JPH0138862B2

JPH0138862B2 -

Info

Publication number: JPH0138862B2
Application number: JP55177108A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nakamura
Original assignee: TOOKIN KK
Current assignee: TOOKIN KK
Priority date: 1980-12-17
Filing date: 1980-12-17
Publication date: 1989-08-16
Also published as: JPS57101652A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、磁性材料に関し、特に、高磁束密度
で高透磁率の合金を提供することを目的とするも
のである。磁性材料の一用途として、磁気記録再生用の磁
気ヘツドコアがあり、従来は、パーマロイ、Fe
−Si−Al系合金（商標センダスト）、フエライト
が用いられている。近年、磁気記録媒体として、従来の磁気テープ
（マグネタイトテープやクロームテープ）に代え
て、高密度記録の利点を有するメタルテープが用
いられるようになつている。ところで、メタルテ
ープでは、テープの保磁力Hcが従来のものに比
して２倍以上（約1000O¨e以上）大きい。それ故、
従来の磁気ヘツドを用いた場合、大入力信号でメ
タルテープが磁気飽和する前にヘツドコアが飽和
して、音が歪んでしまい、メタルテープの長所を
充分に生かせない欠点がある。これを解決するに
は、磁束密度Ｂおよび透磁率μがともに大きな材
料を磁気ヘツドコアとして用いることが必要であ
る。従来ヘツドコアとして用いられているJISC
級パーマロイ、Fe−Si−Al系合金、フエライト
においては、磁束密度Ｂは、それぞれ7000〜8000
ガウス、9000〜9500ガウス、4500〜5500ガウスで
あつた。また磁気ヘツドにおいては、摩耗が問題とされ
る。磁気ヘツドが摩耗すると、記録媒体との密着
性が悪くなり、また磁気ヘツドのギヤツプの深さ
が変化し、記録再生に著しい悪影響を及ぼす。磁
気ヘツドコアの耐摩耗性は、コア材料の硬度にあ
る程度関係し、硬度の高い程良好であると言われ
ている。一方、実際の評価は、100時間テープ走
行時のヘツドの摩耗量によつて行なつている。従
来のパーマロイ、Fe−Si−Al系合金、フエライ
トでは、ビツカース硬度Hvはそれぞれ、150〜
200，500，700であり、ヘツドの摩耗量は、それ
ぞれ20μm、5μm、3μm位が一般的であつた。また、磁気ヘツドは、磁性材料でコアチツプを
形成後、巻線を施し、ケースに入れて樹脂モール
ドして製作される。この樹脂モールドによる応力
によつて、ヘツド材の磁歪（λ_s）が大きく変化す
る。従つて、本発明の特殊な目的は、磁束密度およ
び透磁率ともに高く、耐摩耗性が大きく、磁歪の
小さな、磁気ヘツドコア用の磁性材料を提供する
ことを目的とする。本発明の一般的な目的は、高透磁率で高磁束密
度、高硬度、かつ低磁歪の磁性材料を提供するこ
とを目的とする。本発明は、重量比にて、Si4〜14.0％、Cr0.1〜
11％および残部Feからなり、しかも印加磁界
100eにおける磁束密度B₁₀、飽和磁歪λ_s、ビツカ
ース硬さH_vがそれぞれ、B₁₀10000G、｜λ_s｜＜
2.0×10^-6，H_v＞300を満足することを特徴とする
耐摩耗性高磁束密度高透磁率合金である。このFeの一部を置換した形で、副成分として、
Al，Mo，Ｗ，Mn，Ge，Co，Niのそれぞれ0.01
〜8.0％、Ｖ，Nb，Ta，Cu，Ti，Hf，Ru、ラ
ンタン系希土類元素のそれぞれ0.01〜1.0％、
Mg，Caのそれぞれ0.001〜0.1％から選んだ少な
くとも１つを0.001〜8.0の範囲で含ませても良
い。本発明の合金によれば、100時間テープ走行時
の摩耗量が5μm程度という好ましい磁気ヘツドコ
アが得られる。なお、この種Fe−Si合金材料には通常の無方
向性のものと、特殊な熱処理を加えた二方向性磁
性シート（例えば特公昭46−23814）があるが、
本発明の合金は通常の無方向性のものであること
を付言する。本発明の合金の製造は、まず、上記の成分を上
記範囲の量だけ調合したものを、空気中、好まし
くは非酸化性雰囲気（例えば、水素、窒素、アル
ゴンなど）中、あるいは真空中において溶解炉を
用いて溶解し、溶融合金を得る。この溶融合金を
適当な形および大きさの鋳型に注入し鋳塊を得、
これを種々の加工（例えば、圧延加工、研削加
工、放電加工など）によつて所要のブロツクある
いはチツプ状の製品を得る。このようにして得ら
れた材料を、水素中その他の非酸化性雰囲気中あ
るいは真空中で再結晶温度以上融点以下の温度で
加熱し、適当な速度で冷却することにより本発明
の高透磁率合金が得られる。次に、本発明の実施例について述べる。実施例１原料として、純度99.9％のSi、純度99.9％のCr
および電解鉄を用い、第１表に示すような割合で
（ただし残部は鉄である）秤量し（各試料とも全
量で３Kgとした）、真空中溶解後、鋳造した。鋳
造した各合金試料を圧延加工、研削加工および放
電加工により、外径10mm、内径６mm、厚さ５mmの
環状に加工し、その後、1200℃の水素中で熱処理
を施した。

