JPH03140426A - 高Ｎｉ―Ｆｅ合金の急冷凝固時の表面疵低減方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は急冷凝固法により高Ｎｉ　−Ｆｅ合金を製造す
るに際し、急冷凝固時の表面疵発生を低減するための方
法に関する。

〔従来の技術〕

従来、電磁用Ｎｉ　−Ｆｅ合金薄板は、１０　Ｔｏｎ以
下の小型鋼塊の分塊または垂直型の連続鋳造によりスラ
ブを得た後、疵取り、熱延、コイルの表面疵取り、以降
冷延−焼鈍工程を経て製造され、所定の寸法、材質を得
ている。

ところで、このようなＮｉ　−Ｆｅ合金は高温延性の低
いことおよび高温選択酸化を生じ易いというその本来の
性質から、従来の熱間加工工程において極めて不経済な
製造工程を採らざるを得ない状況にある。すなわち、鋼
塊の分塊圧延あるいは熱延時の加熱の際に、鋼塊やスラ
ブの割れ防止のため極端な徐加熱を余儀なくされている
。また、高温加熱時に粒界１粒内の選択酸化が生じるこ
とから、熱間圧延後の分塊スラブや熱延コイルは疵取り
のための表面の重研削が不可欠であり、それだけ労力を
強いられ、歩留低下を招いている。

このような問題を解決するため、極力製品サイズに近い
形に鋳造することで、加熱炉を通さずできるだけ熱間圧
延を簡易化し、これによって熱延板焼鈍と酸洗板の重研
削を省略し、且つ、この合金で薄鋳造の際に問題となる
鋳片の表面割れを発生しにくくすることを内容とした特
開昭６４−１７８２３号が提案されている。

この提案の技術的ポイントは、鋳片の表面割れに深い関
連を示す材料特性として、鋳造直後の高温延性、特に溶
融点直下から３０〜５０″Ｃ低温域の高温延性が重要で
あることを見い出し、且つ、この高温延性の向上、すな
わち表面割れの防止を、Ｓ、　Ｏ，Ｐ、　Ｎ、　Ｃとい
った不純物制御、およびＳｉ、　Ｍｎの低減により達成
した点にある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この特開昭６４−１７８２３号において鋳片の
割れ防止を達成しているのは、Ｎｉが高々７１．３　ｗ
ｔ％程度の合金に過ぎない。

本発明者らは、ＪＩＳに規定されたＰＣに相当するＮｉ
　−Ｆａ系合金に関し、薄鋳造に際しての表面割れの発
生状態を調べたが、Ｎｉが７６ｗｔ％以上で、且つＭｏ
、Ｃｕを１種または２種含む一般的なＰＣの組成の場合
、上述の７１％Ｎｉのものに比べて、表面割れの発生傾
向が著しく高くなり、特開昭６４−１７８２３号の技術
の適用だけでは表面割れの発生を効果的に抑制できない
ことが判った。

本発明はこのような従来の課題を解決しようとするもの
で、その目的は、Ｎｉが７６　ｗｔ％以上で、且つＭｏ
、Ｃｕを１種または２種含む一般的なＰＣパーマロイの
組成を有する合金において、急冷凝固時の表面疵発生を
効果的に低減するための方法を堤供することにある。

〔課題を解決するための手段およびその作用〕本発明者
らは、上述した観点からＮｉ　：　７６　ｗｔ％以上で
、且つＭｏ、Ｃｕを１種または２種以上含む一般的なＰ
Ｃパーマロイの組成を有する合金について、急冷凝固時
の表面疵発生を極力低減することができる方法を開発す
べく研究を重ねたものであり、その結果１次のような事
実を知見した。

■　Ｎｉが７６　ｗｔ％以上で、且つＭｏ、　Ｃｕを１
種または２種含む一般的なＰＣパーマロイの組成を有す
る合金において、不可避的不純物としてのＳに対するＣ
ａの 重量比を適当な範囲内に維持し、且つ適量の８を添加し
、さらに、不可避的不 純物としてのｓ、　ｐ、　ｃおよびＮのそれぞれの含有
量を、所定量以下に低減させれば、鋳片の表面割れ発生
に対して重要な融点直下から３０〜５０℃低温域での熱
間延性（以下単に熱間延性という）を飛躍的に向上させ
ることができる。

■　高Ｎｉ　−Ｆｅ系合金中に不可避的不純物としての
Ｏの含有量を、所定量以下に低 減させれば、合金の磁気特性に悪影響を及ぼすＣａ含有
量を１合金の熱間延性を劣化させることなく低減させる
ことが できる。

