JPS6044808B2 - 磁気ヘツド用磁心の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気ヘツド用磁心の製造方法にかかり、鉄（Ｆ
ｅ）、珪素（Ｓｉ）およびアルミニウム一（．Ａｌ）を
主な成分とする磁気ヘツドに適した磁心を製造すること
のできる方法を提供しようとするものである。

磁気ヘツドは、よく知られているように、磁気テープや
磁気デイスクなどの記録媒体と接触し、摺動しながら使
用されるものである。

そのため、磁気ヘツドが比較的短時間に摩耗してしまう
ばかりでなく、磁気記録媒体との摺動による雑音が発生
するので、耐摩耗性がよく、雑音発生の少ない磁気ヘツ
ドが望まれている。さらに、近年になつて、磁気記録密
度の向上が強く要請されるようになつて来ており、より
短い波長で記録再生をすることのできる磁気ヘツドのｊ
製品化が望まれている。

短波長の信号を記録再生するための磁気ヘツドの磁心材
料としては、従来、鉄−ニツケル合金が多く用いられて
来ている。この材料は、透磁率々くほぼ２００００１磁
束密度がほぼ７０００Ｇと大きく、磁性材料として適し
たものである。ただ、これは比抵抗が６０μΩ−Ｇと低
いので、高周波での用途には、１００〜２００μｍの厚
さの薄板状磁心を積層して用いるのが、普通である。と
ころが、積層時、薄板を接着剤で貼り合わせなければな
らない。また、製品としての磁気へ”ツドとするために
は、それをさらに樹脂で固めてやらなければならない。
このような樹脂硬化により磁心が加圧されると、その加
圧力によつて透磁率が材料が本来もつている値よりも低
下してしまう。さらに、製造工程が多くなり、複雑化す
るので、好ましくない。そしてまた、この鉄−ニツケル
合金材料の硬度はビツカース硬度で１００〜２００と比
較的低く、それで作つた磁気ヘツドは摩耗しやすく、寿
命の比較的短いものである。ヘツド寿命の改善の目的で
、最近、フエライト磁心を用いた磁気ヘツドや、鉄−ア
ルミニウム系合金磁心などが使用されて来ている。前者
は比抵抗が１０〜１ＣＰΩ−Ｃｍと高く、積層磁心とす
る必要のない材料であり、また硬度が６００〜９００ビ
ツカースと高く、ヘツド摩耗がきわめて少ないなどの特
長を有している。ところが、これは磁束密度が３０００
〜５０００Ｇと比較的小さく、さらに短波長記録におい
ては磁気飽和による記録信号の歪みが問題となる。また
磁気テープなどの磁気記録媒体との摺動による雑音が大
きいという欠点ももつている。後者は硬度が５００ビツ
カースと高く、磁気記録媒体による摩耗はフエライト磁
心に比べると多いけれども、鉄一ニツケル合金に比較す
るとかなり小さい材料である。そして、その磁束密度も
８０００Ｇ以上と大きく、透磁率も１００００〜１５０
００と大きいので、ヘッド磁心として磁気記録媒体との
摺動時における摺動雑音もなく、記録時の歪もない理想
的な材料である。しかし、その比抵抗が８０μΩ−Ｇと
低いため、鉄−ニツケル合金と同じように積層磁心の形
で用いなければならず、磁気ヘツド製造工程が複雑にな
るだけでなく、上述の樹脂硬化に伴う加圧力よつて透磁
率が劣化するという欠点があつた。この合金は硬くて、
もろいため、圧延や打抜きなどの加工がしにくく、また
研削などの機械加工がフエライトより困難であり、ヘツ
ド磁心の成形がむずかしい。普通、鉄一珪素一アルミニ
ウム合金は原料金属を配合し、溶解し鋳造する。この鋳
造物を切断、研摩するなどの機械加工を施して１００〜
２００ｐｍ程度の薄板磁初を作る。ところが、一般に、
金属の鋳造物には引け巣やガスなどを内包する空孔があ
り、合金を磁心に加工する際に破壊の原因となる。そし
て、それが磁気ヘツドの磁気記録媒体と接触する面や磁
気ギヤツプになるときには、磁気ギヤツプの崩れや、接
触面のあれをひき起こしてしまう。さらに、磁気記録媒
体が磁気ヘツドにこすれることによつてけずれた粉末が
、その空孔に焼きついて、記録、再生わ不能にするとい
う問題もある。このように、従来の鉄一珪素−アルミニ
ウム系合金材料は、磁気ヘツドの磁心用材料としてきわ
めて優れた特長をもつているものの、加工性のよくない
材料であり、それに伴う磁心材質としての問題点のもつ
たものである。本発明は、溶湯鍛造法を製造工程に導入
することにより、上述のような問題点を解決することの
できる方法を提供しようとするものである。以下、その
詳細について述べる。機械加工性の非常に悪い材料を、
なるべく機械的加工をしないで、希望する形状のものに
しようという試みが、これまで種々なされている。

