JPS6331923B2

JPS6331923B2 -

Info

Publication number: JPS6331923B2
Application number: JP55165244A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Sasakado; Hidekuni Sugawara
Original assignee: Tohoku Metal Industries Ltd
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1980-11-26
Publication date: 1988-06-27
Also published as: JPS5789205A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はスピノーダル分解による高保磁力Fe
−Cr−Co磁石に関し、製造工程において溶体化
処理温度の低減と組織の改良により製造上の困難
な問題を解消するとともに、成分の適切な配合値
を見出すことにより、保磁力Hcの向上を計つた
磁石合金である。

従来、スピノーダル分解を利用した高保磁力磁
石材料には、アルニコ８磁石（Br：8500G、
Hc：1500Oe、（BH）_n：5.0MGOe）とか、アル
ニコ６磁石（Br：11000G、Hc：750Oe、（BH）
_ｎ：4.0MGOe）が知られている。更にアルニコ以
外にはBrは低いがストロンチウムフエライト磁
石（Br：4200G、Hc：2500Oe、（BH）_n：
4.2MGOe）、価格面で高価であるがSmCo磁石、
PtCo磁石などが有名である。

Fe−Cr−Co磁石は、アルニコに比較してCo含
有量が少ない為に製造コストが安く、切削性、展
延性が良好で、アルニコの代替として開発が行な
われてきた磁石材料であり、その応用面も広げら
れている。しかしながら磁性面では保磁力が670
〜700Oeであり、高くとも800Oeの磁気特性を有
する工業製品が市場に出回つているにすぎない。
特公昭49−20451、特公昭50−23649においてHc
〜1100OeのFe−Cr−Co−Mo磁石が発表されて
いるが、これはアルニコ８に比較して（BH）_nax、
２〜3MGOeと低く、その代替には不十分であ
る。かつこの種の高保磁力を有するFe−Cr−Co
磁石成分によるとCo：20〜25％、Cr：25〜35％、
Mo：２〜４％という高Cr高Co領域であり、特に
Co20％以上という高Coの組成の為に溶体化処理
温度が1300〜1350℃という高い温度から急冷する
ことが必要であり、炉の設計、炉材の選択、およ
びエネルギー消費、製品形状の問題が工業的に極
めて不利な要因であり、磁気特性も熱処理がむず
かしく、かつ（BH）_naxも２〜3MGOeと低い為、
工業的に応用分野はごく限られた狭い範囲であ
る。

本発明は高価なCo原料の使用量がアルニコ８
よりも少なく、かつ圧延、切削、切断等の加工の
容易なFe−Cr−Co磁石でもつて、アルニコ８の
代替を狙つて発明されたものであり、磁気特性も
Br：11000G、Hc：1300Oe、（BH）_nax：
5.5MGOeとアルニコよりも高Brであり、前記欠
点の為これまで工業化されていない高保磁力Fe
Cr Co磁石合金を提供することを目的とするもの
である。

以下、図面により本発明合金の成分、製造工程
について詳明に説明する。本発明合金の熱処理工
程を溶解から時効処理まで処理温度と時間につい
て第１図に示す。

本発明合金の代表的成分はFe−33Cr−22Co−
2W−2Mo−1.5Zr−0.5Tiであり、この成分から
Cr量を変化させた場合（Feは残であるので、Cr
量の変化とともにFe量は変化する。以下同じ）、
Coを変化させた場合、Tiを変化させた場合、お
よびMoを変化させた場合の磁気特性の変化をそ
れぞれ、第２図、第３図、第４図および第５図に
示す。Crについては成分範囲を27〜35％として
いるが第２図にも示したように27％以下、35％以
上では十分な磁性を示さずCrの最も好ましい配
合比はHc確保の上で33％前後であるので上限を
35％、下限を27％とした。

Coの成分範囲を下限20％、上限25％としたの
は第３図に示したようにCo22％付近にHcのピー
クがあり、20％以下ではBr、Hc（BH）maxとも
低下し、25％以上ではHc、（BH）_naxが低下する
為である。

次にＷ、Mo、Zr、Tiの効果について述べる。
Ti、Zrの効果は次の通りである。FeCrCo磁石を
大気中溶解するとCr成分が27〜35％と高いので、
大気中に存在するN₂ガスが溶湯中に侵入してCr
窒化物を生成することはよく知られている。本発
明ではまず溶体化温度を下げる為にZrを0.1〜４
％、理想的には1.5％添加し、約100℃／１％Zr下
げ、さらにTiを同時添加してTiN、ZrNとして
ZrNをマトリツクス外に固定し、γ相の生成を押
える働きをしている。Tiは別に溶体化温度を下
げる働きもするが、主として磁性を向上させる働
きをする。第４図にもあるように0.5％Ti時に磁
性が最良となる。３％付近までは磁性を確保して
いるので0.1〜４％とした。以上が溶体化温度、
組織コントロールの為、Ti、Zrを添加した理由
である。

次にMo、Ｗを添加した理由について説明す
る。

Mo、Ｗともに保磁力を上昇させる為の元素で
あることは良く知られている。第５図にはMoと
磁気特性の関係を示したが、５％以上添加すると
Hcの向上もなくなりBr、（BH）_naxが低下するの
で0.1〜５％とした。ＷもMoと同様に５％以上で
効果が少なくなるので0.1〜５％とした。理想的
にはMo：２％、Ｗ：２％がより効果的である。
前記特公２例にもMoとかＷをFeCrCo磁石に添
加した例はあるが、それらはTi、Zrを複合添加
していなかつた為に十分な磁性を確保することが
むずかしかつた。第６図は本発明合金のTiとMo
のHc−三角座標図を示したが、この図からも
Ti、Moの影響が理解できる。

