JPS6146545B2

JPS6146545B2 -

Info

Publication number: JPS6146545B2
Application number: JP55013992A
Authority: JP
Inventors: Takamichi Ito; Masanori Azuma; Yoshimitsu Taki; Hiroo Yamazaki
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1980-02-06
Filing date: 1980-02-06
Publication date: 1986-10-15
Also published as: JPS56112441A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、シリコン（Si）、アルミニウム
（Al）および鉄（Fe）を基本成分とする高透磁率
合金、所謂センダスト系合金の改良に関する。

センダスト系合金は、磁気特性にすぐれ、かつ
耐摩耗性も良好であるので、ステレオやVTRな
どの電子機器における磁気ヘツドコア等に好適な
材料として注目されている。しかし、本系合金
は、本来極めて脆弱で、熱間加工性や冷間加工性
が悪いため、鋳物や圧粉体として用いられる以外
は、その使用が制限されていた。この加工性の改
善策として、これまでにも、結晶粒微細化元素の
添加により組織の微細化を図つたもの（特公昭45
―34014号等）、あるいはNiを添加したもの（特
開昭51―30388号等）などが提案されているが、
なお切断、切削、研削等の機械加工の際に、部
材、特にその稜部にクラツクや欠損が生じ易く、
加工歩留り、製造コスト等に大きな問題がある。
これに対して各種合金元素添加による耐欠け性改
善のこころみも多くなされているが、なお、耐欠
け性に対する影響が明らかでなく、また添加量に
よつては却つて耐欠け性が低下したり、あるいは
実効透磁率（μｅ）の低下を引起すなどの問題が
あり安定した品質を保証し得るまでに到つていな
い。しかるに、最近の磁気カード、無人改札等の
急速な普及に伴ない、磁気特性とともに耐欠け性
にもすぐれた磁性材料の開発が一そう強く要請さ
れている。

本発明者等は、上記要請に応えるため、センダ
スト系合金の不純物元素および添加合金元素の影
響について詳細な研究を重ねた結果、該合金中の
Ｓ量の上限を規定するとともに、Caおよびミツ
シユメタル（以下、「M.M.」と略称する）を、該
Ｓ量に対して一定の割合で添加することにより、
透磁率を損わずに耐欠け性を高めることができ、
また窒化物・炭窒化物形成元素の併用によつて該
特性が一そう高められることを知り本発明を完成
するに到つた。

すなわち、本発明は、Si―Al―Fe系合金であ
つて、Ｓを約0.01％以下とし、かつCa約0.1％以
下およびM.M.約0.5％以下の１種または２種（以
下、「Ｘ群元素」という）を、前記Ｓ量との原子
重量比｛Ｘ群元素の原子％比｛Ｘ群元素の原子
％／Ｓの原子％｝が約１〜10（ここで原子％と
は、合金を構成する各元素の原子数の割合を示
す）となるごとき割合で含み、あるいは上記元素
とともに、Ti、Zr、Ta、Nb、Mo、Ｗ、Crおよ
びＢよりなる群から選ばれる１種もしくは２種以
上の元素（以下、「Ｙ群元素」という）を、Ｃお
よびＮ量に対する原子％比｛Ｙ群元素の原子％／
（Ｃ＋Ｎ）の原子％｝が約１〜10となるごとき割
合で含むセンダスト系合金を提供するものであ
り、かかる成分構成により、後記のように高透磁
率を維持しつつすぐれた耐欠け性を具備せしめる
ことに成功した。

以下、本発明に係るセンダスト系合金の成分組
成について詳しく説明する。なお、各成分元素量
の表示（％）は、ことわりのない限り、重量％を
意味する。

本発明センダスト系合金は、Si約５〜12％、Al
約３〜８％を含む「Si―Al―Fe」系合金を基本
成分系とする。特に、硬度と透磁率の面からは、
Si約８〜10％、Al約５〜７％の範囲が好ましい。
またNiは冷間加工性および透磁率の改善に有効
であり、約５％以下、好ましくは約２〜４％加え
られる。

該合金には通常各種不純物が混在するが、特に
Ｓは、硫化鉄（FeS）や硫化マンガン（MmS）
等の硫化物を形成し耐食性を悪くするほか、耐欠
け性に著しい悪影響を与える。このため、本発明
では、Ｓの許容上限値を約0.01％とするととも
に、下記のようにＸ群元素であるCaまたはM.M.
を添加する。

