JPS5935981B2 - Ｆｅ基磁気ヘツド用高透磁率合金および磁気記録再生ヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＳｉ、ＡをＩ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔをのうち少くと
も１種の元素および残部Ｆｅからなるかあるいはこれを
主成分とし、副成分としてＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃに、Ｍｏ
、Ｗ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｈｆ、希土類元素（Ｓｃ、Ｙ
およびランタン系元素）、Ｎｉ、Ｄｏ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｓ
ｎ、Ｓｂ、Ｂｅ、Ｂ、Ｐの少なくとも１種の元素と、少
量の不純物を含み、高透磁率を有するＦｅ基磁気ヘッド
用高透磁率合金に関するものである。

更に本発明はこれらＦｅ基磁気ヘッド用高透磁率合金よ
りなる磁気記録再生ヘツドに関するものである。本発明
者の一人はすでにＦｅ−Ｓｉ−Ａｔ系合金が高透磁率を
有することを発見し、かかる合金がもろく粉末になり易
いことからセンタストと称した（特公昭８−２４０９号
，１４−４７２１，４７２２，４７２３，４７２４号公
報）。

現在、センタストは磁気特性が優れ、硬度が高く．した
がつて耐摩耗性が良好であることから、磁気記録再生機
器（例えばＶＴＲおよびオーデイオテープレコーダ一）
における磁気ヘツド用磁性合金とし １（て使用されて
いる。現用のセンタストは優れた磁気特性と高い硬度と
を有するがもろいため、磁気ヘツドの製造は鋳塊を切断
、研削および研摩する成形加工法によつて行われている
。

しかしセンタストの鋳塊はピン１之ホールが多く、また
加工中にクラツクおよび欠けが発生し易いことなどが大
きな欠点とされ、成品の歩留りを著るしく低下させてい
る。従つてこれらセンタストの諸欠点を改善し、さらに
磁気特性、耐摩耗性および耐食性等の向上ならびに製造
の容２１易な新らしいセンタスト系合金の出現が望まれ
ている。本発明者らはセンタスト系合金に関する永年の
研究の結果、Ｓｉ３．Ｏ〜１３．０％，Ａｔ３．Ｏ〜１
３．０％とＧａ，Ｉｎ，Ｔｔのそれぞれ０．０１〜 ２
５．０ｑ６の少くとも１種の合計０．０１〜５．０％お
よび残部Ｆｅと少量の不純物とからなる合金がセンタス
トの磁気特性および耐摩耗性を損うことなく、鋳塊のピ
ンホールおよび成形加工時の欠けのないＦｅ基磁気ヘツ
ド用高透磁率合金であることを見３い出した。

Ｇａ，ＩｎおよびＴｔはセンタストの成分の一つである
Ａｔと同様にｂ族に属し、その性質もＡｔと相似してい
るため、センタスト系合金の磁気特性および耐摩耗性を
損うことなく、その溶湯３の流動性を良好にして鋳塊の
ピンホールを著るしく減少させ、また結晶粒界および粒
内の強度を高めて加工時のクラツクおよび欠けの発生を
阻止するものと考えられる。

また上記合金を主成分とし、さらに副成分とし・てＶ，
Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，ＭＯ，Ｗ，Ｃｕ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｈｆ
，希土類元素のそれぞれ０．０１〜 ５．０％，Ｎｉ，
ＣＯ，Ｍｎ（Ｄそれぞれ０．０１〜 ７．１％，Ｚｒ，
Ｓｎ，Ｓｂ，Ｂｅのそれぞれ０．０１〜 ３．０チおよ
びＢ，Ｐのそれぞれ０．０１〜 １．０％の少くとも１
種の元素の合計０．０１〜 ７．０％を含有する合金は
、上記合金の磁気特性、耐摩耗性、および耐食性をより
一層改善し、さらにピンホールおよび欠けがなく、成形
加工性の良好なＦｅ基磁気へツド用高透磁率合金である
ことを見い出した。

