JPS61163252A - Manufacture of magnetic co-fe-al-b alloy - Google Patents

Manufacture of magnetic co-fe-al-b alloy

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JPS61163252A
JPS61163252A JP60003075A JP307585A JPS61163252A JP S61163252 A JPS61163252 A JP S61163252A JP 60003075 A JP60003075 A JP 60003075A JP 307585 A JP307585 A JP 307585A JP S61163252 A JPS61163252 A JP S61163252A
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JP
Japan
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temperature
solidified
ingot
mold
temp
Prior art date
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Pending
Application number
JP60003075A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiji Nakamura
英二 中村
Masao Shimizu
清水 正雄
Shigenori Sugizaki
杉崎 重徳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent the cracking of a solidified body of a magnetic material contg. Co, Fe, Al and B by uniformly holding the whole of the solidified body at a prescribed temp. close to the solidifying temp. and by cooling the solidified body. CONSTITUTION:A magnetic material contg. essentially Co, Fe, Al and B is melted and solidified, and the whole of the solidified body is uniformly held at a temp. between the solidifying temp. and a temp. >=100 deg.C below the solidifying temp. The solidified body is then cooled. Thus, a sound ingot with no crack is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は高透磁率磁性材料の製造方法、特にはCo −
Fe −Al −B系の金属磁性材料をクラックのない
健全なインゴットとして取得する方法に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for producing a high permeability magnetic material, particularly a method for producing a Co-
The present invention relates to a method for obtaining a Fe-Al-B metal magnetic material as a crack-free and sound ingot.

(従来の技術) 高性能の磁気記録媒体の開発に伴なって高性能磁気ヘッ
ド材料が必要とされ、保磁力Hcが1,000工ルステ
ツド以上の記録媒体用としては磁束密度Bioが7,0
00ガウス以上の材料が必要とされているが、これにつ
いては狭トラツク化のために良精密加工性も同時に満た
すものであることが要求されている。
(Prior Art) With the development of high-performance magnetic recording media, high-performance magnetic head materials are required.
A material with a strength of 0.00 Gauss or higher is required, and it is also required that this material satisfies good precision machinability in order to narrow the track.

しかしこれまで酸化物記録媒体用に用いられてきている
Ni−Zn、Mn−Zn系のフェライトはBooが高々
e、oooガウスであるために高性能金属記録媒体とし
ての特性を十分に引出すことができなかった。そのため
このヘッド材料についてはセンダスト、アモルファス合
金などの研究が進められているが、センダストについて
は熱処理、接着技術、摺動面の変質などに問題があり、
アモルファス合金には熱処理、接着、トラック加工など
の問題があるためこれらは試作の段階に止まっており、
実用化には至っていない。
However, the Ni-Zn and Mn-Zn-based ferrites that have been used for oxide recording media so far have a Boo of e or ooo Gauss at most, so it is difficult to fully bring out the characteristics as a high-performance metal recording medium. could not. For this reason, research into head materials such as Sendust and amorphous alloys is underway, but Sendust has problems with heat treatment, adhesion technology, deterioration of the sliding surface, etc.
Amorphous alloys have problems with heat treatment, adhesion, track processing, etc., so these are still at the prototype stage.
It has not yet been put into practical use.

そのため、この種の磁性材料としては硬くて耐摩耗性に
すぐれており、高磁気特性をもっているCo −Fe 
−Al −B系の合金が注目されるようになっており、
これについては加工技術の進展によって加工に関する問
題が解決され、その高い硬度が耐摩耗性を向上させるし
、精密加工性がよいという長所が認められるようになっ
てきているが、これにはそれが硬胞材料であるためにク
ランクのない健全なインゴットを得ることが非常に難し
いという不利がある。
Therefore, as a magnetic material of this type, Co-Fe is hard, has excellent wear resistance, and has high magnetic properties.
-Al-B alloys are attracting attention,
With the advancement of processing technology, problems related to processing have been solved, and the advantages of high hardness improving wear resistance and precision machinability are being recognized. It has the disadvantage that it is very difficult to obtain a sound ingot without cranks because it is a hard cell material.

