JPH03229824A - 磁気特性の優れたFe―Al合金軟磁性薄板の製造方法 - Google Patents

磁気特性の優れたFe―Al合金軟磁性薄板の製造方法

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JPH03229824A
JPH03229824A JP2485690A JP2485690A JPH03229824A JP H03229824 A JPH03229824 A JP H03229824A JP 2485690 A JP2485690 A JP 2485690A JP 2485690 A JP2485690 A JP 2485690A JP H03229824 A JPH03229824 A JP H03229824A
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Susumu Fujiwara
進 藤原
Seiichi Hamanaka
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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2〜19%Alを含有する磁気特性の優れたF
 e−A I合金軟磁性薄板の製造法に間するものであ
る。
〔従来の技術〕
Fe中にAIを19重置%以下の量で含有するFeAl
合金が優れた磁気特性を示すこと、特に12%Al.1
6%AIで磁気特性が非常に良好となることが知られて
いる。しかしF e−A I合金は非常に硬く脆いため
、特にAlを10%を超えて含有すると冷間圧延がほと
んど不可能で、薄板への加工が困難である。したがって
、その優れた磁気特性にもかかわらず工業的に広く利用
されるに至っていないのが実状である。
従来より、Fe−Al合金の加工の困難さを解決する手
段が種々提案されており1例えば、特殊な温間圧延を行
なう方法(J、F、Naebsanら: J、Appl
Phys、 25(1959)、 P、307)、粉末
AIを鋼板表面から拡散浸透させる方法(特開昭54−
49936号公報)。
液体急冷法により極薄のF e−A I合金を得る方法
(特開昭57−60024号公報)、或いはFe−Al
合金に微量のYおよび希土類元素を添加して加工性を改
善する方法(例えば特公昭45−13227号公報)等
が知られている。
しかし、前3者の方法はいずれも特殊な製造装置を用い
ることが必要である。したがって大量生産に困難を伴い
、必然的にコストが高くなって汎用材の製造には難点が
ある。また特公昭45−13227号のように微量元素
を添加する方法でも依然として工業的レベルでの製造は
困難であった。
これに対しAlクラツド鋼板を素材としてこれを拡散焼
鈍する方法は製造性の面で有利性を備えている。例えば
特公昭56−31354号公報にはFe材とAl材とを
積層し、適正な押出比と押出圧力のもとで押出加工した
接合体を拡散処理するアルパーム合金の製造法を開示し
ている。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、AIクラッド鋼板を素材としてこれを拡散焼
鈍する処法によってF e−A 1合金薄板を生産性よ
く製造することを目的とする0本発明者らは、この目的
を達成すべく種々の試験研究を重ねてきたが、この処法
による場合には、拡散焼鈍時に鋼層とAl層の界面付近
にボイドやクランクが生成しやすく、良品質のF e−
A I合金軟磁性薄板を得ることに多くの困難を伴った
。本発明はこの問題の解決を図ることを本旨とするもの
でありクラッド圧延にて製造したF e−A I積層圧
接板を拡散焼鈍するF e−A I合金軟磁性薄板の製