本発明では以上説明したきたように、Zrによ
り溶体化温度を低下させ、ZrNをマトリツクス外
に固定しγ相を出にくくさせ、その状態でMo、
Ｗを複数添加することにより、Hc：1300Oeとい
う高保磁力を得ることが可能となつたものであ
る。本発明合金はFe、Cr、Coとさらに４成分
Ｗ、Mo、Zr、Tiの合金で構成され、その際、各
成分の比率が非常に重要で、どれか一成分でも目
標値からはずれると高（BH）_nax、高Hcを確保で
きず、成分のコントロールが非常に重要である。

次に製造工程について説明する。第１図に工程
の流れ図を示したが1500〜1700℃の温度で７成分
を大気中溶解し、それを適当な形状のシエル型に
鋳造する。その後1100〜1250℃の温度で大気中
（もしくは不活性ガス、或いは還元性ガス）で単
一相に溶体化処理を行ない、30〜50分保持後他の
相が生じない温度に急冷する。その後620〜670℃
の温度で１時間、約5000Oeの磁場中で等温磁場
処理を行ない、その後磁場処理温度より低い温度
から600〜400℃の温度まで0.1〜40℃／時間の平
均冷却速度で連続的に冷却し時効処理を行う。第
６図にも示したように等温磁場処理の最適温度が
非常に狭いので熱処理の際は注意が必要とされ
る。製造工程では以上のように成分コントロー
ル、熱処理温度の精度が必要とされ、最適組成が
不明だつたことと相まつてこれまで工業的に実施
されなかつた原因である。

これまで成分とか熱処理について説明してきた
が、本発明の原理は一般的なスピノーダル分解と
同じであり、均一相から数100Å程度の一方が強
磁性相からなる濃度の異なる同周期の２相分離構
造をスピノーダル分解により形成し、強磁性相の
単磁区構造により保磁力を得るものである。その
際、分解するマトリツクスは清浄な方が良い磁性
を得ることは勿論であるが、副成分としては、
0.01〜２％Nb、Ｖ、Cuは（BH）_naxを向上させ、
さらに0.01〜１％Si、Ｓは湯流れ性を改善する上
で効果的であり、0.01〜0.5％Al、Ｃ、M.M（ミツ
シユメタル）は湯の脱酸剤として使用できるの
で、実用上非常に有益である。

Nb、Ｖ、Cu、Si、Ｓ、Al、Ｃ、MMの限定理
由は0.01％以下では微量すぎて添加効果がなく、
Nb、Ｖ、Cuは２％、SiとＳは１％、AlとＣと
MMは0.5％以上添加すると加工性が悪くなり、
かつ残留磁化の低下などにより、磁気特性が悪く
なるためである。

以上、本発明は、Co含有量が少ない為に製造
コストが安く、切削性、展延性が良好なFeCrCo
磁石でもつて、溶体化温度の低下、組織の安定化
により、1300OeというFeCrCo磁石としては高保
磁力を実用的に得たものであり、その用途として
はモーター、発電機計測機などに適しており、さ
らに各種形状に加工できるのでその応用分野は広
く、工業的に社会に及ぼす貢献度は大きいものが
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の合金の熱処理工程を溶解か
ら時効処理まで処理温度と時間について示す。第
２図はFe−XCr−22Co−2W−2Mo−1.5Zr−
0.5Ti合金のCr含有量と磁気特性の関係を示すグ
ラフである。第３図は、Crを33％一定として同
様にCo含有量を変化させた場合、即ち、Fe−
33Cr−XCo−2W−2Mo−1.5Zr−0.5Tiの磁気特
性を示すグラフ、第４図は、同様にCrを33％一
定としてTiの含有量を変化させた場合、即ち、
Fe−33Cr−22Co−2W−2Mo−1.5Zr−XTiの磁
気特性を示すグラフ、第５図は同様に、Crを33
％一定としてMoの含有量を変化させた場合、即
ち、Fe−33Cr−22Co−2W−XMo−1.5Zr−
0.5Tiの磁気特性を示すグラフである。第６図は
Fe−33Cr−22Co−2W−Mo−1.5Zr−Ti合金の
保磁力Hc−三角座標図である。第７図はFe−
33Cr−22Co−2W−2Mo−1.5Zr−0.5Tiの等温磁
場処理温度が磁気特性に及ぼす影響を示すグラフ
である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比で27〜35％Cr、20〜25％Co、0.1〜５
％Ｗ、0.1〜５％Mo、0.1〜４％Zr、0.1〜４％
Ti、残Feからなるスピノーダル分解型高保磁力
Fe−Cr−Co系磁石。２重量比で27〜35％Cr、20〜25％Co、0.1〜５
％Ｗ、0.1〜５％Mo、0.1〜４％Zr、0.1〜４％
Ti、残Feからなるスピノーダル分解型磁石であ
つて、重量比で0.01〜２％Nb、0.01〜２％Ｖ、
0.01〜２％Cu、0.01〜１％Si、0.01〜１％Ｓ、
0.01〜0.5％Al、0.01〜0.5％Ｃ、0.01〜0.5％MM
のうちの一種、または二種以上を副成分として含
有するスピノーダル分解型高保磁力Fe−Cr−Co
系磁石。