JPH0349974B2 - - Google Patents

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JPH0349974B2
JPH0349974B2 JP9543089A JP9543089A JPH0349974B2 JP H0349974 B2 JPH0349974 B2 JP H0349974B2 JP 9543089 A JP9543089 A JP 9543089A JP 9543089 A JP9543089 A JP 9543089A JP H0349974 B2 JPH0349974 B2 JP H0349974B2
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JP
Japan
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temperature
alloy
less
thermal expansion
hexagonal lattice
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JP9543089A
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JPH01301833A (ja
Inventor
Ryo Masumoto
Norio Kikuchi
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DENKI JIKI ZAIRYO KENKYUSHO
Original Assignee
DENKI JIKI ZAIRYO KENKYUSHO
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、−50℃〜+100℃における線熱膨脹係
数が−8×10-6〜+8×10-6と小さいMn−Ge基
多元系六方格子型反強磁性インバー型合金に関す
るものである。 従来、インバー型合金としては、鉄を基とする
多数の強磁性面心立方格子合金が見出されてい
る。しかし、これら合金は磁気変態点以下で正の
大きな自発体積磁歪をもつため、その熱膨脹係数
が一般の合金に比し数分の1以下であり、また強
磁性であるため、その用途には制限がある。特
に、これらインバー型合金を例えばビデオテープ
レコーダのヘツド支持部、テレビ受像器のシヤド
ウマスク、電子顕微鏡の試料支持台、電動化のた
め発生する不均一磁界中での振動を要求される時
計の天府輪、ガンギ、アンクル等あるいは重力振
子桿、原子炉、各種の制御機器などへ適用するこ
とは困難で、これら用途には非強磁性インバー型
合金が要求される。 非強磁性インバー型合金としては、すでに本発
明者等の発明になる六方格子型のMn−Ge系合金
があるが、この合金は優秀なインバー型特性を示
すにも拘わらず、硬くかつ脆いため、成形するに
は一般には砥石による研削加工を採用している。
従つてその加工性の改善が要求されていた。 本発明者等はインバー型特性を損うことなく上
記Mn−Ge系合金の加工性を改善するため幾多の
実験、研究を行つた結果、重量比にて主成分とし
てGe20〜33%、好ましくは23〜32%、副成分と
してCo、Niの何れか0.01〜8%と不可避の不純
物1%以下と残部Mnとからなる合金に特定の熱
処理を施すことにより、−50℃〜+100℃における
線熱膨脹係数が−8×10-6〜+8×10-6以内で、
切削加工が容易な六方格子型の反強磁性インバー
型合金が得られることを見出したものである。 本発明に係わるMn−Ge基多元系合金は約500
℃を境界として高温相が六方構造のε相、低温相
が面心正方構造のε1相であり、インバー特性はε
相の構造をもつ合金において発揮される。そして
ε相よりε1相への変態の速度が非常に遅いことが
一つの特長である。 本発明者等は上述のような反強磁性(非強磁
性)インバー型合金の特殊性を確認し、これを製
造する方法を幾多研究の結果、通常の電解で得ら
れた純度のMnと99〜99.9%程度の純度を有する
Geとからなる合金に上述した副成分から選択し
た第3ないし第4の元素を加えることによつて反