造法において、8層とAl層との界面付近にクラックや
ボイドの生成を抑制して良品質のF e−A I合金軟
磁性薄板を大量にしかも安価なコストで製造する方法の
確立を目的としたものである。
〔問題点を解決する手段〕
Fe−Al積層圧接板を拡散焼鈍したさいにその鋼層と
Al層との界面付近に発生するクラックやボイドは、鋼
中に適切な炭窒化物形成元素を適切な量で含有させるな
らば抑制できること、そしてこれによってF e−A 
I相互拡散が容易となり、ひいては磁気特性に優れた高
品質のF e−A I合金軟磁性薄板が得られることが
わかった。本発明はこの知見に基づいてなされたもので
ある。
すなわち本発明は9重置%で、C:0.02%以下。
N : 0.01%以下、S:0.03%以下、Ti、
 Nb、 Zrの1種もしくは2S:0.8%以下であ
って、且つ下記の(1)式を満足するようにこれらの元
素の含有量が調整され、残部が実質的にFeおよび不可
避的不純物からなる鋼板と、製品薄板中に2〜19重量
%の範囲内で含有させるべきAl量に相当する厚さをも
つAI板とを重ね合わせこれをロール間に通板して30
%以上に圧下して積層圧接板としたうえ。
(+)得られた積層圧接板を600〜1300℃の温度
範囲においてAl層が溶融せずに合金化する条件で拡散
焼鈍を施すか。
(2)得られた積層圧接板をさらに圧延し、そのさい、
この圧延の前または途中において250〜550℃の温
度範囲で中間焼鈍を施し、ついで 600〜1300’
Cの温度範囲においでAl層が溶融せずに合金化する条
件で拡散焼鈍を施すか、または(3)得られた積層圧接
板を250〜550℃の温度範囲で焼鈍を施したあと所
望の形状に成形加工または打抜き加工を施し、ついで6
00〜1300℃の温度範囲においてAl層が溶融せず
に合金化する条件で拡散焼鈍を施す ことを特徴とする特許 金軟磁性薄板の製造方法を提供するものである。
本発明法によれば.後記実施例に示すように極めて磁気
特性の優れたFe−AI合金軟磁性材料が通常の鋼板製
造と同様の生産設備を用いて有利に製造できる。
〔発明の詳述〕
本発明は,鋼板とAI板とをAl量が全体の2〜19重
量%の範囲となるような厚み比で重ね合わせてロール間
に通板し,30%以上に圧下して積層圧接板を先ず製造
するものであるが.このクラノドの一方の素材である鋼
板の成分を適正に選定することが最終薄板製品の磁気特
性の改善に重要な役割を果している。この鋼中の各成分
の作用は次のとおりである。
鋼板中のCは磁気特性を劣化させ.がっ圧接板の拡散焼
鈍時におけるF e− A I相互拡散を阻害する。鋼
にTi.Nb.Zrを単独あるいは複合添加してCを固
定ずると.Fe−AI相互拡散を容易ならしめまた磁気
特性を改善できることがわかった。
しかし、a中のCが0.02%を超えるとTiC等の析
出物が多くなり,かえって磁気特性を劣化させる。この
ため鋼中のC含有量の上限は0.02%とする。
Ti,NbおよびZrは上述のように鋼板中のCを固定
してF e− A I相互拡散を容易ならしめ,良好な
磁気特性を得るために添加されるものであるが,Ti,
NbおよびZrの含有量を。
Ti等量一T i + (48/93) N b + 
(48/91) Z rで現した場合に,このTi等量
が。
(48/12) C + (48/14) N + (
4B/32) Sより少ないとCを固定するに不十分と
なり.前記の作用効果が発揮できない。すなわち、前記
の(1)式の関係が満たされることが必要である。しか
しTi,Nb,Zrの総量が0.8%を超えて含有する
とかえって磁気特性が劣化するようになるので.これら
の合計量は0.8%以下にしなければならない。
SおよびNは鋼の製錬時に不可避的に不純物として含有
されるものであるが.製品中のTiと結合してTiS.