すなわち、本発明は初透磁率２０００以上、最大透磁率
４０００以上を有し、実効透磁率および硬度が高く、か
つ耐摩耗性、耐食性が良好で、ピンホールおよび欠けが
なく、成形加工性が優れ脆さのなくなつたＦｅ基磁気ヘ
ツド用高透磁率合金を提供するもので、高透磁率および
耐摩耗性を必要とする磁気記録機器の磁性材料として好
適である。伺、更に好ましい本発明合金はＳｉ５．Ｏ〜
１１．０チ， Ａｔ４．Ｏ〜８．０％とＧａ，Ｉｎ，Ｔ
ｔのそれぞれ０．０３〜 ３．０％の少くとも１種の合
計０．０３〜 ５．０％および残部Ｆｅからなるか、あ
るいはこれを主成分とし、さらに副成分としてＶ，Ｎｂ
，Ｔａ，Ｃｒ，ＭＯ，Ｗ，Ｃｕ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｈｆ，希
土類元素のそれぞれ０．０１〜 ３．０％， Ｎｉ，Ｃ
Ｏ，Ｍｎのそれぞれ０．０１〜 ５．０％，Ｚｒ，Ｓｎ
，Ｓｂ，Ｂｅのそれぞれ０．０１〜 ２．０％およびＢ
，Ｐのそれぞれ０．０１〜 ０．５１＄の少な＜とも１
種の元素の合計０．０１〜 ７．０％を含有する。

本発明の合金を造るには、先ずＳｉ３．Ｏ〜１３．０％
， Ａｔ３．Ｏ〜１３．０％とＧａ，Ｉｎ，Ｔｔのそれ
ぞれ０．０１〜 ５．０％の少くとも１種の合佃．０１
〜 ５．０％および残部Ｆｅの適当量又はこれを主成分
とし、副成分のＶ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，ＭＯ，Ｗ，Ｃｕ
，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｈｆ，希土類元素のそれぞれ０．０１〜
５．０１ｆ１，Ｎｉ，Ｃ０，Ｍｎのそれぞれ０．０１
〜 ７．０チ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｂｅのそれぞれ０．
０１〜 ３．０チおよびＢ，Ｐのそれぞれ０．０１〜
１．０チの少なくとも１種の元素の合計０．０１〜 ７
．０チとの適当量を空気中、好ましくは非酸化性雰囲気
（例えば水素、窒素、アルゴンなど）中あるいは真空中
において適当な溶解炉を用いて溶解した後、マンガン、
チタン、カルシウム合金、マグネシウム合金、その他の
脱酸剤、脱硫剤を少量添加してできるだけ不純物を取り
除き、充分に攪拌し、組成的に均一な溶融合金を得る。
次にこれを適当な形および大きさの鋳型に注入して健全
な鋳塊を得る。あるいは、この鋳塊より切断、研削およ
び放電加工または電解研削等によつて所要の成品を切り
出す。このようにして得た成品を水素中、その他の非酸
化性雰囲気中あるいは真空中で再結晶濶度（約６００℃
）以上融点以下の偏度で加熱し、ついで適当な速度で冷
却することにより磁気特性、耐摩耗性および耐食性が優
れ、ピンホールおよび欠けが少なく、成形加工性の良好
なＦｅ基磁気ヘツド用高透磁率合金が得られる。次に本
発明を実施例について述べる。実施例 １ 合金番号２０（ Ｓｉ９．Ｏ％，Ａｔ５．ｌ％，ＧａＯ
．８％、残部Ｆｅ）の合金の製造。

原料としては９９．９８％純度のシリコン、９９．９９
％純度のアルミニウム、ガリウムおよび電解鉄を用いた
。

試料を造るには、原料をまず全重量６ｋｇでアルミナ坩
堝に入れ、真空中で高周波誘導電気炉によつて溶かした
後よく攪拌して均質な溶融合金とした。次にこれを一辺
５０ｍｍ，高さ２００罵鵞の柱孔をもつ鋳型に注入した
。得られた鋳塊から、研削および放電加工法によつて外
径２３Ｅｍ，内径１５ＥｗＬ，厚さ０．３１ｍの環状板
を切り出し、これを１１５０℃の水素中で２時間加熱後
２００℃／時の冷却速度で熱処理を施しで磁気特性を測
淀した。欠けた数はＧＣ−１００Ｎ（商品名）の砥石を
使用し、回転数３０００ｒ．ｐ．ＩＴＬとし、熱処理を
施した３０×３０×５０？ｎ薦の柱状の鋳塊を７０ｍ薦
／ Ｍｉｎの一定速度で３０×１５×５０ｍ１の板に切
断した時の稜の欠けた数を表わしたものであり、ピンホ
ールの数はこの板をさらに鏡面仕上げした後顕微鏡で観
察されたピンホールの数である。また、ビツカース硬度
もこの板によつて測定した。点食数は耐食性の程度を示
すために、常偏において２０×２０ｍ麗の鏡面を有する
試料を３％食塩水に５時間浸漬した場合に発生した点食
の数である。磁気ヘツドチツプの摩耗量は試料を用いて
磁気ヘツドチツプを製造し、これを磁気テープ３００時
間走行後、チツプの摩耗量をタリサーフ表面組さ計によ
つて測定したものである。次に得られた諸特性を示す。
実施例 ２ 合金番号５５（Ｓｉ９．ｌ％， Ａｔ５．３％， Ｉｎ
ｌ．Ｏ％，残部Ｆｅ）の合金の製造原料は実施例１と同
じ純度の電解鉄、シリコン、アルミニウム、と９９．９
９％純度のインジウムを用いた。