強磁性のインバー型合金の製造に成功したもの
で、本発明は重量比にて主成分としてGe20〜33
%、副成分としてCo、Niの何れか0.01〜8%と
不可避の不純物(1%以下)と残りMnとからな
る組成物を870℃(液相線)以上の高温で溶解し
た後、鋳造して所定形状の成品となし、少くとも
500℃以上融点未満の温度で適当時間(例えば1
分ないし500時間)加熱して均質化処理し、つい
で(A)の温度より0.7℃/時間以上の速度で冷却す
るかあるいは、(B)その温度より0.7℃/時間以上
の冷却速度で急冷した後、さらに500℃以下300℃
以上の適当温度に適当時間(例えば1分ないし
500時間)再加熱し、0.7℃/時間より速い速度で
冷却するか、いずれかの熱処理方法により、これ
に六方格子型結晶構造をもたせ−50℃〜+100℃
における線熱膨脹係数が−8×10-6〜+8×10-6
の範囲内にある高性能のインバー型合金を製造す
るものである。 次に本発明合金の製造方法について詳細に説明
する。 本発明の合金を造るには、まず主成分として
Ge20〜33%、副成分としてCo、Niの何れか0.01
〜8%と残部Mnとの適当量を空気中もしくは非
酸化性雰囲気(例えば水素、窒素、アルゴンな
ど)中または真空中において、適当な溶解炉中て
少くとも870℃(液相線)以上の温度に加熱し、
充分撹拌しながら溶解して、組成的に均一な溶融
合金を造る。 次にこれを砂型や金型などの適当な鋳型に注入
して、所要の用途に適合する形状の鋳塊を得る
か、あるいはこの鋳塊より切断、研削、切削等の
適当な加工法によつて所要の形状の物品を切り出
す。このようにして得た成形体を六方構造の反強
磁性体とするために、該成形体に通常のアルゴン
中、その他の非酸化性雰囲気中あるいは真空中で
少くとも500℃以上融点未満の適当な温度に適当
時間(例えば1分以上500時間以下)加熱するこ
とよりなる均質化処理を施す。このようにして均
質化処理された合金を組成の如何に拘わらず500
℃以上融点未満の温度より0.7℃/時間以上の速
い速度で冷却すれば、ε相よりε1相への変態速度
が極めて遅いため、常温においてε相の反強磁性
のインバー型合金が得られる。 また、鋳造した成形体を500℃以上融点未満の
温度で均質化処理した後急冷した場合、急冷歪が
残る可能性があり、この場合500℃未満の温度で
再加熱する必要がある。この際、再加熱の保持時
間は、再加熱温度が450℃では500時間以下、400
℃では50時間以上120時間以下にする必要があり、
この時間は再加熱温度の降下とともに急に長くな
る。従つて調質処理の再加熱温度は500℃未満300
℃以上とした方がよい。以上の調質処理を施して
所望の製品が得られる。 次に本発明を実施例について説明する。 実施例 1 Geを27%と一定にしたMn−27%Ge二元合金
に種々の副成分を加えた場合の線熱膨脹の測定結
果を第1図に示す。この場合、原料は99.9%純度
のGe、Mn、99.8%純度のCo、Niを用いた。試
料を造るには、まず全重量30gの原料をアルミナ
ルツボ中で、表面にアルゴンガスを吹きつけなが
らタンマン炉により溶解した後、溶湯をよく撹拌
し300℃に加熱した砂型に鋳込んで直径3mmの丸
棒を得た。このとき、鋳造物の冷却速度を0.7
℃/時間以上に制御した。次にこれから長さ10cm
の合金棒と500mgの合金塊を切りとり、それぞれ
熱膨脹および帯磁率の測定用試料とした。次にこ
れを850℃に10時間加熱後、100℃/時間および
0.3℃/時間の速度で冷却した焼鈍状態と850℃か
ら水中冷却した状態とについて試験を行つた。熱
膨脹係数は精密縦型膨脹計および横型全膨脹計に
より、帯磁率は磁気天秤により10KOeの磁場中
でアルゴン雰囲気中で求めた。なお、硬度はビツ
カース硬度計により、切削性は通常の旋盤により
調べた。測定結果は第1表に示すとおりである。
【表】 第3図には、−50℃〜+100℃における線熱膨脹
係数α(10-6)を添加元素濃度(%)に対して描
いてある。第3図に示すように線熱膨脹係数αは
広い組成範囲において−8×10-6〜+8×10-6
値をとることがわかつた。しかしながら、その上
限値8%を越えると線熱膨脹係数は急激に大きく
なり好ましくないことが確かめられた。 第1表から明らかなように本発明合金は広い組
