JPS6218619B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はニツケル60〜86％、ニオブ0.5〜14
％、金５％以下、少量の不純物と残部鉄からなる
高透磁率磁性合金または主成分としてニツケル60
〜86％、ニオブ0.5〜14％、金５％以下、副成分
として銀３％以下、白金族元素５％以下およびベ
リリウム３％以下の１種または２種以上の合計
0.001〜５％および／あるいはモリブデン８％以
下、クロム７％以下、タングステン10％以下、チ
タン７％以下、バナジウム７％以下、マンガン10
％以下、ゲルマニウム７％以下、ジルコニウム５
％以下、希土類元素５％以下、タンタル10％以
下、ストロンチウム３％以下、バリウム３％以
下、ホウ素１％以下、アルミニウム５％以下、ケ
イ素５％以下、ハフニウム５％以下、錫５％以
下、アンチモン５％以下、ガリウム５％以下、イ
ンジウム５％以下、タリウム５％以下、コバルト
10％以下および銅30％以下の１種または２種以上
の合計0.01〜30％、少量の不純物と残部鉄からな
る高透磁率磁性合金およびその製造法に関するも
のであつてその目的とするところは、透磁率およ
び硬度が大きく、かつ鍛造、加工が容易な磁気録
音再生ヘツド用の磁性合金を得るにある。 現在、オーデイオ用磁気録音再生ヘツドの磁性
材料としては、高透磁率を有し、成形加工が良好
なパーマロイ（Ni―Fe系合金）が一般に広く使
用されているが、その硬度がビツカース表示
（Hv）で約110の如く低い値のため、磁気テープ
の摺動による摩耗が激しく、これを改善すること
が重要な課題となつている。 先に本発明者らは特公昭47―29690号において
Ni―Fe―Nb合金が硬度が高く、耐摩耗性に優れ
た高透磁率合金であることを開示した。 その後引続き本発明者らはNi―Fe合金にニオ
ブと同時に金を添加した合金について種々研究し
た結果、この合金はニオブと金の相乗的効果によ
り硬度が高く耐摩耗性にすぐれ、磁気ヘツド用磁
性合金として好適であることを見い出した。さら
に進んでこの合金に銀、白金族元素、ベリリウム
の１種また２種以上の合計0.001〜５％とMo，
Cr，Ｗ，Ti，Ｖ，Mn，Ge，Zr，希土類元素，
Ta，Sr，Ba，Ｂ，Al，Si，Hf，Sn，Sb，Ga，
In，Tl，CoおよびCuのうちの１種または２種以
上の合計0.01〜30％を添加して研究を行い、遂に
高い透磁率を有し、硬度が大きく、かつ鍛造加工
の容易な合金を見い出すことができる。 即ち、本発明は重量比ニツケル60〜86％、ニオ
ブ0.5〜14％と、金５％以下、少量の不純物と残
部鉄から成るか、または重量比にて主成分として
ニツケル60〜86％、ニオブ0.5〜14％、金５％以
下、副成分として銀３％以下、白金族元素５％以
下およびベリリウム３％以下の１種または２種以
上の合計0.001〜５％および／あるいはモリブデ
ン８％以下、クロム７％以下、タングステン10％
以下、チタン７％以下、バナジウム７％以下、マ
ンガン10％以下、ゲルマニウム７％以下、ジルコ
ニウム５％以下、希土類元素５％以下、タンタル
10％以下、ストロンチウム３％以下、バリウム３
％以下、ホウ素１％以下、アルミニウム５％以
下、ケイ素５％以下、ハフニウム５％以下、錫５
％以下、アンチモン５％以下、ガリウム５％以
下、インジウム５％以下、タリウム５％以下、コ
バルト10％以下および銅30％以下の１種または２
種以上の合計0.01〜30％、少量の不純物と残部鉄
からなり、初透磁率3000以上、最大透磁率5000以
上でビツカース硬度が130以上の高透磁率、高硬
度で、かつ鍛造、成形加工が容易で熱処理が簡単
な磁気録音および再生ヘツド等に使用し得る高透
磁率磁性合金に係る。 尚、本発明合金の更に好ましい組成範囲は次の
通りである。即ち主成分としてニツケル73〜84.8
％、ニオブ１〜12％と、金３％以下、副成分とし
て銀、白金族元素およびベリリウムそれぞれ３％