その一つに、溶湯を型内で加圧しながら凝固させる、い
わゆる溶湯鍛造法なる技術が研究され始めている。そし
て、一部、アルミニウム合金や銅合金といつた、融点が
低較的低い合金について、実用化されるようになつてい
る。しかしながら、鉄系合金材料のような融点の高い材
料については、まだ実用化されるに至つていない。発明
者らは、高融点合金材料である鉄一珪素−アルミニウム
系合金について、しかも磁気ヘツド磁心のような非常に
小さい形状のものについて、溶湯鍛造法を研究した結果
、本発明の方法を完成した。まず、所望の組成の鉄一珪
素一アルミニウム系合金を、不活性雰囲気中において、
高周波溶解法などを用いて溶解させる。

得られた溶湯を、コバルト−クロム鋼、インコネル合金
、オーステナイト系ステンレス鋼、モリブデン鋼、スチ
ール鋼、または、窒化珪素もしくは窒化ボロンなどの耐
高温材料て構成された型に入れ、５０〜２０００ｋ９／
ＣＩＬの圧力下で凝固させる。特に融点が１３００′Ｃ
以上と高い鉄一珪素−アルミニウム系合金材料を用い、
磁心のような小物を作ろうとすると、型に溶湯を入れた
瞬間に凝固が起り、本来の加圧下で凝固させることは厳
密に制御された条件下においてはじめて実現し得るもの
である。特に溶湯を型に入れて加圧するタイミング、加
圧速度および加圧時間なども、型形状寸法に依存したパ
ラメータであつて、最適な条件を選ばなければならない
。本発明におけるような磁気ヘツド磁心においては、加
圧タイミング、注湯後、溶湯温度にして１４００℃付近
であることが好ましい。また、加圧速度および加圧時間
は、それぞれ、１０ＣＴｎ／秒および１囲２程度が適当
である。溶湯鍛造法の材料としてはコバルト−クロム系
鋼がもつとも適しており、インコネル合金やオーステイ
ナイト系ステンレス鋼も使用するごとができる。これら
は、８００゜Ｃ程度の温度まで耐酸化性がよく、型変形
が小さいことによる。型温度は、実験の結果、２００℃
より低い温度では溶湯鍛造物にクラツクが入りやすく、
８００゜Ｃより高い温度では型変形が無視できなくなる
。程度に大きくなるので、２００〜８００′Ｃの範囲内
が適当である。溶湯鍛造法については、プランシャー式
、直接押し込み、および間接押し込みなどのいろいろな
方式について検討した。それによれば、プランシャー式
は、ひけ巣などの欠陥をなくすための溶湯鍛造圧力が、
他の方法の約２倍必要とする方法ことがわかつた。すな
わち、溶湯鍛造圧力としては、プランシャー式で２００
０ｋｇ／ＣＩＬ以上、直接押し込み法では５００ｋ９／
Ｃｌｌ以上、間接押し込み法では１０００ｋ９／Ｃｄ以
上を必要とする。磁気ヘツド磁心棒のような複雑な断面
形状のものを溶湯鍛造するときには、型として第１図に
示すような分割型を使用することが望ましい。

この型は、符号１，２で示される二つの部分に分けられ
、両者突合わせたときに、その間に、たとえば磁気ヘツ
ド磁心の断面形状の空間３が生ずるよう構成されている
。これは、型加工が容易であること、溶湯鍛造物の離型
が容易であること、および離型の際に溶湯鍛造物にクラ
ツクが生じないことといつた理由による。溶湯鍛造物の
特徴は、普通の鋳造法によるものに比べて、その粒子径
が非常に小さいことである。

すなわち、第２図Ａに示すように、溶湯鍛造物は、その
粒子径が２０ｐｍ前後である。これに対して、通常の鍛
造法によるものは、第２図Ｂに示すように、１００μｍ
程度の粒子径となる。このように、溶湯鍛造物は粒子径
が小さいものであるから、それを磁気ヘツド磁心として
使用すると、高周波領域での透磁率の高い磁心の得られ
ることがわかる。抗折力およびビツカース硬度について
は、溶湯鍛造物が通常の鋳造物に比べて優れていること
が確認された。

