JPS6324047A - 鉄・クロム・コバルト系合金 - 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〕 この発明は、テープ、線又はフィラメント形の硬磁性又
は半硬磁性材料として使用するの（二連した鉄・クロム
・コバルト系合金に関するものである。

〔従来の技術〕

文献「アイ・イー・イー・イー・トランザクシヨンズ・
オン・マグネチフス（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａ−ｃｔｉ
ｏｎｓ　ｏｎ　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ　）　Ｊ　Ｍａｇ−
１６、＆　］　（１９８０）１３９〜１４６頁に記載さ
れているよう（二、鉄・クロム中コバルト・ベースの合
金＋！　近年硬磁性材料として重視されるよう（＝なっ
た。最適熱処理状態においてこの新しい材料群はよく知
られているＡｌＮｉＣｏ系永久磁石（二匹敵する永久磁
５特性の達成を可能Ｃ二する。合金の磁性硬化の原因は
、フェライト型出発組織が強磁性のＦｅ＝Ｃ。

リッチα、相と非磁性又は弱磁性のＣｒ　ＩＪラッテ２
相と（ニスピノ−ダル分縮を起こすことにある。これは
６５０°Ｃ以下の温度においての硬化処理に；って生ず
る。特に鉄・クロム・コバルト合金の硬化処理前の良好
な延性は量産方式でテープ材又は線材の形【二熱処理又
は冷間処理することを可能にするので、技術的に意義深
いものである。しかしこの合金の熱間又は冷間の延性は
材料を脆弱Ｃ：するα相の形成傾向のため限定される。

その上材料を冷間加工するためには熱間圧延温度からゆ
つ（り冷却する際に生ずるスピノーダル分解を避けなけ
ればｔｘうない。このスピノーダル分解は磁性硬化作用
の外に機械硬化作用も示すものである。従って熱間加工
後に合金を冷却する必要があるが、これは特に大きな加
工単位の場合製造技術上天ぎな負担となる。

鉄・クロム・コバルト合金の従来の製法では材料を溶融
した後インゴツｈｐ造した。続（熱間圧延又は鍛造によ
る熱間加工はα相の存在領域外の高温で行わなければな
らないから熱間変形の温度範囲が限定される。α相の形
成温度は主として合金成分組成（二関係し、クロム量が
多い程高温ツｉｊ（二移る。充分高い冷間延性暑達成す
るためには熱間処理さ八た材料を熱間加工過程又は続（
固溶化熱処理過程から直接冷却することが必要である。

このことは例えば材料’ｇｌｏ００°Ｃ以上の温度から
水で焼入れすることにより達成される。その後材料は圧
延、線引き等の冷間加工Ｃ二より所望の最終形態にする
ことができる。

スピノーダル分解温度以下の温度範囲内での熱処理（二
より最適永久磁石特性を達成するため（二は、純フェラ
イト組織（α相）から出発しなげればならない。均質α
相の存在領域はコバルト含有量が１０％以上の三成分合
金の場合高い温度だけにある。低温度Ｃ二おいて゛ある
いは合金をα相領域からゆっくり冷却する場合には、非
磁性のγ相が析出し材料の磁気特性を著しく悪（する。

γ相の形成は大きな生産単位を加工する場合完全に抑え
ることは不可能である。

従って磁気特性を設定する最終熱処理に先立ってα相領
域内の付加的均質化熱処理とそれに続く急冷が不可欠で
ある。均等化温度と焼入れ時の急冷却速度に対する要求
はコバルト含有量の増大と共に厳格（二なる。コバルト
含有量が２０％以上の３成分合金では約１３００℃の均
等化温度と毎秒２００℃の冷却速度が必要で、これは重
大な製造技術上の問題を提起しこの材料の経済的な生産
を不可能（二する。

必要な均質化温度がこのように高いと著しい晶粒成長が
起こり、粗粒の再結晶組織となるから、その加工に別の
問題が生ずる。この問題は例えばジルコニウム、モリブ
デン、バナジウム、ニオブ。

タンタル、チタン、アルミニウム、ケイ素およびタング
ステン等のフェライト形成元素との合金を作ること（二
より明らかに軽減できるが、完全に取り除くことは不可
能である。

