JPS5923085B2 - 複合磁気特性を有する複合半硬質磁性材料の製造方法 - Google Patents

複合磁気特性を有する複合半硬質磁性材料の製造方法

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JPS5923085B2
JPS5923085B2 JP53008626A JP862678A JPS5923085B2 JP S5923085 B2 JPS5923085 B2 JP S5923085B2 JP 53008626 A JP53008626 A JP 53008626A JP 862678 A JP862678 A JP 862678A JP S5923085 B2 JPS5923085 B2 JP S5923085B2
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浩 富島
一裕 熊坂
俊夫 高橋
哲実 佐藤
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁気的自己保持形継電器およびスイッチなど
の鉄心として使用する複合磁気特性を有する複合半硬質
磁性材料の製造方法に関するものである。
従来の磁気的自己保持形継電器およびスイッチに使用さ
れる半硬質磁性材料は第1図に示すような単純な磁化曲
線を有するものであつた。
この材料を使用した磁気的自己保持形継電器およびスイ
ッチは接点を閉成状態から開放状態にする場合駆動法が
複雑になるか、あるいは駆動起磁力の厳密な制御が必要
であり、半硬質磁性材料の磁気特性変動値も一定にしな
ければならず、設計、製造において非常に困難を伴なう
という欠点があつた。これらの欠点は、第2図に示すよ
うな複合磁気特性を有する半硬質磁性材料を使用した場
合、解決することができることが知られている。実際に
は、磁気的自己保持形継電器およびスイッチに使用され
る第2図に示すような複合磁気特性を有する半硬質磁性
材料には次の諸特性が要求される。
すなわち第2図においてa点における磁束密度(Br)
が高く(10kG以上)、b点における小保磁力反転磁
界の磁場の強さ(Hb)は500e以上、d点における
大保磁力反転磁界の磁場の強さ(HL)がHbの2倍以
上(1000e以上)、b点とc点間の傾斜反転透磁率
(μs)が急峻(300G/0e以上)なこと、d点と
e点間の傾斜が十分小さいこと、B,cd点での角ばり
性が良いこと、e点が適当な値(Bg)をもつこと、切
断、切削加工が容易なこと、多量生産が可能であり、品
質が安定していることなどである。第2図に示すような
複合磁気特性を得るには保磁力(Hc)の異なる2種の
合金を機械的にクラツドする方法が従来から知られてい
る。しかしこの方法で複合磁気特性を有する複合半硬質
磁性材料を量産製造するには、保磁力の異なる2種の合
金をクラツドし同一加工および同一熱処理を施し、それ
ぞれの保磁力を得る必要がある。通常の半硬質磁性材料
では保磁力が大きくなるとBrが低下し、加工が困難と
なり、しかもそれぞれの最適熱処理温度が異なるためク
ラツドして磁気的自己保持形継電器およびスイツチに適
合する複合半硬質材料を量産製造することは困難である
。また、冷間加工が可能で高Brl高HcO)磁石合金
として従来より知られているFe−Ce−V系合金(バ
イカロイ)、Fe−Cr−CO合金においては、角ばり
性および傾斜(μs)に劣るため複合半硬質磁性 C材
料としての利点が十分生かされない。一方、複合磁気特
性は単一合金においても得られることが知られているが
、磁気特性の制御が困難であるため、必要な複合磁気特
性を得ることができない。本発明は重量比にてCOlO
〜30(f)、Ni5〜 こ200f)、Cr2〜9(
!)、Cul〜5%、MOO〜4嶋、TiO〜2(f)
、残部Feからなる組成範囲の合金から保磁力(Hc)
の異なる2種の合金を選び出し、これに対する加工およ
び熱処理条件を併合することで特徴づけられるもので、
通常の半硬質磁 3性材料では製造不可能な磁気的自己
保持形継電器およびスイツチの使用に適する複合磁気特
性を有する半硬質磁性材料の製造方法を提供することを
