JP3734093B2

JP3734093B2 - Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石合金

Info

Publication number: JP3734093B2
Application number: JP15103194A
Authority: JP
Inventors: 幸一玉城
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1994-07-01
Filing date: 1994-07-01
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: JPH0813106A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主として熱処理の際の表面酸化を抑制したＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金は、スピノーダル分解型永久磁石合金であることが古くから知られていたが、その熱処理の複雑さや温度管理の厳しさ等のために量産する上での困難性があった。このＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石合金は、近年小型リレー用として好ましい磁気特性を有していることが着目され、種々の改良が加えられている。
【０００３】
一般的なＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石合金の場合、重量比でＣｒが２０〜４０％、Ｃｏが５〜３０％含有し、残部がＦｅから成る合金であって、高温で溶体化熱処理した後、等温磁界中で熱処理及び時効熱処理を施し、これらの３種類の熱処理を経てスピノーダル分解を生じるものである。こうした処理の結果、非磁性マトリックス相中に強磁性の単磁区微粒子を形状異方性をもって析出させて磁気異方性を付与すれば、良好な磁石特性が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した３種類の熱処理は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金に磁石特性を得るためにそれぞれ必要不可欠であるが、磁石部品の小型化や高精度化が要求される場合には３種類の熱処理のうち、特に高温での溶体化熱処理が問題となっている。溶体化熱処理は、所定の形状に加工された部品を通常１２００℃以上の温度で１時間〜３時間程度加熱保持した後、水又は氷水中へ投入して急激に冷却する処理（以下、焼入れと呼ぶ）である。高温で加熱保持する際は非酸化性雰囲気中、好ましくは還元性雰囲気である水素ガス中で行うが、この後の焼入れに際して製品が高温状態で空気や水と接触し、このため製品表面が酸化されてしまう。ここで形成された酸化皮膜は、主としてＴｉ，Ｖ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒの酸化皮膜であり、最終工程でバレル処理をすれば或る程度除去できるが、基本的に密着性が良くて強固な皮膜であるために完全に除去できるまでには至らない。
【０００５】
又、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石合金は各種用途に使用される際、何らかの表面処理をするのが一般的であるが、係る表面処理に際して上述した酸化皮膜が残っていると、様々な問題を生じてしまう。即ち、例えば、めっき性が悪くなったり、樹脂のコーティングをする際の付着性が悪くなったりすることがある。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、合金表面に特定元素の酸化皮膜が形成されるのを有効に防止し得るＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石合金を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、重量比でＣｒを２０〜４０％、Ｃｏを５〜３０％、Ｔｉを必須とし、且つＺｒ，Ｖのうちの選択された少なくとも１種以上（選択されずにＴｉのみとなる場合を含む）を合計で０．１〜３％、及びＢを０．０００５〜０．１（但し、０．１は含まず）％含有し、残部Ｆｅから成るＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石合金が得られる。
【０００８】
【実施例】
最初に、本発明のＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石合金についての技術的概要を簡単に説明する。一般にＴｉ，Ｖ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒは非常に活性であり、これらの元素を添加しないことが合金表面に特定元素の酸化皮膜が形成されるのを防止する上での最も簡単な解決策であるが、その反面、これらの元素はＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石合金を製造し易くし、上述した３種類の熱処理を容易にする観点から添加せざるを得ない。
【０００９】
そこで、本発明者は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金にＴｉ，Ｖ，Ｚｒが添加されて成る合金に微量の添加元素を加えることで表面酸化を抑制することができれば、上記の不具合が解消される点に着眼し、この仮定に基づいて種々元素について検討した結果、０．０００５〜０．１（但し、０．１は含まず）％のＢ（ほう素）をＦｅと置換して添加することが最も効果的であることを見い出した。又、０．１％を越えてＢを添加すると熱間加工性が悪くなることも見い出した。
【００１０】
ここで、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金の基本成分は重量比でＣｒを２０〜４０％、Ｃｏを５〜３０％とし、残部をＦｅとするものである。因みに、現在工業化されているものはＣｒを２５〜３５％、Ｃｏを１０〜２０％、残部をＦｅとする組成のものが殆どである。更に、これにＴｉを必須とし、且つＺｒ，Ｖのうちの選択された少なくとも１種以上（選択されずにＴｉのみとなる場合を含む）を合計で０．１〜３％を残存有効成分として添加すれば、熱間圧延性が向上し、各種熱処理も容易になる上、磁石特性が向上することを見い出した。
【００１１】
以下、本発明の実施例に係るＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石合金について、具体的に説明する。
【００１２】
本実施例のＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石合金は、表１に示すような組成における試料番号１〜１１の合金において、試料番号１〜３，８，９の合金であり、その他の試料番号４〜７，１０，１１の合金は比較例のものであるが、何れの合金についても真空溶解の後、鋳造したものである。
【００１３】
【表１】