すなわち、鉄一珪素−アルミニウム系合金溶湯（温度１
４４０゜Ｃ）を、７００℃の温度の型に入れ、５００ｋ
９／Ｃｌｔの圧力で溶湯鍛造した。比較のため、鉄一珪
素一アルミニウム系合金を普通の鋳造法で作つた。これ
ら溶湯鍛造物と普通鋳造物を、それぞれ、縦１０Ｔ１Ｔ
ｍ１横５瓢、長さ５ｈの角材とし、それらを長さ方向に
１Ｔ１ｒｍの厚さに切断して、厚さ１ｗｔ１巾５７７！
７７！、長さ５−の板状の試料を８枚づつ得た。普通の
鋳造物については、引け巣の有無を特に厳密に調べ、そ
れがない試料４枚を、抗折力試験に供した。なお、溶湯
鍛造物から得た試料については、引け巣の存在がまつた
く認められず、８枚をそのまま抗折力試験に供した。ビ
ツカース硬度の試験は、１００ｙの荷重を３＠印加して
行なつた。それぞれの平均値は第１表にまとめて示す。
上表の結果から明らかなとおり、溶湯鍛造品は、普通鋳
造品に比べて、粒径が１桁小さくなり、抗折力が約１０
％向上し、硬度も約１８％向上している。

溶湯鍛造品で磁気ヘツド磁心を作る場合、材料の加工性
に非常に優れ、特に切断と研摩の際に欠けや割れなどが
生じなかつた。さらに、溶湯鍛造品は、加圧下で凝固が
行なわれているため、溶湯と型との接触がよく、急冷と
なつて偏析も少なく、均一で小さな粒径の材料が得られ
ている。これは、珪素１踵量％前後、アルミニウム６重
量％前後、チタン微量、および鉄残余の組成の合金にお
いて、ほとんど同じであることを確認した。さて、通常
の磁気特性の優れている鉄一珪素一アルミニウム系合金
を磁気ヘツド磁心として用いるとき、たとえばオーデイ
オヘツドでは、磁心をシールドケースに入れて樹脂モー
ルドし、それを硬化させた固定することが一般に行なわ
れている。

樹脂を硬化させると、一般に、それは収縮する。これに
より、磁心に応力が加えられるため、その透磁率が低下
してしまうことが認められた。そこで、このよう透磁率
の低下を生じないような、鉄一珪素−アルミニウム系合
金の組成域について、詳細に調べた。すなわち、直接押
込溶湯鍛造法で各種組成の合金材料を作り、それぞれか
ら外径８ｗｎ、内径４７ｒ０ｎ、厚さ０．１５薗の環状
磁心を作つた。これらの環状磁心を、５０ｐｐｍの酸素
を含む窒素雰囲気中において９００℃で２０時間熱処理
をしてから、それぞれに巻線を施した。そして、“１０
ｎ１０ｅ（ミリエルステツド）のレベルで、１ｋＨｚの
周波数における透磁率（μｍ）を測定した。次に、巻線
の施された磁心を、内径２５順、高さ１亡のアルミニウ
ム容器内の中央部分に位置させ、容器内にエポキシ樹脂
を充填して、１００℃の温度で硬化させた。この状態で
、それぞれについて、上述と同じ条件で透磁率（Ｐ２）
を測定した。その結果、樹脂硬化にともなう透磁率の劣
化には主として珪素の含有率に依存していることが明ら
かになつた。第３図に、鉄を８４．鍾量％一定とし、珪
・素とアルミニウムの比率を変化させたときの、透磁率
の変化する状態を示している。ただし、ここでは、鉄と
珪素、アルミニウムの合計量に対して、重量比で１００
ｔ０．５の割合で、チタン（Ｔｉ）を添加成分として含
ませておいた。図の破線１１は溶湯鍛造品をそのまま磁
心とした場合の特性であり、一点鎖線にはそれらを上述
の条件で熱処理したものを磁心とした場合の特性である
。実線１３はさらにそれらを上述の条件で樹脂モールド
したのちの特性である。樹脂モールドされた磁心におい
て、珪素が９．踵量％より少ないと、透磁率の値が小さ
くなり、それが９．８重量％付近でその値は極大となる
。そして、珪素の比率が高まり、アルミニウムの比率が
さがるに従つて、透磁率が低下する。樹脂モールド後に
おける透磁率がほぼ６０００以上で、樹脂モールドによ
る透磁率の変化率（μｍ−μ２）×１００／μｍの値が
正もしくはＯ〜一５０％の範囲内にある組成領域は、第
４図の斜線を付した四辺形の領域Ａである。その頂点の
組成の重量百分率を（鉄、珪素、アルミニウム）で表わ
すと、それぞれ（８４，９．７，６．３）（８４．５５
，９．７，５．７５）、（８４，１０．２５，５．７５
）、（８３．９，１０，６．１）である。ちなみに、こ
れまで使用されている鉄一珪素−アルミニウム系合金の
組成は、斜線を付した領域Ｂに含まれる。ところで、チ
タンを鉄一珪素−アルミニウム合金に微量添加している
のは、この合金の結晶粒径を小さくすることを目的とし
ている。