試料の製造法、熱処理法および測定法は実施例１と同じ
である。次に得られた諸特性を示す。

実施例 ３ 合金番号９５（ Ｓｉ９．Ｏ％，Ａｔ５．６％，Ｔｔｌ
．３％，残部Ｆｅ）の合金の製造原料は実施例１と同じ
純度の電解鉄、シリＰンアルミニウムと９９．９９％純
度のタリウムを用いた。

試料の製造法、熱処理法および測定法は実施例１と同じ
である。次に得られた諸特性を示す。

さらに、Ｆｅ− Ｓｉ９．Ｏ％− Ａｔ５．６％合金に
Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｔをそれぞれ添加した場合の初透磁率μ
。

，最大透磁率μＭ，５ＭＨＺにおける実効透磁率μＥ，
点食数Ｎ、ビツカース硬度ＨＶ，磁気ヘツドチツプの摩
耗量Ａ，ピンホールの数ｍおよび稜の欠けた数ｎの諸特
性を第１図〜第３図に示す。第１図〜第３図から明らか
な如く、Ｇａ，Ｉｎ，およびＴｔの各添加はいずれの場
合もμ。，μＭ，μＥ，およびＨＶは増大して磁気特性
、耐摩耗性を改善し、またＮ，ｍ，ｎは著しく減少して
耐食性、成形加工性が良好となる。伺、代表的な合金の
特性を第１表に示した。

上記の実施例、第１表および第１図〜第３図から明らか
な如く、Ｓｉ３．Ｏ〜１３．０％，Ａｔ３．Ｏ〜１３．
０％とＧａ，Ｉｎ，丁ｔのそれぞれ０．０１〜 ５．０
％の少くとも１種の合計０．０１〜 ５．０Ｃ１６およ
び残部Ｆｅからなる合金は磁気特性、耐摩耗性、耐食性
が良好で、かつピンホールおよび欠けが少く成形加工性
が容易な磁気ヘツド用高透磁率合金である。さらに上述
した合金組成を主成分とし、副成分としてＶ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｃｒ，ＭＯ，Ｗ，Ｃｕ，Ｎｉ，ＣＯ，Ｍｎ，Ｇｅ，
Ｔｉ，Ｈｆ，希土類、元素Ｚｒの添加はμ。

およびμｍを高める効果があり、またＶ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｃｒ，ＭＯ，Ｗ，Ｍｎ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｓｎ
，Ｓｂ，Ｂｅ，希土類元素、Ｐ，Ｂの添加は実効透磁率
を高める効果があり、さらにＶ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍ
Ｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，希土類元素Ｓｎ，Ｓｂ，Ｂ
ｅ，Ｂ，Ｐの添加は硬度を高め耐摩耗性を向上する効果
があり、さらにまたＶ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｈｆ
，Ｚｒ，希土類元素、Ｓｎ，Ｓｂ，Ｂｅ，Ｂ，Ｐの添加
は結晶粒を微細にし、耐摩耗性を向上する効果があり、
さらにまたＣｒ，ＭＯ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｕ，Ｃ
Ｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｇｅ，希土類元素の添加は耐食性を高
める効果がある。

なお、副成分添加の効果を一括して表示すると第２表の
通りであり、さらに副成分を添加した代表的な合金の特
性を第３表に示す。また、本発明の合金（Ｆｅ−Ｓｉ９
．Ｏ％−Ａｔ５．６％−Ｔｔｌ．３％）に代表的な副成
分としてＮｂ，Ｃｒ，ＭＯ，希土類元素（たとえばＹ，
Ｃｅ，Ｌａ），Ｍｎ、を選び、それぞれ添加した場合を
添加しない場合に比較して初透磁μ。