すなわちCo −Fe −Al −B系合金の製造方法
としては従来、溶解凝固法(特公昭43−14591号
公報参照)、反応焼結法(特公昭43−14591号公
報参照)、はう素拡散法(特公昭55−12085号公
報参照)などが知られているが、この種の合金を高周波
で溶解し鋳型中で凝固させる溶解凝固法ではインゴット
に多くのクラックが発生してインゴットに割れが生じる
ために、このインゴットの破片からコアを切出すという
方法が採らているが、これにはマイクロクラックの存在
、不定形の破片からのコア取りのために非常に収率が悪
いという不利がある。また焼結反応法については200
時間位の焼結時間が必要とされるという不利があるし、
これには合金が焼結体として得られるためにミクロンオ
ーダーの精密加工を施こすことが難しいという欠点があ
り、はう素拡散法は母材の溶解凝固、熱間たん造圧延、
冷間圧延後にほう素を浸漬し、ついで拡散熱処理すると
いう工程で行なわれるものであるために工程が長く、し
かも得られるものの磁気特性の再現に不安があるという
欠点がある。
In other words, conventional methods for producing Co-Fe-Al-B alloys include the melt solidification method (see Japanese Patent Publication No. 43-14591), the reaction sintering method (see Japanese Patent Publication No. 43-14591), and the boron diffusion method. (Refer to Japanese Patent Publication No. 55-12085). However, in the melting and solidifying method in which this type of alloy is melted with high frequency and solidified in a mold, many cracks occur in the ingot. In order to produce this, a method has been adopted in which the core is cut out from the fragments of this ingot, but this method has the disadvantage of a very low yield due to the presence of microcracks and the removal of the core from irregularly shaped fragments. . Regarding the sintering reaction method, 200
It has the disadvantage that it requires a sintering time of about 1 hour.
This method has the disadvantage that it is difficult to perform precision machining on the micron order because the alloy is obtained as a sintered body.
Since it is carried out through the steps of immersing it in boron after cold rolling and then subjecting it to a diffusion heat treatment, it has the disadvantage that the process is long and there are concerns about reproducing the magnetic properties of the obtained product.

(発明の構成) 本発明はこのような不利を解決した高透磁率磁性材料と
してのCo −Fe −Al −B基磁性材料の製造方
法に関するものであり、これは少なくともCo 、Fe
 、Al  、Bを含む金属磁性材料を溶解凝固させた
のち、凝固体全体をその凝固温度と凝固温度より多くと
も100℃低い温度の間の温度で均一な温度になるよう
に保持し、その後に冷却することを特徴とするものであ
る。
(Structure of the Invention) The present invention relates to a method for producing a Co-Fe-Al-B based magnetic material as a high magnetic permeability magnetic material that solves such disadvantages.
, Al, and B are melted and solidified, the entire solidified body is held at a uniform temperature between the solidification temperature and a temperature at most 100°C lower than the solidification temperature, and then It is characterized by cooling.

すなわち本発明者らはCo −Fe −Al −B系合
金を公知の方法にもとづいて高周波で溶解してからこれ
を鋳型へ注湯し、この鋳型内で凝固冷却Sせるときに、
凝固温度に達して凝固した磁性材料をその凝固温度より
も低いが、しかしこの凝固温度より多くとも100℃以
下の温度以上の一定温度に保持してから冷却すると、冷
却後に得られるインゴットがクラックのない健全なもの
になるということを見出し、この保持温度範囲、保持時
間、冷却スピードなどについての研究を進めて本発明を
完成させた。
That is, the present inventors melted a Co-Fe-Al-B alloy using high frequency according to a known method, poured it into a mold, and solidified and cooled it in the mold.
If the magnetic material that has reached the solidification temperature is held at a constant temperature lower than the solidification temperature but at least 100°C or higher than the solidification temperature and then cooled, the ingot obtained after cooling will be crack-free. The present invention was completed by conducting research on the holding temperature range, holding time, cooling speed, etc.

