JPS6154861B2

JPS6154861B2 -

Info

Publication number: JPS6154861B2
Application number: JP58046009A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tamaki; Tsutomu Nakamura
Original assignee: Tohoku Metal Industries Ltd
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1983-03-22
Filing date: 1983-03-22
Publication date: 1986-11-25
Also published as: JPS59173242A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はFe―Si―Ａ系合金に関し、特に耐
摩耗性が優れさらに硬さを向上させた磁気ヘツド
コア用磁性合金に関する。近年VTR分野における高記録密度化に伴ない
８mmTVRが提案されており、記録媒体およびヘ
ツドコア材の見直しが図られている。記録媒体と
しては、高保磁力化のために、従来のγ―Fe₂O₃
塗布型テープから塗付型メタルテープや蒸着型メ
タルテープへの移行が提案されている。一方、ヘ
ツドコア材料としては、従来のフエライト単結晶
では飽和磁束密度が小さすぎるため、高飽和磁束
密度を有する材料、例えば結晶質材料ではFe―
Si―Ａ系合金が、またCo―Fe―Si―Ｂ系に代
表される非晶質合金が期待されている。非晶質合金をヘツドコア材料として用いる場
合、これは薄いリボン状の材料であるため、ギヤ
ツプを正確に作ることが極めて困難でヘツド化し
にくく、また経年変化等の安定性についての実績
がない。さらには耐摩耗性がFe―Si―Ａ系合
金よりも悪いため実用化は今後の課題である。そこで注目されているのがFe―Si―Ａ系合
金であり、これは一部放送用４ヘツド形VTRに
おいて実際に使用されており磁気特性上は特に大
きな問題はない。しかし、Fe―Si―Ａ系合金
をヘツドコアに使用したヘツドでは、テープ走行
時にコアのテープ摺動面に焼付き現象が生じ出力
特性が低下してしまい、ヘツドとしての特性が劣
化するという問題があつた。さらに、ヘツド組立ての容易さ、特に巻線の容
易さの点からはコアの材料が硬い方が望ましい。
しかし従来のFe―Si―Ａ系合金ではビツカー
ス硬さはHv＝480〜530と硬いが、巻線時にひず
みが導入されたり割れたりするため、さらに硬い
材料が望まれている。本発明者らはテープ走行時に焼付きがなくかつ
硬さの高いFe―Si―Ａ系合金を得るために各
種の添加元素について検討したところ、2wt％
（以下単に％と略す）以上のTiの添加が焼付防止
かつ硬さの向上に効果的であることを見い出し
た。しかし２％以上Tiを添加すると飽和磁束密
度B₁₀が8000ガウス以下となりFe―Si―Ａ系合
金の大きな特徴の１つである高飽和磁束密度が損
なわれてしまう。ところがFe―Si―Ａ−Ti合
金にCoを少量添加すると、FeとCoとの相乗作用
によりB₁₀が飛躍的に向上することをさらに知見
し本発明に至つたものである。すなわちSi4〜12％、Ａ３〜８％、Ti2〜５
％、Co1〜５％残部が実質的にFeよりなる合金は
従来のFe―Si―Ａ系合金と同等以上の磁気特
性を有し、さらに焼付きがなく硬さが向上する。本発明に関連する先行特許としては特公昭45−
32338が知られている。同特許公報記載の発明は
「b.8b〜10.8％のSi、3.92％〜6.86％のＡ、1.96
％以下のTi、1.96％以下のCo、残部Feよりなる
高導磁率合金」であり、「Fe―Si―Ａ合金にTi
とCoを複合添加することによつてμｅを高め、
かつ耐摩耗性に関係の深い硬度（HV）を高めた
新しい合金」の提供を目的としている。また、同
特許公報には、「TiとCoを複合添加したときには
…Tiはμｅを上げる効果がありCoはHvをあげる
効果をもつている。」との記載があるが、本発明
者らによる詳細な実験によればTiは確かにμｅ
を上げる効果は認められるがCoは硬さをあげる
効果が全く認められなかつた。更に同特許公報に
は「Fe―Si―Ａ合金100に対して2.5以上のCo
添加では、Fe，Si，Ａの組成に関係なくいず
れも悪作用を及している。同様にTi量も２を越
えて添加されCoが共存しているときにはμｅを
劣化させる」と述べられている。しかしFe―Si
―Ａ合金にTiを添加すると磁歪定数λｓを負
の方向へ変化させ、Coを添加するとλｓを正の
方向に変化させることを本発明者らは実験により
確認した。さらにFe―Si―Ａ合金にCoを添加
する場合λｓ≒０とし良好な磁気特性を得るには
２％以上のTiの添加が必要であることも確認し
た。本発明は上述した新規な知見にもとづくもの
で前述の特許公報記載の発明とは異なるものであ
る。本発明においてSi量を４〜12％、Ａ量を３〜
８％としたのはこの範囲外では磁気特性なかでも
保磁力および実効透磁率が著しく劣化するためで
ある。Tiは焼付防止および硬さの向上のために