【表】

【表】このようにして得た合金について、初透磁率
μ_i、最大透磁率μ_nax、10エルステツド磁場での磁
束密度B₁₀（ガウス）、磁歪定数λ_s、ビツカース硬
度H_vをそれぞれ測定し、その結果を第１表に示
す。また、同試料１〜17をもとに、CrおよびSi
含有量とλ_sおよびH_vとの関係をグラフにして第
１図および第２図に示した。同図中、プロツト点
の１〜17は、試料番号を示す。 μ_iとμ_naxに関しては、Siが多くなるにつれ大き
くなる傾向にある。しかしCrが多くなると小さ
くなる傾向にある。μ_i，μ_naxの大きいところは
Si7.3％、Cr2.2％、残Feの付近に存在している。 B₁₀については、Si，Crがそれぞれ多くなると
低下する傾向にあるが、しかし、従来のヘツド材
に用いられているパーマロイ、Fe−Si−Al系合
金、フエライトに比して、いずれの試料合金も大
きく10000ガウス以上を可能とし、最大では14000
ガウスが得られている。 λ_sについては、Siの量により変化しSiが7.3％
のところではほぼ零になり、これよりSi量が少な
くなれば＋に、これによりSi量が多くなれば−を
示している。ヘツド材としては樹脂モールド加工
による特性変化を避けるために、λ_sの絶対値は２
×10^-6より小さいことが好ましく、第１図から明
らかなように、Siの量は４〜14％の範囲とされ
る。 H_vについても、Si量に大きく影響され、Siの
量が多くなるにつれ大きくなり、第２図から明ら
かなように、Siが４％より多い本発明の実施例の
場合、H_v＞300以上で、従来のパーマロイ材に比
し格段に向上されていることが分る。試料No.11についてテープ走行テスト（100時間）
を行なつたところ、摩耗は5μmと、従来のセンダ
スト合金とほとんど同じであつた。以上で明らかなように、本発明による合金で
は、μ_i，μ_naxが極めて大きく、またB₁₀が12000
（ガウス）以上を可能とし、H_vが大きくて耐摩耗
に勝れ、またλ_sが小さいという、従来のパーマロ
イ材、Fe−Si−Al系合金、フエライト材に比し
全ての項目について格段の向上が図られている。
なお、このような諸特性を満足するために、Siは
3.0〜14.0％、Cr0.1〜11.0％、残りFeであること
が必要で、Si量が14％を越えるとμ_i，μ_naxが劣化
し、またぜい性が高くなり加工性が悪くなる。
Cr量が11％を越えるとμ_i，μ_naxが劣化してくるた
め実用に適さなくなるためである。本発明において、さらに好ましくはSiは５〜９
％、Crは１〜５％、残りFeが良い。実施例２原料は実施例−１と同じ純度の電解鉄、Si，
Crおよび99.9％純度のMnを用い、Si−Cr−Feの
主成分にMnを副成分とした４元素合金とした。
試料の製造法、熱処理および測定法は実施例−１
と同じである。次に得られた磁気特性を第２表に示す。

【表】この表より、Mn添加によりμ_i，μ_naxの向上が
図られていることが分る。但し、Mnが8.0％以上
となると逆に劣化してくる。実施例３原料は実施例−１と同じ純度の電解鉄、Si，
Crおよび99％純度のTiを用い、Si−Cr−Feの主
成分にTiを添加した場合の特性を第３表に示す。
試料の製造法、熱処理法および測定法は実施例−
１と同じである。

【表】 Tiを添加することによりμ_i，μ_naxが向上するこ
とが明らかであろう。最適なTiの量は0.2〜0.5％
であるが、これを越えるとμ_i，μ_nax，B₁₀は劣化
してくる。このような挙動は学問的には不明であ
るが、磁気ヘツドとしての実用的見地から5.0％
以下が望ましい。実施例４原料は実施例−１と同じ純度の電解鉄、Si，
Crおよび希土類元素Ceを用い、Si−Cr−FeにCe
を添加した４元系合金を製造した。試料の製造
法、熱処理法および測定法は実施例−１と同じで
ある。次に得られた磁気特性を第４表に示す。