【００１４】
即ち、表１に示される組成における試料番号１〜１１の合金は、それぞれ１１００℃で鍛造した後、熱間圧延を行ってから厚さ５ｍｍの板として得られたものである。参考までに、Ｂを０．１５％添加した試料を溶解、鋳造するように試みたが、その後の鍛造で割れが発生し、その後の工程を進めることができなかったので、Ｂの添加量の多いデータは必然的に除去されている。更に、熱間圧延された板を、再度１１００℃に加熱した後、焼入れを行ってから冷間圧延で板厚１ｍｍとして仕上げた。ここでの焼入れは、冷間圧延性を良くすることを目的として行った。尚、ここでは素材表面にスケールが付着するが、これを除去するために、冷間圧延の工程中に酸洗及び砥石による研磨を行っており、仕上げ状態では、Ｔｉ，Ｖ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒの酸化皮膜が形成されていないことを確認できた。又、ここではＣｒ，Ｃｏの重量比について、最も一般的なものについてのみ示すこととし、基本成分を３０％Ｃｒ−１５％Ｃｏ−Ｆｅとした。
【００１５】
熱処理については、溶体化熱処理を水素ガス中において温度１２００℃で１時間保持した後、氷水中で焼入れするようにして行い、等温磁界中熱処理をアルゴンガス中において温度６３０℃で１時間保持した後に冷却するようにして行い、時効熱処理をアルゴンガス中において温度６０〜５００℃の領域を４℃／時間で冷却するようにして行った。表面酸化の有無はオージェ分析で特定元素（Ｔｉ，Ｖ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ）の酸化物が表面に観察されたか否かにより判定した。
【００１６】
表１の試料番号１〜１１の合金について、試料番号１０，１１の合金では特定元素の酸化物の形成が見られたのに対し、試料番号１〜９の合金では何れもこれは見られなかった。従って、Ｂを添加することにより特定元素の酸化物の形成が無くなることが判った。又、試料番号１〜９の合金では、試料番号１０，１１の合金の場合と同じように、高い最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）を示した点からも明らかであるように、Ｂを添加しても磁気特性には殆ど変化がないことも確認された。尚、表１では試料番号１〜３のＢ及びＴｉを添加した合金、試料番号８のＢ及びＴｉ，Ｖを添加した合金、並びに試料番号９のＢ及びＴｉ，Ｚｒを添加した合金を実施例の合金としたが、本発明のＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石合金は、更にＴｉに対してＺｒ，Ｖの２種を合計０．１〜３％残存有効成分として添加する組成で得られる合金としてもほぼ同等な効果が得られるので、何れでも良いものである。
【００１７】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明のＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石合金によれば、基本成分が重量比でＣｒ２０〜４０％、Ｃｏ５〜３０％、残部Ｆｅのものにあって、特定元素として、Ｔｉを必須とし、且つＺｒ，Ｖのうちの選択された少なくとも１種以上（選択されずにＴｉのみとなる場合を含む）が合計で０．１〜３％（重量比）添加されている合金のＦｅの一部をＢ０．０００５〜０．１（但し、０．１は含まず）％（重量比）で置き換えたものとしているため、合金表面に特定元素の酸化皮膜が形成されるのを有効に防止することが可能である。従って、めっき性が悪くなったり、樹脂のコーティングをする際の付着性が悪くなったりする等、表面処理の際に酸化皮膜が残っていると生じる様々な問題を解消することもできるようになり、工業上極めて有益となる。

Claims

重量比でＣｒを２０〜４０％、Ｃｏを５〜３０％、Ｔｉを必須とし、且つＺｒ，Ｖのうちの選択された少なくとも１種以上（選択されずにＴｉのみとなる場合を含む）を合計で０．１〜３％、及びＢを０．０００５〜０．１（但し、０．１は含まず）％含有し、残部Ｆｅから成ることを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石合金。