本発明はこのような知見に基づいてなされたもので、そ
の特徴とするところは以下の通りである。

ｆｉｌ　　Ｎｉ　：　７６〜８２　ｗｔ％、Ｍｏ　：　
２〜６　ｗｔ％を含有するＮｉ　−Ｆｅ合金を急冷凝固
法によって板厚１０ｎｎ以下に鋳造するに際し、合金成
分を上記成分に加えさらに、 Ｂ　　：０．００１〜０．００５すｔ％Ｃａ：不可避的
不純物としてのＯの含有量が、ｏ、ｏｏｔ超〜０．００
３臀ｔ％の場合は、不可避的不純物としてのＳに対する 重量比において、下記（１）式を満足する範囲 １．５≦Ｃａ／Ｓ≦３．５　・・・・・・・・・・・・
・・・　（１）また、不可避的不純物としての０の 含有量が、０．００１　ｔｙｔ％以下の場合は、不可避
的不純物としてのＳに対する 重量比において、下記（２）式を満足する範囲 １．１５≦Ｃａ／Ｓ≦３．５Ｏ−＝−−−・−・−＋２
＋を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物とし、且つ
不可避的不純物としてのｓ、　ｐ、　ｃ。

０およびＮの含有量を、 Ｓ　：　０．００１　ｗｔ％以下 Ｐ　：　０．００６　ｗｔ％以下 Ｃ：　０．００３　ｗｔ％以下 ０　：　０．００３留ｔ％以下 Ｎ　：　０．００１５　ｔｉｔ％以下 に調整する高Ｎｉ　−Ｆｅ合金の急冷凝固時の表面疵低
減方法。

（２）合金中に、さらに１〜５　ｗｔ％のＣｕを添加す
る上記（１）の方法。

（３）合金中に、さらに０．１〜０．４　ｗｔ％のＭｎ
を添加する上記（１）の方法。

（４）合金中に、さらに１〜５　ｗｔ％のＣｕと、０．
１〜０．４ｗｔ％のＭｎ　を添加する上記（１）の方法
。

以下、本発明法の合金組成の限定理由について説明する
。

Ｎｉは、合金の透磁率に大きな影響を及ぼす成分であり
、その含有量が７６　ｗｔ％未満では、十分な透磁率が
得られない。一方、Ｎｉ含有量が８２　ｔｇｔ％を超え
てもまた、透磁率が低下する。

したがって、Ｎｉ含有量は、７６〜８２　ｗｔ％の範囲
とする。

ＭＯには、Ｎｉ　−Ｆｅ系合金においてＮｉ、Ｆｅ規則
格子の生成を抑制し、これによって合金の透磁率を高め
る作用があり、その含有量が２　ｗｔ％未満では、その
ような作用が十分得られない。

一方、Ｍｏ含有量が６　ｗｔ％を超えてもまた、透磁率
が低下する。したがって、阿。含有量は、２〜６すｔ％
の範囲とする。

Ｂには、合金中の不可避的不純物の１つであるＰの粒界
偏析と、後述するＣａによって固定できなかった同じく
不可避的不純物の１つであるＣの粒界偏析を抑制し１合
金の熱間延性を向上させる作用がある。そして、Ｂ含有
量が０．００１すｔ％未満では、上述した作用が十分得
られない。一方、Ｂ含有量が０．００５　ｗｔ％を超え
ると、Ｂの金属間化合物が形成されて、粒界脆化が生じ
、このため合金の熱間延性が低下する。

したがって、Ｂの含有量は、０．００１〜ｏ、ｏｏｓす
ｔ％の範囲とする。

Ｃａには、合金の凝固時に粒界に偏析する不可避的不純
物たるＳを固定し、合金の熱間延性を向上させる作用が
ある。

ここで、０含有量が０．００１超〜０，００．３すｔ％
の場合、ＣａのＳに対する重量比が１．５未満では、Ｓ
がＣａによって十分に固定されないため、上述した作用
が十分得られない。一方、ＣａのＳに対する重量比が３
．５を超えると、過剰なＣａによって低融点の金属間化
合物が形成され、粒界脆化が生じ、その結果、合金の熱
間延性が低下する。したがって０含有量が０．００１超
〜０．００３すｔ％の場合には、　ＣａのＳに対する重
量比は、１．５から３．５の範囲内に限定される。

また、０含有量を０．００１　ｗｔ％以下に低減すると
、合金の磁気特性に悪影響を及ぼすＣａの添加量を合金
の熱間延性を劣化させない範囲で低減することができる
。したがって、合金中の０含有量が０．００１　ｗｔ％
以下の場合には、ＣａのＳに対する重量比は、１．１５
から３．５０の範囲に限定される。

Ｃｕには、上述した訃と同様、合金の透磁率を高める作
用がある。したがってこの発明では、必要に応じてＣｕ
を付加的に添加する。ここで、Ｃｕ含有量が１　ｗｔ％
未満では、上述した作用が十分得られない。一方、Ｃｕ
含有量が５ｗｔ％を超えると、透磁率が低下する。した
がって、Ｃｕ含有量は、１〜５　ｗｔ％の範囲とする。