以下の１種または２種以上の合計0.005〜３％お
よび／あるいはモリブデン６％以下、クロム５％
以下、タングステン７％以下、チタン５％以下、
バナジウム４％以下、マンガン７％以下、ゲルマ
ニウム５％以下、ジルコニウム３％以下、希土類
元素３％以下、タンタル７％以下、ストロンチウ
ム２％以下、バリウム２％以下、ホウ素0.7％以
下、アルミニウム３％以下、ケイ素３％以下、ハ
フニウム３％以下、錫３％以下、アンチモン３％
以下、ガリウム３％以下、インジウム３％以下、
タリウム３％以下、コバルト７％以下および銅20
％以下の１種または２種以上の合計0.01〜25％以
下、少量の不純物と残部鉄からなる合金は一層好
適である。 上記組成の合金を再結晶温度以上、即ち600℃
以上、特に800℃以上融点以下の高温で非酸化性
雰囲気中あるいは真空中において少なくとも１分
間以上約100時間以下の組成に対応した適当時間
加熱し、高温で充分に加工歪を除去し、かつ溶体
化し、組織を均質化した後、約600℃の規則―不
規則格子変態点に近い温度まで冷却し、ここで短
時間保持し、組織各部が均一な温度になるのをま
つて、上記変態点以上の温度より100℃／秒〜１
℃／時の組成に対応した適当な速度で常温まで冷
却するか、あるいはこれを更に規則―不規則格子
変態点（約600℃）以下の温度で１分間以上約100
時間以下の組成に対応した適当時間加熱し、冷却
することにより、高透磁率、高硬度の磁性合金を
得ることができる。 上記の溶体化温度から規則―不規則格子変態点
（約600℃）以上の温度までの冷却は、急冷しても
徐冷しても得られる磁性には大した変わりはない
が、この変態点以下の冷却速度は磁性に大きな影
響を及ぼす。即ちこの変態点以上の温度より100
℃／秒〜１℃／時の組成に対応した適当な速度で
常温迄冷却すると、適当な規則度となり、磁性は
優秀である。そして上記の冷却速度の内100℃／
秒以上速く冷却すると規側化が進まず、規則度は
さらに小さくなり磁性は劣化する。しかしその規
則度の小さい合金をその変態点以下の200℃〜600
℃に再加熱し冷却すると、規則化が進んで適当な
規則度となり磁性は向上する。他方、上記の変態
点以上の温度から、例えば１℃／時位の速度で徐
冷すると、規則化は進みすぎ磁性は低下する。 これを要するに、本発明の組成合金では600℃
以上、特に800℃以上融点以下の高温で充分溶体
化し、適当な速度で冷却し、規則度を適当な値と
すると優秀な磁性が得られ、冷却が速すぎて規則
度が小さ過ぎるときは、さらに200〜600℃の間の
変態点以下の温度で再加熱すると規則度が調整さ
れ磁性が著しく向上するのである。 また一般的には熱処理温度が高ければ熱処理時
間は短く、熱処理温度が低ければ熱処理時間を長
くしなければならない。なお合金の質量が大きい
場合は熱処理時間を長くし、質量が小さい場合に
は熱処理時間を短くしてよいことは当然である。 本発明の各合金について最高の透磁率を得るた
めの約600℃から常温までの冷却速度はその組成
によつてかなり異なつているが、一般にその速度
は小さく炉中冷却程度の速度、即ち徐冷が応用上
好都合である。例えば磁気録音再生用ヘツドを製
作する場合には、成形加工後その加工歪を除去す
るための熱処理は、できるだけ製品の形状を維持
し、表面の酸化物の生成をさけるために、非酸化
性雰囲気中あるいは真空中で行うことが望ましい
ので、徐冷して優秀な特性を現わす本発明合金は
これによく適している。 次に本発明合金の製造法を工程順に詳細に説明
する。 本発明の合金を造るには、まず主成分のニツケ
ル60〜86％、ニオブ0.5〜14％と、金５％以下お
よび残部鉄の適当量を空気中、好ましくは非酸化
性雰囲気中あるいは真空中において適当な融解炉
を用いて溶解した後、マンガン、ケイ素、アルミ
ニウム、チタン、ボロン、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、そのままか、
