JPS59157248A - 高透磁率合金およびその製造方法 - 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】 この発明は室温以下の低温度領域において初透磁率が４
．　ＯＯＯ０以上を有する高透磁率合金およびその製造
方法に関するものである。

最近、超伝導体を用いたクライオトロニクス。

なかでも液体ヘリウム（４２°に以下）中で動作するノ
ヨセフノン素子の応用研究が盛んに行なわれており、一
部実用化されてもいる。

一般に超伝導体はその材質に固有の臨界磁場以下の弱磁
場中では磁束を完全に排斥する完全反強磁性体（マイス
ナー効果）である。しかし、実際には材料中に散在する
種々の物理的、化学的欠陥に磁束がピン止め（トラ、プ
）された１　１固着される。一方、超伝導体を用いたジ
ョセフソン素子は微小磁界を入力して動作するものであ
る。それ故ノヨセフノン素子を誤動作なく動作させるた
めには外部磁界を完全に遮蔽する必要がある（残留磁場
として１μＧ以下が望まれている）。この磁気遮蔽の方
法としては液体ヘリウム中でノヨセフノン素子自体をシ
ールドする方法と、ノヨセフノン素子をクライオスタッ
ト中に装入しタライオスタット全体をシールドする方法
の２つが考えられている。後者の場合クライオスタット
の周シを強磁性体材料でできるだけ完全に囲み、外部磁
界に対して高い透磁率の磁気回路を構成するため＋／（
高透磁率合金（例えばパーマロイ）の円筒状のケースを
クライオスタットの外周部に設ける必要かあり。

さらに十分彦シールドを行なう場合、多層構造（層間は
空１揮）を有する大規模なケースが必要と々るので、後
者の方法は操作上さらには構造上実用的ではない。一方
前者では、・や−マロイ等のケースでシールドされたノ
ヨセフンン素子をクライオスタット中に装入するため後
者に比べて前者の方が構造」二有利である。しかし、シ
ールドケース自体を液体ヘリウム中に浸漬するため２通
常の・や−マロイをケース材に用いると第１図の曲＆Ｉ
　ａで示されるように透磁率の低下が著しく初透磁率で
１００００以下となり十分な磁気シールド効果が期待さ
れない。また液体ヘリウム中で高透磁率を有するパーマ
ロイ（第１図の曲線すで示される特性を有する。）につ
いても一部実用化されているか、このパーマロイには次
の欠点があった。

１）高透磁率が得られる温度領域が狭いＯ即ぢ、４．２
°に近傍で高透磁率を有しているものの室温での初透磁
率は１００００以下で冠る。この材料でシールドケース
を作製し実用に供した場合、４，２°に以下に降温した
後も、室温でのシールドケース内の残留磁場がそのまま
残るので、この残留磁場により超伝導体中に磁束がトラ
、ゾされ誤動作の原因となる。

２）高透磁率を得るための熱処理が困’Ｊ、ｉｆ。

即ち、このパーマロイでは初透磁率が極大となる温度を
４．２°に近傍に調整するために２段熱処理を施してい
るが、この２段熱処理温度が所定のＬＬ度から±５℃り
上変化すると初透磁率の）１ヶ大温度が大きく変化する
ため工業的１ては不才１ｊである。

従って、この発明は熱処理が容易でかつ室温以下の低温
度領域で初透磁率４．００００以上を有する高透磁率合
金を提供することを目的にしている。

すなわちこの発明は１重量係で、Ｎｉ７４〜８０％　ｒ
　Ｍｏ　０．５〜４．５％、Ｃｕ　Ｏ，５〜６．５％、
残部ＦＣと少量の不純物とからなりかつ２３係≦２Ｍｏ
＋Ｆｅ＋Ｃｕく２７係である。室温以下の低温度領域で
初透磁率４００００す」二を有する高透磁率合金である
。

この高透磁率合金は、上記組成の合金を調整し。

該合金を１０００℃以上融点以下の高温で非酸化性雰囲
気中あるいは真空中において１０分間以上１００時間り
下の時間加熱し、十分再結晶させたのち１０００℃／分
〜０１℃／分の速度で常！Ａまで冷却するか、あるいは
これを３００〜７００℃の温度で１０分間以上１００時
間以下の時間加熱した後、１０００℃／分〜０１℃／分
の速度で常慌寸で除動ｊすることによシ得られる。

この発明合金の各成分の組成を上記の如く限定した理由
を次に述べる。

Ｎ１７４〜８０係の範囲外でも室温近傍では高透磁率が
得られるが、室温以下で（は透磁率が著しく低下する。

室温以下の低温度領域で初透磁率４００００以上をイυ
るためにはＮ１７４〜８０係とする必要がある。

ＭｏおよびＣｕはそれぞれ最高１０係程度以下でも室温
近傍で高透磁率を有するが室温以下、特に１００に以下
では初透磁率が２００００以下となり、室温以外の低温
度領域で高透磁率を得るためのＭｏ量は０．５〜４．５
　％　、　Ｃｕ量は０．５〜６．５　％でかつ２３％≦
２Ｍｏ　＋　Ｆｅ　＋　Ｃｕ　＜　２７　％を満足する
必要がある。