目的とするものである。本発明の一つの特徴は、これら
の合金の相変態 4と磁気特性の関係について種々検討
した結果、高HCl低Brl低角ばりな持効状態に再度
の冷間加工を施すとHc,Brがともに増大し、角ばり
性も改善されると言う効果を見出したことにある。
ノ本発明の第2の特徴は時効処理状態の複合体に2次冷
間加工と最終熱処理を施すと、複合体を構成するそれぞ
れの合金から予想される以上に角ばり性が改善され、角
ばり性にすぐれた複合磁気特性が得られることである。
この角ばり性改善の効果は、本合金組成と同軸状複合体
加工および時効処理後の2次冷間加工と言う条件が満足
されて始めて得られるものであり、熱間加工時の同軸複
合界面での拡散接合により、後の冷間加工で接合界面に
引張応力が働いていることに基づく。本発明により、複
合磁気特性を有する半硬質磁性材料は次のようにして製
造される。
まず、所望に応じたHcの異なる2種の合金は1例とし
て示した第3図から選び出される。第3図は、上記合金
組成のうちCr含有量を7#)、Cu含有量を3%と一
定にし、CO,Nl,Fe量を変化させた合金群を11
00゜C加熱後水冷しその後加工率50%の第1次冷間
加工→600℃時効処理→加工率80#)の第2次冷間
加工→450℃最終熱処理の処理を行なつて得られたB
rl:.Hcの分布図である。これらの分布図は後述す
る合金組成範囲、熱処理温度範囲、加工条件のもとで多
数作製しておく。これらの図から選び出されたHcの異
なる2種の合金をそれぞれ高周波溶解炉などにより真空
中、大気中で溶解して鋳造し、これを900℃以上で加
熱鍛造し、2種の合金のいずれか一方をドリル又は押し
出し等で中空状に加工する。この中空部に他方の合金を
挿入して複合体とし900℃以上での熱間圧延又は溝ロ
ールと冷間加工とにより所定の線径まで断面減少させ、
この間酸洗、機械研磨により目的とするBg値が得られ
るよう複合体の皮材と芯材の断面積比を調整する。
引き続き900℃〜1200℃で加熱後水冷の溶体化処
理、加工率10%以上の1次冷間加工を行ない、さらに
550℃〜800℃の範囲の適当な温度で時効処理をし
た後、加工率30(!)以上の2次冷間加工を再度行な
い、次いで350℃〜550℃の範囲の適当な温度で最
終熱処理を行なう。このような製造方法によりBrlO
kG以上、小保磁力反転磁界Hb4O〜2000e1大
保磁力反転磁界HL6O〜3600e1零点磁束密度B
gO.8Br〜−0,8BrkG1反転透磁率μS3O
O以上G/0e1角ばり性のすぐれた磁気的自己保持形
継電器およびスイツチなどに適する半硬質磁性材料を容
易に量産製造することができる。ただし、この発明にお
いて各成分元素の量は次の理由により限定される。すな
わちCOlO%以下ではBrが低く、CO3O%以上で
は冷間加工性が著しく劣化し、製造価格も高価になり経
済的に不利である。又、それぞれNi5%、Cr2(F
f)Cul%の下限値以下にするとHcが著しく減少し
、逆にそれぞれNi2OCf)、Cr9%の上限値以上
では非磁性相(γ相)が安定となつてくるため高いBr
が得られない。Cu5%以上では鍛造と熱間加工が困難
となり、それぞれMO4%以上又はTi2%以上では冷
間加工が困難となる。なおNi+Cr+Cuの総量はそ
れぞれの必要範囲内でγ→α′(マルテンサイト)変態
開始温度Msが1500C〜200℃の間に存在するよ
う調整することが重要である。Msがこの温度範囲以外
の場合は2次冷間加工の効果は見られず、したがつて高
Brl高Hcおよび高角ばりな磁気特性は得られない。
熱間加工は加熱温度が900℃未満では複合体に加工割
れが生じるようになり、1200℃以上では複合界面で
の拡散が過度に進み複合磁気特性が劣化するため、好ま
しくは9000C〜1150゜Cの加熱温度が望ましい
900加C〜1200℃の加熱後に急冷する溶体化処理
は加熱中にγ単相の均一化を図り、室温で軟質のγ相を
得るのに必要な処理である。
この際、900℃未満では十分均質で安定なγ相を得る
ことは難しく、1200℃を越えると、複合界面の過度
な拡散が起こり、又過度な酸化のため酸化スケール除去