更にこれに銀３％以下、白金族元素５％以下およ
びベリリウム３％以下の１種または２種以上の合
計0.001〜５％および／あるいはモリブデン８％
以下、クロム７％以下、タングステン10％以下、
チタン７％以下、バナジウム７％以下、マンガン
10％以下、ゲルマニウム７％以下、ジルコニウム
５％以下、希土類元素５％以下、タンタル10％以
下、ストロンチウム３％以下、バリウム３％以
下、ホウ素１％以下、アルミニウム５％以下、ケ
イ素５％以下、ハフニウム５％以下、錫５％以
下、アンチモン５％以下、ガリウム５％以下、イ
ンジウム５％以下、タリウム５％以下、コバルト
10％以下および銅30％以下の１種または２種以上
の合計0.01〜30％の定量を添加して充分に撹拌
し、組成的に均一な溶融合金を造る。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、さらにこれに常温あるいは高温において
鍛造あるいは熱間および冷間圧延などの成形加工
を施して目的の形状のもの、例えば厚さ0.3mmの
薄板を造る。次にその薄板から目的の形状、寸法
のものを打抜き、これを水素中、その他適当な非
酸化性雰囲気中あるいは真空中で再結晶温度以
上、すなわち約600℃以上、特に800℃以上融点以
下の温度に１分間以上約100時間以下加熱し、つ
いで組成に対応した適当な速度、例えば100℃／
秒〜１℃／時、特に10℃／秒〜10℃／時で冷却す
る。合金の組成によつてはこれをさらに約600℃
以下の温度（規則格子／不規則格子変態点以下の
温度）、特に200〜600℃に１分間以上約100時間以
下加熱し、冷加する。 次に本発明を実施例について述べる。 実施例 １ 合金番号７（組成Ni＝79.8％、Fe＝13.8％、
Nb＝5.0％、Au＝1.4％）の合金 原料としては99.8％純度の電解ニツケル、99.9
％純度の電解鉄、99.8％純度のニオブおよび99.9
％純度の金を用いた。試料を造るには全重量800
ｇを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、よく撹拌して均質な溶
融合金とした。次にこれを直径25mm、高さ170mm
の孔をもつ鋳型に注入し、得られた鋳塊を約1000
℃で鍛造して厚さ約７mmの板とした。さらに約
600〜9900℃の間で厚さ１mmまで熱間圧延し、つ
いで常温で冷間圧延を施して0.1mmの薄板とし、
それから外径45mm、内径33mmの環状板および磁気
ヘツドのコアを打ち抜いた。つぎにこれらに第１
表に示す種々な熱処理を施し、環状板で磁気特性
および硬度を、またコアを用いて磁気ヘツドを製
造し、タリサーフ表面粗さ計で磁気テープによる
300時間走行後の摩耗量を測定して第１表のよう
な結果を得た。

【表】 つぎに第２表には1250℃の水素中で２時間加熱
した後、600℃から種々な速度で常温まで冷却す
るか、あるいはこれをさらに600℃以下の温度で
再加熱して、常温で測定された代表的な合金の諸
特性が示してある。

【表】 つぎに本発明合金の金と透磁率、硬度および摩
耗量との関係を図面によつて詳細に述べる。第１
図には79.8％Ni―Fe―５％Nb―Au合金につい
て、金と初透磁率、最大透磁率、実効透磁率、硬
度および摩耗量との関係が示してある。一般に金
量の増加とともに硬度は著しく増大し、同時に摩
耗量は著しく減少するが特に金の微量添加におい
て、極めてその効果が大きいことがわかる。ま
た、一般に金の添加は初透磁率、最大透磁率およ
び実効透磁率を高める効果があり、特に磁気ヘツ
ドの特性にとつて重要とされる交流磁界における
実効透磁率においてその効果が大きい。しかし金
の５％以上では鍛造、加工が困難となり、且つ磁
気特性も磁気ヘツド用磁性合金として不適当とな
る。 本発明合金のこのような高い硬度は、ニオブの
効果によりNi―Fe合金の地が固溶体硬化する
が、さらに金の添加によりこの固溶体硬化を一層