その量は、鉄、珪素およびアルミニウムの合計量１０鍾
量部に対して、０．１〜３重量部の範囲内であることが
望ましい。チタンが上記範囲より少ないと、それを添加
したことにより顕著な効果が認められない。すなわち、
チタン無添加では合金結晶の平均粒径がほぼ３００ｐｍ
であり、チタン０．５重量部のとき平均粒径ほぼ２００
ｐｍ１チタン１重量部のとき平均粒径８０μｍ１チタン
３重量部のとき平均粒径４０ｐｍと、チタン量が多くな
るに従つて平均粒径が単調に減少する。一方、チタン量
が磁気特性に及ぼす影響を調べたところ、チタンを添加
することによつて、高周波域ての透磁率を向上させるこ
とができる。鉄８４．５重量％、珪素９．鍾量％、およ
びアルミニウム５．９重量％からなる組成の合金を、普
通の鋳造法で作り、それを外径８朗、内径４ＷｒＩｆＬ
１厚さ０．１５７Ｔ０ｎの円環状に加工して、巻線を３
０ターン施した試料は、第５図の実線１０１の周波数一
透磁率特性を示した。ところが、上記組成を基本とし、
これにチタンを重量比で１００対１の割合で含ませた普
通の鋳造法による合金試料は、上述と同じ条件下で測定
したところ、第５図の破線１０２のような周波数、透磁
率特性を示した。これら明らかなように、チタンは高い
周波数域における透磁率を向上させるのに効果のあるも
のである。ところが、チタン量を０．５重量部と少なく
しても、溶湯鍛造法による合金試料は、同じ測定条件で
、第５図の一点鎖線１０３のような周波数一透磁率特性
を示した。これから明らかなとおり、溶湯鍛造法によれ
ば、チタン量が少なくても、周波数特性を効果的に向上
させることができる。ところが、チタン量が多くなると
、低周波数での透磁率の低下がいちぢるしくなるので、
鉄、珪素およびアルミニウムからなる基本組成１００重
量部に対して、チタンは３重量部以下とすることが望ま
しい。なお、上記各試料は、鋳造後、あるいは溶湯鍛造
後、熱処理をしてその磁気特性を回復させている。合金
の結晶粒径を小さくするための元素としては、チタン以
外にも、バナジウム（Ｖ）やクロムム（Ｃｒ）、マンガ
ン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（ＭＯ）、タング
ステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）
、錫（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、稀土類元素も有効で
あり、これらを単独であるいは複数組合わせて使用する
ことができる。

溶湯鍛造法で作られた磁心は、加圧下で凝固させている
ので、そのままではかなりの歪をもつている。

そのため、磁気特性はもともともつている特性よりも低
下している。これを熱処理すると、歪が緩和され、磁気
特性が回復する。たとえば、鉄８４．５重量％、珪素９
．鍾量％、およびアルミニウム５．踵量％の基本組成１
０呼量部に対してチタンを０．５重量部を加えて、普通
の鋳造法と溶湯鍛造法でそれぞれ合金を作つた。これら
をそれぞれ外径８ＴＩｒ！ＲＬ、内径４Ｔｆ０ｎ、厚さ
０．１５喘の円環状磁心に加工し、９００℃の温度で加
熱して、１ｋＨｚでの透磁率の回復について調べた。そ
れによれば、溶湯鍛造法で作つた合金の特性回復は第６
図の実線１１１に示すとおりてあり、普通鋳造法による
合金は同図破線１１２に示すような特性の回復を示した
。これから明らかなように、溶湯鍛造法で作られた合金
の特性を回復させるには、時間以上の処理時間を必要と
している。上述の熱処理は磁気特性の回復を目的として
いるが、熱処理雰囲気を、酸素を１〜５００ｐｐｍ含ま
せた、窒素またはアルゴンをはじめとする不活性ガスと
することにより、磁気特性の回復だけでなく、耐摩耗性
を向上させることができることを見出した。