訃だ脱酸、脱硫剤としてＭｎ＋Ｓｉ＋Ｃａ＋ＡＡ１Ｍｇ
等を合計で２％以下添加しても良い。

さらに２本発明合金の製造方法において、高温熱処理は
、溶体化処理、加工歪の除去のために行なうもので、加
熱温度を１０００　′Ｃ以」−融点以下としたのは再結
晶温度（約５００℃）以上の加熱温度ならば再結晶は開
始するが、再結晶が不十分であ、９　、　］、　０００
℃以上特に１１００℃さらに好壕しくは１２００℃以」
二では十分再結晶し高透磁率を得るのに好適であるため
である。丑た熱処理の際の雰囲気は材料表面に酸化物の
生成を避けるために非酸化性雰囲気中外たは真空中が必
要である。この場合の加熱時間を１０分間以上１００時
間以下としたのは、加熱時間が温度と関連してお、！Ｉ
Ｉ）　１４．００℃以上では１０分程度の灼時間でも十
分再結晶させ得るが、加熱温度が１０００℃未満の場合
１００時間以上が必要となり工業的でない。なお、加熱
温度と加熱時間の関係は合金組成によシ決定する事が必
要である。上記再結晶完了状態より常温まで冷却する速
度を１０００℃／分〜０１℃／分の速度としたのは、１
ｏｏｏ℃／分を超えると冷却による熱ひずみのために透
磁率が低下するし、また０１℃／分未満では室温付近で
は高透磁率が得られるか、室温以下の低温度領域（特に
１００°に以下）で初透磁率が４．　ＯＯＯＯＪン下と
々るためである。なお、適当な除動ｊ速度は。

との範凹て２合金組成に応じて決定すれば良い。

さらに、上記高温処理につづいて低温熱処理を行なう場
合は３００〜７００℃の加熱温度が適当で、この温度範
囲外では室温以下の低温度領域で初透磁率が４００００
以下となる。また、この時の加熱時間および冷却速度を
それぞれ１０分間以上１００時間以下、および１０００
℃／分〜０１℃／分の速度としたのは、この範囲外でも
室温近傍での初透磁率は４００００以上が得られるが。

室温以下の低温度領域では４．００００以下となるため
である。

また、室温以下の低温度領域で初透磁率４００００以上
としたのは１本合金でシールドケースを作製した際の７
−ルド効果はシールドケースの寸法。

形状、構造ＶＣも関連するが、初透磁率で４．　ＯＯ０
０以上あれば火用土十分なシールド効果が得られるため
である。

次にこの発明の実施例について説明する。なおこの実施
例は本発明を限定するものではない。

〈実施例−１〉 ７６７％Ｎ】−２，３％Ｍｏ　−４，５％　Ｃｕ　−０
，５％Ｍｎ＋１６係Ｆｅ合金。

公称純度９９係り上の原料を用い、上記組成となるよう
に配合した総重Ｎ　３　ｋｇをアルミナルツボに入れ、
真空中（／ζて高周肢銹導炉て溶７１！ｇ　Ｌ　、　Ｃ
。

Ｃａ　ｒ　Ｍｇ　＋　ＡＺ等の脱酸剤、脱硫剤を少量添
加し適当な形状の鋳型に浴湯を注き込み健全なインク゛
７１・を得／こ。このインク、、１・を１１００Ｃて熱
間鍛造、熱間圧延により４．　ｍｍ厚の仮にカＢ工し、
引き続き冷間圧延により１．５箇厚とした。次いで９０
０℃で軟化焼鈍後、冷間圧延によ、ｊ；ｌ　１　ｔｎｍ
厚としこれから外径１０＋ｎｍ内径６配のリング状試料
を打ち抜いた。この試料に水素中で２表ＩＫ示すような
行程の熱処理を施して同表に示すような特性が得られた
。測定温度は液体ヘリウム（４，２°Ｋ）、液体窒素（
７７°Ｋ）、室温（２９３°Ｋ）とし、一部試料につい
ては１９６°Ｋ（ドライアイス＋アセトン）でも測定し
た。１２００℃、１時間加熱後１０℃／分の速度で常温
まで冷却した時（表−１の（ａ））の測定温度と初透磁
率の関係を第２図に曲線１で示す。