促進するとともに地に硬度の極めて高いNb―
（Au）系金属間化合物が微細に析出して、硬度を
著しく大きくする効果が達成されるものと考えら
れる。 なお上記の実験においては、すべての高純度の
金属の原料を用いたが、これらの代りにそれぞれ
一般市販のフエロ合金あるいは各種母合金を用い
てもよい。この場合には合金が多少脆性を帯びる
ので、溶解の際特にマンガン、ケイ素、アルミニ
ウム、チタン、ボロン、カルシウム合金、マグネ
シウム合金、その他の脱酸、脱硫剤を適当に用い
て充分に脱酸、脱硫を行い合金に鍛造性、熱間加
工性および冷間加工性、展延性および快削性を与
えることが必要である。 磁気ヘツド用磁性合金は磁気録音再生の感度の
点から1KHzにおける実効透磁率3000以上、飽和
磁束密度3000G以上を必要とされるが、本発明合
金は1KHzにおける実効透磁率3000以上、飽和磁
束密度3000G以上であるので、磁気ヘツド用磁性
合金として好適である。 要するに本発明合金はNi，Fe，Nb，Auからな
る合金かあるいはこれにAg、白金族元素および
Beの１種あるいは２種以上の合計0.001〜５％お
よび／あるいはMo，Cr，Ｗ，Ti，Ｖ，Mn，
Ge，Zr，希土類元素，Ta，Sr，Ba，Ｂ，Al，
Si，Hf，Sn，Sb，Ga，In，Tl，CoおよびCuの
１種あるいは２種以上の合計0.01〜30％を添加し
た合金で初透磁率、最大透磁率および実効透磁率
は非常に大きく、硬度も高く、加工性が良好なの
で、特に磁気録音再生ヘツドの磁性合金として非
常に好適であるとともに、VTRおよび普通の電
気機器に用いる磁性材料としても非常に好適であ
る。 次に本発明において合金の組成をニツケル60〜
86％、ニオブ0.5〜14％、金５％以下および残部
鉄と限定し、またこれに添加する元素を銀３％以
下、白金族元素５％以下およびベリリウム３％以
下の１種または２種以上の合計0.001〜５％およ
び／あるいはモリブデン８％以下、クロム７％以
下、タングステン10％以下、チタン７％以下、バ
ナジウム７％以下、マンガン10％以下、ゲルマニ
ウム７％以下、ジルコニウム５％以下、希土類元
素５％以下、タンタル10％以下、ストロンチウム
３％以下、バリウム３％以下、ホウ素１％以下、
アルミニウム５％以下、ケイ素５％以下、ハフニ
ウム５％以下、錫５％以下、アンチモン５％以
下、ガリウム５％以下、インジウム５％以下、タ
リウム５％以下、コバルト10％以下および銅30％
以下の１種または２種以上の合計0.01〜30％と限
定した理由は、実施例、第２表および図面で明ら
かなようにその組成範囲の透磁率および硬度はか
なり高く、且つ加工性も良好であるが、組成がこ
の範囲をはずれると、透磁率および硬度の値が低
くなり、かつ加工が困難となり磁気録音再生ヘツ
ドの材料として不適当となるからである。すなわ
ち、ニオブが0.5％以下および金が0.001％未満で
は硬度が130以下と低く、ニオブが14％を超え、
金５％を超えると硬度が高すぎて鍛造、加工が困
難となり透磁率も低下するからである。そしてこ
れに副成分としてモリブデン８％、クロム７％、
タングステン10％、チタン７％、バナジウム10
％、マンガン10％、ゲルマニウム７％、希土類元
素５％、カリウム５％、インジウム５％、タリウ
ム５％、コバルト10％および銅30％のそれぞれを
超えて添加すると初透磁率が3000以下あるいは最
大透磁率が5000以下となるからであり、銀３％、
白金族元素５％、ベリリウム３％、ジルコニウム
５％、タンタル10％、ストロンチウム３％、バリ
ウム３％、ホウ素１％、アルミニウム５％、ケイ
素５％、ハフニウム５％、錫５％およびアンチモ
ン５％のそれぞれを超えて添加すると、鍛造ある
いは加工が困難となるからである。 なお、第２表より明らかなように、Ni―Fe―
Nb―Au系合金に副成分の何れかを入れると初透
磁率、最大透磁率、実効透磁率は大きくなり、保