本発明は高透磁率磁性材料としてのCo −Fe−Al
 −B系合金インゴットの製造方法に関するものである
が、この合金を得るための原材料は純度が99.8%以
上の電解コバルト、同じ< !39.9%以上の鉄、9
9.99%以上の片状アルミニウム、98.8%以りの
結晶ホウ素のような公知の純金属とすればよいが、コバ
ルトとして電解コバルトを使用すると、このものは溶融
時に吸収ガスを放出して、目的とするインゴットが気泡
を含むものとなるおそれがあるのでこれらはできればこ
れらの合金材料を溶解してから凝固させ、ついでこれを
粉砕して出発原料とすることがよい。
The present invention relates to Co-Fe-Al as a high permeability magnetic material.
- The raw material for obtaining this alloy is electrolytic cobalt with a purity of 99.8% or more, which is the same as <! 39.9% or more iron, 9
Known pure metals such as 9.99% or more flaky aluminum or 98.8% or more crystalline boron may be used, but if electrolytic cobalt is used as the cobalt, it will release absorbed gas when melted. Since there is a risk that the desired ingot may contain bubbles, it is preferable to melt these alloy materials, solidify them, and then crush them to use as a starting material.

本発明の方法はこのco −’Fe −Al −B系合
金材料をまづ溶解凝固させるのであるが、これは公知の
方法にしたがってアルミナルツボ中で上記T得た出発原
料を1O−10)−ルの真空下で高周波溶解してからア
ルゴンガスを導入して炉内を不活性ガス雰囲気として、
例えばカルシア(、Ca0)、マグネシア(MgO)な
どで作られ、その中に熱電対を設置すると共にその周囲
にヒーターを配置して全体の温度制御ができるようにし
た鋳型中に注入すればよい。この鋳型に注入された溶湯
は、この合金の凝固温度が約1100’O〜1150℃
とされるので、この温度にまで冷却されたときに凝固す
るが、この凝固までの時間は特に制御する必要はないの
でこれは放冷すればよい。
In the method of the present invention, this co-'Fe-Al-B alloy material is first melted and solidified, and this is done by melting the starting material obtained above in an alumina crucible according to a known method. After high-frequency melting under the vacuum of the furnace, argon gas is introduced to create an inert gas atmosphere inside the furnace.
For example, it may be poured into a mold made of calcia (Ca0), magnesia (MgO), etc., in which a thermocouple is installed and a heater is placed around it so that the overall temperature can be controlled. The molten metal poured into this mold has a solidification temperature of about 1100'O to 1150°C.
Therefore, it solidifies when it is cooled to this temperature, but there is no need to particularly control the time until solidification, so it can be left to cool.

本発明の方法は、このようにして得られた凝固体をその
まま常温まで放冷すると得られるインゴットが多数のク
ラックをもつものになるということから、これを所定時
間、凝固温度より低くてもよいが、しかしこの温度より
多くても100℃以下の温度に保持するというものであ
り、このためには凝固物を前記した鋳型外部ヒーターを
使用してこの鋳型温度を上記の温度範囲に保持するので
あるが、このようにすればこの所定時間経過後は常温ま
で炉中放冷してもクラックの全く無いインゴットを容易
取得することができるという工業的な有利性が与えられ
る。
In the method of the present invention, if the solidified body obtained in this way is left to cool to room temperature, the obtained ingot will have many cracks. However, the temperature must be maintained at 100°C or less at most, and for this purpose, the mold temperature is maintained within the above temperature range by using the above-mentioned mold external heater for the solidified material. However, this method provides an industrial advantage in that it is possible to easily obtain an ingot with no cracks even if it is left to cool in the furnace to room temperature after the predetermined time has elapsed.

