JPS63109114A

JPS63109114A - Ｆｅ−Ｓｎ系軟磁性薄板の製造方法

Info

Publication number: JPS63109114A
Application number: JP25459586A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shishido; 宍戸　浩
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1986-10-28
Filing date: 1986-10-28
Publication date: 1988-05-13

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）この発明は、変圧器やチョーク、磁気ヘッド、回転機器
などの用途に用いられる磁性材料としてとりわけ優れた
軟磁気特性を呈するＰｅ　−Ｓｎ系軟磁性材料の製造方
法に関するものである。

変圧器やチョーク、磁気ヘッドなどの用途に用いられる
磁性材料としては、単に透磁率や保磁力に優れるだけで
なく、飽和磁束密度や磁歪特性、さらには鉄損特性も良
好であることが必要とされる。というのは飽和磁束密度
が小さいと、設計動作磁束密度を高くとって小型化を計
ったり、動作機器のダイナミックレンジを大きくとるこ
とが難しく、また磁歪が大きいと、材料を機器に組込ん
だときに導入される歪で透磁率の低下を招く他、たとえ
ば変圧器として用いた場合には騒音の発生源となり、他
方磁気ヘッド等に用いた場合には、磁歪振動がノイズと
なってＳ／Ｎ比の劣化が著しく、さらに鉄損が大きいと
エネルギーの無駄な損失が多く、発熱の原因となるから
である。

しかしながら飽和磁束密度を高めることと、磁歪定数を
低減することは必ずしも同様の方法でできるものではな
く、一般的には双方の特性を同時に満足させることは極
めて困難であった。

（従来の技術）たとえば変圧器等の鉄心材料をして汎用されているけい
素鋼板を例にとると、Ｓｔ含有量を増加させて６．５ｗ
ｔＺ迄高めれば磁歪定数をほぼ零にすることが可能であ
るが、逆に飽和磁歪密度は５ｉｌｉの増加に伴って低下
する。

即ち、Ｂｏｚｏｒ　ｔｈのｒＦｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉ
ｓｍＪによれば、飽和磁束密度は１８ＫＧ程度であり、
十分な磁束密度を有しているとはいえない。

その他位置が零になる成分の合金としては、センダスト
やＰＣパーマロイ等があるが、いずれも会包和磁束密度
は１．０Ｔ前後と低い値であった。

例えばセンダスト合金は、零磁歪材であるが、Ｈ，Ｍａ
ｓｕｍｏｔｏ　＆　Ｔ、Ｙａｍａｍｏｔｏ　　（Ｊｏｕ
ｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＪａｐａｎＩｎｓｔｉｔｕｔ
ｅ　ｏｆ　Ｍｅｔａｌｓ　、　　１　　（１９３７）　
１２７　）によれば、飽和磁化は約１１ＫＧであり、ま
たＰＣパーマロイは、「磁性体ハンドブック」　（近用
ら）によれば高々８ＫＧ程度にすぎない。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来は、高透磁率磁性材料において、高い飽
和磁束密度と、小さい磁歪定数を兼ね備えかつ低鉄損を
示す材料は見当らず、その開発が望まれていた。

この発明は上述の要請に対して有利に応じるもので、高
い透磁率を呈するだけでなく、飽和磁束密度や鉄損特性
にも優れた、具体的には商用周波数及び１．０Ｔの磁束
密度での鉄ｍ値が２．Ｏｗ／ｋｇ以下の軟磁性薄板の有
利な製造方法を提案することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）発明者らは、上に述べた現状に鑑み鋭意研究を重ねた結
果、上記の要請を満足し得る合金としては、Ｆｅ　−Ｓ
ｎ系合金がとりわけ有利であること、しかもかかるＦｅ
　−Ｓｎ系合金の板状材料においては、９００℃〜１３
００℃の温度範囲における特定雰囲気下で仕上げ焼鈍を
施すことによってより一層の鉄損特性の改善が導かれる
ことを見い出した。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、Ｆｅ　−Ｓｎ系合金溶湯を、造塊
−分塊一圧延法または急冷凝固法によって薄板としたの
ち、９００〜１３００℃の温度範囲でかつ酸素分圧が２
　Ｘ　１０−’ａｔｍ以下の雰囲気下に仕上げ焼鈍を施
すことから成るＦｅ　−Ｓｎ系軟磁性薄板の製造方法で
ある。

