１８％の遊離したＣｕ族非磁
性金属の１種または複数種の相が筋状に分散した組織を
有する薄板材であって、前記組織は該薄板材の長手方向
に筋状であることを特徴とする磁気マーカ用バイアス
材。
【請求項１５】保磁力の１．５倍の磁場を前記薄板材
の長手方向に印加した際の磁化量Ｂ（１．５Ｈｃ）と保
磁力の５倍の磁場を印加した際の磁化量Ｂ（５Ｈｃ）と
の比、すなわち、Ｂ（１．５Ｈｃ）／Ｂ（５Ｈｃ）が
０．８を越えることを特徴とする請求項１４に記載の磁
気マーカ用バイアス材。
【請求項１６】磁歪振動する金属片と、該金属片にバ
イアス磁界を印加するバイアス材を組み合わせた磁気マ
ーカであって、前記バイアス材として請求項１乃至１５
のいずれかに記載のバイアス材を用いることを特徴とす
る磁気マーカ。
【請求項１７】前記金属片は、平板状もしくは線状で
あることを特徴とする請求項１４に記載の磁気マーカ。
【請求項１８】Ｆｅを主体とする磁性を有するマトリ
ックスに、Ｃｕ族非磁性金属の１種または複数種を常温
の平衡状態における固溶限以上含有させた溶製材を、熱
間および冷間での塑性加工により、平板化もしくは線状
化することを特徴とする磁気マーカ用バイアス材の製造
法。
【請求項１９】Ｆｅを主体とする磁性を有するマトリ
ックスに、Ｃｕ族非磁性金属の１種または複数種を常温
の平衡状態における固溶限以上含有させた金属粒子を用
い、平板化もしくは線状化することを特徴とする磁気マ
ーカ用バイアス材の製造法。
【請求項２０】前記金属粒子は、急冷法によって得ら
れた金属粉末であることを特徴とする請求項１９に記載
の磁気マーカ用バイアス材の製造法。
【請求項２１】塑性加工により平板化もしくは線状化
した後、磁化急峻性を高める熱処理を加えることを特徴
とする磁気マーカ用バイアス材の製造法。
【請求項２２】前記熱処理は保持温度が４００〜７０
０℃であることを特徴とする請求項２１に記載の磁気マ
ーカ用バイアス材の製造法。