雰囲気中の酸素濃度が１ｐｐｍよりも低いと、磁気ヘツ
ド磁心の耐摩耗性を向上させるという効果が十分でなく
、また、それが５００ｐｐｍよりも高いと、磁心表面が
酸化してしまい、磁心内部の耐摩耗性を向上させること
ができない。工業用窒素ガスは、一般に酸素をほぼ５０
ｐｐｍ含んでいるので、これを使用すると、きわめてよ
い結果がもたらされるだけでなく、経済的でもある。工
業用窒素ガス中において磁気ヘツド磁心を添処理すると
、そその表面の耐摩耗性がもつとも高く、内部へ向かう
に従つてそれが低下する耐摩耗層が形成される。実験に
よれば、この耐摩耗層の有効厚さは約１００μｍと判断
される。したがつて、磁心の厚さを２００μｍとすれば
、全体の耐摩耗性が向上する。第７図に、酸素を５０ｐ
ｐｍ含む窒素中で加時間処理したときの、処理温度と摩
耗量との関係を示す。摩耗量の測定は、トラツク巾２０
０ｐｍの磁気ヘツドを、初期ヘツド突出量１８０ｐｍと
して固定し、二酸化クロム（ＣｒＯ２）を磁性材料とす
る市販の磁気テープと接触させ、両者の相対速度を１２
１１１／秒として、２叫間摺動させてから、行なつた。
図から明らかなように、処理温度が９００〜１０００゜
Ｃの範囲内のとき、摩耗量が２０μｍ以下と非常に少な
くなつた。このような耐摩耗効果は、１０時間熱処理す
ると明らかに認められ始め、２０〜３０時間でほぼ飽和
状態になることが実験により確認された。このことから
、耐摩耗性を十分に向上させるには、２（ロ）間以上熱
処理することが望ましい。実際の使用状態でその耐摩耗
性を検討したところ、非常に優れた効果が認められた。
すなわち、熱処理を施した磁心を使用して磁気ヘツドを
構成し、これを力セツトテープレコーダに組込んだ。そ
して、テープレコーダにテープカセツトを装填し、４．
７５ｃＴｎ／秒の速度でγ一酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を磁
性体とする磁気テープを走行させた。それによると、１
００ｆ＠間使用して、摩耗量が３μｍであつた。熱処理
をしなかつたときには、同じ条件で１５μｍ摩耗した。
上述のような耐摩耗性を向上させることのできる熱処理
時間と透磁率との関係から、磁気特性を回復させるため
にも有効であることがわかる。

溶湯鍛造法で作られた鉄一珪素一アルミニウムーチタン
合金を用いて、オーデイオカセツトステレオヘツドを作
り、その性能を検討した。

厚さ２００ｐｍの磁心片を３枚接着して一体化し、トラ
ツク巾６００μｍの磁心を構成して、磁気シールドケー
スにエポキシ樹脂でモールドし、磁気ヘツドとした。そ
のギヤツプ巾は１〜１．５μｍ１ギヤツプ深さは１５０
〜２００μｍとした。比較のために、ニツケル（Ｎｉ）
一鉄系合金を用いた磁気ヘツドと、従来の方法で作られ
た鉄一珪素−アルミニウム系合金磁気ヘツドを、同じ仕
様で作つた。その結果を第２表にまとめて示す。一珪素
−アルミニウム系合金の磁心を用いた磁気ヘツドは、オ
ーデイオカセツトテープレコーダにおいても、非常に優
れた録音再生特性を与えるばかりてなく、とりわけ耐摩
耗特性においては、３μｍ／１０００１１寺間という走
行特性を示した。

これはフエライトヘツドに匹適する耐摩耗性である。こ
のように、本発明の方法によれば、機械加工のきわめて
困難であつた鉄一珪素−アルミニウム系合金を、溶湯鍛
造法という技術を応用し、溶湯から直接磁気ヘツドの磁
心形状に鍛造することにより、複雑な加工工程を省き、
非常に精度よく作れるようになつた。

また、この溶湯鍛造で得られた磁心は、普通の鋳造法で
得られた磁心に比べて、その結晶粒径が約１桁小さく、
かつ抗折力や硬度などの機械的性質の向上がはかられる
ため、たとえ機械加工を施すにしてもそれが非常に容易
になる。特に、粒子径が小さいため、欠けや割れといつ
た、いわゆるチツピングが発生しないという特徴ももつ
ている。ここでは、特にオーデイオーヘツドについても
結果を述べたが、ビデイオヘツドに適用しても優れた特
性を得ることができるのは言うまでもないことである。
第７図に、二酸化クロムを磁性材料とする市販磁気テー
プと、相対速度１２ｒＴ１／秒で摺動させたときの、摺
動時間と磁一心の摩耗量（Δ１／１０）×１００との関
係を示す。ここで、１０は初期のギヤツプ深さで試験の
ため５００μｍとした。ΔＩは摩耗量である。また、ト
ラツク巾２００ｐｍ１ヘツド突出量は１８０ｐｍとした
。図の斜線を付した領域１２１が、溶湯鍛造法．で従作
り、さらに熱処理した合金を使用した磁気ヘツドの摩耗
特性である。これに対して、斜線を付した領域１２２が
、普通の鋳造法で作られた合金を使用した磁気ヘツドの
摩耗特性である。これから、本発明の方法によれば、非
常に摩耗が少な．く、現用のフエライト磁気ヘツドに匹
適する耐摩耗性を示している。以下、実施例をあげて説
明する。