この発明において、Ｆｅ　−Ｓｎ系合金溶湯の好適成分
組成は、（１）化学式’　Ｆｅ１ＧＯ−ｘ　ＳｎｘここでＸ：２
．０〜７．０ａｔχ （２）化学式：　Ｆｅ＋ｏｏ−ｘ−ｙ　Ｓｎ、　Ｍ。

ここでＭ：ｌｌｆ　、　Ｔｉ　、　Ｖ、　Ｎｂ＋　Ｔａ
、　Ｚｒ、Ｃｒ。

Ｂ　、　Ｍｏ　、　Ｗ　、　Ｍｎ　、　ＡＩおよびＳｉ
のうちから選んだ少な（とも一種ｘ：２．０〜７．０　ａｔχ ｙ：ｏ、０５〜１０．０　ａｔχ である。

以下この発明を具体的に説明する。

この発明においてＦｅ　−Ｓｎ系合金板材の好適成分組
成を上記の範囲に限定した理由は次のとおりである。

Ｓｎ　：　２．０〜？、０ａｔ％（以下単に％で示す。

）Ｓｎ量が２．０％より少ないと製造過程においてγ−
α変態を起し、磁気特性の劣化等の不利を招くので、少
なくとも２．０％を必要とするが、７．０％より多くな
ると脆化が著しくなるので上限は７．０％に定めた。

上記のＦｅ　−Ｓｎ二元系合金でも所期の目的は達成さ
れるが、この発明ではさらに磁性改善および加工性改善
を目的として、Ｉｆｆ　＋　Ｔｉ　、　Ｖ　、　Ｎｂ　
、　Ｔａ　。

Ｚｒ　、　Ｃｒ　、　Ｂ　、　Ｍｏ　＋　Ｗ　、　Ｍｎ
　、＾ｌ及びＳｉのうちから選んだ少な（とも一種又は
二種以上を０．０５〜１０．０％の範囲において添加す
ることができる。

上記元素のうち、Ｔｉ　、　Ｖ　、　Ｃｒ　、　Ｍｏ　
、　Ｗ　、　Ｍｎ　＋ＡＩ及びＳｔはＴループ型、また
Ｈｆ　、　Ｎｂ　、　Ｔａ及びＺｒはγ狭小型であって
いずれもＳｎとの複合使用によって軟磁性と加工性を改
善する点で同効である。

しかしながら、上記の各元素を単独で使用する場合およ
び併用いずれの場合においても、添加量が０．０５％に
満たないと十分な添加効果を期待できず、他方１０．０
％を超えると飽和磁束密度の低下を招くおそれが大きい
ので、添加量は０．０５〜１０．０％の範囲に限定した
。

さてこの発明では、まず上記の好適成分組成になる薄板
を作製するわけであるが、薄板の作製法としては、造塊
−分塊−圧延法ならびに急冷凝固法いずれもが使用でき
る。なお造塊−分塊−圧延法によって薄板化するに当っ
ては、圧延温度：　１００〜８００℃、圧延張カニ板材
の引張り強さの２０〜７０％、１パス目の圧下率＝１０
〜５０％の条件下に圧延を行うことが望ましい。

ついでかくして得られた板材に対して、９００〜１３０
０℃の温度範囲において、酸素分圧：　２　Ｘｌ０−’
ａｔｍ以下の雰囲気下に仕上げ焼鈍を施すことによって
軟磁気特性の改善を図るのである。

ここに焼鈍温度が９００℃未満では、結晶粒の成長が緩
慢で長時間を要するため不経済であり、−方１３００℃
を超えると鋼板表面の一部が溶解したりするので、焼鈍
温度は９００〜１３００℃とする必要がある。

また仕上げ焼鈍雰囲気につき、酸素分圧が２×１０−４
より大きいと鋼板表面が著しく酸化されて磁気特性が劣
化するので２　Ｘｌ０−’ａｔｍより小さくする必要が
ある。しかしながら酸素分圧を５Ｘ１０−”ａｔｍより
小さくしても磁気特性の改善効果は飽和に達しむしろ経
済的な不利が大きくなるので、雰囲気中の酸素分圧の下
限は、５　Ｘ　１０−”ａｔｍ程度とするのが好ましい
。