の量が増大し、必要なBg特性値の変動が著しく大きく
なる。引き続く加工率10%以上の1次冷間加工は非磁
性のγ相を強磁性のα7相に加工誘起変態させるために
必要な処理であり、この加工により組織の異方性化が起
こり、後の時効処理と加工で高HCl高Brl高角ばり
性が得られる組織状態となる。
ここで加工率が10%に達しないと加工誘起変態が不十
分なため、これらの効果が得られない。その後の時効処
理は1次冷間加工でα5相となつた組織の1部分にα5
→γの逆変態を生じさせ、Brは低下するもののHcを
増大させるが、この処理でもつとも重要なことは後の2
次冷間加工でさらに高Brl高Hcとなるようなα5相
とγ相との混相状態を得ることである。時効温度が55
0℃に達しない場合は十分な逆変態が進行し難く、後の
加工も困難になる。
また800℃を越えると、生じたγ相が後の冷間加工で
粗大なα5相に変態するため、Hcと角ばり性が著しく
低下する。時効処理に引続く2次冷間加工は、α5相と
γ相との混相においてγ相の1部を再度微細なα5相に
加工誘起変態させるとともに強磁性α5相の異方性を著
しく発達せるため、前述したように複合体のHc,Br
および角ばり性を著しく向上させる。
このような効果を得るには少なくとも30%以上の冷間
加工率が必要である。さらに、その後の350。
C〜550℃での最終時効処理では加工歪を除去し、角
ばり性が一層向上し、μsが増大する。この最終時効処
理が350℃に達しない場合は加工杢が除去されず、し
たがつて時効処理の効果がない。又、550℃をこえる
とαγの逆変態が進行するため、逆に角ばり性とBrが
低下する。以下、この発明を実施例により具体的に説明
する。
実施例 1 電子交換機の通話路スイツチに必要な複合磁性鉄心の製
造法について述べる。
小さなHcを示す合金(小Hc材)としてCO25Ol
)、Nll2%、Cr5.5%、Cu3Ol)、TiO
.2Ol)、残Fe合金と大きなHcを示す合金(大H
c材)としてCO2OOl)、Nil2(!)、Cr7
#)、Cu3O!)、MOl(f)、残Fe合金を選び
それぞれ真空中で溶解、鋳造し、これらを1000℃で
鍛造した後表面疵取を行ない、大Hc材を旋盤により穴
あけ加工を行ない中空状とする。
しかる後中空部に小Hc材を挿入嵌合して同軸状複合体
とする。この複合体を適当な線径まで110『Cの温度
で鍛造および熱間溝ロール加工をした後、グラインダー
と酸洗いにより線材表面を研削又は溶解し、Bgが−2
kG付近になるよう大Hc材と小Hc材の断面積比を1
:1に調整する。この後1100℃、30分〜1時間加
熱後水冷し、加工率50%の1次冷間線引き加工を行な
い直径4.0m7!Lφの複合線材を得た。これを60
0℃、1時間加熱後室温まで空冷した場合の複合磁化曲
線は第4図に示すとおりで若干のヘビ形磁化曲線を示す
のみである。さらに、この状態に加工率75%の2次冷
間線引き加工を行なつて得られた直径2.01#!φの
複合線材の複合磁化曲線は第5図に示すとおりでBr,
Hcとも増加し、Brl2.4kG,Hbl44Oe,
HL275Oe,Bg−1.7kG,us265G/0
eとなる。この後460℃、1時間加熱後室温まで空冷
した場合の複合磁化曲線は第6図に示すとおりでBrl
3.OkG,Hbl57Oe,HL329Oe,Bg−
1.8kG,μS462G/0eとなり角ばり性が向上
し、電子交換器の通話路スイツチに適する複合磁性鉄心
が得られた。実施例 2 小さなHcを示す合金(小Hc材)としてCO25%,
Nll2#),Cr3(f:),Cu3%,TiO.2
%,残Fe合金と大きなHcを示す合金(大Hc材)と
してCO25OA,Ni8Of),Cr5%,Cu3#
),TiO.5偶,残Fe合金をそれぞれ真空中で溶解
、鋳造し、これらを1000℃で鍛造した後表面疵取を
行ない、大Hc材を熱間押し出しにより中空状パイプと
する。
しかる後中空部に小Hc材を挿入嵌合して同軸状複合体
とする。この複合体を適当な線径まで1100℃の温度
で鍛造および熱間溝ロール加工をした後、グラインダー
と酸洗いにより線材表面を研削又は溶解し、Bgが0k
G付近になるよう大Hc材と小Hc材の断面積比を1.