成範囲および温度範囲で線熱膨脹係数が小さく、
従来の非強磁性インバーに比較して、はるかに優
つていることがわかる。帯磁率は高磁場中におい
ても2.5〜2.9×10-5emu/g程度の値であり、磁
性は無視し得る程小さい。さらに三元ないし四元
合金としたことにより硬度が減少し、これに伴な
い切削性が良好になつていることがわかる。 要するに本発明合金は、主成分としてGe20〜
33%、副成分としてCo、Niの何れか0.01〜8%
と不可避の不純物1%以下と残部Mnとからなる
多元合金で、簡易な熱処理を施すことによつて六
方格子型の反(非)強磁性となり、−8×10-6
+8×10-6の範囲の任意の線熱膨脹係数を有する
優れた非強磁性インバー型合金である。従つて本
発明合金は精密機器或は制御機器の部材として非
常に好適である。 最後に本発明合金において、Ge量を20〜33%、
Co、Niの何れか0.01〜8%と限定した理由は、
Ge量が33%を越えるか20%未満および副成分の
Co、Niが8%を越えると如何なる処理によつて
も本発明合金が必要とする反強磁性の六方構造が
得られなくなり、また線熱膨脹係数が±8×10-6
を越えるからである。また、副成分として添加元
素が0.01%以上含まれると、切削性が著しく改善
されるが、0.01%未満では切削性が何等改善され
ていないので、その下限を0.01%以上と限定し
た。
【図面の簡単な説明】
第1図は27%Ge−1%Co−Mn合金に種々の
熱処理を施した状態における線熱膨脹係数の温度
変化を示す特性曲線図、第2図は27%Ge−1%
Ni−Mn合金のチル鋳造状態とこれを400℃で110
および130時間加熱したときの線熱膨脹係数の温
度変化を示す特性曲線図、第3図はMn−27%Ge
合金にCo又はNiの副成分を添加した場合の−50
℃〜+100℃における線熱膨脹係数αの温度変化
を示す特性曲線図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量比にて主成分としてGe20〜33%、副成
    分としてCo、Niの何れか0.01〜8%と不可避の
    不純物1%以下と残部Mnとからなり、−50℃〜
    +100℃における線熱膨脹係数が−8×10-6〜+
    8×10-6の範囲であることを特徴とする六方格子
    型反強磁性インバー型合金。 2 重量比にて主成分としてGe20〜33%、副成
    分としてCo、Niの何れか0.01〜8と不可避の不
    純物1%以下と残部Mnとからなる組成物を870
    ℃以上の高温で溶解し、鋳造し、所定形状の成形
    品とし、500℃以上融点未満の温度で1分ないし
    500時間の範囲の適当時間加熱して均質化処理を
    施した後、500℃以上融点未満の温度より0.7℃/
    時間以上の速度で冷却して六方格子型結晶相とな
    し、−8×10-6〜+8×10-6の範囲の線熱膨脹係
    数を具備せしめることを特徴とする六方格子型反
    強磁性インバー型合金の製造方法。 3 重量比にて主成分としてGe20〜33%、副成
    分としてCo、Niの何れか0.01〜8%と不可避の
    不純物1%以下と残部Mnとからなる組成物を
    870℃以上の高温で溶解し、鋳造し、所定形状の
    成形品とし、500℃以上融点未満の温度で1分な
    いし500時間の範囲で適当時間加熱して均質化処
    理を施した後、500℃以上融点未満の温度より0.7
    ℃/時間以上の速度で冷却する工程と、得られた
    成形物を更に300℃以上500℃未満の温度で1分な
    いし500時間再加熱し、0.7℃/時間以上の速度で
    冷却して六方格子型結晶相となし、−8×10-6
    +8×10-6の範囲の線熱膨脹係数を具備せしめる
    ことを特徴とする六方格子型反強磁性インバー型
    合金の製造方法。
JP9543089A 1989-04-17 1989-04-17 六方格子型反強磁性インバー型合金およびその製造方法 Granted JPH01301833A (ja)

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