急冷凝固法により製造した板厚０．１３ｍｍのＦｅ、、
Ｓｎ。

板を、下表１に示す種々の条件下で３０分間仕上げ焼鈍
したときの鉄損値−３７４゜。について調べた結果を表
１に併記する。

表１また表２には、ＦｅｑｓＳｎ４Ａ１１の成分を有する０
、２０１厚の急冷薄帯を、０．１５ｍｍ厚まで圧延した
のち種々の条件で仕上げ焼鈍した場合の鉄損値（Ｗ　Ｓ
　／　ａ。。）について調べた結果を整理して示す。

表２上掲表１および２から明らかなように、９００〜１３０
０℃の温度範囲でかつ酸素分圧が２　Ｘｌ０−’ａｔｍ
以下の場合に、とりわけすぐれた鉄損値が得られている
。

（作　用）この発明に従い、９００〜１３００℃の温度範囲でかつ
２　Ｘｌ０−’ａｔｍ以下の酸素分圧下に仕上げ焼鈍を
施すことによって鉄損特性が改善される理由はまだ明確
に解明されたわけではないが、次のとおりと考えられる
。

焼鈍によって粒成長が生じ、単位面積あたりの結晶粒界
の数が減少する。この結晶粒界は磁気モーメントの平均
方向を不連続にする部分である。

従って、結晶粒界が減少することは、磁気モーメントの
平均方向の不連続になる部分が減少する。

つまり結晶粒径が大きくなると磁化し易くなるため鉄損
特性が改善されると考えられる。また、表面の酸素分圧
が適切でないと、結晶粒成長が不十分となるので、酸素
分圧を選ぶ必要がある。

（実施例）実施例１表３に示す成分系で、５０ｋｇのインゴットを作製し、
加熱、熱延を経て１．３　ａｍ厚の熱延板に仕上げた。

この板に対して、３００℃の温度で温間圧延を施して、
０．２０ｍｍの板厚に最終仕上げ圧延を行なった。この
板に対して、１０−４の酸素分圧で１０００℃の焼鈍を
約６０分間行なったときの磁気特性すなわち鉄損Ｗ、／
４゜。、飽和磁束密度Ｂｓ及び磁歪λについて調べた結
果を、表３に併記する。

表３実施例２表４に示す組成の合金について、溶湯としたのち、回転
する双ロールの接触部に溶湯を射出して、急速凝固させ
て、約１６０μｍの厚さの板とした。

この板に対して、１０５０℃で５０分間の焼鈍を１０−
４の酸素分圧中で行なったときの磁気特性について調べ
た結果を同表に併記した。

表４（発明の効果）かくしてこの発明によれば、軟磁気特性とりわけ鉄損特
性に優れた軟磁性薄板を容易に得ることができ、有利で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｆｅ−Ｓｎ系合金溶湯を、造塊−分塊−圧延法また
は急冷凝固法によって薄板としたのち、９００〜１３０
０℃の温度範囲でかつ酸素分圧が２×１０＾−＾４ａｔ
ｍ以下の雰囲気下に仕上げ焼鈍を施すことを特徴とする
Ｆｅ−Ｓｎ系軟磁性薄板の製造方法。２、合金溶湯の成分組成が、化学式：Ｆｅ＿１＿０＿０＿−＿ｘ　Ｓｎ＿ｘここでｘ
：２．０〜７．０ａｔ％で示される組成になる特許請求の範囲第１項記載の方法３、合金溶湯の成分組成が、化学式：Ｆｅ＿１＿０＿０＿−＿ｘ＿−＿ｙ　Ｓｎ＿ｘ
　Ｍ＿ｙここでＭ：Ｈｆ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ
、Ｃｒ、Ｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、ＡｌおよびＳｉのうちから選んだ少なくとも一種ｘ：２．０〜７．０ａｔ％ｙ：０．０５〜１０．０ａｔ％で示される組成になる特許請求の範囲第１項記載の方法
。