実施例 １ 鉄８４．踵量％、珪素９・８重量％、およびアルミニウ
ム５．踵量％からなる基本組成に、チタンを重量比で１
０（７）０．５の割合になるよう添加した出発材料を、
アルミナルツボに入れ、アルゴン雰囲気中において、１
４４０′Ｃの温度に加熱して溶解させた。

この溶湯を、第９図に示すプランシャー溶湯鍛造型の下
うす２０１に、７０〜２００ｙの範囲内で量を変えて入
れた。そして、上パンチ２０２で加圧しながら、溶湯２
０３を凝固させた。このとき、溶湯量、溶湯温度、溶湯
鍛造圧力、鍛造厚さ、上パンチ温度および下うす温度を
種々変えた。得られた溶湯鍛造物それぞれを細かく切断
して、引け巣などの欠陥の有無を詳細に調べた。その結
果を第３表に示す。この表から明らかなよう６に、下う
す温度を２００℃以上とし、溶湯鍛造圧力を２０００ｋ
９／Ｃｒｌ以上としたとき、溶湯量を選ぶことによつて
、引け巣などの欠陥がない。

実施例 ２ 実施例１と同じ組成の合金溶湯を作り、第１０図に示す
ような、直接押込溶湯鍛造型を用いて第１１図に示す形
状に溶湯鍛造した。

図において、２１１は下うす、２１２は、上パンチ、２
１３は溶湯である。溶湯量、溶湯温度、溶湯鍛造圧力、
上パジチ温度、下パンチ温度を種々変えたときの、引け
巣の有無を調べた。

その結果を第４表にまとめて示す。この型では、プラン
シャー式の型と異なり、上パンチ２１２で加圧する際、
溶湯２１３が移動する。

溶湯鍛造圧力が１０００ｋ９／Ｃｊｌでも、合金中の引
け巣などの欠陥を認めることができず、プランシャー式
の型を用いたときよりも溶湯鍛造圧力を低くすることが
できた。＊ＲＴは室温 実施例 ３ 実施例１と同じ組成の合金溶湯を作り、第１２図に示す
ように間接押込鍛造型を用いて、溶湯鍛造した。

図において、２２１は下うす、２２２は上パンチ、２２
３は溶湯である。間接押込鍛造法においては、直接押込
鍛造法と同じく、溶湯鍛造の際、溶湯が移動る。

しかし、直接押込鍛造法では、溶湯が下うすと上パンチ
と下うすとの間で直接加圧されるのに対して、間接押込
鍛造法では溶湯が間接的に加圧され、凝固してからは必
要部分２２４が加圧されないので、ひび割れなどがはい
らない。得られた試料の形状、および必要部分の寸法を
、第１３図に示す。溶湯量、溶湯温度、溶湯鍛造圧力、
上パンチ温度、下うす温度、それら条件にもとづいて得
られた合金の引け巣の有無を、第５表に示す。これあら
、上パンチ温度を５００〜７５０℃とし、溶湯鍛造圧力
を１００ｋ９／Ｃｌｔ以上としたとき、引け巣の生じな
いとがわかる。実施例 ４ 第１４図に示す形状の磁心棒を作るために、第１０図の
直接押込溶湯鍛造型の上パンチ２１２を、第１図に示し
たように二分割したステライト鋼で構成した。

実施例１と同じ組成１４４０℃の温度で溶解した合金溶
湯を下うすに注湯した。それから、あらかじめ７００゜
Ｃの温度に加熱しておいた上パンチで、下うす内の溶湯
を１０００ｋ９／ｄの圧力で加圧しながら、溶湯を凝固
させた。それから、上パンチを抜き、それを分離させて
、第１４図に示す形状の磁心棒を得た。この磁心棒を、
、ブレードソーを用いて、２００μｍの厚さに切断して
、磁心を作つた。上述のような型を用いて行なつた実験
によれば、引け巣のない磁心棒を作るための条件は、ス
テライト鋼の上パンチの温度が２００〜８００℃、溶湯
鍛造圧力が５００〜２０００ｋｇ／Ｃｌｔである。