CaおよびM.Mは、耐欠け性に有害なＳと結合
し、これを無害化する働きを有する。第１図は、
Si―Al―Fe系センダスト系合金の耐欠性に対す
るＸ群元素の影響を示すグラフである。縦軸は、
研削加工時における試験片（８mm×20mm×20mm）
の欠け発生個数、横軸は、CaまたはM.Mの添加
量（両者複合添加の場合はその合計量）とＳ量の
原子重量比である。研削試験は、砥石回転数：約
3000rpm、送り速度：約500mm／sec、切込み量：
約５／1000mmとし、砥石の粗度はGC＃80（直径
180mm）を用いた。図から、Ｘ群元素とＳの原子
重量比が約１〜10となるようにＸ群元素を加える
ことにより、欠け個数は著しく減少し、良好な耐
欠け性が与えられることが判る。

なお、Ｘ群元素の添加は、上記耐欠け性向上効
果をもたらす反面、磁気特性、特に透磁率を悪く
する作用を伴なうので、この面から添加量の制限
をうける。第２図に、CaまたはM.Mの添加量
（％）（両者併用の場合はその合計重量％）と実効
透磁率（μｅ）（周波数1KHz）の関係を示す。同
図から、μｅはＸ群元素添加量の増加とともに低
下するが、約0.5％以下であれば、μｅ約10，000
以上の磁気特性を維持し得ることが判る。

本発明合金は上記合金元素のほか、Ｙ群元素、
すなわち、Ti、Zr、Ta、Nb、Mo、Ｗ、Crおよ
びＢより成る群から選ばれる１種もしくは２種以
上の元素を含むことができる。合金中で、これら
元素の窒化物または炭窒化物を形成せしめ、組織
を微細化することにより加工性の向上効果が得ら
れる。従来、これら析出物は磁気特性を阻害する
ものと考えられていたが、適量の存在であれば実
質的な悪影響はなく、高温域で析出して鋳造組織
の微細化や結晶粒微細化による耐欠け性の顕著な
改善効果をもたらし、また高温加熱時には結晶粒
の粗大化を抑制し、熱間加工でのクラツクの発生
を防ぐ効果を有する。

Ｙ群元素による上記効果を発揮させるには、合
金中のＣおよびＮの合計量に対する原子％比｛Ｙ
群元素の原子％／（Ｃ＋Ｎ）の原子％｝が約0.5
以上、好ましくは約1.0以上となるように加えら
れる。但し、あまり多く加えると、析出物の凝集
粗大化を生じ、微細化効果が減殺されるほか、透
磁率の低下をも招くので、該原子％比約10、好ま
しくは約5.0を上限とする。第３図は、Si―Al―
Feセンダスト合金の耐欠け性に対する合金元素
の影響を示すグラフである。横軸は、Ｘ群元素量
とＳ量の原子％比、縦軸は、Ｙ群元素量と（Ｃ＋
Ｎ）量の原子％比を示す。図中、は、研削試験
（試験条件は前記第１図のそれと同じ）における
欠け発生個数が５個以下、は、同10個以下、
は同20個以下、は20個以上の各領域を示す。図
から、耐欠け性は、Ｙ群元素の添加量による影響
をも受けることが認められ、Ｘ群元素量の規定と
併せて、Ｙ群元素の（Ｃ＋Ｎ）量に対する原子％
比を上記のように特定し、特に（Ｃ＋Ｎ）量に対
する原子％比を約１〜５とすることによりすぐれ
た耐欠け性が得られることが判る。

上記Ｙ群元素の効果を発揮させるには、該添加
元素の窒化物および炭窒化物形成のために一定量
のＣおよびＮの存在を必要とする。

Ｎは、窒化物形成のため少くとも約0.003％添
加することが望ましい。但し、過剰に加えると、
透磁率の低下を招くので、約0.015％を上限とす
る。

Ｃは、上記窒化物を核として炭窒化物を形成
し、結晶粒の微細化に寄与する。但し、多量に加
えると前記のように、炭窒化物の凝集粗大化を生
じ微細化効果の消失・透磁率の低下等を招くの
で、好ましくは約0.1％を上限とする。

