JPS62196330A - 高強度軟質磁性材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高強度軟質磁性材料の製造方法に関し、特に
、誘導電動機において高速回転子に用いられる鉄撰の少
ない高強度軟質磁性材料の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、誘導電動機の回転子には、通常、ケイ素鋼板から
なる磁気鉄板が積層して用いられており、かかる回転子
は、通常、２００ｍ／秒程度の周速度にて高速回転され
る。

しかしながら、近年、２００ｍ／秒を越える周速度にて
回転子が超高速回転される誘導電動機が一部の用途にお
いて用いられるに至っているが、上記したようなケイ素
鋼板からなる回転子は、上記のような高速回転条件下で
は、大きい遠心力によって破壊するおそれがある。更に
、一般に、誘導電動機は、近年、著しく大容量化の傾向
にあるので、磁気特性にすぐれるのみならず、強度及び
靭性にすぐれ軟質磁性材料が強く要望されるに至ってい
る。

一般に、高速回転電動機回転子に用いられる軟質磁性材
料としては、低鉄損、低保磁力であって、且つ、−次側
入力に対する出力の大きさである電動機効率が高いこと
に加えて、高強度且つ高靭性であることが要求される。

しかし、一般に、高強度材料は、保磁力も大きいので、
高強度であって、且つ、低保磁力、即ち、低鉄損である
磁性材料を開発することは容易ではない。従って、従来
、高速回転電動機回転子に用いるための磁性材料が種々
提案されているものの、いずれも尚、鉄損が大きいため
に、効率が７０％前後にすぎず、実用化が困難である。

例えば、特公昭５８−１８４２４号公報に記載されてい
るＦｅ−Ｎｉ−Ａｌ−Ｔｉ　４元合金、特公昭５８−３
６６６５号公報に記載されているＦｅ−Ｎｉ−Ａｌ−Ｍ
ｏ−一５元合金、特開昭５６−２３２５０号公報に記載
されているＦｅ−Ｎｉ−ＡＩ−Ｃｏ−Ｍｏ−Ｗ　６元合
金等が提案されているが、これらも、回転子の鉄損が大
きく、電動機効率が７０％前後と低い。

（発明の目的） 本発明は、上記したような従来の誘導電動機における高
速回転子のための磁性材料における問題を解決するため
になされたものであって、強度及び靭性にすぐれると共
に磁気特性にもすぐれる軟質磁性材料を製造する方法を
提供することを目的とし、特に、磁束密度（飽和磁化）
（Ｂｓ）１５ＫＧ以上、残留磁化（Ｂｒ）５ＫＧ以上、
保持力（Ｈｅ）１００ｅ以下、抗張力（σａ　）　　１
３０ｋｇｆ／ｍｍ”以上、伸び（ＥＡ）１０％以上、電
気抵抗（ρ）６０μΩＣ以上である高強度軟質磁性Ｆｅ
−Ｎｉ系合金鋼を製造する方法を提供することを目的と
する。

（発明の構成） 本発明による高強度軟質磁性材料の製造方法は、重量％
で Ｎｔ　　８〜２０％、 Ｍｏ　　Ｏ，２〜５．０％、 ＡＩｏ、１〜２．０％、 Ｔｉ０．１〜１．０％、及び Ｃｒ　１．０〜１０％を含有し、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる軟質磁性合金材を９
００〜１２００℃の温度で溶体化処理した後、４００〜
５５０℃の温度で時効処理を施すことを特徴とする。

先ず、本発明の方法において、軟質磁性合金における元
素を規定する理由を説明する。

一般に、Ｆ　ｅ−Ｎ　ｉ系合金をオーステナイト単相に
なるまで加熱した後、常温に冷却するとき、すべてがマ
ルテンサイトに変態ためには、Ｎｉの添加量は、約２５
％以下とすることが必要である。

しかし、２０％を越えて添加しても、抗張力の大幅な増
加がなく、他方、磁束密度（ＢＳ）が僅かながら減少し
、更に、保磁力も僅かながら増加するので、本発明にお
いては、Ｎｉの添加量の上限を２０％とする。他方、添
加量が８％よりも少ないときは、強度が著しく低く、更
に、電気抵抗も減少するので、Ｎｉ添加量の下限を８％
とする。

Ｍｏは、強度及び靭性の向上と電気抵抗の増大に効果を
有するが、かかる効果を有効に得るためには、少なくと
も０．２％を添加することが必要である。しかし、５．
０％を越えて過多に添加しても、電気抵抗の大幅な増加
がなく、しかも、磁束密度が低下し、保磁力が上昇し、
更に、経済的にも不利であるので、添加量は５．０％以
下の範囲とする。

Ａ７！は、脱酸剤として少なくとも０．１％を添加する
ことが必要であり、同時にＡ２の添加によって強度が向
上し、電気抵抗も増加する。しかし、２．０％よりも多
量に添加するときは、靭性が低下するので、添加量の上
限を２．０％とする。

