JP3343045B2 - Cu−Ni−Fe合金磁石の線材又は薄板材の製造方法 - Google Patents

Cu−Ni−Fe合金磁石の線材又は薄板材の製造方法

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JP3343045B2 JP02658397A JP2658397A JP3343045B2 JP 3343045 B2 JP3343045 B2 JP 3343045B2 JP 02658397 A JP02658397 A JP 02658397A JP 2658397 A JP2658397 A JP 2658397A JP 3343045 B2 JP3343045 B2 JP 3343045B2
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0425Copper-based alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10Processes characterised by the sequence of their steps

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として磁気スケ
ールなどに使用されているCu−Ni−Fe(キュニフ
ェ)合金磁石の線材又は薄板材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】Cu−Ni−Fe合金はCu:60重量
%、Ni:20重量%、Fe:20重量%の組成で代表
される実用の磁石合金(例えば特公昭55−9814号
広報、特公昭55−4248号広報、特公平3−618
82号広報)で、高温でfcc単相(γ)領域があり、
600℃近傍で時効するとγ相はNi−Fe−rich
の強磁性相γ1 相とCu−richの非磁性相γ2 相の
2相に分離する。その際にスピノーダル分解によって反
応が進行する。そして冷間加工によりγ1 相を細長く延
ばし、保磁力および角形性を向上させるものである。こ
のCu−Ni−Fe磁石の実用材料としての主な用途の
1つは磁気スケール用線材および薄板材である。
【0003】この材料は古くは鋳造法によりインゴット
作製し、溶体化処理した後、熱間押出により棒状試料を
作製し、その後冷間引抜きまたはスウェージングにより
直径数mmの線材に加工あるいは冷間圧延により厚さ数
mmの薄板に加工することにより形状異方化し、その後
時効処理し、所望の磁気特性を発現させている。また、
鋳造法によりインゴットを作製する方法をとらずに粉末
工法による製造方法もある。これは、水アトマイズ法に
て目的組成の合金粉末を作製し、還元処理を行った後金
属製容器に粉末を充填し、所定の温度に加熱し、熱間押
出により棒状材料を作製し、同様に冷間引抜きまたはス
ウェージングにより直径数mmの線材に加工あるいは冷
間圧延により厚さ数mmの薄板に加工することにより形
状異方化し、その後時効処理し、所望の磁気特性を発現
させる方法である。また、水アトマイズ法のかわりにガ
スアトマイズ法を用いることにより還元処理の工程を省
略し、粉末作製後金属製容器に粉末をそのまま充填し、
所定の温度に加熱し、熱間押出により棒状材料を作製
し、同様に冷間引抜きまたはスウェージングにより直径
数mmの線材に加工あるいは冷間圧延により厚さ数mm
の薄板に加工することにより形状異方化し、その後時効
処理し、所望の磁気特性を発現させる方法もある。
【0004】このように従来の磁気スケール用Cu−N
i−Fe合金の線材又は薄板材の製造工程では、熱間押
出した後に冷間加工するのが必須の工程となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記Cu−
Ni−Fe合金磁石の線材又は薄板材の製造方法におい
ては、圧延での熱間加工は不可能とされてきた。その理
由としては、例えば従来の鋳造法で作製したインゴット
を圧延する場合、組織が粗大であるため圧延時の加熱温
度設定をシビアに管理しても圧延割れなどの問題があ
り、圧延による加工は困難と考えられてきたからであ
る。そのため従来、熱間押出により直径数十mmまで固
化成形した後、冷間加工工程で直径数mmの線材または
厚さ数mmの薄板材に加工する方法がとられてきた。し
かしながら、熱間押出は設備上の理由で直径数十mmの
大きさまでにしかサイズダウンすることができないた
め、その後数mmまでサイズダウンするためには多数の
冷間引抜き工程が必要となっていた。また、熱間押出で
加工する際、設備上の理由で押出後の長さは数m以下に
規制されるため、材料を複数本に分断する必要がある。
このため、その後の冷間引抜き工程で冷間引き抜き用の
ダイスに複数回口付けする必要があり、また最終製品ま
での減面率が大きいと、加工硬化により断線するため、
中間焼鈍が必要であり、作業能率の点でも手間がかかる
という問題があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような状況
下でなされたものであって、その目的とすることは、従
来技術に見られる種々の問題点を解決したCu−Ni−
Fe合金磁石の線材又は薄板材の製造方法を提供するこ
とにあり、特に、磁気特性に優れた健全な磁気スケール