鉄・クロム・コバルト合金の製作に真空鋳造又は連続鋳
造を利用しても固溶化熱処理は不必要にはならない（西
独特許第３３３４３６９号明細書参照〕。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明の目的は、適当な熱処理によって良好な機械的
特性と有利な磁気特性を示すようになる鉄・クロム・コ
バルト系の磁性合金の薄いテープ、線又はフィラメント
を提供することである。

〔問題点乞解決するための手段〕

この発明によれば毎秒１０３乃至１０６にの速度で急冷
され、実質上γ相又はα相の析出が認められないミクロ
結晶組織を示すクロム１０乃至４５％、コバルト３乃至
３５％、残余鉄と不可避的な不純物の鉄・クロム・コバ
ルト系合金をテープ、線又はフィラメントの形の硬磁性
又は半硬磁性材料として使用することにより上記の口約
が達成される。

〔作用効果〕

毎秒１０３乃至］０’にの冷却速度は、液状の合金を公
知の、５速凝固法（例えば文猷「ジャーナルーオプＯメ
タルス（Ｊ□ｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｅｔａｌｓ　）　Ｊ
１９８４年２０参照）（：従い１つ又はそれ以上の強力
な熱吸込みに接触させること（二よって達成される。急
速凝固材料は採用された方法（二応じてテープ（ｌ又は
２０−ル柄造法ン、線（ティラー法）又はフィラメント
（融体引出し法）の形！とる。

これらの急速凝固材料の共通点は少くとも１つの次元に
おいて極めて薄（、主としてα相だけを含むミクロ結晶
組織を示すことである。急速冷却の結果γ相とα相の析
出比率は従来の方法で作られ固溶化熱処理を受けた同じ
組成の材料に比べて極めて低く、実質上析出しないもの
とすることができる。

この発明により使用される急速凝固合金は次の組成のも
のが有利である。

（ａ）　　クロム１０乃至４５重量％、コバルト３乃至
３５重量％、残余鉄および不可避的な不純物の三成分鉄
・クロム・コバルト合金； （ｂ）　　例えばアルミニウム、モリブデン、ニオブ。

ケイ素、タンタル、チタン、バナジウム、タングステン
およびジルコニウム等のフェライト構成元素の１つ又は
それ以上を１０重量％まで含む準３成分鉄・クロム・コ
バルト合金；（ｃｌ　　（ｂｌに挙げたフェライト構成
元素の１つ又はそれ以上を５重量％まで含む準３成分鉄
・クロム・コバルト合金。

この発明によって使用される鉄・クロム・コバルト系合
金において不利な磁気特性および脆弱化の原因となるγ
相およびα相の析出が充分避けられることは驚（べきこ
とである。急速凝固した完成品としてのテープ、線又は
フィラメントは高価な熱間変形と溶融熱処理を行う必要
なく１段階工程によって製作される。使用される合金は
高価な冷間変形無しく＝ミクロ結晶組熾！示す。

合金の磁性の最適化はそれ自体公知の熱処理によるスピ
ノーダル分解（＝よって達成される。この熱処理は磁場
内で実施するのが効果的である。

〔実施例〕

使用される合金の組織の写真図と実施例についてこの発
明を更に詳紬に説明する。

第１図はクロム２９５％、コバルト２３％、残余鉄の合
金の組織の光学顕微鏡写真図、第２図は同じ合金の典型
的な粒界部分の迅過電子顕微鏡写真図、第３図は同じ合
金に５５０℃から６５０℃までの数時間（二亘る段階的
な磁場熱処理を施した後の析出組織の透過電子顕微鏡写
真図である（倍率９５０００　：　１　）。

一連の鉄・クロム・コバルト系合金を圧延して厚さ２０
乃至３００μｍのテープとし、屈曲試験（；よってその
延性を調べた結果乞次表に示す。半径「＝０に沿って破
断することなく曲げられるテープを廻性有とした。