、最大透磁率μ．、実効透磁率μ。、ビツカース硬度Ｈ
ｖ，結晶粒平均直径Ｄ、磁気ヘツドのチツプの摩耗量Ａ
、点検数Ｎについてその特性図を第４図〜第８図に示す
。オーデイオテーブレコーダ一｝よびＴＲ等の磁気記録
再生機器は、その構造上磁気テーブが磁気ヘツドに密接
して走行するため、ヘツドの摩耗が起り、音質あるいは
画質を損う。

従つてヘツドに用ろる合金はできるだけ硬度が高く、結
晶粒が微細で耐摩耗性に富んでいることが望まれる。ま
た磁気録音では１００ＫＨｚ以下の比較的低い周波数の
交流磁界によつて録音再生が行われるので、初透磁率訃
よび最大透磁率が大きいことが必要であるが、ＶＴＲの
場合には数１００ＫＨｚ〜数ＭＨｚの高い周波数の交流
磁界で録画再生が行われるので、この高い周波数範囲に
｝ける実効透磁率が大きいことが望まれる。さらに使用
環境に耐えるに充分な耐食性があることが望まれる。従
つて本発明合金は上述の諸特性が全く満足されるように
適宜副成分を選択するとよい。すなわち、第３表および
第４〜８図から明らかなように上記した少なくとも１種
の副成分を添加すると耐食性、硬度、初透磁率、最大透
磁率あるいは実効透磁率′は増大し、あるいは硬度が高
く、結晶粒が極めて微細となる。一般に、センタスト系
合金は硬度が高い程、あるいは結晶粒を微細にする程耐
摩耗性が向上することが知られている（特公昭−４６一
２７１４２号公報）が、本発明合金の磁気テーブに対す
るヘツドチツプの摩耗量は非常に少く、耐摩耗性が著し
く向上している。その上本発明合金はＧａ，ｌｎ，Ｔｔ
等．含有しているので、その鋳塊はピンホールが少なく
かつヘツド製造の工程中にクラツク卦よび欠けの発生が
少ないのが特長である。第４図〜第８図にはＦｅ−Ｓｉ
−Ａｔ−Ｔφ合金に対する副成分添加の場合の諸特性に
ついてのみ示したが、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｔ−Ｇａ｝よびＦ
ｅ一Ｓｉ−Ａｔ−１ｎ合金に対する副成分添加の場合も
同じような効果が得られる。

なＫ，本発明合金は上記のように磁気特性が優れている
ので、高い透磁率を必要とする一般の電気機器の磁性合
金としても利用される。

なおまた各実施例、表｝よび図面における合金は比較的
純度の高いＴｉ，Ｓｉ，Ａｔ，，Ｎｂ，Ｃｒ，ＭＯ，Ｗ
，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｂｅ，希土類元素．Ｐ卦よびＢ等を用い
たが、これらの代りに一般市販のこれらのフエロ合金、
母合金訃よびミツシユメタルを用いてもよい。

次に本発明において合金の組成をＳｉ３．Ｏ〜１３．０
％，Ａｔ３．Ｏ〜１３．０％とＧａ，Ｉｎ，Ｔｔのそれ
ぞれ０．０１〜５．０％の少くとも１種の合計０．０１
〜５．０％｝よび残部Ｆｅからなる合金、あるいはこれ
を主成分とし、副成分として添加する元素をＶ，Ｎｂ，
Ｔａ，Ｃｒ，ＭＯ，Ｗ，Ｃｕ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｈｆ，希土
類元素のそれぞれ０．０１〜５．０％，Ｎｉ，ＣＯ，Ｍ
ｎのそれぞれ０．０１〜７．０％、Ｚｒ，Ｓｎ，Ｓｂ，
Ｂｅのそれぞ幼．０１〜３．０％訃よびＢ，Ｐのそれぞ
れ０．０１〜１．０％の少くとも１種の元素の合計０．
０１〜７．０％と限定した理由は、各実施例、表訃よび
図面から明らかなように、上記組成範囲内では初透磁率
２０００以上、最大透磁率４０００以上で、硬度が高く
、耐摩耗性が良好で、かつピンホールおよび欠けが少く
成形加工性が良好であるが、Ｓｉｌ３．Ｏ％以上、Ａｔ
ｌ３．Ｏ％以上、Ｇａ９ｌｎかＴｔのそれぞれ５．０％
以上では初透磁率２０００以下、最大透磁率４０００以
下となり、また、Ｓｉ３．Ｏ％以下およびＡｔ３．Ｏ％
以下では透磁率、硬度が低いので磁気特性｝よび耐摩耗
性が悪くなり、さらにＧａ，Ｉｎ，Ｔｔのそれぞれ０．
０１％以下ではその添加効果が小さいからである。