加圧時間は゛５〜ｍ秒の範囲であればよく、凝固が完全
に終わるまて加圧し、凝固の終了と同時に圧力を抜くの
が望ましい。加圧時間は、型の形状、寸法に依存するの
で、型に応じてその都度設定しなければならない。上パ
ンチ温度が２００℃よりも低いと、溶湯鍛造された磁心
棒を型から外すのに時間を要し、熱応力によつて磁心棒
にクラツクを生じやすい。上パンチ温度が８００℃より
も高いと、型の材料強度の面から型変形を起こしわすく
なる。また、溶湯鍛造圧力が５００ｋ９／Ｃｒｉより低
いと、第１５図の肉厚の大きい角部分２３１，２３２に
引け巣が生じやすい。それが２０００ｋｇ／Ｃｌｔより
高くなると、高温度下では型の変形が起こり、型を繰返
し使用することができなくなる。実施例 ５ 実施例４において、型をＳＵＳ３Ｏ４やＳＵＳ３ｌＯの
ステンレス鋼、コバルト−クロム鋼、インコネル合金、
窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）およびモリブデン鋼でそれぞれ
構成して、溶湯温度１４４０℃型温度７００℃、および
溶湯鍛造圧力５００ｋｇ／ｃｌの条件で４０回繰返し使
用した。

この繰返し使用により、型がどの程度変形するか調べた
。（１）ステンレス鋼で型を構成した場合 高温度下における耐酸化性が非常に優れている。

とりわけＳＵＳ３ｌＯが優れていた。型の変形は、第１
４図に示す形状の磁心棒の長さで、ほぼ３００μｍであ
つた。これから、ステンレス鋼による型は、数多くの繰
返し使用に耐え得るものであることがわかる。（２）モ
リブデン鋼で型を構成した場合 モリブデン鋼は高温度に耐え得る材料であるが、酸化さ
れやすい。

そのため、アルゴン雰囲気中で溶湯鍛造に使用した。鉄
一珪素−アルミニウム系合金溶湯（温度１４４０゜Ｃ）
を型内に入れると、この合金溶湯とモリブデン鋼との反
応が、型表面で生ずるのが認められた。

このため、モリブデン鋼は型材料として使用するときに
は、反応による影響を十分配慮する必要がある。（３）
コバルト−クロム鋼で型を構成した場合コバルト−クロ
ム鋼は、耐酸化性に優れ、高温度下での機械的強度も大
きい。

第１４図に示す磁心棒を４（自）溶湯鍛造して作つたが
、型変形はその長さ方向でほぼ１００μｍであつた。（
４）インコネル合金で型を構成した場合インコネル合金
は、コバルト−クロム鋼と比較して、高温耐酸化性がほ
ぼ同等であり、高温度下での機械的強度にやや劣つてい
る。

実験によれば４０回の繰辺し使用で、第１４図の磁心棒
の長さ方向においてほぼ２００ｐｍの型変形を生じた。
（５）窒化珪素で型を構成した場合 窒化珪素材はセラミツクスであり、急熱、急冷に十分に
耐え得る材料として注目されていた。

しかし、実験によれば、第１４図に示すような複雑な形
状のものを溶湯鍛造で作ろうとすると、溶湯が型内で凝
固したとき、離型が非常に困難である。その理由として
は、鉄一珪素一アルミニウム系合金と、窒化珪素の熱膨
張係数があまりに違いすぎることをあげることができる
。すなわち、２０〜９５０℃での前者の熱膨張係数が１
８刈０−６／℃であるのに対し、２５〜１１００゜Ｃで
の後者のそれは３．２×１０−６／℃てある。したがつ
て、窒化珪素は、簡単な形状の合金を得ようとするとき
に使用することが望ましい。実施例 ６ 純度９９．９％以上の電解鉄、純度９９．９％以上のア
ルミニウム、および純度９９．９９９％以上の珪素を原
料とし、第６表の組成比率になるよう配合するとともに
、これら三成分の合計量とチタンとの重量比が１００：
０．５の割合になるよう、チタンをそれに加えた。

配合物それぞれについて、５００ダをアルミナボートに
入れ、アルゴン雰囲気中で高周波溶解した。得られた合
金溶湯を溶湯鍛造して、厚さ７７０Ｆ７！の合金板を作
つた、この板から、外径８７ｎｍ１内径４Ｔ！Ｒｌｎの
環状体を、放電加工法によつて打抜き、さらにそれを切
断、研摩して、外径８Ｔ！Ｕｎｌ内径４Ｔ！Ｒｌｌｔｌ
厚さ０．１５Ｔｒ１ｍの環状磁心を作つた。これに３０
ターンの巻線を施し、マツクスウエルブリツジ法で１Ｋ
Ｈｚの周波数における透磁率を測定した。次に、酸素を
５０ｐｐｍ含む窒素雰囲気中において、９００℃の温度
で２Ｃ＠間熱処理してから、同じ方法で１ＫＨｚでの透
磁率（μｍ）を測定した。それから、内径２５Ｔ０ｔ１
深さ１０Ｔｒ＄Ｌのアルミニウム溶器内に、その中央部
分に位置するよう保持して、エポキシ樹脂を充填して、
１００℃でそれを硬化させた。このようにしあ樹脂モー
ルドした磁心について、上述と同じ方法で１ＫＨｚにお
ける透磁率（μ２）を測定した。各組成の試料の組成点
を第４図に、またその透磁率μｍ，μ２および変化率（
μｍ−μ２）×１００／μｍを第６表にまとめて示す。