Ｔｔは、強度の向上に有効であり、少なくとも０゜１％
を添加することが必要である。しかし、１゜０％を越え
る過多量の添加は、靭性の低下と保磁力の上昇を招くの
で、添加量は１．０％以下の範囲とする。

Ｃｒは、強度を損なうことなしに電気抵抗を高める効果
を有し、本発明においては、これを目的として少なくと
も１．０％を添加することが必要である。しかし、添加
量と共に保磁力が増大する一方、磁束密度が減少し、特
に、添加量が１０％を越える場合は、保磁力が過大とな
る結果、磁束密度が著しく、低下するので、添加量は１
０％以下とする。

尚、Ｃは、その含有量が増大するとき、保磁力が増加す
る傾向にあり、また、Ｐ及びＳは、靭性を低下させる不
純物元素であるが、いずれの元素も余りにその含有量を
低くすることとは、鋼の製造費用を著しく高めるので、
本発明においては、Ｃは０．０２％以下、Ｓ及びＰはそ
れぞれ０．０１％程度までは、合金に含有されることが
許容される。

本発明は、上記の化学成分を有するＦｅ−Ｎｉ系合金鋼
を９００〜１２００℃の温度で溶体化処理した後、４０
０〜５５０℃の温度で時効処理を施すものである。

本発明において、Ｆｅ−Ｎｉ系合金鋼をオーステナイト
単相になるまで加熱した後、常温に冷却したときに、す
べてマルテンサイト変態するためには、溶体化処理温度
をＡｆ点（７５０”ｃ）以上とする必要がある。しかし
、９００　’Ｃよりも低い温度である場合は、尚、未固
溶の析出物が残留するために、保磁力が高（、磁束密度
が低下するとみられるので、本発明においては、溶体化
処理温度は９００℃以上とする。

他方、溶体化処理温度が高くなるにつれて、磁束密度（
Ｂｓ）及び電気抵抗が上昇し、保磁力（Ｈｅ）が小さく
なるが、余りに高くするときは靭性の低下が著しいので
、溶体化処理温度の上限は１２００℃とし、好ましくは
１１５０°Ｃ以下とする。

溶体化処理後の時効処理にて、本発明による化学成分を
有する合金のオーステナイト相単相中に金属間化合物を
析出させるためには、時効温度を３５０℃以上、好まし
くは４００℃以上とする必要がある。時効温度が３５０
℃よりも低いときは、電気抵抗は増加するものの、抗張
力が減少し、更に、保磁力及び磁束密度が減少する。

他方、時効温度が高くなるにつれて、抗張力が増加する
ものの、保磁力及び磁束両度もまた、増加し、他方、電
気抵抗が減少する。特に、時効温度が６００℃以上の場
合には、逆変態オーステナイトが析出して、保磁力を増
大させる一方、磁束密度を低下させる。更に、逆変態オ
ーステナイトの析出によって、抗張力も低下する。従っ
て、時効温度は５５０℃以下とする。

時効時間は０．１〜２０時間が適当であり、好ましくは
１〜５時間である。２０時間を越えるときは、実用上、
製造費用が高価となるので好ましくない。

（発明の効果） 以上のように、本発明の方法に従って、所定の化学成分
を有するＦｅ−Ｎｉ系合金鋼を熱処理することによって
、目的とする磁束密度１５ＫＧ以上、残留磁化５ＫＧ以
上、保磁力１００ｅ以下、抗張力１３０　ｋｇｆ／ｍｍ
”以上、伸び１０％以上、電気抵抗６０μΩｃｍ以上で
ある高速回転電動機用回転子として適する高強度軟質磁
性材料を得ることができる。

（実施例） 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。

実施例１ 第１表に示す化学成分を有するＦｅ−Ｎｉ系合金材鋼を
常法に従って溶製、鍛造し、加工を施して、供試材とし
た。

第２表に溶体化処理温度の影響を示す。溶体化温度が８
５０℃の場合は、いずれも保磁力が１００ｅを越えてい
る。これに対して、本発明に従って熱処理して得た合金
材は、目的とする磁気特性を達成している。第３表に時
効処理温度の影響を示す。時効温度が６００°Ｃである
場合は、いずれも残留磁化が小さく、保磁力が高い。鋼
４における比較例は磁束密度も小さい。これに対しτ、
本発明に従って熱処理して得た合金鋼は、目的とする磁
気特性を達成している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で Ｎｉ８〜２０％、 Ｍｏ０．２〜５．０％、 Ａｌ０．１〜２．０％、 Ｔｉ０．１〜１．０％、及び Ｃｒ１．０〜１０％を含有し、 残部鉄及び不可避的不純物よりなる軟質Ｆｅ−Ｎｉ系合
   金鋼を９００〜１２００℃の温度で溶体化処理した後、
   ４００〜５５０℃の温度で時効処理を施すことを特徴と
   する高強度軟質磁性材料の製造方法。