Ｍｎには、合金の熱間延性を改善する作用がある。した
がってこの発明では、必要に応じてＭｎを付加的に添加
する。ここで、Ｍｎ含有量が０．１　ｗｔ％未満では、
上述した作用が十分得られず、合金中の不可避的不純物
の１つであるＳを固定することができない。一方、Ｍｎ
含有量が０．４　ｗｔ％を超えると、合金のマトリック
スの強度が高くなって、粒界破壊が発生し易くなり、熱
間延性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は、０．１
〜０．４　ｗｔ％の範囲とする。

Ｓ、　Ｐ、　Ｃ，ＯおよびＮは、合金中に不可避的に混
入する不純物元素であり、その含有量は少ない程好まし
いが、これらの含有量を工業的規模で大幅に低減させる
ことは、経済性の観点から困難である。

ここで、Ｓは、その含有量が０．００１　ｗｔ％を超え
ると、ＣａおよびＢを添加しても、合金の熱間延性は改
善されない。したがって、Ｓ含有量は、０．００１ツｔ
％以下とする。

Ｐは、その含有量が０．００６　ｗｔ％を超えると粒界
脆化が生じ、合金の熱間延性が低下する。

したがって、Ｐ含有量は、０．００６　ｗｔ％以下とす
る。

Ｃは、その含有量が０．００３　ｗｔ％を超えると、合
金の磁気特性が劣化する６したがって、Ｃ含有量は０．
００３　ｗｔ％以下、好ましくは０．００２　ｔｇｔ％
以下とする。

Ｏは、その含有量が０．００３　ｗｔ％を超えると、合
金中に酸化物介在物が形成され１合金の熱間延性が低下
する。したがって、０含有量は０．００３　ｗｔ％以下
、好ましくは、前述したようにＣａの添加量を低減する
ため０，００１　ｗｔ％以下とする。

Ｎは、その含有量が０．００１５　ｗｔ％を超えると、
合金中のＢと容易に結合してＢＮを形成し、固溶状態の
Ｂ量を低下させる。さらに、上記８Ｎは、磁壁の移動を
阻害して合金の透磁率を低下させる。したがってＮ含有
量は、０．００１５すｔ％以下、好ましくは、０．００
１０　ｗｔ％以下とする。

このような成分組成の合金は、急冷凝固法により板厚１
０＋ｍ以下に鋳造され、これにより表面疵の少ない薄鋳
片が得られる。

このような鋳片には、必要に応じて、薄板化、形状矯正
等の目的とした圧延がなされ、最終焼鈍を経て製品とさ
れる。

すなわち、鋳造後の鋳片は、熱間圧延または温間圧延の
１種または２種を施し、以降冷延−焼鈍工程を経て最終
板厚とし、その後最終の磁性焼鈍を施すことにより、所
要特性を満足し得る製品を製造することができる。

また、鋳造後の鋳片は、表面手入れの後、直接に冷延−
焼鈍工程を経て最終板厚とし、その後最終の磁性焼鈍を
施すことにより、所要の特性を満足し得る製品とするこ
ともできる。

【実施例〕

第１表に示す成分組成のＮｉ　−Ｆｅ系合金を真空溶解
炉内で溶解し、次いで双ロール法により板厚３■の鋳片
に鋳造し、鋳片の表面疵の発生頻度を調べた。表面疵の
定量化は、カラーチエツク後の鋳片表面のクラックの長
さを合計し、表面積で割ることにより求めた。

また、熱間延性試験は、前記の双ロール鋳造したと同じ
溶湯を別の鋳型（厚さ８ｍｍ）に鋳込み、そこから切り
出した丸棒試験片により行った。ヒートサイクルは、−
度定常部を融点以上まで加熱して急冷し、融点直下より
３０℃低温になった時引張り破断させ、破面の絞り値（
断面減少率）を測定した。一般に、高温引張破面の断面
減少率と表面疵発生傾向は良い対応を示し、この特性値
は熱間延性を評価する上で精度の良い手法であると言わ
れている。

第１表から明らかなように、本発明例のＮα１からＮα
５はいずれも、融点直下から３０°Ｃｔ＠での絞り値が
、後述する比較例の絞り値に比べて高く、表面疵の発生
頻度も比較例に比べて著しく低い。また、本発明例Ｎα
５の表面疵発生頻度は、本発明例Ｎα２のそれに比べて
さらに小さく、絞り値も高い。このことから、ＣａのＳ
に対する重量比がほぼ同じであっても、０含有量が少な
い程、熱間延性はより一層向上し、表面疵発生頻度を低
減させ得ることが判る。

なお、第１表に示す本発明合金Ｎα１〜Ｎα５に関し、
脱スケール後、直接、冷延−焼鈍工程を経たもの、鋳片
を熱間にて軽圧下し、脱スケール後、直接、冷延−焼鈍
工程を経たもの、及び鋳片を熱間にて軽圧下した後、温
間にて圧延し。