これから明らかなように、組成り，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｋ，Ｌ
は、樹脂モールド後の透磁率μ２が大きく、かつ樹脂モ
ールドによる透磁率の低下が少ないか、または増大して
いる。実際に使用するためにもつとも好ましい合金は、
珪素量が９．８重量％である組成Ｋのものである。樹脂
モールドの有無にかかわらず、透磁率が高く、また樹脂
モールドによる透磁率の変化もきわめて小さいことは注
目すべきことである。すなわち、これは、磁気ヘツドと
するとき、その磁気特性を予測することができ、かつま
たはそのばらつきも小さいことを意味する。以上説明し
たように、本発明の方法によ：機械的強度、硬度の高い
鉄一珪素−アルミ「合金を作ることができ、さらには磁
気特・Ｖ１れ、耐摩耗性のい磁気ヘツド磁心を得るこｌ
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の磁気ヘツド用磁心の隻法において使
用する溶湯鍛造型の要部を示す、車方向と垂直な断面図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 合金組成を鉄、珪素およびアルミニウムの三角組成
   図で表したとき、その組成図において下記組成点 I 、
   II、III、IVを頂点とする四辺形の領域に組成比率が存
   在する合金組成物を溶湯鍛造型に入れて加圧凝固した後
   、磁心形状に加工してから、それを、１〜５００ｐｐｍ
   の酸素を含む不活性雰囲中で熱処理して、磁気特性を回
   復させ、かつ耐摩耗性を向上させることを特徴とする磁
   気ヘッド用磁心の製造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項の記載において、熱処理を９
   ００〜１０００℃の範囲内の温度で１０時間以上実施す
   ることを特徴とする磁気ヘッド用磁心の製造方法。 ３ 特許請求の範囲第１項の記載において、合金組成を
   鉄、珪素およびアルミニウムの三角組成図で表わしたと
   き、その組成図において下記組成点ｉ、ｉｉ、ｉｉｉ、
   ｉｖを頂点とする四辺形の領域に組成比率が存在するこ
   とを特徴とする磁気ヘッド用磁心の製造方法。 ４ 特許請求の範囲第１項の記載において、合金組成を
   鉄、珪素およびアルミニウムの三角組成図で表わしたと
   き、その組成図において下記組成点 I 、II、III、IVを
   頂点とする四辺形の領域に組成比率が存在し、かつ添加
   成分としてチタン、バナジウム、クロム、マンガン、銅
   、モリブデン、タングステン、ジルコニウム、ニオブ、
   錫、タンタル、および稀土類元素の群から選択された少
   なくとも１種を微量含ませいることを特徴とする磁気ヘ
   ッド用磁心の製造方法。 ５ 特許請求の範囲第４項の記載において、添加成分と
   してチタンを使用し、鉄、珪素およびアルミニウムの合
   計量１００重量部に対してチタンを０．１〜３重量部を
   含ませていることを特徴とする磁気ヘッド用磁心の製造
   方法。 ６ 特許請求の範囲第１項の記載において、合金組成を
   鉄、珪素およびアルミニウムの三角組成図で表したとき
   、その組成図において下記組成点ｉ、ｉｉ、ｉｉｉ、ｉ
   を頂点とする四辺形の領域に組成比率が存在し、かつ添
   加成分としてチタン、バナジウム、クロム、マンガン、
   銅、モリブデン、タングステン、ジルコニウム、ニオブ
   、錫、タンタル、および稀土類元素の群から選択された
   少なくとも１種を微量含ませていることを特徴とする磁
   気ヘッド用磁心の製造方法。 ７ 特許請求の範囲第６項の記載において、添加成分と
   してチタンを使用し、鉄、珪素およびアルミニウムの合
   計量１００重量部に対して、チタンを０．１〜３重量部
   含させていることを特徴とする磁気ヘッド用磁心の製造
   方法。 ８ 特許請求の範囲第１項の記載において、コバルト−
   クロム鋼、インコネル合金、またはオーステナイト系ス
   テンレス鋼からなる溶湯鍛造型を使用することを特徴と
   する磁気ヘッド用磁心の製造方法。