TiNとして析出し.Cを固定するのに有効なTi量を
減少させる.したがって できるだけ低くすることが望
ましいが.Sは0.03%まで.またNは0.01%ま
で許容され得る。
このように成分調整された鋼板に対し.最終製品中のA
l量が2〜19%範囲内の或る目標値となるように厚み
比を調整してAI板を重ね合わせるのであるが.Al量
の調整にさいしてAl量が2%未満ではクランド圧延時
に鋼板の板厚に対してAIの板厚が小さくなりすぎてク
ランド圧延が困難となるし.また19%を超えた量とな
っても最終製品の磁気特性はかえって劣化するので,A
l量が2〜19%範囲内となるように厚み比を調整する
ことが必要である。
両板を重ね合わせたうえ,これをロール間に通板して積
層圧接板とするのであるが.そのさいの圧下率が30%
未満ではF e− A 1間の接合が不十分で.圧接板
を取り扱う際に両者が剥離したりするので圧下率は30
%以上する。また、前記(2)および(3)のように、
このクラノド板をさらに冷間圧延または成形加工するこ
とができるが、その際接着面に剥離が発生することがあ
り、これを防止するために中間焼鈍を施すのが有利とな
る。この中間焼鈍は250’C以上の温度を採用しない
と効果が認められない。しかし550’Cを超えると鋼
板とAIとの界面に金属間化合物が厚く発達して冷間圧
延または成形加工する際に剥離が生じる原因となる。そ
のため中間焼鈍は250〜550℃で行なう必要がある
。この中間焼鈍の雰囲気としてはH2ガス、真空中ある
いはAr等の不活性ガス中が好ましい。
以上のようにしてクラット′板製造工程を終えたF e
−A Iクラッド板もしくは焼鈍F e−A Iクラッ
ド材を次に拡散処理する。この拡散処理は鋼層とAl層
とを相互に拡散させる処理であり、600〜1300℃
の温度範囲で施す必要がある。下限を600℃としたの
は、600℃未満ではAlの拡散が十分に進行せず、均
一拡散までの時間が長時間になりコスト高となるし、場
合によっては均一拡散に至らないこともあるためである
。また上限を1300’Cとしたのは、 1300℃を
趙えると拡散合金層において溶融が生じるためである。
なお、この拡散処理時の加熱速度を速くして、AIの融
点以上の高温まで急速加熱すると約700℃付近でAI
が溶融することがある。
Al層が溶融すると、垂れや集積によってAIの板厚方
向での濃度変化を発生する原因となる。従って、このよ
うなAIの溶融は防止することが必要であり、このため
にAlの融点以下の温度で加熱して1例えば600〜6
60“Cの温度範囲に所定時間(例えば1分以上)保持
してAl層を融点の高い合金層にさせてから(予備拡散
処理を施してから)、さらに高温に加熱して充分な拡散
処理を施すのがよい。本発明においてrAl層が溶融せ
ずに合金化する条件下で拡散処理を施す」とは、このよ
うな内容を言う、なお、これらの拡散処理はH2ガス、
真空中あるいはAr等の不活性ガス中で行ったほうが磁
気特性上好ましい。
以下に本発明の代表的な実施例を示す。
〔実施例〕
第1表に示した化学組成(wt、χ)の鋼板(板厚:0
.43〜3.0Imm)を芯材とし、AI板(JIS合
金番号: 1050) を皮材として厚み比を変えなが
ら積層して両面クランド圧延を圧下率55%で行った。
得られたF e−A Iクランド材を真空中で300℃
×4hの中間焼鈍を施した後、板厚: 0.05〜0.
30m+wまで冷間圧延した。その後、均一拡散のため
に660’CX2m1nの予備拡散に引き続いて100
0℃X8 hまたは1200℃X1hの拡散焼鈍を施し
、AI含有量の異なるF e−A 1合金薄板を得た。
拡散焼鈍の雰囲気はArガス雰囲気とした。
得られたFe−Al合金薄板のAI含有量および磁気特
性を第2表に示した。なお、第2表の備考に示したよう
にAl含有量が15%以上のFe−Al合金については
、拡散処理の冷却過程において500℃まで徐冷し当該
温度にlh保持後3水冷処理した。
第2表の結果に見られるように、均一拡散焼鈍後の磁気
特性は1本発明例では例えば約16%AIで初透磁率μ
o : 3150〜3450.最大透磁率μ端:378
00〜39300. 1にH2における実効透磁率μe
:3080〜3240と良好な磁気特性を示した。これ
に対して、C含有量の高いE鋼を使用した比較例Eでは
磁気特性に劣り、また、 T t、 Nb、 Z rを
含有しないD鋼を使用した比較例りも磁気特性は著しく
劣っている。本発明例Aの製品および比較例りの製品の
断面写真(拡散焼鈍後の断面写真)を第1図および第2
図に示した。第2図の比較例りの製品では当初の鋼層と