磁力が小さくなり、硬度が大きくなり耐摩耗性が
効善されるのでこれ等の副成分の添加は磁気特性
の改善と硬度および耐摩耗性の改善をする点でそ
の効果は同一であり、同効成分と見做し得る。 なお、用途に応じて本発明合金の切削加工性を
向上させたい場合には、磁気特性、耐摩耗性を損
なわない程度に鉛、燐、テルル、硫黄、カルシウ
ム、ビスマスおよびセレンの少量を添加しても差
支えない。また炭素、酸素、窒素は耐摩耗性を改
善するので加工性を損わない程度ならば少量含有
されても差支えない。

【図面の簡単な説明】

第１図は79.8％Ni―Fe―５％Nb―Au合金の金
量と初透磁率、最大透磁率、1KHzにおける実効
透磁率、硬度および摩耗量との関係を示す特性図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量比にてニツケル60〜86％、ニオブ0.5〜
   14％と金0.001〜５％、少量の不純物と残部鉄か
   らなり、初透磁率3000以上、最大透磁率5000以上
   およびビツカース硬度130以上を有することを特
   徴とする磁気録音再生ヘツド用磁性合金。 ２ 重量比にてニツケル60〜86％、ニオブ0.5〜
   14％と金５％以下を主成分として、副成分として
   銀３％以下、白金族元素５％以下、ベリリウム３
   ％以下の１種または２種以上の合計0.001〜５
   ％、少量の不純物と残部鉄からなり、初透磁率
   3000以上、最大透磁率5000以上およびビツカース
   硬度130以上を有することを特徴とする磁気録音
   再生ヘツド用磁性合金。 ３ 重量比にてニツケル60〜86％、ニオブ0.5〜
   14％と金0.001〜５％を主成分として、副成分と
   してモリブデン８％以下、クロム７％以下、タン
   グステン10％以下、チタン７％以下、バナジウム
   ７％以下、マンガン10％以下、ゲルマニウム７％
   以下、ジルコニウム５％以下、希土類元素５％以
   下、タンタル10％以下、ストロンチウム３％以
   下、バリウム３％以下、ホウ素１％以下、アルミ
   ニウム５％以下、ケイ素５％以下、ハフニウム５
   ％以下、錫５％以下、アンチモン５％以下、ガリ
   ウム５％以下、インジウム５％以下、タリウム５
   ％以下、コバルト10％以下および銅30％以下の１
   種または２種以上の合計0.01〜30％、少量の不純
   物と残部鉄からなり、初透磁率3000以上、最大透
   磁率5000以上およびビツカース硬度130以上を有
   することを特徴とする磁気録音再生ヘツド用磁性
   合金。 ４ 重量比にてニツケル60〜86％、ニオブ0.5〜
   14％と金５％以下を主成分として、副成分として
   銀３％以下、白金族元素５％以下およびベリリウ
   ム３％以下の１種または２種以上の合計0.001〜
   ５％とモリブデン８％以下、クロム７％以下、タ
   ングステン10％以下、チタン７％以下、バナジウ
   ム７％以下、マンガン10％以下、ゲルマニウム７
   ％以下、ジルコニウム５％以下、希土類元素５％
   以下、タンタル10％以下、ストロンチウム３％以
   下、バリウム３％以下、ホウ素１％以下、アルミ
   ニウム５％以下、ケイ素５％以下、ハフニウム５
   ％以下、錫５％以下、アンチモン５％以下、ガリ
   ウム５％以下、インジウム５％以下、タリウム５
   ％以下、コバルト10％以下および銅30％以下の１
   種または２種以上の合計0.01〜30％、少量の不純
   物と残部鉄からなり、初透磁率3000以上、最大透
   磁率5000以上およびビツカース硬度130以上を有
   することを特徴とする磁気録音再生ヘツド用磁性
   合金。 ５ 重量比にてニツケル60〜86％、ニオブ0.5〜
   14％と金５％以下、少量の不純物と残部鉄からな
   る組成物を、600℃以上融点以下の温度で非酸化
   性雰囲気あるいは真空中において、少なくとも１