2:1に調整する。この後1100℃、30分〜1時間
加熱後水冷し、加工率50%の1次冷間線引き加工を行
ない直径4.0熊φの複合線材とする。これを600℃
、1時間加熱後室温まで空冷し、さらに加工率75%の
2次冷間線引き加工を行ない直径2.0闘φの複合線材
を得る。これを450℃、1時間加熱後室温まで空冷し
た場合の複合磁化曲線は第7図に示すとおりでBrl5
.2kG,Hb55Oe,HL2OOOe,BgOkG
,μS5O7G/0eの複合磁気特性が得られた。実施
例 3 第1表は本発明の製造方法で得られた複合磁気特性の代
表例を示し、その組成をも併記して示す。
代表例.46.1、滝2、滝3、腐6、還8は、それぞ
れBg=0kGに調整した場合、Hb4OOe,5OO
e.lOOOe,l5OOe,2OOOeが得られる本
発明による製造方法を示す。代表例.464、准5、屋
6、滉7は同一組成、加工、熱処理条件でBgをそれぞ
れ−11kG,−1.8kG,0kG,9kGに調整し
た場合に、本発明により得られる複合磁気特性を示す。
本例腐4、應7のごとくBgの絶対値が大きい場合は断
面積の少ない大Hc材又は小Hc材を芯材とする必要が
ある。皮材とした場合は加工中に皮材が破壊し、加工不
能となる。なお代表例7f6.2と./F65の具体的
製造方法は実施例1及び実施例2に示した。代表例./
F68は、.462で大Hc材とした合金をHb約20
00eを得るために小Hc材とした本発明による製造方
法を示す。
代表例A69は小Hc材のBrが大Hc材のBrより小
さい場合にBg=0が得られる本発明による製造方法を
示す。
以上実施例からもわかるように、この発明はこれまでに
例のない複合磁気特性、例えば10kG以上のBrl4
O〜2000eの小保磁力反転磁界Hbl6O〜360
0eの大保持力反転磁界HLO.8Br〜−0.8Br
kGの零点磁束密度Bg,3OOG/0e以上の反転透
磁率μsを容易に得ることができ、磁気的自己保持形継
電器およびスイツチなどの材料として利用することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半硬質磁性材料の1例の磁化曲線を示す
図、第2図は本発明で目的とする複合磁化曲線の模式図
、第3図は本発明の複合磁気特性を得るために必要なF
e−CO−Ni−Cr−Cu系合金の合金組成と保磁力
(Hc)および残留磁束密度(Br)との関係を示す1
例の図、第4図および第5図は本発明にかかる製造途中
での複合磁化特性を示す図、第6図および第7図は本発
明による複合磁化特性を示す図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 鉄を主体として重量比にてCo10〜30%、Ni
    5〜20%、Cr2〜9%、Cu1〜5%の組成範囲か
    らなる合金および前記合金にさらにMoが4%以下、T
    iが2%以下を1種又は2種を含有する合金のうちから
    、所望に応じた保磁力の異なる2種の合金を選定し、そ
    れぞれ溶解、鍛造後同軸状複合体となし、900℃以上
    での熱間加工と冷間加工により所定の線径まで断面減少
    させ、その後900℃〜1200℃での溶体化処理、次
    いで加工率10%以上の1次冷間加工、550℃〜80
    0℃での時効処理、加工率30%以上の2次冷間加工、
    350〜550℃での最終熱処理を順次行なうことを特
    徴とする複合磁気特性を有する複合半硬質磁性材料の製
    造方法。
JP53008626A 1978-01-28 1978-01-28 複合磁気特性を有する複合半硬質磁性材料の製造方法 Expired JPS5923085B2 (ja)

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JPS503969A (ja) * 1973-05-16 1975-01-16
JPS5082592A (ja) * 1973-11-26 1975-07-04

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