この凝固体を」−記した温度範囲に保持する時間は、通
常30分以上とすればよいが、この時間は鋳型サイズに
よって異なり、サイズの大きいもの稈長時間とする必要
があるので、これは鋳型サイズ毎に予備テストを行なっ
て冷却曲線を測定して定めればよい。またこの温度は目
的とする磁性材料の合金組成によってその凝固温度が異
なるので、これについても予じめその組成毎に凝固温度
を測定し、その温度よりも100℃以下低い温度までの
範囲とする必要があるが、最も標準とされるコバルト7
0〜80重量%、鉄lO〜20重量%、アルミニウム2
〜lO重量%、はう素2〜lO重量%のものは凝固温度
が1100℃〜1150℃とされるのでこれは1000
−1050〜1100−1150℃の範囲とすればよい
が、これについてはこの保持時間内で、は一時的にも凝
固体が1000℃以下にならないようにすることが必要
とされる。なお、凝固体をこの温度範囲で所定時間保持
したあとの凝固物の常温までの冷却は50℃/分程度の
炉中放冷でよいが、これは必要に応じて加熱しながら徐
冷するようにしてもよい。
The time period for holding this solidified material within the temperature range indicated in "-" is usually 30 minutes or more, but this time varies depending on the size of the mold, and for larger sizes it is necessary to hold the culm for a longer period of time. It is sufficient to carry out a preliminary test for each size and measure and determine the cooling curve. Furthermore, since the solidification temperature differs depending on the alloy composition of the intended magnetic material, the solidification temperature should be measured in advance for each composition, and the range should be within 100 degrees Celsius or less below that temperature. Although it is necessary, cobalt 7 is the most standard.
0-80% by weight, iron 1O-20% by weight, aluminum 2
~10% by weight, and 2% to 10% by weight of boron have a solidification temperature of 1100°C to 1150°C, so this is 1000°C.
The temperature may be in the range of -1050 to 1100 to 1150°C, but it is necessary to prevent the temperature of the coagulated material from falling below 1000°C, even temporarily, within this holding time. After holding the solidified material in this temperature range for a predetermined period of time, the solidified material may be cooled down to room temperature by leaving it to cool in the furnace at a rate of about 50°C/minute, but if necessary, it may be necessary to gradually cool the solidified material while heating it. You may also do so.

つぎに本発明の実施例をあげる。Next, examples of the present invention will be given.

実施例 コバル) 74.33重量%、鉄18.08重量%、ア
ルミニウム4.20重量%、はう素5.05重量%、チ
タン0.34重量%からなる混合物をl×10−4 ト
ール以下の真空中としたアルミナルツボ中で1400℃
で高周波溶解したのち銅製鋳型中に注湯し、平均10m
+s角程度に砕いて合金原料とした。
Example: A mixture consisting of 74.33% by weight of Kobal, 18.08% by weight of iron, 4.20% by weight of aluminum, 5.05% by weight of boron, and 0.34% by weight of titanium was heated to 1×10 −4 Torr or less. 1400℃ in an aluminum crucible in a vacuum of
After high-frequency melting in
It was crushed to about +s angle and used as an alloy raw material.

ついでこの合金原料500gをアルミナルツボ中で1×
10二4 トール以下の真空中□に高周波加熱溶解し、
溶湯となって対流を始めてからアルゴンガスな10トー
ル分だけ導入し、溶湯の温度な光温度計で測定しながら
1400℃になるように高周波電力を調節した。この溶
湯を石灰粉をエチルアルコールをバインダーとして成形
し、大気中950°Cで1時間焼成して作った鋳型に注
湯して放冷したところ、このものは1130℃で凝固を
始めた、この時点で鋳型外部に設けたヒーターを用いて
鋳型が1100℃以下とならないように加熱し、この温
度に30分間保持してから2℃/分の冷却スピードで常
温まで冷却して直径25龍の丸棒状インゴットを作った
ところ、このものは外観が良好であり、切断面には全く
クラックが発生していなかった。つぎにここに得られた
インゴットから超音波加工機を用いて外径8龍、内径3
.5■、厚さ1.5mmのリングを抜出してその磁気特
性を調べたところ、これは磁束密度B1oが?、200
ガウス、保磁力Hcが0.10エルステツドであった。
Next, 500g of this alloy raw material was heated 1x in an aluminum crucible.
1024 Melt by high frequency heating in a vacuum below □,
After it became molten metal and began convection, 10 torr of argon gas was introduced, and the high-frequency power was adjusted so that the temperature of the molten metal reached 1400°C while measuring it with a light thermometer. When this molten metal was poured into a mold made by molding lime powder with ethyl alcohol as a binder and baking it in the air at 950°C for 1 hour and left to cool, it started to solidify at 1130°C. At this point, the mold was heated using a heater installed outside the mold so that the temperature did not go below 1100°C, and the mold was kept at this temperature for 30 minutes, then cooled to room temperature at a cooling rate of 2°C/min to form a 25-diameter dragon circle. When a rod-shaped ingot was made, it had a good appearance and no cracks occurred on the cut surface. Next, the obtained ingot was processed using an ultrasonic processing machine to produce an outer diameter of 8mm and an inner diameter of 3mm.
.. 5. When we pulled out a ring with a thickness of 1.5 mm and examined its magnetic properties, we found that it had a magnetic flux density B1o? , 200
Gauss and coercive force Hc was 0.10 oersted.