脱スケール後、直接、冷延−焼鈍工程を経たものについ
て、それぞれからサンプルを打ち抜き。

磁性焼鈍（Ｈ２中、１１００℃Ｘ１ｈｒ→１００’Ｃ／
ｈｒ冷却）を施した後、磁気特性を調べたが、いずれも
初透磁率１００，０００〜２５０，０００、最大透磁率
Ｚｏｏ、０００〜４００，０００、Ｂ工。（１０エルス
テツドでの磁束密度）で７，５００〜ａ、ｏｏｏ、保磁
力０．０１５〜０．００７エルステツドと、ＰＣパーマ
ロイの本来有する特性レベルを示した。

これに対し、比較例のＮα６、Ｎα７、Ｎα１０、Ｎｃ
ｉ　１３、Ｎａ　１５はそれぞれＰ、　Ｓ、　Ｃａ、　
Ｂ、　Ｃが゛本発明規定の上限を超えるもの、Ｎα８、
Ｎα９はＣｕの添加量が本発明規定未満のもの、ＮＱＩ
Ｉ、Ｎα１２はＢの添加量が本発明規定未満のもの、Ｎ
α１４はＣａが無添加であるが、Ｔｉが添加されたもの
である。そしてこれらＮＧ６〜Ｎ（１１５は、いずれも
融点直下から３０℃低温での絞り値は、本発明例のＨａ
　１〜Ｎα５の各村に比べて低く、表面疵も本発明例に
比べて多くなっている。

なお、Ｎα１１の材料のＳｉは０．２０％であり、この
材料のＣ，Ｓ、　Ｎ、　Ｐ、　Ｏ，Ｍｎ、　Ｓｉは先行
技術の特開昭６４−１７８２３号の規定を満たすもので
あるが、融点直下から３０℃低温での絞り値は本発明例
に比べて低く、且つ表面疵発生も本発明例に比べて多い
ことから、上記先行技術のみでは、７８．８％Ｎｉ−４
，２％Ｍｏ−２，３％Ｃｕ　−Ｆｅトイっｆ−高Ｎｉ　
Ｐ　Ｃパーマロイの表面割れ発生を防止することができ
ないことは明らかである。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、Ｎｉが７６　ｗｔ％以上の
ＰＣパーマロイの組成を有する合金を急冷凝固法により
鋳造するに際し、急冷凝固時の表面疵の発生を効果的に
低減させ、急冷凝固鋳片の疵取り工程を大幅に削減する
ことができ、これにより歩留向上と製造コストの低減化
を図ることができる。

なお、本発明は板厚１０ｍｍ以下に鋳造するいかなる種
類の急冷凝固法（双ロール法、単ロール法等）において
もその効果を得ることができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎｉ：７６〜８２ｗｔ％、Ｍｏ：２〜６ｗｔ％を
   含有するＮｉ−Ｆｅ合金を急冷凝固法によって板厚１０
   ｍｍ以下に鋳造するに際し、合金成分を上記成分に加え
   さらに、 Ｂ：０．００１〜０．００５ｗｔ％ Ｃａ：不可避的不純物としてのＯの含有量 が、０．００１超〜０．００３ｗｔ％の場合は、不可避
   的不純物としてのＳに対する 重量比において、下記（１）式を満足する 範囲 １．５≦Ｃａ／Ｓ≦３．５・・・・・・・・・（１）ま
   た、不可避的不純物としてのＯの含有量が、０．００１
   ｗｔ％以下の場合は、不可避的不純物としてのＳに対す
   る 重量比において、下記（２）式を満足する範囲 １．１５≦Ｃａ／Ｓ≦３．５０・・・・・・・・・（２
   ）を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物とし、且つ
   不可避的不純物としてのＳ、Ｐ、Ｃ、ＯおよびＮの含有
   量を、 Ｓ：０．００１ｗｔ％以下 Ｐ：０．００６ｗｔ％以下 Ｃ：０．００３ｗｔ％以下 Ｏ：０．００３ｗｔ％以下 Ｎ：０．００１５ｗｔ％以下 に調整することを特徴とする高Ｎｉ−Ｆｅ合金の急冷凝
   固時の表面疵低減方法。
2. （２）合金中に、さらに１〜５ｗｔ％のＣｕを添加する
   ことを特徴とする請求項（１）記載の方法。
3. （３）合金中に、さらに０．１〜０．４ｗｔ％のＭｎを
   添加することを特徴とする請求項（１）記載の方法。
4. （４）合金中に、さらに１〜５ｗｔ％のＣｕと、０．１
   〜０．４ｗｔ％のＭｎを添加することを特徴とする請求
   項（１）記載の方法。