Al層の界面付近に剥離が生じていることが認められ、
これが磁気特性を劣化させる原因となっていることが明
らかである。これに対して本発明例Aの製品では拡散焼
鈍時にボイドやクラックの発生が認められず、これによ
って良好な磁気特性のF e−A 1合金薄板が製造で
きたことがわかる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、拡散焼鈍時に鋼層とAl
層との界面に磁気特性を劣化させるボイドやクラックの
発生を抑制することができるので高品質のF e−A 
I合金軟磁性板が製造でき、しかもこれまで薄板化が困
難であったF e−A I合金薄板の製造が既存の大量
生産ラインを用いることにより容易に且つ安価なコスト
で行えるので FeAl系軟磁性材料の汎用化に大きく
貢献できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明製品の薄板断面の金属組織を示す金属顕
微鏡写真(倍率100倍)、第2閏は比較例製品の薄板
断面の金属組織を示す金属顕微鏡写真(倍率100倍)
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で、C:0.02%以下、N:0.01%
    以下、S:0.03%以下、Ti、Nb、Zrの1種も
    しくは2種以上の合計量:0.8%以下であって、且つ
    下記の(1)式を満足するようにこれらの元素の含有量
    が調整され、残部が実質的にFeおよび不可避的不純物
    からなる鋼板と、製品薄板中に2〜19重量%の範囲内
    で含有させるべきAl量に相当する厚さをもつAl板と
    、を重ね合わせ、これをロール間に通板して30%以上
    に圧下して積層圧接板とし、得られた積層圧接板を60
    0〜1300℃の温度範囲においてAl層が溶融せずに
    合金化する条件で拡散焼鈍を施すことからなる磁気特性
    の優れたFe−Al合金軟磁性薄板の製造方法。 Ti+(48/93)Nb+(48/91)Zr≧(4
    8/12)C+(48/14)N+(48/32)S・
    ・(1)(2)重量%で、C:0.02%以下、N:0
    .01%以下、S:0.03%以下、Ti、Nb、Zr
    の1種もしくは2種以上の合計量:0.8%以下であっ
    て、且つ下記の(1)式を満足するようにこれらの元素
    の含有量が調整され、残部が実質的にFeおよび不可避
    的不純物からなる鋼板と、製品薄板中に2〜19重量%
    の範囲内で含有させるべきAl量に相当する厚さをもつ
    Al板と、を重ね合わせ、これをロール間に通板して3
    0%以上に圧下して積層圧接板とし、得られた積層圧接
    板をさらに圧延し、そのさい、この圧延の前または途中
    において250〜550℃の温度範囲で中間焼鈍を施し
    、ついで600〜1300℃の温度範囲においてAl層
    が溶融せずに合金化する条件で拡散焼鈍を施すことから
    なる磁気特性の優れたFe−Al合金軟磁性薄板の製造
    方法。 Ti+(48/93)Nb+(48/91)Zr≧(4
    8/12)C+(48/14)N+(48/32)S・
    ・(1)(3)重量%で、C:0.02%以下、N:0
    .01%以下、S:0.03%以下、Ti、Nb、Zr
    の1種もしくは2種以上の合計量:0.8%以下であっ
    て、且つ下記の(1)式を満足するようにこれらの元素
    の含有量が調整され、残部が実質的にFeおよび不可避
    的不純物からなる鋼板と、製品薄板中に2〜19重量%
    の範囲内で含有させるべきAl量に相当する厚さをもつ
    Al板と、を重ね合わせ、これをロール間に通板して3
    0%以上に圧下して積層圧接板とし、得られた積層圧接
    板を250〜550℃の温度範囲で焼鈍を施したあと所
    望の形状に成形加工または打抜き加工を施し、ついで6
    00〜1300℃の温度範囲においてAl層が溶融せず
    に合金化する条件で拡散焼鈍を施すことからなる磁気特
    性の優れたFe−Al合金軟磁性薄板加工品の製造方法
    。 Ti+(48/93)Nb+(48/91)≧Zr(4
    8/12)C+(48/14)N+(48/32)S・
    ・(1)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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