なお、上記において1100℃に30分間保持したあと
の冷却をヒーターを使わずに50℃/分程度の炉中放冷
とした場合、この加熱保持を1050℃。
In addition, in the above case, when cooling after being held at 1100°C for 30 minutes is done by cooling in the furnace at a rate of about 50°C/min without using a heater, the heating and holding temperature is 1050°C.

30分間とした場合、1050℃で30分間加熱後ヒー
ターを使わずに炉中・放冷した場合について、上記と同
様に処理したところ、いずれの場合もクラックの全くな
いインゴットが得られた。
When the ingot was heated for 30 minutes at 1050°C for 30 minutes and then allowed to cool in a furnace without using a heater, the same treatment as above was performed, and in both cases, ingots with no cracks were obtained.

比較例1 上記した実施例の方法において、石灰鋳型に注湯し11
30℃で凝固した凝固体を加熱することなく放冷したと
ころ、得られたインゴットは外観は良好であったがこの
ものは切断すると内部に多くのクラックが発生しており
、実施例の方法において石灰鋳型を銅製金型とし、この
場合も凝固体を加熱せずに放冷したところこの場合には
金型から取出すときにインゴットは粉々に割れてしまっ
た。
Comparative Example 1 In the method of the above-mentioned example, pouring into a lime mold 11
When the solidified body solidified at 30°C was allowed to cool without heating, the obtained ingot had a good appearance, but when this ingot was cut, many cracks were generated inside. When the lime mold was replaced with a copper mold and the solidified material was allowed to cool without being heated, the ingot broke into pieces when taken out from the mold.

比較例2 上記した実施例の方法において、石灰鋳型内で凝固した
凝固体をヒーターを用いて1000℃で30分間保持し
、ついで2℃/分の冷却速度で常温まで冷却したところ
、得られたインゴットは外観は良好であったが、内部に
はクラックが発生していた。
Comparative Example 2 In the method of the above-mentioned example, the solidified body solidified in the lime mold was held at 1000°C for 30 minutes using a heater, and then cooled to room temperature at a cooling rate of 2°C/min. Although the ingot had a good appearance, cracks had occurred inside.

また上記において1000℃に30分間保持したのちヒ
ーターを使用せずに常温、まで炉中放冷したところ、得
られたインゴットはこの場合も内部にクラックが発生し
ていた。
Further, in the above case, when the ingot was held at 1000° C. for 30 minutes and then allowed to cool in the furnace to room temperature without using a heater, cracks were generated inside the obtained ingot.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 少なくともCo、Fe、Al、Bを含む磁性材料を溶解
凝固させたのち、凝固体全体を凝固温度と凝固温度より
多くとも100℃低い温度との間の温度で均一な温度と
なるように保持し、その後冷却することを特徴とするC
o−Fe−Al−B系磁性合金の製造方法
After melting and solidifying a magnetic material containing at least Co, Fe, Al, and B, the entire solidified body is maintained at a uniform temperature between the solidification temperature and a temperature at most 100°C lower than the solidification temperature. , followed by cooling C
Method for producing o-Fe-Al-B magnetic alloy
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56122662A (en) * 1980-03-04 1981-09-26 Nippon Steel Corp Preventing method of casting crack of antiferromagnetic chromium invar alloy ingot

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