また、副成分として添加する元素は，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ
，ＭＯ，Ｗ，Ｃｕ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｈｆ，希土類元素のそ
れぞれ５．０％以上、Ｎｉ，ＣＯ，Ｍｎのそれぞれ７．
０％以上、Ｚｒ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｂｅのそれぞれ３．０％
以上、Ｂ，Ｐのそれぞれ１．０％以上の添加で初透磁率
２０００以下、最大透磁率４０００以下となり、磁気ヘ
ツド用高透磁率合金として不適当となるからである。な
｝、快削性を付与するため、本発明の合金にさらにＣａ
，Ｔｅ，Ｓ，Ｓｅ，Ｐｂを磁気特性を損わない程度の少
量を添加してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂ〜第３図Ａ，Ｂはセンタスト（Ｆｅ−Ｓｉ
９．Ｏ％−Ａｔ５．６％合金）にＧａ，Ｉｎ，｝よびＴ
ｔをそれぞれ添加した場合の初透磁率μ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量比にてＳｉ３．０〜１３．０％、Ａｌ３．０〜
   １３．０％とＧａ、Ｉｎ、Ｔｌのそれぞれ０．０１〜５
   ．０％の少くとも１種の合計０．０１〜５．０％および
   残部Ｆｅと、少量の不純物とからなり、初透磁率２００
   ０以上、最大透磁率４０００以上を有することを特徴と
   するＦｅ基磁気ヘッド用高透磁率合金。 ２ 重量比にて、Ｓｉ５．０〜１１．０％、Ａｌ４．０
   〜８．０％とＧａ、Ｉｎ、Ｔｌのそれぞれの０．０３〜
   ３．０％の少くとも１種の合計０．０３〜５．０％およ
   び残部Ｆｅと少量の不純物とからなり、初透磁率２００
   ０以上、最大透磁率４０００以上を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のＦｅ基磁気ヘッド用高
   透磁率合金。 ３ 重量比にてＳｉ３．０〜１３．０％、Ａｌ３．０〜
   １３．０％とＧａ、Ｉｎ、Ｔｌのそれぞれ０．０１〜５
   ．０％の少くとも１種の合計０．０１〜５．０％および
   残部Ｆｅとを主成分とし、副成分としてＶ、Ｎｂ、Ｔａ
   、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｈｆ、希土類元
   素のそれぞれ０．０１〜５．０％、Ｎｉ、ＣＯ、Ｍｎの
   それぞれ０．０１〜７．０％、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｅ
   のそれぞれ０．０１〜３．０％、Ｂ、Ｐのそれぞれ０．
   ０１〜１．０％の少くとも１種の元素の合計０．０１〜
   ７．０％を含有し、初透磁率２０００以上、最大透磁率
   ４０００以上を有することを特徴とするＦｅ基磁気ヘッ
   ド用高透磁率合金。 ４ 重量比にてＳｉ３．０〜１３．０％、Ａｌ３．０〜
   １３．０％とＧａ、Ｉｎ、Ｔｌのそれぞれ０．０１〜５
   ．０％の少くとも１種の合計０．０１〜５．０％および
   残部Ｆｅと、少量の不純物とからなり、初透磁率２００
   ０以上、最大透磁率４０００以上を有するＦｅ基磁気ヘ
   ッド用高透磁率合金よりなる磁気記録再生ヘッド。 ５ 重量比にてＳｉ３．０、〜１３．０％、Ａｌ３．０
   〜１３．０％とＧａ、Ｉｎ、Ｔｌのそれぞれ０．０１〜
   ５．０％の少くとも１種の合計０．０１〜５．０％およ
   び残部Ｆｅとを主成分とし、副成分としてＶ、Ｎｂ、Ｔ
   ａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｈｆ、希土類
   元素のそれぞれ０．０１〜５．０％、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ
   のそれぞれ０．０１〜７．０％、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂ
   ｅのそれぞれ０．０１〜３．０％、Ｂ、Ｐのそれぞえ０
   ．０１〜１．０％の少くとも１種の元素の合計０．０１
   〜７．０％を含有し、初透磁率２０００以上、最大透磁
   率４０００以上を有するＦｅ基磁気ヘッド用高透磁率合
   金よりなる磁気記録再生ヘッド。