用Cu−Ni−Fe合金磁石の線材又は薄板材の製造方
法を提供することにある。すなわちその発明の要旨とす
るところは、ガスアトマイズ法により合金粉末を作製
し、この合金粉末を金属製の容器に充填・封入し、これ
を熱間押出装置にて900℃以上、歪み速度10s-1
上の大きな歪み速度で押出し、充填密度が実質95%以
上の高密度でかつ微細組織を有した粉末成形材を得た
後、金属製容器を除去し、次いで、該粉末成形材を90
0℃以上で熱間圧延しコイル状の圧延材を得た後、該圧
延材を冷間加工して直径5mm以下の線材あるいは厚さ
1mm以下の薄板材を製造することを特徴とするもので
ある。本発明は、特に直径3mm以下の線材あるいは厚
さ300μm以下の薄板材の製造に適用すれば、その効
果が顕著である。本発明の特徴は、ガスアトマイズ法に
よる合金粉末の作製工程と、これに続く熱間押出工程に
より、高密度でかつ微細組織を有した粉末成形材を得る
ことにより、熱間圧延の適用を実現し、コイル状圧延材
を得ることに成功した点にある。このような特徴を有す
るCu−Ni−Fe合金磁石の線材又は薄板材の製造方
法は、他には見られない新規なものである。
【0007】ところで、上記の目的組成の合金粉末の作
製に水アトマイズ法を用いることも検討・研究したが、
合金粉末の酸素含有量が多くなってしまい、固化成形し
ても、良好な磁気特性を有する線材または薄板材を得る
ことができなかった。目的達成のためには、合金粉末の
酸素量低減のための還元処理が必須となり、製造工程数
およびコストの増加が避けられないものであった。
【0008】
【発明の実施の形態】粉末工法とは、ガスアトマイズ法
により合金粉末を作製し、この合金粉末を金属製の容器
に充填・封入し、これを熱間押出装置にて押出すもので
ある。本発明においては、前半の工程にこの粉末工法を
用いればよい。この工法においては、その押出温度での
変形抵抗値が小さい場合には、押出時の歪み速度が小さ
いと押出ダイス内で十分に充填密度が上がる前に押出が
始まり、押出された材料の密度は低い状態となる。これ
に対して、歪み速度10s-1以上の大きな歪み速度で押
出すことにより、押出の際に、ダイス内で押出材料は実
質的に95%以上の高密度に充填される。
【0009】充填密度が実質95%以上の高密度の微細
な結晶粒組織を持つ押出棒材を得、金属製の容器を除去
した後に熱間圧延を行い、直径数mmのコイル状圧延材
を得る。このコイル状圧延材に対して、これを直径5m
m以下の線材または厚さ1mm以下の薄板材とするため
に冷間加工を行うものである。
【0010】
【実施例】以下に、本発明の実施例を比較例と共に説明
する。比較例1、2は、本発明実施例との比較を行うた
め、粉末成形材を得るまでの工程は本発明実施例と同様
の工程を採用した。
【0011】実施例1 Cu,Ni,Feをそれぞれ重量比で72%、20%お
よび8%になるように秤量配合し、真空誘導溶解炉にて
溶解後、ガスアトマイズを行い、平均粒径100μmの
合金粉末を作製した。作製した合金粉末を金属製の容器
に充填・脱気・封入後、温度980℃、歪み速度50s
-1で直径210mmから直径70mmに押出し、金属製
の容器を除去し、粉末成形材を得た。この粉末成形材を
1050℃で熱間圧延し、直径9mmのコイル状圧延材
を作製した後、冷間引抜きにより直径2mmの線材を製
造した。その結果、5回の冷間引抜きにより良好な線材
を製造することができた。
【0012】実施例2 Cu,Ni,Feをそれぞれ重量比で65%、20%お
よび15%になるように秤量配合し、真空誘導溶解炉に
て溶解後、ガスアトマイズを行い、平均粒径120μm
の合金粉末を作製した。作製した合金粉末を金属製の容
器に充填・脱気・封入後、温度980℃、歪み速度50
-1で直径210mmから直径70mmに押出し、金属
製の容器を除去し、粉末成形材を得た。この粉末成形材
を1075℃で熱間圧延し、直径8mmのコイル状圧延
材を作製した後、冷間引抜きにより直径2mmの線材を
製造した。その結果、5回の冷間引抜きにより良好な線
材を製造することができた。
【0013】実施例3 Cu,Ni,Feをそれぞれ重量比で72%、20%お
よび8%になるように秤量配合し、真空誘導溶解炉にて
溶解後、ガスアトマイズを行い、平均粒径100μmの
合金粉末を作製した。作製した合金粉末を金属製の容器
に充填・脱気・封入後、温度980℃、歪み速度50s
-1で直径210mmから直径70mmに押出し、金属製
の容器を除去し、粉末成形材を得た。この粉末成形材を
1050℃で熱間圧延し、直径10mmのコイル状圧延
材を作製した後、冷間圧延により厚さ180μmの薄板
材を製造した。その結果、8回の冷間圧延により厚さ1
80μmの薄板材を製造することができた。
【0014】実施例4 Cu,Ni,Feをそれぞれ重量比で65%、20%お
よび15%になるように秤量配合し、真空誘導溶解炉に
て溶解後、ガスアトマイズを行い、平均粒径120μm
の合金粉末を作製した。作製した合金粉末を金属製の容
器に充填・脱気・封入後、温度980℃、歪み速度50
-1で直径210mmから直径70mmに押出し、金属
製の容器を除去し、粉末成形材を得た。この粉末成形材
を1075℃で熱間圧延し、直径9mmのコイル状圧延
材を作製した後、冷間圧延により厚さ260μmの薄板
材を製造した。その結果、8回の冷間圧延により厚さ2