黄 鉄　　　クロム％　　コバルト％　　他の添加物％　　
　延　性残余　　　２７．５　　　１０．５　　　　−
　　　　　　　　　有１２９．５２３．０−有 １１０．０１０．５−有 ／’　１５，０２８．０−有 １３５．５１Ｑ、５−有 ３４２〇−有 ｊＦ　３６３］−有 ２３１０．５３Ｍｏ有 ２３１８２〜１０有 ２７１５８Ｍｏ有 ｔｔ　２５１０．５３Ｍｏ、１．２Ｓｉ有２３１５２Ｖ
、０．４Ｎｂ有 ２７．５２３３Ｔａ、ＩＡＩ有 １２７．５２２　１Ｍｏ、２Ｔａ、０．５Ｔｉ有／／　
２７．５１０．５４Ｗ有 〃２７．５１０．５８Ｗ有 ＃　２７．５１０．５３Ｗ、２Ｚｒ有 ｙ　２９．５２３　３Ｍｏ、２Ｗ、０．７３ｉ有優不可
避的の不純物と通常の加工添加物例えば０．５％までの
Ｍｎを含む ２つの試料に・ついて凝固１後と凝固した金属テープの
磁性最適化？実施し１こ後において広汎な調査を行った
。薄い金属テープの製作に対してはまずクロム２５５重
量％、コバル）１０．５重量％、残余鉄の合金を溶倣す
る。次いでこの融体ｔセラミックノズルを通して圧縮し
、移動する冷却ローラー表面（二凝固させる。

光学顕微鏡検査（二よれば急速１疑固テープの組織は主
として柱状結晶であって、平均粒径は５μｍである。磁
気的に不利なγ相の形成は認められなかった。γ相析出
のない微結晶組織は従来の製法の場合高価な固溶化熱処
理とそれに続く冷間変形によってのみ達成可能であった
。

磁気硬化のため急速凝固テープに６５０℃以下の温度で
通常の熱処理を行う。熱処理されたテープの組織を調べ
るとその材料が完全Ｃニスピノ−ダル分解を起している
ことが示された。ごく特殊なケースとして粒界（二〇相
の析出が認められたが、α相析出の容積比は１％以下で
ある。

次の検査としてクロム２９５重量％、コバルト２３０重
量′３モ、残余主として鉄の合金を溶融し、溶融体を］
５７０°Ｃの温度において２００ｍｂａｒの圧力でスリ
ット形のノズルを通して冷却ロールの表面（：吹きつけ
た。冷却ロールは直径４００■で表面の移動速度は１５
ｃｍ／　ｓであった。コバルト含有量の多い合金は経験
上γ相とα相の析出傾向が強く、従来の製法に対してき
びしい境界条件を要求する。急速凝固テープの鋳造組織
中の析出情況を調べた。第１図はそのミクロ結晶組、熾
の光学顕微鏡写真図である。この場合粒界（二実質上析
出がないことは第２図の透過電子顕微鏡写真図Ｃ二よつ
又証明されている。

磁気硬化状態は５５０“Ｃから６５０℃の開の多段終結
熱処理によって設定される。この場合α相はα、相とα
２相とにスピノーダル分解される。

第３図（二この分解組織の透過電子顕微鏡写真図を示す
。１段ロール法で作られた薄い磁性材料テープは厚さが
２０乃至３００μｍで、平均粒径が１乃至５０μｍのミ
クロ結晶組織を示す。

この発明の対象（二なっている磁性材料は鉄・クロム・
コバルト系の磁性合金から成る幅広のテープを必要とす
る分野、例えば受像管用のシャドー・マスクの製作に使
用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるクロム２９５％、コバルト２３％
、残余鉄の合金の鋳造組織の光学顕微鏡写真図、第２図
は同じ合金の鋳造組織の粒界部分の透過電子顕微鏡写真
図、第３図は同じ合金の数時間（：亘る磁気熱処理後の
スピノーダル分解組織の透過電子顕微鏡写真図である。 り１メ謀士 図面の浄書（内容に変更なし） 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）クロム１０乃至４５％、コバルト３乃至３５％、残
   余鉄と不純物から成り毎秒１０＾３乃至１０＾６Ｋの冷
   却速度で焼入れされγ相および／又はσ相の析出が実質
   上存在しないミクロ結晶組織を示すことを特徴とするテ
   ープ、線又はフィラメントの形の硬磁性又は半硬磁性材
   料用鉄・クロム・コバルト系合金。 ２）アルミニウム、モリブデン、ニオブ、ケイ素、タン
   タル、チタン、バナジウム、タングステンおよびジルコ
   ニウム中の１つ又はそれ以上を全体で１０％まで含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の合金。 ３）アルミニウム、モリブデン、ニオブ、ケイ素、タン
   タル、チタン、バナジウム、タングステンおよびジルコ
   ニウム中の１つ又はそれ以上を全体で５％まで含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の合金。 ４）結晶粒子の平均粒径が１乃至５０μｍであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の１つに記
   載の合金。