以下余白 〈実施例−２〉 ７７２・％Ｎｉ　−２，５％Ｍｏ　−４，６％　Ｃｕ　
−０，５％　Ｍｎ−１５２係Ｆｅ合金。

この合金試料を〈実施例−１〉と同様な方法で製造し１
表２に示すような種々の熱処理を施して同表に示すよう
な特性か得られた。１２００’Ｃ１時間加熱後１０℃／
分−の速度で常＆Ｓ　ｔで冷却した時（表−２の（ａ）
）の測定温度と初透磁率の関係を第２図に曲ね２で示す
。

以下余日 実施例−１，２よシ、高温熱処理だけでも室温以下の低
温度領域で６００００以上の初透磁率が得られており、
また、２段熱処理を施す場合でも４６０〜５４０℃で初
透磁率で４０．０００以上が得られていることから、低
温処理温度領域が広いことがわかる。

〈実施例−３〉 表−３に示した組成の合金を〈実施例−１〉と同様な方
法で製造し評価した。その結果を表−３に示す。

比較のために２Ｍｏ　＋　Ｆｅ　十Ｃｕ　＝　２７．２
％である場合シてつ因でも刊記したが、これは室温近傍
では高透磁率が得られているが、１００°に以下では初
透磁率で４．　ＯＯＯＯ以下となっている。

旧・丞臼 以上述べたようにＮ１−　Ｍｏ　−Ｃｕ　−Ｆｅ合金（
２３％≦２　Ｍｏ　＋Ｆｅ　＋Ｃｕ　＜　２７　％　）
を１０００℃り上融点以下の高温で非酸化性雰囲気ある
いは真空中（でおいて少々くとも１０分間以上１００時
間以下の時間加熱し、　、１０００℃／分〜０．　Ｉ　
Ｃ／９の速度で常温まで冷却するか、あるいはこれをさ
らに３００〜７００℃の温度で１０分間以上１００時間
以下の時間加熱した後、１０００℃／分〜０１℃／分の
速度で常温１で除動Ｊすることにより熱処理が容易でか
つ室温以下の低温度領域で初透磁率４．００００以上を
有する高透磁率合金が得られる。

それ数本合金は室温以下で用いられるシールドケースに
用いて良好なシールド効果を示す。址だ。

室７’？Ａ近傍でも十分な高透磁率を治していることか
ら１本合金を用いたシールドケースは室温以下のみなら
ず室温イ」近でも使用できるため工業上有益である。

以下余白

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のパーマロイの初透磁率と温度との関係
を示すグラフ、第２図は２本発明の異なる実施例の初透
磁率と温度との関係を示すグラフである。 １・・・実施例１の条件（、）で処理した合金の特性。 ２・・・実室例２の条件（ｂ）で処理した合金の特性。 温度（°Ｋ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　重量部にてＮ１７４〜８０％、　Ｍｏ、　０．５〜
   ４．５％。 Ｃｕ０．５〜６５％、残部Ｆｅと少量の不純物とからな
   シ、かつ２３％＜　２　Ｍｏ’　＋　Ｆｅ　＋　Ｃｕ　
   ＜　２７　％である。室温以下の低温度領域で初透磁率
   ４．　ＯＯＯ０以上を有することを特徴とする高透磁率
   合金。 ２、重量部にてＮ１７４〜８０裂、Ｍｏｏ、５〜４５％
   。 ＣｕＯ，５〜６．５％、残部Ｆｅと少量の不純物とから
   なり、かつ２３％＜　２　Ｍｏ　＋　Ｆｅ　＋　Ｃｕ　
   ＜　２７　％でちる合金を得、該合金を１０００℃以上
   融点以下の温度で非酸化性雰囲気あるいは真空中におい
   て１０分間以上１００時間以下の時間加熱した後。 １０００℃／分〜０１℃／分の速度で常温まで冷却する
   ことを特徴とした室温以下の低温度領域で初透磁率４．
   　ＯＯＯ０以上を有する高透磁率合金の製造方法。 ３、重量部にてＮ１７４〜８０％、　Ｍｏ　０．５〜４
   ．５％　。 Ｃｕ０，５〜６５％゛、残部Ｆｅと少量の不純物とから
   なり、かつ２３％≦２Ｍｏ　＋　Ｆｅ　十Ｃｕ　＜　２
   ７％である合金を得、該合金を１０００℃以上融点以下
   の温度で非酸化性雰囲気あるいは真空中において少なく
   とも１０分間以上１００時間以下の組成（Ｃ対応した適
   当時間加熱した後常温１で冷却し、これをさらに３００
   〜７００℃の温度で非酸化性雰囲気あるいは真空中にお
   いて１０分間」メ上１００時間以下の時間加熱した後、
   　、１０００℃／分〜０１℃／分の速度で常温まで冷却
   することを特徴とした室温以下の低温度領域で初透磁率
   ４００００以上を有する高透磁率合金の製造方法。