添加するもので、２％未満の添加でも硬さは若干
向上するのが焼付防止とならないため２％以上の
添加が必要である。しかしながら、５％を越えて
添加すると切削加工が極めて困難となり、さらに
飽和磁束密度B₁₀が小さくなりすぎてしまい後述
するCoの添加によつてもB₁₀が向上しない。その
ためTiの添加量は２〜５％が良く、さらに好ま
しくは３〜５％が良い。 CoはFe―Si―Ａ合金にTiを２〜５％添加し
たときに低下する飽和磁束密度B₁₀をFeとの相乗
作用で向上するために添加するもので、１％未満
ではB₁₀を向上させ得なく、５％を越えると実効
透磁率が劣化してしまうため、Coの添加量とし
ては１〜５％が良くさらに好ましくは２〜４％が
良い。また、上述した通りCoを添加するために
はTiを２％以上添加することが必要である。以下本発明を実施例に基づいて説明する。実施例１ Si10％、Ａ６％一定としこれにTiを0.5〜６
％まで添加したときの飽和磁束密度B₁₀およびビ
ツカース硬さHv（荷重500ｇ）を測定した。測定
に供した試料は、アーク溶解により作製されたイ
ンゴツトを、1200℃で２時間均質化焼鈍を施した
後、放電加工および機械加工により作製した。
B₁₀測定には外径８mm、内径４mm、厚さ10mmのリ
ング状試料をHv測定には20×20×10（厚み）の
試料を用いた。測定に先立ち900℃で３時間の磁
性焼鈍を施した。この結果を第１図に示す。Ti
の添加量が増加するにしたがいB₁₀は直線的に減
少し、Hvはほぼ放物線的に５％Tiまで増加する
が５％を越えると急激な硬さの上昇が認められ
る。このTi添加量が５％を越えたときの硬さの
急激な上昇部では加工性が著しく劣化していた。次にこれらの合金を用いてビデオヘツドを試作
し耐摩耗性試験を行なつた。このとき用いた磁気
テープ塗布型メタルテープ（保磁力：約
1500Oe）であり、テープとヘツドの相対速度は
3.415ｍ／秒としビデオデツキは市販の家庭用と
した。100時間テープ走行後のヘツド表面の焼付
きの有無および摩耗深さを調べた。Tiを２％以
上添加した試料については焼付きは全く認められ
なかつたがTi＝０〜1.5％では顕著な焼付きが認
められた。また摩耗深さはTi添加と共に減少す
る傾向があり０％Tiでは1.5μｍ、２％Tiでは0.6
μｍ、３％Ti以上では0.5μｍ以下で測定が不可
能であつた。以上よりTiの添加は耐摩耗性を改善するのに
有効であるがB₁₀を著しく劣化させていることが
わかつた。実施例２実施例１と同様にSi10％、Ａ６％一定とし
Coを0.5〜６％まで添加した時の硬さを調査し
た。結果を第２図に示す。これよりCo添加は硬
さにはほとんど影響していないことがわかる。またビデオヘツドを試作し耐摩耗試験を行なつ
た。Co添加によつても焼付きはほとんど改善さ
れず、摩耗深さはCo添加量によらず1.5μｍ程度
であつた。実施例３ Si10％、Ａ６％一定とし、これにTiおよび
Coをそれぞれ６％まで複合添加したときのビツ
カース硬さHvの変化を第３図に、飽和磁束密度
B₁₀の変化を第４図に示す。第３図よりTiとCoを複合添加した場合でも硬
さの向上はTiのみの効果であり、Coはほとんど
硬さの向上には寄与していないことがわかる。ま
たこのときの磁気テープ走行によるヘツド摺動面
の焼付現象はTiによる効果が大であることが確
認された。一方第４図よりTiとCoを複合添加するとB₁₀は
第１図のように単調に減少せず著しく増加してお
り特にCo1％以上の添加の場合その効果が大であ
ることがわかる。実施例４実施例１と同様な方法で表―１に示す組成の試
料を作製し、磁気特性および耐摩耗性を調査し
た。5MHzでのμｅ測定には外径８mm、内径４
mm、厚さ30μｍのリング試料を用いた。ここで摩
耗深さが＜0.5μｍとなつているものはほとんど
摩耗せず測定不能であつた。また本発明に示した
No.1〜No.8はいずれも焼付きがなかつた。以上述べた如く、本発明はFe―Si―Ａ合金
に２％以上のTiを添加し、さらにTi添加による
飽和磁束密度B₁₀の低下をCoの添加により逆に向
上させたもので、本発明合金はFe―Si―Ａ合
金の致命的な欠点と考えられていた焼付現象が全
くおこらない画期的な合金であり、これはVTR
の画像ヘツドコア材に用いて好適であり、さらに
はVTRの音声コントロールヘツドまたオーデイ
オ分野、コン

【表】ピユータ分野等の各種磁気記録分野のヘツドにも
好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はSi10％、Ａ６％一定としたときにTi
を0.5〜６％添加したときの飽和磁束密度B₁₀とビ
ツカース硬さの変化を表わした図、第２図はCo
を0.5〜６％添加したときの硬さの変化を表わし
た図、第３図および第４図はそれぞれSi10％、Ａ
６％一定としTiとCoを複合添加した時のビツ
カース硬さHvおよびB₁₀の変化を表わした図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１重量％で、Si4〜12％、Ａ３〜８％、Ti2〜
５％、Co1〜５％、残部が実質的にFeよりなるこ
とを特徴とする耐摩耗性高透磁率合金。