60μmの良好な薄板材を製造することができた。
【0015】比較例1 Cu,Ni,Feをそれぞれ重量比で72%、20%お
よび8%になるように秤量配合し、真空誘導溶解炉にて
溶解後、ガスアトマイズを行い、平均粒径100μmの
合金粉末を作製した。作製した合金粉末を金属製の容器
に充填・脱気・封入後、温度980℃、歪み速度50s
-1で直径160mmから直径20mmに押出し、金属製
の容器を除去し、粉末成形材を得た。この粉末成形材か
ら冷間引抜きにより直径2mmの線材を製造した。その
結果、直径2mmの線材を得るまでに、20回の冷間引
抜きを必要とした。
【0016】比較例2 Cu,Ni,Feをそれぞれ重量比で65%、20%お
よび15%になるように秤量配合し、真空誘導溶解炉に
て溶解後、ガスアトマイズを行い、平均粒径120μm
の合金粉末を作製した。作製した合金粉末を金属製の容
器に充填・脱気・封入後、温度1000℃、歪み速度5
0s-1で直径160mmから直径20mmに押出し、金
属製の容器を除去し、粉末成形材を得た。この粉末成形
材から冷間圧延により厚さ200μmの薄板を製造し
た。その結果、厚さ200μmの薄板材を得るまでに、
23回の冷間圧延を必要とした。
【0017】比較例3 Cu,Ni,Feをそれぞれ重量比で65%、20%お
よび15%になるように秤量配合し、真空誘導溶解炉に
て溶解し、インゴットを作製した。作製したインゴット
を1050℃で熱間圧延を行ったが、圧延割れが発生
し、健全なコイル状圧延材を得ることができなかった。
【0018】比較例4 Cu,Ni,Feをそれぞれ重量比で72%、20%お
よび8%になるように秤量配合し、真空誘導溶解炉にて
溶解後、水アトマイズを行い、平均粒径150μmの合
金粉末を作製した。作製した合金粉末を金属製の容器に
充填・脱気・封入後、温度980℃、歪み速度50s-1
で直径210mmから直径70mmに押出し、金属製の
容器を除去し、粉末成形材を得た。この粉末成形材を1
050℃で熱間圧延し、直径10mmのコイル状圧延材
を作製した後、冷間圧延により厚さ180μmの薄板材
を製造した。
【0019】しかしながら、該薄板材は、良好な磁気特
性が得られず、また薄板材製造工程で破断が多発し、安
定して製造ができなかった。
【0020】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、Cu−Ni−Fe合金磁石の線材又は薄板材の製造
工程を大幅に省略することができ、その効果は極めて大
なるものである。また、生産スピードを向上でき、か
つ、低コストで磁気スケール材を製造できるようになっ
たことは工業上極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の工程を示す工程図である。
【図2】比較例1の工程を示す工程図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C22C 9/06 C22C 9/06 C22F 1/08 C22F 1/08 D H01F 1/04 1/00 622 // C22F 1/00 622 625 625 660D 660 683 683 684B 684 685Z 685 687 687 694A 694 694B H01F 1/04 Z (56)参考文献 特開 昭51−37007(JP,A) 特開 平6−260311(JP,A) 特開 平1−248503(JP,A) 特公 平3−61882(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 41/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスアトマイズ法によりNi:5〜25
    重量%、Fe:5〜25%、残部Cuおよび不可避不純
    物からなるCu−Ni−Fe合金粉末を作製し、該Cu
    −Ni−Fe合金粉末を金属製の容器に充填・封入し、
    これを熱間押出装置にて900℃以上、歪み速度10s
    -1以上の大きな歪み速度で押出し、充填密度が実質95
    %以上の高密度の粉末成形材を得た後、金属製容器を除
    去し、次いで該粉末成形材を900℃以上で熱間圧延し
    コイル状の圧延材を得た後、該圧延材を冷間加工して直
    径5mm以下の線材を製造することを特徴とするCu−
    Ni−Fe合金磁石の線材の製造方法。
  2. 【請求項2】 ガスアトマイズ法によりNi:5〜25
    重量%、Fe:5〜25%、残部Cuおよび不可避不純
    物からなるCu−Ni−Fe合金粉末を作製し、該Cu
    −Ni−Fe合金粉末を金属製の容器に充填・封入し、
    これを熱間押出装置にて900℃以上、歪み速度10s
    -1以上の大きな歪み速度で押出し、充填密度が実質95
    %以上の高密度の粉末成形材を得た後、金属製容器を除
    去し、次いで該粉末成形材を900℃以上で熱間圧延し
    コイル状の圧延材を得た後、該圧延材を冷間加工して厚
    さ1mm以下の薄板材を製造することを特徴とするCu
    −Ni−Fe合金の薄板材の製造方法。
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