【表】 Si−Cr−Feの主成分にCeを添加した場合、μ_i，
μ_naxの改善が図れる。Ceの量は0.2〜0.5％好適
で、さらに多くなるとμ_i，μ_nax，B₁₀が劣化して
くるが、実用的な見地から5.0％まで許される。実施例５ Si，Cr，Feの主成分に、さらに第５表に示す
ように各種元素を１種又は２種含有させた、その
時の磁気特性を同表に示す。

【表】

【表】副成分を添加すると、μ_i，μ_naxが改善されてい
ることが分る。以上、本発明について実施例を用いて説明した
が、本発明の高磁束密度高透磁率合金は、Siと
CrとFeの主成分を所定量とすることにより、μ_i，
μ_nax，B₁₀，H_vを向上させ、またλ_sを小さくする
ことを可能とし、従来のヘツド材に比し、総合的
な見地から格段の向上を図り、B₁₀は10000ガウ
スで特に12000（ガウス）以上とし、メタルテープ
対応の磁気ヘツド材として好適なものを可能とし
たものである。但し、SiとCrとが本発明の規定
量より越えると、μ_i，μ_naxが劣化し、またSi量が
多くなると脆性の点で悪くなり、加工難となるた
めである。さらに、Si，Cr，Feの主成分に、添加物とし
て、Al，Mo，Ｗ，Mn，Ge，Co，Ni，Ｖ，Nb，
Ta，Cu，Ti，Hf，Ru、ランタン希土類、Zr，
Sn，Sb，Be，Ag，Auの一種又は二種以上を所
定量をもつて添加することにより透磁率を高める
効果を持ち、それぞれの所定量より少ない場合
は、添加効果がなく、また多い場合には損われ
る。またMg，Caの添加は脱酸脱硫の効果を与
え、加工性を向上させる。そして、上記元素のう
ち、Mnは脱硫効果を、Coは磁束密度の改善、Ni
は磁歪定数の調整を、Geは主成分のSiとほぼ同
じ挙動をさせるというそれぞれの効果が更に加わ
る。本発明における副成分の添加量のさらに好まし
い量は、Al，Mo，Ｗ，Mn，Ge，Co，Niではそ
れぞれ0.01〜３％、Ｖ，Nb，Ta，Cu，Ti，Hf，
Ruランタン希土類元素ではそれぞれ0.01〜1.5％、
Zr，Sn，Sb，Be，Ag，Auではそれぞれ0.01〜
0.5％、Mg，Caでは0.001〜0.1％とし、これらの
一種又は二種以上の合計が0.001〜３％と言える。以上、本発明について説明したが、パーマロ
イ、Fe−Si−Al系合金、フエライトの従来の磁
気ヘツド材に対し、全ての面で本発明による合金
が勝れていることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１表の試料１〜17プロツトして、
CrおよびSi含有量とλ_sとの関係を示したグラフ、
第２図は同じくH_vとの関係を示したグラフであ
る。図中、プロツトした各点の参照符号は第１表
の試料番号に対応する。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比にて、Si4.0〜14.0％（但し4.0は含ま
ず）、Cr0.1〜11％および残部Feからなり、しか
も印加磁界10Oeにおける磁束密度B₁₀、飽和磁歪
λ_s、ビツカース硬さH_vが、それぞれ B₁₀10000G ｜λ_s｜＜2.0×10^-6 H_v＞300 を満足することを特徴とする耐摩耗性高磁束密度
高透磁率合金。２重量比にて、Si4.0〜14.0％（但し、4.0は含
まず）、Cr0.1〜11％およびFeを主成分とし、副
成分として、Al，Mo，Ｗ，Mn，Ge，Co，Niの
それぞれ0.01〜8.0％、Ｖ，Nb，Ta，Cu，Ti，
Hf，Ru、ランタン系希土類元素のそれぞれ0.01
〜5.0％、Zr，Sn，Sb，Be，Ag，Auのそれぞれ
0.01〜1.0％、Mg，Caのそれぞれ0.001〜0.1％か
ら選んだ少なくとも１種を0.001〜8.0％含み、上
記Feが残部を占めており、しかも印加磁界100e
における磁束密度B₁₀、飽和磁歪λ_s、ビツカース
硬さH_vが、それぞれ B₁₀10000G ｜λ_s｜＜2.0×10^-6 H_v＞300 を満足することを特徴とする耐摩耗性高磁束密度
高透磁率合金。