   分間以上100時間以下の組成に対応した適当時間
   加熱した後、規則―不規則格子変態点以上の温度
   から100℃／秒〜１℃／時の組成に対応した適当
   な速度で常温まで冷却することを特徴とする磁気
   録音再生ヘツド用磁性合金の製造法。 ６ 重量比にてニツケル60〜86％、ニオブ0.5〜
   14％と金５％以下、少量の不純物と残部鉄からな
   る組成物を600℃以上融点以下の温度で非酸化性
   雰囲気あるいは真空中において少なくとも１分間
   以上100時間以下の組成に対応した適当時間加熱
   した後、規則―不規則格子変態点以上の温度から
   100℃／秒〜１℃／時の組成に対応した適当な速
   度で常温まで冷却し、これをさらに規則―不規則
   格子変態点以下の温度で非酸化性雰囲気中あるい
   は真空中において１分間以上100時間以下の組成
   に対応した適当時間加熱し冷却することを特徴と
   する磁気録音再生ヘツド用磁性合金の製造法。 ７ 重量比にてニツケル60〜86％、ニオブ0.5〜
   14％と金５％以下を主成分として、副成分として
   銀３％以下、白金族元素５％以下およびベリリウ
   ム３％以下の１種または２種以上の合計0.001〜
   ５％および／あるいはモリブデン８％以下、クロ
   ム７％以下、タングステン10％以下、チタン７％
   以下、バナジウム７％以下、マンガン10％以下、
   ゲルマニウム７％以下、ジルコニウム５％以下、
   希土類元素５％以下、タンタル10％以下、ストロ
   ンチウム３％以下、バリウム３％以下、ホウ素１
   ％以下、アルミニウム５％以下、ケイ素５％以
   下、ハフニウム５％以下、錫５％以下、アンチモ
   ン５％以下、ガリウム５％以下、インジウム５％
   以下、タリウム５％以下、コバルト10％以下およ
   び銅30％以下の１種または２種以上の合計0.01〜
   30％、少量の不純物と残部鉄からなる組成物を、
   600℃以上融点以下の温度で非酸化性雰囲気ある
   いは真空中において、少なくとも１分間以上100
   時間以下の組成に対応した適当時間加熱した後、
   規則―不規則格子変態点以上の温度から100℃／
   秒〜１℃／時の組成に対応した適当な速度で常温
   まで冷却することを特徴とする磁気録音再生ヘツ
   ド用磁性合金の製造法。 ８ 重量比にてニツケル60〜86％、ニオブ0.5〜
   14％と金５％以下を主成分として副成分として銀
   ３％以下、白金族元素５％以下およびベリリウム
   ３％以下の１種または２種以上の合計0.001〜５
   ％および／あるいはモリブデン８％以下、クロム
   ７％以下、タングステン10％以下、チタン７％以
   下、バナジウム７％以下、マンガン10％以下、ゲ
   ルマニウム７％以下、ジルコニウム５％以下、希
   土類元素５％以下、タンタル10％以下、ストロン
   チウム３％以下、バリウム３％以下、ホウ素１％
   以下、アルミニウム５％以下、ケイ素５％以下、
   ハフニウム５％以下、錫５％以下、アンチモン５
   ％以下、ガリウム５％以下、インジウム５％以
   下、タリウム５％以下、コバルト10％以下および
   銅30％以下の１種または２種以上の合計0.01〜30
   ％、少量の不純物と残部鉄からなる組成物を、
   600℃以上融点以下の温度で非酸化性雰囲気ある
   いは真空中において少なくとも１分間以上100時
   間以下の組成に対応した適当時間加熱した後、規
   則―不規則格子変態点以上の温度から100℃／秒
   〜１℃／時の組成に対応した適当な速度で常温ま
   で冷却し、これをさらに規則―不規則格子変態点
   以下の温度で非酸化性雰囲気中あるいは真空中に
   おいて１分間以上100時間以下の組成に対応した
   適当時間加熱し冷却することを特徴とする磁気録
   音再生ヘツド用磁性合金の製造法。