本発明に係るセンダスト系合金の溶製および鋳
造工程は、この種の合金に採用される一般的条件
に従つて行なえばよい。また、得られる鋳造体
は、そのまゝ切断、切削、研削、その他の機械加
工に付して所要の形状に成形し、磁気ヘツドコア
材等として用いてもよいが、該鋳造体内には一般
にミクロポロシテイが存在するので、予め熱間加
工を施すのが好ましい。熱間加工により該ミクロ
ポロシテイを圧着・消減させると、組織の緻密化
により、透磁率および耐欠け性が一そう高められ
る。熱間加工法としては、例えば熱間押出し法等
が好ましく採用される。

なお、センダスト系合金は前記のような本来極
めて脆弱であるため、熱間加工において割れ等を
発生することがある。この対策としては、例え
ば、鉄あるいは鋼等の適当な延伸性を有する金属
製の外包筒に鋳造体をパツクし、該外包筒と一体
的に熱間加工する方法が有効である。この場合、
外包筒と鋳造体との間にすき間があると、加工中
に割を生ずるおそれがあるので、良好な密着状態
となるようにパツクする必要がある。外包筒への
パツクの方法として、鋳造体を外包筒の内径に合
致するように機械加工を施したのち嵌装する方
法、あるいは、底付コツプ形状の外包筒に本合金
溶湯を鋳込み、凝固させたのち、開口部を蓋（外
包筒と同材質のものでよい）にて密封する方法を
適用することができる。鋳込み法を採用する場合
には、鋳造体表層部組織の緻密性の点から、液相
線温度より約20〜60℃高い温度で鋳込むのが好ま
しい。

押出加工は、温度約1000〜1300℃、押出比約
2.0以上にて行なうことができる。加工後の表面
の外筒層は、切削等の機械加工により除去すれば
よい。

上記のごとき熱間加工を施こすことにより、鋳
造体の組織が緻密化し、透磁率および耐欠け性は
一そうすぐれたものとなり、また「すき間腐食」
によると考えられる発錆現象も著しく低減する効
果が得られる。

なお、熱間加工法として、上記押出法のほか、
圧延、鍛造等を用いても上記と同様の効果を奏す
る。

以上、本発明に係るセンダスト系合金は、この
種合金の最も大きな問題である加工の困難性を解
消し、特に機械加工時における耐欠け性にすぐれ
るので従来合金に比し、加工歩留や製造コスト面
で非常に有利であり、磁気ヘツドコア等の用途に
対し、安価にして好適な材料として供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、耐欠け性に及ぼすＸ群の影響を示す
グラフ、第２図は、実効透磁率に及ぼすＸ群元素
の影響を示すグラフ、第３図は、耐欠け性に及ぼ
すＸ群元素およびＹ群元素の影響を示すグラフで
ある。

Claims

【特許請求の範囲】１ Si5〜12％、Al3〜８％を含むSi―Al―Fe系
合金であつて、Ｓが0.01％以下であり、Ca0.1％
以下およびミツシユメタル0.5％以下の１種また
は２種の元素（以下、「Ｘ群元素」という）を含
み、かつ該Ｘ群元素量とＳ量の原子％比（Ｘ群元
素の原子％／Ｓの原子％）が１〜10であることを
特徴とする耐欠け性にすぐれたセンダスト系合
金。２ Si5〜12％、Al3〜８％を含むSi―Al―Fe系
合金であつて、Ｓが0.01％以下、Ｃは0.1％以下
およびＮは0.008〜0.015％であり、Ca0.1％以下
およびミツシユメタル0.5％以下の１種または２
種の元素（以下、「Ｘ群元素」という）並びに
Ti、Zr、Ta、Nb、Mo、Ｗ、CrおよびＢよりな
る群から選ばれる１種もしくは２種以上の元素
（以下、「Ｙ群元素」という）を含み、かつ前記Ｘ
群元素量とＳ群の原子₋％比｛Ｘ群元素の原子％
₋％／Ｓの原子₋％｝が１〜10であり、Ｙ群元素
量とＣおよびＮの合計量の原子％比｛Ｙ群元素の
原子₋％／（Ｃ＋Ｎ）の原子₋％｝が１〜10であ
ることを特徴とする耐欠け性にすぐれたセンダス
ト系合金。